В первом случае при охлаждении перегретого выше tлрасплава уменьшение объема выразится в понижении уровня с 0 до 1 (рис. 10, а). Чем выше начальная температура расплава, тем значительнее понижение уровня. Если считать, что теплота отводится только стенками формы, то через некоторое время около них образуется твердая корка I. Вследствие того, что объем твердой фазы меньше объема затраченной на ее образование жидкости, уровень расплава в незатвердевшей части понизится до 2. Затем идет следующий этап затвердевания с образованием твердого слоя II и понижением уровня расплава до 3. При росте слоя III уровень расплава понижается до 4. Таким образом, начинает возникать усадочная раковина. В действительности процессы затвердевания и понижения уровня протекают непрерывно, поэтому на поверхности раковины не образуются ступеньки. Сосредоточенная усадочная раковина имеет вид конуса.
Если охлаждение аналогичной отливки идет с четырех сторон (рис. 10, б), то вначале образуется твердый слой I по всему контуру формы.
Рис. 10. Формирование усадочной раковины в отливке при различных условиях охлаждения
При затвердевании слоя II происходит снижение уровня расплава, и он отходит от верхней корки с образованием зазора. Это приводит к уменьшению теплоотвода через верхнюю поверхность. Дальнейший ход образования усадочной раковины не отличается от рассмотренного выше.
Отливки с усадочными раковинами в сечении в большинстве случаев непригодны для использования, поэтому при их изготовлении стремятся вывести усадочную раковину в дополнительный объем, называемый прибылью. Плотное строение отливки может быть обеспечено лишь при осуществлении притока жидкости из прибыли. Естественно, что сплав в ней должен затвердевать в последнюю очередь.
При изготовлении фасонных отливок со стенками различной толщины прибыли устанавливают над их термическими узлами, т. е. такими частями, которые, затвердевая последними, обеспечивают питание жидким сплавом более тонких стенок и сами по этой причине испытывают недостаток в металле для формирования плотного строения,
При последовательном затвердевании отливки в отсутствии двухфазной зоны, т. е. при условии Δtкр/Δt1) < 1 (см. рис. 7), изменение объема металла в связи с нарастанием твердой корки компенсируется свободно текущим расплавом. В таких отливках усадка проявляется в виде концентрированной усадочной раковины.
Объемная усадка в отливках из сплавов с интервалом кристаллизации проявляется не только в виде раковины, но и в виде пористости. Как уже было показано, затвердевание отливок из подобных сплавов происходит с образованием двухфазной зоны, которая неоднородна по количеству выделившейся твердой фазы. Та часть двухфазной зоны, в которой находится 35—40 % твердых кристаллов, представляет собой непрерывный каркас из дендритов и может рассматриваться как капиллярно-пористое тело. С этого момента питание отливки определяется закономерностями проникновения жидкого металла в твердожидкую зону. Пока в центральной зоне отливки находится жидкий металл, компенсирование усадки ее затвердевающих частей происходит весьма интенсивно, даже при протяженности зоны в несколько десятков миллиметров.
Условия питания резко изменяются для сплава, находящегося в центральной части отливки. Двухфазная зона распространяется на все сечения отливки, зона жидкого расплава отсутствует, что соответствует IV стадии затвердевания отливки. Продолжающееся охлаждение вызывает кристаллизацию остаточной жидкости в межосном пространстве дендритов.
Рис. 11. Влияние интервала кристаллизации сплава на распределение объема Vуc усадочных полостей между раковинами и порами: 1 — общий объем усадочных полостей; 2 — объем усадочной раковины
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.