Особенности использования аномальных (твердо – жидких ) металлов
Заполнение форм металлом в обычной литейной практике происходит легко: достаточно перегретый металл под действием силы тяжести выливается в форму, при этом оказывается достаточно только силы земного притяжения, чтобы заполнить все полости формы.
Аномальный жидкий металл должен вводиться в форму под искусственно повышенным давлением, и это приводит к определенным осложнениям технологии производства. Не так просто получение жидкой суспензии.
Рассмотрим несколько примеров, когда применение аномальных жидких металлов может привести к значительным практическим выгодам:
- к недостаткам литья под давлением при существующей технологии относится низкая стойкость форм, а также поражение отливок газовыми и усадочными порами. Сравнивая стойкость штампов, применяемых при горячей штамповке, со стойкостью металлических форм для литья под давлением, можно установить, что металлические формы изнашиваются в несколько раз быстрее штампов. Это объясняется разрушающем действием жидкого металла, вводимого в форму. Непосредственный контакт жидкого металла с металлической формой приводит к чрезвычайно резкому тепловому воздействию на стенки формы, а также к физико – химическому воздействию, которая проявляется во взаимодействии жидкого металла и металла формы.
Для борьбы с этими пороками применяют так называемые режимы ступенчатого заполнения форм. В этом случае жидкий металл заливается в камеру сжатия горизонтальной машины при низкой температуре, и заполнение формы производится при минимально допустимой скорости. Такой режим заливки металла приводит к тому, что в момент заливки металл находится в твердо – жидком состоянии, что на много облегчает службу формы. Однако это отражается на качестве заполнения контуров формы, поэтому в момент ее заполнения включается дополнительное давление от отдельного насоса.
На практике находит все более широкое применение непрерывное литье труб, прутков, слибов.
Существующие способы непрерывного литья имеют два существенных недостатка:
1. затвердевание металла происходит в условиях обычной формы, поэтому в отливке возникают литейные пороки.
2. чем толще отливка, тем медленнее должен проходить процесс разливки.
Переход на аномальный жидкий металл даст возможность коренным образом усовершенствовать процесс непрерывной разливке. Так как перед вводом в установку от металла уже будет отведена теплота перегрева и некоторая часть теплоты кристаллизации, то процесс формирования отливки будет происходить значительно быстрее.
Это особенно важно в том случае, когда установку можно будет строить значительно ниже, и потребное количество их будет меньше. Учитывая сложность и чрезвычайно высокую стойкость установок для непрерывной разливке, высказанное положение приобретает большое значение.
Применение аномального жидкого металла, по видимому поможет расширить границы применения кокильного литья. При этом по точности отливки приблизятся к точности деталей, изготовленных горячей штамповкой. Естественно, что заливка деталей в металлические формы должна производиться под повышенным давлением.
Способы заливки металла под повышенным давлением к настоящему времени уже известны.
При изготовлении отливок из аномального металла менее вероятно также образование газовых раковин, так как после контакта металла с формой быстро образуется плотный слой затвердевшего металла, который препятствует проникновению газов в металле. С другой стороны, в период заливки, а иногда и в период затвердевания металл находится под повышенным давлением, что также создает благоприятные условия для получения отливок не только без газовых раковин, но и без газовой пористости.
Есть основания полагать, что при использовании аномального жидкого металла создаются условия, при которых отливки будут менее поражены ликвационной неоднородностью. Теоретически можно считать, что металл может быть введен в форму при таком количестве твердой фазы, которое уже не допускает возникновения естественных конвекционных токов. С другой стороны, поскольку до ввода металла в форму отведена теплота перегрева и некоторая часть теплоты кристаллизации, развитие деформационной ликвидации тоже уменьшится. В случае же возникновения растягивающих напряжений во внутренних слоях отливки после ее полного затвердевания деформационной ликвидации вообще не возникает.