Склонность к ликвация

Склонность к ликвация – склонность к образованию неоднородности химического состава литого материала в различных частях отливки. Ликвация образуется в процессе затвердевания отливки из-за различной растворимости отдельных компонентов сплава в его твердой и жидкой фазах. В сталях и чугунах заметно ликвируют сера, фосфор и углерод. Различают дендритную и зональную ликвации (см. строение слитка стали) Ликвация вызывает неоднородность механических свойств в различных частях отливки.

Склонность к образованию трещин

Склонность к образованию трещин – дефектов в виде надрывов усадочного происхождения. Склонность к образованию трещин усиливается при наличии в расплаве газов (водород, азот, кислород), примесей (сера, фосфор) и неметаллических включений (FeO, MnO, Al2O3,SiO2), а также при перегреве металла перед заливкой.

Формирование отливки в литейной форме

Процесс получения отливки можно условно разбить на следующие периоды:

1) заполнение литейной формы расплавленным металлом;

2) переход теплоты в литейную форму, вызывающий остывание металла до достижения температуры начала кристаллизации;

3) затвердевание отливки;

4) охлаждение затвердевшей отливки в литейной форме.

При формировании отливки в ней возникает структурная и химическая неоднородности.

Структурная неоднородность

После заливки расплавленного металла в литейную форму, начинается его охлаждение и кристаллизация. В первую очередь кристаллизуются слои, находящиеся у стенок литейной формы. Скорость охлаждения материала в этих участках максимальна, поэтому в этой зоне образуется мелкозернистая структура металла. Ближе к центру и в центральных областях скорость охлаждения уменьшается, что приводит к образованию крупнозернистой структуры.

Разнозернистость вызывает структурную неоднородность по объему отливки, что приводит к неоднородности механических свойств в различных частях отливки (с увеличением размера зерна пластичность падает).

Химическая неоднородность (ликвация)

Помимо структурной неоднородности в отливке присутствует химическая неоднородность (ликвация). Различают ликвацию зональную, когда различные части отливки имеют различный химический состав, и дендритную, когда химическая неоднородность наблюдается в каждом зерне. Химическая неоднородность вызывает неоднородность механических свойств в различных частях отливки (механические свойства металла напрямую зависят от его хим.состава).

Взаимодействие отливки и формы

При литье отливка и форма испытывают силовое и химическое взаимодействия, влияющие на размерную точность, качество поверхности, макро- и микроструктуру, механические и эксплуатационные свойства получаемого литого изделия.

Силовое взаимодействие

В процессе охлаждения и кристаллизации происходит изменение размеров отливки (усадка). Если литейная форма или стержень препятствует сокращению отливки при охлаждении и кристаллизации, в отливке могут образоваться такие дефекты, как трещины и коробления.

Химическое взаимодействие

При высоких температурах (температура расплава Т ≈ 1500 – 1550 ° С) в формовочной и стержневой смесях могут протекать химические превращения, приводящие к ухудшению свойств этих материалов. В результате этого в отливках могут возникать такие дефекты, как газовые, песчаные и шлаковые раковины, пригар.

Способы изготовления отливок

Для получения отливок служит литейная форма.

Литейная форма – система элементов, образующих рабочую полость, в которой, после заливки расплавленного металла, происходит формирование отливки. Отливка приобретает определенное макро- и микростроение, механические свойства. Литейные формы изготавливают из неметаллических материалов (литье в песчаные формы – ЛПФ, литье по выплавляемым моделям – ЛВМ, в оболочковые формы – ЛОФ) и металла (литье в кокиль - ЛК, центробежное литье - ЦЛ, литье под давлением - ЛД). Формы, изготовленные из неметаллов, разрушаются при извлечение отливок и используются для получения одной отливки (разрушающиеся или разовые формы). Формы, изготовленные из металлов, при извлечение отливки не разрушаются и используются для получения нескольких отливок (не разрушающиеся литейные формы)

Требования к литейной форме

Литейная форма должна обладать:

1 - высокой прочностью – способностью воспринимать нагрузки без разрушения при заливке расплавленного металла и транспортировке формы;

2 - достаточной податливостью - способностью не препятствовать сокращению отливки при ее охлаждении;

3 - высокой газопроницаемостью – способностью пропускать газы при формировании отливки;

4 - достаточной огнеупорностью – способностью сопротивляться расплавлению или размягчению под действием температуры расплава.