Материал: Теория литейных процессов.

деформации части формы между ребрами во время усадки, отнесенной к

Очевидно, что в отливках, затруднение свободной линейной усадки которых вызвано формой (стержнем), горячие трещины начинают образовываться только тогда, когда

затвердевания отливки, когда в ней образуются горячие трещины; сг - действующее в отливке напряжение в тот же момент времени ее затвердевания; оно возникает при торможении свободной линейной усадки нижней части отливки на длине Я0 в результате действия силы ее тяжести G.

При литье одного и того же сплава обе схемы, изображенные на рис. 12.3, следует рассматривать как тождественные, а полученные равенства - как равносильные, если торможению свободной линейной усадки отливки на величину б соответствует напряжение ее растяжения а .

Таким образом, необходимое условие образования горячих трещин в отливках - торможение свободной линейной усадки сплава во время затвердевания расплава в литейных формах.

Величина деформации б в отливках из одного и того же сплава в основном зависит от податливости б^ формы и стержней; при литье в

неподатливые формы е принимает наибольшее значение.

Достаточное условие образования горячих трещин в отливках - равенство относительной деформации их растяжения (растягивающего напряжения в них), возникающей вследствие торможения свободной линейной усадки затвердевающего сплава, величине предельной относительной деформации растяжения (пределу прочности на разрыв) данного сплава.

Из формул (12.2) и (12.3) ясно, что горячих трещин в отливках не будет,

если

затруднением свободной линейной усадки, лучше вообще без элементов торможения усадки. Такой путь является наиболее радикальным, но не приемлем для большинства фасонных отливок.

Второй путь - увеличение податливости £h формы и стержней; он

следует из анализа формулы (12.1). Литейщики-технологи давно разработали специальные податливые смеси для форм и стержней, используют оболочковые стержни и т. п.

Третий путь - увеличение деформационной способности Go (предела прочности оь) и уменьшение свободной линейной усадки Gy сплавов

(усадочных напряжений <ту); он следует из анализа формул (12.1)—(12.4). На этом основании литейщики-технологи разработали специальные литейные сплавы.

Последний путь представляется предпочтительным, так как для получения точных отливок используются неподатливые и малоподатливые формы (металлические формы в виде кокилей и пресс-форм при литье под давлением, а также керамические).

Для гарантированного предупреждения образования горячих трещин в отливках при литье в металлические формы необходимо, чтобы

где Gy - растягивающее напряжение в отливке, вызванное полным

торможением свободной линейной усадки; сгр - растягивающее напряжение в отливке, соответствующее ее деформации на Gp, которое возникает в результате

термического расширения формы и стержней во время затвердевания.

12.3.2. Теория образования горячих трещин в отливках

Цель теоретического анализа процесса образования горячих трещин - выявление комплекса существенных для этого процесса факторов. Однако существующая теория ограничивается анализом факторов, определяющих лишь горячеломкость сплавов.

Металловеды и литейщики ввели понятие о склонности сплавов к образованию горячих трещин и о сопротивляемости сплавов к горячим трещинам. Эти термины часто заменяют еще одним термином - горячеломкость сплавов - технологическое свойство сплавов образовывать горячие трещины в отливках. Определяют это свойство с помощью различных технологических проб - отливок, в которых различными способами создается измеряемое (контролируемое) торможение линейной свободной усадки при постоянных режимах литья. С помощью этих проб можно установить большую или меньшую склонность сплавов к образованию горячих трещин в отливках, выбрать сплавы с повышенной сопротивляемостью горячим трещинам при литье, но невозможно указать надежные и технологические способы предохранения фасонных отливок от растрескивания во время затвердевания.

жидкого сплава невелик, то прослойки расплава между кристаллами могут хрупко разрушаться, в результате чего образуется горячая трещина.

Чем шире ЭИК, тем больше склонность сплава к образованию горячих трещин (рис. 12.4, б).

На основе изложенного можно сделать следующие выводы: горячеломкость сплава можно характеризовать количественно

разностью

величины бо, оо и £у, сгу необходимо измерить у температуры Г5 солидуса сплавов, т. е. на нижней границе ЭИК, так как свободная линейная усадка сплавов увеличивается по мере снижения температуры от Ту до Г5.

Поэтому у Ts деформация Gy растяжения сплавов и растягивающее

напряжение сгу, возникающие в результате полного торможения свободной линейной усадки отливки, максимальные.

2. Показатель горячеломкости сплавов по H. Н. Прохорову

Если принять, что деформационная способность Go сплавов определяется

пластической деформацией ç, растяжения (пластичностью) сплавов, зафиксированной в момент разрушения при Г5, то согласно теории технологической прочности первая разность из (12.6) при Go = ^ является

характеристикой горячеломкости сплавов.

Деформационная способность сплава в твердожидком состоянии обусловлена в основном циркуляцией расплава между кристаллами, возникающей при растяжении затвердевающей отливки. Толщина прослоек расплава уменьшается по мере снижения температуры до Г5, следовательно, при Ts пластичность $1Лсплава минимальна.

Так как при Ts деформация Gy растяжения сплава в результате полного

торможения свободной линейной усадки отливки максимальна, то разность £^л и G, при Ts минимальна и она может служить характеристикой (показателем)

горячеломкости сплавов:

Величина £ьл замерена как остаточная деформация плоских образцов сплава после их разрыва при заданной температуре Т внутри интервала

кристаллизации.

Величина Gy замерена при непрерывном охлаждении образца сплава со

скоростью 10 К/с. При этом