Усадка отливок

Усадка характеризует свойство металлов и сплавов уменьшать свои размеры и объем при затвердевании и последующем охлаждении. При изготовлении модельного комплекта необходимо учитывать усадку металла отливки при затвердевании.

Под объемной усадкой подразумевают разницу между объемом жидкого сплава, заполнившего полость формы, и объемом отливки после ее охлаждения. Объемную усадку, как и линейную, выражают в процентах по отношению к объему отливки.

Объемная усадка равна

Линейная усадка равна

Усадка является причиной образования внутренних пустот в отливках, трещин и коробления.

Величина усадки сплава определяется его химическим составом и температурой перегрева. Так, усадка серого чугуна уменьшается при увеличении содержания С и Si или при снижении Мп и S.

Когда сечение отливки имеет простые очертания, стенки одинаковой толщины и уменьшение объема металла происходит равномерно, не встречая сопротивления со стороны материала формы или стержня, усадка проходит свободно. При получении отливок сложного профиля части формы и стержня могут противодействовать усадке, поэтому действительная ее величина может оказаться меньше по сравнению со свободной усадкой при отливке деталей простой конфигурации.

Кроме такого механического торможения усадки при остывании отливки, имеющей значительную разницу в толщинах отдельных сечений, возникает термическое торможение из-за различной длительности остывания. Механическое и термическое сопротивление усадки приводит к тому, что в металле остывающей отливки возникают внутренние (литейные) напряжения.

Литейные напряжения, вызванные термическим торможением усадки, обычно приводят к деформации, короблению, а в ряде случаев к образованию трещин ("горячие" и "холодные" трещины). Иногда эти деформации проявляются после механической обработки, когда срезание наружного слоя металла приводит к медленному перераспределению внутренних напряжений. Этим вызывается необходимость длительной выдержки (старения) деталей после грубой механической обработки. Естественное старение может продолжаться несколько месяцев. Отделочная механическая обработка после старения уже не вызывает коробления детали.

Для предотвращения «горячих» трещин нужно обеспечить технологически необходимую плотность набивки литейных форм, применять стержни только установленной конструкции и из рекомендуемых материалов, достаточно податливых в момент затвердевания сплава.