Файл: Николайчик Н.П. Повышение стойкости изложниц на машиностроительных заводах.pdf

Для предотвращения образования газовых раковин поверхность бандажей должна быть свободна от окис­ лов, гидратов и конденсированной влаги.

ЗЕМЛЯНЫЕ И ШЛАКОВЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ

Песочные и шлаковые включения появляются в ре­ зультате попадания формовочной смеси в литниковую систему из-за некачественного изготовления форм, неб­ режной отделки литниковой чаши, попадания шлака с зеркала металла в ковше, отсутствия шлакоулавлива­ ющих устройств в литниковых чашах и т. д. Наличие этих включений снижает стойкость изложниц. Предупре­ дить их появление можно в результате тщательного контроля качества набивки форм и стержней, отделки литниковой системы, продувки сжатым воздухом соб­ ранной формы. Не следует допускать попадания шлака вместе с заливаемым чугуном.

ЛИКВАЦИЯ В ИЗЛОЖНИЦАХ

При кристаллизации чугуна и охлаждении изложниц отмечается значительный градиент температур между наружной и внутренней поверхностями стенок. Поэтому в охлажденных изложницах наблюдается повышенная ликвация.

Наибольшие колебания наблюдаются в распределе­ нии углерода, серы и фосфора. Повышенное содержание углерода по высоте изложницы отмечается в верхней и нижней частях, а по сечению в середине толщины стенки. Кремний и марганец распределены практически

равномерно. Повышенное содержание фосфора отмеча­ ется в середине толщины стенки. Максимальное содер­ жание серы наблюдается вдоль всей внутренней поверх­ ности (0,14—0,15%), на наружной поверхности несколь­

134

ко меньше (0 ,1 1 —0 ,1 2 ), в середине стенки изложницы

0,09—0,1%, на расстоянии 20 мм от внутренней и на таком же расстоянии от наружной поверхности 0,07— 0,08%. Столь высокое содержание серы на поверхности изложницы можно объяснить диффузией ее из формо­ вочной краски.

Следует также иметь в виду, что в отработавших из­ ложницах распределение элементов практически не от­ личается от установленного для новых. Лишь на внут­ ренней поверхности в месте образования сетки разгара содержание углерода было значительно ниже среднего содержания в чугуне; по-видимому, это связано с окис­ лением углерода во время эксплуатации изложниц.

УЖИМИНЫ

Крупные связанные между собой частицы песка, оторвавшиеся от стенок форм и стержней под воздейст­ вием высокой температуры и движущего потока чугуна, обычно встречаются в виде наслоения оболочки метал­ ла с прослойками песка на поверхности изложницы. Та­ кие пороки называют ужиминами (рис. 71).

стенки, развивающимися под влиянием температуры за­ ливки.

Во время заливки чугуна происходит разогрев фор­ мы; при этом зерна кварцевого песка расширяются, а связующие, находящиеся между кварцевыми зернами (глина и др.), сжимаются. Через некоторое время рас­ положенные ближе к залитому чугуну слои смеси уже перестают расширяться, а более глубоко лежащие слои еще продолжают расширяться; это и способствует вдав­ ливанию наружных слоев в металл.

В зависимости от плотности набивки уплотнение по­ верхности форм может быть настолько большим, что формовочная смесь вздувается и поверхность формы растрескивается. Жидкий чугун затекает в трещины, что приводит к образованию ужимин. При работе только на свежих песках ужимины появляются чаще, чем в случае добавки к свежему песку отработанной формовочной

135

смеси. Это объясняется тем, что в отработанной формо­ вочной смеси часть связующего материала видоизмени­ лась и освободила между зернами кварца необходимый объем для расширения. Кроме того, близлежащие слои

136

кварцевого песка во время соприкосновения с расплав­ ленным чугуном превращаются в другую модификацию кварца-—тредимит, а тредимит мало расширяется при температурах ниже 600° С.

