Анализ характеристик покрытия из высокопрочного чугуна с использованием технологии «потерянной пены»
2025-09-29
I. Анализ процессов нанесения покрытий при литье по выплавляемым моделям
Покрытия являются одним из наиболее важных материалов при литье по выплавляемым моделям; они оказывают значительное влияние как на внутреннее, так и на внешнее качество продукции. Особенно при производстве изделий из высокопрочного чугуна покрытия играют важную роль в устранении таких дефектов, как углеродные отложения и шлаковые включения.
В настоящее время покрытия, используемые большинством отечественных производителей, не вызывают особых проблем при производстве изделий из серого чугуна. Однако при производстве изделий из высокопрочного чугуна характеристики покрытий не соответствуют требованиям, таким образом, не позволяя эффективно устранить углеродные отложения и шлаковые включения. В результате многие производители не могут выпускать изделия из высокопрочного чугуна, отвечающие требованиям механической обработки. Это представляет собой широко распространенную проблему среди отечественных производителей.
Покрытия для литья по выплавляемым моделям состоят из огнеупорных заполнителей, наполнителей, органических связующих, неорганических связующих, суспендирующих агентов, поверхностно-активных веществ и пеногасителей. Во время литья по выплавляемым моделям они обеспечивают структурную поддержку, выдерживают скребковую очистку, противостоят высоким температурам, демонстрируют адсорбцию жидкости (поглощают жидкие остатки из пенопластовой модели при повышенных температурах) и способствуют дегазации.
Покрытия для литья по выплавляемым моделям из чугуна и литой стали должны обладать следующими свойствами: отличная адсорбция жидкости; хорошая проницаемость; высокая огнеупорность; хорошая стабильность суспензии; благоприятная тиксотропность; хорошая смачиваемость; эффективные выравнивающие свойства.
Для покрытий для литья по выплавляемым моделям из алюминия, помимо вышеупомянутых характеристик, дополнительно требуются теплоизоляционные свойства.
Среди всех свойств покрытий для выплавляемых моделей адсорбция жидкости представляет собой уникальную и важнейшую характеристику.
При разработке процессов для изделий из высокопрочного чугуна с требованиями к механической обработке всегда желательно минимизировать отрицательное давление. При высоком отрицательном давлении расплавленный чугун образует струи и турбулентность во время заливки, которые могут удерживать пенопласт в расплавленном железе, препятствуя его выталкиванию и в конечном итоге вызывая внутренние включения шлака и отложения углерода. Одновременно высокое отрицательное давление увеличивает склонность расплавленного железа подниматься по стенкам формы. Кроме того, расплавленное железо не может мгновенно подавать достаточное количество газа в зону испарения, что приводит к вертикальным колебаниям уровня железа. Это приводит к включениям шлака, серьезным дефектам поверхности и отложениям углерода на поверхности. Чтобы избежать таких дефектов, мы стремимся к максимально низкому отрицательному давлению, при этом соблюдая требования по дегазации.
Основываясь на многолетнем опыте производства высокопрочного чугуна, при изготовлении обработанных изделий из высокопрочного чугуна отрицательное давление в идеале не должно превышать 0,3 бар. Это значение устанавливается в начале заливки; во время процесса минимальный уровень вакуума должен оставаться выше 0,1 бар. Отрицательное давление не следует регулировать вручную во время заливки. Однако многие производители, несмотря на понимание этого принципа, испытывают трудности с достижением низкого вакуума при заливке. Основная причина заключается в недостаточной комплексной эффективности покрытия. Литье при низком вакууме часто приводит к недостаточному заполнению, холодным зазорам и обратному потоку расплавленного чугуна.
II. Анализ процесса заполнения расплавленным чугуном
Какие свойства покрытия необходимы для удовлетворения эксплуатационных требований? Давайте рассмотрим это на примере процесса заполнения расплавленным чугуном.
Во-первых, при контакте высокотемпературного расплавленного чугуна с пенопластом пена проходит кратковременную фазу разжижения перед испарением. Покрытие должно адсорбировать жидкие продукты, образующиеся во время этой короткой фазы разжижения. Затем, когда высокотемпературное расплавленное железо протекает, оно испаряет часть этих адсорбированных жидкостей. Это является наиболее важным свойством покрытия — способностью к адсорбции жидкости!
Полученный пар затем выталкивается через поры покрытия под отрицательным давлением. Это представляет собой еще одно важное свойство — проницаемость. Покрытие с способностью адсорбировать жидкость всегда обладает отличной воздухопроницаемостью, однако высоко воздухопроницаемое покрытие не обязательно обладает способностью адсорбировать жидкость!
Покрытие с способностью адсорбировать жидкость может поглощать жидкие продукты при очень низком отрицательном давлении или даже без отрицательного давления. И наоборот, покрытие, не обладающее способностью адсорбировать жидкость, может поглощать только минимальную часть жидких продуктов при высоком отрицательном давлении.
Действительно, все мы понимаем, что при условии беспрепятственной работы вытяжной системы песочницы само наличие отрицательного давления указывает на то, что скорость всасывания при отрицательном давлении превышает скорость газификации пенопласта. Поэтому при установке начального значения отрицательного давления для литья мы обычно исходим из того, что минимальное отрицательное давление во время процесса литья не должно опускаться ниже 0,1 бар.
