Аналіз методів оцінки зчеплення пригару на сталевому лиття

| | Зміст | |
| | Вступ | |
| 1. | Аналіз факторів, що впливають на освіту пригару | |
| 1.1. | Механічного | |
| 1.2. | Термічного | |
| 1.3. | Хімічного | |
| 2. | Методи якісної оцінки пригару | |
| 2.1. | Якісна оцінка пригару по Оболенцеву | |
| 2.2. | Класифікація пригару за способом видалення | |
| 3. | Прилади для кількісної оцінки пригару | |
| 3.1. | Прилад запропонований Шіпіліним | |
| 3.2. | Прилад ВПТІЛП | |
| 3.3. | Метод запропонований кафедрою МіТЛП ВолГТУ | |
| 3.4. | Метод запропонований Челябінським Політехнічним Інститутом | |
| 3.5. | Метод оцінки пригару по міцності зчеплення | |
| 3.6. | Прилад Челябінського Політехнічного Інституту | |
| | Висновки | |
| | Список використаної літератури | |
| | | |

Введення.

Боротьба з пригару є важливим напрямком у ливарному виробництві,т.к пригару погіршує товарний вигляд виливків, сильно ускладнюєоброблюваність різанням. Очищення лиття від пригару є важкою ішкідливою для здоров'я працюючих операцією. Для оцінки ефективностідії застосовуваних і розроблюваних протипригарних покриттів іпротипригарних добавок у формувальні і стрижневі суміші, а також дляоцінки прігараемості звичайних сумішей важливо кількісно визначити величинупригару. У даній роботі розглянуті існуючі методи якісної ікількісної оцінки пригару на відливання, розглянуті їхні переваги танедоліки і вибрані оптимальні методи оцінки, які можна застосовуватияк у лабораторних дослідженнях, так і на виробництві.

У даній роботі віддається перевага кількісних методів оцінкипригару, так як вони виключають суб'єктивну думку дослідника, щодозволяє одержати більш достовірні результати.

1.Аналіз факторів, що впливають на освіту пригару.

І. Б. Куманін дає наступні визначення видів прігарной кірки.

Механічний пригару - кірка зцементувала металом, що проникли в поричастинами формувальної суміші або легкоплавкими силікатами, що утворилися вформі.

Хімічний пригару-кірка зцементувала сполуками типу шлаків,що утворилися при взаємодії відливання і форми. Розглянемо умовиосвіти кожного виду пригару.

1.1 Механічний пригару

Механічний пригару утворюється при проникненні в пори формувальноїсуміші рідкого сплаву або маточного розчину, тобто в тих випадках, коли зповерхнею форми стикається рідкий метал або Напівзатверділий корочкавиливки. Отже, пригару може утворюватися, якщо температура наповерхні розділу метал-форма буде перевищувати температуру солідусаданого сплаву. Механічний пригару буде збільшуватися при підвищеннітемператури заливки металу, збільшення інтервалу кристалізації сплаву,масивності виливків або окремих їх частин ( «теплові» вузли), зменшеннітеплоакумулюючу здатність формувальних сумішей, форм і стержнів.

Механічний пригару може утворюватися в тому випадку, колиферростатіческое тиск металу перевищить певне «критичний»опір суміші. Тому збільшення тиску металу понад цей
«Критичного» незмінно веде до різкого зростання механічного пригару.
Це явище І. Б. Куманін пояснює наступним. Швидкість віддачі теплацівкою металу стінок каналу ущільненої формувальної суміші не залежить відшвидкості течії металу, тому що відведення тепла визначається формою в цілому.
За проміжок часу, протягом якого кінчик струмки металутвердне, збільшення тиску призводить до збільшення швидкості рухуструмки, тобто її подальшому переміщенню на велику глибину. Проникненняметалу збільшує передачу тепла формою, що, у свою чергу, призводить добільш швидкому прогреву глибоких шарів форми і, отже, до збільшеннязагальної швидкості і глибини проникнення металу.
Як це показав І. Б. Куманін, наприкінці струменя металу, що заповнює форму,безперервно утворюється тверда корочка. Тверда корочка утворюється також вкінці кожної струмки металу, що проникає в пори форми. Підвищеннятемператури сприяє розчинення цієї скоринки в металі, а підвищеннятиску - її прориву, що в цілому призводить до зростання механічного пригару.
Спрощено критичний тиск РКР при якому метал і може проникнути впори форми, визначається з відношення I

