metalurgia048(1)

94

-    cieplne hamowanie skurczu, związane z nierównomiernym stygnięciem i co za tym idzie, nierównomiernym kurczeniem się części odlewu,

-    przemiany fazowe w stanie stałym, którym towarzyszą zmiany objętości metalu związane z przebudową sieci krystalicznej.

Wymienione czynniki powodują:

-    zmiany wymiarów liniowych odlewu; różn ą się one od zmian wynikających z iloczynu średniego współczynnika rozszerzalności liniowej i różnicy temperatury solidusu i otoczenia; zmiany te muszą być uwzglęcmone podczas konstruowania modeli lub form metalowych;

-    powstawanie naprężeń w odlewach; naprężenia te mogą prowadzić do odkształceń odlewów, a nawet do ich pękania w różnych fazach stygnięcia lub w czasie obróbki, lub eksploatacji.

Skurcz odlewniczy

Skurcz odlewniczy jest wartością technologiczną uwzględniającą wymienione uprzednio czynniki wpływające na skurcz. Określa on zmiany wymiarów liniowych odlewu, o które należy go powiększyć podczas konstruowania modeli lub form. Jest on wyznaczony doświadczalnie i określony z zależności;

S — -^Lf L— 100%,

L_f

gdzie: Ly— długość pomiarowa modelu lub formy próbnej,

L„ - długość pomiarowa odlewu próbnego.

Wartość skurczu odlewniczego zależy od rodzaju metalu, z którego jest wytwarzany odlew, oraz od rodzaju formy, w której jest wykonywany. Przykładowe wartości skurczu odlewniczego podano w tablicy 3.2.

Tablica 3.2

Wartości skurczu odlewniczego niektórych tworzyw

Rodzaj stopu	W'artośc skurczu [%]
	hamowanego	swobodnego
Staliwo węglowe	1.3- 1,7	1,6 - 2,0
Staliwo stopowe	1,0-2,0	1,3-2,3
Żeliwo szare z grafitem płatkowym	0,7 - 0,9	0,8 - 1,0
Żeliwo ciagiiwe	1,0	1.5
Stopy miedzi	1,2-2,0	1,4-2,3
Stopy magnezu	1,2	1,6
Stopy aluminium	0,8 - 1,4	0 1 c\

Naprężenia odlewnicze

Naprężenia odlewnicze tworzą się przede wszystkim w czasie stygnięcia odlewu. Ze względu na przyczyny naprężenia dzieli się na:

-    skurczowe, powstałe na skutek mechanicznego hamowania skurczu,

-    cieplne, powstałe w wyniku cieplnego hamowania skurczu,

-    strukturalne, wywołane przemianami fazowymi.

Całkowita wartość naprężeń w odlewach stanowi sumę wyżej wymienionych naprężeń składowych. Wartość ta nie jest stała, stąd można mówić jedynie

0    chwilowej wartości naprężeń. To samo dotyczy także właściwości metalu. Jeżeli w jakimkolwiek miejscu odlewu w dowolnej fazie stygnięcia wartość chwilowego naprężenia całkowitego przekroczy wartość chwilowej granicy plastyczności metalu, odlew ulegnie odkształceniu. Jeżeli zostanie przekroczona wartość chwilowej granicy wytrzymałości, nastąpi pęknięcie odlewu. Z tego powodu rozróżnia się dwa typy pęknięć odlewów: pęknięcia na gorąco i na zimno. Rozróżnienie to jest istotne ze względu na sposoby zapobiegania tym pęknięciom.

Z punktu widzenia mechaniki istotne znaczenie ma podział naprężeń ze względu na obszar, w którym są one równoważne. Są to:

-    naprężenia I rodzaju równoważne w obszarach zbliżonych do wymiarów odlewu, zwane też naprężeniami makroskopowymi; są one przyczyną odkształceń

1    pęknięć w odlewach - noszą nazwę naprężeń własnych w odlewach lub naprężeń odlewniczych;

-    naprężenia Ił rodzaju równoważne w objętości kryształów.

-    naprężenia MI rodzaju równoważne w obszarach sieci krystalicznej. Naprężenia II i III rodzaju wpływają na właściwości mechaniczne tworzywa.

Skłonność do tworzenia się naprężeń odlewniczych zależy od właściwości tworzywa oraz rodzaju formy odlewniczej. Ze stopów odlewniczych największą skłonność do tworzenia naprężeń odlewniczych wykazuje staliwo. Większe naprężenia wykazują także odlewy wykonywane w formach metalowych.

Obecność naprężeń w odlewach uniemożliwia niejednokrotnie ich obróbkę. Usunięcie przez skrawanie warstwy materiału z odlewu powoduje zachwianie równowagi naprężeń własnych i może spowodować odkształcenie odlewu. Z tego wzgtędu konieczne jest często usuwanie naprężeń z odlewów przez ich wyżarzanie. W przypadku odlewów staliwnych postępowanie takie stanowi regułę. Wyżarzaniu poddaje się także duże odlewy żeliwne pełniące odpowiedzialne funkcje, jak korpusy maszyn, łoża obrabiarek itp.

3.2. METODY WYTWARZANIA ODLEWÓW

Podstawą klasyfikacji odlewów są rodzaje form, w jakich odlewy te powstają. Klasyfikację taką przedstawiono na rysunku 3.16.