Анализ методів оцінки зчеплення пригара на сталевому литье

РефератДопомога в написанніДізнатися вартістьмоєї роботи

Анализ методів оцінки зчеплення пригара на сталевому литье (реферат, курсова, диплом, контрольна)

| |Зміст | | | |Запровадження | | |1. |Аналіз чинників які впливають освіту пригара | | |1.1. |Механічного | | |1.2. |Термічного | | |1.3. |Хімічного | | |2. |Методи якісної оцінки пригара | | |2.1. |Якісна оцінка пригара по Оболенцеву | | |2.2. |Класифікація пригара за способом видалення | | |3. |Прилади для кількісної оцінки пригара | | |3.1. |Прилад запропонований Шипилиным | | |3.2. |Прилад ВПТИЛП | | |3.3. |Метод запропонований кафедрою МиТЛП ВолГТУ | | |3.4. |Метод запропонований Челябинским Політехнічним Інститутом | | |3.5. |Метод оцінки пригара за міцністю зчеплення | | |3.6. |Прилад Челябінського Політехнічного Інституту | | | |Висновки | | | |Список використаної літератури | | | | | |.

Боротьба пригаром є важливим напрямом у ливарному виробництві, т. к пригар погіршує товарний вигляд виливків, сильно утрудняє оброблюваність різанням. Очищення лиття від пригара є важку й шкідливою здоров’ю працюючих операцією. Для оцінки ефективності дії застосовуваних і розроблюваних противопригарных покриттів і противопригарных добавок в формувальні і стрижневі суміші, і навіть для оцінки пригараемости звичайних сумішей важливо кількісно визначити величину пригара. У цьому роботі розглянуті існуючі методи якісною і кількісної оцінки пригара на отливках, розглянуті їхньої людської гідності і вади суспільства і обрані оптимальні методи оцінки, які можна використовувати як і лабораторних дослідженнях, і на производстве.

У цьому роботі віддається перевагу кількісним методам оцінки пригара, оскільки вони виключають суб'єктивну думку дослідника, що дозволяє їм отримати імовірніші результаты.

1.Анализ чинників які впливають освіту пригара.

І. Б. Куманин дає такі визначення видам пригарной корки.

Механічний пригар — кірка зцементована металом, проникшим в пори формы.

Термічний пригар — кірка зцементована сплавившимися складовими частинами формовочной суміші чи легкоплавкими силикатами, утвореними в форме.

Хімічний пригар—корка зцементована сполуками типу шлаків, утвореними при взаємодії виливки і форми. Розглянемо умови освіти кожного виду пригара.

1.1 Механічний пригар

Механічний пригар утворюється під час проникненні в пори формовочной суміші рідкого сплаву чи маткового розчину, т. е. у випадках, коли з поверхнею форми зтикається рідкий метал чи полузатвердевшая кірочка виливки. Отже, пригар може утворюватися, якщо температура на поверхні розділу металл-форма перевищуватиме температуру солидуса даного сплаву. Механічний пригар збільшуватиметься у разі підвищення температури заливання металу, збільшенні інтервалу кристалізації сплаву, масивності виливків чи окремих їх частин («теплові» вузли), зменшенні теплоаккумулирующей здібності формувальних сумішей, форм і стержней.

Механічний пригар може утворюватися у разі, коли ферростатическое тиск металу перевищить певне «критичне» опір суміші. Тому збільшення тиску металу понад цього «критичного» незмінно веде до різкого зростанню механічного пригара. Це І. Б. Куманин пояснює наступним. Швидкість віддачі тепла цівкою металу стінок каналу ущільненої формовочной суміші залежить від швидкості течії металу, оскільки відвід тепла визначається формою загалом. За проміжок часу, протягом якого кінчик цівки металу твердне, збільшення тиску призводить до збільшення швидкість руху цівки, т. е. її подальшому переміщенню велику глибину. Проникнення металу збільшує передачу тепла формою, що, своєю чергою, призводить до швидшому прогріву глибоких верств форми і, отже, до підвищення загальної швидкості і глибини проникнення металу. Як це показав І. Б. Куманин, наприкінці струменя металу, що заповнює форму, безупинно утворюється тверда кірочка. Тверда кірочка утворюється й у кінці кожної цівки металу, що проникає в пори форми. Підвищення температури сприяє розчинення цієї кірочки в металі, а підвищення тиску — її прориву, у цілому спричиняє зростання механічного пригара. Спрощено критичне тиск Ркр у якому метал і може поринути у пори форми, визначається зі ставлення I.

[pic], (2.1).

где Ркр — критичне тиск, відповідне початку освіти пригара, в кГ/см2; Ркап — капілярну засунений в кГ/см2;

Ргаз — газове засунений в кГ/см2;

[pic].

(2.2) де? — поверхове натяг рідкого металу за українсько-словацьким кордоном з газом в эрг/см2;? — крайової кут змочування; r — радіус пори в див; g — прискорення сили тяжкості в см/сек2. Отже, освіту механічного пригара запобігається, если:

[pic] (2.3) Ркап збільшується, якщо зменшується радіус пір, величин, яких тим менше, що тонша структура наповнювача. Слід зазначити, що обсяг пір залежатиме тільки від структури суміші, а й та умовами її спечення при високих температур Запровадження деяких добавок, у звичайних умовах знижують пригар (наприклад глини, бентонита, рідкого скла), в важких теплових умовах за значного тиску металу може приводити до спеканию суміші, збільшення розміру пір і зростання механічного пригара. Ркап зменшується при зменшено величини поверхового натягу металу й тотального зниження крайової кута змочування. Зі збільшенням температури чавуну його поверхове натяг зазвичай знижується, і зі збільшенням температури заливання чавуну збільшується небезпека освічена механічного пригара. При сталевому лиття це щодо менше, оскільки збільшення температури стали, наводить немає зменшенню, а до підвищення поверхового натяжения.

Поверхове натяг стали піддається суттєвому зниженню пpи збільшенні вмісту у ній вуглецю, фосфору, сірки, кисню азоту. Тому збільшення утримання цих компонентів в стали, може спричинить збільшення механічного пригара. Величина крайового кута змочування залежить від низки чинників: типу сплаву, ступеня його окисленности, тривалості контакту рідкої і твердої фаз, розміру зерен формувальних сумішей і др.

З результатів експериментальних досліджень, проведених І. У. Валисовским в ЦНИИТмаше відзначимо встановлену залежність ступеня змочування від хімічного складу поверхневих верств рідкого металу і форми. Чим більший хімічний потенціал реакцій, які протікають лежить на поверхні розділу металл—форма, тим менше крайової кут змочування. Тому збільшення ступеня окисленности стали різко зменшує крайової кут змочування під час виготовлення форм з кварцевого піску (рис. 1) і меншою мірою під час виготовлення форм з хромомагнезита чи хромистого залізняку (рис. 1, б) [6].

Отже, застосовувати хромомагнезит і хромистый залізняк особливо ефективно за наявності у вигляді окислительной середовища. Що стосується нейтральній чи відновлювальної середовища цілком задовільні результати дає використання кварцових песков. Влияние розміру зерен піску на умови змочування залежить від контакту металу з поверхнею зерен і з газом, які у порах смеси.

Мал.1. Вплив окисленности рідкого металу на крайової кут змочування: а—кварцевого піску; б—хромистого железняка.

. Встановлено, що з негативному змочуванні (cos?0) зміна розміру зерен не тягне зміни і крайового кута змочування, підвищення металу у межах до 100° З над ликвидусом не змінює величини крайового кута смачивания.

З формули видно, що обсяг Pкр значною мірою залежить від Ркап, т. е. від противодавления газів у порах суміші. Додаткові дослідження, проведені Я. І. Медведєвим [6]; ЦНИИТмаше, дозволили визначити величину надлишкового тиску газу Пекло в стінках формы:

[pic] (2.4) де, а—удельная константа газовыделения см-мин, а = qm, де q — величина газотворности одиниці обсягу формовочной суміші cмз/cмз; т—коэффициент прогріву, визначальний інтенсивність нагріву формовочной суміші до температури газифікації газотворных речовин l см-мин р;? — період від початку заливання на хв; V — обсяг пір в суміші в см3; ??— пропускну здатність стрижня чи форми, прямо пропорційна газопроницаемости і наведеному перерізу газового потоку в стрижні чи форми і назад пропорційна довжині фільтрації газу; P. S — поверхню контакту металу і форми в см2; з — константа.