, (2.1)

де РКР - критичний тиск, відповідне початку освіти пригару, в кг/см2;
Ркап - капілярний протитиск в кг/см2;

Ргаз - газове протитиск в кг/см2;

(2.2)де? - Поверхневий натяг рідкого металу на кордоні з газом в ерг/см2;
? - Крайовий кут змочування; r - радіус пори в см; g - прискорення сили тяжіння в см/сек2.
Отже, освіта механічного пригару запобігає, якщо:

(2.3)
Ркап збільшується, коли зменшується радіус пір, величин, яких тимменше, чим тонше структура наповнювача. Слід зауважити, що величинапір буде залежати не тільки від структури суміші, але і від умов їїспікання при високих температурах Введення деяких добавок, у звичайнихумовах знижують пригару (наприклад глини, бентоніту, рідкого скла), вважких теплових умовах при значному тиску металу може призводитидо спікання суміші, збільшення розміру пір і зростанням механічногопригару. Ркап зменшується при зменшена величини поверхневого натягуметалу і зниження крайової кута змочування.
Зі збільшенням температури чавуну його поверхневий натяг зазвичайзнижується, і відповідно із збільшенням температури заливки чавунузбільшується небезпека утворена механічного пригару.
При сталевому лиття ця небезпека щодо менше, тому що збільшеннятемператури сталі, призводить не до зменшення, а до збільшення поверхневогонатягу.

Поверхневий натяг стали істотно знижується пpи збільшеннівмісту в ній вуглецю, фосфору, сірки, кисню азоту. Томузбільшення вмісту цих компонентів у сталі, може призводити дозбільшення механічного пригару.
Величина крайового кута змочування залежить від ряду чинників:типу сплаву, ступеня його окислення, тривалості контакту рідкої татвердої фаз, розміру зерен формувальних сумішей та ін

З результатів експериментальних досліджень, проведених І. В.
Валісовскім в ЦНІІТмаше відзначимо встановлену залежність ступенязмочування від хімічного складу поверхневих шарів рідкого металу іформи. Чим більше хімічний потенціал реакцій, що протікають на поверхнірозділу метал-форма, тим менше крайовий кут змочування. Томузбільшення ступеня окислення стали різко зменшує крайовий кутзмочування при виготовленні форм з кварцового піску (рис. 1) і значнов меншій мірі при виготовленні форм з хромомагнезіта або хромистоїзалізняку (рис. 1, б) [6].

Таким чином, застосовувати хромомагнезіт і хромовий залізняк особливо ефективно за наявності у формі окисної середовища.
У разі нейтральною або відновної середовища цілкомзадовільні результати дає використання кварцових песков.Вліяніерозміру зерен піску на умови змочування залежить від контакту металу зповерхнею зерен і з газом, що знаходяться в порах суміші.

Рис.1. Вплив окислення рідкого металу на крайовий кут змочування: а-кварцового піску; б-хромистої залізняку.

. Встановлено, що при негативному змочуванні (cos? 0) зміна розміру зерен не тягне за собою зміни крайового кута змочування, підвищення температури металу в межах до 100 ° С над Ліквідус не змінює величини крайового кута змочування.

З формули видно, що величина Pкр значною мірою залежить від Ркап, тобто від протитиску газів в порах суміші. Додаткові дослідження, проведені Я. І. Медведєвим [6]; ЦНІІТмаше, дозволили визначити величину надлишкового тиску газу Ад в стінках форми:

(2.4)де,а-питома константа газовиділення см-мін, а = qm,де q - величина газотворності одиниці об'єму формувальної суміші cмз/cмз;т-коефіцієнт прогріву, що визначає інтенсивність нагріву формувальноїсуміші до температури газифікації газотворних речовин l см-хв г;
? - Час від початку заливки в хв;
V - обсяг часу в суміші в см3;
?? - Пропускна здатність стрижня або форми, прямо пропорційнагазопроникності і наведеним перетину газового потоку в стержні абоформі і назад пропорційна довжині фільтрації газу;
S - поверхня контакту металу і форми в см2;с - константа.

