Бураков (550672), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Термическая деструкция (разрушение структуры) органических связующих покрытий приводит еще к одному эффекту: образованию в покрытии многочисленных пор. Газотворная способность некоторых связующих и добавок, которые применяют в покрытиях кокилей, приведена в работе 1721. Оценивая эти данные, необходимо учитывать, что химическая теплостойкость органических материалов и, следовательно, газо- выделение покрытий зависят от минеральных и других примесей. Этим, видимо, объясняется то, что газовыделение песчано-смоляных смесей, используемых для облицовки кокилей, непропорциональна содержанию фенолформальдегидного связующего 1681. Химические и техколоеические свойства 87 1=1/2 „ЛР1, е ]сПо 167) где к — коэффициент проницаемости. Избыточное давление Ьр в общем случае равно алгебраической сумме давлений ЛРс термодинамических и капиллярных сил, скоростного и гидростатического йапора, гидравлического удара и внешних сил. Из зависимости (67) следует, что для рассматриваемого явления принцип супер- позиции можно применять, если суммировать квадраты величин 1 под воздействием Лр, в отдельности.
Капиллярное давление Ьре в цилиндрическом канале диаметром е1 рассчитывают по известной формуле 4 вЕ Ръ й где о — поверхностное натяжение; Π— угол смачивания, Технологические свойства. Инертность покрытий по отношению к материалу отливки — в общем случае положительное свойство. Однако существует исключение. Касается оно покрытий для поверхностного модифицирования и легирования отливок. Теллуровые и сурьмянистые композиции применяют для предотвращения аномальной структуры тонкостенных чугунных отливок 1107]. С применением поверхностно-модифицирующих составов многие исследователи связывают, в частности, решение проблемы получения в обычных кокилях чугунных отливок без отбела. В такие покрытия включаются обычно ферросилиций и графит.
Однако в работе 111] отрицается модифицирующее действие подобных покрытий. Отсутствие здесь единой точки зрения объясняется, по-видимому, теми частностями, которые характеризуют условия проведения экспериментов. Эти частности могут быть поняты в свете термодинамической теории ]24]. Согласно этой теории насыщение поверхности отливки веществом покрытия создается интенсивным фильтрационным переносом: расплава в поровом пространстве покрытия, расплавившегося покрытия в капиллярах между затвердевшим в порах покрытия металлом и по обеим схемам одновременно.
Причем этот процесс получает развитие при смачивании материала покрытия жидким металлом: движущей силой переноса служит капиллярное давление. Таким образом, эффект смачивания — решающее условие поверхностного легирования и модифицирования. Путем решения уравнения неразрывности для жидкости, движущейся в пористой среде, с учетом закона Дарси получено, что глубина проникновения расплава в пористую среду Оеноеа теории кокилинак иократий Коэффициент к связан с пористостью Пи и эквивалентным диаметром частицы д, покрытия эмпирической зависимостью пе к — пП л )е е)э~ (88) 5. ПОСТОЯННЫЕ ТОНКОСЛОЙНЫЕ ПОКРЫТИЯ Высокотемпературное напыление. Перспективным способом получения на стальных и чугунных кокилях постоянных покрытий является высокотемпературное напыление неметаллическими матерналамн.
Такой способ нанесения покрытий включает две разновидности: плазменное и газопламенное. Обе разновидности имеют много общего; для них характерно слоистое строение напыленного слоя. Более высокая температура факела в первом случае (8000 — 25 000 К в сравнении с 2300 К) позволяет получать покрытия из любых тугоплавких материалов 11471. Обстоятельные исследования кокильных покрытий из А!иОи и ХТОи, наносимых высокотемпературным напылением, были приведены А. М. Петриченко и Г.
Н. Тулузовым. Полученные ими результаты сводятся к следующему. Для стабилизации те- где и — числовой коэффициент. Формула (68) справедлива для зернистых систем. Приведенные выражения представляют собой математическую модель рассмотренного выше физического механизма поверхностного легирования. Они позволяют количественно оценить влияние ка ждо го из фа кто р ов. Важным фактором, влияющим на массоперенос в поверхностных слоях формы и отливки, является также интенсивность тепло- обмена между ними.
С увеличением интенсивности охлаждения отливки глубина легированного (модифицированного) слоя уменьшается. Кроме того, установлено, что температура твердой поверхности, на которой растекается расплав, должна составлять не менее 80ело от температуры затвердевания чистых металлов и эвтектик или температуры солидуса для сплавов, затвердевающих в интервале температур. На формирование поверхностного слоя металла значительное влияние может оказывать характер кристаллической структуры материалов покрытий. Согласно принципу размерного и ориентационного соответствия П.