Аналіз залежності дозволяє визначити, які сприяють збільшення Ркап які знижують його величину.

Зокрема, утонение структури наповнювача, зменшення розміру пір і відповідне зменшення газопроницаемости суміші збільшуватиме Ргаз і зменшувати можливість освіти механічного пригара. Останнім часом на роботах І. Б. Куманина і У. А. Денисова дали аналітичне вирішення завдання визначення умов освіти і запобігання механічного пригара. Л. Б. Куманин аналітично довів, що товщина механічного пригарного шару залежить від газопроницаемости формовочной і, коефіцієнта акумуляції тепла формою, тиску металу на форму, жидкотекучести залитого металу, в’язкості пригарной рідини, теплофизических властивостей металу і наведеної товщини отливок.

Насправді для боротьби з механічним пригаром треба використовувати піски з дрібної структурою (наприклад, по ГОСТ 2138–56, група 016), використовувати фарби, а необхідних випадках пасти, ширше застосовувати суміші, які мають підвищеним коефіцієнтом акумуляції тепла (наприклад, хромомагнезитовые суміші і суміші з хромистым залізняком для сталевих отливок).

1.2Термический пригар

Термічний пригар є спечену масу формовочной чи стрижневою суміші. У найпростішому разі інтеграція може відбутися з допомогою розплавлювання чи розм’якання окремих недостатньо вогнетривких зерен (домішок), які у складі вихідних формувальних матеріалів, чи неорганічних сполучних матеріалів. За інших, складніших умовах процес спечення відбувається внаслідок взаємодії різних, іноді дуже вогнетривких складових частин суміші і отриману освіту в такому взаємодії нових легкоплавких силікатних сполук. Вільні від домішок піски і глини відрізняються дуже високою тугоплавкостью (кварц SiO; при нагріванні зазнає ряд аллотропических змін плавиться при 1710є З З, каолинит Al[pic]O[pic]•SiO[pic]•H[pic]O втрачає свою конституційну воду, розкладається і плавиться за нормальної температури приблизно 1780°. Разом про те, суміші піску і глини мають знижену температуру плавления.

Товщина палітурки термічного пригара визначається температурою затвердіння які утворилися у вигляді силікатів і глибиною прогріву форми до цій критичній температуры.

Термічний пригарный шар, як і це випливає з класифікації або пов’язаний з виливком, або помірковано пов’язаний із нею. Термічний пригар, якщо він супроводжується окисленням залитого сплаву, проявляється у вигляді спеченої палітурки суміші, яка за ударах відступає від виливки і розсипається на окремі грудки. Боротьба термічним пригаром ввозяться основному створенням умов, що перешкоджають спеканию формувальних матеріалів, і заходами, сокращающими сили зчеплення між виливком і пригарной кіркою. До них належить створення Рме відновлювальної середовища. Наприклад, при лиття чавуну вугілля, запроваджуваний у складі лицювальних сумішей, а також углеродистые матеріали для фарб, натирок і припылов повинні вибиратися з такою розрахунком, щоб середовище, забезпечує відновлення окислів металу лежить на поверхні виливків, могла зберігатися у вигляді протягом всієї, поки, пригарная, рідина не піде на тверде стан. Для виливків різного розміру та масивності цей час може значно колебаться.

Створення у вигляді відновлювальної чи нейтральної середовища часом надає позитивний вплив як на умови освіти термічного пригара, а й у умови освіти інших напрямів пригара.

Так, Л. Є. Плотинский показав, створення відновлювальної середовища в форми і нанесення їхньому поверхню кам’яновугільної смоли дозволяє отримувати сталеві виливки (зокрема з високолегованих хромоникелевых сталей) з поверхнею, вільна від полон, і пригара.

Р. І. Бучин отримав цілком чисту поверхню виробів невеликого ваги із нержавіючої сталі, відлитих в сирі форми, продуваемые азотом протягом 15—20 сек на початок заливання і під час заливки.

Усі ці приклади свідчать, створення у вигляді нейтральній та відновлювальної середовища є сприятливим як при виготовленні чавунних, а й у деяких випадках сталевих виливків, якщо поверхневі покриття форми не науглероживают поверхні сталевих отливок.

При виготовленні чавунних виливків з допомогою сумішей з рідким склом створення формі відновлювальної середовища виявляється недостатнім. Для отримання чистої, вільна від пригара поверхні чавунних виливків форми і стрижні необхідно окрашивать.

1.3Химический пригар

Хімічний пригар виникає при взаємодії окислів металу, що є лежить на поверхні виливки з формовочным матеріалом. Що Цементує пригар рідина є. Складне силикатное з'єднання, збагачене металевими окислами (FeO, MgO та інших.), додатково знижувальними температуру затвердіння пригарной корки.

Глибина проникнення формовочную суміш окислів металу чи легкоплавких сполук, які виникають за українсько-словацьким кордоном форма-металл, визначається цілою низкою чинників: температурою затвердіння легкоплавких сполук, кількістю окислів металу, своєю чергою залежать від атмосфери ливарної форми, глибиною прогріву форми до температури затвердіння окислів чи легкоплавких сполук, смачиваемостью окислами чи легкоплавкими сполуками матеріалу форми. Дифузія окислів може й при температурах, нижчих, ніж температура їх затвердіння. Тому освіту хімічного пригара можлива й у тому випадку, якщо металеві окисли ні легкоплавкими. За наявності окислів металу з низькою температурою плавлення принципово може бути зворотний процесс—диффузия тугоплавких компонентів формовочной суміші (наприклад, SiO[pic]) в рідкі окисли. Нарешті, рідка фаза може утворитися з допомогою взаємодії твердих окислів з нерасплавленными складовими частинами формовочной суміші, при цьому необхідний тісний контакт з-поміж них, тривалий час та наявність такого кількісного співвідношення речовин, у якому виходять легкоплавкие сполуки. Особливістю хімічного пригара стала значна насиченість пригарной рідини окислами металу. Завдяки підвищеної основности цієї рідини вона інтенсивно діє зерна піску, розчиняючи у собі кремнезем. У порівняні з термічним пригаром кірка хімічного пригара значно більш злитої, що містить набагато менше нерастворенных і незмінних зерен кварцу. Міцність зв’язок між пригаром і виливком визначається цілою низкою чинників. Ю. А. Клячко і Л.Л. Кунін [9], базуючись роботах П. Д. Данкова і М. А. Шишакова, вважають, що найбільші сили зчеплення розвинуться тоді, коли затвердіння пригарной рідини супроводжується добудовою раніше затверділих кристалів залитого до форми сплаву. Це можна, якщо параметри просторових решіток сплаву і цементуючою пригар маси близькі між собою. За дотримання його запровадження з’являються змішані кристали, зникає чітка межа між пригаром і металом і пригарный шар виявляється трудноотделимым. Ю. А. Клячко і Л. Л. Кунін [13] припустили, що зв’язок пригара з виливком значно зменшиться, якщо охлаждающаяся пригарная рідина буде кристалізуватися не так на поверхні виливки, а навколо які виникають у ній центрів кристалізації. І тут міцність зв’язку пригара з виливком визначиться зчепленням між різнорідними кристалами, розташованими уздовж суворо обмеженою кордону дотику різних за своїй — природі речовин. Ці уявлення поки немає прямого експериментального підтвердження, оскільки структура просторових решіток складних силікатів ще замало вивчена. Труднощі виникають також у про те, що склад пригарной рідини не однорідний в точках, різна віддалених від виливки. Отже, структура затверділої пригарной маси перестав бути постоянной.

