Reducerea dimensiunilor și volumului liniar la răcire ca urmare a apropierii atomilor de metal se numește contracție. Distinge contracția volumetrică și liniară într-un anumit interval de temperatură, exprimat în%. De obicei, contracția volumetrică este asociată cu o scădere a volumelor cu răcire și solidificare a metalelor lichide și liniară cu dimensiuni lineare descrescătoare ale lingourilor, piese turnate și produse.
Figura 1 - Defecte de contracție în lingou
.png "Întărire specială, contracție a aliajelor de turnătorie (valori liniare de contracție)")
La determinarea valorii contracției, este important să alegeți corect volumul inițial de metal lichid. În timpul umplerii corpului de turnare cu metal lichid, o parte din acesta are timp să cristalizeze și să se răcească. Ca rezultat, crusta exterioară a materialului de turnare va reduce dimensiunea acestuia și, până la terminarea turnării, volumul inițial de metal lichid va fi mai mic decât volumul cavității matriței. Amplitudinea acestei modificări a volumului depinde de contracția liniară a crustei întărite și de forțele care o împing. Acestea includ presiunea hidraulică a coloanei metalice lichide, contracția termică și mecanică a contracției.
Strângerea liniară este determinată de temperatura de la începutul manifestării sale și de coeficientul de expansiune liniară. S-a stabilit experimental faptul că contracția liniară începe atunci când se formează un schelet suficient de puternic de cristale semisolidate. Temperaturile la care se obține acest lucru formează o linie în diagrama de stare a domeniului efectiv de cristalizare. Acest schelet de cristale semisolidate se formează la 50-75% din faza solidă, în funcție de compoziția oțelului.
Distingeți contracția liberă și împiedicată. Indicatorul principal de reducere a dimensiunilor lingourilor și a pieselor turnate în condiții reale pentru solidificarea lor este contracția turnătorilor, care ia în considerare toate tipurile de contracție a contracției. Există inhibarea termică și mecanică a contracției. Contracția termică a contracției este cauzată de rate diferite de răcire ale părților individuale ale stratului metalic întărit. De exemplu, cu un conținut scăzut de carbon în oțel, contracția contracției ajunge la 25%, scăzând la 8%, cu un conținut de carbon de 0,7%.
Contracția rezultată este în mare măsură determinată de expansiunea pre-plantă. Motivele pentru extinderea pre-plantă includ:
- aderența unei cruste abia întărite la suprafața matriței și extinderea inițială sub acțiunea unei forțe de legare;
- acumularea de gaze în spațiul interdendritic ca urmare a segregării, care poate crea o presiune favorabilă expansiunii cristalelor;
- acumularea de incluziuni și gaze nemetalice la limita de cristalizare, creșterea presiunii de cristalizare și promovarea creșterii perimetrului crustei;
- excesul de forțe de presiune capilare asupra forțelor de adeziune dintre dendrite;
- încălzirea și extinderea crustei exterioare a lingoului în momentul formării decalajului.
Având în vedere expansiunea pre-plantă în calculul contracției liniare totale libere, este posibil să se explice discrepanțele în datele experimentale atunci când este determinată. În acest scop, pentru calcularea sa este recomandată următoarea expresie:
.png "Întărire specială, contracție a aliajelor de turnătorie (valori liniare de contracție)")
Pe măsură ce expansiunea pre-plantă crește, unele dintre solicitările termice sunt compensate, ceea ce reduce cracarea. Expansiunea pre-plantă este mai mare, cu atât mai mare este intervalul de temperaturi de solidificare. Reducerea volumului defectelor de contracție este obținută ca urmare a separării unei cantități mari de gaze dizolvate în oțel în timpul formării unei fracții semnificative din faza solidă.
Contracția liniară este legată de intensitatea transferului de căldură dintre matriță și turnare. Cu o contracție crescătoare, decalajul rezultat între turnare și matriță conduce la o creștere a rezistenței termice și la o reducere corespunzătoare a disipării căldurii. La rândul său, o scădere a intensității transferului de căldură reduce gradientul de temperatură în metalul solidificat, reducând rata de contracție și diferența de amploare. În același timp, solicitările termice și procesele de deformare plastică asociate în crusta întărită sunt reduse.
