Структура и плотность отливок в зависимости от условий плавки и разливки в вакууме

Плавка жаропрочных сплавов и отливка деталей в вакууме может производиться при различных условиях: в вакууме, в среде нейтрального газа и в вакууме с последующей кристаллизацией отливки в атмосфере окружающего воздуха.

По первому способу весь процесс плавки, разливки и кристаллизации осуществляют в вакууме; во втором случае расплавление металла происходит в вакууме, а разливка в среде нейтрального газа. Третий вариант состоит из плавки и разливки в вакууме с последующим быстрым заполнением вакуум-камеры плавильной печи атмосферным воздухом. В последнем случае еще не успевший затвердеть жидкий металл кристаллизуется в форме под давлением окружающего воздуха. Условия плавки и литья в вакууме выбираются в зависимости от требований, предъявляемых к деталям.

Плавки по первому варианту проводятся как с отключением насосов перед сливом металла, так и с работающими насосами во время слива и кристаллизации металла. В первом случае плавки проводятся по системе: металл расплавляют в вакууме и дают выдержку при определенней величине вакуума. По окончании выдержки насосы отключают и сливают металл в форму; при этом после отключения насосов вакуум падает за счет выделения газов из металла, тигля и формы (металл еще находится в тигле) и продолжает падать при заполнении металлом формы. Кристаллизация отливки происходит уже в небольшом разрежении, в смеси газов, выделенных формой, металлом и тиглем. Во втором случае расплавленный и выдержанный под вакуумом металл сливают в форму, не отключая насосов. Это обеспечивает сохранение вакуума до окончания кристаллизации отливки.

По второму варианту после расплавления металла и выдержки его в вакууме насосы отключают и заполняют вакуум-камеру аргоном или гелием до определенного давления. Слив металла и кристаллизация осуществляются уже в нейтральной атмосфере.

В третьем варианте после расплавления металла и выдержки его под вакуумом при работающих насосах заливают металл в форму. После этого быстро перекрывают насосы и в вакуум-каме-РУ напускают воздух до давления одной атмосферы. В этом случае заливка металла осуществляется в вакууме, а кристаллизация его происходит в смеси воздуха с газами, выделяемыми формой, металлом и тиглем. Совершенно очевидно, что качество детали будет зависеть от разобранных вариантов проведения плавки и заливки в вакуумной печи.

Исследования, проведенные Э. В. Поляк и автором, свидетельствуют о том, что структура сплава также изменяется в зависимости от условий плавки, заливки и кристаллизации.

Одной из трудных задач при литье в вакууме является вопрос получения плотной отливки. Как бы тщательно при плавке в вакууме не производилось удаление газов из металла, практически невозможно их удалить полностью. Поэтому в случае заливки формы в вакууме оставшиеся газы продолжают выделяться и образуют газовую пористость при кристаллизации отливки. Кроме того, отсутствие атмосферного давления затрудняет питание отливки, что ведет к образованию усадочной рыхлости, Таким образом, при плавке металла, и заливке детали непосредственно в вакууме трудно добиться плотной отливки. Болес выгодные условия для кристаллизации отливки создаются в случае расплавления металла в вакууме, а заливки в среде нейтрального газа давлением 1 ат. В этом случае отливка получается наиболее плотной.