І. Б. Куманин вважає, що міцність зв’язку пригарного речовини з виливком (у разі хімічного виду пригара) залежить та умовами затвердіння рідини, цементуючою пригар. Сутність цих уявлень зводиться ось до чого. Міцність зв’язок між металом і кіркою пригара різко зменшується, якщо у пригаре рідина твердне в аморфному (стекловидном) стані. Стеклообразный характер пригарной маси забезпечує зменшення зв’язку цієї маси, зі виливком. Під «шубою» скалывающегося склистого пригара зазвичай можна знайти чиста і рівна поверхню виливки. Практичне отримання склистого пригара полегшується подібністю між складом хімічного пригара і складом металургійних шлаків. Відомо, що утруднює отримання аморфних шлаків можна досягти, збільшуючи їхнє охолодження чи змінюючи їх состав.

Рис. 2. Кількість центрів кристалізації N і лінійна швидкість зростання кристалів про залежно від рівня переохолодження сплаву з малым.

(чи великим (б) інтервалами кристаллизации.

Рідкі силікатні маси вимагають порівняно незначного переохолодження нижче від температури солидуса у тому, щоб виникнення і зростання кристалів у тих рідинах припинилися і щоб вся рідина при наступному охолодженні затверділа в стеклообразном состоянии.

Найбільш легко стеклообразные маси утворюють силікатні сплави малим інтервалом кристалізації. Це тим, що у системах з великим інтервалом кристалізації спочатку яке вирізняється тверду речовину має можливість вільно повинна розвиватися у вигляді кристала, одержуючи необхідний зростання матеріал із решти ще рухомий не надто в’язкому жидкости.

Навпаки, силікатні маси эвтектического складу чи силікати малим інтервалом кристалізації стають грузлими за коротший відрізок часу, і тому зростання кристалів у тих системах буває затруднен.

Конкретні значення критичних швидкостей охолодження складних силікатів обмаль вивчені. Принципова сторона питання ілюструється запропонованими І. Б. Куманиным схемами (мал.2). Він вказує, що з рідини малим інтервалом кристалізації зменшення швидкості зростання кристалів (суцільні лінії) настає при меншою мірою переохолодження чи, що таке саме, за більш повільному її остиганні. Пунктирні лінії, відповідні числу що виникають у рідини центрів кристалізації, мають аналогічний характер. З зіставлення схем складів малим та очі великою інтервалами кристалізації випливає, що з пізньої выбивке виливків і за охолодженні разом з формою важливо мати пригарную скоринку, зцементовану рідиною котра малим інтервалом кристалізації. Така рідина, навіть за порівняно повільному остиганні виливки (отже, і за повільному остиганні пригара), утворює склоподібну пригарную масу, легко отделимую від металла.

Інтервал кристалізації пригарной маси, образующейся лежить на поверхні дотику металу і форми, зменшується принаймні скорочення змісту кремнезему у цій масі і в міру насичення її основними окислами. Одночасно падає температура затвердіння пригарной рідини, і, отже, кількість цієї рідини і товщина пригарного шару зростають. Отже, отримання чистих виливків з легкоотделяющимся стекловидным пригаром супроводжується не зменшенням, а збільшенням масивності пригарных кірок, у своїй особливістю кірок був частиною їхнього висока тендітність і відсутність міцної через відкликання отливкой.

У найбільшою мірою інтервал кристалізації пригарной рідини (і зниження температури її затвердіння) скорочується при додаванні в суміші фарби чи окислів лужних і щелочноземельных металлов.

Відомо, що час використання сумішей з рідким склом виходять чисті сталеві виливки, покриті згори шаром легкоотделимого пригара.

Для затвердіння пригарной рідини в стеклообразном стані потрібно деяке її переохолодження нижче від температури солидуса. Інакше кажучи, пригарная рідина будь-якого складу отримає аморфне будова в тому разі, якщо швидкість її охолодження перевищить деяку мінімальну критичну швидкість, властиву рідини даного состава.

Тому поруч із введенням у суміші спеціальних добавок (наприклад, рідкого скла) однією з ефективних способів боротьби з пригаром є застосування формувальних сумішей із підвищеною здатністю відводити тепло від виливки. Інтенсивність охолодження виливки залежить від співвідношення коефіцієнтів акумуляції тепла металу і форми. Коефіцієнт акумуляції тепла формовочной маси (Bф=К з y, де К—коэффициент теплопровідності, з — теплоємність і в — питому вагу) може практично змінюватися в широких межах без збільшення швидкості охолодження виливки, т. е. без можливості освіти тріщин в металле.

Як спеціальних формувальних матеріалів можна застосовувати хромомагнезит, хромистый желєзняк, магнезит, соціальній та вигляді добавки в звичайні песчано-глинистые суміші — чавунна стружка та інші речовини з високої теплопроводностью, теплоемкостью і питомим весом.

Усунення пригара сприяє також інертність спеціальних формувальних матеріалів стосовно заливаемому сплаву та її окислам. Значення інертності легко простежити при лиття спеціальних сталей. Наприклад, при виробництві виливків з высокомарганцовистой стали заміна кварцевого піску у складі формовочной суміші чистим молотим магнезитом усуває пригар не лише внаслідок збільшення теплопровідності цю суміш, а й через інертності окису магнію (MgO) стосовно закису марганцю (МnО) і закису заліза (FeO).

Отже, за нинішніми уявленнями І. Б. Куманина, формувальні матеріали з підвищеним коефіцієнтом акумуляції тепла сприяють отриманню склистого пригара через збільшення ступеня переохолодження пригарной палітурки; рідке скло призводить до тим самим результатам внаслідок зменшення критичної величини переохолодження, яка потрібна на отримання пригара в аморфному стані. Спеціальні формувальні матеріали з великим коефіцієнтом акумуляції тепла як і, як і рідке скло, можуть застосовуватися незалежно друг від друга, однак у найвідповідальніших випадках, особливо в виробництві великих сталевих виливків, доцільно поєднати обидва способу боротьби з пригаром і вже цим забезпечити отримання лиття з чистою та гладенькою поверхностью.

Отже, залежно від хімічного складу пригарной рідини, температури нагріву формовочной суміші, тривалості контакту металу і форми, швидкості охолодження затверділе пригарное речовина може мати або кристалічний, або аморфне строение.

У першому випадку пригар важко відділимо від виливки, у другий випадок пригар буде утворюватися, але внаслідок аморфного (склистого) будівлі його відділення від виливки відбуватиметься дуже легко.

І. Б. Куманин вважає, що у цьому принципове відмінність умов застосувань сумішей з рідким склом для сталевих і чавунних отливок.

У сталевому лиття під час використання сумішей з рідким склом в гнітючому вона найчастіше утворюється аморфна легкоотделимая пригарная кірка, під якої можна знайти чиста поверхню виливків. Тому додаткової забарвлення стрижнів і форм при сталевому лиття, зазвичай, непотрібен. У протилежність цьому на чавунних отливках під час використання сумішей з рідким склом утворюється трудноотделимая кірка пригара. Тому не виникає потреба у забарвленні стрижнів і форм.

А. А. Горшков і Б. І. Мархасев виходячи з рентгенівського і петрографического аналізів вважають, що у поверхні розділу метал — песчано-глинистая форма утворюються силікати заліза в кристалічному (фаялит) й у стекловидном (залозисте набрякло) станах. У цьому умови освіти пригара і трудність його відокремлення поверхні виливків визначаються ионными силами електростатичного тяжіння катионів Fe «1 «2 і аніонів SiO «4, виникаючими при взаємодії металу і двоокису кремнію, складової основу звичайного кварцевого песка.

За спостереженнями Б. І. Мархасева введення у формувальні суміші кальцинованої соди призводить до утворення лежить на поверхні сталевих виливків плівки окалини і легкому відділенню пригарного шару від поверхні отливок.

