Дефекты литья - Раковины

Причиной образования раковин могут быть газы, выделяю­щиеся из предметов, устанавливаемых в форму: холодильников, жеребеек, шпилек, солдатиков, асбестовых прокладок и т. п. Если поверхность этих предметов покрыта ржавчиной или сконденси­рованной влагой, то при контакте с металлом происходит газооб­разование, приводящее к возникновению в отливках местных на­ружных или внутренних газовых раковин. Аналогичным образом образуются газовые раковины от прокладочной глины в знаках стержней и по разъему форм, от кусков формовочной смеси и глины, попавших в полость формы и т. п.

В формах для крупных и тяжелых отливок во избежание прорыва металла по разъему при заливке укладывают слой прокладочной глины, содержащей 20—30% влаги. Газотворность сырой глины в 5-8 раз больше, чем формовочной смеси. Образующиеся при контакте глины с металлом газы часто проникают в примыкающую к разъему часть отливки, образуя газовые раковины различных размеров. Иногда при чрезмерно толстом слое прокладочной глины раковины могут быть значительных размеров (длиной до 3 м).

Ржавые металлические предметы, даже покрытые формовочной краской, также приводят к образованию газовых раковин. В этом случае поверхность раковины серебристая.

Рабочая поверхность металлических предметов, повторно используемых в литейной форме, кроме ржавчины имеет сетку термических трещин. Содержащийся в трещинах воздух при соприкосновении с жидким металлом нагревается, увеличиваясь в объеме, и внедряется в незатвердевшую отливку, образуя мелкие раковины.

Раковины часто возникают от газов, содержащихся в жидком металле. В жидком металле всегда присутствуют газы (азот, водород, кислород), растворенные или образовавшиеся в результате химических реакции между отдельными его компонен­тами.

Атомарный водород растворяется в железе. Азот находится в металле в виде химических соединений с железом, кремнием, титаном и другими элементами, однако эти соединения могут разлагаться и выделять газообразный азот. Растворимость азота и водорода в железе уменьшается с понижением температуры и при переходе железа из жидкого в твердое состояние. Например, при затвердевании железа скачкообразно падает растворимость водорода. Кислород, растворимость которого в жидком железе увеличивается примерно пропорционально повышению температуры и при 1600 С составляет 0,22%, находится в железе в виде химического соединения — закиси железа FeO Основной причиной возникновения раковин от газов, растворенных в металле, является скачкообразное падение растворимости газа в металле в период затвердевания. Такое понижение растворимости приводит к тому, что из закристаллизовавшейся твердой фазы газы переходят в расплав, который непрерывно ими обогащается. Степень обогащения незакристаллизовавшегося расплава газом зависит от скорости распространения газа в металле и скорости кристаллизации. В наибольшей степени остаточный расплав обогащается водородом. Зародышами газовых пузырьков в расплаве могут быть мельчайшие чрезвычайно медленно всплывающие пузырьки любого газа, различные неметаллические включения, грани растущих кристаллов металла, неровности стенок формы и т. п.

Образующиеся в затвердевшем металле мелкие газовые пузырьки, не успевшие удалиться из отливки, образуют групповые раковины, поражающие большой объем отливки или отдельные ее части. Такой дефект называют газовой пористостью.

В сталях всегда содержится закись железа FeO образующаяся в результате окисления металла при плавке. Закись железа реагирует с углеродом, содержащимся в расплаве. Образующийся газообразный окисел СО также практически не растворим в металле и в процессе плавки свободно выходит из пего в виде газовых пузырей. Однако если реакция между закисью железа и углеродом происходит в металле, залитом в форму, то при его быстром затвердевании пузыри СО не успевают удалиться из отливки и образуют в ней раковины. Именно поэтому при заливке форм плохо раскисленной сталью, содержащей значительное количество FeO затвердевающий металл начинает вспучиваться и выходить из выпоров и прибылей, а количество газовых пузырей, образующихся в отливке, весьма велико.