Krympning av metaller (legeringar) är en minskning av volymen och linjära dimensioner av gjutgods under bildningsprocessen, såväl som kylning från gjuttemperaturen till omgivningstemperaturen.
Krympning är en av de viktigaste indikatorerna som kännetecknar gjutegenskaperna hos metaller (legeringar), eftersom det är orsaken till bildandet av krymphåligheter, porositet, uppkomsten av inre spänningar etc. Det beaktas vid utveckling av gjutprocesser och gjutning Utrustning. Relativa numeriska egenskaper för förändringar i dimensioner av metallprodukter under kristallisation och kylning kallas krympningskoefficienter . Krympningen av metaller i flytande tillstånd kännetecknas vanligtvis av volymenheter, medan den i fast tillstånd är linjär.
Linjär krympning - skillnaden mellan dimensionerna på modellen och gjutningen som erhålls enligt denna modell (vid användning av engångsgjutformar ) eller skillnaden mellan dimensionerna på arbetshåligheten i en återanvändbar gjutform och gjutningen som erhålls i denna form . Linjär krympning mäts som fraktioner eller procent av de specificerade dimensionerna av gjutgodset jämfört med dimensionerna på mönstret eller formhåligheten.
Den främsta orsaken till linjär krympning är den termiska sammandragningen av gjutgodset när det kyls till rumstemperatur. Linjär krympning börjar vid en temperatur belägen ovanför soliduslinjen , när en tillräcklig mängd fast fas redan har bildats för att bilda ramverket för gjutgodset. Denna temperatur kallas den linjära krympningsstarttemperaturen. Ytterligare minskning i storlek under kylning av gjutgodset bestäms av temperaturkoefficienten för linjär expansion, som vanligtvis är en tredjedel av temperaturkoefficienten för volymetrisk expansion .
Ökningen av linjär krympning är förknippad med termiska spänningar som uppstår under kylning. Värdet på linjär krympning av legeringar sträcker sig från 2 ... 2,5 % ( stål , titanlegeringar) till 1,0 % ( grå gjutjärn ). Linjär krympning av icke- järnmetallegeringar baserade på aluminium , koppar , magnesium , zink är i intervallet 0,8 ... 1,8 %.
I gjutgods finns det vanligtvis svår linjär (eller gjuteri) krympning - detta är en sådan krympning av metallen där formen inte bevaras, och gjutmetallen krymper på vissa ställen i enlighet med expansionskoefficienten. Värdet av hindrad krympning är mindre än värdet av fri linjär krympning, på grund av förekomsten av plastiska deformationer orsakade av inre spänningar till följd av krympning.
Volumetrisk (kubisk) krympning är en minskning av volymen av en metall eller legering vid övergång från ett flytande tillstånd till ett fast tillstånd, såväl som på grund av termisk kontraktion vid kylning till temperaturen för början av linjär krympning. Volumetrisk krympning visar sig i gjutgods i form av krymphåligheter och/eller krympporositet.
Värdet av volymetrisk krympning är i genomsnitt upp till 5 ... 7% av gjutgodsets volym, medan huvudbidraget till detta värde görs av en minskning av legeringens volym under kristallisation. I vissa fall, i metallen under kristallisation, sker ingen minskning, utan en ökning av volymen, det vill säga istället för krympning observeras "tillväxt", vilket åtföljs av förskjutningen av smältan till ytan. Av denna anledning visar gjutgods från aluminiumlegeringar med en hög (> 20%) halt av kisel (ett grundämne som kristalliseras med ökad volym) mycket liten volymetrisk krympning. I gjutgods av grått gjutjärn observeras praktiskt taget varken krymphåligheter eller krympningporositet, eftersom grafit under kristalliseringen av grått gjutjärn kompenserar för volymminskningen under kristalliseringen av metallmatrisen ( austenit ).
Den allmänna minskningen av legeringens volym under krympningen av gjutgodset orsakar uppkomsten av inre spänningar, yttre krympning, bildandet av krymphåligheter och porositet.
Utvecklingen av krympdefekter och deras fördelning i gjutgodset beror på den komplexa effekten av de faktorer som bestämmer legeringarnas krympegenskaper, samt på de termiska och kinetiska förhållandena för gjutgodset. Tendensen hos gjutjärn och stål att bilda krympningsdefekter (håligheter och porositet) bestäms på tekniska prover - små gjutgods i form av en stympad kon eller kula. Provkonfiguration och dimensioner regleras inte av standarder.