На думку До. І. Ващенка і З. П. Дорошенко, прямого зв’язку між освітою легкоотделимых пригарных кірок і пишатися кількістю склоподібної фази немає. Навпаки, стекловидная фаза більш схильна зчеплення з металом, ніж кристалічна фаза такої ж складу. За підсумками досліджень До. І. Ващенка і З. П. Дорошенко дійшли висновку, причиною легкого відділення пригарной палітурки від виливки є шар окислів заліза, які виникають між виливком і пригарной кіркою [10].

Якщо товщина шару окислів становить приблизно 100 м км, пригарная кірка легко відокремлюється. При меншою товщині відділення пригарной палітурки затруднено.

Саме цим дослідники [10] пояснюють легке відділення пригарного шару під час виготовлення в інших формах з рідким склом сталевих виливків й у аналогічних умовах важке відділення палітурки на чавунному лиття. Вплив теплоаккумулирующей здібності форми на умови освіти легкоотделимого пригара вони отрицают.

Зауважимо, що у нашої думки, у найближчій перспективі, введенням у суміші з рідким склом спеціальних добавок вдасться, не вдаючись до забарвленні стрижнів і форм, ще й на чавунних отливках отримати чисту, вільну пригара поверхню. Деякі кроки у цьому напрямі зроблено роботі І. У. Рижкова, вводившего склади сумішей з рідким склом флюорит, і навіть що досліджував суміші, які з польового шпату, кремнезему, каоліну і рідкого скла. Перейдемо до експериментальному розгляду умов освіти пригара на сталевих і чавунних отливках під час використання сумішей з рідким стеклом.

2.Методы якісної оцінки пригара.

2. ЯКІСТЬ ПОВЕРХНІ ОТЛИВОК.

Шорсткість відрізняється від пригара тим, що 1) концентрація окислів лежить на поверхні металу виливки недостатня для освіти проміжного сполуки, що викликає щільне приставання поверхні форми до виливки; 2) як і за хімічному пригаре, окремі виступи лежить на поверхні форми вищими за радіуса зерна формы.

Якісна оцінка величини пригара, запропонована Уральским політехнічним інститутом, представленій у табл. 3. Категорії пригара характеризуються ступенем труднощі видалення пригара при очищенні і всіма засобами його видалення. Говорити про міцності зчеплення механічного пригара з виливком немає сенсу, позаяк у цьому випадку труднощі видалення пригара визначається міцністю самого металу і частотою струминок, проникли в форму, на одиницю виміру площі. Тому надалі доцільно казати про міцності зчеплення або повністю окисленого механічного пригара, або суто хімічного пригара. Останній випадок часто зустрічається при використанні жидкостекольных форм для чавунного і высоколегированного литья.

Міцність зв’язку двох різнорідних фаз (у разі металу і пригарного речовини) при нормальної температурі визначається кількома факторами.

Ф. Д. Оболенцев[6] наводить класифікацію пригара зі способів, необхідним його видалення, і виду відокремлюваних частинок пригара (табл. 1).

Таблиця 1.

ЯКІСНА ОЦІНКА ПРИГАРА.

З іншого боку, якщо пригар легко видаляється під час проведення будь-якої операції, передбаченої загальним технологічним процесом виготовлення виливків (термообробка, дробеструйная очищення і. т. п.), можна дозволяти на отливках освіту пригара певної величины.

Тож природно прагнення ливарників класифікувати пригар за міцністю зчеплення з виливком і дати кількісну оцінку величини пригара.

Ф. Д. Оболенцев наводить класифікацію пригара методами, необхідним його видалення, і з вигляду отделившихся частинок пригара (табл.2).

Таблиця 2.

КЛАСИФІКАЦІЯ ПРИГАРА ПО СПОСОБАМ, НЕОБХІДНИМ ДЛЯ ЙОГО УДАЛЕНИЯ.

значення при однаковою товщині пригарной палітурки метод М. Т. Жарова дає однакові роботи з пригара 5, 6 і 7-го балів (див. табл. 2), і, навпаки, для пригара, отделяющегося пластами (5-ї бал), величина роботи залежати від товщини пригарной палітурки, хоча міцність зчеплення пригара з виливком залишається одному й тому ж. По зіставленню величин витраченої роботи з видалення пригара згодом очищення виливків виробничими способами отримані кореляційні співвідношення, дозволяють розрахувати відносну величину трудовитрат, необхідну видалення досліджуваного пригара в виробничих условиях.

І.Б. Куманиным запропонована класифікація пригара (табл.4) основою якої належить уявлення у тому, що пригар завжди складається з зерен наповнювача, зцементованих затверділої рідиною. Цією рідиною можуть являтся метал або його окисли, проникли в пори форми, чи легкоплавкие з'єднання заліза і сплави, які утворилися внаслідок взаємодії між окислами металу і формовочными матеріалами, чи, нарешті, рідке речовина може виникнути у самому формовочном матеріалі з допомогою розплавлювання домішок, які входять у його склад, або ж з допомогою освіти легкоплавких силикатов.

3.Методы кількісної оцінки пригара.

У основу кількісної оцінки величини пригара покладено відносні величини трудовитрат на видалення пригарной палітурки двома видами механічного впливу: истиранием і ударом. Для кількісної оцінки трудовитрат на очищення литі зразки, у яких утворився пригар, піддають випробувань двома приладах. Перший розроблений ВПТИлитпромом (р. Ленінград) і визначає час Т.ін стачивания пригарного шару абразивним колом [4]. Другий прилад, створений лабораторії технології ливарних процесів Челябінського політехнічного інституту, вимірює питому роботу руйнації Луд палітурки пригара ударним впливом бойка долотчатой форми [6].

3.1. Методика кількісної оцінки пригара.

Для визначення впливу тієї чи іншої чинника освіту пригара необхідний метод його кількісної оцінки. Такий метод то, можливо використаний під час виборів раціональних технічних засобів (типу очисного устаткування) або за визначенні впливу технологічних чинників (наприклад, складу суміші) освіту чистої поверхні виливків. З цього метою виготовили досвідчений зразок приладу, дозволяє виробляти оцінку хімічного і механічного пригара по трудоёмкости його видалення з поверхні виливків. Основним критерію прийнято час відсутності електричного контакту між сталевим щупом і поверхнею зразка. По часу, витраченому на зняття пригара при постійному зусилля обробки, числу оборотів абразивного кола і громадянського взірця визначається енергія, витрачена на видалення пригара.

Прилад і двох електродвигунів (типу ДПТ-21−4, N=0,27 КВт, n=1400 об./хв та певного типу АОЛБ-11/2, N=0,08 КВт, n=2890 об./хв, має можливість вільного пересування навколо вертикальної осі горизонтальної площині), червячной пари, передавальної обертальні руху від двигуна досліджуваного зразком, абразивного кола і рухомого сталевого щупа пластинчастого типу. Прилад працює у напівавтоматичному режимі. При натисканні на кнопку «пуск» ланцюг управління замикається, через обмотку магнітного пускача проходить струм, спрацьовують контакти магнітного пускача, здійснюється одночасний пуск двигунів. Двигуни мають різні напрями обертання. На валу двигуна АОЛБ — 11/2 закріплюється абразивний коло з зовнішнім діаметром 50 мм завтовшки 5 мм, двигун ДПТ — 21−4 через редуктор передає обертальні руху досліджуваного зразком зі швидкістю 20 об./хв. Режим абразивного кола до зразком у процесі опрацювання постійний здійснюється з допомогою вантажу у вигляді гнучкою зв’язку через блок. Сталевий щуп регулюється таким чином, щоб у процесі обробки зразка абразивним колом він чітко фіксував траєкторію впливу абразиву на зразок по кругу.

Рис. 3. Принципова схема приладу для кількісної оцінки пригара.

