Бураков (550672), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Из выражений (62) и (63) следует, что вероятность растрескивания и отслоения покрытия от кокиля тем выше, чем больше коэффициент термического расширения а з, модуль упругости Ез и температура О,. Значения а, для некоторых газопламенных и плазменных покрытий указаны в работе П47).
Термическое расширение песчано-смоляных облицовок на"цирконовом наполнителе примерно в 3 раза меньше, чем на кварцевом. Способность покрытия выдерживать гермомеханнческое воздействие может быть оценена параметром П1 — отношением предела прочности покрытия п,, к напряжениям, вызванным температурой. Учитывая формулу (62), имеем ее оз (1 ыз) П1 = ,Е,Е, (64) Величину П1 целесообразно находить для наиболее тяжелых условий термического нагружения. Такие условия возникают на рабочей поверхности покрытия при идеальном контакте расплава с формой.
Так как коэффициент аккумуляции теплоты материала Тераолечаничесние свойстоа отливки (металла) значительно больше коэффициента аккумуляции теплоты материала покрытия (неметалла), то се явз (~ нз) ЯУз а зЕзвзвв (64') г т,— т,' о з = о зо (, т — т,) р о ' где и — показатель параболы. На основании экспериментов для песчано-смоляной облицовки можно принять т = 3.
Формула (66) справедлива, если Тз ( Тз ( Тр. При Тз < То о„= = о,„, при Тз > Тр о = О. Зависимость (66) сильно осложняет анализ эрозионной стойкости покрытия. Дело в том, что при снижении скорости заливки уменьшается скоростной напор, но повышается температура нагрева рабочей поверхности формы (вопрос этот подробно рассмотрен в гл. П) и, следовательно, падает прочность. Из выражения (64') видно, что механическая теплостойкость зависит от заливаемого в кокиль металла (значения О„в). Значение Пз тем выше, чем больше при температуре заливки п,,—- и меньше а,. Широко известная литейщикам повышенная тепло- стойкость песчано-смоляных смесей на цирконовом песке объясняется тем, что а, этого материала меньше, чем кварцевого песка.
Пределы изменения коэффициента Пуассона невелики. Поэтому роль тз мала. Эрозия покрытия (разрушение поверхности тела при течении жидкости или газа) снижает теплозащитные свойства покрытия и приводит к дефектам в отливках: засорам, наплывам, шероховатости и т. д.
Отрыв частичек с поверхности формы происходит в случае, когда скоростной напор расплава становится равным пределу прочности покрытия в тонком поверхностном слое или больше его. Следовательно, параметром гидродинамического уноса вещества с поверхности формы является выражение ~2 з (65) Рси' Температурная зависимость прочности покрытий первой группы не изучена. Благополучнее обстоят дела с покрытиями второй группы. Многие ученые исследовали влияние температуры на прочность обычных формовочных смесей, в том числе и таких, которые применяют в качестве облицовок кокилей. Экспериментальные данные могут быть аппроксимированы параболой, проходящей через две точки: максимальную температуру Те, при которой сохраняется прочность о„„ определенная при нормальных условиях, и температуру Тр, при которой наступает полное разупрочнение смеси.
Соответствующая функция имеет вид Основы теории кокилон х покрытий Гу77 Ж в 7 Е о в У 1 й 1 У. 3 гг л -7 ~рП, э 7 Б Ю г -'Р 1 2 о гв о -7 Рис. Зв. Изменение параметра гидродннамиеесвого уноса поверхности облицовки пото- ком расплава в зависимости от скорости а и безразмерное координаты Ч На рис. 36 представлены кривые, рассчитанные по формуле (65) для примера, рассмотренного в параграфе 3 гл. П (заливка чугуна в кокиль, облицованный песчано-смоляной смесью).
При этом учитывалась зависимость (66), в которой было положено То = 420 К и Тр- — — 720 К. Анализ кривых на рис. 36 показывает следующее. При значительном падении а„с повышением температуры увеличение скорости и заливки удлиняет путь, который может пройти металл, не вызывая опасности размыва формы (пересечение кривых с осью абсцисс). В то же время с ростом и увеличивается вероятность эрозии формы на фронте потока (левая часть графиков). Параметр 77в снижается по ходу потока. Кроме того, он снижается с повышением интенсивности теплообмена.
