Значимым свойством вязкопластичных смесей является их сыпучесть, которая влияет на процесс заполнения стержневых ящиков, а также начальную плотность смеси и возможность перемещения ее в направлениях, не совпадающих с направлением действия внешних сил.
Для жидких смесей характеристикой, оценивающей способность заполнять соответствующую оснастку и четко воспроизводить ее отпечаток, является текучесть. Подвижность этого вида смесей при ограниченной влажности объясняется способностью поверхностно-активных веществ образовывать пену в жидкой фазе.
Смеси в результате проявления сил адгезии могут прилипать к стержневым ящикам и модельной оснастке. Для снижения взаимосвязи смеси с оснасткой применяются разделительные покрытия.
В зависимости от специфики производства выдержка литейной формы от момента изготовления до заливки ее жидким металлом может быть разной продолжительности. Формовочные смеси, будучи дисперсными материалами с относительно большой удельной поверхностью, взаимодействуют с окружающей атмосферой. В одних случаях смеси теряют влагу, в других —поглощают влагу, содержащуюся в воздухе или в контактирующем материале. Гидротермический обмен с окружающей средой вызывает изменение физико-химических свойств смесей. Гигроскопичность смесей, т.е. способность впитывать влагу из окружающей среды, ухудшает технологические свойства форм и стержней. По мере впитывания влаги из воздуха снижается поверхностная прочность форм и стержней, значительно повышается их газотворность. Особенно эффективно влага впитывается стержнями, установленными в сырые формы. В случае длительной выдержки таких форм перед заливкой возникает опасность образования газовых дефектов.
Для сохранения полученной конфигурации при сборке, транспортировке и заливке жидким металлом литейные формы и стержни должны обладать определенной прочностью. При этом следует учитывать особенности требований к материалу формы и стержня из-за различия температурных и силовых нагрузок. Стержни работают в более тяжелых условиях, так как основная их поверхность омывается жидким металлом, поэтому требования, предъявляемые к их прочностным свойствам, более жесткие. В момент извлечения модели прочность формы должна составлять 1 105 Па, при сборке — не менее 5 Ю5 Па.
Второй этап (выдержка литейной формы до заливки) должен характеризоваться дальнейшим нарастанием прочности смесей.
Следовательно, для изготовления качественной литейной формы стержневые и формовочные смеси должны обладать живучестью, пластичностью, определенной прочностью, минимальными прилииаемостью и гигроскопичностью.
Третий период технологического процесса изготовления отливки соответствует взаимодействию металла и формы. В процессе работы литейная форма вступает с отливкой в тепловое, механическое (силовое), физико-химическое воздействие.
По времени и характеру протекающих процессов взаимодействие между формой и отливкой можно разделить на следующие четыре этапа:
а) взаимодействие формы с жидким металлом (снятие теплоты перегрева), продолжающееся от долей секунды до нескольких минут;
б) взаимодействие формы с твердой металлической коркой сплошного каркаса, продолжающееся от нескольких секунд до десятка минут;
в) взаимодействии формы с затвердевающей отливкой, продолжающееся от 1-2 мин до нескольких часов;
г) взаимодействие формы с полностью затвердевшей отливкой, продолжающееся от нескольких десятков минут до нескольких суток.
На первом этане подъем температуры поверхности формы начинается еще до установления контакта с металлом за счет излучения с поверхности его зеркала. Однако интенсивное повышение температуры на поверхности формы начинается только с момента ее соприкосновения с металлом. Подъем температуры в момент установления контакта распространяется на небольшую глубину; в основной толще формы сохраняется исходная температура. Лишь в массивных отливках теплообмен на первом этапе может распространиться на значительную глубину. Теплота поступает в форму за счет высокой температуры металла; интенсивность теплопередачи определяется температурой заливки, гидродинамическими характеристиками материала формы, теплофизическими характеристиками потока металла и литейной формы. Струя металла может размывать поверхность формы и переносить продукты разрушения на то или иное расстояние, образуя засоры. По мере заполнения формы повышается гидростатическое давление на ее стенки и при недостаточной прочности форма может деформироваться или разрушиться полностью. При длительном воздействии жидкого металла на поверхность формы в ней возникают внутренние напряжения. Влага мигрирует из поверхностного слоя и создает на некотором расстоянии от него зону конденсации, имеющую повышенную влажность, пониженные прочность и газопроницаемость. В этой зоне могут происходить отслоения смеси, в результате чего на поверхности отливки возможно образование ужимин. Жидкий металл может проеачи ваться в поры между зернами смеси и образовывать механический пригар. Чем больше давление на поверхность формы, чем больше размеры пор и выше перегрев, тем глубже металл прони кает в форму. В результате температурного воздействия в поверхностном слое начинается интенсивное газообразование, что вызывает резкое повышение давления на границе раздела металл форма. Под действием градиента давлений начинается миграция газов в глубь формы. Газовые пузыри с поверхности формы «логуг внедряться в металл, однако у них есть возможность удалиться, не образуя газовых раковин. В результате взаимодействия металла с кислородом атмосферы, формой и парами воды на поверхности отливки образуется тонкая пленка оксидов. Возможно поглощение металлом газов из формы. На первом этане взаимодействия отливки и формы, когда металл находится в жидком состоянии, смесь должна сохранять высокую прочность, быть газопроницаемой, иметь минимальные газотворность и осыпаемость. Газопроницаемость — физическое свойство форм и стержней пропускать через себя газы. Под газотворностью понимается способность формовочных материалов выделять газы при нагревании. Осыпаемость характеризует поверхностную прочность форм и стержней. Внутри объема смеси обладают определенной средней прочностью, так как каждое зерно смеси равномерно со всех сторон связано с окружающими частицами пленкой связующего. Зерна, находящиеся на поверхности формы или стержня, контактируют только со стороны внутренней части и поэтому поверхностная прочность всегда ниже общей прочности смеси. Поверхностная прочность значительно влияет на качество отливки, так как динамическое воздействие струи металла воспринимается в первую очередь поверхностными слоями форм и стержней. На втором этапе прогрев формы распространяется на некоторую глубину. Пары воды проникают на значительную толщину. Как теплоносители они вместе с фильтрующими газами повышают температуру смеси. На границе с поверхностью форм и стержней образуется корочка затвердевшего металла. Под действием гидростатического напора в начале этапа эта корочка металла прижимается к поверхности формы, к концу этапа под дей ствием усадки упрочненная корка отходит от поверхности и принимает на себя все гидростатическое давление. Если форма оказывает значительное сопротивление усадке, в отливке могут образоваться горячие трещины. Газовые потоки в толще формы > 215b приобретают значительное развитие, образуется поле давлений, газы переносят большое количество тепла. Если форма обладает малой газопроницаемостью и большой газотворной способностью, давление на поверхности раздела металла и формы может превышать прочность корки и газы могут проникнуть в отливку и вызвать образование газовых раковин. Если корка достаточно прочна, газовое давление не прерывает ее, но может создать условия для образования поверхностных газовых дефектов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.