ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Усадочные процессы в сплавах и литых заготовках из "Кристаллизация металлов и сплавов под давлением " Металлы и сплавы, залитые в форму или изложницу, охлаждаются и претерпевают усадку, величина которой зависит от состава сплава и температурных режимов литья. При отсутствии питания в слитках и отливках образуются усадочные раковины и поры. В обычных условиях литья и при всестороннем газовом давлении для их устранения используют прибыли. [c.93] Однако в некоторых случаях при определенных давлениях дефекты усадочного происхождения не устраняются, располагаясь в зонах, прилегающих к тепловому центру. Это вызвано тем, что в процессе затвердевания под механическим давлением приходится деформировать растущую твердую корку. На ее деформацию затрачивается значительная часть усилия пресса. [c.94] В момент приложения давления твердая корка имеет небольшую толщину при изготовлении слитков диаметром 120 мм из алюминиевых сплавов она составляет 3— 4 мм, если Тд=Зч-4 с при изготовлении слитков из латуни (Z) = 60-4-80 мм) она достигает б мм. Поэтому на ее деформацию затрачивается незначительное усилие, и затвердевание всей массы расплава происходит под давлением, По мере затвердевания слитка или отливки толщина твердой корки увеличивается и на ее деформацию затрачивается все большая часть усилия пресса. В связи с этим каждый последующий слой жидкого металла будет затвердевать под все меньшим давлением. Если давление пресса недостаточно, то твердая корка в определенный момент (аы = Р) не сможет деформироваться, в результате чего незатвердевшая часть расплава будет затвердевать без давления. В заготовке могут образоваться усадочные поры, а иногда и внутренние трещины. [c.94] Для каждого металла и сплава имеется оптимальное давление (Роп), обеспечивающее получение литых заготовок без усадочных дефектов. Но оно не является постоянным, а зависит от многих факторов, в том числе от схемы приложения давления, температурных режимов заливки и прессования, времени наложения давления, конфигурации заготовки и т. п. [c.94] Чем выше прочность сплава при высоких температурах, а следовательно, и прочность твердой корки, тем больше должно быть Роп- Этим объясняется то обстоятельство, что для одних и тех же заготовок из алюминиевых сплавов требуется меньшее давление прессования для устранения усадочной пористости, чем из сплавов на основе меди и железа. [c.94] Поршневое прессование. Изучение усадочных процессов в слитках диаметром 55 мм и отношением HjD от I до 4 из сплавов с узким (латунь ЛМцА57-3-1, бронза Бр.АЖ9-4) и широким (бронза Бр.ОФЮ-1) интервалом кристаллизации показало, что при атмосферном давлении в первых образуется концентрированная усадочная раковина с небольшой зоной пористости под ней (рис. [c.95] При давлении 100 МН/м в слитках из сплавов с узким интервалом кристаллизации видимых усадочных дефектов не обнаруживается (рис. 49,6 Я/0 = 2). Увеличение отношения HjD требует увеличения и давления прессования для обеспечения необходимой плотности слитков. [c.95] Пляцким [56] установлена оптимальная величина давления для медных сплавов, которая с увеличением диаметра слитка уменьшается по гиперболической зависимости при этом давление должно быть тем выше, чем ниже температура заливаемого расплава и больше время выдержки расплава в матрице до приложения давления, так как для запрессовки загустевшего металла в образующиеся усадочные поры необходимо приложить весьма высокие усилия. Повышенные давления требуются и для сплавов с широким интервалом кристаллизации, так как у них усадочная пористость распространена почти по всему объему, и задача состоит в общем уплотнении слитка. [c.96] Рекомендации относительно величины давления для алюминиевых сплавов несколько иные, чем для медных [56]. Эвтектические сплавы типа силумина требуют применения более высоких давлений, так как образующийся около стенок матрицы трубчатый каркас, являясь опорой для прессующего пуансона, создает препятствия для прессования кристаллизующегося расплава. В алюминиевых сплавах типа твердого раствора (например, АЛ8) устранение усадочных дефектов может быть достигнуто при более низких значениях давления