Образование усадочных раковин

Жидкий металл имеет больший объем, чем закристаллизовавшийся. Уменьшение объема металла в процессе кристаллизации и остывания слитка, а также неравномерность его остывания и затвердевания приводит к образованию пустот, называемых усадочными раковинами.

Усадка является важным свойством литейных сплавов. Различают усадку линейную и объемную.

Линейную усадку определяют как отношение разности линейных размеров литейной формы и отливки к линейному размеру отливки, в % при температуре 20 °С:

(1.41)

Для серого чугуна линейная усадка равна 0,9-1,3 %, для алюминиевых сплавов -0,9-1,5 %, для медных сплавов -1,4-2,3, для углеродистых сталей -2-2,4 % [10].

Объемная усадка определяется как отношение разности объемов полости литейной формы и отливки к объему отливки, в %:

(1.42)

Рассматривая усадку элементарного объема в виде куба со стороной Dl, получим:

, (1.43)

т.е. объемная усадка численно втрое больше, чем линейная.

Усадочные раковины образуются в средней верхней части отливки (или слитка). В таких местах иногда размещают дополнительный объем – прибыль, которую впоследствии удаляют вместе с усадочной раковиной.

Неравномерность теплоотвода во времени и по объему отливки является одной из наиболее важных закономерностей, определяющих производительность литейного производства и качество отливок.

Распространенность способа литья в песчаные формы связана с его относительно невысокой себестоимостью, сравнительно небольшими затратами на изготовление оснастки и приспособлений, возможностью изготовления отливок из различных сплавов различной массы (от мелких до очень крупных, до нескольких десятков тонн).

Наряду со многими достоинствами, литье в песчаные формы обладает и рядом существенных недостатков. Технологический процесс изготовления отливок весьма трудоемкий: необходимо приготовить формовочные и стержневые смеси, изготовить формы и стержни, собрать их и подготовить к заливке, выдержать отливки в медленно охлаждающейся песчаной форме, выбить их и очистить от формовочной и стержневой смеси, переработать бывшие в употреблении смеси для их повторного использования. Параллельно этому производят подготовку шихтовых материалов, готовят расплав металла для его заливки в литейную форму.

Расплавленный металл при его заливке оказывает тепловое, силовое и химическое воздействие на песчаную форму, что отражается на точности и качестве отливок, образованию на их поверхности труднообрабатываемой литейной корки, пригара.

Для преодоления этих недостатков были разработаны, изобретены различные специальные способы литья.