СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
57
используются при производстве крупных слитков, они позволяют улучшить
структуру слитка в результате инокулирующего, теплофизического и
армирующего воздействия макрохолодильников. Кроме этого такая технология
является малоотходной и ресурсосберегающей, так как наряду с повышением
выхода годного способствуют утилизации металлоотходов [21].
2.2. Особенности кристаллизации и затвердевания отливок
Формирование
отливок,
залитых
суспензионным
способом
характеризуется рядом особенностей, связанных с процессами как
кристаллизации, так и затвердевания.
Анализ и обобщение литературных данных позволяет выделить суммарное
физико-химическое,
теплофизическое
и
механическое
воздействие
микрохолодильников на кристаллизующийся расплав и их влияние на характер
затвердевания.
Механическое воздействие заключается в том, что не успевшие
расплавиться в литниковой системе частицы микрохолодильников, а также
кристаллы твердой фазы, возникающие из блоков, оседают в нижнюю часть
массивных отливок в виде так называемого кристаллического дождя. Таким
образом, в нижней части отливки накапливается твердая фаза с более холодным
и вязким расплавом. В результате этого затвердевание нижних горизонтов
металла происходит быстрее по сравнению с верхними, что способствует
увеличению направленности затвердевания отливок, залитых суспензионным
способом. Направленное затвердевание снижает вероятность образования
«мостов» из сросшихся кристаллов, препятствующих подпитке изолированных
незатвердевших объемов твердо-жидкой фазы. Это приводит к устранению
осевой рыхлости и пористости и связанной ними
V-
образной ликвации.
Тепловой эффект (теплофизический) воздействия микрохолодильников
заключается прежде всего в том, что в соответствии со вторым законом
термодинамики частицы дисперсных инокуляторов аккумулируют тепло
жидкого затвердевающего расплава, которое расходуется на их нагрев и
плавление. Обладая сильно развитой поверхностью дисперсные частицы,
расплавляясь, снимают перегрев жидкого металла уже во время его движения в
каналах литниковой системы и в процессе заполнения формы. Таким образом, к
началу затвердевания расплав имеет нулевой перегрев (т.е. перегрев снимается
полностью), содержит локальные переохлажденные объемы, чем достигается
равномерное во всем объеме отливки переохлаждение. Вследствие этого
создаются благоприятные условия для ускорения не только скорости
кристаллизации, но и затвердевания и получаются отливки с дисперсной и
однородной структурой.
Таким образом, при вводе инокуляторов четко выявляется механическое и
тепловое воздействие на жидкий металл. Однако кинетика и характер
кристаллизации суспензионного металла значительно изменяется (по сравнению
с обычной заливкой) не только в результате механического и теплового
