Растрескивание оболочковых форм в литейном производстве
Одним из распространенных видов брака оболочковых форм и стержней
является растрескивание их после заливки металлом. Трещины, образующиеся
в оболочковой форме или стержне до затвердевания металла, приводят к
уходу металла из формы или в стержень. Трещины, образующиеся в форме или
стержне в более поздний период, вызывают деформацию отливки или
появление на ее поверхности зигзагообразных приливов.
Любые мельчайшие трещины, образующиеся в оболочке или стержне в процессе
их изготовления, могут привести к растрескиванию стержня или формы в
процессе заливки их металлом. Основными причинами образования трещин во
время изготовления оболочек являются:
неправильно отрегулированная или неправильно изготовленная толкательная
система, не обеспечивающая равномерного снятия отвержденной оболочки или
стержня с модельной оснастки;
неправильно расставленные толкатели или недостаточное количество их в
модельной оснастке;
недостаточные литейные уклоны на моделях или стенках стержневого ящика
или полное отсутствие их;
сложный профиль оснастки, который может образовать высокие арочные или
ребристые участки в оболочке, затрудняющие равномерный съем готовой
оболочки или стержня с оснастки.
Трещины в оболочковых формах могут появляться также в результате
неправильной сборки оболочковых полуформ. Выступы на лицевой поверхности
оболочки, образующиеся от неправильно настроенной толкательной системы
(западание толкателей), или наличие на модельной плите забоин и раковин,
несоответствие размеров знаков стержней знакам в оболочковой форме,
неправильное расположение или несоответствие размеров клеевых платиков и
фиксирующих знаков, значительное коробление оболочковых полуформ — все
это будет мешать равномерному соединению двух поверхностей полуформы, а
при сжатии такой формы на прессе эти дефекты приведут к образованию
волосяных трещин в форме. Неправильная расстановка пружинных штифтов на
прессе или несоосное давление их на оболочку при высоком удельном
давлении также может явиться одной из причин образования трещин в
оболочковой форме.
При склеивании оболочковых полуформ с
использованием остаточного тепла одной из полуформ наблюдается на
практике разность температур между полуформами в пределах 100<!. При
этой разности температур оболочковая полуформа длиной в 400 мм
увеличивается в размере на 0,5 мм, а оболочка длиной № 600 мм — на 0,75
мм. На практике результирующее удлинение получается меньше, так как
холодная оболочка нагревается от горячей в процессе всего времени
отверждения клея. Поэтому удлинением небольших по размеру оболочек можно
пренебрегать. Что касается больших по размеру оболочек, то
результирующее удлинение их достигает значительных величин, а это*
приводит к возникновению больших напряжений в оболочковой форме, которые
в процессе охлаждения формы вызывают коробление или образование трещин в
ней. Способ склеивания оболочковых форм с использованием остаточного
тепла двух полуформ и порошкообразного клея лишен перечисленных
недостатков.
При заливке оболочковых форм под воздействием высокой температуры
металла лицевая сторона оболочковой формы и стержня быстро нагревается,
что способствует бурному горению» смолы. Под воздействием высокой
температуры металла, а также’ температуры сгораемой смолы песок на
лицевой поверхности формы расширяется, вызывая напряжение в форме и
стержне. Значительное расширение песка наблюдается в интервале
температур 500—600° С, напряжение в форме при этом достигает максимума.
Более удаленные слои формы или стержня нагреваются не так быстро и до
менее высокой температуры, а поэтому как бы способствуют сохранению
формы в процессе затвердевания отливки. Вследствие этого обратная
сторона стержня и оболочковой формы должна быть достаточно прочной и не
иметь никаких изъянов, чтобы противостоять вышеуказанному напряжению, а
также давлению металла, залитого в форму. Недостаточная толщина и
прочность стержня и оболочки, а также наличие в них изъянов (волосяных
трещин) делают их неспособными противостоять напряжениям, возникающим
при заливке формы.
Степень отверждения смолы в процессе изготовления оболочковой формы или
стержня также играет большую роль в отношении их растрескивания.
Переотверждение оболочковых форм и стержней является одной из основных
причин, вызывающих растрескивание их при заливке металлом.
Теплостойкость оболочковых форм и стержней, отвержденных при высоких
температурах, резко падает. У таких форм и стержней отсутствует
пластичность, вследствие чего они не могут противостоять возникающим в
момент заливки термическим напряжениям. Поэтому для повышения
теплостойкости оболочковых форм и стержней отверждение их следует вести
при оптимальной температуре, не доводя процесс полимеризации
используемой смолы до конца.
Одним из основных способов предотвращения
растрескивания оболочковых форм в процессе заливки является засыпка их
дробью или песком. Создавая опорный слой из песка или дроби, можно
значительно повысить стойкость их к термическим напряжениям и давлению
металла.