Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Теория литейных процессов том1

.pdf
Скачиваний:
429
Добавлен:
16.02.2016
Размер:
2.28 Mб
Скачать

161

Для предупреждения засоров необходимо также принимать меры по задержанию неметаллических частиц при движении металла по каналам литниковой системы (раздел 3).

Ужимины

Под воздействием жидкого металла поверхностные слои формы могут отделяться от глубинных, и в возникшую полость может затечь металл, образуя на поверхности отливки специфический дефект, называемый ужиминой. Ужимины – это углубления на поверхности отливки, заполненные формовочной смесью и прикрытые слоем металла. Одновременно с ужиминой возникают обычно засоры.

Отделение наружных слоев, приводящее к образованию ужимин, возникает на верхних горизонтальных и боковых поверхностях сырых песчаных форм, которые длительное время подвергаются тепловому воздействию зеркала жидкого металла. Схема образования ужимин приведена на рис. 4.5.

Под воздействием тепла жидкого металла в поверхностном слое формы начинается испарение влаги и миграция паров воды вглубь формы. Во внутренних объемах формы с изотермой 100 0С происходит их конденсация, и формируется переувлажненный слой с повышенным содержанием влаги. Прочность смеси в зоне конденсации влаги падает. Связь поверхностного, высушенного слоя с глубинными слоями уменьшается по «слабому месту» - переувлажненному слою. Под действием термических напряжений нарушается жесткость поверхностного слоя, в нем возникает трещина, и он отделяется от глубинных слоев формы.

162

Рис. 4.5. Схема образования ужимин на отливках: а – формирование переувлажненного слоя; б – образование трещины в поверхностном

слое; в – отделение поверхностного слоя

Критическое время воздействия жидкого металла на поверхность литейной формы, по прошествии которого начинается процесс формирования ужимин, для различных формовочных смесей различно и определяется содержанием влаги в смеси. Для сырых песчано-глинистых смесей (при заливке сталью) критическое время составляет ориентировочно 5-10 с, для песчано-жидкостекольных – 25-30 с, для сухих песча- но-глинистых – 60-90 с. Толщина отделяющегося слоя также зависит от содержания влаги. При влажности смесей 5,0 – 5,5 % глубина ужимины, т.е. толщина отделившегося слоя формы, составляет 3-5 мм, при влаж-

ности 3,0-3,5 % - 5-7 мм, при влажности 1,0 % - 10-12 мм.

Для предупреждения образования ужимин целесообразно увеличивать скорость заливки металла в форму (за счет увеличения количества

163

и площади сечения питателей); применять наклон форм с развитыми горизонтальными поверхностями при заливке; снижать содержание влаги в формовочных смесях; применять смеси с добавками, повышающими прочность в зоне конденсации влаги (асбест) и смягчающими деформационные явления в поверхностных слоях (опилки для сухих песчаноглинистых смесей). Эффективными также являются поверхностная и объемная тепловая сушка форм, повышение общей прочности смесей, применение специальных противоужиминных сеток, наносимых на поверхности форм.

Ситовидная пористость

К поверхностным дефектам отливок, обусловленным взаимодействием металла с поверхностью формы, относится ситовидная пористость, опасная прежде всего для отливок из стали и высокопрочного чугуна. Ситовидная пористость образует сплошную зону удлиненных пузырьков, вытянутых перпендикулярно к поверхности отливки (рис. 4.6).

Рис. 4.6. Форма пузырьков ситовидной пористости и характер их роста: 1 – оксиды железа; 2 – расплав; 3 – форма; 4 – ситовид-

ная пористость

164

Причинами этого явления могут быть металл, форма или воздушная среда. Некоторые из наиболее важных причин ситовидной пористости приводятся ниже.

1.Водород или азот, растворяющиеся в расплаве при его контакте с формой, или их сочетание. В процессе затвердевания растворимость этих газов в металле быстро снижается, и они выделяются, образуя ситовидную пористость;

2Н → Н2 (ситовидная пористость);

2N → N2 (ситовидная пористость);

Водородная теория была применена для сплавов Mg, Al, Cu, Fe а азотная – только для сплавов Fe.

2.Образование СО (только в сплавах железа). В расплаве присутствует кислород в форме оксидов. Содержание кислорода возрастает при контакте металла с формой, поскольку на поверхности отливки образуются оксиды FeO. При определенном содержании кислорода в металле происходит восстановление оксидов углеродом расплава по реакции

МеО + С (в металле) → Ме + СО (ситовидная пористость). Образовавшиеся пузырьки СО могут увеличиваться за счет диффу-

зии водорода, иногда других газов, которые ассоциируются в молекулы. СО как причина ситовидной пористости указывается для отливок из стали, высокопрочного и серого чугуна. Ситовидная пористость в сером чугуне при наличии корольков внутри газовых пор может возникать вследствие протекания следующих реакций:

Fe2O3+3C (в металле) →2Fe+3CO (ситовидная пористость) или

2Fe2O3+3C (в металле) →4Fe+3CO2 (ситовидная пористость). Присутствующие СО или СО2 образуют в пузырьках пленку графита.

3.Образование водяного пара. Эта гипотеза была предложена, в частности, для отливок из медных сплавов, но была применена и для спла-

165

вов железа (для отливок из стали). Водяной пар образуется при повышенной температуре в сырой форме по уравнению

МеО + 2Н → Ме + Н2О (ситовидная пористость).

4. Образование сероводорода. Эта теория применяется для высокопрочного чугуна. При обработке чугуна магнием образуется MgS, который частично остается в расплаве. При заливке в сырые формы происходит реакция

MgS + H2O → MgO + H2S (ситовидная пористость).

Таким образом, пористость в отливках из сплавов железа появляется главным образом при их изготовлении в сырой форме. Для стали наиболее важной причиной ситовидной пористости считают СО, в сером чугуне и, в особенности в высокопрочном, - водород. Однако механизм образования ситовидной пористости не является простым, на его возникновение оказывают влияние одновременно и другие газы: азот, водяной пар, углекислый газ и т.п.

Для предупреждения ситовидной пористости отливок производится тщательное раскисление металла и обеспечивается полная защита стали от воздействия влаги и водяного пара. Для этого необходимо хорошо просушивать футеровку печи и приспособления, которые входят в контакт с жидким металлом.

Вопросы для самопроверки знаний

1.Какие факторы способствуют снижению шероховатости поверхности отливок?

2.Каковы причины возникновения механического пригара?

3.Опишите строение контактной зоны формы при формировании химического пригара.

4.Каков механизм образования ужимин?

5.Назовите причины возникновения ситовидной пористости.

166

Содержание

Введение

3

Раздел 1. Свойства и строение металлических расплавов

8

Раздел 2. Физико–химические особенности процессов приготовле-

 

ния литейных сплавов

45

Раздел 3. Гидравлические процессы

94

Тема 3.1. Основные виды и режимы движения жидкости

94

Тема 3.2. Заполнение литейных форм жидким металлом

104

Тема 3.3. Проектирование литниковых систем и их классификация

121

Раздел 4. Взаимодействие расплава с материалом литейной фор-

 

мы. Формирование поверхности отливки

150