Газовые раковины. Раковины в шве или отливке, которые образованы газом, выделяющимся из расплавленного металла во время затвердевания. Газовые раковины могут встречаться индивидуально или скоплениями в затвердевающем металле.

Холодные трещины. Трещины в холодном или почти холодном литом металле, образующиеся благодаря чрезмерным внутренним напряжениям, вызванным усадкой. Часто возникают, когда форма слишком жесткая или отливка имеет неподходящую конструкцию. Три фактора способствуют образованию холодных трещин: напряжение (например, из-за теплового расширения и усадки), высокое содержание водорода в присадочном материале и особенности микроструктуры (слой мартенсита наиболее склонен к трещинообразованию, феррит и бейнит менее склонны).

Пригар. Смесь песка и литого металла, налипшая на поверхность отливки. В некоторых образцах -- может иметь сходство с заливом металла.

Засор. Дефект, состоящий из смеси песка и металла, внедрившийся в поверхность отливки.

Коробление. Искажение формы, характеризующееся неустойчивостью и боковым отклонением. Возникает при сжатии и структурных превращениях. При деформировании металлов выпуклости, изгибы, петли или другие волнообразные дефекты, вызванные сжимающими напряжениями.

Ужимина. Грубый, слегка приподнятый дефект на поверхности отливки, покрытый тонким слоем пористого металла, под которым находится пористая структура или полость, обычно содержащая слой песка; дефект обыкновенно встречается в тонкостенных частях отливки или вблизи горячих участков литейной формы [1].

8.2 Механизм образования и способы профилактики дефектов

Механизм образования ситовидной пористости: ситовидной пористостью называют вытянутые, иногда округленные раковины с гладкими стенками, расположенные непосредственно под литейной коркой по всей отливке или в отдельной ее части перпендикулярно к поверхности отливки. Отдельные раковины могут выходить на поверхность. Диаметр их менее 2?3 мм.

Обычно ситовидная пористость сосредоточена в зоне, находящейся на расстоянии 1?6 мм от поверхности отливки. После отжига и очистки поверхности стальных отливок хорошо видна ситовидная пористость.

При выплавке стали для фасонных отливок в нее вводят сильные раскисляющие присадки, например кремний и алюминий. Эти элементы хорошо реагируют с кислородом, образуя окислы типа неметаллических включений. Если активных раскислителей введено недостаточно для удаления всего имеющегося в сплаве кислорода, то оставшийся кислород соединяется с железом, образуя закись железа FeO.

В тонкостенных отливках, заливаемых обычно плавно, образующиеся окислы не успевают распределиться по всему объему металла, поэтому содержание кислорода на их поверхности значительно выше, чем во внутренних слоях. При затвердевании стали произойдет реакция FeO с углеродом, содержащимся в стали: FeO + С = Fe + CO.

В результате этой реакции образуются мельчайшие пузырьки газа СО. Остальные растворенные в стали газы, прежде всего водород, а также газы из формы стремятся проникнуть в пузырьки СО, вызывая их рост.

Продолговатая форма пузырьков и их ориентация перпендикулярно наружной поверхности отливки объясняются сжатием их столбчатыми кристаллами, образующимися при затвердевании отливки. По мере продвижения фронта кристаллизации отливки поступление газов в пузырьки затрудняется, вследствие чего их рост заканчивается практически одновременно. Благодаря этому нижняя граница зоны ситовидной пористости находится на одинаковом расстоянии от поверхности.

Для предупреждения образования ситовидной пористости необходимо раскислять сплав с избытком раскисляющих добавок, достаточных для связывания кислорода, попадающего в сталь в период между выпуском ее из печи и окончанием заполнения формы. Эффективным способом предотвращения этого дефекта является также сокращение пути движения жидкого металла в форме за счет уменьшения длины элементов литниковой системы. Количество ситовидной пористости в отливках резко снижается при использовании стержневых связующих, не содержащих азота.