прессования. [c.96] Это подтверждено Н. Н. Белоусовым и А. А. Додоно-вым [7], исследовавшими влияние поршневого давления в пределах 30—500 МН/м на образование усадочных дефектов в слитках (Z) = 130 мм, Н—300 мм) из алюминиевых сплавов АЛ2 и АЛ8. По их данным, для устранения усадочной пористости в осевой зоне слитка из сплава АЛ8 необходимо давление 120 МН/м . При изготовлении слитка из сплава АЛ2 под таким же давлением усадочная пористость в осевой части полностью не устраняется. Только при повышении давления более чем в два раза (до 250 МН/м ) достигается достаточная плотность по всему сечению слитка. [c.96] Получение плотных слитков затруднено по мере увеличения высоты слитка и отношения Я/D, так как при этом требуются более высокие давления. [c.97] С целью изучения влияния давления на усадочные процессы слитки (Z)==114 мм, Я=40, 60 и 100 мм) изготовляли из углеродистой стали 45Л при 50, 100, 150 и 200 МН/м2 [10, 13]. Продолжительность прессования принимали равной 35, 40 и 60 с в зависимости от высоты слитка. Установлено, что для получения плотных заготовок при Я=40 мм и HjD=0,35 достаточно давление 50 МН/м , а при Я = 100 мм и HID=0,88 соответственно 200 МН/м2. [c.97] Для низколегированных сталей оптимальные давления являются такими же, как и для среднеуглеродистых. Плотность стали 15Х1М1ФЛ в слитках (D = 114 мм, а/0=0,88), определенная методом гидростатического взвешивания, возрастает с 7824 при атмосферном давлении до 7868 кг/м при давлении 200 МН/м . Однако при небольших давлениях (40 МН/м ) плотность ниже (7807 кг/м ), чем у стали, кристаллизовавшейся при атмосферном давлении. Это объясняется тем, что в случае кристаллизации без давления усадочные дефекты представлены в основном концентрированной усадочной раковиной, тогда как при небольшом давлении прессующего пуансона образуется сильно развитая усадочная пористость, устранению которой препятствует затвердевшая до приложения давления корка. Давления в 40 МН/м недостаточно для ее деформации. [c.97] что давление в 200—400 МН/м вызывает незначительное повышение плотности поверхностной и промежуточной зон и довольно существенно плотности осевой зоны. Более высокие давления не только не повышают плотность, но даже приводят к некоторому ее снижению [76]. [c.98] У стали Х18Н9ТЛ это снижение намечается уже при 400 МН/м . Переход от атмосферного давления к поршневому приводит к выравниванию плотности слитка во всем объеме. [c.98] Таким образом, для получения качественных слитков необходимо поршневое давление не менее 150— 200 МН/м (в зависимости от марки сплава), чтобы деформировать наружную твердую корку и пропрессовать центральные зоны. [c.98] Если бы пуансон с самого начала прессования не соприкасался с твердой коркой и давление передавалось равномерно по всему сечению слитка в течение всего периода затвердевания, тогда бы не требовалось деформировать твердую корку. Это позволило бы значительно снизить величину давления, необходимого для получения плотного слитка. [c.98] Кристаллизация под поршневым давлением сплава АЛ2 (слиток D=80 мм, HID—0,75) с использованием обычного прессующего пуансона приводила к образованию усадочных раковин при Р=АО МН/м и их полному устранению при Р— 20 МН/м . Использование промежуточной рабочей жидкости позволило получить качественные заготовки при Р= 10 МН/м . [c.99] Белоусов [3] исследовал формирование слитков из алюминиевых сплавов с применением радиоактивных изотопов. Для этого предварительно приготовляли лигатуры, состоящие из исследуемого сплава и радиоактивного изотопа. Вначале в матрицу заливали обычный сплав, а перед опусканием пуансона в верхнюю часть матрицы заливали сплав с радиоактивным изотопом. Изучение авторадиограмм, снятых с центральных продольных сечений слитков (Z) = 125 мм, Я//)=2), показало, что при кристаллизации слитков под атмосферным давлением радиоактивный изотоп распространялся на меньшую глубину, чем при кристаллизации под поршневым давлением. Однако под действием поршневого давления изотопы не проникают в нижнюю часть слитка. Это свидетельствует о том, что влияние давления, приложенного в процессе затвердевания сплава, распространяется в основном на верхнюю часть слитка. [c.99] Вернуться к основной статье