Рис. 5.1. Жидкотекучесть сплавов системы А-Б в зависимости от их состава.
Необходимо также учитывать размеры, форму кристаллов, образующихся в начальной стадии затвердевания сплавов, и теплоту их образования. Прослеживается следующая зависимость. Если первичные кристаллы растут в виде разветвленных дендритов, граница нулевой жидкотекучести, соответствующей температуре, при которой поток перестает течь, находится вблизи линии ликвидуса,
Если первичные кристаллы растут компактно и имеют небольшие размеры, то граница нулевой жидкотекучести тяготеет к линии солидуса, т. е. при выделении значительной части твердой фазы металл продолжает течь, что объясняется несвязанностью между собой выделившихся первичных кристаллов. Таким образом, увеличение размеров первичных кристаллов и образование ими разветвленной структуры снижает жидкотекучесть. Оценивая величину жидкотекучести, для получения более точных результатов необходимо также учитывать формы кристаллов, образующихся в начальной стадии затвердевания сплавов, и теплоту их образования.
На жидкотекучесть влияют также условия плавки и заливки, перегрев металла, насыщение металла посторонними включениями, условия подвода металла к форме.
Пробы для измерения жидкотекучести. Количественные значения жидкотекучести определяют по длине заполнения канала литейной формы с определенной площадью поперечного сечения.
Технологические пробы для определения жидкотекучести можно разделить на три вида:
– пробы, основанные на прекращении течения в сужающемся канале;
– пробы, основанные на прекращении течения вследствие кристаллизации металла в узком выходном канале;
– пробы, основанные на прекращении течения в длинном канале постоянного сечения вследствие охлаждения и кристаллизации.
К пробам первого вида (сужающийся канал) относятся клиновые пробы (рис. 5.2).
Показателем жидкотекучести в клиновой пробе является расстояние I между вершиной клина и закругленной вершиной затвердевшего металла.
Пробы второго вида – шариковые – можно использовать для определения жидкотекучести по весу вытекшего металла.
Мерой жидкотекучести в шариковой пробе, предложенной А. Г. Спасским (рис. 5.3), является диаметр отверстия, образующегося в отливке, залитой в металлическую форму 1 с вертикальным разъемом. Металл заливается через воронку 4, поступает в полость формы через литниковый канал 5, заполняет полость формы и подтекает в пространство между планкой (клином) 3 и шариком 2 диаметром 20 мм, но не заполняет все пространство, оставляя отверстие.
Рис. 5.3. Шариковая проба для определения жидкотекучести (по А. Г. Спасскому):
1 – полуформа; 2 – шарик; 3 – клин; 4 – воронка; 5 – литниковый канал.Клиновые и шариковые пробы можно использовать для оценки заполнения тонких рельефов.
К пробам третьего вида относятся прямые, спиральные, U-образные, лабиринтные и винтовые.
Пробы этого вида дают более точные результаты с меньшим разбросом параметров. Показателем жидкотекучести является длина пути потока металла до остановки. Пробы третьего вида заливают гравитационным или вакуумным методом. К этому же виду можно отнести пробы с несколькими каналами разной толщины, заполняемыми из общего центрального стояка.
Наибольшее распространение получили спиральные (рис. 5.4.) и U-образные (рис. 5.5) пробы с гравитационным заполнением. Испытание материала на жидкотекучесть заключается в заполнении спиральной или U-образной формы расплавленным металлом и определении длины полученной спиральной или U-образной пробы. На модели спирали и соответственно в форме имеются отметки через каждые 50 мм. Длина спирали (в спиральной пробе) или длина заполнившейся части вертикального канала диаметром б мм (в U-образной пробе), выраженные в миллиметрах, являются характеристикой жидкотекучести сплава в данных условиях.
Рис. 5.4. Спиральная проба для определения жидкотекучести по Самарину-Нехендзи:
1 – чаша нарощалка; 2 – сетка, 3 – стояк, 4 – зумпф, 5 – бобышка спираль, 6 – выступы
Рис. 5.5.
U-образная проба для определения жидкотекучести литейных сплавов.