Экспериментальные данные. Для определения прочности покрытия при срезе ое, и при отрыве о„„а также для оценки работы адгезии покрытия к кокилю предложены различные приборы. Многие нз них описаны в книге (124). Обширные исследования с помощью одного из таких приборов проведены К. П. Фадеевой на тонкослойных кокильных покрытиях (красках), состоящих из 25% наполнителя, 75% воды и - различных количеств связующего сверх 100%.
Изучали также краски, содержащие 25% наполнителя, 75% поды и 7% (сверх 100%) жидкого стекла плотностью 1500 кг!ма с модулем 2,6 при различной концентрации активизирующих добавок. Результаты экспериментов представлены на рис. 37 и 38. Уермомеханичесние свойства 85 0 10 Па 0 Ф Б 010% 2 П б Б 7 Б/ 3 Ф б Б 7 Б а/ лсиупое стелло бура Еорпая числ о та Рис. 37. Прочность при среве кокильных покрытий с раалнчиым содержанием свиаующих: 1 — шамот; 2 — пылевидный кварц; Š— тальк; 4 — асбест бс 10, По 70 БО БО об УО 29 10 0 02 ОО ОБ ОВЖ „02 04 ОБ ОБ/ 02 Ов ОБОЕ/ 02 Оо ОБ ОБ;4 Мареонаеболислый бура бороал Крсмпортористый лилий ссислот,1 патоий Рис. ЗЕ.
Влияние автмвнааторов на прочность сцепления покрытий с Поверхиостью ко кнляе 1 — шамотиая краска; 2 — на пылевндном кварце; е — тальковая; 4 — асбестовая На рис. 37 видно, что наполнители (шамот, пылевидный кварц, тальк и асбест) избирательно сочетаются с неорганическими связующими (жидким стеклом, бурой и борной кислотой). Такие добавки, как марганцевокислый калий, бура и борная кислота, могут существенно повысить прочность сцепления краски с кокилем (рис.
38). Повышение это имеет экстремальный характер. Концентрация добавки, при которой о,р имеет максимум, зависит от типа добавки. Исследования А. А. Тимофеева показали, что работа адгезни покрытия, содержащего маршалит, воду и постоянное количество жидкого стекла (6%), снижается по мере повышения концентрации наполнителя. Глина отрицательно влияет на прочность сцепления покрытий на основе маршалита, асбеста и их комбинаций.
По прочности сцепления чисто глинистое покрытие уступает краске Основы осеодии коипхьных иохиыосид на основе маршалита (при одинаковой концентрации жидкого стекла). Отмечается, что существует оптимальная по величине адгезии концентрация такой добавки, как КМпО,. Эти данные согласуются с данными, полученными К.
П. Фадеевой. 4. ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Химические свойства. Одной из характеристик этих свойств является газотворная способность. Данная характеристика относится к показателям химической теплостойкости материалов. Высокая газотворная способность недопустима, если кокиль имеет глубокие, трудно вентилируемые полости.
В этих условиях выделяющиеся газы могут препятствовать заполнению формы и вызывать в отливках газовые раковины. Практика показывает, что при определенном соотношении скорости заливки и выделения газов из компонентов покрытия, а также рационально организованной системе вентиляции формы дефекты в отливках не образуются. В таких случаях повышенная газотворная способность относится к числу положительных свойств покрытий. Согласно данным работы П241, газотворную способность используют для создания в кокилях восстановительной атмосферы и предохранения поверхности отливок от неметаллических включений, например при литье стальных и медных заготовок.
В указанном случае при соприкосновении расплава с покрытием кокиля происходит кипение металла у поверхности формы, благодаря чему окисные пленки и включения, плавающие на зеркале расплава, не затвердевают на поверхности отливки. В некоторых случаях добиваются окислительной атмосферы, например при получении отливок из низкоуглеродистой стали. Поверхностное науглероживание низкоуглеродистой стали, которое происходит в восстановительной атмосфере, затрудняет обрабатываемость отливок. По-видимому, в создании окислительной атмосферы заключается смысл применения покрытий, содержащих карбонаты. Термическая диссоциация этих материалов сопровождается образованием СОх, чем создается атмосфера окислительного свойства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
