Термические и химические взаимодействие отливки и формы
1.5. Термические и химические взаимодействие отливки и формы. Дефекты в отливках, возникающие в результате этого взаимодействия. Меры их предупреждения.
Тепловое воздействие металла на форму. В процессе заливки, затвердевания и охлаждения металл отдает теплоту литейной форме конвекцией, излучением и посредством теплопроводности. Чем дольше протекает металл по определенным участкам формы и находится в них в жидком состоянии, тем сильнее прогревается поверхность формы и тем медленнее остывает расплав. В результате прогрева формы на поверхности контакта ее с металлом интенсивно развиваются тепловые, физико-химические и механические процессы, протекающие в период заливки, затвердевания и охлаждения металла. Вследствие этих процессов на поверхности отливки образуется пригар, который представляет собой трудно отделимый от поверхности отливки слой из металла, его оксидов и частичек формовочной смеси. Пригар ухудшает поверхность отливки, увеличивает трудоемкость ее очистки, снижается стойкость инструмента при обработке резанием. Различают химический и механический пригар. Химический пригар образуется на отливках в период соприкосновения формы с полузатвердевшем ме, еще имеющим высокую температуру. Появлению химического пригара способствует наличие в формовочной смеси оксидов щелочных и щелочноземельных металлов, образующих с оксидом железа силикаты с низкой температурой плавления. Эти силикаты могут проникать между песчинками, образуя пригарную корку.
Для уменьшения химического пригара применяют формовочные смеси с минимальным содержанием оксидов щелочных и щелочноземельных металлов; в зависимости от сплава вокруг отливки создают либо восстановительную, либо окислительную атмосферу; рабочую поверхность формы покрывают противопригарными покрытиями.
Механический пригар образуется вследствие механического проникания жидкого металла между песчинками на поверхности формы и стержней под действием напора жидкого металла и капиллярных сил в процессе его заливки и затвердевания. Этот вид пригара трудно удаляется с поверхности отливки из-за образования; прочной корки, состоящей из формовочной смеси, пропитанной металлом.
Для устранения механического пригара снижают температуру заливки металла окрашивают формы защитными покрытиями; используют облицовочные смеси и т. д.
Кристаллизация сплавов в форме. Залитый в литейную форму металл при охлаждении начинает кристаллизоваться, т. е. образуются кристаллы при переходе из жидкого состояния в твердое. Для образования кристаллов из расплава необходимы зародыши или центры кристаллизации, которые могут образовываться самопроизвольно; в качестве центров кристаллизации могут служить примеси, образующиеся в расплаве из продуктов реакций плавки металла в печи. Условия протекания кристаллизации определяют структуру и свойства сплава и отливки. Чем больше центров кристаллизации тем мельче будут кристаллы и наоборот Структура отливок расплава в форму и охлаждения отливки в форме; интервала кристаллизации и других факторов. Зная влияние различных факторов на процесс кристаллизации сплавов, можно направление изменять кристаллическое строение отливок, улучшая их свойства