Принаймні впливу абразиву на зразок знімається пригарный шар, оголюється металева поверхню й через щуп відбувається спочатку короткочасне, та був все яке збільшувалося принаймні обробки замикання реле часу накопичувального типу до того часу поки сума часу у замкнутому стані не досягне часу настройки реле. При часу накопичення, рівному часу настройки, у ланцюзі управління розмикаються контакти, і двигуни автоматично відключаються. Час із моменту внесення електродвигунів до їх автоматичного вимикання фіксується секундоміром. Зазначений процес повторюється до того часу, поки час обробки за цикл, замеряемое секундоміром, нічого очікувати рівнятися часу настройки реле, що на відсутність пригара. Отже, час видалення комплексного пригара одно різниці сум загального часу обробки зразка абразивом, замеряемого секундоміром (часу роботи електродвигунів за n циклів), і часу дотику щупа з очищеної від пригара поверхнею зразка, рівного твору часу настройки реле на число циклів: Т=(tn + tn-1 + …+ t1 + t0) — nt.

(3.1) де T — час видалення пригара з зразка; t0, tn, tn-1 — час обробки зразка за цикл; t — час настройки реле; n — число циклов.

При часу обробки за цикл t0, рівному часу настройки реле часу t, пригара нет.

Дослідження проводили на зразках у вигляді пластин розміром 80×80 мм, завтовшки 15, 30, 45, 60 мм, заливаемых у нього 80×80×310 мм розділених друг від друга стрижнем з досліджуваної суміші завтовшки 40 мм.

Працездатність приладу перевірялася для дослідження пригарообразования на чавунних зразках марки Сч 15−32, відлитих в форми з рідких саме отвердевающих сумішей. У вихідну суміш вводилися добавки: кам’яно вугільна пил (1−3%), инден-кумароновая смола (0,25−2,0%), сульфитно-спиртовая барда (0,5−1,25%), алюмінієву пудру (0,25−0,75%), мазут (0,5−1,5%), смола С1 (0,25−1,0%), торф’яна зола (0,5−1,0%). Результати досліджень (мал.1) показали, що найменшої схильністю до освіті пригара мають суміші з добавкою инден-кумароновой смоли (2%), деревного пеки (5%) і кам’яновугільної пилу (3%); час, витрачене на видалення пригара при застосуванні цих добавок, для зразка завтовшки 60 мм, коливалась у межах 1−5 сік., тоді як у видалення пригара при застосуванні торф’яний золи (1%) і сульфитно — спиртової барди (1,25%)затрачивалось 150 -400 сік. Широкий діапазон часу видалення пригара (від 1 до 400 сек.) свідчить можливість використання даної методики при виявленні впливу різних гілок технологічних чинників на величину пригарной корки.

На мал.2 показано вплив змісту инден-кумароновой смоли і товщини зразка на трудомісткість видалення пригара. Збільшення товщини стінки з 15 до 60 мм при застосуванні суміші з добавкою инден-кумароновой смоли в кількості 0,25% призводить до збільшення часу обробки з 2 до 30 сек, а зменшення добавки з 2 до 0,25% сприяє освіті пригара.

У результаті виявили вплив забезпечення і типу добавок освіту пригара й підтверджено зокрема можливість використання цього методу для кількісної оцінки пригара.

3.2.Определение удаляемости пригара із поверхні виливків з допомогою щеток.

Виливки, отримані в піщаних формах, мають лежить на поверхні більш-менш міцно із нею пов’язаний шар матеріалу форми, т. е. Пригар. У одних випадках формовочная суміш в шарі пригара повністю ставати непридатною до повторному вживання, прикладом що може служити кірка, що настає лежить на поверхні виливків зі сталі Г1ЗЛ. За інших випадках спечена суміш не втрачає своїх властивостей, але у процесі видалення з поверхні виливки більшість зерен подрібнюється і ставати негідної для використання. Тому частина суміші, що надходить з отливками в очисні відділення, іде зазвичай, у відвал, незалежно від наявності регенераційної установки. Коли щодо збереження сталості обсягу формовочной суміші, що у обороті цеху, щодня має віддалятися кількість відпрацьованою суміші, однакову кількості що у цех свіжих пісків і глин, товщина палітурки пригара великого інтересу не викликає. Інша працювати з міцністю зчеплення палітурки пригара з поверхнею виливки. Звісно ж доцільним основний характеристикою пригара вважати силу його зчеплення поверхнею виливки чи її зворотний величину — удаляемость.

У працях [6] пропонуються класифікації пригара, засновані з його удаляемости із поверхні виливків. Спроба висловити кількісно удаляемость пригара зроблено М. Т. Жаровым [6]. Мерилом удаляемости пригара запропоновано вважати работу, затрачиваемую з його видалення абразивним колом. У запропонованого методу неабиякі недоліки — громіздкість установки, можливість контакту і запалювання сигнальній лампочки при зіткненні абразивного кола з металом, який проникає в шар пригара.

Новий прилад визначення удаляемости пригара із поверхні виливків представлений рис. 1.Прибор складається з підстави 1, на яке встановлюється випробовуваний зразок, стійки 2 і кронштейна 3. У отворі кронштейна обертається бронзова втулка 4 зі шпонкой 7. Усередині чопи вільно пересувається по шпонке валик 5, на нижньому кінці якого закріплюються дві щітки 8, одержані із дроту кордной стрічки. Валік щітками спирається на поверхню зразка під впливом сили тяжкості. При обертанні чопи за ручку 6 щітки пересуваються і счищают пригар з кольцеобразного ділянки поверхні виливки. Для ефективного видалення пригара рукоятка приладу повертається поперемінно у той чи іншу бік. Оскільки сила притискання щітки до виливки, кількість і довжина дротів щітки, і навіть площа, очищаемая від пригара, — величина постійні, кількість «проходів» щітки може бути мірилом відносної оцінки удаляемости пригара. Момент закінчення процесу видалення пригара в спочатку виготовленому приладі визначався візуально. Прилад показав достатню чутливість і повторюваність результатов.

Рис. 4. Лабораторний прилад визначення удаляемости пригара.

Для дослідження удаляемости пригара на отливках розробили спеціальна клиноподібна технологічна проба (див. мал.5). Проба має тіло перемінної товщини і полузамкнутую частина, якою пропускається метал. Розташування живильників дозволяє розміщувати модель проби на модельної плиті у шлаковика або в будь-якої частини виливки. При выбивке проба відокремлювалася від виливки і піддавалася дослідженню. Досліди показали, що з видалення пригара із поверхні зразка на місці, що має товщину 20 мм, вимагалося 15−20 «проходів» щітки при єдиної суміші і 5−15 «проходів» — при застосуванні обличкування; при товщині 25 мм видалення пригара вимагалося 30−35 і 10−25 оберту і при товщині 35 мм відповідно 25−40 і 15−30 оборотів. Менші числа ставляться до бічний поверхні із боку, протилежної місцеві надходження металу у форму, великі - до нижньої поверхні образца.

Прилад незастосовуваний на великому сталевому зі суцільний кіркою пригара, не піддається видалення металевої щіткою. На малому і середньому чавунному і сталевому лиття, особливо за умов виробництва з переважанням механічного і слабоспекшегося пригара, може знайти применение.

Шляхом експериментів зіставленню величин Матеріали й Ауд. згодом очищення виливків виробничими способами отримані кореляційні співвідношення, дозволяють розраховувати відносну величину трудовитрат, необхідну видалення досліджуваного пригара в виробничих умовах. Розрізняють три виду пригара: термічний, механічний і хімічний. Прийняте поділ умовно; воно полегшує опис явища, а щодо конкретних випадків пригара дозволяє оцінити, який краєвид пригара є переважним, щоб взяти заходи для усунення дефекту. Насправді ж умовно виділені види пригара з’являються здебільшого спільно, так як процеси, їх викликають, взаимосвязаны.

3.3.Прибор для кількісної оцінки пригара кафедри МиТЛП ВолгГТУ.

Кількісна оцінка пригара на отливках необхідна з оцінки противопригарного дії різних добавок в формовочную і стрижневу суміш й у оцінки ефективності противопригарных красок.

За одиницю виміру пригара доцільно прийняти роботу, витрачену на очищення 1 мІ поверхні виливки. На кафедрі «» Машини і технології ливарного виробництва «» ВолгГТУ був розроблено й випробуваний прилад, щоб одержати міцності на стирання быстросохнущих фарб .

