» » Пороки на поверхности отливок из-за газов формы
26.12.2014

Известно, что наибольшее количество пороков в отливках возникает при литье в сырые песчано-глинистые формы. Поэтому крупные формы, как правило, подвергают или сплошной или поверхностной сушке на значительную глубину.
Особого внимания заслуживают пороки, возникающие по причине повышенного содержания газов в сырой форме (газовые раковины, плены, пригар и др.).
Как известно, сушка форм — нежелательный элемент технологии их изготовления с точки зрения производительности труда и затраты средств, поэтому известный интерес представляет крупное литье в сырые или слегка подсушенные формы.
Формы, предназначенные для крупных отливок из черных сплавов, для предупреждения пригара должны обязательно краситься. Применение же водных красок без последующей сушки в этом случае затруднительно, так как существующие способы окраски сильно увлажняют формы.
Поэтому нужно подбирать такие краски и находить способы их нанесения, чтобы окрашенные поверхности быстро высыхали при естественной или при незначительной искусственной сушке.
Таким требованиям отвечают краски на неводных самовысыхающих растворителях или особые способы окраски, например по принципу напыления.
Предупреждение пригара на сырых формах значительно сложнее, чем на сухих с применением одних и тех же противопригарных средств. Наблюдения из практики чугунного литья показывают, что графитовые краски на сухих формах способны полностью предупредить пригар, в то время как на сырых те же краски и той же толщины не дают ожидаемо го эффекта.
Для выяснения влияния влаги на пригар был проделан следующий эксперимент.
В закрытую наглухо полость формы вдувалась струя мельчайшей пыли серебристого графита. Вдуваемый в форму воздух выходил через поры,, а графитовая пыль, находящаяся в полости формы во взвешенном состоянии, постепенно оседала на стенках формы. Искусственно загрязненный пылью воздух как бы фильтровался через форму, оставляя фильтрат (графитовую пыль) на ее поверхности. Форма представляла собой цилиндр ф 130 мм и высотой H = 400 мм. При продувании формы графитовой пылью графит равномерно отлагался на ее стенках слоем до 1 мм.
Чугунные отливки припыленные и неприпыленные в сырых формах невозможно было отличить. Обе были покрыты большим слоем пригара. Аналогичная подготовка сухой формы давала положительные результаты.
Чугунные штампы весом до 2—3 т отливались в комбинированных формах. Часть поверхностей оформлялась сухими стержнями, часть — сырой формой. Стержни готовились на сульфитном щелоке из отработанной смеси с добавкой 25% свежих материалов, т. е. состав их незначительно отличался от состава облицовочной земли. Стержни красили краской ГБ и сушили. Формы также красили краской ГБ, причем последнюю наносили пульверизатором и слой был в два-четыре раза толще, чем на стержнях. Формы провяливали и на небольшую глубину (5—8 мм) просушивали пламенем газовой горелки.
Пороки на поверхности отливок из-за газов формы

Co стороны стержней отливки не имели пригара. Остальная же поверхность получалась с пригаром.
Газовая фаза, в данном случае водяные пары, существенно влияет на формирование поверхности отливки. В сырой форме водяные пары окружают отливку более продолжительное время и большей концентрации, чем в сухой. Поэтому в сырой форме углеродистое покрытие должно быть более толстым.
Неравномерность пригорания различных участков отливки, например углов, выступающих частей, поверхностей, ближе расположенных к вентиляционным каналам, помимо прочих причин, следует объяснить и различием в интенсивности газовых потоков, омывающих отливку.
Известно, что при литье в сырые формы вследствие конденсации паров воды на некотором расстоянии от поверхности отливки образуется слой пониженной газопроницаемости, практически получается гидравлический затвор. Образующиеся у поверхности отливки газы двигаются по пути наименьшего сопротивления, т. е. по просохшему и газопроницаемому слою, прилегающему к отливке, к вентиляционным каналам, к разъему формы, к углам и выступающим частям, где гидравлический затвор имеет разрыв. Выходящие газы носят восстановительный характер, поэтому участки отливки, омывающиеся этими газами, пригорают меньше или даже совсем не пригорают.
На рис. 1 схематически показано несколько форм с отливками.
Сырые формы окрашивались углеродистыми красками и просушивались с поверхности на незначительную глубину. Часть поверхностей отливок формировалась сухими окрашенными стержнями. Верх форм не красился. Стрелками указаны газовые потоки, двойной линией обведены пригоревшие участки.
На основании вышеизложенного можно наметить следующие меры снижения или предупреждения пригара на чугунных отливках, получаемых в сырых формах.
1. Предусматривать мероприятия для быстрого отвода паровводы из формы.
2. Применять углеродистые покрытия в четыре — шесть раз толще, чем на сухих формах.
Учитывая необходимость применения углеродистых слоев красок значительных толщин, причем не требующих или требующих очень незначительной подсушки, был предложен и опробован новый способ окраски форм — напыление. На рис. 2 представлен общий вид аппара тадля окраски форм напылением.
Пороки на поверхности отливок из-за газов формы

Этот способ позволяет наносить на поверхность формы покрывной слой (покрытие) толщиной несколько миллиметров с влажностью до 16—18%. Такой слой хорошо держится на форме и требует незначительной поверхностной подсушки.
В качестве связующих были опробованы жидкое стекло, сульфитный щелок, кукурузная мука. Слой подсушивался пламенем газовой горелки в течение 12—16 мин на 1 M2 поверхности формы. Противопригарные свойства всех опробованных красок удовлетворительные, но они были чувствительны к резкому нагреву, поэтому на отливках не удавалось избежать плен. Даже при сушке факелом происходило вспучивание и отслаивание краски. Добавки кокса, древесной муки и других компонентов не дали положительных результатов.
Совершенно по другому вели себя краски на основе нефтяного лака № 67 (ГОСТ 312-43), разбавленного уайт-спиртом. Покрывной слой — 5% лака № 67, 25% графита серебристого, 70% промытого кварцевого песка — при длительном воздействии факелом не вспучивался и не растрескивался. Воздействие расплавленного металла также выдерживалось хорошо. Редкие случаи образования плен происходили по вине формы из-за термических напряжений.
Высокая устойчивость краски против образования плен объясняется тем, что связующее краски — лак — при высокой температуре размягчается, покрытие становится податливым и газы способны прорываться через него без вспучивания покрытия в целом.
Хотя краска и не чувствительна к резкому нагреву, режим подсушки покрытия имеет существенное значение; при неправильном режиме происходят изменения в песчано-глинистой основе формы, что приводит к пленам и обвалам. Применение указанной краски не может существенно ослабить склонность песчано-глинистых смесей к обгару и пленообразованию. Поэтому на больших верхних поверхностях форм, а также в местах подвода металла необходимо принимать дополнительные меры.
Напыленные покрытия способны высыхать при естественных условиях со скоростью 3—4 час на 1 мм толщины покрытия.
Применение нового метода окраски — напыления с использованием быстросохнущих красок, а также применение поверхностной подсушки позволит значительно расширить границы применения сырых форм для чугунного литья с одновременным решением задачи улучшения чистоты поверхности отливок.