Теория и технология литейного производства: Учебное пособие, страница 4

На этом этапе происходит также окисление поверхности от­ливки и начинается взаимодействие оксидов металла с формовоч­ной смесью. В поверхностном слое материала формы завершается дегидратация и начинается спекание формовочной смеси. В ре­зультате отливка и форма механически сцепляются друг с дру­гом. На этом этапе заметное снижение прочности смеси может привести к искажению геометрии отливки.

На третьем этапе форма прогревается на значительную глу­бину. Температура на поверхности формы достигает максимума. Происходит усадка отливки и расширение формовочной смеси; между ними происходит интенсивное тепловое взаимодействие. Вероятность образования горячих трещин на этом этапе (особенно к его концу) становится значительно меньшей. Продолжается спекание слоя формовочной смеси, прилегающего к отливке, в результате чего смесь может превратиться в трудновыбиваемый монолит. Газовые потоки продолжают существовать, но давление в порах снижается и роль газов как теплоносителей к конце пе­риода минимизируется. После этого происходит интенсивное взаимодействие между металлом, атмосферой и формовочной сме­сью. Продукты окисления металла могут образовывать легко­плавкие соединения, которые мигрируют в поры формовочной смеси. В таком случае между отливкой и формой образуется кон­тактная зона, внутренний слой которой представляет собой при­гар. Чрезвычайно важным является резкое снижение прочности смеси на третьем этапе взаимодействия металла и формы. К это­му времени металл почти полностью переходит в твердое состоя­ние. Происходит усадка отливки. Резкое разупрочнение смеси на этом этапе исключает возможность образования горячих трещин в отливке, обеспечивает легкие условия выбиваемости. Под выби- ваемостью смеси подразумевают степень трудности удаления стержней или частей формы из остывшей отливки.

На четвертом этапе после окончания затвердевания форма и отливка охлаждаются как единое целое. Отливка постепенно рас­сеивает тепло в окружающую среду, чему способствует продол­жающийся процесс фильтрации газов, направленных от отливки в атмосферу. Охлаждение происходит медленно. Отдельные узлы отливки могут характеризоваться значительным перепадом тем­ператур, что приводит к появлению внутренних напряжений и деформаций в отливке. Процессы физико-химического взаимо­действия между формой и отливкой при понижении температуры сначала замедляются, а потом прекращаются.

Таким образом, прогнозируя составы и свойства смеси, не­обходимо учитывать физико-химические процессы, происходящие в литейной форме на всех этапах формирования отливки, начи­ная от заливки формы расплавом и завершая выбивкой отливки из формы.

Анализ протекающих в форме процессов показывает, что литейная форма должна обеспечивать требуемую конфигурацию и заданную точность размеров отливки; воспринимать тепловое воздействие и значительные силовые нагрузки со стороны -залито­го расплава и формирующейся отливки; создавать условия, пре­дупреждающие образование в отливках пороков; обеспечивать требуемую степень чистоты поверхности отливок при отсутствии в ней пригара. Кроме того, литейная форма является регулятором процесса формирования отливки, средством воздействия на меха­нические и другие свойства литья. В связи с этим в ее функции входит:

а)  обеспечение затвердевания расплава с оптимальной ско­ростью;

б)   создание условий для направленной кристаллизации от­ливки, обеспечивающей минимальное развитие неоднородности структуры отливки;

в)   создание условий для направленного затвердевания во всех сечениях с целью предупреждения образования усадочных раковин в массивных узлах отливки;

г)  регулирование скорости охлаждения отдельных узлов от­ливки с неоднородной толщиной стенок для предупреждения об­разования остаточных напряжений, коробления и трещин;

д)  интенсифицирование процесса охлаждения отливок с це­лью сокращения цикла их производства.

1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

Литейные формы делятся на разовые и постоянные. Вслед­ствие простоты изготовления разовые формы широко применяют­ся в литейном производстве. Применительно к функциям литей­ные разовые формы для получения отливок высокого качества должны удовлетворять следующим требованиям: сохранять за­данные размеры и конфигурацию после удаления модели, сборки и заливки расплавленным сплавом; обеспечивать выход газов, образующихся при заливке расплава; обладать достаточной по­датливостью; легко разрушаться после охлаждения отливки. Указанные требования обеспечиваются выбором исходных мате­риалов и состава формовочной смеси, а также способом ее уплот­нения (упрочнения) при изготовлении форм. При выборе способа формовки учитываются габаритные размеры и толщина стенок формы, состав смеси и требуемая степень ее уплотнения. Целесо­образно использовать классификацию литейных форм с учетом признаков, обуславливающих ее свойства (строение, материал и толщина стенки, упрочнение, конструктивные особенности). Строение стенок формы характеризуется числом и составом слоев формовочных смесей, а также их толщиной. Песчано-глинистая форма может состоять из двух слоев: