LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

перший, коли до моменту повної газифікації РФ і повного або часткового виділення газів

відповідно з ПП утворюється тверда скориночка ξ, яка перешкоджає проникненню металу в ПП та форму, і другий, коли скориночка ξ не утворюється. В останньому випадку рідкий метал проникає в ПП та форму, що сприяє утворенню механічного пригару.

На підставі представленої фізичної моделі формування пригару при литті кольорових сплавів за моделями, що газифікуються, нами запропоновані математичні методи розрахунку, в першу чергу коефіцієнта насичення РФ пор ПП (В5), який враховує густину пінополістиролової моделі, густину РФ, ступінь

газифікації піномоделі, коефіцієнт пористості, товщину ПП, а також приведену товщину стінки виливка.




11




Рис. 4. Фізична модель взаємодії металу з продуктами термодеструкції газифікованої моделі в системі ''метал-модель-форма'':

1- формувальний матеріал; 2- зазор ''метал-модель''; 3- газифікована модель; 4- порові канали; 5- протипригарне покриття; 6- рідка фаза термодеструкції моделі.


В5= (1)

де - густина ГМ і РФ відповідно, кг/м3; - ступінь газифікації моделі ≤0,1(для алюмінієвих сплавів); - коефіцієнт пористості ПП; - товщина ПП, м; 1- приведена товщина виливка, м; В5- коефіцієнт насичення РФ пор ПП.

Аналіз отриманих результатів експериментів дозволив установити, що при литті кольорових сплавів за ЛГМ - процесом ймовірність існування області, де спостерігається 100% насичення ПП рідкою фазою, складає 0,99. Це дозволяє стверджувати, що протипригарне покриття в період заливки заповнено рідкою фазою, що утворилася в процесі термодеструкції моделі.

12

Умови можливого проникнення металу в порові канали ПП та форму під впливом сумарного газового тиску Рф в зазорі "метал – модель" і металостатичного тиску Yi, визначаються системою рівнянь (2), (3):


, (2)

ξ1== (3)



де - густина ГМ, кг/м3; - приведена товщина стінки виливка, м; - швидкість евакуації газів з вакуумованої форми, м/с; - відповідно температури поверхні форми, сплаву, що затвердів, кристалізації сплаву, зовнішнього середовища, К; - теплоємність та теплота кристалізації сплаву, Дж/кгК, Дж/к - теплоакумулююча здатність форми, Втс0,5/м2К.


Аналіз розрахункових даних, отриманих згідно рівнянь (2) - (3), показав, що наявність РФ в порах ПП визначає умови, які перешкоджають проникненню розплаву в ПП до формування прошарку ξ1 понад 1мм, що виключає утворення пригару на поверхні виливків.

Отже, умови формування пригару на поверхні виливків при литті кольорових сплавів за моделями, що газифікуються, визначаються аналітичними залежностями (2) - (3), а його відсутність приводе до виконання умов, коли коефіцієнт насичення РФ пор ПП дорівнює 1, а товщина прошарку затверділого металу ξ1 більше 1мм.

В четвертому розділі досліджено вплив ПП на якість виливків з алюмінієвих сплавів, у т.ч. на умови формування мікро- і макроструктури, механічних характеристик та специфічну дефектність поверхні литих заготівок.

Так в результаті досліджень впливу складів ПП на якість поверхні виливків з алюмінієвих сплавів АК7, АК12 і АК5М2 було встановлено, що мінімальну площу легко відокремлюванного пригару мають виливки, пінополістиролові моделі яких були покриті фарбою на основі пірофіліту, а максимальну – виливки отримані із застосуванням ПП на основі перліту, що пояснюється високою пористостю наповнювача, низькою швидкістю формування прошарку, що веде до передчасної міграції РФ з пор ПП.

Металографічні дослідження макроструктури зразків виливків з алюмінієвого сплаву АК12 показало, що рівномірну, дрібнозернисту структуру з розміром зерен близько 2 мм має зразок виливка, ГМ якого була покрита фарбою на основі 100% пірофіліту (рис. 5, б) і близька до структури зразків одержаних з використанням високо теплопровідного (2,7 ккал/мчград при температурі 100 0С) цирконового концентрату (рис. 5, а). Грубо дисперсна структура зразків одержаних з використанням низько теплопровідного перліту ( 0,2 ккал/мчград при температурі 100 0С) (рис. 5, в) підтверджує вплив теплопровідності наповнювача ПП на умови твердіння виливків.


а) б) в)


Рис. 5. Макроструктура зразків виливків із сплаву АК12 (товщина стінки 10 мм) з використанням різних вогнетривких наповнювачів в протипригарному покритті: а) – фарба на основі циркону; б) – пірофіліту; в) – перліту. (збільшення х200 разів)


Кількісний аналіз даних про якість поверхні виливків з алюмінієвих сплавів показав, що із збільшенням товщини стінки виливків зростає і питомий об'єм дефектів Di (пригар, газові пузирі) на їх поверхні, незалежно від типу алюмінієвого сплаву. Так установлено, що при литті алюмінієвих сплавів АК7, АК12, АК5М2 кількість дефектів на поверхні виливків з підвищенням вмісту перліту з 30% до 100% у ПП зростає з 35 мм3/м2 до 70 мм3/м2 ( кр.3,4,6, рис. 6), що у 2,2 - 3,8 раз вище

14

ніж при використанні ПП з пірофілітом. Одночасно слід відзначити. що при використанні ПП з пірофілітом кількість поверхневих дефектів Di практично не залежить від товщини стінки виливка ( кр.2, рис. 6) їх на 10 -15% менше чим при використанні циркону у ПП ( кр.1, рис. 6).



Ошибка: источник перекрестной ссылки не найденR, мм




Рис. 6. Вплив товщини стінки виливків і вогнетривкого наповнювача в ПП на об'єм поверхневих дефектів алюмінієвого сплаву АК5М2. Вогнетривкий наповнювач: 1- цирконовий концентрат; 2- пірофіліт; 3- перліт-пірофіліт в співвідношенні 1/2; 4- перліт-пірофіліт в співвідношенні 1/1; 5- перліт-пірофіт в співвідношенні 2/1; 6- перліт.



Таким чином, аналіз отриманих даних, наведених в четвертому розділі дозволяє встановити і підтвердити вплив ПП на формування якості поверхні і структури виливків з алюмінієвих сплавів і оптимізувати склади покриттів з урахуванням їх технологічних і фізико-механічних властивостей.

15

В п'ятому розділі представлені технологічні схеми приготування і нанесення протипригарних покриттів на пінополістиролові моделі, які включають операції розчинення бентоніту та декстрину у воді з подальшим їх змішуванням з вогнетривкими наповнювачами в бігунах до пастоподібного стану. В подальшому паста перед вживанням розчиняється водою до необхідної в'язкості та густини. Економічний розрахунок