În procesul de formare a pieselor turnate metalice, este posibil să se observe un astfel de fenomen ca o scădere a volumului și a parametrilor geometrici ai acestora. Acest proces se numește contracție metalică. La prima vedere poate părea neimportant și inofensiv, dar în același timp trebuie înțeles că astfel de modificări presupun apariția tensiunilor interne, contracția externă a suprafeței și formarea de cochilii de contracție pe lingouri, precum și porozitate.
Ce este acest fenomen, cum se exprimă el? Factori provocatori
Este demn de remarcat faptul că contracția metalică este unul dintre cei mai importanți indicatori care descriu proprietățile de turnare ale diferitelor aliaje. Ele sunt cele care influențează apariția porozității nedorite, a cojilor de contracție etc.
În stare lichidă, acest indice este exprimat în unități volumetrice, după trecerea la faze solide — în unități liniare. Acestea se numesc coeficienți de contracție. Modificările dimensiunilor în timpul cristalizării și răcirii complete ulterioare sunt notate.
În turnătorii, tendința metalului și a aliajului de a se contracta în timpul turnării este întotdeauna evaluată în prealabil. S-a constatat că defectele de contracție se dezvoltă și sunt distribuite în lingou, în funcție de
- de influența complexă asupra procesului a factorilor specifici care provoacă și sporesc proprietățile de contracție;
- de cinetica și condițiile termice create în timpul turnării pieselor turnate.
Înainte de a trece la turnarea unei piese turnate deja formate din punct de vedere al compoziției, propensiunea compoziției rezultate la acest proces este determinată pe eșantioane de proces în laboratoarele metalurgice. Eșantioanele sunt produse de mici dimensiuni (pot fi ca mini-creme, trunchiuri de con, cilindrice, sferice — dimensiunile și formele nu sunt standardizate). Acest indicator este necesar pentru ajustarea parametrilor tehnologici (temperatura de turnare a lichidului, cristalizare, solidificare etc.).
Tipuri de contracție, cauze și particularități
După ce am înțeles, în general, ce este contracția metalelor, să trecem la examinarea fenomenului în funcție de tip.
Acest tip este diferența dintre dimensiunile cavității de lucru a matriței de turnare și geometria finală a lingoului turnat. Indicatorul este măsurat în procente și fracțiuni. Cauza principală a acestui fenomen este compresia termică, care apare inevitabil atunci când metalul se răcește la temperatura camerei. Procesul de contracție începe atunci când temperatura este încă peste linia solidus, dar s-a format deja suficientă fază solidă pentru a forma un cadru. Creșterea contracției oțelului, fontei și metalelor neferoase se datorează tensiunilor termice crescute care apar în timpul răcirii. În general, ratele normale de contracție pentru oțel și aliaje de titan sunt considerate a fi de 2-2,5%, pentru fontă cenușie — până la 1,8%.
În metalurgie, există și contracția liniară dificilă, cunoscută și sub denumirea de contracție de turnătorie. Acesta este un tip caracterizat prin faptul că geometria clară a matrițelor nu este păstrată, deoarece metalul se „contractă” în locuri individuale, iar acest lucru depinde de coeficientul de dilatare.
Retracția volumetrică este contracția aliajelor caracterizată printr-o modificare (după cum sugerează și numele) a volumului pieselor turnate ca urmare a compresiei termice care are loc în timpul răcirii metalului, cristalizării și înainte de apariția contracției liniare. Acest tip nu se manifestă printr-o modificare a geometriei piesei turnate, ci prin apariția cojilor de contracție și a porozității. Aceasta poate ajunge până la 5-7% din dimensiunea lingoului. În cazuri rare nu există o scădere, ci o ușoară creștere a volumului (de exemplu, dacă aliajul conține multă silice). În cazul fontei, modificările de contracție volumetrică (porozități și chiuvete) nu sunt caracteristice, deoarece grafitul prezent în acestea compensează pierderile din timpul cristalizării austenitei.