Аналіз залежності дозволяє визначити, які фактори сприяютьзбільшення Ркап які знижують його величину.

Зокрема, утонення структури наповнювача, зменшення розміру пір івідповідно зменшення газопроникності суміші буде збільшувати Ргаз ізменшувати можливість утворення механічного пригару.
Останнім часом у роботах І. Б. Куманіна і В. А. Денисова було даноаналітичне рішення задачі визначення умов утворення ізапобігання механічного пригару.
Л. Б. Куманін аналітично довів, що товщина механічного прігарногошару залежить від газопроникності формувальної і, коефіцієнта акумуляціїтепла формою, тиску металу на форму, жидкотекучестью залитого металу,в'язкості прігарной рідини, теплофізичних властивостей металу і наведеноїтовщини виливків.

На практиці для боротьби з механічним пригару слід застосовувати піски здрібною структурою (наприклад, за ГОСТ 2138-56, група 016), використовуватифарби, а в необхідних випадках пасти, ширше застосовувати суміші, що володіютьпідвищеним коефіцієнтом акумуляції тепла (наприклад, хромомагнезитовихсуміші та суміші з хромисті залізняком для сталевих виливків).

1.2Терміческій пригару

Термічний пригару являє собою спеченого масу формувальної абострижневий суміші. У простому випадку спікання може відбутися за рахунокрозплавлення або розм'якшення окремих недостатньо вогнетривких зерен
(домішок), що містяться у складі вихідних формувальних матеріалів, абонеорганічних в'яжучих матеріалів. В інших, більш складних умовахпроцес спікання відбувається в результаті взаємодії різних, інодідуже вогнетривких складових частин суміші і освіти при такомувзаємодії нових легкоплавких силікатних сполук. Вільні відпри нагріванні зазнає ряд аллотропіческіх змін і плавиться при
1710є З C, каолініт AlO • SiO • HO втрачає своюконституційну воду, розкладається і плавиться при температурі приблизно
1780 °. Разом з тим, суміші піску та глини завжди мають зниженутемпературу плавлення.

Товщина кірки термічного пригару визначається температуроюзатвердіння що утворилися у формі силікатів і глибиною прогріву форми доцієї критичної температури.

Термічний прігарний шар, як це видно з класифікації або не пов'язанийз відливанням, або помірно пов'язаний з нею. Термічний Пригара, якщо він несупроводжується окисленням залитого сплаву, проявляється у вигляді спеченогокірки суміші, що при ударах відходить від відливання і розсипається наокремі грудки.
Боротьба з термічним пригару здійснюється в основному створенням умов,перешкоджають спіканню формувальних матеріалів, і заходами, скорочують силизчеплення між відливанням і прігарной кіркою. До останніх належить створення
Рме відновної середовища.
Наприклад, при лиття чавуну вугілля, що вводиться до складу облицювальних сумішей, атакож вуглецеві матеріали для фарб, натірок і пріпилов повиннівибиратися з таким розрахунком, щоб середу, що забезпечує відновленняокислів металу на поверхні виливків, могла зберігатися у формі протягомвсього часу, поки, прігарная, рідина не перейде в твердий стан.
Для виливків різної величини і масивності цей час може значноколиватися.

Створення у формі відновлювальної або нейтрального середовища в ряді випадківробить позитивний вплив не тільки на умови освітитермічного пригару, але і на умови утворення інших видів пригару.

Так, Л. Е. Плотинського показав, що створення відновної середовища вформі і нанесення на її поверхню кам'яновугільної смоли дозволяєотримувати сталеві виливки (у тому числі з високолегованих хромоникельовойсталей) з поверхнею, вільної від полон і пригару.

