33. Зависимость структуры металла в отливках от процесса теплопередачи. Регулирование тепловых процессов в литейной форме

Регулирование тепловых процессов. Основным методом внеш­него воздействия на процесс затвердевания отливки является подбор материала формы.

Рис. 4.10. Зависимость коэффициента затверде­вания стали К от теплоаккумуляционной способно­сти материала формы bф

Влияние материала формы на скорость затвердевания отливки оценивают через коэффициент затвердевания К (рис 4.10). При интенсивном охлаждении (формы из металлов, шамота, маг­незита) величина К изменяется на 1 порядок, а bф - на три порядка, то есть замедлить затвердевание довольно легко, а ускорить - сложно.

Введение в ПГС металлических частиц (до 80 % по массе) повы­шает ее вдвое, а bф и, следовательно, К ~ на 40 %: эффективность не­высока, причем резко ухудшаются условия формовки.

Возможно создание направленного затвердевания при использова­нии стенок формы с разным bф, то есть из разных материалов, но только для особо ответственных отливок, так как трудно изготавливать такие формы. Применение металлических форм взамен песчаных увеличивает скорость затвердевания вдвое, однако, их изготовление много дороже.

В песчаных формах возможна замена в порах естественного газо­вого состава на водород или гелий, так как в сравнении с азо­том = 7,8, затвердевание при этом ускоряется на 20-25 %.

При повышении давления газов скорость затвердевания увеличи­вается, а в вакууме, естественно, уменьшается.

Эффективна продувка форм воздухом (лучше увлажненным), крупные чугунные отливки затвердевают, например, в 2-5 раз быстрее.

Большое распространение получило использование (для местного ускорения затвердевания) холодильников из более теплопро­водного материала (чугуна, графита, магнезита). Интенсивность охлаж­дения холодильником зависит от его толщины. Тонкий - ускоряет толь­ко начальную стадию затвердевания (рис. 4.11, а). При оптимальной толщине (рис. 4.11, б) он интенсивно поглощает тепло до конца затвер­девания отливки. Толстый холодильник (рис. 4.11, в) не ускоряет охла­ждения, но требует большого расхода металла.

Рис. 4.11. Распределение температур в тонком (а), нормальном (б) и чрезмерно толстом (в) холодильнике

Практикой установлено, что делать толщину холодильников больше толщины стенки отливки нет необходимости

3 4. Типы литейных форм.

В литейном производстве роль основного инструмен­та для изготовления отливок выполняет литейная фор­ма. Она представляет собой систему элементов, обра­зующих рабочую полость, при заливке которой расплав­ленным металлом формируется отливка,

Для подвода расплава в рабочую полость формы ис­пользуют литниковую систему, состоящую из каналов и элементов литейной формы, обеспечивающих ее запол­нение, а также питание отливок при затвердевании.

Литейные формы изготовляют как из неметалличес­ких материалов (песчано-глинистых смесей и др.), так и из металлов.^г;В табл. 1.1 и 1.2 приведены основные раз­новидности современных литейных форм, однако и они не отражают полностью их многообразия. Так, только для одного вида неметаллических форм — неразъемных оболочковых, получаемых по выплавляемым моделям, можно назвать свыше 10 разновидностей, существенно различающихся составом, структурой, способами изго­товления и назначением.

Многообразие современных литейных форм (при правильном выборе их разновидности для каждого конк­ретного случая) открывает возможность экономично, в соответствии с требованиями к качеству, изготовлять различные по массе, конфигурации, точности и свойст­вам металла отливки практически из любых сплавов.

В зависимости от особенностей отвода тепла формами они клас­сифицируются:

н а однослойные (из одного материала: смесь или металл), могут быть толстостенными (песчано-глинистые) или тонкостенными (обо­лочковые) ;

многослойные комбинированные из материалов с различными теплофизическими свойствами (металлические с облицовкой, песчаные с металлической вставкой-холодильником и металлические водоохлаждаемые).