Зерновая основа покрытий
Зерновая база есть дисперсной составляющей покрытия, которая придает поверхности отливки требуемую чистоту либо заданные особенности. Материалы, используемые в качестве’ зерновой базы литейных покрытий, разделяются по показателю действия на металл отливки на две группы: пассивные мелкодисперсные неорганические и органические порошки; активные плавящиеся либо диффундирующие материалы требуемой зернистости.
Зерновой состав дисперсных материалов определяют методом рассева навески на стандартных сетках. Для получения более правильных результатов ситовой анализ литейных наполнителей делают «мокрым» методом. Зерновой состав порошков с размерами частиц менее 50 мкм (тазик) определяют седиментомет-рическим способом. Размеры сеток регламентируются ГОСТ 3584—73 и 6613—73. В используемом в литейном производстве ГОСТ 2189—62 «Пески формовочные.
методы и Отбор проб лабораторных опробований» для определения зернового состава песчаной базы принят сокращенный комплект сит. Совсем сравнительно не так давно в литейном производстве нашли использование высокоогнеупорные материалы — электрокорунд, карбид кремния и другие, относящиеся к абразивам. номера и Группы зернистости абразивных материалов выяснены ГОСТ 3647—71.
Серьёзным критерием особенностей противопригарных материалов есть степень их смачивания жидким его окислами и металлом. Для предотвращения пригара зерновую базу покрытий выбирают таковой, дабы она не смачивалась жидким металлом и, по возможности, его окислами.
Зерновая база пассивных покрытий. Зерновую базу пассивных покрытий воображают неплавящиеся и не-диффундирующие материалы; они владеют высокой огнеупорностью, химически устойчивы при больших температурах и малоактивны по отношению к жидким металлам, а в некоторых случаях к их окислам. По значению водородного показателя рН огнеупорные окислы разделяют на кислые (рН8).
Свойство материала противостоять действию больших температур выяснена в одних случаях температурой плавления, в других — огнеупорностью. Термостойкость огнеупорных материалов, базу которых образовывает минерал с постоянным химическим составом, выяснена температурой плавления, характеризующей переход вещества из кристаллического состояния в жидкое.
Для огнеупорных материалов, складывающихся из нескольких окислов, соотношение которых может изменяться в известных пределах, вместо температуры плавления указана огнеупорность — свойство материала противостоять, не расплавляясь, действию больших температур. Определение огнеупорности регламентируется ГОСТ 4069—69. Теплофизические особенности соответствуют кроме этого беспористым телам.
В жёстком беспористом теле теплота передается лишь температуропроводностью. В пористого порошкового материала, состоящего как минимум из двух фаз — жёсткого тела и газа, теплота передается теплопроводностью соприкасающихся частичек воздуха и твёрдого тела, конвекцией газов в порах и лучеиспусканием. Все три метода теплообмена имеют разное значение на различных стадиях прогрева порошкового материала.
При низких температурах, примерно около 100° С, теплообмен происходит по большей части теплопроводностью; теплообмен лучеиспусканием и конвекцией при этих температурах ничтожно мелок. При температурах от 100 до 800° С теплота передается по большей части конвекцией и в меньшей мере теплопроводностью. Тут возрастает значение газа, что передает теплоту в основном конвекцией в отдельных порах и между порами.
При температурах выше 800° С передача тепла осуществляется в основном лучеиспусканием.
Из-за громадного термического сопротивления территории контакта частичек коэффициент теплопроводности порошкового материала многократно меньше коэффициента теплопроводности материала самих частичек. Кристаллический кварц (р = 2500 кг/м3) имеет коэффициент теплопроводности 6,2 ккал/(м-ч-СС), а кварцевый песок (р = 1500 кг/м3) — 0,28 ккал/(м-ч-°С), что в 22 раза меньше теплопроводности исходного материала [20]. С повышением пористости, а следовательно, повышением газообразной фазы
для порошковых материалов характерно уменьшение влияния на теплопроводность природы жёсткой фазы. При пористости 60% минеральный порошок, к примеру, имеет теплопроводность 0,15 Вт/(м-°С) (0,13 ккал/(м-ч-°С)), а металлическая пыль — о’, 18 ккал/(м-ч-°С).
Для изготовление покрытий с пониженной теплопроводностью используют теплоизоляционные материалы. Коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов, как и других огнеупорных материалов, зависит от объемной массы, влажности и температуры. Пористость высокоэффективных теплоизоляционных материалов достигает 75%.
К главным огнеупорным наполнителям относятся и главные шлаки.
Феррохромовый шлак (ТУ 14-11-95—74) — отходы при производстве безуглеродистого и малоуглеродистого феррохрома силикотермическим методом. Главной составляющей фер-рохромового шлака есть ортосиликат кальция (2Ca0-Si02). При остывании шлак рассыпается в небольшой порошок с размером частиц менее 30 мкм.
Феррохромовый шлак поставляется литейным цехам по ТУ 14-11-95—74 заводами ферросплавов и электрометаллургическими комбинатами. В соответствии с техническим условиям, феррохромовый шлак разделяют на сепарированный (СФИ1) и несепа-рированный (НФШ). Сепарированный шлак СФШ поставляют литейным цехам для изготовление самотвердеющих противопригарных покрытий и смесей. Удельная поверхность зерен шлака около 2000 см2/г.
Пористость в большинстве случаев образовывает около 50%. Температура плавления в зависимости от состава колеблется в пределах 1500—1600 °С.
Нефелиновый шлам (СТУ 30-478-64) — побочный продукт производства глинозема из нефелина, приобретаемого щелочным способом. Главной составляющей нефелинового шлама есть ортосиликат кальция. Состав шлама, %: 53—56 СаО; 29—31 Si02; 3—5 А1203; 2,5—4,0 Fe203; 2,2— 2,8 Na20.