Р. І. Бучин отримав абсолютно чисту поверхню виробів невеликої ваги з нержавіючої сталі, відлитих в сирі форми, продуває азотом протягом 15-20 сек до початку заливки і в процесі заливки.

Ці та інші приклади свідчать про те, що створення у формінейтральної та відновлювальної середовища є сприятливим не тільки привиготовленні чавунних, а й у ряді випадків сталевих виливків, якщоповерхневі покриття форми не насичується вуглицем поверхні сталевихвиливків.

При виготовленні чавунних виливків з використанням сумішей з рідкимсклом створення у формі відновлювальної середовища виявляється недостатнім.
Для отримання чистої, вільної від пригару поверхні чавунних виливківформи та стрижні необхідно фарбувати.

1.3Хіміческій пригару

Хімічний пригару виникає при взаємодії оксидів металу,що знаходяться на поверхні виливки з формувальним матеріалом. Цементуючоюпригару рідина є. Складне силікатне з'єднання,збагачене металевими оксидами (FeO, MgO тощо), додатковознижувальними температуру затвердіння прігарной кірки.

Глибина проникнення в формувальну суміш оксидів металу аболегкоплавких сполук, що утворюються на кордоні форма-метал, визначаєтьсянизкою факторів: температурою затвердіння легкоплавких з'єднань,кількістю окислів металу, в свою чергу залежать від атмосфери ливарніформи, глибиною прогріву форми до температури затвердіння оксидів аболегкоплавких з'єднань, смачіваемостью оксидами або легкоплавкимисполуками матеріалу форми. Дифузія окислів може відбуватися і притемпературах, нижчих, ніж температура їх затвердіння. Томуосвіта хімічного пригару можливо і в тому випадку, якщо металевіоксиди не будуть легкоплавкими.
При наявності оксидів металу з низькою температурою плавлення принциповоможливий і зворотний процес-дифузія тугоплавких компонентів формувальноїсуміші (наприклад, SiO) в рідкі оксиди. Нарешті, рідка фаза можеутворитися за рахунок взаємодії твердих оксидів з нерозплавленомускладовими частинами формувальної суміші, для цього необхідний тісний контактміж ними, достатній час і наявність такого кількісного співвідношенняречовин, при якому виходять легкоплавкі з'єднання.
Особливістю хімічного пригару є значна насиченістьпрігарной рідини оксидами металу.
Завдяки підвищеній основності цієї рідини вона інтенсивно діє назерна піску, розчиняє в собі кремнезем. У порівнянні з термічнимпригару кірка хімічного пригару є значно більше разом,яка містить значно менше нерозчинених і незмінних зерен кварцу.
Міцність зв'язку між пригару і відливанням визначається рядом факторів. Ю.
А. Клячко і Л.Л. Кунин [9], базуючись на роботах П. Д. Данкова і Н. А.
Шішакова, вважають, що найбільші сили зчеплення розвинуться тоді, колизатвердіння прігарной рідини супроводжується добудовою ранішезатверділих кристалів залитого у форму сплаву. Це можливо, якщопараметри просторових решіток сплаву і цементуючою пригару масиблизькі між собою. При дотриманні цієї умови з'являються змішанікристали, зникає чітка межа між пригару і металом і прігарнийшар виявляється трудноотделімим. Ю. А. Клячко і Л. Л. Кунин [13]припустили, що зв'язок пригару з відливанням значно зменшиться, якщоохолоджуюча прігарная рідина буде кристалізуватися не на поверхнівиливки, а навколо утворюються в ній центрів кристалізації. У цьому випадкуміцність зв'язку пригару з відливанням визначиться зчепленням міжрізнорідними кристалами, розташованими вздовж строго обмеженою кордонузіткнення різних за своєю природою речовин. Ці уявлення покине знаходять прямого експериментального підтвердження, так як структурапросторових решіток складних силікатів ще мало вивчена. Труднощівиникають також у зв'язку з тим, що склад прігарной рідини не однорідний уточках, різно віддалених від відливання. Отже, структуразатверділої прігарной маси не є постійною.

