Активные плавящиеся краски и пасты

Категория:
Покрытия литейных форм


Активные плавящиеся краски и пасты

В машиностроении множество деталей машин, подвергающихся сильному износу вследствие приложения повышенных нагрузок работы в абразивных или агрессивных средах. Износу обычно подвергаются только определенные рабочие поверхности деталей. Известны различные легированные сплавы, используя которые можно повысить стойкость тех или иных деталей, однако из-за специфических свойств некоторых сплавов (хрупкость, затрудненная обрабатываемость резанием и др.) не всегда можно изготовлять требуемые детали по конструктивным, прочностным, а иногда и экономическим соображениям. В данном случае целесообразно применять поверхностное легирование быстроизнашивающихся участков деталей, совмещенное с процессом литья. Для этой цели отдельные поверхности литейной формы окрашивают активными покрытиями, содержащими легирующие элементы.

Активные плавящиеся покрытия содержат порошки или гранулы ферросплавов или легирующих металлов. Во время заливки основной металл проникает в пористый слой легирующего покрытия и сплавляет или растворяет легирующие материалы.

Иногда, если теплоты отливки недостаточно для усвоения легирующих материалов, используют теплоту экзотермических реакций между соответствующими компонентами покрытия.

А. А. Горшков и Е. И. Рабинович установили, что для получения сравнительно глубокого легированного слоя отливки решающим фактором является температура плавления легирующего ферросплава обмазки. Не доведенные до расплавления легирующие покрытия (только спекшиеся или конгломерирован-ные) не создают легированного слоя и отслаиваются от поверхности отливки. Лучший эффект легирования достигается при использовании менее тугоплавких (высокоуглеродистых) ферросплавов.

В качестве связующего в легирующем покрытии не следует применять глину. Покрывая поверхность легирующего материала, глина изолирует его от жидкого металла и препятствует сплавлендю.

Устойчивые результаты легирования отливок из углеродистой стали достигаются при введении легирующего материала в форму насыпью в виде гранулированной шихты без. какого-либо связующего. В этом случае жидкая сталь легко проникает в крупнозернистый насыпной слой, окружает зерна легирующего материала и растворяет их.

Установлено, что поверхностное легирование хромом стальной отливки массой 0,5 т путем покрытия формы пастой, состоящей из углеродистого феррохрома и жидкого стекла, протекает более успешно, когда создаются условия для расплавления слоя обмазки. Лучшие результаты легирования получаются на вертикальных поверхностях, худшие — на нижних и плохие — на верхних горизонтальных плоскостях, откуда расплавленное легирующее покрытие стекает.

Для поверхностного легирования сравнительно тонкостенных отливок тугоплавким хромом предложено использовать металлотермические реакции х.

Анализируя проведенные работы по поверхностному легированию отливок, В. С. Омельченко пришел к выводу, что легирующее покрытие оказывает захолаживающее действие на залитый металл подобно холодильникам, поэтому легирование отливок с малой толщиной стенок с применением тугоплавких легирующих материалов практически невозможно.

Для расплавления легирующих материалов им предложены химические источники тепловой энергии в виде экзотермических реакций восстановления окислов металлов активными металлами-восстановителями. Установлено, что применяя экзотермические реакции, можно получить на чугунных и стальных отливках с толщиной стенок 15 и 30 мм легированный слой толщиной 4,5 и 8 мм соответственно. Использование экзотермических реакций расширяет номенклатуру легирующих материалов вплоть до тугоплавких. Недостатком способа является недостаточная чистота легированной поверхности из-за наличия шлаковых включений.

Дальнейшие исследования возможности поверхностного легирования стальных отливок материалами, имеющими температуру плавления выше температуры заливаемой стали, проведены А. М. Михайловым и Г. Ш. Ахметовым. В качестве легирующих материалов были использованы металлический хром Х2 (^пл = 1900° С) и безуглеродистый феррохром ФХ006 (tnn = — 1600гь 1690° С). Установлено, что для легирования стальных отливок тугоплавкими металлами и ферросплавами необходимо в легирующие пасты добавлять сравнительно легкоплавкий ферромарганец. Для легирования хромом стальных отливок с толщиной стенок до 20 мм рекомендуется паста, состоящая из 90% феррохрома марки ФХ006 и 10% ферромарганца ФМн78, а при толщине стенок более 20 мм — паста, включающая ’96% феррохрома и 4% ферромарганца. Поверхностное легирование может быть применено для повышения износостойкости отливок из марганцовистой стали 110Г13Л. Известно, что в обычных условиях литья стали 110Г13Л в формы из кварцевого песка на поверхности раздела металл — форма происходит массообмен, состоящий в том, что поверхностный слой отливки насыщается кремнием, а форма — марганцем. В результате такого обмена сталь на поверхности отливки теряет до 3% марганца и приобретает до 1 % кремния. Такая сталь не соответствует требованиям ГОСТа, в связи с чем резко ухудшается ее главный показатель — износостойкость, поскольку после закалки поверхностный слой не получается чисто аустенитным.

Чтобы избежать потерь марганца в поверхностном слое отливки, было проведено поверхностное легирование марганцем [70]. Сухой молотый ферромарганец наносили на поверхность стержня, покрытого клеем из пульвербакелита, растворенного в спирте. При таком способе поверхность частиц ферросплава, обращенная к жидкому металлу, была совершенно чистой, что очень важно для эффективного сплавления.

Химическим анализом установлено, что в поверхностном слое отливки на глубине 1,5 мм в результате легирования содержание марганца повысилось до 13,7%, а содержание кремния несколько снизилось по сравнению с более глубокими слоями.

Подобные результаты получены и при легировании стали 110Г13Л феррованадием (*пл = 1420° С). Содержание ванадия в поверхностном слое достигало 2,6%, тогда как в основном металле обнаружены только его следы.

Рассмотрев результаты приведенных исследовательских работ по поверхностному легированию отливок в формах пригорающими плавящимися красками и пастами, можно сделать следующие выводы:
1) эффективность поверхностного легирования зависит от природы легирующих материалов и легируемого сплава и способа нанесения легирующего материала на поверхность формы;
2) легирование протекает наиболее эффективно в том случае, когда поверхность легирующего материала, соприкасающаяся с расплавом, свободна от пленок связующего вещества и окислов;
3) в целях успешного легирования основной металл отливки должен проникать в легирующее покрытие, окружать зерна легирующего материала, расплавлять, оплавлять или растворять их;
4) при поверхностном легировании отливок тугоплавкими веществами целесообразно вводить в легирующий слой сплавы с температурой плавления ниже основного металла, чтобы облегчить поступление жидкого легируемого металла в слой покрытия и облегчить растворение тугоплавкого легирующего материала;
5) еслц в легируемом сплаве допустимо повышение содержания углерода, то во всех случаях целесообразно применять углеродистые ферросплавы, имеющие пониженную температуру плавления;
6) использование химических источников теплоты допустимо в тех случаях, если к качеству поверхности легированного слоя не предъявляются особые требования, так как продукты экзотермических реакций повышают шероховатость поверхности отливки;
7) расплавленная легирующая паста должна обладать достаточной вязкостью, чтобы исключить стекание ее в нижнюю часть формы;
8) на кинетику легирования оказывает существенное влияние вид связующего и флюса.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум