Пробы для измерения жидкотекучести

Количественные значения жидкотекучести определяют по длине заполнения канала литейной формы с определенной площадью поперечного сечения.

Технологические пробы для определения жидкотекучести можно разделить на три вида:

• • пробы, основанные на прекращении течения в сужающемся канале;
• • пробы, основанные на прекращении течения вследствие кристаллизации металла в узком выходном канале;
• • пробы, основанные на прекращении течения в длинном канале постоянного сечения вследствие охлаждения и кристаллизации.

Рис. 6.5. Клиновая проба для определения жидкотекучести

К пробам первого вида (сужающийся канал) относятся клиновая (рис. 6.5) и шариковая (рис. 6.6).

Рис. 6.6. Шариковая проба для определения жидкотекучести (по А. Г. Спасскому):

1 — полуформа; 2 — шарик; 3 — клин; 4 — воронка; 5 — литниковый канал.

Рис. 6.7. Спиральная проба для определения жидкотекучести по Самарину — Нехендзи:

• 1 — чаша нарощалка; 2 — сетка; 3 — стояк; 4 — зумпф; 5 — бобышка спираль,
• 6 — выступы

Показателем жидкотекучести в клиновой пробе является расстояние I между вершиной клина и закругленной вершиной затвердевшего металла.

Мерой жидкотекучести в шариковой пробе, предложенной А. Г. Спасским, является диаметр отверстия, образующегося в отливке, залитой в металлическую форму 1 с вертикальным разъемом. Металл заливается через воронку 4, поступает в полость формы через литниковый канал 5, заполняет полость формы и подтекает в пространство между планкой (клином) 3 и шариком 2 диаметром 20 мм, но не заполняет все пространство, оставляя отверстие.

Клиновую и шариковую пробы можно использовать для оценки заполнения тонких рельефов.

Пробы второго вида можно применять для определения жидкотекучести по весу вытекшего металла.

Показателем жидкотекучести является длина пути потока металла до остановки. Для заливки проб этого вида применяют формы с одним из следующих каналов: прямым, спиральным, U-образным, лабиринтным и винтовым, с гравитационным заполнением и под действием вакуума. К этому же виду можно отнести пробы с несколькими каналами разной толщины (диаметров), заполняемыми из общего центрального стояка.

Наибольшее распространение получили технологические спиральные пробы. Испытание материала на жидкотекучесть заключается в заполнении спиральной (рис. 6.7) или U-образной (рис. 6.8) формы расплавленным металлом и определении длины полученной спиральной или U-образной пробы. На модели спирали и соответственно в форме имеются отметки через каждые 50 мм. Длина спирали (в спиральной пробе) или длина заполнившейся части вертикального канала диаметром 6 мм (в U-образной пробе), выраженные в миллиметрах, являются характеристикой жидкотекучести сплава в данных условиях.

Рис. 6.8. Эскиз U-образной пробы для определения жидкотекучести литейных сплавов.

Причем спиральная проба проводится для материалов с относительно высокой жидкотекучестью (для чугунов, силуминов и т. д.), U-образная проба — для материалов, обладающих относительно низкой жидкотекучестью (для высоколегированных сталей, жаропрочных и тугоплавких металлов и сплавов).

При этом основным является определение условий остановки движущегося потока: выделение 20% твердой фазы, образование на конце потока прочной твердой корочки, рост в канале литейной формы дендритов, препятствующих движению потока, накопление твердых кристаллов на конце потока.

Для обеспечения идентичных условий заполнения проб при сравнении жидкотекучести предложено различать два вида жидкотекучести: практическую и условную.

Практическая жидкотекучесть определяется в условиях постоянной температуры заливки (и, следовательно, неодинакового перегрева для всех сплавов данной группы). При этом можно оценивать влияние на жидкотекучесть изменений химического состава сплава в цеховых условиях, при поддерживании постоянной температуры в плавильном агрегате. Условная жидкотекучесть определяется в условиях одинакового перегрева над температурой ликвидуса. Данный вид пробы получил наибольшее распространение.

Заполняемость. Способность не только заполнять форму, как в случае жидкотекучести, но и способность заливать тонкий рельеф поверхности формы, например черты лица, складки одежды, тончайший орнамент украшений, называется заполняемостью.

Заполняемость характеризует способность металлов и сплавов воспроизводить контур отливок в особо тонких сечениях, где в значительной степени проявляется действие капиллярных сил. Заполняемость форм металлом представляет собой комплекс технологических факторов, характеризующих условия заполнения формы. Составляющими этого комплекса являются жидкотекучесть металла, теплопроводность формы и ее температура, конфигурация отливки и ее расположение в форме, конструкция литниковой системы и др.

Заполняемость формы расплавом обусловлена рядом факторов:

• 1) поверхностным натяжением сплава и смачиваемостью формы;
• 2) вязкостью сплава, связанной с его теплофизическими свойствами;
• 3) температурным интервалом кристаллизации;
• 4) формой и размерами первичных кристаллов;
• 5) склонностью сплава к пленообразованию;
• 6) теплофизическими свойствами формы;
• 7) способом заливки металла (стационарный или центробежный);
• 8) конструктивными особенностями литниковой системы;
• 9) наличием газов в форме и условиями ее вентиляции.

Очевидно влияние смачивания расплавом формы на ее заполняемость, а именно: чем больше угол смачивания, тем лучше заполняемость.

Весьма эффективным способом улучшения заполнения тонких элементов отливок является центробежная заливка.