Следует учитывать, что кристаллизация металла происходит перпендикулярно поверхности теплоотдачи. При неправильно выбранной конструкции отливки возможно снижение механических свойств отливки из-за неудачного расположения кристаллов и образование пористости (рис. 65, а—г). Изменение конструкции отливки (рис. 65, д — з) обеспечивает повышенную механическую прочность отливки.
Рис. 65. Направления кристаллизации при правильной и неправильной конструкции детали
Например, момент сопротивления спиц зубчатых колес почти в 3 раза меньше, чем для мирового сечения равной площади.
При конструировании литой детали следует также учитывать ход процесса затвердевания отливок. В отливках из сплавов, имеющих большую усадку и ликвацию, необходимо, чтобы затвердевание происходило снизу вверх, вследствие чего усадочная раковина, а также ликвирующие включения будут перемещаться в верхнюю часть отливки, где предусматривается установка прибыли 2 (рис. 69).
В поверхностном слое отливки затвердевают с максимальной скоростью и, следовательно, имеют более мелкозернистое строение и повышенные механические свойства. Чем дальше от поверхности отливки, тем меньше скорость затвердевания и, следовательно, круп: строение зерна. Поэтому увеличение толщины стенок отливки не повышает пропорционально прочность детали.
Максимальная толщина стенок стальных отливок имеет критическую величину, после достижения которой прочность отливки не увеличивается пропорционально толщине стенок. Для стали с содержанием 0,1% С критическая толщина стенок составляет 11 мм, при 0,2% С—13,5 мм, при 0,3% С — 18,5 мм, при 0,4% С—27 мм, при 0,5% С—39 мм. Что касается серого чугуна, то здесь с увеличением толщины стенки отливки прочность металла, отнесенная к единице площади сечения (удельная прочность металла),, всегда понижается.
Повышение прочности детали при минимальном расходе металла возможно при правильном подборе геометрических форм сечеения отливки.
