Obrabotka Metallov 2013 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (58) 2013 49 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФЦП отливки к литейной форме, что значительно за- трудняет её извлечение и приводит к быстрому выходу из строя самого кокиля. Кроме того, ли- тье в кокиль дает структуру с разной зернисто- стью по сечению отливки. Одним из путей решения этих проблем мо- жет стать использование защитно-раздели- тельных покрытий литейной формы с добав- кой специальных теплоизолирующих веществ. В качестве таких веществ предлагается ис- пользовать нанопорошок диоксида циркония, обладающий очень низкой теплопроводно- стью (1,7...1,8 Вт/(м·К)) и нанопорошок окси- да алюминия (30...13 Вт/(м·К)). В настоящей работе проведены сравнительные исследова- ния структуры и свойств поверхности отли- вок из свинцовистых и свинцово-оловянистых бронз, полученных с использованием защитно- разделительныхпокрытий, содержащихнанопо- рошки диоксида циркония и оксида алюминия. Кроме этого в статье рассмотрена возможность легирования поверхностного слоя отливки на- нопорошком покрытия. Проведенные ранее эксперименты показа- ли, что использование защитно-разделительных покрытий такого состава в значительной мере влияет на скорость охлаждения поверхности и, как следствие, на её структуру. Однако поми- мо изменения структуры свинцовистых бронз применение обмазок позволило существенно снизить шероховатость полученных отливок. Так, проведенные эксперименты показали, что заливка расплава в стальные или чугунные формы, нагретые даже до небольших темпера- тур 300...400 °С, приводит к интенсивному га- зообразованию на поверхности формы. Такое газообразование также начинается, когда за- ливается большое количество расплава (>4 кг) в стальные и чугунные формы с низким от- ношением массы отливки к массе формы. Со- гласно [4] в стальной или чугунной изложнице поверхность окисляется при чередовании на- грева и охлаждения. При этом, если изложни- ца содержит цементит или свободный углерод в структуре, будут идти реакции: FeO + Fe 3 C = 4Fe + CO, FeO + C = Fe + CO. В результате этих реакций между слитком и изложницей образуется газ, порождающий сви- щи при заливке. Так как количество газа неболь- шое, то форма свища близка к его форме, по- лучающейся в результате адсорбции, т. е. свищ с острыми краями. На рис. 1 приведен пример свищей, образующихся на поверхности отливки из бронзы БрС10 в чугунную форму, нагретую до температуры около 600 °С. Подобные свищи образовывались и при литье в формы, нагретые до более низких температур (~200...400 °С), но в значительно меньших количествах. Их глуби- на, как правило, не превышает 1...1,5 мм. Такие дефекты отливки достаточно легко удаляются механической обработкой. В некоторых случа- ях вместе со свищами образуется газовая пори- стость, распределенная по всему объему отливки или на глубине до 7–8 мм. Как правило, это явле- ние наблюдалось при заливке в металлические формы, нагретые до температур выше 600 °С или при литье сравнительно больших заготовок (>5 кг). Наблюдаемые в таких условиях газовые поры имели сферическую форму и, как правило, их диаметр не превышал 0,3-0,4 мм. Благодаря сферической форме газовые поры не вызывали значительного снижения механических свойств. Вместе с тем такие дефекты структуры уже не удается удалить механическим путем. На рис. 2 показаны профилограммы по- верхностей отливок из бронзы БрС10, залитых (рис. 2, а ) в форму с использованием антипри- гарного противозадирного смазочного материа- ла АСПФ-2/РгУ (рис. 2, б ) – использовалась об- мазка следующего состава: – порошок диоксида циркония –20 %; – индустриальное масло – 80 %. Такой состав обмазки позволяет достигать чистоты поверхности отливки Rz 30-40, ис- пользование же стандартной обмазки дает лишь Рис. 1. Свищи, образующиеся на поверхности бронзовых отливок