Д. Данкова реализация этой возможности зависит от кристаллографического соответствия возникающей фазы и исходной подложки. Исходя из этого, В. И. Мисечко и А. Н. Цибрик утверждают, что цирконовые покрытия позволяют уменьшить переохлаждеине расплава и тем самым сократить продолжительность соприкосновения жидкого металла с покрытием, т. е. затормозить процесс химического взаимодействия.
Постоянные тонкослойные покрытия Рнс. 99. Зависимастз долговечности иапылениых покрытий из А!зпз от их толщины: т — покрытия с поделаем нихрама прн порошковом напылении; я — покрытия с исделаем нихрома при стержневом напылении; д †покрытия Оез наделая при перошкавом иапыле- ленин ООО ФОО % ООО О и. ООО трагональной разновидности Хг09 необходимо применять окислы ОО щелочноземельных металлов. Стабилизирующее действие на кристаллическую разновидность Ег09 ' '~ 'О ~х оказывает !4авО, содержащаяся в жидком стекле. Поэтому для нанесения покрытия могут быть использованы стержни, состоящие из 75% Ег09 в порошке и 25аео жидкого стекла.
Однако при стержневом напылении чистота поверхности наносимого слоя хуже, чем при порошковом. В последнем случае шероховатость поверхности соответствует 4 — 5-му классам. В процессе работы шероховатость поверхности почти не изменяется. Долговечность покрытия падает по мере увеличения его толщины. Покрытия из ХгО9, наносимые на нихромовый подслой, более долговечны (рис.
39), чем покрытия из А1909 (280 и 170 теплосмен в условиях эксперимента, Хв = 0,4 мм). Теплозащитные свойства первого покрытия заметно выше, чем второго. Авторы работы 1111! для плазменного напыления кокилей применяли порошки А190в и Хг09, стабилизированные СаО, При этом наносили подслой из алюминида никеля, который получали напылением никельалюминиевого порошка из 20ога А1 и 80ога (И! + Р) с 1,2 — 1,8% Р. В напиленном слое между А! и И! возникает реакция, приводящая к образованию нитерметаллида !4!А!.
Это соединение имеет большую плотность и прочно связывается с основным металлом, увеличивает прочность сцепления керамических покрытий, повышает их термостойкось, защищая основной металл от образования окалины. Приведенные в работе !111] результаты исследований показали, что толщина подслоя должна составлять примерно 0,2 мм. Они подтвердили также, что покрытие из 2гОз имеет более высокую теплостойкость, чем покрытие нз А!90в. Из анализа этих результатов следует, что долговечность слоя окислов снижается, если его толщина более 0,5 — 0,6 мм. Плазменное напыление стальных и чугунных кокилей для производства чугунных отливок получило практическое воплощение в разработках НИИСЛа [145 !. Покрытие из окиси алюминия наносят как на новые, так и на бывшие в эксплуатации кокили.
Поверхности подвергают тщательной пескоструйной очистке, жировые пятна не допускаются. Не позднее, чем через 2 — 3 ч, Оспапы п)сории кпкильпых ппкрьппнд после такой подготовки на поверхность электрометаллизаторами ЭМЗ, ЭМ9 н ЭМ10 наносят подслой толщиной до 0,05 мм. В качестве материала подслоя применяют нихром или сталь 12Х18Н9Т. Перерыв между нанесением подслоя и плазменным напылением не должен превышать одни сутки. Слой из А!202 напыляют с толщиной 0,3 — 0,4 мм. На плазменное покрытие наносят обычные краски или ацетиленовую копоть, Данный технологический процесс прошел промышленную проверку при производстве из серого чугуна отливок подшипниковых щитов электродвигателя и тормозных барабанов автомобиля «Москвич» (112).
При этом установлено, что покрытие из А!202 выдерживает до 2000 заливок без изменений. В то же время на кокилях без напыления после 1500 — 2000 заливок образовывались трещины, исключающие возможность дальнейшей эксплуатации кокилей без ремонта. Анодирование алюминиевых кокилей. Надежная термическая защита рабочей стенки формы — решающее условие применения алюминиевых кокилей для изготовления отливок из черных и цветных сплавов. Температура на внутренней поверхности алюминиевого кокиля Ттп не должна превышать 600— 650 К, в противном случае кокиль подплавится и выйдет из строя. В рабОтЕ (21) ПОКаЗаНО, ЧтО ОДНИМ ИЗ ПутЕй СНИжЕНИя Тхп в алюминиевом кокиле является создание на его рабочей поверхности анодированного слоя.
Такой слой представляет собой постоянное покрытие, органически связанное с материалом кокиля. Анодированный слой обладает высокой температурой плавления (2323 К), большой твердостью (микротвердость составляет 400— 500 кгсlммв) и малой теплопроводностью (см. табл. 3). А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
