Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
К сплавам, применяемым для литья под давлением, предъявляется ряд требований, обусловленных специфическими особенностями процесса.
1. Сплавы не должны обладать красноломкостью, так как отливка в процессе затвердевания находится под действием механических усилий при удалении ее из неподвижной части формы, при . выталкивании ее и при снятии со стержней.
2. Сплавы должны иметь небольшую усадку и большую пластичность, а также достаточную прочность при высоких температурах, чтобы противостоять напряжениям, образующимся при затрудненной усадке на неподатливых металлических стержнях.
3. Сплавы должны обладать узким температурным интервалом кристаллизации, что необходимо для быстрого хода процесса, уменьшения термоусталости и сокращения износа форм.
Недостатком при работе со сплавами, имеющими большой интервал кристаллизации, является также неравномерная плотность отливки. Это объясняется тем, что металл, закристаллизовавшийся первым (около стенок формы), образует вокруг незатвердевшего металла сердцевины почти непроницаемую корочку, не допускающую свежий металл для питания отливки. Например, оловянные бронзы, имеющие большой интервал кристаллизации (до 200°), не могут применяться для литья под давлением.
4. Сплавы должны обладать высокой жидкотекучестью при небольшом перегреве; значительный перегрев хотя и увеличивает жидкотекучесть сплавов, но сильно влияет на износ форм.
В результате быстрого охлаждения сплава в форме и применения давления в отливке образуется весьма большое число центров кристаллизации и она приобретает чрезвычайно мелкозернистую структуру.
Особенно высокой плотностью и мелкозернистостью отличается литейная корочка, получаемая при соприкосновении металла с металлической формой. У тонкостенных отливок (с толщиной стенок до 4 мм) получается равномерное мелкозернистое строение. По мере увеличения толщины стенок обливки ее сердцевина может оказаться менее плотной. Однако и в этом случае структура отливки по степени измельчения зерна превосходит структуру, полученную при изготовлении отливок в песчано-глинистой или металлической форме без применения давления.
Так как на механические свойства влияет не только сослав, но и структура сплава, то литье под давлением всегда дает более высокие (примерно на 25—30%) показатели прочности и твердости при падении удлинения (примерно на 10—20%). Последнее объясняется значительным измельчением зерна.
В тонкостенных деталях, преобладающих в литье под давлением, показатели механических свойств являются особенно высокими.
На фиг. 158 приведена диаграмма, характеризующая влияние толщины стенок отливки на предел прочности алюминиевого сплава, содержащего 10% Si и 1,5% Cu.
Это объясняется не только более высокой скоростью охлаждения тонкостенных отливок, но также преобладанием в них кристаллической корочки, отличающейся весьма высокой прочностью.
6. Вследствие большой скорости охлаждения металла при литье под давлением появления в нем зональной ликвации не наблюдается.
7. Улучшение механических свойств металла термической обработкой редко находит применение при литье под давлением. Это объясняется тем, что воздушные включения в той или иной мере, возможные в отливках, превращаются при нагревании до высоких температур в пузыри. Поэтому термическая обработка в ряде случаев осуществляется при более низких температурах, что менее эффективно по сравнению с обычной термической обработкой.
Для литья под давлением применяются следующие цветные сплавы: свинцовые, оловянные, цинковые, алюминиевые, магниевые и медные.
Черные металлы (чугун и сталь) не получили еще достаточного промышленного применения.