Литье по газифицируемым моделям - Шуляк B.C.
ISBN 978-5-91259-011-5
Скачать (прямая ссылка):
188
Рис. 4.29. Поверхностные дефекты стальных отливок с толщиной стенки 20 мм при расчетной скорости заливки: а) 2-4 см/с; 6) 8 см/с; в) 12 см/с; г) 16 см/с; д) 24 см/с
на порядок ниже скорости термодеструкции модели до газообразного состава продуктов и скорости заливки формы металлом, термодеструкция жидкой фазы может продолжаться и после окончания заливки. По мере термодеструкции жидкой фазы происходит выделение атомарного углерода, который, растворяясь в металле, снижает температуру кристаллизации сплава и увеличивает его жидкотекучесть. Расчеты показывают, что при температуре заливки среднеуглеродистых сталей (ЗОЛ, 45Л) 1500-1550 °С содержание углерода в прилегающем к жидкой фазе слое металла может превысить 4,0 %, что снизит температуру начала кристаллизации на 200-250 °С. В результате при полном затвердевании основной массы металла в зоне термодеструкции жидкой фазы металл будет находиться в жидком состоянии, и под действием газового давления в этой зоне будут формироваться газовые раковины закрытого (при малых объемах жидкой фазы) или открытого (при больших накоплениях жидкой фазы на границе металл—форма) типа. На образование газовых раковин существенное влияние оказывают плотность пенополистирола, скорость заливки формы металлом и толщина стенки отливки (рис. 4.30) [5].
0 8 16 24 0 8 16 24
Vp, см/с ур, см/с
Рис. 4.30. Зависимость поверхностных (а) и объемных (б) дефектов на стальных отливках от скорости заливки при толщине стенок: / — 10 мм; 2 — 20 мм; 3 — 40 мм (5пи Уп — площадь поверхности и объем отливки, пораженные дефектами; 50и У0 — общая площадь и общий объем отливки)
190
При получении отливок из сплавов на медной основе жидкая фаза термодеструкции модели смачивает поверхность расплавленного металла и равномерно растекается по всей границе металл— форма, образуя защитную парогазовую прослойку с восстановительными свойствами газовой среды, что способствует предотвращению окисления металла как в процессе его заливки, так и при последующей кристаллизации и охлаждении отливки. Установлено, что, несмотря на хорошую растворимость водорода в сплавах на медной основе, газонасыщенность отливок при оптимальных скоростях заливки формы не превосходит газонасыщенности отливок при их получении в песчано-глинистых формах по извлекаемым моделям. Если температура заливки бронзы БрОЦСН 3-7-5-1 равна 1200 °С, а толщина стенки находится в пределах 10-40 мм, максимальная растворимость водорода составляет 1,74-2,18 см3/100 г (в контрольных отливках, полученных по извлекаемым моделям, 0,94-1,15 см/100 г). Аналогичные результаты были получены при изготовлении отливок из бронзы БрАМц 9-2 и латуни ЛК80-30Л.
При производстве отливок из алюминиевых сплавов основной составляющей продуктов термодеструкции модели является жидкая фаза, которая смачивает расплав, равномерно распределяясь по поверхности отливки, не образуя поверхностных дефектов. Незначительное количество газовой фазы имеет явно выраженные восстановительные свойства, которые предохраняют сплавы на основе алюминия от окисления при их заливке в форму, последующей кристаллизации, а также при охлаждении отливки. Однако при скорости заливки, превышающей оптимальную, в режиме охвата модели возможны захват металлом части жидкой фазы и образование крупных внутренних газовых раковин (рис. 4.31). При низкой температуре заливки, без учета потерь тепла на термодеструкцию модели, могут образовываться спаи (4.32). Не-раскисленный и холодный металл приводит к образованию газовой пористости (рис. 4.33), недоливам и другим дефектам, характерным при заливке формы холодным металлом.
Рис. 4.31. Газовая раковина, образовавшаяся в результате захвата части жидкой фазы термо деструкции модели жидким металлом
191
Рис. 4.32. Дефекты отливки из алюминиевого сплава: / — газовая пористость; 2 — металл; 3 — спай
1 2
Рис. 4.33. Пористость металла отливки из алюминиевого сплава: 1 — газовые поры; 2 — металл
4.5. Механические свойства отливок
На формирование механических и служебных свойств отливок при ЛГМ оказывают влияние три фактора: изменение химического состава металла, в основном углеродистых сплавов, в процессе заливки его в форму; снятие теплоты перегрева заливаемого сплава,
192
идущей на термодеструкцию модели, и теплофизические свойства формы, определяющие скорость отвода тепла от отливки.
Скорость затвердевания отливки или нарастание твердой корочки металла при его кристаллизации определяется по уравнению
Х = Ку/х, (4.35)
где X— толщина затвердевшего слоя металла за время т; К— коэффициент затвердевания, который определяется по формуле:
1,1286. (Т -ТА К =-!_Ф1_5-(4.з6)
-^МеРме
См,,(т,-тк)
где Хме — удельная теплота кристаллизации сплава; рме — массовая плотность сплава; Сме — удельная теплоемкость сплава; Тп — температура поверхности отливки; Г3 — температура заливки сплава в форму; Тк — температура кристаллизации сплава; 7ф — температура формы.
Для сплава, который кристаллизуется в интервале температур, Гк определяется по формуле