Contracția determină formarea cochililor de contracție, scăderea densității structurale, diverse fisuri, segregarea zonală și alte defecte. Ținând cont de regularitățile inerente fenomenelor de contracție, este posibil să se ia măsuri adecvate pentru îmbunătățirea calității pieselor turnate. Compactizarea structurii este asigurată prin turnarea centrifugală.
Figura 2 - Procesul turnării centrifuge
Contracția la solidificare depinde de schimbarea volumului în timpul tranziției topiturii de la starea lichidului la starea solidă și crește cu creșterea temperaturii de temperatură de cristalizare la răcire. Prin urmare, toate elementele care extind acest interval cresc contracția la solidificare. Conform unor estimări diferite, valorile se încadrează în intervalul 0.020-0.053.
Valoarea factorului de contracție joacă o semnificație practică importantă, deoarece determină dimensiunile specifice cutiilor de miez și modele, precum și, într-o anumită măsură, cotele de prelucrare și magnitudinea taxa asociate din metal pentru fabricarea pieselor turnate.
Este important de menționat că parametrii contracției liniare sunt determinați cel mai rațional din măsurătorile secțiunilor de turnare și turnare situate orizontal în timpul turnării și cristalizării aliajului. Lungimea acestor secțiuni începe să se schimbe numai după terminarea procesului de cristalizare.
Din ceea ce se utilizează atunci când se efectuează sarcina echipamentului, este necesar să se studieze dispozitivul pentru măsurarea valorii contracției liniare a turnării. Design-ul instrumentului prezentat în figura 1. Cadrul metalic rigid 1 este dispus peschanoglinistoy corpul 2 formează o cameră de lucru 3 care cuprinde două graifăre cavitate - 4 fixat rigid asociat cu cadrul dispozitivului, și bara mobilă 5. transfer de 6 fixat la clema mobilă, se sprijină piciorul indicatorului tipului de ceas 7, care fixează mișcarea dispozitivului de prindere sub acțiunea eșantionului de contracție.
Figura 1 - Proiectarea dispozitivului pentru măsurarea valorii contracției liniare a unei turnări drepte
Controlarea aliajelor variază în funcție de compoziția lor chimică. Astfel, contracția fontei cenușii scade cu o creștere a conținutului de siliciu și carbon și, de asemenea, cu o scădere a conținutului de sulf și mangan.
Creșterea conținutului de zinc și aluminiu în aliajele de magneziu reduce contracția lor.
În producția de piese turnate, reducerea dimensiunilor lor liniare are loc cu o strângere dificilă, care este cauzată de părțile proeminente ale matriței, tije etc. Prin urmare, într-o serie de cazuri, contracția reală este mai mică decât contracția liberă. Această contracție se numește turnare și se exprimă în%. Valoarea contracției de turnare este întotdeauna mai mică decât cea liberă. Diferența este cea mai mare, cu atât mai complexă și mai mare este casting-ul. Tabelul 1 prezintă valorile de contracție ale aliajelor.
Tabelul 1 - Exemplu de valori ale contracției aliajelor
În funcție de condițiile de răcire ale aliajului și de proprietățile sale fizice, contracția volumetrică la solidificare se poate manifesta după cum urmează:
a) ca cavități interne concentrate (închise sau expuse la suprafață - deschise) situate în acele părți ale turnării, care se întăresc în ultimul loc (cochilii de contracție);
b) numai printr-o schimbare uniformă a dimensiunilor externe;
c) formarea de cavități mici, care sunt împrăștiate în grosimea pieselor turnate în apropierea granulelor individuale ale aliajului; astfel de cavități se numesc porozități de contracție sau friabile.
La prepararea de piese turnate din aliaje care au goluri mari de contracție și forma de contracție volumetrică (fontă ductilă, oțel), pe părțile masive și superioare ale pieselor turnate furnizează profit - cavităților din aliaj topit care alimentează turnarea în timpul solidificării și compensează pentru reducerea volumului acestuia. Locația și mărimea profiturilor ar trebui alese astfel încât să se întărească în ultimul loc și să fie în cochilii de contracție localizați.
Figura 4 - Aranjament pentru stabilirea profiturilor pe turnări