Таким образом, для устранения образования ужимин, особенно при отливке в сырые песочно-глинистые формы, нужно подбирать соответствующие составы формовочной смеси: чем больше в эти составы входит от­ работанной смеси, тем менее расширяются слои формы,

..............................ІІІІІПІІІІІІ

а

Рнс. 72. Схема образова­

ния ужимнн под влия­ нием образующихся при заливке газов (а), под действием теплоизлуче­ ния от металла (б) и в результате движущегося

потока металла (в):

соприкасающиеся с расплавленным чугуном, следовательно, тем менее вероятно образование ужимин.

В образовании ужимин большую роль играют газы, образующиеся в стенках формы, причем решающее влияние оказывает первый газовый удар, наступающий при заливке. Ряд исследователей считает этот газовый удар основной причиной образования ужимин. Так, Бьюканен утверждает, что единственной причиной обра­ зования ужимин является возникающий в формовочном материале водяной пар.

Схемы образования ужимин представлены на рис. 72. В том случае (рис. 72,а), если давление газа в формо­ вочном материале нижней полуформы превосходит сум­ марное давление, состоящее из давления воздуха, напо­ ра залитого металла и силы сцепления поверхностной

137

корки формы с нижележащими слоями, происходит от­ рыв части поверхностной корки и образование ужимии. В соответствии со схемой (рис. 72, б) образование ужимин вызывается расширением и вздутием формовочной смеси. В другом случае (рис. 72, в) волна металла вна­ чале коснется верхней части формы, а затем спадет. Из-за неравномерного прогревания наружный слой формы деформируется неравномерно, в нем возникают напряжения, а затем ужимины.

По данным Э. Кииппа, ужимины в фасонных отлив­ ках образуются по следующим причинам:

1. Неравномерное уплотнение формы, что обусловли­ вает неравномерную прочность и газопроницаемость, а следовательно и неравномерные давления газов и де­ формацию в стенках формы. Поэтому при использовании жирных глинистых песков основное внимание следует уделять равномерности уплотнения. Большой процент пыли в формовочной смеси также способствует образо­ ванию ужимии на толстостенных отливках.

2. Высокое содержание и неравномерное распределе­ ние влаги в формовочной смеси. Непросушенные литей­ ные формы в большей степени способствуют образова­ нию ужимии, чем высушенные. Недостаточная, неглубо­

ужимии, особенно при длительном простое готовой фор­ мы и сборке ее в горячем состоянии. Сухая форма обла­ дает большей газопроницаемостью, чем сырая. Темпера­ тура сушки должна быть достаточно высокой с тем, чтобы можно было удалить из глины кристаллизаци­ онную воду. Трещины, образующиеся в процессе суш­ ки формы и стержня, предопределяют образование ужимин.

3. Образование газов при заливке формы. Эти газы должны иметь возможность быстро выйти из поверхно­ стных слоев, подверженных опасности поражения ужиминами. Органические связующие материалы, сгораю­ щие при заливке, уменьшают склонность к образова­ нию ужимин. Газы, выделяющиеся из формы при залив­ ке, необходимо поджигать, так как при их сгорании возникает тяга и они лучше удаляются из формы.

4. Использование обгоревших при сушке форм и стержней всегда является причиной образования ужимин.

138

Образованию ужимнн можно противодействовать, применяя соответствующие меры при заливке. Литнико­ вая система должна быть устроена таким образом, что­ бы металл заливал форму равномерно и быстро.

Ужимины также могут образовываться в результате отслаивания ' формовочной краски от стенок форм и стержней. Особенно часто это отмечается при нанесе­ нии слишком толстого и неравномерного слоя краски. Отслаивание при заливке происходит в том случае, если степень теплового расширения засохшего слоя формо­ вочной краски и поверхностного слоя формы значитель­ но отличается друг от друга.

ПРИГАР И ЗАЛИВЫ

Пригар на изложницах образуется из-за недостаточ­ ной толщины слоя краски на форме и стержнях, низкого качества входящих в состав краски кокса и графита, не-

Рис. 73. Изложница с большим пригаром

достаточной прочности и кроющей способности краски, использования в формовочных смесях большого количе­ ства крупнозернистых песков.

В процессе заливки чугун может проникнуть в поры стенок формы, т. е. в пространство между зернами песка, в результате чего образуется металлический скелет,

139