ЗАПОБІГАННЯ УТВОРЕННЯ ПРИГАРУ НА ВИЛИВКАХ, ЯКІ ВИГОТОВЛЯЮТЬСЯ В РАЗОВИХ ПІЩАНИХ ФОРМАХ

Анотація

Чавунні та сталеві виливки, які отримують в піщаних формах, мають ряд дефектів поверхні, таких як пригар, ужимини, піщані раковини та включення. Основними причинами утворення цих дефектів є проникнення рідкого металу в поверхню форми, фізико-хімічна взаємодія з матеріалом та газовим середовищем ливарної форми, знеміцнення, відшарування та змивання частини поверхні форми під дією теплоти та потоку металу, який заливається [1].
Основним способом запобігання утворенню пригару та інших поверхневих дефектів на виливках, які отримують в разових піщаних ливарних формах, на сьогодні є використання протипригарних покриттів на основі високовогнетривних наповнювачів. Такі покриття повинні мати високі технологічні властивості при кімнатних та, особливо, при високих температурах.
При заливанні рідкого металу в форму та його контакті з поверхнею форми або стрижня з нанесеною протипригарною фарбою, шар протипригарного покриття піддається з одного боку ерозійній дії та згинаючому навантаженню з боку рідкого металу, а з другого – тиску газів з боку форми або стрижня. В цей момент важливо, щоб протипригарне покриття зберігало суцільність і не відшаровувалося від поверхні форм або стрижня. Звідси зрозуміло, що важливою і необхідною умовою виключити запобігання утворення пригару та інших поверхневих дефектів є висока міцність шару протипригарного покриття на згин та достатня його міцність зчеплення з поверхнею форми або стрижні до контакту і при контакті рідкого металу з пофарбованою поверхнею .
Міцність протипригарних покриттів при температурах заливання металу в форму визначається видом зв’язучого матеріалу та його термостійкістю. Найнижчу міцність при нагріванні мають протипригарні покриття з органічними зв’язуючима, в тому числі самовисихаючи, які використовуються для фарбування форм та стрижнів із ХТС. Найбільш високу міцність при нагріванні мають водні протипригарні покриття з неорганічними зв’язуючима, наприклад, фосфатними, алюмінатними та інш.
Для підвищення міцності протипригарних покриттів при температурах заливання, в першу чергу з органічними зв’язучими, запропоновано до складу покриттів додавати спеціальні домішки, які прискорюють протікання процесу низькотемпературного спікання в шарі покриття. Такі домішки забезпечують рідкофазне або твердофазне спікання шару протипригарного покриття, яке нанесене на поверхню ливарної форми або стрижня, при нагріванні теплотою металу який заливається в форму. Проведеними дослідженнями встановлено, що в якості таких домішок можуть бути використані хлориди, фториди, сульфати, фосфати та інші неорганічні матеріали. Міцність на згин таких протипригарних покриттів на достатньо високому рівні зберігається при нагріванні до 1200º С і вище.
Проведеними дослідженнями був розроблений та випробуваний в виробничих умовах широкий спектр водних та самовисихаючих протипригарних покриттів з різними вогнетривними наповнювачима – цирконом, електрокорундом, дістен-сіліманітом, магнезитом, хромітом, хромо-магнезитом та інш. Запропоновані протипригарні покриття дозволяють виготовляти середні та крупні виливки без пригару та інших дефектів.
Отримати протипригарне покриття з високою міцністю при високих температурах не повинно стати самоціллю. Важливо, щоб шар покриття при температурах заливання металу в форму та контакті з ним, мав достатню міцність зчеплення з поверхнею ливарної форми, що визначається поверхневою міцністю форми. Як встановлено дослідженнями, більшість формувальних і стрижневих сумішей мають недостатню або дуже низьку поверхневу міцність при нагрівання, особливо суміші з органічними зв’язучима. Тому, при використанні навіть високотермостійких покриттів з високою міцністю при згині спостерігається утворення пригару та ужимин на виливках.
Підвищити міцність зчеплення шару протипригарного покриття з поверхнею форми або стрижня можна шляхом поверхневого зміцнення форм і стрижнів спеціальними розчинами. Для приготування зміцнюючих розчинів можуть використовуватися водні або самовисихаючи зв’язуючі, які широко використовуються в практиці ливарних цехів. Як показали проведені виробничі випробування, при використанні розроблених складів протипригарних покриттів, які спікаються, та одночасному зміцненні поверхні форм і стрижнів зміцнюючими розчинами, гарантується висока чистота поверхні навіть крупних і товстостінних виливків, яки виготовляються в разових піщаних формах.