І. Б. Куманін вважає, щоміцність зв'язку прігарного речовини з відливанням
(у випадку хімічного виду пригару) залежить від умов твердіннярідини, цементуючою Пригара.
Сутність цих уявлень зводиться до наступного. Міцність зв'язку міжметалом і кіркою пригару різко зменшується, якщо міститься в пригарурідина твердне в аморфному (склоподібному) стані. Склоподібниххарактер прігарной маси забезпечує зменшення зв'язку цієї маси звідливанням. Під «шубою» сколюється склоподібного пригару зазвичайвиявляється чиста і рівна поверхня виливки. Практичне отриманнясклоподібного пригару полегшується схожістю між складом хімічногопригару і складом металургійних шлаків. Відомо, що отриманняаморфних шлаків можна досягти, збільшуючи швидкість їх охолодження абозмінюючи їх складу.

Рис.2. Кількість центрів кристалізації N і лінійна швидкість росту кристалів о в залежності від ступеня переохолодження сплаву з малим

(а) і великим (б) інтервалами кристалізації.

Рідкі силікатні маси потребують порівняно незначногопереохолодження нижче температури солідуса для того, щоб виникнення ізростання кристалів в цих рідинах припинилися і щоб вся рідина принаступному охолодженні затверділа в склоподібного стані.

Найбільш легко склоподібних маси утворюють силікатні сплави з малимінтервалом кристалізації. Це пояснюється тим, що в системах з великимінтервалом кристалізації спочатку виділяється тверда речовина маєможливість вільно розвиватися у вигляді кристала, отримуючи необхідну длязростання матеріал з решти ще рухомий і не дуже в'язкої рідини.

Навпаки, силікатні маси евтектичного складу або силікати з малимінтервалом кристалізації стають в'язкими за більш короткий відрізокчасу, і тому зростання кристалів у цих системах буває ускладнений.

Конкретні значення критичних швидкостей охолодження складних силікатівдуже мало вивчені. Принципова сторона питання ілюструєтьсязапропонованими І. Б. Куманіна схемами (рис.2). Він вказує, що длярідини з малим інтервалом кристалізації зменшення швидкості ростукристалів (суцільні лінії) настає при меншому ступені переохолодженняабо, що те ж саме, при більш повільному її охолодженні. Пунктирні лінії,відповідні числа що виникають в рідині центрів кристалізації, маютьаналогічний характер. Із зіставлення схем складів з малим і великимінтервалами кристалізації випливає, що при пізній вибивка виливків і приохолодженні їх разом з формою важливо мати прігарную корку, зцементованурідиною що відрізняється малим інтервалом кристалізації. Така рідина,навіть при порівняно повільному охолодженні виливки (а, отже, і приповільному охолодженні пригару), утворює склоподібну прігарную масу, легковіддільна від металу.

Інтервал кристалізації прігарной маси, що утворюється на поверхнізіткнення металу і форми, зменшується в міру скорочення вмістукремнезему в цій масі і в міру насичення її основними оксидами.
Одночасно падає температура затвердіння прігарной рідини, і,отже, кількість цієї рідини і товщина шару прігарногозростають. Таким чином, отримання чистих виливків з легкоотделяющімсясклоподібним пригару супроводжується не зменшенням, а збільшенняммасивності прігарних корок, при цьому особливістю корок є їхвисока крихкість і відсутність міцного зв'язку з відливанням.

Найбільшою мірою інтервал кристалізації прігарной рідини (ізниження температури її затвердіння) скорочується при додаванні в сумішіфарби або оксидів лужних та лужноземельних металів.

Відомо, що при використанні сумішей з рідким склом виходятьчисті сталеві виливки, покриті зверху шаром легкоотделімого пригару.

Для затвердіння прігарной рідини в склоподібного стану потрібнодеяке її переохолодження нижче температури солідуса. Іншими словами,прігарная рідина будь-якого складу отримає аморфне будова тільки в томувипадку, якщо швидкість її охолодження перевищить деяку мінімальнукритичну швидкість, характерну для рідини даного складу.

