2.3. Литейные напряжения

В отливках при их затвердевании и охлаждении возникают внутренние напряжения. Эти напряжения могут приводить к короблению отливок, а иногда и к возникновению в них трещин.

Одна из причин возникновения напряжений в отливках – торможение усадки формой. Во время усадки отливка давит на форму, и при этом форма препятствует усадке, вызывая в отливке напряжения. Чем менее податлива форма, тем больше напряжения. Если величина напряжений превзойдет предел прочности литейного сплава в данном участке отливки, то в отливке появятся трещины. Если же напряжения будут меньше предела прочности, но больше предела текучести, то конфигурация отливки искажается, она искривляется и коробится.

3. Оборудование, инструмент, материалы

1. Печь плавильная.

2. Термопара с потенциометром.

3. Форма металлическая (кокиль) для получения комплексной пробы Нехендзи-Самарина.

4. Мерительный инструмент.

5. Инструмент слесарный для сборки и разборки кокиля.

4. Порядок выполнения работы

Жидкотекучесть, усадка и литейные напряжения в данной работе определяют по комплексной пробе Нехендзи-Самарина. Пробу получают заливкой металла в металлическую форму (кокиль), имеющую два канала -  - образный для определения жидкотекучести и литейных напряжений и прямой вертикальный для определения линейной усадки. Для этого собирают два кокиля и заливают в них расплавленный сплав АЛ2 (Al+(10,0 – 13,0)%Si) при температуре 720 и 660С. После затвердевания сплава кокиль разбирают и определяют жидкотекучесть, усадку и литейные напряжения по образовавшейся отливке (рис.2).

Рис.2. Комплексная проба

4.1. Определение жидкотекучести

Жидкотекучесть определяется измерением длины  - образной части комплексной пробы. Измерение производят на отливке, начиная от вертикальной части (Рис.2, l).

4.2. Определение линейной усадки

Линейная усадка сплава на комплексной пробе определяется по вертикальной центральной части отливки. Вначале определяют зазор ₁ (рис.2) между концом центральной вертикальной части отливки и нижней кромкой вертикального канала кокиля. Измерение ₁ производят штангенциркулем с точностью 0,05 мм. Затем измеряют длину центрального вертикального канала l₁ в миллиметрах и определяют относительную усадку по формуле:

Полученные результаты заносят в табл. 1.

4.3. Определение литейных напряжений

Элементы комплексной пробы имеют небольшие сечения и, соответственно, разность температур по сечению отливки небольшая. Поэтому можно считать, что напряжения в отливке возникают только за счет затрудненной усадки на  - образном участке пробы.

Наличие напряжений проявляется в том, что при удалении отливки из кокиля она деформируется на  - образном участке и ее не удается уложить обратно в канал кокиля. Возникает зазор ₂ между нижним краем  - образного участка отливки и нижней кромкой  - образного участка канала кокиля.

Для определения литейных напряжений измеряется зазор ₂ и длина участка заторможенной усадки l₂. Напряжение определяется по формуле:

где Е – модуль упругости сплава, равный 6500 кг/мм²

Полученные результаты занести в табл. 1.

Таблица 1

tзаливки, °С	l1, мм	l2, мм	Δ1, мм	Δ2,мм	l, мм	ε, %	σ, МПа