Усадка литейного сплава

Коротко

Усадка — уменьшение объёма и размеров при охлаждении и затвердевании. Важно разделять жидкостную усадку, усадку при кристаллизации и твёрдофазную линейную усадку.

Три стадии

Таблицу можно прокручивать по горизонтали →

Пример

Если условно принять коэффициент s = 2,0% относительно холодного размера отливки и нужен размер 200 мм до обработки, предварительно Lм=200·1,02=204 мм. Затем учитывают припуск, уклон и фактическую статистику производства.

Проявления

Таблицу можно прокручивать по горизонтали →

Практическое правило

Нельзя брать максимальный процент «с запасом»: это создаёт систематическую размерную ошибку. Стартовый коэффициент уточняют по опытной партии.

Два разных определения процента

Для оснастки сначала записывают базу отсчёта. Если коэффициент s означает прибавку к требуемому холодному размеру, Lм = Lотл(1+s). Если усадка u определена как доля размера модели, Lотл = Lм(1−u), поэтому Lм = Lотл/(1−u). При 200 мм и u = 0,02 получается 204,082 мм, а не 204 мм. Разница мала в этом примере, но смешение определений создаёт постоянную ошибку. Оба значения условны и не задают коэффициент для марки стали.

Объёмный дефицит при переходе жидкости в твёрдое состояние нельзя умножать на длину модели. Он характеризует потребность в питании. Линейная компенсация оснастки учитывает охлаждение уже сформировавшейся отливки, влияние формы, стержней и фазовых превращений. Даже связь объёмной и линейной деформации V/V₀ = (L/L₀)³ справедлива лишь для свободного изотропного изменения, а не для отливки со стержнем.

Уточнение модели по размерам

Размеры контрольной партии измеряют после одинакового охлаждения, удаления литников и предусмотренной термообработки. Отдельно отмечают наружные размеры, отверстия, межосевые расстояния и участки, где форма препятствует сокращению. Один коэффициент не исправляет смещение стержня, коробление или износ модельной плиты. Перед масштабированием проверяют, одинаков ли знак ошибки у нескольких размеров и сохраняется ли она от партии к партии.

Припуск на механическую обработку задаёт запас материала, а допуск — разрешённое отклонение. Они не заменяют усадочную компенсацию. Для размера после обработки сначала получают требуемый размер заготовки с припуском, затем применяют согласованную компенсацию модели. Порядок действий и база каждого процента должны быть записаны в карте оснастки; иначе одинаковое число 2% может дать разные размеры.

При сравнении объёмной усадки также записывают знаменатель. Если β = (Vж−Vтв)/Vж, то Vтв = Vж(1−β); при нормировании той же разницы на Vтв процент получится другим. Величины относятся к согласованным температурам и состояниям металла. Остывший объём модели и жидкий объём питания имеют разные базы. При графитизации чугуна возможное расширение дополнительно меняет баланс, поэтому таблица единой усадки без указания марки и условий неприменима.

Первичные источники

• ISO 8062-3:2023 — Область применения: размерные и геометрические допуски и припуски; не таблица усадки.
• Foseco: Feeder sleeves and riser — Производитель подтверждает назначение изолирующих и экзотермических оболочек.