Усадка отливки – это явление, которое образуется посредством литья металлов, и понимается как сокращение объема и размера отливок в результате их остывания. Усадка может являться причиной образования различных дефектов, что влияет на ухудшение свойств произведенного материала. Такой процесс осуществляется в три этапа:

• Первый заключается в снижении температуры расплавленного металла перед затвердеванием, что тем самым уменьшает его объем. Этот этап называется усадкой металла в жидком состоянии.
• Второй этап начинается при достижении материалом замерзания, поэтому его объем уменьшается, когда он начинает затвердевать, то есть переходить из жидкого состояния в твердое. Название для такого этапа – усадка при затвердевании.
• На третьем этапе осуществляется усадка твердого тела. Так называется процесс, в ходе которого происходит снижение объема изделия, причина которому – снижение температуры тела. Такую усадку еще могут называть линейной, так как помимо сокращения объема продукта происходит и уменьшение его длины.

Усадка в зависимости от вида литья

Усадка может появляться при всех видах литья, потому что литье металлов всегда сопровождается таким основополагающим явлением. Рассмотрим самые основные методы, в которых происходит такой процесс.

• Литье под давлением. При таком методе литья усадка может оказаться более низкой, если сравнивать с другими видами, так как он характеризуется высоким давлением, уменьшающим пористость. Если при производстве изделия неправильно произвести заливку или охлаждение, то такая ошибка может привести к дефектам.
• Литье по выплавляемым моделям. Результатом такого метода часто являются сложные и тонкостенные детали, поэтому в таком случае усадку необходимо точно рассчитывать при проектировании форм, иначе она может сильно деформировать изделие.
• Литье в песчаные формы характеризуется более низкой скоростью охлаждения, а также жесткостью формы, которая может быть неравномерна, поэтому в результате этого процесса усадка может повлиять на образование пористости и полостей в продукте.
• Гравитационное литье отличается тем, что литье формы происходит без внешнего давления. При таком виде могут появиться усадочные раковины, поэтому, чтобы предотвратить их образование, нужно правильно спроектировать стояки и контролировать процесс затвердевания.

Факторы, влияющие на усадку

Существует несколько факторов, которые влияют на усадку отливки, они делятся на внешние и внутренние.

• Внутренние факторы заключаются в том, какой тип и состав сплава поддается литью. В зависимости от типа сплава можно узнать коэффициент усадки изделия при охлаждении. Так, например, чугун имеет меньшую степень усадки по сравнению со сталью. Поэтому при проектировании продукта необходимо учитывать из чего он будет состоять.
• Во внешние факторы можно отнести условия, в которых происходит процесс литья. Здесь важным является температура, с которой заливается металл. Усадка зависит от температуры отливки прямо пропорционально: чем выше температура – тем больше усадка. На степень усадки также влияют формы отливок и материал, из-за несопоставимости которых могут образоваться трещины.

Как уменьшают образование усадочных дефектов?

Существует несколько методов, к которым прибегают производители, чтобы снизить риск образования дефектов. К ним можно отнести следующие методы:

• Использование стояков и литников при производстве. В таком случае, чтобы минимизировать образование усадочных раковин, стояк выступает в качестве резервуара для металла, который по мере его затвердевания будет попадать в него. Важное для этого метода действие – правильно расположить стояк, который будет контролировать подачу усадочных раковин в него, а не в отливку.
• Правильно сконструированная форма. При правильной конструкции, которая обеспечит равную толщину стенок и устранит скопление материала в отдельных частях продукта, такая форма может уменьшить усадку и равномерно охладить изделие, что влияет на уменьшение риска образования трещин и снижение внутреннего напряжения.
• Регулировка скорости охлаждения. С помощью правильного выбора формы с необходимой теплопроводимостью и использования специальных охладительных элементов можно регулировать скорость охлаждения и процесс затвердевания изделий. Правильная равномерная регулировка охлаждения позволяет предотвратить термические напряжения, а значит уменьшает образование различных дефектов на продукте.

Заключение

В процессе литья усадка является его неизбежным компонентом, которым можно и нужно управлять, чтобы создать изделие с хорошими характеристиками качества. Поспособствовать этому можно, если знать, что влияет на ее возникновение и как с этим работать, чтобы правильно спланировать и проконтролировать процесс литья.