Теория и технология литейного производства: Учебное пособие, страница 44

Механизм проникновения жидкого металла в поры формы и образование металлизированного пригара могут быть представлен следующим образом. Расплавленный металл, соприкасаясь с хо­лодной формой, резко охлаждается на поверхности. Скорость ох­лаждения металла определяется начальной температурой и теп- лоаккумулирующей способностью формы, температурой заливаемого металла, величиной его теплоты кристаллизации. Когда скорость отвода тепла от металла будет достаточной для быстрого образования твердой и плотной корки на поверхности отливки, пригар не образуется. Если образовавшаяся твердая корка недостаточно плотная, то сквозь ее поры может просочить­ся жидкий металл из внутренних слоев отливки и это вызовет появление пригара. Вероятность образования металлизированного пригара будет увеличиваться при повышении температуры за­ливки металла, увеличении интервала кристаллизации сплава, массивности отливок или отдельных ее частей (наличие «тепло­вых узлов»), уменьшении теплоаккумулирующей способности форм и стержней. Металлизированный пригар может образовать­ся и в том случае, если ферростатическое давление металла пре высит определенное критическое сопротивление смеси. Образова­ние пригара начинается в тот момент, когда выполняется условие

p_M>p_r+p_k,                                                           (2.40)

где рм — давление металла; р_г — газовое противодавление;

2crcos9

Pk ~------------ — капиллярное противодавление, где ст — поверхно-

gr

стное натяжение жидкого металла на границе с газом; 9 — краевой угол смачивания; г — радиус поры; g — ускорение силы тяжести.

Следовательно, при условии

Рм < Pr⁺ Pk                                                 (2.41)

механический пригар не образуется.

Термический пригар представляет собой спекшуюся массу формовочной или стержневой смеси. В простейшем случае спека­ние может произойти за счет расплавления или размягчения от­дельных недостаточно огнеупорных зерен (примесей), содержа­щихся в составе исходных формовочных материалов. В других, более сложных условиях процесс спекания происходит в резуль­тате взаимодействия различных, иногда очень огнеупорных со­ставных частей смеси и образования при таком взаимодействии новых легкоплавких силикатных соединений. Термический при- гарный слой обычно либо не связан с отливкой, либо умеренно связан с ней. Термический пригар, если он не сопровождается окислением залитого сплава, проявляется в виде спекшейся кор­ки смеси, которая при ударах отходит от отливки и рассыпается на отдельные комья. Борьба с термическим пригаром осуществ­ляется, в основном, созданием условий, препятствующих спека­нию формовочных материалов.

Химический пригар возникает при взаимодействии оксидов металла, находящихся на поверхности отливки, с формовочным материалом. Заливаемый в форму жидкий металл в большей или меньшей степени окислен. Металл окисляется во время заливки форм кислородом, имеющимся в порах смеси, водным паром, об­разующимся в форме, а также углекислым газом, являющимся продуктом сгорания органических составляющих смеси. Глубина проникновения в формовочную смесь оксидов металлов или лег­коплавких соединений, образующихся на границе раздела фор­ма — металл, определяется рядом факторов: температурой за­твердевания образовавшихся соединений; количеством оксидов металла, в свою очередь зависящих от атмосферы литейной фор­мы; глубиной прогрева формы до температуры затвердевания ок­сидов или легкоплавких соединений; смачиваемостью оксидами или легкоплавкими соединениями материала формы.

Существует несколько путей предотвращения образования пригара.

Создание на поверхности литейной формы слоя пироуглеро- да. Это легко достигается путем введения в формовочную смесь углеродосодержащих добавок (молотый уголь, битумная суспен­зия, мазут, нефтяной кокс, древесный пек, связующее КО и др.) и использования припылов из тонкого угольного порошка, кото­рые наносятся на поверхность сырой литейной формы. На по­верхность сухой формы, где угольный припыл плохо удерживает­ся, может наноситься покрытие в виде эмульсии угольного порошка с глиной в воде. Все эти способы приемлемы только при изготовлении чугунных отливок. Для предупреждения образова­ния пригара на отливках из цветных сплавов, имеющих относи­тельно низкую температуру плавления, при изготовлении смесей применяются мелкозернистые пески и противопригарные покры­тия, предупреждающие проникновение металла в поры формы.