Ливарні властивості сплавів
Можливість отримання художнього відливання з точними і гладкими поверхнями без пригару, раковин і тріщин визначається ливарними властивостями сплавів. Основними ливарними властивостями є рідкоплинність, газопоглинання, схильність до утворення усадкових раковин, ліквація, ливарна напруга.
Рідкоплинність– здатність сплавів в рідкому стані заповнювати порожнину форми і точно відтворювати у відливанні її контури. Залежить від 3х чинників: природи сплаву, властивостей ливарної форми і умов заливки.
Газопоглинання У рідких сплавах, використовуваних для художніх відливань, розчинність газів з підвищенням температури збільшується. Основну частку розчинних газів складає водень. Для зниження газозмісту сплаву слід ретельно готувати шихту, попереджати поглинання газів під час всіх технологічних операцій.
Неметалічні включення. Їх джерелами служать: грязь, окислений метал, погано зчищений шлак з дзеркала металу, хімічні реакції при модифікації сплаву. Ефективним засобом для видалення включень є витримка рідкого металу перед розливанням або рафінування сплаву.
Усадка. Усадка ливарні складається з усадки в рідкому, твердожидком і твердому станах. Наслідком усадки є усадкова раковина, усадкова пористість, деформації і тріщини. Раковини і пористість, якщо вони не виходять на поверхню відливання, не є дефектами для художніх відливань. Попередження усадки – правильна система літника і виконання режимів плавки, заливки і твердіння сплаву.
Ліквация– неоднорідність хімічного складу сплавів по перетину відливань, що виникає при їх кристалізації, залежить від температурного інтервалу кристалізації. Для художніх відливань ликвация не має великого значення, за винятком відливань з благородних металів.
Напруга у відливаннях. Виникають із-за неподатливості форми і нерівномірного охолоджування частин відливання. Якщо вони не викликають деформації відливання або тріщин, то напруга не є ознакою бракування художнього відливання.
Види сплавів
Сірий чавун. Для художнього литва використовують чавун з пластинчастим графітом, його «м'які марки» без включень цементита. Сірий чавун володіє хорошими ливарними властивостями, щодо низькою температурою заливки (1300-1450 0С), хорошою рідкоплинністю. Хімічний склад чавуну % С 3,3-3,7; Si 1,4-2,6; Mn 0,5-0,8; -S до 0,15; Р до 1 %. Кращий чавун отримують при плавці на деревному вугіллі (вагранка) або в тиглі (газова, індукційна і ін. печі). Фосфор сприяє графитизации і сильно збільшує жидкотекучесть.
Бронза. Найбільш поширений матеріал художніх відливань. Сплави міді з оловом називають олов'яною бронзою. Враховуючи високу вартість олова, застосовують, так звана безоловянные бронза, Al, що містять, Fe, Mn, Ni, Pb, P, Zn і Sb. У промисловості використовують різні марки бронзи. У табл. 4 і 5 приведені склади і їх фізичні властивості, за винятком бронзи з високим вмістом свинцю, оскільки свинець знижує жидкотекучесть і ликвирует.
Є Бронза олов'яна та Бронза безолов'яна
залізо викликає розсіяну пористість, марганець і нікель збільшують газонасиченість і зменшують рідкоплинність.
Чисті мідно-олов'яні сплави мають різні кольори (відтінки) залежно від складу
Латунь. До них відносяться мідноцинкові сплави із змістом цинку до 50 %. Існує декілька марок латуні; якнайкращими ливарними властивостями володіє латунь, що містить 57-80 % Cu і 0,84 % Pb, решта Zn. Латунь кристалізується у вузькому інтервалі температур, мають хороші рудкоплинність. Температура плавлення латуні 885-900 0С.. Кольори (відтінки) латуні залежать від змісту цинку (чим його більше, тім .блидніше)
Мідно-нікелеві сплави. Сплави мають низькі ливарні властивості при їх високій вартості. Сплави застосовують в тих випадках, коли художнім відливанням намагаються надати вигляду срібних виробів з чорнінням. Для художніх виробів рекомендується використовувати сплави типу мельхиоров і нейзильберов
Додавання до цих сплавів кремнію покращує їх ливарні властивості. Температура плавлення сплавів 1080-1180 0С. До мідно-нікелевих сплавів також відносяться сплави, що імітують срібло (табл).
