Меры борьбы с усадочными дефектами в отливке

Меры борьбы зависит от характера затвердевания отливки при последовательном затвердевании необходимо создавать режим направленного затвердевания с локализацией усадочной раковины в объеме прибыли и принимать меры для воздействия на состояние сплава и режим затвердевания для уменьшения раковины в частности уменьшение температуры заливки увеличение времени заливки при подводе металла сверху и так далее при объемном затвердевании необходимо создавать режим одновременного затвердевания утепляют тонкие части захолаживание массивные части и так далее

Для получения плотного металла свободного осадочных пород необходимо обеспечить три условия определяющие характер возникновения усадочных пустот тепловое, усадочные фильтрационные

Тепловое условие: (τ ­­₃)_п> (τ ₃)₀;

В течении всего периода затвердевания отливки в прибыли должен сохраняться жидкий металл способные перемещаться в отливке и компенсировать усадку затвердевающего в ней металла.

Усадочное условие

Размеры и конфигурация прибыли должны быть выбраны из условия локализации усадочной раковины в теле прибыли

 

≤ G (≈ 0, 75)

 

Фильтрационные условия

Для предупреждения усадочной пористости под прибыльное здание необходимо обеспечить интенсивное направленное затвердевание которая способна профильтровать под определенную зону необходимое количество жидкого металла

 

= 1, 2 – 1, 4; τ ­­₃ = ;

=1, 2 – 1, 4; К_п = К_0.

=1, 1 – 1, 2; R = ;

= 1, 1 – 1, 2

V_п­= V_m+V_p;

V_p = E_Vз(V₀ + V_пр)

V_M = F_п * ξ _М* ( )

ξ _М = Кр *

Кр–коэффициент затвердевания на поверхности прибыли

=

К ₀– коэффициент затвердевания отливки

;

ξ _М = Кп* = * ;

V_п­ = F_п * * + Е_Vз (V₀+V_p).

V_п­ (1- Е_Vз) = V₀ (Е_Vз + * )

(1- Е_Vз) = Е_Vз + *

Относительный объем прибыли определяется усадкой металла при затвердевании с учетом соотношения поверхности теплообмена отливки и прибыли и интенсивности теплообмена на этих поверхностях.

Кп= К ₀

Е_Vз +

Это уравнение показывает критическую границу между питаемыми и непитаемыми отливками. Оцениваем варианты технологий, однако прямого вычисления размеров прибыли эта формула не дает.

Независимые подход связан с тем что конфигурации усадочной раковины зависит от размеров и концентрации прибыли.

Δ Vз = Fз*Δ ξ ;

Fз – площадь, на которой происходит затвердевание

Δ V = Е_Vз* Δ Vз;

Δ Vр = F_зерк*Δ h

Δ Vз = Δ Vр; Е_Vз*Fз*Δ ξ = F_зерк*Δ h.

Δ h = Е_Vз* * Δ ξ ; H_p = d ;

Глубина усадочной раковины пропорциональна коэффициенту усадки, не зависит от продолжительности процесса, зависит от конфигурации затвердевающая объема. В зависимости от соотношения плоскости поверхности зеркала и боковой поверхности отливка может изменяться в очень больших размерах. Увеличение площади зеркала уменьшает глубину усадочной раковины.

В процессе моделирования усадочных явлений возможен компьютерный анализ формирования усадочной раковины, который показывает расположение усадочнойраковины и её размеры. В отливках сплошной конфигурации первичные и вторичные усадочные раковины предопределяют существование нескольких локальных усадочных раковин.

 

 

Холодильники для перемерзания каналов.

Создание направленного затвердевания необходимой интенсивности.

Для получения плотного металла в подприбыльной зоне необходимо чтобы:

v_кр* Е_Vз≤ *

Объем металла который необходимо подать в зону затвердевания в единицу времени для компенсации усадки.

Ро=Рг; v_кр≤ *

Скорость затвердевания металла в подприбыльнойзоне должно быть меньше чем скорость поступления расплава из прибыли.

α _нз = - коэффициент направленного затвердевания (с/см).

α _нз = ; α _нз ≥ *

Для обеспечения плотного металла в подприбыльной зоне должна быть обеспечена высокая интенсивность направленного затвердевания, определяется коэффициентом усадки и шириной зоны затвердевания с учетом характера дендритной структуры и коэффициента фильтрации в нейи действующего напора столба жидкого металла в прибыли H.

