Дефекты отливок - Неслитины и недоливы

Неслитины и недоливы

Движение металла в форме

Важнейшим условием получения годной отливки является заполнение расплавленным сплавом всей полости литейной формы. Способность сплава заполнять форму зависит от свойств расплава, материала формы и конфигурации полостей, по которым он протекает.

При заливке тонкостенных и крупногабаритных деталей в процессе заполнения формы может произойти остановка потока расплава в полости формы. В таком случае отливка получится недолитой или с другими дефектами. Возможность остановки расплава в форме связана с интенсивностью охлаждения, величиной интервала кристаллизации сплава и характером его первичной кристаллизации в реальных условиях литья.

По мере затвердевания количество твердой фазы увеличивается, а жидкой уменьшается. В общем случае в затвердевающей отливке различают три зоны — полностью затвердевшую; двухфазную, состоящую одновременно из жидкой и твердой фаз, и жидкую. Жидкий расплав способен течь в форме и при содержании в нем до 20—30%. твердых кристаллов. Однако жидкотекучесть его при этом значительно снижается. Степень снижения жидкотекучести зависит от формы частиц твердой фазы. В сплавах, у которых разница в температурах начала и конца затвердевания велика, образуются разветвленные кристаллы — дендриты. Последние сильно тормозят течение расплава, который перестает течь при максимальном содержании в нем твердой фазы около 20%. Такое явление характерно, например, для сталей. Расплавы, содержащие частицы твердой фазы с малоразвитой поверхностью, перестают быть жидкотекучими при содержании твердой фазы до 30% но весу.

При заливке сплавов с малым интервалом температур кристаллизации на поверхности стенок каналов формы нарастают затвердевшие корочки, при этом сечение канала постепенно уменьшается и в определенный момент течение расплава прекращается. В процессе заливки сплавов с большим интервалом затвердевания и при малой скорости их охлаждения температура в передней части потока может стать меньше температуры начала затвердевания. Тогда в этом месте образуется твердая фаза, которая тормозит и, в конце концов, останавливает весь поток. В этом случае твердая корочка па стенках канала образоваться не успевает. Причиной остановки потока расплава в форме может быть также сочетание обоих рассмотренных явлений. Температуру, при которой расплав теряет жидкотекучесть, называют температурой нулевой текучести. Сравнением жидкотекучести различных сплавов при одинаковом их перегреве над температурой нулевой текучести установлено, что она тем больше, чем меньше интервал затвердевания.

Способность формы отнимать тепло у сплава определяется ее охлаждающей (теплоаккумулирующей) способностью. Формы, изготовленные на основе смесей с малой теплоаккумулирующей способностью медленнее отводят тепло, и расплав заполняет их лучше. Металлическую форму расплав заполняет хуже вследствие ее высокой теплоаккумулирующей способности. Уменьшение интенсивности охлаждения расплава стенками формы дает возможность либо предотвращать образование корочки при заполнении формы, либо увеличивать время, необходимое для достижения расплавом температуры потери жидкотекучести. Форма при заливке прогревается сильнее в тех местах, через которые прошло больше расплава, в менее прогретых местах расплав остывает быстрее.

Между текущим расплавом и формой возникает трение, оказывающее механическое сопротивление течению. Коэффициент трения расплава о форму снижается с уменьшением шероховатости рабочей поверхности формы. Считается, что у сырой формы он меньше, чем у сухой. Введение в формовочную смесь специальных добавок и их окраска существенно уменьшают коэффициент трения. Значение трения особенно возрастает при течении расплава через каналы литниковой системы или узкие полости тонкостенных отливок, а также при изменении направления потока.

Технологический режим заливки литейной формы должен обеспечить получение годной отливки с четкими контурами, без каких либо нарушений сплошности металла. Практически это достигается выбором длительности заливки, температуры заливаемого сплава, конструкции литниковой системы, материала формы и оптимального положения в ней отливки. Сплав, перегретый выше температуры начала затвердевания, рассматривают как жидкость. Поэтому наиболее распространенные формулы для определения суммарной площади питателей отливки построены на основе законов гидравлики. Длительность заливки определяют по различным эмпирическим формулам,

При использовании подобных формул и при тщательном соблюдении технологии толстостенные отливки получаются с четким контуром.

Однако при производстве тонкостенных и сложных отливок с развитой поверхностью может произойти преждевременное затвердевание отдельных их частей с нарушением сплошности и образованием неслитин различных типов.