DSCN1668

1.3. Krzepnięcie odlewu

75

nywaniem oporów przepływu metalu zasilającego przez krzepnący odlew. Na rysunku 1.56a i b pokazano charakterystyczne wady skurczowe w odlewie, w którym nadlew miał zasilić zbyt długi odlew w kształcie poziomej płyty.

Na rysunku 1.56c przedstawiono orientacyjny rozkład temperatury w obydwu odlewach. W przypadku odlewu staliwnego obszar występowania jamy skurczowej pokrywa się z odcinkiem, na którym gradient temperatury osiągnął bardzo małą wartość bezwzględną (nachylenie krzywej we współrzędnych temperatura-odległość jest bliskie zeru). Potwierdza to konieczność stosowania kierunkowego krzepnięcia, będącego właśnie rezultatem odpowiednio wysokiego gradientu temperatury w kierunku do nadlewu.

Rozmieszczenie wad skurczowych w odlewie aluminiowym jest odmienne. Najbardziej porowaty materiał występuje w pobliżu nadlewu, zupełnie pozbawiony zaś tych wad — tylko w stosunkowo silnie chłodzonym końcu płyty, gdzie odbieranie ciepła odbywa się na trzech powierzchniach (działanie efektu brzegowego). Jednakże w praktyce wykazano, że im większa jest odległość między nadlewem a końcem odlewu lub między poszczególnymi nad-lewami (tj. gdy nadlew jest używany do zasilenia bardziej rozległych obszarów odlewu), wówczas zwiększa się zarówno średnia porowatość w obszarze zasilanym, jak i maksymalna w pobliżu nadlewu.

Oczywiście, również dla stopów krzepnących objętościowo istotne jest zapewnienie kierunkowego krzepnięcia i wytworzenie w odlewie odpowiednio wysokich gradientów temperatury, sprzyjających przepływowi metalu zasilającego. Należy jednak pamiętać, że dla stopów aluminium czy miedzi jest to trudniejsze niż np. dla staliwa, z uwagi na ich znacznie lepszą przewodność cieplną.

Ograniczenie zasięgu działania nadlewów ma również miejsce w przypadku elementów o równomiernej grubości usytuowanych pionowo, np. odlewanych pionowo tulei. Z uwagi na sprzyjające działanie sił grawitacyjnych zasięg ten jest z reguły większy niż dla elementów poziomych. Odpowiednie wartości liczbowe podane będą w następnym punkcie.

1.333. Obliczenia elementów układu zasilającego dla odlewów ze stopów wykazujących skurcz w całym zakresie krzepnięcia

Zasięgi zasilania w elementach o równomiernej grubości

Poziome elementy odlewu

Maksymalne długości odcinków, na których występują wystarczające gradienty temperatury do prawidłowego zasilenia, podano na rys. 1.57. Jak widać, są one funkcją masywności zasilanego elementu odlewu, wyrażonego przez moduł krzepnięcia. Dla elementów wydłużonych w jednym kierunku, takich jak belka, rura, pierścień („zwinięta” belka), do obliczania modułu dogodnie jest stosować wzór (1.23). Zasięg działania nadlewu można zwiększyć, tj. osiągnąć wydłużenie strefy zasilania, stosując specjalne pogrubienia odlewu przylegające do nadlewu, jak to pokazano na rys. 1.57.