Тому поряд з введенням в суміші спеціальних добавок (наприклад, рідкогоскла) одним з ефективних способів боротьби з пригару є застосуванняформувальних сумішей з підвищеною здатністю відводити тепло від відливання.
Інтенсивність охолодження виливки залежить від співвідношення коефіцієнтівакумуляції тепла металу і форми. Коефіцієнт акумуляції теплаформувальної маси (Bф = К з y, де К-коефіцієнт теплопровідності, с --теплоємність і у - питома вага) практично може змінюватися в широкихмежах без збільшення швидкості охолодження виливки, тобто без можливостіутворення тріщин в металі.

В якості спеціальних формувальних матеріалів можуть застосовуватисяхромомагнезіт, хромовий залізняк, магнезит, а також у вигляді добавки взвичайні піщано-глинисті суміші - чавунна стружка та інші речовини звисоку теплопровідність, теплоємність і питомою вагою.

Усуненню пригару сприяє також інертність спеціальних формувальнихматеріалів по відношенню до заливається сплаву і його окислів. Значенняінертності легко простежити при лиття спеціальних сталей. Наприклад, привиробництві виливків із високомарганцовістой стали заміна кварцового піскуу складі формувальної суміші чистим меленим магнезитів усуває пригару НЕтільки внаслідок збільшення теплопровідності цієї суміші, а й черезінертності окису магнію (MgO) по відношенню до закису марганцю (МnО) і закисузаліза (FeO).

Таким чином, згідно з уявленнями І. Б. Куманіна, формувальні матеріали зпідвищеним коефіцієнтом акумуляції тепла сприяють отриманнюсклоподібного пригару завдяки збільшенню ступеня переохолодження прігарнойкорки; рідке скло призводить до тих же результатів внаслідок зменшеннякритичної величини переохолодження, необхідної для отримання пригару ваморфному стані. Спеціальні формувальні матеріали з високимкоефіцієнтом акумуляції тепла так само, як і рідке скло, можутьзастосовуватися незалежно один від одного, проте в найбільш відповідальнихвипадках, особливо при виробництві великих сталевих виливків, доцільнопоєднати обидва способи боротьби з пригару і цим забезпечити отримання литтяз чистою і гладкою поверхнею.

Отже, в залежності від хімічного складу прігарной рідини,температури нагріву формувальної суміші, тривалості контакту металу іформи, швидкості охолодження затверділе прігарное речовина може мати абокристалічна, або аморфне будову.

У першому випадку пригару важко відділимо від виливки, у другому випадку пригарубуде утворюватися, але внаслідок аморфного (склоподібного) будови йоговідокремлення від виливки буде відбуватися дуже легко.

І. Б. Куманін вважає, що саме в цьому полягає принциповавідміну умов застосувань сумішей з рідким склом для сталевих і чавуннихвиливків.

У сталевому лиття при використанні сумішей з рідким склом у переважнійбільшості випадків утворюється аморфна легкоотделімая прігарная кірка, підякої виявляється чиста поверхня виливків. Тому додатковоїзабарвлення стрижнів і форм при сталевому лиття, як правило, не потрібно. Упротивагу цьому на чавунних виливок при використанні сумішей зТому виникаєнеобхідність у забарвленні стрижнів і форм

А. А. Горшков та Б. І. Мархасев на підставі рентгенівського іпетрографічного аналізу вважають, що на поверхні розділу метал --піщано-глиниста форма утворюються силікати заліза в кристалічному
(фаяліт) і в склоподібному (залізисті набрякло) станах. При цьому умовиосвіти пригару і трудність його відділення від поверхні виливківвизначаються іонними силами електростатичного притягання катіонів Fe'1 "2і аніонів SiO "4, що виникають при взаємодії металу та двоокисукремнію, що становить основу звичайного кварцового піску.

За спостереженнями Б. І. Мархасьової введення в формувальні сумішікальцинованої соди призводить до утворення на поверхні сталевихвиливків плівки окалини і легкому відділенню прігарного шару від поверхнівиливків.

