Титов (550695), страница 39

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 39)

Окись углерода растворяется в металлах незначительно, по- этому предполагают, что в жидкой стали окись углерода образуется в результате химических реакций. Многоатомные газы непосред- ' ственно не растворяются в металле, но они могут диссоциировать с выделением, например, водорода, который растворяется в металлах.

Образование газов при химических реакциях. К таким реакциям относится реакция восстановления закиси железа ГеО углеродом 'в нераскисленной стали: РеО+С = Ге+СО, (9) ния стали в форме остаются в отливке, в результате образуются раковины. При литье медных сплавов, вследствие недостаточной их раскисленности, может происходить восстановление окиси меди углеродом, входящим в состав покрытий форм: СпО+ С = Сп + СО. Эта реакция происходит наиболее интенсивно в зоне высоких температур — вблизи питателя и часто приводит к образованию раковин в отливках.

Влага, содержащаяся в формовочной смеси, при прогреве формы жидким металлом испаряется, в результате при литье железоуглеродистых сплавов может протекать реакция Ее+ НзО = ГеО -(- Н,. Рис. Ыз. Образование разрежении и инжекции газон при заливке че. рез лнтпиказую чашу (а) н из стопарного ковша (б) Выделяющийся водород может растворяться в металле, а ГеО, взаимодействуя с углеродом сплава по реакпип (9), создает условия для образования СО и соответст- Ю) венно раковин в отливках. Механическое замешивание газов в металл.

Это возможно прн заполнении формы металлом путем инжекции воздуха и газов, а также внедрения газов в отливку с поверхности газового потока, Инжекция воздуха происходит при течении жидкого металла через каналы литниковой системы. Движущийся металл может захватить воздух еще в литниковой чаше или воровке. Поэтому конструкция чаши должна обеспечивать не только отделение частип шлака от металла, но и от пузырьков воздуха. Уровень металла в чаше необходимо поддерживать максимальным, исключающим образование вихревых воронок (см. рис.

82, а), способствующих засасыванию воздуха в стояк. Воздух и газы также будут засасываться через газопроницаемые стенки каналов литниковой системы в местах, где возможно разрежение (рис. 148) из-за большой скорости движения металла или из-за обтекания металлом острых углов. Если пузырьки воздуха' и газов, попавшие в металл, не задерживаются в шлаковике или других каналах лнтниковой системы, то они попадают в отливку, что вызывает образование в ней газовых раковин и порнстости. Поэтому литниковая система должна быть заполненной, давление во всех ее местах должно быть положительным и больше давления газов в стенках ее каналов. Внедрение газов в отливку с поверхности раздела металл — форма.

При заливке металла происходит разложение газотворных веществ формы с выделением паров и газов. Увеличение объема газов в порах формовочного материала вызывает повышение в них газового давления. Поры в формовочном материале не являются изолированными, поэтому при избыточном давления выделяющиеся газы удаляются через форму в атмосферу. Таким образом, в форме, залитой металлом, наряду с тепловым режимом устанавливается также определенный газовый режим. Величина давления газов в порах форм и стержней зависит от скорости выделения и отвода газов, а также от объема пор, являющихся в данном случае емкостями и каналами, по которым движутся газы.

В свою очередь, процессы газовыделения и газоотвода зависят от газотворности и газопроницаемости формовочных смесей. Газовый режим формы очень влияет на качество отливки, в част- ' ности, на возможность возникновения ужимин, пригара, вскипа и, иа образование газовых раковин. Проникновение газов из формы в металл. Источниками газов, .выделяющихся из формы в момент заливки и при дальнейшем охла- ' ждении отливки, могут быть: !) воздух, заполняющий поры в форме и расширяющийся при нагревании; 2) влага, находящаяся в формовочной смеси и испаряющаяся, особенно при заливке по-сырому; 3) органические примеси, случайно попавшие в смесь нли вве. денные в виде добавок (угля, связующих); 4) воздух, вытесняемый струей металла при заливке; 5) химические реакции на поверхности металл — форма.

Выделяющиеся из формы пары и газы создают на поверхности соприкосновения формы и металла повышенное давление. Если сопротивление формовочной смеси движению газов от поверхности раздела металл — форма в глубь формы будет больше, то создаются условия для проникновения газов в жидкий металл и образования газовых пузырьков на его поверхности.

По мере поступления газа в полость пузырька из пор формы его размеры увеличиваются, и, наконец, наступает момент, когда под деиствием подъемной силы он всплывает, Если продолжительность всплывания газовых пузырьков будет меньше времени заливки формы, то газовые раковины могут ие образоваться. Это возможно при малой скорости заливки. Одцако всплывающие газовые пузырьки остаются й отливке при образовании корки затвердевающего металла.

В этом случае возможно появление газовых раковин в отливке. Проникновение пузырьков газа в отливку прекращается в момент ' образования достаточно прочной затвердевшей корки металла на поверхности отливки. Такая корка быстро образуется при изготовлении отливок из чистых металлов и эвтектических сплавов с узким интервалом кристаллизапии. Причиной появления в отливках из этих сплавов газовых раковин чаще всего бывают пузыри газа, образующиеся в момент после начала заливки. В отливках из широконнтервальных сплавов, затвердевающих с большой двухфазной зоной (твердо-жидкой), образующиеся пузырьки газа при всплытии испытывают дополнительное сопротивление растущих кристаллов, а сплошная корка твердого металла в этом случае образуется на поверхности формы позже.

