8.3. Особенности технологии формы в зависимости от свойств специальных чугунов

Технологический процесс изготовления деталей из специальных чугунов, несмотря на разнообразие применяемых составов и большое чис­ло марок, имеет много общих черт. Это сходство определяется количест­венной близостью основных литейно-технологических свойств этих чугу­нов и проблем, которые возникают в связи с низкой теплопроводностью, большой усадкой, малой пластичностью и затрудненной обрабатыва­емостью резанием белых износостойких чугунов.

Технологические ограничения зачастую являются главным тормозом в применении белых износостойких чугунов для изготовления деталей сложной конфигурации; часто требуется коренной пересмотр конструк­ции детали.

Отливки из специальных чугунов склоны к пригару.

Пригар – это дефект в виде трудно отделяемого специфического слоя на поверхности отливки, образовавшегося вследствие физического и химического взаимодействия формовочного материала с металлом и его оксидами. Это один из самых часто встречающихся дефектов отливок, увеличивающий трудоемкость и себестоимость изготовления отливок и ухудшающий санитарно-гигиенические условия труда.

Пригар представляет собой зерна формовочной смеси, сцементированные жидкостью, которая проникла в пространства между этими зер­нами и затем затвердела.

Меры борьбы с пригаром на отливках приведены в табл. 8.10.

Таблица 8.10

Причины образования механического пригара и меры по его предотвращению

Группа	Основные причины	Меры по предотвращению пригара
1	Хорошее смачивание жидким чугуном сте­нок форм и стержней	Уменьшить окисление чугуна при планке и заливке в форму. Ограничить содержание вредных примесей в чугуне (сера, фосфор и др.). Использовать формовочные и стержневые материалы, несмачиваемые или плохо смачиваемые чугуном. Использовать формовочные и стержневые смеси с низкой теплоаккумулирующей способностью.
2	Большое давление жидкого чугуна на стенки формы	Уменьшить силу удара струи жидкого металла. Уменьшить высоту прибылей до допустимой. Заливать высокие отливки в горизонтальном или на­клонном положении. Смягчить удар поднимающегося жидкого металла в верхнюю стенку формы.

Окончание табл. 8.11

Группа	Основные причины	Меры по предотвращению пригара
3	Высокая пористость формы и стержня	Уменьшить зернистость песка. Применять рассредоточенный песок. Ввести в смесь пылевидные материалы, снижающие пористость (без ущерба для газопроницаемости). Повысить степень уплотнения формы. Предохранять поверхность формы от повреждений. Повысить поверхностную прочность формы. Покрывать форму и стержни противопригарными по­крытиями (краски, насты, припылы).
4	Продолжительное время нахождения чугуна в форме в жид­ком состоянии	Ускорить затвердевание отливки. Использовать формовочные смеси с высокой теплоаккумулирующей способностью. Улучшить технологичность отливки, в частности, пе­ресмотреть конструкцию тепловых узлов. Снизить температуру заливки.

Белые чугуны также имеют большую склонность к образованию уса­дочных раковин, и поэтому при отливке из этих сплавов следует устанавливать прибыли так, как при отливке из стали. Приме­няются верхние и боковые прибыли. По возможности металл следует заливать через прибыли, что гарантирует направленное его затвердевание. Учитывая трудность любой обработки белых чугунов, прибыли должны быть легкоотделяемыми, путем «пере­жима». Для этого тонкий стержень помещают между прибылью и отливкой (рис. 8.4).

Разделительные стержни изготовляют из стержневой жидко-стекольной смеси. Для массивных прибылей применяют раздели- тельные стержни, изготовленные из шамотоглинистых, хромомаг-незитоглинистых смесей. Установка нескольких прибылей вмес­то одной большой позволяет выровнять скорость охлаждения различных частей отливки, что способствует уменьшению терми­ческих напряжений.

Литниковая система отливок из белых чугунов, учитывая их меньшую жидкотекучесть, должна иметь большую (на 20-40%) площадь сечения, чем у отливок из серого чугуна. Питатели, как и прибыли, должны иметь пережимы в месте их соединения с отливкой, чтобы они легко отбивались. Как уже отмечалось, желательно подводить питатель непосредственно в прибыль.

а б

Рис. 8.4. Легкоотделяемые прибыли: а — верхняя; б — боковая

Для получения минималь­ных термических напряжений необходимо подводить питатели в тонкие части отливки и рассредоточивать подвод металла.

Во избежание затрудненной усадки литниковая система не должна образовывать жесткой связи с отливкой. Этого можно достичь, заливая металл через два стояка.

Технология формы. Поскольку белые чугуны склонны к образованию трещин, то нужно применять технологию, обес­печивающую получение отливок с минимально возможными на­пряжениями. Снизить напряжения можно путем уменьшения ско­рости охлаждения отливки в форме, выравнивания температуры различных частей отливки, уменьшения механического торможе­ния усадки.

Применение песчаных форм вместо металлических позволяет получить более медленное и равномерное охлаждение отливки, уменьшает механическое торможение усадки, чем обеспечивает получение меньших напряжений. Сухие формы лучше, чем сы­рые, обеспечивают медленное охлаждение отливки, но в то же время создают большее механическое сопротивление усадке. По­этому сухие формы способствуют устранению холодных трещин и увеличивают (по сравнению с сырыми) опасность появления го­рячих трещин.

Основной мерой для борьбы с горячими трещинами является повышение податливости формовочных смесей и устранение при­чин, затрудняющих усадку. При производстве отливок из износо­стойких сплавов рекомендуется для увеличения податливости стержней изготовлять их из смеси, содержащей не менее 20% опилок и не более 5% глины. Следует подбирать такие смеси, которые при нагреве быстро теряют свою прочность и оказывают минимальное сопротивление усадке при высоких температурах.

Применение форм, в частности металлических и с холодиль­никами, ускоряющих кристаллизацию, позволяет получать высо­кую износостойкость и прочность массивных отливок.

Установка специальных наружных и внутренних холодильни­ков в массивных частях отливок способствует выравниванию температур по сечению детали и, следовательно, уменьшению напряжений в отливках.

Продолжительность выдержки отливок в форме. Увеличение времени выдержки отливок в форме способ­ствует уменьшению напряжений. Продолжительность выдержки зависит от геометрии и массы отливок.