Как расплавленный металл затвердевает в литейном производстве. Часть первая

В литейном цехе расплавленный металл затвердевает в форме, образуя определенную форму или деталь. Процесс затвердевания в литейном цехе обычно происходит в несколько этапов и зависит от таких факторов, как тип металла, материал формы, скорость охлаждения и конструкция отливки. Вот подробное описание того, как это происходит в условиях литейного цеха:

1. Заливка расплавленного металла в форму

После того, как металл нагрет до расплавленного состояния (обычно в печи), его заливают в полость формы. Форма может быть изготовлена ​​из различных материалов, таких как песок (для литья в песчаные формы), металл (для литья под давлением) или керамика (для литья по выплавляемым моделям).

Расплавленный металл обычно заливается из ковша или аналогичного устройства, и цель состоит в том, чтобы полностью заполнить форму, прежде чем он начнет остывать и затвердевать.

2. Первоначальное охлаждение на поверхности формы (начало затвердевания)

Когда расплавленный металл соприкасается с более холодной поверхностью формы, тепло передается от расплавленного металла к форме. Это охлаждение заставляет внешний слой металла почти сразу же начать затвердевать.

Этот слой затвердевшего металла называется коркой, и он образует защитную границу вокруг жидкого металла внутри.

Затвердевание этого слоя запускает процесс кристаллизации в металле.

3. Зародышеобразование и рост кристаллов

После первоначального затвердевания внешнего слоя расплавленный металл начинает охлаждаться глубже. На этом этапе зародышеобразование (образование крошечных твердых частиц или кристаллов) начинается в жидком металле, особенно вблизи затвердевшей корки.

Эти центры зародышеобразования вырастают в более крупные кристаллы, и этот процесс продолжается до тех пор, пока металл полностью не затвердеет. Скорость охлаждения и наличие любых примесей в металле могут влиять на то, как образуются кристаллы и насколько большими они становятся.

4. Направленное затвердевание

В большинстве отливок затвердевание не происходит равномерно по всей форме. Вместо этого затвердевание обычно начинается у стенок формы и продолжается к центру отливки. Это называется направленным затвердеванием.

Ключевая цель в проектировании литья — обеспечить контролируемое затвердевание металла, чтобы избежать дефектов. Например, проектировщики литья часто используют стояки и литники, чтобы направлять поток расплавленного металла и позволять центру отливки дольше оставаться расплавленным, гарантируя, что он правильно заполнится и затвердеет в последнюю очередь.