На думку К. І. Ващенко та С. П. Дорошенко, прямого зв'язку міжосвітою легкоотделімих прігарних корок і кількістю склоподібної фазине спостерігається. Навпаки, склоподібна фаза більш схильна до зчеплення зметалом, ніж кристалічна фаза такого ж складу. На основідосліджень К. І. Ващенко та С. П. Дорошенко прийшли до висновку, що причиноюлегкого відділення прігарной корки від виливки є шар оксидів заліза,утворюються між відливанням і прігарной кіркою [10]

Якщо товщина шару оксидів складає приблизно 100 мк, прігарная кіркалегко відділяється. При меншій товщині відділення прігарной кірки утруднено.

Саме цим дослідники [10] пояснюють легке відділення прігарного шарупри виготовленні у формах з рідким склом сталевих виливків і в аналогічнихумовах важке відділення кірки на чавунному лиття. Впливтеплоакумулюючу здатність форми на умови освітилегкоотделімого пригару вони заперечують.

Зауважимо, що на нашу думку, у перспективі, введенням в суміші з рідкимсклом спеціальних добавок вдасться, не вдаючись до фарбування стрижнів і форм,також і на чавунних виливок отримати чисту, вільну від пригаруповерхню. Деякі кроки в цьому напрямку були зроблені в роботі І. В.
Рижкова, вводив в склади сумішей з рідким склом флюорит, а такождосліджував суміші, що складаються з польового шпату, кремнезему, каоліну ірідкого скла. Перейдемо до експериментального розгляду умовосвіти пригару на сталевих і чавунних виливок при використаннісумішей з рідким склом.

2.Методи якісної оцінки пригару.

2. ЯКІСТЬ ПОВЕРХНІ виливків

Шорсткість відрізняється від пригару тим, що
1) концентрація окислів на поверхні металу виливки недостатня для утворення проміжного з'єднання, що викликає щільне приставання поверхні форми до поверхні виливки;
2) як і при хімічному Пригара, окремі виступи на поверхні форми не перевершують радіусу зерна форми.

Якісна оцінка величини пригару, запропонована Уральськимполітехнічним інститутом, представлена в табл.3. Категорії пригарухарактеризуються ступенем труднощі видалення пригару при очищенні і способамийого видалення. Говорити про міцність зчеплення механічного пригару звідливанням немає сенсу, тому що в цьому випадку складність видалення пригарувизначається міцністю самого металу і частотою цівок, які проникли вформу, на одиницю площі. Тому надалі доцільно говорити проміцності зчеплення або повністю окисленого механічного пригару, абочисто хімічного пригару. Останній випадок часто зустрічається привикористанні жідкостекольних форм для чавунного і високолегованихлиття.

Міцність зв'язку двох різнорідних фаз (у нашому випадку металу і прігарногоречовини) при нормальній температурі визначається декількома факторами.

Ф. Д. Оболенцев [6] наводить класифікацію пригару за способами,необхідним для його видалення, і увазі відокремлюваних часток пригару (табл. 1).

Таблиця 1

ЯКІСНА ОЦІНКА Пригара

З іншого боку, якщо пригару легко видаляється при проведенні будь-якої операції, передбаченої загальним технологічним процесом виготовлення виливків (термообробка, дробоструминної очищення і. Т. п.), можна допускати на відливання освіта пригару певної величини.

Тому природно прагнення ливарників класифікувати пригару по міцності зчеплення з відливанням і дати кількісну оцінку величини пригару.

Ф. Д. Оболенцев наводить класифікацію пригару за методами , необхідних для його видалення, і за виглядом відокремилися часток пригару (табл. 2).

Таблиця 2

КЛАСИФІКАЦІЯ Пригара За способом, необхідних для його ВИДАЛЕННЯ

значення при однаковій товщині прігарной кірки метод Н. Т. Жарова даєоднакові роботи для пригару 5, 6 і 7-го балів (див. табл.2), і, навпаки,для пригару, що відокремлює пластами (5-й бал), обсяг роботи будезалежати від товщини прігарной кірки, хоча міцність зчеплення пригару звідливанням залишається однією і тією ж.
За співставлення величин витраченої роботи на видалення пригару з часомочищення виливків виробничими способами отримані кореляційніспіввідношення, що дозволяють розрахувати відносну величину трудовитрат,необхідну для видалення досліджуваного пригару у виробничих умовах.