Механизм образования усадочной раковины: после заливки в форму жидкий металл охлаждается и уменьшается в объеме. В этот период возможно уменьшение его уровня в форме на сравнительно небольшую величину. Затвердевание начинается с поверхности отливки. Одновременно жидкий металл продолжает охлаждаться. После образования сплошной корочки металла оставшийся жидкий металл затвердевает как бы в сосуде. За счет продолжающейся усадки образуется зазор между уровнем жидкого металла и верхней затвердевшей корочкой, что и соответствует началу образования внутренней усадочной раковины. По мере затвердевания отливки расстояние между верхней корочкой и жидким расплавом увеличивается вплоть до полного затвердевания отливки, а сечения раковины постепенно уменьшаются. Под действием атмосферного давления наружная затвердевшая корочка прогибается (в полости раковины может быть разряжение).

Для предупреждения образования усадочных раковин применяются прибыли и холодильники.

Механизм образования пригара: под действием высокой температуры изменяются свойства кварцевого песка и глины в поверхностных слоях формы, происходит их спекание и оплавление. Одновременно наблюдается химическое взаимодействие окислов металла и формовочного материала, приводящее к возникновению новых минералов и образованию в форме зоны, называемой контактной.

В общем случае эта зона состоит из трех слоев. В первом слое глубиной до 10?20 мм наблюдаются прожилки проникшего в форму сплава, растрескавшиеся зерна песка, легкоплавкие продукты химических реакций (новообразования), поры. Заметно частичное спекание формовочной смеси. Во втором слое, обычно более светлом, заметны растрескавшиеся и оплавившиеся зерна песка, отдельные очаги новообразований. Глубина слоя достигает 15?30 мм. В третьем слое зерна песка почти не изменяются, происходит оплавление лишь отдельных из них, а также легкоплавких частиц, присутствующих в формовочной смеси. Пригар характеризуется прочным сцеплением зерен формовочной смеси между собой и с металлом.

Способы профилактики пригара: 1) Создание на границе металл-форма бескислородной атмосферы. 2) Уменьшение времени взаимодействия жидкого металла с формой. 3) Применение противопригарных красок. 4) Для предотвращения механического проникновения расплава в поры формы необходимо, чтобы давление расплава было меньше критического и температура па поверхности формы была ниже температуры затвердевания сплава. 5) Применение мелкозернистых песков позволяет снизить механический пригар.

Ужимины обычно образуются с верхней стороны плоских стенок отливок. Но наблюдаются случаи образования их и с нижней стороны плоских стенок отливок, особенно в тех местах стенок, через которые движутся потоки металла прежде чем заполнить отдаленные от мест подвода питателей полости формы.

Формирование ужимин происходит наиболее интенсивно при длительном тепловом воздействии, оказываемом открытой поверхностью жидкого металла на верхнюю плоскую стенку формы. Образованию ужимин способствуют такие условия заливки формы, при которых жидкий металл, движущийся в полости формы, частично касается верхних стенок, когда его уровень в форме еще не достиг поверхности этих стенок, или сливается с нижних стенок. Нагрев верхних стенок формы значительно увеличивается при непосредственном соприкосновении их с жидким металлом по сравнению с воздействием теплоты излучения. По имеющимся данным поверхность верхней стенки сырой песчаной формы нагревается теплотой излучения жидкой стали до 900?950°С в течение 45--50 с, а непосредственно жидким металлом?до 1400°С [2]. В связи с малой теплопроводностью формовочного материала и ограниченным временем теплового воздействия объемные изменения, вызываемые значительным нагревом формы, начинаются в поверхностном слое стенки формы. Непосредственно у места расположения этого слоя формы, где температура еще не повысилась до 100 °С, указанные явления сопровождаются конденсацией испаряющейся влаги, содержащейся в стенках формы в свободном и связанном состояниях. В результате совокупности интенсивного повышения напряжений в поверхностном слое формы, ослабления подкоркового слоя выделениями влаги, растрескивания и отслоения корочки формы жидкий металл проникает под эту корочку и увеличивает ее отслоение.

