Одновременное затвердевание отливки

Одновременное затвердевание отливки

При проектировании отливок по принципу одновременного затвердевания (рис. 464, а) нужно придерживаться следующих правил:

1) стенки отливки должны иметь по возможности равномерную толщину;
2) элементам отливки, остывающим в условиях пониженной теплоотдачи (внутренние стенки), следует для ускорения затвердевания уменьшать сечения;
3) переходы между стенками различной толщины должны быть плавными;
4) стенки отливки не должны иметь резких переходов; при изменении направления стенки должны быть соединены плавными переходами;
5) нужно избегать местных скоплений металла и массивов;
6) участки соединения стенок с массивами целесообразно выполнять с пологим утолщением по направлению к массивам или усиливать ребрами.

Целесообразно увеличивать податливость отливки в направлении усадочных деформаций путем придания стенкам сводчатых форм, введения тепловых буферов и др.

Технологически равномерность остывания обеспечивают активным управлением скоростью охлаждения. Массивные отливки, а также участки с ухудшенным теплоотводом охлаждают с помощью металлических холодильников, вставок из теплопроводных формовочных составов (смеси с хромистым железняком, магнезитом и др.).

Образование усадочных раковин и пористости в массивных участках предупреждают питанием поздно застывающих узлов жидким металлом (установка питающих бобышек, дополнительных литников и выпоров, введение прибылей).

Торможение усадки внутренними элементами формы устраняют, применяя податливые формовочные смеси, пористые, ячеистые и полые стержни.

Схемы отливок

Остаточные напряжения устраняют стабилизирующей термической обработкой. Чугунные отливки подвергают искусственному старению (выдержка 5—6 ч при 500—550°С с последующим медленным охлаждением в печи). Перед старением производят обдирку отливок. Окончательную механическую обработку производят после старения.

Детали, подвергнутые искусственному старению, практически не меняют своих размеров в эксплуатации.

Эффективный способ устранения внутренних напряжений, а также общего повышения качества отливки состоит в контролируемом охлаждении отливки. Металл заливают в подогретые формы. После затвердевания (точка солидуса) форму медленно охлаждают, давая выдержки при температурах фазовых превращений, когда происходят наибольшие изменения объема, а также при температурах перехода из пластического состояния в упругое.

Этот способ устраняет первоисточник усадочных напряжений, так как в каждый данный момент температура всех частей отливок одинакова. Напряжения, обусловленные торможением формы, предотвращают, применяя податливые стержни.

Нагревом формы перед заливкой удаляется из формовочной смеси влага, пары и газы, которые при заливке в холодные формы вызывают паровые и газовые раковины и пористость.

Стоимость такого процесса немногим превышает стоимость литья обычным способом с последующей стабилизирующей термообработкой.