Прилад складається з воронки 1 у якому насипають сталеву дріб диаметром1,5 -2 мм, скляній трубки 2, спрямовуючої струмінь дробу на досліджувану відливку 3 і ящика 4, який буде необхідний збору дробу. Поверхня виливки з пригаром встановлюється з точки 45° до осі трубки.

Дріб сиплеться на поверхню виливки з пригаром до того часу, доки буде видалена пригарная кірка. Робота з видалення пригара розраховується за наступній формуле:

де mмаса витраченої дробу, кг; gприскорення вільного падіння, м/сІ; hвисота падіння дробу; а — площа поверхні виливки очищеної від пригара, мІ З допомогою такого приладу оцінюється робота з видалення пригара на сталевих отливках з товщиною стінок 15 мм, отриманих з допомогою стрижнів, забарвлених фарбою з урахуванням пасти ЦБИ. Робота з видалення пригара із поверхні забарвлених стрижнів становила 44 кДж/мІ, на поверхнях отриманих на незабарвлених стрижнях 67 кДж/мІ.

3.4. Метод кількісної оцінки пригара запропонований Челябин ским Політехнічним Институтом.

Працюючи над поліпшенням чистоти поверхні виливків з вуглецевої стали, помітили, що кіркою пригара і металом є більший чи менший зазор. Спочатку його освіту пояснили усадкой, але такою ж зазор був і з боку, де стрижні або частини форми остывающей виливком стискалися. Встановили, що міцність зв’язку палітурки пригара з поверхнею виливки визначається відносної площею зазору, т. е. обчисленою по відношення до загальній площі дотику форми з отливкой.

Умови освіти зазору досліджували спеціально. У зразок 2 досліджуваної суміші діаметром 2 і 4 мм заформовывали стрижень 1 діаметром 0, 62 мм довжиною 3 мм з вуглецевої сталі (рис. 1). Його поміщали в герметичну піч 5 (див. мал.7) з платиновим нагревателем, высокотемпературным мікроскопом 7 МВТ, микрофотонасадкой 8 МФ-2 і банківською системою регулювання і місцевого контролю температури, досвідчених зразків 4 (див. мал.7: 1 — стабілізатор напруги СТ-200;2 — ЛАТР-2; 3 — УТН-1: 6 — вольтметр: 9 — опак-иллюминатор). До заданої температури до 1400 °C в різної атмосфері печі зразки нагрівалися платинової спіраллю 3(см. див. мал.6) через 3 сек після включення струму. Досліджували зразки песчано-глинистых, песчано-масляных, жидкостекольных сумішей і сумішей вогнетривких матеріалів — циркону, корунду, глинозему, магнезита та інших. Паралельно досліджували пригар на плитах 185Х110Х35 мм втулках з зовнішнім 190 та внутрішньою діаметром 120 мм, заввишки 140 мм, і навіть на сталевих виробничих отливках.

При нагріванні до 1400 °C повітря чи технічному азоті металеві стрижні відразу ж потрапити покривалися плівкою рідких окислів металу, які, взаємодіючи зі сумішшю, утворювали окисный розплав, який проникав в пори суміші па різну глибину й із швидкістю. Залежно від ступеня поглинання розплаву між виливком і формою і утворювався зазор величини, різної площею перерізу (рис8: білих плям — зерна кварцу; сіра — сталевої стрижень, темне — зазор). Встановлено, що у жидкостекольных сумішах зазор з’являється через 30—50 сік, на песчано-глинистых — через 1, 2—2 хв, але в песчано-масляных — через 2, 5 хв від початку високотемпературної витримки, що відмінностями у кількості та в’язкості які виникають силікатних розплавів. З тих ж причин зазор між сталевим взірцем і цирконовой, з п’ятьма% бентонита, формою з’являвся лише за 5 хв, а корундової і магнезитовой не утворився і через хв. Клімат у печі помітно впливала на величину і швидкість освіти зазору: в пропан-бутане суміш з металом стрижня не взаємодіяла і зазор не з’являвся через 10 хв., а технічному азоті і повітрі його освіти різко возрастала.

Ступінь окислення оцінювали по залишковому діаметру металевого стрижня. На рис. 4 представлений графік його зменшення в суміші 90% кварцевого піску К016 і десяти% рідкого скла і при 1400 °C надворі 1 й у технічному азоті 2. Зміна кута нахилу кривих при 5 сік пояснюється зменшенням швидкості окислення внаслідок появи силікатного розплаву, затрудняющего доступ кисню до металлу.

У тих самих атмосферах визначили швидкості міграції силікатних розплавів з контактної зони до нір суміші надворі 1 й у азоті 2. Підвищена швидкість міграції у перших 10 сік пов’язані з механічним впровадженням у суміш рідких окислів заліза через підвищення обсягу сталевого зразка при окислюванні. Відзначені дані підтвердили аналіз шлифов граничних верств плит, втулок наукових і виробничих виливків. Якщо сталь в пори форми не проникала, то кірка пригара поєднувалася з виливком застиглим железисто-силикатным расплавом як містками. Корку пригара на глибину до 15 мм просякнута темними силикатами з підвищеним змістом окислів заліза. Її поверхню із боку виливки, де була зазор, глянсова, а місцях контакту з виливком — матова чи кольору зламу железистого силікату. Середня відносна площа контакту палітурки пригара з виливком (сумарне перетин місточків, віднесене до спільної площі палітурки) для легкоотделимого пригара жидкостекольных сумішей за результатами вимірів з микрометрической сіткою на 100 пригарных кірках становила 1—15%. При тих самих умовах вимірів для трудноотделимого пригара вона була понад 40 кримінальних%. У цьому зазор по перерізу був вдвічі менше, ніж у граничному шарі палітурки легкоотделимого пригара.

Отже, зазначені величини, за інших рівних умов, можуть кількісно характеризувати міцність зв’язку пригара з виливком. Встановлено, що відділення кірок пригара з однаковим контактної площею, але різних за складу вихідної суміші чи отриманих в різних швидкостях охолодження виливків вимагає різних зусиль: палітурки пригара, утримувані містками з закристаллизованного речовини, відокремлюються легше, ніж пов’язані з виливком стекловидным веществом.

Механізм освіти хімічного пригара представляється наступним образом.

Після заливання форми поверхню виливки 1 покривається шаром 2 окислів і силікатів заліза (рис. 6, а: 3 — зерна кварцу, 4 — плівка крепителя). Швидкість окислення сталі у перший момент після затвердіння виливки 5 (рис. 10, б) за наявності в порах форми великої кількості вільного кисню велика (рис.10) [14], утворений окисный розплав накопичується в граничной поверхні, збільшуючи відносну площа контакту виливки і форми. Частина розплаву проникає вглиб форми між зернами піску, створюючи і пов’язуючи скоринку пригара з виливком (див. рис. 10, б). Надалі окислювання поверхні виливки різко сповільнюється внаслідок зменшення окислительной здібності газів у форми і зниження температури металу, швидкість освіти нового окисного розплаву на граничной поверхні дедалі менше швидкості його міграції вглиб формовочной суміші, й між виливком і формою чи стрижнем виникає зазор (див. рис. 10, б). У цьому відносна площа контакту металу з формою зменшується. Ширина зазору складається з товщини окисленого шару металу і величини розчиненої окислами по;

верхностного шару форми. Будова палітурки пригара на стадії в завжди відповідає легкоотделимому пригару.

3.5. Метод оцінки пригара за міцністю сцепления.

Вплив усадки виливки формування пригара в тому, що з відході металу від форми, якщо остання не руйнується, завширшки площа зазору збільшується, а при стискуванні форми власності чи стрижня — навпаки (див. рис.10). Цим пригар на зовнішніх поверхнях виливків відрізняється від пригара на внутрішніх під час використання однакових сумішей. При механічному проникненні сталі у пори форми стадія в настає лише після повного окислення просеченной частини металу і міграції його вигляді окисного железистого розплаву вглиб форми. Практично це відбувається за дуже тривалому температурному вплив виливки на форму за умов окислительной атмосфери Встановлено також, що пригар різних сумішей формується по наведеної схемою із наступними характерними кожної суміші особливостями. Наприклад, температура плавлення і в’язкість силікатного розплаву .—FeO, що утворюється при використанні жидкостекольных сумішей, щодо низькі, що пояснює його підвищену швидкість міграції вглиб форми, чи стрижня. Відмінності властивостей які виникають окисных розплавів і зумовлюють часи температурного впливу для наступу тій чи іншій стадії будівлі палітурки пригара за інших рівних умов. Отже, при постійної температурі заливання наступ тій чи іншій стадії будівлі пригарной палітурки залежить переважно від товщини стінки виливки, застосовуваної формовочной суміші й правничого характеру атмосфери в форме.

За результатами досліджень було розроблено практичні рекомендації по запобіганню пригара на отливках з вуглецевої сталі. При статичному напорі металу у формі з суміші на Кичигинском піску 1К0315А, не перевищує Нкр для даної суміші [2], хімічний пригар запобігають так. При виготовленні виливків з товщиною стінки до 10—12 мм доцільніше отримувати малоразвитый пригар (стадія, але в рис.10), навіщо в суміш необхідно додавати органічні речовини, що утворюють відбудовні гази (бітум, мазут, кам’яновугільна пилюка та ін.), які вповільнюють окислювання металу і, отже, наступ стадії б в будову пригара (див. рис.10). На отливках зі стінками 10—35 мм через великого часу впливу високої температури процес розвивається до стадії важко віддільного пригара (див. рис. 10, б). Органічні добавки де вже малоефективні, але покриття з урахуванням маршалита, глинозему, циркону, корунду, алюмінієвої пудри знову дають змогу одержувати малоразвитый пригар. Виливки з товщиною стінок понад 35 мм виходять з легкоотделимым пригаром, оскільки процеси переходить до стадію в. Добавки в суміш, створюють відбудовні гази. що потенційно можуть затримати розбудовні процеси на стадії б, у разі шкідливі. Небажані глини, шпаты, шлаки тощо. буд., які збільшують в’язкість і які знижуватимуть швидкість міграції контактного розплаву до форми. Окислювальна атмосфера у вигляді чи стрижні при охолодженні виливки позитивного бачиться чинником, оскільки прискорює всі, які збільшують товщину і його площа зазору. Останнє підтверджено виробничим застосуванням кисню щоб одержати виливків з чистої поверхнею. З використанням песчано-глинистых сумішей для виливків з товщиною стінки до 20—25 мм з вихідного піску би мало бути віддалені глина, пил; в формовочной суміші нічого не винні бути залишків жидкостекольной суміші, домішок залізних руд, шпатов та інших легко спекающихся плавнів. Добавка в суміш малозольных речовин (мазуту, розчину бітуму) позитивні результати. Невеликі 0, 2—2% добавки в формовочную суміш Мg2СОз, NaCI та інших солей, і навіть заміна глин бентонітами створюють умови щоб одержати; легкоотделимого пригара. Форми і стрижні виливків зі стінками 25—50 мм рекомендується покривати фарбами чи па стали основі маршалита, циркону, корунду, бо за таких толщинах виливків настає трудноотделимая стадія; пригара б (див. рис.10). Зовнішні сферичні поверхні виливків зі стінок 50—70 мм виходять з легкоотделимым пригаром в (див рис.10). Тут позначаються усадка металу і міцність форми в гарячому стані, чому сприяє зазор. Збільшить міцність форми за високої температури можна добавкам в вихідну суміш рідкого скла, залізних руд та інших плавнів. Внутрішні поверхні таких виливків рекомендується покривати пастами чи облицовками з урахуванням циркону корунду, хромомагнезита і магнезита. У формах з песчано-масляных і песчано-смоляных сумішей виливки з товщиною стінки до 15—25 мм виходять з мало розвиненим пригаром. Пісок у разі може бути очищеним від глин та інших плавнів, а крепители нічого не винні після вигоряння залишати багато золи. Більше товстостінні виливки слід виготовляти із застосуванням высокоогнеупорных покриттів з маршалита, циркону (для стінок 30—60 мм корунду, хромомагнезита, магнезита для стінок завтовшки більш 60 мм). У разі перевищення критичного напору металу у формі треба використовувати або більш дрібнозернисті піски, або спеціальні дрібнозернисті высокоогнеупорные матеріали вигляді покриттів і облицювань на форми і стрижнях. Характер атмосфери у вигляді після заливання при застосуванні пере про чисельні высокоогнеупорных матеріалів впливає менш помітно, аніж за застосуванні кварцових пісків. Зі збільшенням окислительной здібності газів лише кілька знижується вогнетривка стійкість противопригарного покриття, особливо у основі маршалита і циркону. Заходи з ліквідації пригар зводяться добору виду покриття залежно від товщини стінки. Для форм і стрижнів виливків з товщиною стінки 20—25 мм досить маршалитовых фарб. Форми і стрижні виливків зі стінками 25—50 мм вимагають покриття фарбами чи пастами з урахуванням глинозему, циркону чи корунда.

Форми і стрижні більш товстостінних виливків доцільно покривати пастами з урахуванням корунду, хромомагнезита магнезита. Дані рекомендації перевіряли до умов Челябінського заводу «Строммашина» і дали позитивні результаты.

Жодна класифікація, якщо вона пов’язані з фізичними характеристиками, звісно, неспроможна охопити всі випадки пригара, які практично, особливо, з урахуванням нові методи очищення виливків (наприклад, полум’ям газових горілок, електрохімічним методом тощо. д.).

Говорити про міцності зчеплення механічного пригара з виливком немає сенсу, позаяк у цьому випадку труднощі видалення пригара визначається міцністю самого металу і частотою струминок, проникли до форми, на одиницю площі. Тому надалі доцільно казати про міцності зчеплення або повністю окисленого механічного пригара, або суто хімічного пригара. Останній випадок часто зустрічається під час використання жидкостекольных форм для чавунного і высоколегированного литья.

При охолодженні через різною природи, отже, різних термічних коефіцієнтів лінійного стискування за українсько-словацьким кордоном розділу металл—пригарное речовина виникає напруга, які можуть при певних умов призвести до самопроизвольному відділенню пригара від виливки. Вочевидь, зіставлення коефіцієнтів розширення й стискування металу і пригарного речовини можна будувати висновки про більшої або меншої ймовірності отримання легкоотделимого пригара.

Отделяемость пригара залежатиме від міці й пластичності пригарного речовини і південь від міцності зв’язку пригара з металом, обумовленою поверхневими силами за українсько-словацьким кордоном розділу фаз (величиною роботи адгезії). Перші дві характеристики міцність і пластичність пригара може бути знайдено звичайними методами. Основна труднощі у своїй (як і, як і за дилатометрических випробуваннях) полягає у отриманні зразка пригарного речовини необхідних форми і размеров.

Максимальна міцність зчеплення спостерігатиметься у разі, коли коефіцієнти лінійного стискування металу і пригарного речовини рівні. Тоді на межі поділу не виникає напруга, і, необхідна для відриву пригара від виливки, відповідатиме роботі адгезії. Хоча такого відповідності коефіцієнтів усадки практично не зустрічається, з певними допущеннями робота адгезії то, можливо характеристикою міцності зчеплення пригара з металом. Наприклад, за зміни змісту будь-якого компонента з достатньої обґрунтованістю знехтувати зміною коефіцієнта усадки металу; тоді адгезія однієї й тієї ж пригарного речовини може бути досить наочної характеристикою сил сцепления.

Робота адгезії, віднесена до одиниці площі контактної поверхні, для випадку контакту твердою і рідкої фаз (формувальний матеріал і рідкий метал чи твердий метал і рідке пригарное речовина) має уравнением.

А =? ж (1 + co ?).

(3.3) де? ж— поверхове натяг рідкої фази? — крайової кут змочування рідиною твердого тела.

На цьому рівняння слід, що вищий поверхове натяг рідини і co ?, міцніші зв’язок між обома фазами.