І.Б. Куманіна запропоновано класифікацію пригару (табл.4) в основу якоїпокладено уявлення про те, що пригару завжди складається із зереннаповнювача, зцементованих затверділої рідиною. Цією рідиною можутьявлятся метал або його оксиди, що проникли в пори форми, або легкоплавкіз'єднання і сплави, що утворилися в результаті взаємодії міжоксидами металу і формувальними матеріалами, або, нарешті, рідке речовинаможе виникнути в самому формувальному матеріалі за рахунок розплавленнядомішок, що входять до його складу, або ж за рахунок утворення легкоплавкихсилікатів.

3.Методи кількісної оцінки пригару.

В основу?? олічественной оцінки величини пригару покладені відноснівеличини трудовитрат на видалення прігарной кірки двома видами механічноговпливу: стирання і ударом. Для кількісної оцінки трудовитрат наочищення литі зразки, на яких утворився Пригара, піддають випробуваннямна двох приладах. Перший з них розроблений ВПТІлітпромом (м. Ленінград) івизначає час ТД сточування прігарного шару абразивним кругом [4].
Другий прилад, створений в лабораторії технології ливарних процесів
Челябінського політехнічного інституту, вимірює питому роботуруйнування Луд кірки пригару ударним впливом бойка долотчатой форми
[6].

3.1. Методика кількісної оцінки пригару.

Для визначення впливу того чи іншого фактора на освітупригару необхідний метод його кількісної оцінки. Такий метод може бутивикористаний при виборі раціональних технічних засобів (типу очисногообладнання) або при визначенні впливу технологічних факторів
(наприклад, складу суміші) на освіту чистої поверхні виливків. З цієюметою був виготовлений дослідний зразок приладу, який дозволяє робитиоцінку хімічного та механічного пригару по трудомісткості його видалення зповерхні виливків. В якості основного критерію прийнято час відсутностіелектричного контакту між сталевим щупом і поверхнею зразка. Зачасу, витраченого на зняття пригару при постійному зусилля обробки,числу оборотів абразивного кола і зразка визначається енергія,витрачена на видалення пригару.

Прилад складається з двох електродвигунів (типу ДПТ-21-4, N = 0,27квт, n = 1400 об/хв і типу АОЛБ-11/2, N = 0,08 кВт, n = 2890 об/хв, що маєможливість вільного переміщення навколо вертикальної осі в горизонтальнійплощині), черв'ячною пари, яка передає обертальні руху від двигунадосліджуваному зразку, абразивного круга та рухомого сталевого щупапластинчастого типу. Прилад працює в напівавтоматичному режимі. Принатисканні на кнопку «пуск» ланцюг керування замикається, через обмоткумагнітного пускача проходить струм, спрацьовують контакти магнітногопускача, здійснюється одночасний пуск двигунів.
Двигуни мають різні напрямки обертання. На валу двигуна АОЛБ -
11/2 закріплюється абразивний коло з зовнішнім діаметром 50 мм і товщиною 5мм, двигун ДПТ - 21-4 через редуктор передає обертові рухидосліджуваного зразка зі швидкістю 20 об/хв. Режим абразивного кола дозразком в процесі обробки залишається постійним і здійснюється за допомогоювантажу за допомогою гнучкої зв'язку через блок. Сталевий щуп регулюється такимчином, щоб у процесі обробки зразка абразивним кругом він точнофіксував траєкторію впливу абразиву на зразок по колу.

Рис.3. Принципова схема приладу для кількісної оцінки пригару

У міру впливу абразиву на зразок знімається прігарний шар,оголюється металева поверхня і через щуп відбувається спочаткукороткочасне, а потім все збільшується, у міру обробки замиканнярел