Литье по газифицируемым моделям - Шуляк B.C.
ISBN 978-5-91259-011-5
Скачать (прямая ссылка):
Волнистость — вид дефекта (рис. 4.24, а), который характерен для боковых и верхних поверхностей отливки. Он образуется в результате стекания жидкой фазы на границу металл—форма и дальнейшей ее термодеструкции; при этом тонкие плены пироуглерода обладают высокой адгезией к металлу. Пироуглерод при температуре кристаллизации чугуна обладает высокой прочностью. Так, при 1400 °С его предел прочности при сжатии вдоль оси А составляет 700 кг/см2, а коэффициент расширения 0,31 • 10"6 1/град. В то же время чугун при 1100 °С имеет прочность около 4,6 кг/см и коэффициент расширения 3,5 • 10~6 1/град. В результате совместного охлаждения прочно связанной системы пироуглерод—металл возникают напряжения сжатия в пленке пироуглерода и растяжения в поверхностной закристаллизовавшейся корочке металла, сжатие которой происходит за счет образования волны. Волнистость является характерным дефектом тонкостенных чугунных отливок, в том числе и при литье по удаляемым моделям при наличии в песчано-глинистой смеси молотого угля.
Выпот (рис. 4.24, б) — дефект, характерный для боковых поверхностей толстостенных отливок. Он представляет собой скопление на поверхности отливки металлических капель застывшей легкоплавкой эвтектики, которая появляется при обратной ликвации металла во время кристаллизации отливки.
Выпот находится, как правило, в неглубокой раковине, покрытой пленами блестящего пироуглерода, сверху которого находится аморфный сажистый углерод. Природа его образования такая же, как и у волнистости: она основана на совместной деформации пироуглерода и прилегающего к нему слоя закристаллизовавшегося
183
металла при получении толстостенных отливок (более 30 мм). При формации поверхностного слоя металла из-за его низкой прочности происходит разрыв тонкой корочки металла, и в образовавшуюся щель поступает наиболее подвижная, обогащенная фосфором железоуглеродистая жидкая фаза — ликвад, который и затвердевает на поверхности отливки в виде плен или капель.
Рис. 4.24. Дефекты на поверхности чугунной отливки: а) волнистость; б) выпот и металлические плены; в) углеродистая раковина (см. также с. 185)
184
Рис. 4.24. Окончание
Рис. 4.25. Газовая раковина в верхней части чугунной отливки
Углеродистые раковины, заполненные сажистым углеродом (рис. 4.24, в), — вид дефекта, чаще встречающийся на верхних поверхностях отливки, реже — на боковых. Нижняя часть таких раковин покрыта пленами блестящего углерода. Данный вид дефекта образуется в результате значительного скопления в верхней части отливки жидкой фазы при высокой скорости заливки формы металлом. Раковины достигают иногда значительных размеров (глубина до 5 мм и более), что приводит к окончательному браку.
Газовые раковины (рис. 4.25) образуются в результате захвата металлом жидкой фазы термодеструкции модели, которая затем продолжает дестругировать в замкнутом объеме приповерхностного слоя отливки. Они образуются, как правило, в верхней части отливки в результате быстрой заливки формы.
Количество и вид поверхностных дефектов на чугунных отливках зависят от скорости подъема металла в полости формы (рис. 4.26), температуры заливки металла и толщины стенки отливки (рис. 4.27).
185
и 125
г. повер?
100
о к 75 " 1 ^40
о4 50 25 0 ¦ ¦ ¦
0 12 3 4
ГМе, см/с
Рис. 4.26. Зависимость количества дефектов на поверхности чугунной отливки от скорости подъема металла в полости формы
% поверх.
125 г
Рис. 4.27. Количество дефектов на поверхности чугунной отливки при толщине стенки: а) 10 мм; б) 20 мм; в) 40 мм: 1,2 и 5 — чистая, волнистая и дефектная поверхности при применении противопригарного покрытия на модели; 1а и 2а — чистая и дефектная поверхности без покрытия модели (см. также с. 187)
186
% поверх.
1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550
Г,°С
Рис. 4.27. Окончание
О 10 20 30 40 50 60 Толщина стенки отливки, мм
Рис. 4.28. Зависимость оптимальных скоростей подъема металла в полости формы от толщины стенки отливок из чугуна и стали: 1 — сталь; 2 — чугун
На рис. 4.28 даны оптимальные скорости подъема металла в полости формы в зависимости от толщины стенки отливки, обеспечивающие наилучшее качество ее поверхности [20].
При получении отливок из стали из-за высокой активности углерода в металле образования дефектов, характерных для чугунного литья, не происходит. Однако для стальных отливок характерны локальные зоны повышенной науглероженности, вплоть до образования цементита. Характерными дефектами стальных отливок являются подкорковые газовые раковины (рис. 4.29), которые могут быть закрыты с поверхности тонким слоем металла.
Подкорковые газовые раковины могут поражать любую поверхность отливки, но наибольшее количество их расположено на верхней (по положению отливки в форме) поверхности. Механизм образования указанных дефектов связан с жидкой фазой термодеструкции модели. Капли жидкой фазы перемещаются с поверхности зеркала металла на границу металл—форма, однако значительная ее часть прижимается к верхней части формы или накрывается расплавом в нижней ее части в начале поступления жидкого металла в форму, до того как образуется сплошной поток подъема металла в форме. Так как скорость газификации жидкой фазы
