HomeОбработка сталиМеханическая обработка › Усадочные полости в стальном слитке

Усадочные полости в стальном слитке

Усадочные полости в стальном слиткеЯвление усадки и образование в связи с ним полостей в  слитке. Под усадкой понимают сокращение объема металла после литья вплоть до обыкновенной температуры. Это сокращение вызывается как уменьшением объема от охлаждения (падения температуры), так и процессом затвердевания, т. е. сжатием при кристаллизации.

 

Последнее наиболее важно, так как вызывает наибольшие сокращения объема и образование в затвердевающем слитке полостей, не заполненных металлом, называемых усадочными раковинами.

 

Вид усадочных раковин в стальных слитках различно , занимающие значительную часть всего объема слитка. Кроме таких больших усадочных раковин, встречаются еще и значительно меньшие по размерам, замкнутые внутри слитка, в отдельных его участках, самой различной величины, вплоть до различимых лишь под микроскопом; в последнем случае их уже называют не раковинами, а усадочными порами или пустотами.

 

Усадка металла представляет естественное, неизбежное явление, обусловленное сокращением объема при охлаждении и затвердевании: возможность образования усадочных пустот определяется прежде всего природным физическим свойством данного металла или сплава, которое называют или коэффициентом усадки или сжатием при кристаллизации.

 

Однако получение усадочных пустот в слитке не обусловливается лишь данными коэффициентами и зависит также от условий литья, т. е. величина, форма и расположение усадочных раковин и пустот зависят от массы слитка, формы изложницы, от способа литья и,особенно, от охлаждения.

 

Применяя различные способы отливки, можно изменить положение и форму усадочных раковин для улучшения качества слитка или изделия. Процесс образования усадочных раковин в слитке нетрудно объяснить, рассматривая, как происходит его кристаллизация.

 

Мы знаем, что непосредственно после отливки обычно образуется тонкая корка твердого металла, от которой растет стенка транскристаллизации, т. е. слиток растет как бы зонами от стенок. Сокращение объема жидкого металла, происходящее при затвердевании, должно было бы приводить к понижению уровня остающейся еще жидкой фазы, если бы верх слитка оставался все время жидким.

 

Наибольшее понижение уровня, конечно, должно быть в самой центральной (осевой) зоне. Очевидно, что раковина должна образовываться там, где в последнюю очередь затвердевает металл и, следовательно, форма и расположение раковины тесно связаны с формой слитка и порядком его затвердевания. Например, раковина оказывается гораздо глубже а, потому что в первом случае коническая изложница уширялась книзу,

 

и металл (благодаря увеличившейся книзу массе) оставался жидким в более низких слоях до самого конца затвердевания; во второй изложнице (расширяющейся кверху) нижние слои застывали скорее, и металл оставался жидким до конца затвердевания на более высоком уровне. Очевидно, что всякие меры, способствующие сохранению металла в жидком состоянии на наиболее высоком уровне изложницы,

 

будут уменьшать глубину распространения усадочной раковины, к чему обычно и стремятся в практике, так как при неглубоком распространении раковины верхняя часть слитка просто отрезается и слиток в остальной части является уже сплошным (здоровым) металлом.

 

Меры, предпринимаемые с целью уменьшить глубину раковины, различны: производят постепенную доливку свежего жидкого металла к затвердевающему металлу; делают тепловые надставки (прибыли) вверху, изложницы или формы с тем, чтобы охлаждение вверху оказалось наиболее замедленным; засыпают отлитый металл сверху песком, углем или каким-нибудь нетеплопроводным материалом. Все эти меры способствуют в большей или меньшей\’ мере смещению вверх области залегания усадочной раковины и делают ее наименее опасной и легко удалимой.

 

Более опасны закрытые раковины, получающиеся внутри слитка под коркой.,в показана подобная раковина, образовавшаяся уже после затвер-. девания некоторого количества металла вверху слитка. Такие раковины возникают там, где вследствие условий охлаждения кристаллизация начинается не только от стенок изложницы, но и от свободного уровня жидкости;

 

тогда образование усадочной раковины будет идти таким же образом, как и при открытой поверхности, но с тем отличием, что полость усадки будет отделена от атмосферы толщей металла, образующего над раковиной так называемый мост, ив усадочной полости может наблюдаться некоторое разрежение (вакуум) или же она наполнится газами, выделяющимися из металла.

 

Усадочная рыхлость и поры. Небольшие усадочные раковины могут образовываться в отдельных замкнутых объемах металла при взаимной встрече и переплетении групп растущих кристаллов.

Последние могут совершенно изолировать некоторую часть маточного раствора от всей оставшейся его массы, образуя как бы «замкнутые водные бассейны», отделенные от «открытого моря» узкой береговой полосой. В подобных «замкнутых бассейнах» происходит местная усадка, в результате чего получаются указанные небольшие усадочные раковинки в слитке.

 

Они часто оказываются сгруппированными в большом количестве и столь тесно перемешанными с закристаллизовавшимися дендритами, что весь металл в таком месте имеет вид рыхлой, пористой массы, поэтому такому месту дается название «усадочная рыхлость». Эти места обычно наблюдаются как переходные от крупной усадочной раковины к плотному металлу. Усадочная рыхлость тоже является дефектным местом в отливке, тем более, что в ней обычно сосредоточивается наиболее загрязненный примесями ликвационный металл.

 

Мелкие усадочные пустоты образуются не только в области слитка, затвердевающей в конце, но и в более рано затвердевающих зонах при «запутывании» небольших объемов жидкости между растущими кристаллами (дендритами), особенно при быстром охлаждении. Те узкие просветы и поры между отдельными кристаллами, на которые выше указывалось как на неопровержимый факт неплотного примыкания кристаллов в литом металле, получаются не только в силу неточного совпадения границ соприкасания растущих кристаллов (дендритов),

 

но в значительной мере из-за той усадки, которая происходит даже в микроскопически малых объемах жидкости между кристаллами. Особенно часто запутывание маточного раствора между кристаллами наблюдается при транскристаллизации, когда быстрорастущие группы столбчатых кристаллов встречаются друг с другом под углом во время своего роста, образуя мельчайшие замкнутые объемы, заполненные ликватом.

 

При окончательном затвердевании здесь получаются местные усадочные пустоты (поры), создающие в слитке указанные выше места слабины, т. е. наименее прочные участки металла, в которых особенно легко могут образоваться трещины и произойти разрушение при механическом воздействии.

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.