2.2 Основные свойства литейной формы

В период заливки расплавленного ме­талла, затвердевания и охлаждения отлив­ки происходят силовое, тепловое и химическое взаимодействия между отливкой и формой.

Силовое воздействие на форму про­является в гидростатическом давлении залитого металла на стенки формы, что может приводить к ее разрушению. Вследствие трения заливаемого металла о стенки полости формы последние могут размываться. Кроме того, форма испыты­вает динамическое воздействие потока металла при смене им направления дви­жения. При усадке отливки отдельные части формы будут препятствовать ее усадке. Сопротивление формы усадке мо­жет вызвать в отливке такие напряжения, которые приведут к образованию трещин.

Тепловое воздействие во время залив­ки металла, его затвердевания и охлажде­ния отливки проявляется в переходе тепло­ты от отливки к форме. Отливка при этом охлаждается, а форма нагревается. Если огнеупорность формы ниже, чем темпера­тура расплава, то поверхность формы нач­нет расплавляться и спекаться с расплавом, образуя на поверхности отливки пригар.

Пригар – трудноотделимый от поверх­ности отливки слой из металла, его оксидов и частиц формовочной смеси, который ухудшает поверхностный слой отливки, увеличивает трудоемкость ее очистки. По сечению формы возникает перепад температур, который приводит к возник­новению в ней напряжений, вследствие чего форма подвергается дополнительным механическим нагрузкам. В результате развития процессов теп­лопередачи начинает повышаться темпе­ратура наружной поверхности формы, и с этого момента теплота от формы отводит­ся в окружающую среду.

Химическое воздействие заливаемого металла с материалом формы проявляется в химических превращениях компонентов формовочной смеси под воздействием высокой температуры заливаемого метал­ла в форму и в химическом взаимодейст­вии оксидов залитого металла с формой. Например, оксиды железа взаимодейст­вуют с оксидами кремнезема формы, об­разуя жидкоподвижное соединение (файялит) с низкой температурой плавления. Это приводит к снижению огнеупорности формы на границе контакта металла с формой. Особенно неблагоприятно прояв­ляется химическое взаимодействие на участках формы, через которые металл протекает длительное время.

При химическом взаимодействии ме­талла и формы испаряется влага и вокруг отливки образуется определенная газовая среда, состав которой оказывает сущест­венное влияние на образование пригара и газовых раковин.

Силовое, тепловое и химическое взаи­модействия заливаемого металла и формы позволяют сформулировать основные свойства, необходимые литейной форме.

Основные свойства литейной формы. Литейные формы должны обладать дос­таточной прочностью, при кото­рой конфигурация и размеры формы не изменяются в процессе заливки металла, во время кристаллизации отливки и ее последующего охлаждения; достаточ­ной податливостью, т.е. форма не должна оказывать сопротивления усадке отливки; достаточной огнеупор­ностью, т.е. форма должна обладать достаточной прочностью при высокой температуре и химической устойчивостью к заливаемому металлу; высокой га­зопроницаемостью, т.е. форма должна беспрепятственно пропускать че­рез себя газы и пары влаги, образуемые при заливке расплавленного металла.