- •Шишляев, В.Н.
- •1.3.1. Полиморфные превращения
- •2. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ
- •2.3. Свойства металлических расплавов
- •2.3.1. Температура плавления и плотность
- •2.3.2. Поверхностное натяжение
- •2.3.2.1. Поверхностное натяжение и смачиваемость
- •2.3.2.2. Капиллярные явления
- •2.3.2.3. Определение поверхностного натяжения
- •2.3.4. Диффузия в жидких металлах и сплавах
- •Вопросы для самоконтроля
- •3.1. Термодинамические условия кристаллизации
- •3.3. Кинетика кристаллизации
- •3.4. Механизм кристаллизации
- •Вопросы для самоконтроля
- •4. ФОРМИРОВАНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ
- •4.1. Кристаллизация чистых металлов
- •Х/ННчУ
- •4.2.1.1. Концентрационное переохлаждение
- •4.2.1.2. Особенности механизма кристаллизации сплавов, образующих твердые растворы
- •4.2.2. Кристаллизация эвтектических сплавов
- •4.2.3. Эвтектические структуры в реальных сплавах
- •5.2. Основные положения современной теории кристаллизации
- •5.2.2. Формирование центральной равноосной зоны
- •5.3.2. Влияние скорости кристаллизации
- •5.3.3. Влияние перегрева
- •5.3.4. Влияние перемешивания расплава
- •5.3.5. Влияние примесей
- •Вопросы для самоконтроля
- •6.1. Получение отливок с заданной структурой
- •6.2. Величина зерна литых сплавов
- •6.2.1. Границы зерен в литых сплавах
- •6.2.2. Микроструктура литых сплавов
- •6.3.3. Специальные методы модифицирования
- •6.3.4. Виды модифицирования
- •7.1. Дендритная ликвация
- •7.2. Зональная ликвация
- •7.2.1. Прямая зональная ликвация
- •ШШШШШ
- •7.2.2. Обратная ликвация
- •8.1. Растворимость газов в расплавленных металлах
- •8.3. Выделение газов в процессе затвердевания
- •8.5. Неметаллические включения
- •8.6. Методы устранения дефектов газового характера
- •8.6.1. Предупредительные меры
- •8.6.2. Способы удаления газов из расплава
- •8.7. Рафинирование расплавов
- •8.8. Раскисление металлических расплавов
- •Вопросы для самоконтроля
- •9. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ В ОСОБЫХ УСЛОВИЯХ
- •9.1. Кристаллизация при высоких скоростях охлаждения
- •9.2. Получение монокристаллических изделий
- •9.4. Получение компактных нанокристаллических материалов
- •9.4.2. Методы получения наноматериалов
- •Вопросы для самоконтроля
- •10. ЛИТЕЙНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
- •10.1. Жидкотекучесть
- •10.1.1. Виды жидкотекучести
- •10.1.2. Определение жидкотекучести
- •10.1.3. Жидкотекучесть чистых металлов и сплавов
- •10.1.5. Влияние технологических условий литья
- •10.1.7. Заполняемость форм
- •10.2. Усадка литейных сплавов
- •10.2.4. Определение объемной усадки
- •10.2.7. Устранение усадочных раковин
- •10.2.8. Герметичность сплавов
- •10.3. Напряжения в отливках
- •10.3.1. Классификация напряжений
- •10.3.2. Методы снижения напряжений
- •10.4. Горячеломкость сплавов
- •10.4.1. Виды трещин в отливках
- •10.4.2. Оценка горячеломкости сплава
- •10.4.3. Факторы, влияющие на горячеломкость сплавов
- •10.4.4. Пути снижения горячеломкости
- •Вопросы для самоконтроля
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Как уже отмечалось ранее, усадочная пористость в большинст ве случаев усиливается за счет выделения газов и является газоуса дочной.
Поскольку газовыделение усиливает усадочную пористость, то все методы, приводящие к уменьшению газосодержания сплава, уменьшают и пористость. К таким методам относятся различные ви ды рафинирования (дегазации) сплавов: обработка расплава солями и флюсами, вакуумирование, фильтрование, наложение звуковых
иультразвуковых колебаний и т.д.
10.2.6.5.Влияние вакуумирования в процессе кристаллизации
Вакуумирование расплава является весьма эффективным спосо бом дегазации.
Если вакуумирование расплава перед заливкой произведено так, что произошла полная дегазация расплава, то пористость будет су щественно снижена. Если же выдержка при вакуумировании была мала, то пористость может даже возрасти, так как такое частичное вакуумирование только спровоцирует начало газовыделения, которое продолжится в процессе кристаллизации, что и увеличит газоусадоч ную пористость.
10.2.6.6. Влияние величины зерна
Получение отливки с мелким зерном способствует образованию плотного металла с отсутствием усадочной пористости. Поэтому ме тоды обработки жидкого расплава, приводящие к измельчению зер на, способствуют уменьшению усадочной пористости. К таким мето дам относятся: модифицирование, звуковая и ультразвуковая обра ботка, перемешивание металла и другие.
Для устранения усадочной раковины используют установку прибылей, холодильников, направленную кристаллизацию.
