LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Протипригарні покриття на основі пірофіліту для лиття алюмінієвих сплавів за моделями, що газифікуються

механічних властивостей виливків.


Рис.1. Ескіз металевої гільзи для визначення газопроникності покриття на стандартному приладі 042:

1- натискна гайка; 2- кільце; 3- гумові прокладки; 4- сітка з покриттям; 5- гільза.


В третьому розділі досліджені характеристики нових протипригарних покриттів на водній основі з пірофілітом та перлітом для лиття алюмінієвих сплавів за ЛГМ - процесом. В якості в'яжучого використовували декстрин, а в якості стабілізатора – бентоніт.


7

При аналізі отриманих експериментальних даних встановлено, що газопроникність ПП на основі перліту та пірофіліту в різних пропорціях змінюється від 27,0 до 12,2 од відповідно. Газопроникність покриттів, які використовувались для лиття за моделями, що газифікуються, нижча у 0,5 - 3 разів запропонованих покриттів, де частка пірофіліту у вогнетривкому наповнювачі більш 70% (рис. 2), а це перешкоджає міграції рідких, парогазових продуктів з контактної зони ''метал - покриття" у форму і призводить до формування пригару, газових раковин на поверхні виливків. При цьому треба відзначити, що газопроникність покриттів, які містять від 70% до 100% пірофіліту (13,3 і 12,2 од), знаходиться в заданих межах для ПП ЛГМ - процесу (8 - 15 од) саме вони і можуть бути рекомендовані з точки зору оптимальної газопроникності.

Згідно з експериментальними даними дослідження газотвірності ПП на основі перліту та пірофіліту (рис. 3) встановлено, що найбільше значення цієї характеристики має покриття №1 (193,91 мл газу / 1 г проби), в якому як вогнетривкий наповнювач використовували 100% перліту (рис. 3). Це значення на

300% перевищує величину газотвірності покриттів №4 і №5 (45,58 і 47,47 мл газу / 1 г проби), де частка пірофіліту перевищує 70%. Таке високе значення газотвірності (зміст перліту > 70%) у вогнетривкому наповнювачі можна пояснити внутрішньою комірчастою структурою зерна перліту, де є велика кількість пор, заповнених повітрям і насичених вологою, яка при тепловому ударі різко збільшує свій об'єм. При зниженні вмісту перліту в ПП за рахунок збільшення вмісту пірофіліту, газотвірність знижується від 70,78 до 47,47 мл/г, що так само підтверджує гіпотезу про наявність надмірних газотвірних продуктів в порах перліту (рис. 3).

Отримані вперше дані про газотвірність ПП використані при оптимізації їх складів і можуть бути застосовані при розрахунку і регулюванні тиску в зазорі ''метал-модель'', а також при визначенні величини шкідливих викидів при формуванні системи екологічної безпеки.



8


Рис. 2. Значення газопроникності протипригарних покриттів з різними вогнетривкими наповнювачами: 1- перліт 100%; 2- перліт-пірофіліт 70% / 30 ; 3- перліт-пірофіліт 50% / 50%; 4- перліт-пірофіліт 30% / 70%; 5- пірофіліт 100%; 6- перліт-маршаліт 50% / 50%; 7- дістен-силіманіт; 8- цирконовий концентрат; 9- електрокорунд.












Рис. 3. Газотвірність протипригарних покриттів з різними вогнетривкими наповнювачами: 1- перліт 100%; 2- перліт-пірофіліт 70% / 30%; 3- перліт-пірофіліт 50% / 50%; 4- перліт-пірофіліт 30% / 70%; 5- пірофіліт 100%.

9

Результати експериментів показали, що найбільше значення краєвого кута змочуваності рідкої фази (РФ) полістиролу має покриття з вмістом 100% пірофіліту у вогнетривкому наповнювачі (Θ=131 0), а найменше значення – покриття на основі 100% перліту (Θ=123 0). Проте слід зазначити, що всі нові покриття добре

змочуються РФ полістиролу, а це дозволяє виключити концентроване накопичення РФ і локальне утворення дефектів з боку ПП. сформувати рівомірний гарнісажний шар з піровуглецю. Оскільки піровуглець має високу вогнетривкість і не змочується алюмінієвими сплавами, то це створює умови для отримання якісної поверхні виливків без пригару.

Аналіз впливу вогнетривкої складової нових протипригарних покриттів на шорсткість поверхні і структуру виливків показав, що шорсткість поверхні зростає із збільшенням вмісту перліту у вогнетривкому наповнювачі . У покриттів №4 і №5 із вмістом 100% пірофіліту та пірофіліта понад 70% і перліту до 30% не спостерігалося утворення пригару, покриття легко відділялися від виливків після вилучення їх з форми. Наявність покриття №1 (на основі перліту) сприяло утворенню пригару на виливках, який важко відокремлювати. Це можна пояснити комірчастою структурою спученого перліту, в порах якого може залишатися значна

частина кристалізаційної вологи, яка виділяється при температурі 600-700 0С і протидіє фільтрації РФ, що веде до утворення газових дефектів та пригару на поверхні виливків з алюмінієвих сплавів.

Шорсткість Rz поверхні виливків з алюмінієвих сплавів яка вимірювалась за допомогою профілометра, змінюється в досліджуваному інтервалі складів ПП від 40 до 12 мкм. Слід зазначити, що, застосовуючи ПП з пірофіліту та домішками у вигляді перліту (до 30%), можна одержувати виливки з алюмінієвих сплавів з

шорсткістю менше 12мкм, тобто нижчою ніж в піщаних, оболонкових та металевих формах.

Були також вивчені інші технологічні властивості ПП, такі як в'язкість, седиментаційна стійкість , густина ПП, які знаходились у границях 13 - 17 с, 98 - 100 %, 1,07 - 1,49 г/см3 відповідно. Для підвищення седиментаційної стійкості в


10

ПП вводили альгінат натрію в кількості 0,5% від маси готового покриття, що дало змогу підвищити седиментаційну стійкість створених ПП до 97%.

В розділі також уточнено механізм формування пригару та вперше проведена оцінка впливу фазового складу полістиролу при визначені умов формування пригару при литті кольорових сплавів за моделями, що газифікуються.

Механізм пригароутворення при литті за моделями, що газифікуються, визначається газовим режимом форми, тепломасопереносом в ній, а також накопиченням РФ в порах ПП і може бути представлений в наступному вигляді (рис. 4).

В період заповнення форми розплавом під дією його теплової енергії відбувається деструкція ГМ (3) з утворенням РФ (6). При цьому остання під дією конвективних потоків, що розвиваються в розплаві, зміщується на контактну поверхню системи ''метал-покриття''. За рахунок наростаючого металостатичного тиску (рис. 4) РФ заповнює порові канали (4) ПП (5). Після заповнення каналів відбувається подальша термодеструкція РФ до ПГФ і формування скориночки

тверднучого металу товщиною ξ. Тут мають місце два випадки: