Взаимодействие материалов формы с расплавленным металлом

Категория:
Производство точных отливок


Взаимодействие материалов формы с расплавленным металлом

Керамические формы из окислов менее подвержены воздействию металлических окислов, чем формы из силикатов. Так, например, расплавленные окислы железа интенсивнее воздействуют на шамот (силикат алюминия — глинистый сланец с определенным количеством связанной глины), чем на шамотный глинозем или кремнезем.

Циркон (силикат циркония) также взаимодействует с металлом активнее, чем окись циркона. Кремнезем по сравнению с окислом циркония, алюминия и циркона наиболее подвержен воздействию расплавленных окислов железа, марганца и хрома.

При реакции окислов металлов с материалом керамической формы образуются соединения с более низкой температурой плавления, чем у материала формы и окисла металла. Так, например, температура плавления кварца около 1560 °С, а закиси железа FeO 1377 °С. Между этими окислами образуется соединение со стехио-метрическим соотношением Fe0-Si02, которое имеет точку плавления 1178 °С. Окись марганца плавится при 1560 °С. Его соединение с кремнеземом при стехиометрическом отношении плавится при температуре 1221 °С.

При заливке, кристаллизации и охлаждении материал керамической формы не должен взаимодействовать с окислами заливаемого металла. Практически все же возникают реакции материала формы с заливаемым металлом. Это происходит тогда, когда металл, заливаемый в форму, имеет большее сродство к кислороду; чем окислы в материале формы. Так, например, кремнезем восстанавливается марганцем или титаном, а при высоком вакууме и углеродом из металлического материала (расплава). Реакции заливаемого металла с материалом формы разрушают керамическую форму, и получают отливки с дефектной поверхностью. Если при этом возникают и газовые продукты, как при восстановлении свободного кремнезема углеродом в высоком вакууме (СО), то отливки будут иметь и газовые раковины.

Такая реакционность огнеупорных материалов с заливаемым металлом свидетельствует о вредном влиянии свободного кремнезема. Поэтому во многих промышленно развитых странах для приготовления суспензий при литье по выплавляемым моделям используют огнеупорные материалы с максимальной огнеупорностью, термостойкостью и малым тепловым расширением, со значениями лучшими, чем у кварца. Свободная окись кремния (кремнезем) используется в основном в аморфной форме, т. е. в виде плавленого кварца.

В США для литья по выплавляемым моделям используют следующие огнеупорные материалы: кристаллический и плавленый кварц, плавленый глинозем (искусственный корунд), циркон, стабилизированный окисел циркония (Zirconia Е. F. Stabilised), муллит (плавленный), спеченные каолины (Fire-Clay, Flint Grain), кианит. По литературным данным и по устным сообщениям при посещении литейных цехов литья по выплавляемым моделям, за рубежом используют для приготовления суспензий следующие огнеупорные материалы: в СССР — пылевидный кварц — кристаллическая форма, циркон, корунд и его смеси со свободным кремнеземом; в Канаде (фирма Canadian Marconi Company) — пылевидный циркон, молохит; в США, фирма Mfg. Co. Ing. — циркон, молохит, муллит; фирма Austenal Micro Cast. Div. Howmet Co. — коррунд, муллит, плавленый кварц, циркон.

Циркон и молохит используют также следующие фирмы: Gebruder Sulzer Winterthur (Швейцария), Praff Kaiserlauter и Edelstahlwerke Bochum (ФРГ), Dunlap (Англия), BSA Precision casting Ltd. (Англия), Microfusion (Франция).

В патенте приведены помимо кварца, корунда, циркона, окисла циркония, молохита, силлиманита и муллита как высокоогнеупорных веществ также и окись магния, окислы хрома и шамоты.

Окись магния не используют для изготовления керамических форм из-за его высокого коэффициента теплового расширения. Кроме того, окись магния активно действует на гидролизованный раствор этилсиликата как гелеобразующий катализатор. Окись хрома имеет средний коэффициент теплового расширения (близкий к корунду), но ее нет в продаже в достаточном количестве (с пригодной зернистостью). Окись хрома используют в качестве Добавки к керамическим формам, которые отличаются особо высокими механическими свойствами и химической стойкостью к воздействию окислов железа. В Англии использовали такие Добавки в суспензию для получения точных отливок из стали с высоким содержанием хрома.

Шамоты и глинистые сланцы при испытании в ZPS г. Готвальдов показали низкую огнеупорность и малую химическую стойкость к заливаемым металлам. Даже не очень массивные отливки или отливки из низколегированных сталей имели некачественную поверхность.

При выборе подходящего огнеупорного материала следует иметь в виду и его последующее удаление с отливки. Лучшим является химический способ удаления. Он наименее трудоемкий и фактически единственный при очистке керамики из узких отверстий, пазов и из других сложных полостей отливки.

Все формы кристаллографического кремнезема, включая и аморфный, хорошо растворяются в щелочных веществах, таких, как горячие водные концентрированные щелочи или расплавы углекислых солей (карбонатов) и щелочных гидроокисей, а также в плавиковой кислоте. Силлиманит также относительно легко растворяется в щелочных гидроокисях.

Окись алюминия (корунд) трудно растворяется в расплавах щелочных гидроокисей или в плавиковом шпате. Циркон практически нерастворим в расплавленных щелочных гидроокисях; он легко растворяется в расплавленном криолите, флюорите (плавиковом шпате), фтористом натрии и в пирофосфате калия.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум