Реферат: Анализ методов сокращения пригара на стальном литье

3.6. Применение восстановительных добавок

Для предохранения металла от окисления во время заливки в состав покрытий и смесей вводят органические вещества, которые при соприкосновении с расплавом сгорают или, пирогенно разлагаясь, способствуют созданию в форме восстановительной атмосферы. При получении наиболее сильно окисляющихся легированных стальных отливок для создания восстановительной атмосферы сухие формы поверх обычных противопригарных покрытий окрашивают дополнительно кузбасслаком или асфальтовым лаком[3]. Образующаяся при этом восстановительная атмосфера либо препятствует образованию химического пригара, либо восстанавливает высшие окислы железа до низших, чем способствует образованию легкоотделяемого пригара. Восстановительная атмосфера должна возникать в полости формы с момента поступления первых порций расплава и сохраняться в ней до окончания химического взаимодействия между окислами металла и формы. Для восстановления уже образовавшихся окислов в состав покрытий вводят активные окислители: алюминий, марганец, титан и др.

Одним из путей предотвращения окисления затвердевающей отливки является искусственное создание на поверхности формы вязкой расплавленной пленки шлака, препятствующей поступлению кислорода. Для этой цели в состав красок вводят щелочи, жидкое стекло или соли, образующие при расплавлении вязкие шлаки.

Создание в форме восстановительной или нейтральной среды в ряде случаев оказывает положительное влияние на условия образования пригара.

Так, Л. Е. Плотинский показал, что создание восстановительной среды в форме и нанесение на ее поверхность каменноугольной смолы позволяет получать стальные отливки (в том числе из высоколегированных хромоникелевых сталей) с поверхностью, свободной от плен и пригара. Но так как углеродосодержащие добавки быстро сгорают в форме то их рекомендуется применять только для мелких отливок[10].

 Применять в качестве добавки в формовочные смеси для стального литья углеродосодержащие вещества (мазут, каменный уголь и др.) не следует, так как при этом может происходить науглероживание поверхности стальной отливки и вследствие этого усиление проникновения стали в поверхность формы и увеличение толщины пригара[4,6,9].

3.7. Применение  окислительных добавок

При заливке формы на поверхности стальной отливки образуется пленка из металлических окислов. Температура плавления некоторых из них ниже температуры заливки. Такие окислы оказываются перегретыми и жидкоподвижными. Поэтому они проникают в поры формы и, взаимодействуя с формовочными материалами, образуют легкоплавкие силикаты, которые увеличивают пригар.

Наиболее активно взаимодействует с железными окислами кварцевый песок (кремниевая двуокись реагирует с FeO и МnО, образуя легкоплавкие соединения).

Термодинамические исследования дают возможность представить протекание вероятных реакций в форме:

Fe + O2  FeO;              

Fe + Н2О  FeO + 2Н;            

 2FeO + SiO2  2FeO • SiO2;           

В формах из быстротвердеющих смесей с жидким стеклом протекает следующая реакция:

Na2O • SiO2 + 2Fe +O2  2FeO • SiO2 + Na2O 

Предполагается, что связующим звеном между поверхностью отливки в

2 FeO •SiО2 служит находящийся между ними слой железных окислов. Для уменьшения вероятности образования пригара необходимо создавать условия, затрудняющие проникновение металла в поверхностный слой формы и его окисление. Это достигается введением в смесь неорганических добавок, выделяющих кислород при нагреве[6,10,4,11].

Лучших результатов можно достичь введением в быстротвердеющую смесь (в равных соотношениях в частях по массе) 0,1-0,3 V2O5 и Na2SО4[6]. В этом случае основной причиной образования легкоудаляемого пригара и получения чистой поверхности отливки являются процессы, протекающие на границе металл - форма, в результате которых окисляется проникший в форму металл и уменьшается контактная поверхность между отливкой и формой. При этом образуется силикат соответствующего состава и структуры, который снижает адгезию к поверхности отливки и облегчает устранение пригарной корки.

В результате введения в смесь окислителей могут создаться условия, препятствующие образованию пригара: разрыв связи между пригарными соединениями, проникшими в поры формы и приставшими к ее поверхности, этот разрыв наблюдается при введении в смесь окислителей, сжигающих пригарное соединение.

Анализ литературных данных[10,4,6,13], а также результаты проведенных опытов подтверждают, что в реальных условиях неизбежно, происходит проникновение металла в поры песчаной формы. Поэтому возникает задача уменьшить проникновение, устранить прожилки проникшего металла, а следовательно, уменьшить поверхность сцепления отливки с формой и адгезию контактирующих фаз. В условиях производства стальных отливок в сырых песчано-глинистых и песчано-бентонитовых формах это достигается путем создания на границе металла с формой сильноокислительной среды.

Испытания проводились на челябинских заводах: механическом и тракторном им. В. И. Ленина. Использовались для опытов наиболее распространенные формовочные пески: кичигинский марки К0315, басьяновский марки К016 и нижнеуральский марки Т01; в качестве связующего - оглинский и биклянский бентониты и нижнеуральская огнеупорная глина. Составы испытанных формовочных смесей и их физико-механические свойства приведены в табл.19. Как и следовало ожидать, лучшими свойствами обладают песчано-бентонитовые смеси. Их преимущества в том, что уменьшается количество связующего, улучшаются технологические свойства смеси, расширяется область применения сырых форм, сокращается трудоемкость изготовления отливок, улучшаются условия труда. Поэтому проблема замены огнеупорной глины более - качественным связующим требует практического решения.

Испытанию подвергались смеси из биклянского бентонита и огнеупорной глины[6].

Введение окислительных добавок в формовочные смеси практически не влияет на физико-механические свойства последних в исходном состоянии.

Таблица 19

Оценка чистоты поверхности стальных отливок

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16