Сплави, що імітують за кольором срібло (склад %)
| Нікель | Чавун | Мідь | Алюміній | Олово | Свинець | Залізо |
| - | - | - | ||||
| 24,5 | 0,15 | 0,35 | - | |||
| - | - | - | - | |||
| - | - | - | ||||
| - | - | - | - | |||
| - | - | - | - | |||
| - | - | - | - | |||
| - | - | - | ||||
| - | - | - | - | - | ||
| - | 8,3 | - | - | 0,4 | 0,3 |
У табл. останні дві строчки відносяться до оловяно-цинкових сплавів з низькою температурою плавлення.
Цинкові сплави. Їх широко застосовують для відливання невеликих, головним чином, плоских художніх виробів (барельєфів, медалей, знаків і т. п.), а також декоративних деталей різного призначення в побутових машинах при великосерійному або масовому виробництві. Об'ємні художні відливання виготовляють в кокілях методом наморожування з подальшим выливом металу.
Цинкові сплави підрозділяються на дві групи: ЦА із змістом %: Al 3,54,5; -Cu до 3,7; Mg 0,020,06; -Znостальное і ЦАМ із змістом %: Al 911; Cu 1,05,5; Mg 0,030,06; Znостальное. Температура заливки сплавів 500 0С.
Всі цинкові сплави мають хорошу жидкотекучесть, що дозволяє отримувати з них відливання з чистою поверхнею і чітким малюнком.
Алюмінієві сплави. Художні відливання з цих сплавів виготовляють практично всіма способами литва. Це пояснюється хорошими ливарними властивостями що поєднуються з низькою температурою заливки (до 750 0С). До негативних властивостей відносяться схильність сплавів до окислення, насичення воднем, що приводить до газової пористості.
Существует 5 групп алюминиевых сплавов: Al-Si-Mg, Al-Cu, Al-Si-Cu, Al-Mg и Al - прочие элементы. Наилучшие литейные свойства у так называемых силуминов – Al-Si-Mg. Их состав, %: Mg 0,1-0,55; Si 6,0-13,0; Mn до 0,6; Ti до 0,3; Ni до 0,4; Sb до 0,25. Плотность сплава 2400-2500 кг\м3.
Дорогоцінні метали. До них відносяться благородні метали: срібло, золото, платина, паладій, радій, осмій і рутеній. Найчастіше в художніх ювелірних виробах використовують срібло, золото, платину і паладій у вигляді сплавів один з одним, а також з Cu, Ni, Zn.
Срібні сплави. Для литва використовують, головним чином чотири мазкі Срм925, Срм916, Срм900 і Срм875 – сплави срібла з міддю, де цифри указують середню масу срібла (гр) в 1 кг сплаву. Щільність сплавів 1028010360 -кг\ м3, температура плавлення близько 900 0С.
Золоті сплави. Для художніх відливань використовують дев'ять марок сплавів з 38: п'ять мазкий сплави з сріблом і міддю %: срібло 7,530-, мідь 9,534,5), один сплав 58,3 % Au і 41,7 % Ag, три сплави з міддю (мідь 8,113,0 %, -решта золота). Щільність сплавів залежить від марок сплаву і складає 1430017590 кг\ м3. Температура плавлення – 847–1027 0С. Хімічний склад золотих сплавів впливає на їх відтінки. По таких відтінках їх називають червоним, білим, зеленим, блакитним.
Платинові сплави. Існує 27 марок платини і платинових сплавів. 3 марки містять не менше 99,8 % Pt. Решта марок містить Iz, Rh, Pd, Ru, Cu, Ni. Щільність сплавів 16640–21730 кг\ м3, температура плавлення близько 1750 0С.
Легкоплавкі сплави. До цих сплавів відносяться сплави на основі олова і свинцю. Вони мають хороші ливарні властивості. Останнім часом з цих сплавів отримують тонкостінні художні відливання литвом під тиском. З легкоплавких сплавів можливо відливати деякі відливання навіть в домашніх умовах. У цих випадках форму виготовляють з гіпсу. У табл. приведені деякі склади сплавів і температури їх плавлення.