Усадка

Усадка — свойство металлов и сплавов уменьшать объем при охлаждении в расплавленном состоянии, в процессе затвердевания и в затвердевшем состоянии при охлаждении до температуры окружающей среды. Различают объемную и линейную усадки, выражаемые обычно в процентах.

Результатом объемной усадки являются усадочные раковины и поры в отливке, для предупреждения образования которых используют различные технологические приемы: применяют прибыли и холодильники (см. гл. 1), направленное затвердевание, суспензионное литье, кристаллизацию под поршневым давлением и др. При суспензионном литье в поток расплава, заполняющего литейную форму, вводят металлический порошок.

Замешанные в расплав твердые металлические частицы выравнивают температуру в наружных и внутренних слоях отливки, уменьшают усадку, являются многочисленными центрами зарождения кристаллов при затвердевании расплава, что приводит к получению отливок с равномерной по сечению мелкокристаллической структурой. Однако суспензионный метод из-за значительного снижения жидкотекучести расплава малопригоден для изготовления тонкостенных, сложных отливок при заливке форм под действием гравитационных сил (без дополнительного давления).

Линейная усадка является одним из важнейших литейных свойств сплавов, учитываемых при проектировании технологического процесса литья, так как величиной ее во многом определяется размерная точность получаемых отливок. Следует учитывать, что в реальных отливках линейная усадка может протекать свободно и затрудненно.

Если свободная линейная усадка для сплава определенного состава и конкретных условий заливки его является величиной достаточно постоянной, то затрудненная усадка может изменяться в весьма широких пределах в зависимости как от факторов, определяющих величину свободной усадки, так и от многих других, прежде всего от конструкции той части отливки, где находится контролируемый размер, и податливости литейной формы. Так, обмерами сложной по конфигурации стальной отливки, изготовленной из углеродистой конструкционной стали, было установлено, что в местах, где линейная усадка была сильно затруднена, величина ее на ряде размеров была близка к нулю, но в других частях, где она протекала свободно, достигала 2,5%.

При высоких требованиях к размерной точности отливок, особенно в условиях крупносерийного и массового производства, вначале по наиболее дешевой деревянной модельной оснастке изготовляют опытные партии отливок, обмерами их определяют линейную усадку для каждого из контролируемых размеров, после чего производят доводку модельной оснастки либо изготовляют новую, более точную (например, металлическую) для выпуска промышленных партий деталей. Это позволяет за счет повышения размерной точности отливок уменьшить припуски на их механическую обработку, сократить расход металла и трудоемкость изготовления деталей. При изготовлении штучных отливок или при выпуске их небольшими партиями оснастку изготовляют с учетом средних значений линейной усадки сплава, а неточности контролируемых размеров отливки компенсируют припуском на ее механическую обработку.