Отже, визначення адгезії досить знайти поверхове натяг і крайової кут змочування. Щоправда, у разі буде отримана величина адгезії рідини і твердого тіла, тоді як цікавить адгезія між двома твердими фазами (затверділий хімічний пригар і твердий метал). Проте відомо, що поверхневі енергії твердою і рідкої фаз одного речовини невідь що відрізняються. Тому отримані з рівнянню величини адгезії може бути з достатньою мірою точності застосовні для оцінки сил зчеплення двох твердих фаз. Питанню визначення поверхового натягу розплавів присвячено дуже багато досліджень. Рис. 12. Робота адгезії розплаву силікату натрію до твердим металу у залежність від змісту вуглецю в сплавах Fe—C На рис. 12 приведено залежність роботи адгезії розплаву силікату натрію при 1000° З до твердим железоуглеродистым сплавів від змісту вугіллі роду живуть у останніх, отримана на описаної вище установці. За зменшення вмісту у металі вуглецю до 2%адгезия силікатного розплаву стрибкоподібно проведена експериментальна перевірка на технологічних пробах, мають форму східчастої плити, підтвердила, що з зменшенні вуглецю в сплаві Fe—С до 2% можна було одержати чисті, без пригара виливки в жидкостекольных формах, не окрашиваемых противопригарной фарбою. У цьому перехід цілком чистої виливки до литві, повністю покритою пригаром, спостерігався зі збільшенням змісту вуглецю з 2,2 до 2,8%, т. е. практично теж скачкообразно.

Описаний метод потребує створення досить громіздкою установки. Крім цього у деяких випадках його не дозволить вловити розбіжність у трудомісткості видалення пригара різного виду. Наприклад, при однаковою товщині пригарной палітурки метод М. Т. Жарова дає однакові значення роботи з пригара 5, 6 і 7-го балів (див. табл.4), і, навпаки, для пригара, отделяющегося пластами (5-ї бал), величина роботи залежати від товщини пригарной палітурки, хоча міцність зчеплення пригара з виливком залишається одному й тому же.

Як один з цих методів можна запропонувати метод визначення міцності зчеплення емалевого покриття з металом, описаний у роботі [7]. Виміри можна здійснити з допомогою простої приставки до приладу типу ПТЛ (рис.13) випробування листового металу выдавливанием.

Сталевий циліндр 1 з кришкою 5, між якими гумова прокладка 4, сполучається з втулкой 7, вставляющейся до обойми 12 приладу ПТЛ 6 із боку выдавливающего пуансона 11 замість знімною матриці. Образі 8 металу з хімічним пригаром затискають між гвинтом 9 приладу, він ізолюється тонкої гумової прокладанням 10 і гумової манжетою чопи 7.

Поверхня зразка, покрита пригаром, повинна в розчин кухонної солі. До вугільному электроду 3 і до зачищенному кутку бути бік циліндра /. Всередину циліндра через трубку 2 наливають 10%-ный розчин кухонної солі. До вугільному электроду 3 і до зачищенному кутку зразка приєднують кінці електричної ланцюга, питаемой через трансформатор змінним струмом напругою 2,5 в (можна застосовувати і вищу вторинне напруга, але не вище 12В). У ланцюг, включають миллиамперметр. При випробуванні в зразок удавлюють відштампувати і вимірюють силу струму, який струменіє через зразок. Критерієм міцності зчеплення пригара з металом може бути величина деформації, коли він сила струму, який струменіє через зразок, становить мінімальну величину.

Знаючи товщину шару пригара й відвертий спротив зовнішньої ланцюга, провідників, можна встановити сумарну величину площі, яка внаслідок певної деформації виявилася вільна від пригара (площа отскоков). Сумарну площа отскоков 5 розраховують по формуле.

[pic].

(3.4.).

где р — удільне опір електроліту, однакову 10%-ного розчину NaCI 8,26 ом-см; q — товщина шару пригара в див; J — сила струму в а; U — напруга на клемах яке живить приладу трансформатора в У; R — опір зовнішньої ланцюзі у ом.

Звісно, це єдиний метод виміру міцності зчеплення пригара з металом, що може бути позичений з галузей. Можна визначати міцність зчеплення за величиною руйнації пригарной палітурки при ударі металевого кульки відповідного ваги, падаючого із певною высоты.

Виходячи з розуміння, що шаром пригара і металом завжди знаходиться шар чистих окислів самого металу І що найімовірніше відрив пригара іде за рахунок цьому прошарку окислів, однією з авторів що з А. М. Ляссом й О. А. Багряним було запропоновано методика прямого визначення міцності зчеплення окисных плівок з металом. Зразки спеціальної форми окислялись при заданих певній температурі й атмосфері протягом необхідного часу й прохолоджувалися. Контрольної торцевій поверхнею зразки приклеювали клеєм високої міцності до захопленням розривної машини. Після затвердіння клею виробляли звичайне випробування на розрив і визначали міцність відриву плівки (в кгс/см2). Численні експерименти підтвердили високу точність, чутливість і відтворюваність результатів. Зокрема, його дозволив встановити різке зростання міцності зчеплення окисной плівки зі збільшенням змісту вуглецю в залізо вуглецевих сплавах більш 2%, т. е. підтвердив раніше виявлену залежність адгезії розплаву силікату натрію від змісту углерода.

Надалі зазначений метод був удосконалений, і випробувань стали піддавати зразки, у яких попередньо отримували шар пригара, міцно зчепленого з металом .

Отже, досить проста методика дозволяє швидко проводити пряме визначення міцності зчеплення пригарного речовини з отливкой.

3.6 Прилад Челябінського Політехнічного Института.

Прилад, створений лабораторій технології ливарних процесів Челябінського політехнічного інституту, вимірює питому роботу руйнації Ауд палітурки пригара ударним впливом бойка долотчатой форми. Принцип дії приладу грунтується у тому, що вантаж 5 ковзає по штоку 6, потім сягає упора, жорстко пов’язаний із штоком і велелюдному 2, меткий 2 передає енергію падаючого вантажу на зразок 10, цим відбиваючи частку пригара від досліджуваного зразка .

Знаючи вагу падаючого вантажу і висоту його падіння, легко знайти роботу з видалення палітурки пригара із поверхні отливки.

Список використаної литературы.

1. Берг. П. П. Формувальні матеріали. — М.: Машгиз, 1963. 408с. 2. Валисовский І.В. Пригар на отливках. — М.: Машиностроение, 1983.-192с. 3. Василя Ю. П., Иткис З. Ю. Окисні суміші в конвеєрному виробництві сталевого лиття. — Челябінськ: Южно-Уральское кн. вид., 1973. — 153с. 4. Н. Т. Жаров. Пристосування з оцінки ступеня пригара на образцах.-Сб.

«Питання теорії та практики ливарного виробництва». Свердловск.

Машгиз, 1956.-231с. 5. Лясс А. М. Быстротвердеющие формувальні суміші. — М.: Машиностроение,.

1965. — 332с. 6. Оболенцев Ф. Д. Точність і якість поверхонь отливок.;

М.:Машиностроение, 1962.-209с. 7. Одержання виливків без пригара в піщаних формах/ С. П. Дорошенко, В.Н.

Дроб’язків, К. И. Ващенка та інших. — М.: Машинобудування, 1978. 206с. 8. Сварика А. А. Покриття ливарних форм. — М.: Машиностроение, 1977. 216с. 9. Черногоров П. В., Василя Ю. П. Одержання виливків з чистою поверхнею. ;

МоскваСвердловськ: Машгиз, 1961. 143с.

———————————- Рис. 13. Префікс визначення міцності зчеплення пригара з металлом.

Див. Мал.6 Зразок з вуглецевої стали.

Рис.10Механизм освіти пригара.

Рис. 5. Модель технологічної проби визначення удаляемости пригара.

Див. Мал.7 Схема печі з платиновим нагревателем.

[pic].

Див. Мал.8. Схема палітурки пригара.

Показати весь текст

Заповнити форму поточною роботою