Поэтому при литье широкоинтервальных сплавов опасность возникновения раковин от сопротивления растущих кристаллов больше. Меры предупреждения образования газовых раковин и пористо- . сти в отливках. Газовые раковины и пористость в отливках можно уменьшить только при соблюдении строгой технологической дисциплины на всех этапах изготовления отливки — от приготовления жидкого металла до заливки формы и затвердевания отливки. Меры по борьбе с газовыми дефектами в отливках разделяют на три группы.

К п е р в о й г р у п п е относят меры, предупреждающие насыщение сплава газами в процессе плавки. Большое значение имеет подготовка качественных шихтовых материалов, например 1% ржавчины в стальной шихте вносит в плавильный агрегат около 2,5 м' газов на 1 т жидкого металла. Поэтому шихтовые материалы перед плавкой необходимо тщательно очищать от ржавчины, масла, влаги. Для предотвращения насыщения сплавов газами при плавке в печи на поверхности зеркала сплава наводят слой флюса, а также применяют плавку а среде защитного газа, инертного по отношению к жидкому сплаву.

При плавке сплавов для особо ответственных отливок шихту подвергают сушке или прокалке, а иногда вакуумированию. Плавку и заливку металлов и сплавов, применяемых для отливок, в которых содержание газов должно быть минимальным, обычно производят в вакуумных плавильно-заливочных агрегатах. К этим металлам и сплавам относятся титан и его сплавы, молибден, специальные высокопрочные сплавы. К о в т о р о й г р у п п е относят меры, предусматривающие дегазацию жидкого сплава вне плавильного агрегата перед заливкой в форму или в процессе заливки — это вакуумирование сплава в ковше, разливка в вакуумных установках, обработка сплава ультразвуком, а также продувка сплавов инертными газами, например хлором, азотом, аргоном.

Последний способ наиболее широко применяют при приготовлении алюминиевых сплавов. Хлор, взаимодействуя с алюминием, образует газообразный хлористый алюминий А1С1,. В пузырьки, пронизывающие жидкий сплав, диффундирует водород, растворенный в сплаве. Пузырьки, содержащие водород, всплывают на поверхность зеркала сплава, вынося водород из ванны. На практике широко используют выдержку алюминиевых сплавов перед разливкой, при этом сплав медленно охлаждается и растворенные газы выделяются из него.

Затем сплав быстро нагревают до заданной температуры и заливают в формы. Этот способ удаления газов называется вымораживанием. Однако количество газо- вых раковин и пористости в алюминиевых отливках можно уменьшить не только удалением газов из жидкого металла, но и с помо- .

щью торможения этого процесса, например кристаллизацией металла под давлением 4 — 5 ат в автоклавах по способу акад. А. А. Бочвара и проф. А. Г. Спасского (см. раздел шестой, гл. 11). К т р е т ь е й г р у и п е относят меры, улучшаюгцие качество формы. Главное внимание обращают на соблюдение направленного газового потока от отливки в форму. Большое значение имеет вывод газов через стенки формы и знаки стержней.

Упрощенная схема- газовых потоков в форме приве- ' дена на рис. 149. Для предупреждения образова- ' ния газовых раковин в отливках необходимо принимать следующие меры: ",'г;;;,,,', !) увеличивать газопроницае-, мость формы и стержня; ",'у ': ~ "'.:1 '.;: 2) снижать влажность формо- ;Е,:,'*.-'''- ' вочной смеси; 3) увеличивать газопроницаемость формовочной и стержневой смеси; Рве.

!Фв схема газовых потоков 4) подсушивать формы; в форме й) покрывать поверхность фор- мы материалами, улучшающими смачпваемость формы, в частности, графитовыми припылами; 6) использовать формовочные и стержневые смеси с минимальной газотворной способностью. Следует отметить, что газовые раковины, образующиеся нз-за . некачественной подготовки формы, особенно часто встречаются в от.ливках вз чугуна и цветных сплавов. Отливки нз стали меньше подвержены таким газовым раковинам, так как сталь заливают с меньшим перегревом и при заливке быстро образуется прочная ' корка, которая мешает проникновению газов формы в отливку..

й 3. ТЕПЛОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛА НА ФОРМУ В период заливки, затвердевания и охлаждения металл отдает теплоту форме конвекцией, излучением и посредством теплопроводности. Чем дольше протекает металл по определенному участку формы и находится в ней в жидком состоянии, тем сильнее прогревается поверхность формы и тем медленнее остывает отливка. В результате нагрева формы 'на поверхности контакта металла и формы интенсивно развиваются тепловые, физико-химические и механические процессы, которые проходят в период заливки и затвердевания металла. Вследствие этих процессов на поверхности отливки образуется пригар — трудно отделимый от поверхности отливки слой из металла, его окислов и частиц формовочной смеси (рис. 150). Пригар ухудшает поверхность отливки, увеличивает трудоемкость ее очистки и резко снижает стойкость инструмента при механической обработке.

Характеристики

Список файлов книги