Иванов (550688), страница 40
Текст из файла (страница 40)
а.!п. Прииципиальваи схема определении и, МПаг и' и — нагруженне образца; б — испытание при вмсоких температурах; т — свлвтоаме нагреватели, у — онори; л — образец; т — шток; б — печь; б — двиамометр расплава к размывающему действию при его течении.1 Оробенно важна прочность и жесткость оболочки в горячем состоянни3 После затвердевания отливки оболочка должна быть податлива, чтобы не препятствовать усадке металла во избежание образования внутренних напряжений в отливках, приводящих нередко к коробленню и трещинам в них.
)1 Требования к прочности оболочки в горячем состоянии и податливости ее противоречивы. Предотвратить трещины можно снижением прочности оболочки до возможкого предела илн повышением температуры формы с тем, чтобы замедлить остывание затвердев|пей отливки. Медленное охлаждение (2 — 10 ч) в горячих формах уменьшает также коробление отливок. Оболочка должна легко разрушаться после охлаждения с тем, чтобы не затруднять очистку отливок.
Этому условию наиболее полно отвечают порошки НКС при литье сплавов на железной и никельной основах, а также добавки поваренной соли и мраморной крошки при литье алюминиевых сплавов (39, 52) в обсыпку при получении отливок из сплавов на основе алюминия. Прочность оболочковых форм оценивают испытанием образцов при статическом изгибе (рис. 6.13); наиболее часто применяют оболочки 'с аи ее 3-+-10 МПа.
Прочность рассчитывают по формуле ои = 3Р!Ц2ЬЬ), (6. 6) где Р— нагрузка, Н; 1 — расстояние между опорами, мм; Ь вЂ” ширина образца, мм; й — высота образца, мм. Методика (см. рис. 6.13) позволяет испытывать образцы при 20 'С и при температурах до 1450 'С. Нагрузку передают через электрокорундовый стержень, заточенный под углом 30'. Для опор исполь- зю а) рнс. б.гб. Схемы разрушения оболочки: а — ксгезнсннсе, пс нереммчкам АЕ; б — адгезнсннс-ксгезнсннсе, пленка вгрызается ст зерна пс псверхйсстн ГДЕ н разрушается пс ее толщине лтз н ГВ: ! — пылевидные зерна суспензнн сс средним диаметром Л; у — пленка связующего; Р— уснлне зуют также электрокорундовую подставку с теми же углами.
Длина опор 100 мм, так что в печи могут находиться сразу несколько образцов. Определяют вечичину более трех образцов. Разброс значений он должен быть не более 1О ":а. Разрушение оболочки может произойти вследствие разрыва пленок связующего по А Б в местах соприкосновения зерен, т. е. преодоления сил когезии связующего — когезионное разрушение (рис. 6.14, а), либо в результате отрыва пленки связующего от поверхности зерна по кривой ГДБ, т. е. преодоления сил адгезии и одновременном разрыве этой пленки, преодоления сил когезии — адгезионно-когезионное разрушение. Разрыв зерен основы маловероятен (рис. 6.14, б). В оболочках, как правило, наблюдается первый тип разрушения. Поэтому прочность оболочки увеличивается с повышением прочности связующего и увеличением числа контактов.
Так, самую высокую прочность сообщают связующие из ЭТС типа орг-1. Число контактов в единице площади разрушения нли объема оболонки увеличивается с уменьшением размеров твердых частиц суспензии, увеличением их удельной поверхности или снижением пористости. Это вытекает из формул П. А. Ребиндера !73) для макропористой структуры оболочки Р =.а~Р,~п~ =- азр,г(г5,=азр,(1 — П)6 ~, '(6.7) где а„а.„аз — постоянные; Гс — средняя сила сцепления в контакте; и — число контактов в единице объема; Яз — удельная поверхность частиц с характерным размером 6; 1 — П = гр — пористость дисперсной системы.
Зерна одной фракции или близкие по размерам не могут обеспечить плотную их упаковку. Для плотной упаковки соотношение между количеством крупной и мелкой фракций должно быль таким, чтобы пустоты между крупными зернами были заполнены, более мелкими. Оптимальное соотношение между крупной и мелкой фракциями 7: 3, при соотношении размеров зерен около 1: !О. При полидисперсном пылевидном материале суспензии (со средними 201 Таблица б.)4 Свойства образцов оболочковых форм порваны предварительно прокаленные при ~зоо с иепрокалениые Показатель А1апа зю, А! Оа що, Кажущаяся плотность, кг/мв Кажущаяся порнстость, % ои, МПа, ирн температуре, 'С; 20 500'( 900 1250 1350 1450 Термостойкость (остаточная прочность при изгибе), %, при охлаждении: с 850'С (вода) с 1300'С (воздух) 1590 32 2520 36 1930 24,0 2340 25,0 3,9 5,2 6,8 1,2 7,0 5,5 3,2 13,5 13,0 10,0 4,8 9,3 8,0 7,5 7,3 1,2 22 39 Испытания 12 52 не проводили 0,7 — 0,6 0,8 — 0,6 Теплопроводность в интервале темпера- тур 20 — 1200'С, Вт/(м 'С) 0,7 — 0,6 0,8 — 0,6 П р и и е ч а и и е.
