ГАЗОВЫЕ ДЕФЕКТЫ В ОТЛИВКАХ. ГАЗООБМЕН МЕЖДУ ОТЛИВКОЙ И ФОРМОЙ

 

  Вся электронная библиотека >>>

 ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО>>>

  

 

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО


Раздел: Производство

   

§ 6. ГАЗОВЫЕ ДЕФЕКТЫ В ОТЛИВКАХ. ГАЗООБМЕН МЕЖДУ ОТЛИВКОЙ И ФОРМОЙ

  

Сплошность сплава в отливке может нарушаться не только усадочными раковинами и порами, но и газовыми дефектами. Различают два вида газовых дефектов: эндогенные, образующиеся при выделении газа из металла, и экзогенные, возникающие в результате проникания газов в отливку через ее поверхностный слой.

Вследствие того, что растворимость газов в металлах с понижением температуры существенно уменьшается, в период их кристаллизации и охлаждения начинается выделение газов. Пссле заполнения литейной формы жидким металлом его затвердевание начинается у стенок формы, что препятствует удалению газов из центральных зон отливки, где и происходит образование газовых раковин. Этому способствует термодиффузия газа к центру отливки из-за значительного температурного градиента по сечению отливки. Если центральные зоны отливки сообщаются с прибылью, куда могут свободно выходить газы, то отливка будет плотной, даже при значительной концентрации газов в исходном жидком металле. В ряде случаев выделение газа из пересыщенного раствора происходит по всему сечению отливки, что приводит к образованию газовой пористости. Несмотря на высокую прочность металла, все же оказывается, что давление в газовых пузырьках может превысить его сопротивление, что приведет к возникновению мелких трещин.

В отдельных случаях газовые дефекты могут возникать за счет не только растворенных в металле газов, но и газов, образующихся в отливке при кристаллизации металла. Так, например, в стали, содержащей кислород, могут образовываться оксиды углерода в результате взаимодействия углерода с оксидами железа, выделяющимися из жидкого металла при кристаллизации твердого раствора.

Для предотвращения образования в отливках газовых дефектов необходимо обеспечивать минимально возможное содержание газов в жидких сплавах и создавать условия для удаления образующихся в отливках газов.

Газовые дефекты экзогенного характера являются частой причиной брака отливок и поэтому требуют специального изучения. Захват газов струей металла при заполнении формы возможен только при сильной турбулизации потока металла, что может

быть устранено изменением конструкции и размеров литниковой системы, места подвода металла.

Газы, содержащиеся в полости литейной формы, должны вытесняться заполняющим ее металлом во внешнюю атмосферу. Для этого предусматривают вертикальные каналы — выпоры, соединяющие полость формы с наружной средой. Эту роль могут выполнять открытые прибыли.

Труднее бороться с прониканием в отливку газов, образующихся на границе металл—песчаная форма. Я. И. Медведев установил, что в момент соприкосновения металла с песчаной формой (стержнем) возникает значительное газовое давление в зоне контакта ( 13), величина которого зависит прежде всего от температуры. Через некоторое время газовое давление в зоне контакта существенно снижается, а затем вновь повышается. Первоначальное повышение давления обусловлено несколькими причинами. Разовые песчаные формы являются пористыми телами, поры которых заполнены атмосферным воздухом (во влажных формах воздух насыщен водяными парами). Первой причиной повышения газового давления является расширение воздуха при его нагреве, причем расширение происходит в условиях ограниченного объема пор.

Второй причиной повышения является образование в форме дополнительного количества газообразных веществ. При использовании непросушенных форм и стержней основным источником газов является влага. В сухих литейных формах наибольшее количество газов образуется при сгорании, разложении и перегонке органических веществ, применяемых для придания формам и стержням прочности или специальных свойств. Возникновение газового давления в формах и стержнях определяется двумя взаимосвязанными процессами — объемной скоростью газообразования и объемной скоростью газоотвода.

Количество G (по массе) выделяющихся в формовочном материале газов подчиняется закону G = т ут, где т — коэффициент пропорциональности; т — время.