10.2.7. Устранение усадочных раковин
Основными средствами устранения усадочных раковин являют ся установка прибылей и направленность затвердевания. Прибылью
называется технологический элемент отливки, составляющий с ней единое целое. В ходе кристаллизации в прибыли сосредоточивается усадочная раковина. После заливки прибыль отделяется от отливки. Кроме того, прибыль может рассматриваться как средство ослабле ния усадочной пористости и как сборник загрязнений, попадающих
вформу с расплавом.
Всложной отливке, состоящей из элементов различной толщи
ны, может образоваться несколько усадочных раковин в каждом теп ловом узле. Для их компенсации необходимо устанавливать прибыли над каждым тепловым узлом, как это показано на рис. 128, а. Это существенно усложняет и удорожает технологию литья.
Рис. 128. Схема установки прибылей на отливках с изолиро ванными тепловыми узлами (а) и с направленной кристал лизацией (б)
При проектировании отливки необходимо руководствоваться принципом направленности затвердевания. Проверка этого принципа осуществляется методом выкатывающегося шарика. Отливка должна быть спроектирована так, чтобы шарик, мысленно помещенный в самую тонкую часть, мог беспрепятственно выкатиться в прибыль. Для этого каждый последующий элемент отливки должен только расширяться. Для питания таких отливок достаточно установить одну прибыль (рис. 128, б).
Прибыли различаются по расположению относительно узла пи тания и по способу формовки (рис. 129, а), по конфигурации (рис. 129, б) и по принципу действия (рис. 130). По расположению относительно узла питания прибыли делятся на прямые или верх-
ние /; отводные или боковые 2, в том числе групповые, питающие несколько отливок 3. По способу формовки прибыли делятся на от крытые 1,4, 5, 7 и закрытые 2, 3, 6. По конфигурации прибыли могут быть конусные 7, 4, плоские J, сферические 6 и фасонные 2,3, 7.
Рис. 129. Классификация прибылей
Рис. 130. Классификация прибылей по принципу действия: а - прямые от крытые; б - закрытые с атмосферным давлением через пористый стержень; в - закрытые с газовым давлением; г-закрытые с воздушным давлением; д - закрытые, легкоотделяемые
По принципу действия прибыли различаются на |
обычные |
с нормальным атмосферным давлением (см. рис. 130, а), |
с газовым |
давлением (см. рис. 130, в) и с воздушным регулируемым давлением
(см. рис. 130, г). Атмосферное давление в закрытых прибылях под держивается при помощи установки пористых стержней 4 (см. рис. 130, б, д). Повышенное газовое давление создается в прибыли за счет закладываемых в них-экзотермических зарядов 5. Если между отливкой и прибылью установить диафрагму 2 из стержневой смеси, то прибыль становится легкоотделяемой. Действие прибыли может быть усилено установкой под тепловым узлом холодильников 3.
Размеры прибылей определяются расчетным путем.
10.2.8. Герметичность сплавов
Под герметичностью понимают способность сплавов в отливке выдерживать давление жидкости или газа без течи.
Особое значение герметичность сплавов приобретает при выбо ре материала для корпусных отливок, работающих в условиях повы шенного давления газов или жидкостей во внутренних полостях. В первую очередь это детали двигателей различного назначения. В качестве примера можно привести корпуса топливных насосов и другие детали авиационных двигателей.
Герметичность зависит главным образом от природы сплава и ее можно отнести к технологическим свойствам сплавов. Поскольку герметичность связана с усадочными явлениями характером кри сталлизации, то ее уместно рассматривать вместе с литейными свой ствами. Как и литейные свойства, герметичность легко прогнозиру ется по положению сплава на диаграмме состояния (см. рис. 130). Узкоинтервальные сплавы имеют максимальную герметичность, ши рокоинтервальные - минимальную. Отливки из высокогерметичных сплавов разрушаются под давлением жидкости и газа без течи. В этом случае давление, вызывающее разрушение, определяется прочностью сплава.
Стандартной методики испытаний сплавов на герметичность нет. Существуют только отраслевые нормативы таких испытаний. Сущность их состоит в том, что образец с постоянной или перемен ной толщиной стенки выдерживается под различным давлением до появления течи или разрыва стенки.
В первом случае в испытательную установку (рис. 131) При по стоянном давлении 50 ат закладывают образец, толщина которого за ведомо выдерживает такое давление. Затем образец стачивают, по-
следовательно уменьшая его толщину до тех пор, пока не появятся признаки течи. Оставшаяся толщина образца и характеризует герме тичность сплава.
Рис. 131. Установка для испытания образцов на герметичность: а - схема установки для испытания образцов на герметичность (/ - образец» 2 - рези новая прокладка; 3 - резьбовое соединение; 4 - свинцовая прокладка; 5 - накидная гайка; 6- соединительная трубка; 7- переходный штуцер); б- фор ма и размеры образца для испытания на герметичность
По таким испытаниям построена верхняя кривая герметичности на рис. 132.
Проще методика испытаний, в ходе которой толщина образца остается постоянной, а меняется давление. В авиационной промыш ленности испытывают пробу, которая представляет собой стаканчик с толщиной стенки 4 мм. Проба зажимается в приспособлении (рис. 133) и опускается в ванну с водой. При испытаниях фиксирует ся давление, при котором появляется течь (пузырьки газа) или про исходит разрыв стенки. Для защиты персонала, проводящего испы тания, проба закрыта кожухом с отверстиями.