Рг = 0, 4*10­­^-7атм; Sг = 0, 5 (см³/100 гр)

Рг = 0, 36 атм; Sг = 5 (см³/100 гр)

Рг = 1 атм; Sг = 8 (см³/100 гр)

Для получения плотного металла необходимо варьировать интенсивность направленного затвердевания путем применения напусков, холодильников, доливки прибылей и так далее, в зависимости от ширины зоны затвердевания и газосодержания металла. Широкоинтервальные сплавы при малой интенсивности теплоотвода дают значительную ширину зоны затвердевания и для фильтрации расплава в ней необходимо обеспечить высокое значение α _нз (≈ 100 с/см), иными словами малую скорость затвердевания, чтобы процесс фильтрации успевал компенсировать усадку.Узкоинтервальные сплавы требуют значительно меньшей интенсивности теплоотвода на уровне 30 с / см, так как фильтрация в узкой зоне происходит значительно быстрее.Газосодержание расплава препятствует фильтрации, так как газы выделяются впорах и создают противодавление. Чем больше газосодержание, тем большая интенсивность направленного затвердевания необходима.

Линейная усадка отливок.

Линейная усадка и называется процесс изменения наружных размеров отливки, вызванный изменением температуры и фазовыми превращениями в отливке и обеспечивающий получение отливок заданных размеров.

Линейная усадка оценивается параметром - Литейная усадка сплава.

Елит = *100%; l–размер.

Елит *lмод = lмод – lотл;

Lмод = lотл * (1 + Елит).

Только зная величину литейной усадки можно правильно назначить размеры модели. Неточное знание о литейной усадке приводит к появлению брака, который связан с получением отливки завышенных размеров или заниженных размеров. Процесс литейной усадки обусловлен целым рядом явлений. Главным из этих процессов является термическое сжатие.

8.8. Термическое сжатие как компонент литейной усадки.

= α _T*lо;

α _T­- коэффициент термического сжатия в твердом состоянии, связанный с изменением межатомных расстояний.

Елит = α _T* t_кр

В сплавах, которые затвердевают в интервале температур Линейная усадка понижается с момента образования НТФ.

t₀ → t_илу

Литейная усадка кроме интервала твердого состояния включает в себя частьтемпературного интервала кристаллизации ниже to.

 

с< c₁ НТФ α

с< c₂ НТФ β

с₁< c< c₂ НТФ α (β ) + Э

 

В Системахэвтектического типа сплавы в окрестности и эвтектической точки имеют одинаковую температуруt₀, совпадающую с температурой эвтектики и по этой причине имеют минимальную литейную усадку.

Предусадочное расширение - увеличение объема металла в процессе его кристаллизации предшествующие термическомусжатию и вызванное выделением фаз, Удельный объем которых больше чем удельный объем основного металла. Это могут быть газы иинтерметаллиды в цветных сплавах и графит в чугунах.

Sp = So*exp ( )

Q–теплота растворения газов в металлах.

 

Если растворение происходит экзотермические, тогда по принципу лешателье подвод тепла усиливает процесс. Взаимодействие газов с металлом носят характер химической реакции протекающие на поверхности расплава и поэтому сопровождается экзотермическим эффектом.

Pг ≥ Ро + ρ gh +

 

Чем больше давление под зеркалом расплава, тем более затруднено образование пузырьков. Чем больше гидростатический напор, тем меньше вероятность образования газового пузырька.

Капиллярное давление, которое должен преодолеть пузырек.Образование газовых пузырьков в чистом расплаве невозможно. При отсутствие готовых поверхностей раздела расплав может содержать газ в пересыщенном состоянии. Если есть включения, которые смачиваются расплавом, тогда образование пузырьков существенно упрощается. Рафинирование расплава предупреждает образование газовых пузырьков.

Еслиt₀< t< t_л, тогда образующиеся газовые включения могут всплывать и удаляться.

