Водяной пар не растворяется в жидком металле, и именно он вызывает появление изображенных на рис. 15.13 свищей, или ситовидной пористости.
Поэтому основной мерой для предотвращения данной пористости является раскисление стали алюминием в количестве 1,5 кг/т стали.
Для предотвращения образования ситовидной пористости в чугунных отливках необходимо, чтобы содержание алюминия и титана в металле было менее 0,01 и 0,02 % соответственно. Основные источники попадания алюминия в чугун — шихта, модификатор, например ферросилиций, в котором содержится 1,0. 1,5% алюминия.
Ситовидная пористость в чугунных отливках возникает также от стержней, изготовленных из смеси, связующее которой содержит значительное (до 10 % и выше) количество азота (см. табл. 3.31).
15.5. НАГРЕВ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ФОРМЫ И СВЯЗАННЫЕ С ЭТИМ ЯВЛЕНИЯ
На начальном этапе заливки некоторые поверхности формы интенсивно нагреваются сначала только за счет излучения тепловой энергии жидкого металла. Далее в процессе заливки нагрев всех рабочих поверхностей формы происходит только за счет контакта с металлом. Результатом нагрева являются образование сухой корки формы, ее последующее термическое расширение и, как следствие, появление ужимин, трещин в безопочной форме и неоднородности линейной усадки отливки, а также ее зависимости от номинального значения рассматриваемого размера.
Для термического расширения сухой корки характерны некоторые особенности. Во-первых, оно не является свободным и происходит в условиях взаимодействия с основной массой смеси по зоне конденсации. Во-вторых, сухая корка образуется на всей рабочей поверхности и представляет собой сложную замкнутую напряженную конструкцию, напряжения в которой возникают из-за ее расширения и неоднородного распределения температуры по ее толщине. В-третьих, сухая корка является растущим телом, толщина и масса которого непрерывно увеличиваются. Рассмотрение напряженно-деформируемого состояния сухой корки как растущего тела показало, что, например, термическое расширение растущей сухой корки всегда больше, по сравнению с обычной нагреваемой сухой коркой. Более того, термического расширения сухой корки, казалось бы, происходить не должно, если на одной границе сухая корка имеет температуру, равную температуре испарения воды, а на другой — уменьшающуюся со временем температуру, равную температуре охлаждающейся отливки е'
372
Тем не менее, эксперименты показывают, что происходит непрерывное увеличение термического расширения сухой корки.
Далее будут рассмотрены явления, связанные с расширением сухой корки, с позиций обычных представлений, но при допущении, что сухая корка непрерывно расширяется, так как использование представлений о сухой корке как растущем теле отличается сложностью и трудоемкостью.
Следует отметить, что представления о растущем теле, используемые для исследования сухой корки, зоны конденсации и основной массы смеси в литейном производстве, необходимы также при рассмотрении напряженного состояния затвердевающей отливки, образования усадочных раковин и формирования стержней в нагреваемой оснастке с точки зрения формировании их размеров, усилий извлечения и т.п.
15.5.1. Неоднородность термического расширения сухой корки и влияние его на линейную усадку отливки
Термическое расширение сухой корки в продольном направлении происходит в условиях ее сцепления с основной массой смеси, поэтому возникающие от смещения напряжения сцепления по мере удаления от концов сухой корки увеличиваются и сильнее затрудняют (подавляют) ее термическое расширение. Наибольшее расширение сухой корки происходит на концах, а в более удаленных сечениях оно будет практически подавлено. Это явление названо «концевым эффектом» [50].
Очевидно, что среднее термическое расширение формы вопреки традиционным представлениям будет зависеть от величины рассматриваемого размера, уменьшаясь с его увеличением.
На размеры отливок термическое расширение сухой корки влияет на стадиях отвода теплоты перегретого металла и теплоты, выделяющейся при его затвердевании. Пока металл жидкий, он следует за неоднородно расширяющейся сухой коркой под действием силы тяжести. Отливка при затвердевании, точнее ее затвердевающая корка, растягивается расширяющейся формой до Начала усадки отливки, формируя ее предусадочное расширение Независимо от вида заливаемого сплава. В результате окончательная усадка отливки также вопреки традиционным представлениям оказывается неоднородной по длине: на концах она меньше, Чем в середине, и вследствие этого средняя линейная процентная усадка будет зависеть от длины, возрастая с ее увеличением.
Экспериментальные измерения линейной усадки по участкам цилиндрических образцов белого и серого чугунов подтвердили изложенные выше положения (рис. 15.14) [49] о неоднородности линейной усадки по длине.
373
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.