Работа проведена в лаборатории ка$едры кимическоя текиологии керамики и огиеупоров МХТН им. Д. И. Менделеева. 202 размерами зерен <0,05 мм) наиболее плотная укладка будет при обсыпке суспензни песком марки 016, но при этом будет низкая газопроницаемость. Для достижения необходимой газопроницаемости и одновременно прочности оболочки последующие слои следует обсыпать более крупными зернами. При рассредоточенном зерновом составе пылевидной составляющей суспензии вследствие более плотной упаковки зерен увеличивается число перемычек между зернами и повышается прочность оболочки, но с повышением дисперсности газопроницаемость уменьшается. Повышение прочности таким путем ограничено необходимостью иметь достаточную газопроницаемость.
Длительная жаропрочность. При получении отливок с направленной структурой оболочки работает длительное время под действием растяжения при температуре выше температуры ликвидуса расплава. Для таких условий работы первостепенное значение имеет длительная жаропрочность оболочки, которую необходимо знать для того, чтобы правильно рассчитать, например, толщину оболочки. При температуре выше 1200 оС прочность окнсных оболочек снижается (табл. 6.14) вследствие ослабления структурных связей. Оценивают эту прочность измерением ползучести (рис. 6.15). Ползучесть — это скорость изменения размеров образца под действием постоянной нагрузки при постоянной температуре в течение длительного времени.
По нашему мнению, ползучесть оболочек целесообразно оце- 80 !Ооо /400 ыоо !гпо //оо /ООО ооо ООО 700 400 уоо 400 /ОО гпо мп Рис. Е./8. Схемы температурных полей в оболочкахз ! — прокаливание; /! — заливка стели с содержанием 0,4 и С; ! — оболочка; 2 и 2'— нагрев соответственно от лечи и от металла; 8 и 4 — распределение температуры соответственно в начале и в комис прокаливаимя; б— распределение температуры перед заливкой/ б — то же, после аатвердеваиия отливки рнс. 4.! Б.
Схема определения температуры деформации под нагрузкой: ! — дно печи; 2 — зкраиы; 8 — нагреватели; 4 — образец; б — верхний шток !графит/; б — пуансон (металлц 7 — направляющая втулка; 8 — «ришка печи; 9 — грузы; !Π— индикаторная головка; !! — каркас нивать по величине стрелы прогиба при испытании на изгиб.
Наибольшей длительной жаропрочностью обладают соединения, не образующие стекловидной фазы. Термическая стойкость оболочки. Факторы, влияющие на термическую стойкость оболочки, можно оценить по формуле о! = ~ //сбЕ!!12 (1 — р)) ) ((4 — Цх), (бл8) где сс — коэффициент линейного расширения; Š— модуль упругости; о — коэффициент Пуассона; /2 — !х — перепад температуры в оболочке (рис.
6.16). Рассмотрим значение термостойкости оболочки, когда основой ее служит кристаллический кварц. При прокаливании оболочки ее наружные слои нагреваются до более высоких температур (см. рвс. 6.16) и расширяются, чему препятствуют внутренние более холодные слои. В последних возникают растягивающие напряжения, которые при быстром нагреве оболочки могут превысить ее предел прочности и вызвать образование в ней трещин. Через некоторое время после окончания заливки контактная поверхность оболочки нагревается до температуры, близкой к средней температуре затвердевания расплава.
Температура же наружных слоев некоторое время 203 Рис. В, ! т. Схема удвлеиии газов из оболочки ори заливке расилавом: Но Н, — высоты каиора расплава; б б — толк!ива оболочки остается первоначальной. Вследствие этого кз в контактном слое возникают сжимающие на- Р аю пряжения, а в наружных — растягивающие. à —— В результате расширения контактного слоя возможны три явления, приводящие к дефектам отливок: вспучивание тонкого облицовочного слоя, под который проникает металл, и образование дефекта, называемого ужиминой; выкрашивание поверхностных зерен по линиям наибольших напряжений, зерна образуют засоры в отливках, на их поверхности наблюдаются дефекты в виде протяженных углублений — бороздок; образование трещин в наружном слое оболочки, которые могут стать сквозными, в пих проникает металл, образуя наросты — гребешки иа отливках; при литье в пезаформованные оболочки возможен уход металла нз формы.
При получении отливок из сплавов, затвердевающих выше температуры 1570'С, недопустимо применение оболочковых форм из кристаллического кварца, так как они не обладают термостойкостью, что является основной причиной брака. Газопроницаемость. Перед заливкой полость оболочковой формы заполнена воздухом (если ее заливают не в вакууме). В обочочке содержится некоторое количество газотворных составляющих, например продуктов деструкции остатков модельного состава и этоксильных групп связующего из ЭТС. Во время заливки оболочки расплавом воздух и газы нагреваются, расширяются и в полости создается повышенное давление р„, — воздушная подушка(рис. 6,17).
Если р„„) Ну (Н вЂ” высота столба металла, у — удельный вес расплава), движение расплава прекратится, и он может затвердеть раньше, чем заполнит форму. Получаемая отливка будет с браком по недоливу. (т Независимо от причин образования газов они должны быть удалены из полости через стенки оболочки в период заливки. Так как выпоры в оболочках обычно не применяют (хотя при крупных отливках они необходимы), газы выходят из формы путем ламинарной фильтрации через оболочку.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
