Дефекты отливок - Горячие трещины

Горячие трещины.

Горячими трещинами называют хорошо видимое нарушение сплошности отливки. Поверхность трещины грубая, окисленная со следами дендритов. Характерным признаком горячих трещин являются их неровные (рваные) края и значительная ширина

С момента образования на поверхности отливки твердой корки и последней возникают температурные напряжения. Корка прижимается к поверхности формы давлением жидкого сплава, благодаря чему отсутствует изгиб корки выпуклостью в сторону жидкого металла и перемещение ее вдоль поверхности формы под действием температурных напряжений. Температурная деформация приводит лишь к небольшим послойным сдвигам, несколько искажающим форму корки. В результате происходящие в корке деформации рассредоточиваются по всей поверхности контакта, что уменьшает вероятность ее разрыва. По мере затвердевания отливки толщина корки увеличивается, соответственно увеличиваются силы, действующие в ней, и в определенный момент корка отрывается от поверхности формы. После этого резко возрастает опасность разрушения отливки под действием механических ил и температурных напряжений. Преждевременный отрыв корки особенно часто наблюдается в острых углах отливок, отливаемых в кокиль. С момента отрыва корки затвердевшего металла от формы способность отливки сопротивляться разрушению определяется прочностью и пластичностью материала и характером действующих сил. Прочность промышленных сплавов с повышением температуры уменьшается, а пластичность сначала увеличивается, оставаясь на довольно высоком уровне в широком интервале температур. При достижении сплавом температуры, близкой температуре начала плавления, пластичность его резко снижается. Поскольку при этих температурах показатели прочностных и пластических свойств сплавов малы, то затвердевающие и только что затвердевшие отливки чувствительны к действующим напряжениям. Такой участок температур называют критическим интервалом или температурным интервалом хрупкости.

Обычно разрушение отливок (возникновение горячих трещин) происходит под влиянием растягивающих напряжений. При этом в зависимости от схемы нагружения узла отливки причиной ее разрушения может быть недостаточная прочность сплава или недостаточная способность к деформированию. Это значит, что сплав, имеющий достаточную прочность при высоких температурах и хорошую стойкость против образования трещин при изготовлении одних отливок, не всегда пригоден для других отливок. Например, отливка шкива практически абсолютно жестко закреплена в форме, например в кокиле, и возможность разрушения ее спицы определяется способностью материала растягиваться под действием возникающих напряжений (деформироваться), не разрушаясь, т. е. его пластичностью при высоких температурах. Чем пластичнее сплав (больше относительное удлинение δ), тем больший запас прочности и тем менее вероятно образование трещины и разрушение отливки.

Рассмотрим другой пример. В затвердевшей отливке вследствие усадки образовался зазор между ее нижней частью и формой, и она как бы повисает на фланцах, растягиваясь под действием собственного веса. В такой отливке наибольшие напряжения действуют в сечении I—I и стойкость детали к образованию трещин и разрушению определяется прочностью материала при данной температуре. Это значит, что при одних и тех же условиях, т. е. при постоянных размерах опасного сечения и весе отливки, вероятность образования трещины уменьшается с повышением прочности материала.

Наиболее часто причиной образования горячих трещин в фасонных отливках во время их затвердевания является возникновение механических напряжений. Это объясняется тем, что в результате сопротивления формы или стержня в отливке появляются

главным образом растягивающие напряжения. Кроме того, расширение материала формы при нагреве, усиливая сопротивление угадке отливки, увеличивает эти напряжения. Механические напряжения, возникающие вследствие значительного сопротивления стержня, могут привести к образованию трещин.