Не все сплавы в одинаковой степени пригодны для изготовления фасонных отливок. Из одних сплавов можно легко изготовить отливку сложной конфигурации, а из других получение отливок сопряжено с определёнными трудностями. Получение качественных отливок без раковин, трещин и других дефектов зависит от литейных свойств сплавов. К основным литейным свойствам сплавов относятся: жидкотекучесть, усадка сплавов, склонность к образованию трещин, газопоглощение и ликвация.
Жидкотекучесть – способность расплавленного металла течь по каналам литейной формы, заполнять её полости и четко воспроизводить контуры отливки. При высокой жидкотекучести литейные сплавы заполняют все элементы литейной формы, при низкой – полость формы заполняется частично, в узких сечениях образуются недоливы. Жидкотекучесть сплавов определяют по специальным пробам (спиральным или прутковым), отливаемым в различных формах. Жидкотекучесть оценивается длиной полученной спирали или прутка в миллиметрах.
Жидкотекучесть сплавов зависит от многих факторов: например, повышение температуры заливки увеличивает жидкотекучесть всех сплавов. Чем выше теплопроводность материала формы, тем быстрее отводится теплота от залитого металла, тем ниже жидкотекучесть. Неметаллические включения снижают жидкотекучесть сплавов. На жидкотекучесть влияет химический состав сплавов: с увеличением в исходном материале содержания серы, кислорода и хрома жидкотекучесть снижается, а с повышением содержания фосфора, кремния, алюминия и углерода – увеличивается. В зависимости от жидкотекучести сплава выбирают минимальную толщину стенок отливок.
Усадка – свойство металлов и сплавов уменьшать свой объем при охлаждении в расплавленном состоянии, в процессе затвердевания и в затвердевшем состоянии при охлаждении до температуры окружающей среды. Изменение объема отливки зависит от химического состава сплава, температуры заливки, конфигурации отливки и других факторов. Различают объемную и линейную усадки, выражаемые в процентах.
В результате объемной усадки появляются усадочные раковины и усадочная пористость в массивных частях отливки.
Для предупреждения образования усадочных раковин устанавливают прибыли – дополнительные резервы с расплавленным металлом и холодильники.
Линейная усадка определяет размерную точность получаемых отливок, поэтому она учитывается при проектировании технологического процесса литья и изготовлении модельной оснастки. Каждый сплав, имеет свою определенную линейную усадку
Газопоглощение – способность литейных сплавов в расплавленном состоянии растворять водород, азот, кислород и другие газы. Степень растворимости газов зависит от состояния сплава: с повышением температуры твердого сплава она увеличивается незначительно, несколько возрастает при плавлении и резко повышается при перегреве расплава. При затвердевании и последующем охлаждении растворимость газов уменьшается, и в результате их выделения в отливке могут образоваться газовые раковины и поры. Растворимость газов зависит от химического состава сплава, температуры заливки, вязкости сплава и свойств литейной формы.
Ликвация – неоднородность химического состава в различных частях отливки. Различают зональную , и дендритную ликвацию. Зональная ликвация – это химическая неоднородность в объеме всей затвердевшей детали. Дендритная ликвация – химическая неоднородность в пределах одного зерна (дендрита) сплава. Ликвация зависит от химического состава сплава, конфигурации отливки, скорости охлаждения и других факторов.
Конструкция литой детали должна обеспечивать высокий уровень механических и служебных характеристик при заданных массе, конфигурации, отклонении размеров и параметров шероховатости поверхности. При разработке конструкции литой детали конструктор должен учитывать литейные свойства сплавов, технологию изготовления отливок и способы их дальнейшей обработки.
Толщину стенок литой детали выбирают исходя из условий обеспечения достаточной прочности, жёсткости и других эксплуатационных свойств, а также размеров детали. Для обеспечения условий равномерного затвердевания отливки толщину внутренних стенок и рёбер принимают на 10 – 20 % меньше толщины наружных стенок.
Внешние контуры отливки должны представлять собой сочетание простых геометрических тел с преобладанием плоских прямолинейных поверхностей, сочленяемых плавными переходами.