Файл: Медведев Я.И. Технологические испытания формовочных материалов.pdf

в чаше, выпорах и прибылях; в тонкостенных отливках они обычно способствуют образованию газовых раковин.

3. Выбросы металла возникают при очень большой разнице потенциального газового давления и противодавления (чрезмерно высокая газотворность смеси, небольшой напор металла, стержни

с закрытыми знаками и т. п.). В этих условиях количество пузырей столь велико, что они сливаются вместе, образуя сплошную газо­ вую рубашку вокруг стержня (по аналогии с пленочным кипением воды вокруг перегретой трубки). Газовая рубашка отбрасывает

рой — обычно в период кристаллизации металла (для чугунных отливок до 60 мм толщиной). Второй вскип, обусловленный дей­ ствием второго максимума газового давления, как правило, спо­ собствует образованию газовых раковин [73, 76, 95]. Для его лик­ видации необходимо устранить причины появления второго макси­ мума газового давления (резкое падение газопроницаемости смеси) или увеличить напор металла.

При рассмотрении влияния отдельных факторов, определя­ ющих величину противодавления со стороны металла 2р» следует

учитывать их изменение в период заполнения полости формы ме­ таллом и по различным участкам поверхности формы. При учете неодинакового газового давления на различных участках поверх­

прочих равных условиях, длине пути фильтрации газа, а величина

Наибольшая вероятность вскипа появляется в момент полного погружения стержня в металл, т. е. в момент заливки металлом поверхности ГДЕ (рис. 109), когда газовое давление достигает теоретически максимального значения, а противодавление мини­ мального (рм + рп + рпф = Юн-15 гс/см2 для чугуна). При этих условиях газ из стержня внедряется в металл. По мере поступления

будет сопровождаться вскипом длительностью т2 —-т0 , а газо­

При меньшей величине противодавления после окончания за­ ливки формы (уровень 1) мгновенная заливка формы не предупреж­ дает вскипа (область между кривой газового давления 2 и противо­ давлением / ) .

Рассмотренная схема взаимодействия давления и противодав­ ления позволяет сделать вывод о возможности выявления вскипов методом замера газового давления. Практика подтвердила целе­ сообразность манометрического контроля форм и стержней. Уста­ новлено, что вскипы, четко фиксируемые на кривых давления, за­ писанных самопишущими манометрами, возникают часто, особенно при наличии в форме стержней, характеризуемых большой вели­ чиной 1пр [73, 95].

мечен вскип длительностью ~ 4 сек (с 17 до 21 сек)

Пример исследования вскипов в производственных условиях приведен на рис. 111 для весьма сложной по конструкции машиностроительной чугунной отливки. В головке цилиндров дви­ гателя ДТ-54 из 14 стержней систематические вскипы дают 6 стерж­ ней. Наиболее^ опасными в отношении образования газовых рако­ вин являются вскипы от стержня, образующего верхнюю часть водяной рубашки головки (кривая Ах на рис. 111). Эти вскипы часто длятся 5—7 сек, заканчиваясь иногда"после заливки формы; в последнем случае в отливке образуется большое количество от­ крытых и закрытых газовых раковин (рис. 112), поражающих всю верхнюю часть отливки. Кратковременные вскипы (до 3 сек), воз­ никающие в период заполнения верхней стенки отливки, лежащей над стержнем, приводят к появлению раковин только при холодном металле. Аналогичный стержень, образующий нижнюю часть ру­ башки головки блока, практически не дает вскипа (кривая Бг), что

двойной вскип, который, так же как и при напорах 10 и 5 см, про­ должался практически до полного затвердевания отливок.

Эксперименты подтвердили правильность условия (5); когда условие (5) нарушается, неизбежно имеет место кипение, и пу­ зырьки газа попадают в отливку (рис. 114). На кривых давления кипение отмечается соответствующей пульсацией, проникновение пузырьков в отливку сопровождается срывом давления. С пониже-

Рис. 113. Зависимость газового давления р в стержнях от напора металла в форме

нием температуры металла ухудшаются условия удаления пузырь­ ков газа из отливки (повышается вязкость и скорость кристалли­ зации металла), поэтому с увеличением длительности «кипения» опасность образования газовых раковин увеличивается. При низ­ кой температуре металла даже мгновенный вскип, длящийся 0,5— 1,5 сек, в момент появления первого максимума давления является причиной брака отливок (рис. 114, а, б; 1230° С). Следовательно, при низкой температуре металла попадающие в него газовые пу­ зырьки практически не удаляются и образуют дефекты.

При высокой температуре металла кратковременный вскип может не вызвать появления газовых раковин, так как пузырьки газа успевают удалиться из жидкого металла до затвердевания отливки (рис. 114, а, б; 1380° С).

Длительный вскип вызывает образование газовых раковин независимо от температуры заливки металла, потому что пузырьки

Возможность удаления газовых пузырей из отливки опреде­ ляется также другими факторами, в частности большое положи­ тельное влияние оказывает длительность течения металла в форме.

Механизм образования газовых раковин в отливках при вскипе является сложным многостадийным процессом, зависящим от многих факторов (табл. 34). В соответствии с причинами образо­ вания газовых раковин принимают различные меры по предупреж­ дению этих дефектов [95 ]. Отметим только основные принципиаль­ ные направления борьбы с газовыми раковинами. Их можно разде­ лить на две основные группы: организационно-технические и тех­ нологические.

Организационно-технические мероприятия, выполняемые обычно общезаводскими службами, включают следующее: подго­ товку и закрепление квалифицированных кадров рабочих, масте­ ров и ИТР; улучшение условий и разборку научной организации труда; улучшение снабжения литейных цехов материалами тре­ буемого качества; выбор оптимального технологического процесса и создание технологичных конструкций отливок; организацию сплошного контроля качества материалов, технологических опе­ раций и готовой продукции, а также квалифицированный анализ и учет брака.

Особое значение в борьбе с газовыми раковинами может иметь исследование газового режима: систематический контроль газо­ проницаемости и газотворности смесей и газового давления в фор­ мах и стержнях.

Технологические мероприятия, выполняемые непосредственно в цехе, можно разбить на три группы, одинаково применяемые

влитейном производстве: 1) снижение газового давления в формах

истержнях; 2) создание дополнительных препятствий к проникно­ вению газовых пузырьков с поверхности формы и стержней в от­ ливку; 3) облегчение условий удаления из жидкого металла газо­ вых пузырьков, попавших в него в результате нарушения направ­ ленности газового потока.

Всвою очередь, каждая группа технологических мероприятий включает конкретные приемы. Наиболее подробно конкретные технологические мероприятия описаны в работах [62, 76], а от­

дельные способы предупреждения газовых раковин от вскипов — в работах [10, 37, 58, 75, 95, 105, 124, 192, 197 и др . ] .

В каждом случае брака отливок по газовым раковинам, воз­ никающим по вине форм и стержней, необходимо использовать наиболее эффективные меры, определяемые при проведении соот­ ветствующих опытов.