Ужимины чаще всего образуются при формовке по-сырому, применении смесей с повышенным содержанием глины и пылевидных фракций.

Способы профилактики ужимин: 1) Выбор положения заливаемой формы, при котором плоские поверхности отливки располагались бы в ней преимущественно снизу вертикально или наклонно. 2) Заливка частей формы, имеющих развитые плоские поверхности, с подводом питателей только снизу, исключающим скатывание потоков в другие нижележащие части, и при максимально возможной скорости подъема уровня металла в полости формы.

3) Применение смеси из неоднородного по зерновому составу кварцевого песка, но с малым содержанием мелких фракций. 4) Равномерное уплотнение стенок формы.

8.3 Методы исправления дефектов

В зависимости от характера дефектов и соответствия отливок техническим условиям и ГОСТам, отливки разделяются на годные, условный брак, исправимый брак и окончательный брак.

В соответствии с принятым разделением отливок на группы к исправимому браку относятся отливки, которые могут быть исправлены. Основные способы исправления дефектов отливок: электродуговая и газовая заварка; пайка; заделка раковин и отверстий пробками и завертышами; металлизация; подчеканка; заделка замазками и пропитка. Применение всех этих способов в зависимости от характера дефекта дано в таблице 11.

Таблица 11- Методы исправления дефектов

Список литературы

1. Жуковский, С.С. Технология литейного производства: формовочные и стержневые смеси [Текст]: учеб. пособие для вузов/ С.С. Жуковский, А.Н. Болдина, А.И. Яковлева, А.Н. Поддубного, В.Л. Крохотина. Под ред. С.П. Дорошенко. - Брянск: Издательство БГТУ, 2002. - 470 с.

2. Котиков, Г.А. Основы литейного производства [Текст]: учебник для вузов/ Г.А. Котиков. Под ред. Г.А. Котиков. - Санкт - Петербург: Высшая школа, 2002. - 204 с.

3. Курдюмов, А.В. Производство отливок из сплавов цветных металлов [Текст]: учебник для вузов/ А.В.Курдюмов. - М.: МИСИС, 2003. - 352 с.

4. Титов, Н.Д. Технология литейного производства [ Текст ]: учебник для машиностроительных техникумов./ Н.Д.Титов, Ю.А.Степанов. - 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1978. - 432 с.

5. Рощин, М.И. Методическая разработка к практическим занятиям по теории литейных процессов для студентов спец. 110400/М.И.Рощин, А.Н.Грачёв.- Н.Новгород: НГТУ, 2002. Ч.2.-- 19 с.

6. Рощин, М.И. Методическая разработка к практическим занятиям по теории литейных процессов для студентов спец. 110400/М.И.Рощин, А.Н.Грачёв.- Н.Новгород: НГТУ, 2002. Ч.1.-- 27 с.

7. Киселёв, П.Г. Справочник по гидравлическим расчётам [Текст]: справочник/ под ред. П.Г.Киселёва.- М.: изд-во Энергия, 1972.- 312 с.

8. Могилёв, В.К. Справочник литейщика [Текст]: справочник/В.К.Могилёв, О.И.Лев.- М.: Машиностроение, 1988.--272с.

9. Леушин, И.О. Графическое обозначение на чертежах элементов литейной технологии: метод. указания по курсовому и дипломному проектированию для студентов спец. 110400/И.О.Леушин, Е.А.Чернышов, В.И.Паньшин.- Н.Новгород: НГТУ, 2000.-- 39 с.

10. Рыжиков, А.А. Теоретические основы литейного производства [Текст]: учебник для вузов/А.А.Рыжиков.- М.: Машгиз, 1961.--447с.

11. Трухов, А.П. Литейные сплавы и плавка [Текст]: учеб пособие/А.П.Трухов, А.И.Маляров.- М.: Изд-во центр Академия, 2004.--336с.

Размещено на Allbest.ru