Нефелиновый шлам есть полноценным заменителем феррохромового шлака.
Наполнители плавящихся красок. В качестве наполнителя плавящихся красок предложен 1 обсидиан, измельченный до размеров зерна 0,074—0,053 мм. При взаимодействии с расплавленным металлом наполнитель частично переходит в стекловидное состояние, благодаря чего слой краски получает эластичность и высокую прочность.
Автором данной книги предложено 2 применять в качестве наполнителя плавящихся красок вулканический пепел, воображающий собой в естественном состоянии однородную белую пыль с остатком на тазике 33,6%, с модулем мелкости 212, средним условным диаметром зерна 0,06 мм. Насыпная масса сухого вулканического пепла 0,95 кг/м3, плотность 2,3 г/см3. Температура плавления 1160° С. Состав, %: 70,0—73,0 Si02; 12,0—15,0 А1203 + + ТЮ2; 1,0—1,2 FeO + Fe203; 1,0—1,5 CaO + MgO; 7,0— 9,0 NaaO + K20; 3,8—5,5 п. п. n.
Углеродистые наполнители. Покрытия, которые содержат углеродистые наполнители, не владеют высокой активностью по отношению к металлам, исходя из этого занимают промежуточное положение между активными и пассивными покрытиями. Из углеродистых материалов в качестве наполнителей в литейных красках используют графиты, древесный и каменный уголь, кокс и сажу. Графит приобретают из естественных руд, доменных скрапов и методом термического разложения углеводородов.
Температура сублимации графита 3700° С. Плотность графита зависит от его микропористости и при 20° С достигает 2,26 г/см3. Коэффициент линейного расширения 4,5-Ю-6 1/°С. Чистый графит с плотностью, приближающейся к 2,24 г/см3, имеет коэффициент теплопроводности 300 ккал/(м-ч -°С). Графит в порошке имеет намного меньшую теплопроводность [0,4 ккал/(м -ч • °С)], измеренную в слое однокомпонентной краски.
Средняя объемная масса молотого графита около 800 кг/м3. Графит термически и химически устойчив. Не смачивается водой, железоуглеродистыми и другими сплавами.
Водородный показатель рН = 7,1.
Недочётами графита как наполнителя противопригарных красок являются относительно тёмная окраска и высокая теплопроводность, поглощающая тепловую радиацию металла. Помимо этого, графитовые краски не всегда обеспечивают получение чистых поверхностей средних и больших чугунных отливок, потому, что при больших температурах графит преждевременно окисляется.
Пироуглерод приобретают методом термического разложения угле-родсодержащих газов: метана, пропан-бутана, ацетилена либо паров жидких углеводородов. Он представляет собой мелкокристаллический углерод блестящего железного цвета, владеющий более высокой стойкостью к окислению при больших температурах если сравнивать с простым промышленным графитом.
Пироуглерод используют для покрытия керамических плакирования и форм огнеупорных материалов, предназначенных для литья тугоплавких сплавов и металлов. В этом ходе совмещаются операции пиролиза углеродсодержащего газа и одновременного нанесения образующегося пироуглерода на поверхность нагретой формы. Пироуглерод выделяется и при термодеструкции на протяжении заливки форм углеродистых материалов, вводимых в покрытия и формовочные смеси.
Громаднейший выход «блестящего» углерода при термодеструкции дают бетанафтоловая смола (21,9%), связующие КО и УСК (21,44%), связующее СКТ (27,31%), полистирол (51,36%), мазут (20^87%) и буроугольный пек (29,58%) [84]. Выход «блестящего» углерода является характеристикой противопригарных особенностей углеродистых добавок.
Сажа — продукт неполного сгорания углеродистых веществ, воображающий собой тёмный порошок из высокодисперсных частиц, в основном углерода. Содержание углерода в разных видах сажи образовывает 88,8—99,6%. Средний диаметр частиц разных видов сажи находится в пределах 16—300 мкм.
Сырьем для получения сажи помогают газообразные, жидкие и жёсткие углеводороды (естественный газ, ацетилен, зеленое масло, нафталин и др.). Краткие сведения о нормах качества обширно используемых в литейном производстве углеродистых наполнителей помещены в табл. 13.
Черта зерновой базы пассивных покрытий. Главная масса зерновой базы пассивных покрытий обязана содержать частицы размером менее 50 мкм. Таковой зерновой состав покрытий нужен чтобы обеспечить минимальную шероховатость поверхности отливок; седиментационную устойчивость красок и кольматацию (осаждение) частиц краски в неровностях формы.
В случае если пылевидный материал используют в качестве припыла, то чем мельче его частицы, тем лучше он удерживается на вертикальных и наклонных поверхностях сырой формы.
Зерновая база активных покрытий. Зерновую базу активных плавящихся покрытий составляют углеродистые марки феррохрома (ГОСТ 4757—67) и ферромарганца (ГОСТ 4755—70), и ферросилиций ФС75 (ГОСТ 1415—70). Для изготовление плавящихся диффундирующих покрытий использование на практике находят: сера техническая (ГОСТ 127—64); сера молотая (ТУ 6-23-01-74), теллур Т-1 либо Т-2 (ГОСТ 17614—72) и соединения бора (борный ангидрид, бура и борная кислота).
К активным наполнителям относятся алюминиевые пудры (ГОСТ 5494—71). Пудру вводят в краску с целью предупреждения образования окисных плен на отливках из легированных сталей. При литье чугуна алюминий оказывает графитизирующее воздействие и в некоторых случаях предотвращает образование отбела.
Использовать алюминиевые порошки не советуют, поскольку они содержат меньше активного (неокисленного) алюминия если сравнивать с пудрами.