Из формулы следует, что максимальное избыточное газовое давление на поверхности металл—форма возникнет в начале нагрева формы, когда т 0. Это подтверждается экспериментально (см.  13). Причина этого — различные скорости распространения температуры и газов в песчаной форме. Температуропроводность песчаных форм мала, поэтому слой формы, вступающий в теплообмен с отливкой, увеличивается медленно. В противоположность этому коэффициент фильтрации газов через форму при значительной ее пористости (30—40 %) достаточно велик, поэтому ширина слоя, принимающего газы, всегда больше ширины слоя, участвующего в теплообмене. В первый момент контакта металла и формы, когда происходит мгновенное выделение газов из нагревшегося тонкого поверхностного слоя формы, на границе металл—форма возникает самое высокое газовое давление, которое затем будет понижаться в результате преобладания фильтрации газа перед газовыделением.

В период достижения газами максимального значения существует наибольшая вероятность их проникания в отливку, так как именно в это время на поверхности отливки может не быть корки твердого металла (это соответствует II стадии охлаждения отливки).

Образование газовых раковин или пор возможно, если избыточное газовое давление превысит противодействующее давление, равное сумме металлостатического напора Нр0 (Н — высота столба металла в форме) и внешнего давления Рвн. Кроме того, давление газа должно обеспечить преодоление поверхностного натяжения расплава. При возникновении неблагоприятных условий на поверхности отливки могут формироваться газовые дефекты ( 14). В случае возникновения значительного избыточного газового давления в форме в первоначальный момент формирования отливки может произойти «кипение» жидкого металла из-за прохождения через него образовавшегося газа или выброс металла в период заполнения формы.

Избыточное давление газов регулируется изменением соотношения Г!К, так как использовать в качестве регулирующих другие параметры, например /зал, Ьф} чаще всего нецелесообразно ввиду их влияния на скорость затвердевания отливки и формирование структуры сплава. Поэтому выбирать связующие материалы, а также влажность смесей нужно с учетом возможного газовыделения. С другой стороны, избыточное газовое давление существенно уменьшается при создании благоприятного режима отвода образующихся газов за счет увеличения газопроницаемости формовочных смесей.

Повторное повышение газового давления, как показано на  13, наблюдается лишь в тех случаях, когда на пути движения газа, перемещающегося от поверхности отливки во внешнюю среду, возникает дополнительное и достаточно большое сопротивление. Чаще всего это происходит в формах из влажных формовочных смесей, в которых водяные пары, распространяясь в глубь формы и попадая в более холодные ее слои, конденсируются и заполняют поры смеси. Это приводит к снижению газопроницаемости формы и возрастанию газового давления. Если вторичное повышение газового давления происходит после затвердевания отливки, то оно не влияет на образование газовых дефектов. В противном случае происходит формирование газовых раковин. Их образование наиболее вероятно в толстостенных отливках или герметичных узлах отливок.

Повторное повышенное газовое давление может происходить на поверхности отливки со стороны стержня, если его знаковые части оказываются залитыми металлом, что препятствует удалению газов.

Для предупреждения образования газовых раковин в массивных отливках в результате повторного повышения газового давления необходимо создавать вентиляционные каналы в форме и стержнях, использовать полые стержни.

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Литейное производство: Учебник для металлургических специальностей вузов

 

Смотрите также:

 

Отливка гипсовых изделий из клеевых форм

Отливка розеток, фризов и тому подобных изделий. Эти изделия следует отливать в формах, уложенных на такой высоте, чтобы было удобно работать.
После снятия формы с отливки швы у отливки зачищают и устраняют дефекты.

 

Способы отливки изделий. Простая отливка, отливка...

Существует несколько способов отливки гипсовых изделий. Простая отливка. Этот способ в основном применяют для отливки в простейших формах небольших изделий без сложного орнамента.

 

Техника отливки в этом случае мало отличается от техники...

135. Отливка гипсовых изделий из кусковых форм. Техника отливки в этом случае мало отличается от техники отливки из клеевых форм. Куски формы и кожух очищают от загрязнений, укладывают куски формы в кожух, все покрывают смазкой.

 

Формопластовые формы. Формопласт

Из такой формы можно отлить до 1000 отливок средней сложности, и форма при этом остается высокого качества. Формопластовая форма не черствеет. Клеевые формы со временем черствеют и с трудом снимаются с модели.

 

Производство стали. Конверторный способ получения стали.

Литые детали изготовляют путем отливки расплавленного металла в формы.
Литье в металлические формы обеспечивает многократную оборачиваемость форм (100...50 000 раз) и высокую производитель" ность.

 

Черновые формы. Формовочные работы

После этого еще раз осматривают форму, исправляют дефекты и приступают к наливке в нее гипсового раствора — отливке модели. Если долго держать форму незалитой, она покоробится.