Еслиt_c< t< t₀ , внутри непрерывного скелета эти газовые включения не могут перемещаться, фиксируются в междуосных промежутках и, нередко, газовые усадочные пустоты совмещаются, Что приводит к существенному отрицательному влиянию на процесс питания отливки и порождает эффект предусадорчного расширения. После образования скелета, образующиеся газовые включения непрерывно увеличивают своиразмеры и, вследствие, выделения газов при уменьшении растворимости. Давление газовых пузырьков оказывается достаточным, чтобы деформировать твердо-жидкий скелет. С понижением температуры уменьшается плотность металла и его прочность, по этой причине дальнейший рост газовых пузырьков замедляется, они могут оказаться неспособными деформировать скелет, и тогда в условиях понижения температуры предусадочное расширение сменяется термическим сжатием.

В зависимости от газосодержания металла процесс предусадочного расширения может различаться как по величине, так и температурномуинтервалу развития.

Наличие предусадочного расширения приводит к сокращению литейной усадки, так как часть термического сжатия в интервалеt₀ - t_e компенсируется увеличением объема при выделении газов. Чем больше предусадочноерасширение по величине и температурному интервалу развития, тем меньше Литейная усадка.

Елит = α _T*Елит* t_o–Eпр

Максимальный интервал развития предусадочногорасширения, вызванного выделением Газов простирается до температуры солидуса. В чугунах Наряду с выделением цементита возможно выделение графита с различной морфологией. Выделение графита может быть пластинчатой и шаровидной формы, и механизмы влияния графитизации на предусадочноерасширение виесьма различен в чугунах С ПГ и ШГ, и величина предусадочного расширения существенно различается.

ПГ образует эвтектику в которой графит является ведущей фазой кристаллизации и вследствие этого графитовые включения выступают в расплав, аустенитная оболочка нарастает с запозданием.

ρ _г = 2, 25 г/см³; ρ _ж = 7 г/см³; E_vф = (E_vф)_А + (-E_vф)_г

СЧ имеет относительно небольшую предусадочноерасширение, так как основная масса графита выделяется в контакте с расплавом в период роста графитовых колоний, когда они разделены и не дают предусадочного расширения.Предусадочное расширение начинается тогда, когда колонии аустенитно-графитовой эвтектики смыкаются, становится невозможным продольный рост, и выделение графита происходит в результате диффузии углерода через аустенитнуюоболочку.

Основная стадия роста эвтектики с шаровидным графитом происходит в условиях когда графит отделён от расплава аустенитной оболочкой и растет за счет диффузии углерода через эту оболочку. В результате эвтектические Глобулиочень быстро смыкаются и на ранней стадии начинается процесс предусадочного расширения, сопровождающийся различным объемным эффектом. Объемный эффект усадки при затвердевании чугуна с шаровидным графитом практически такойже как и в Белом чугуне, так как графит отделен от расплава, и его выделение происходит в твердо-жидком состоянии, а не из расплава.

Если кристаллизация чугуна происходит по половинчатому механизму, Тогда возможно проявление распада цементита при высоких температурах за счет протекания реакции

Fe₃C → 3Fe_A+C_гр

Этот распад происходит после выделения цементита при эвтектической температуре, то есть в условиях понижения температуры ниже солидуса не сопровождается значительным увеличением объема. Чем меньше температура эвтектики, тем больше устойчивость цементита, поэтому процесс распада цементита быстро затухает и ниже 900 градусов Цельсия не проходит.

постэвтектическое расширение чугуна

 

 

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. STM32 с нуля. Таймеры. Генерация ШИМ.
2. VI. Иные запреты, меры предосторожности и техника безопасности
3. Амфифильные полимеры N-винилпирролидона, содержащие дополнительные функциональные группы
4. Антидемпинговые меры при проведении аукциона.
5. Антикризисные меры в области налоговой политики Приднестровской Молдавской Республики
6. Большевистская тактика борьбы за власть
7. Бюджетные нарушения и бюджетные меры принуждения
8. В царствование какого царя были приостановлены жесткие меры взыскания податей и отменено временнообязанное состояние помещичьих крестьян?
9. ВИДЫ АВАРИЙ, ИХ ПРИЧИНЫ И МЕРЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
10. ВИДЫ ЗОН В МОРСКОМ ПРАВЕ ПОНЯТИЕ РАЗМЕРЫ РАСПРОСТРАНЕНИЕ ГР.УГ.АДМИН ЮРИСДИКЦИИ.
11. Влияние техногенных факторов на объём усадочных пустот в отливке
12. Возникновения пожара при ударе молнии на линию связи и меры защиты.