В процессе литья качество рабочей поверхности песчаных форм (стержней), непосредственно контактирующих с расплавленным металлом, оказывает критическое влияние на качество отливки.ПокрытиеПокрытие поверхности литейных форм или песчаных стержней является экономичным, практичным и высокоэффективным методом улучшения качества поверхности отливок. Во время заливки слой покрытия располагается между расплавленным металлом и формой, регулируя и оптимизируя состояние контакта на границе раздела и высокотемпературные реакции между расплавленным металлом и песчаной формой (стержнем), тем самым предотвращая образование различных дефектов отливки. В последние годы, в связи с ужесточением требований к качеству отливок, производство и применение высококачественных покрытий получили широкое распространение как внутри страны, так и за рубежом.

I. Функции покрытий

1. Улучшение качества поверхности

Покрытия предотвращают механическое проникновение, повышают точность размеров отливок и обеспечивают желаемую шероховатость поверхности. При наличии прочного покрытия шероховатость поверхности отливок может быть снижена с Ra = 25–50 мкм (без покрытия) до Ra = 3,2–6,3 мкм.

2. Предотвращение проникновения химических веществ

Для отливок, полученных при высоких температурах и имеющих значительную толщину сечения, высококачественные покрытия с превосходной высокотемпературной химической стойкостью и специальными добавками могут предотвратить химические реакции между расплавленным металлом и песчаными формами, избегая образования проникающих слоев и обеспечивая гладкую поверхность отливок.

3. Повышение прочности поверхности пресс-формы и уменьшение дефектов, таких как коррозия, песчаная эрозия и песчаные включения.

Песчаные формы (стержни) с низкой прочностью поверхности (например, глиняные формы из зеленого песка и формы из жидкого стекла, требующие хорошей разрушаемости) или связующие вещества с низкими температурами термического разложения (например, различные органические связующие) склонны к образованию корок, эрозии песка и включению песка во время заливки. Покрытия с повышенной прочностью и огнеупорностью помогают смягчить или устранить эти дефекты, расширяя диапазон температур применения органических связующих веществ.

4. Контроль скорости охлаждения отливки для предотвращения образования усадочных полостей, пористости, трещин и других дефектов.

Использование огнеупорных материалов с различной теплопроводностью и регулирование толщины покрытия позволяют контролировать скорость теплопередачи от расплавленного металла к песчаной форме, тем самым регулируя скорость охлаждения отливки и предотвращая образование трещин и дефектов, связанных с усадкой.

5. Экранирование от вредных элементов во избежание газовой пористости, науглероживания, поглощения серы, локального разрушения шаровидного кристаллического слоя и других дефектов.

При литье с использованием азотсодержащих фурановых смол или фурановых смоляных песков, отвержденных бензолсульфоновой кислотой и аналогичными веществами, стальные отливки подвержены образованию подкожной пористости; отливки из низкоуглеродистой нержавеющей стали могут страдать от поглощения серы и науглероживания; а отливки из высокопрочного чугуна могут испытывать локальное разрушение в результате образования шаровидных включений. Плотное спеченное покрытие действует как эффективный барьер против реакции N, S и C из песчаной формы (стержня) с расплавленным металлом, устраняя подкожную пористость, науглероживание, поглощение серы в стальных отливках и локальное разрушение в результате образования шаровидных включений в отливках из высокопрочного чугуна.

6. Модификация состава поверхности, микроструктуры и свойств отливок.

Специализированные изоляционные и охлаждающие покрытия изменяют скорость охлаждения и кристаллизации расплавленного металла, создавая на поверхностях отливок микроструктуры обратного охлаждения и белого чугуна для достижения желаемой твердости и механических свойств. Добавление в покрытия металлических порошков того же состава, что и заливаемый металл, или с аналогичными параметрами кристаллической решетки обеспечивает центры зарождения для измельчения зерна. Включение металлических элементов или легирующих порошков с температурами плавления немного ниже температуры заливки расплавленного металла позволяет осуществлять поверхностное легирование отливок путем диффузии в жидкости. При добавлении металлических элементов или легирующих порошков с температурами плавления выше температуры заливки они не легируют поверхность отливки, а внедряются в нее, придавая поверхности особые свойства, такие как износостойкость.

Рассмотрим в качестве примера литье в песчаные формы. Приблизительные статистические данные показывают, что затраты на очистку отливок обычно составляют около 30% от общих производственных затрат. Использование покрытий снижает затраты на очистку более чем на 10%, в то время как расходы на нанесение покрытия и его обработку составляют лишь около 5% от производственных затрат. Следовательно, покрытия снижают общие производственные затраты на литье более чем на 5% — без учета дополнительных преимуществ, таких как снижение процента брака и улучшение механических свойств.

II. Методы выбора покрытий для песчаных форм (стержней).

III. Меры предосторожности при нанесении покрытия

1. Перемешивание и разбавление покрытий

Перед использованием покрытия необходимо тщательно перемешать, затем разбавить соответствующим количеством растворителя до требуемой вязкости в зависимости от фактических условий. Более низкая вязкость рекомендуется для распыления, погружения, нанесения покрытия текучим способом или для песчаных форм с низкой проницаемостью и прочностью; более высокая вязкость подходит для нанесения покрытия кистью или для песчаных форм с высокой проницаемостью и прочностью.

2. Толщина покрытия

Чрезмерно тонкий слой покрытия не обеспечивает удовлетворительного качества поверхности отливки даже при отличных характеристиках покрытия, в то время как чрезмерно толстый слой приводит к ненужным отходам. Толщину покрытия следует минимизировать, чтобы обеспечить защиту от проникновения, сэкономить материалы и повысить устойчивость покрытия к растрескиванию. Обычно толщина покрытия составляет от 0,15 до 1 мм, а для особо тяжелых отливок — от 1 до 2 мм. Меньшие значения применяются к деталям из чугуна, а большие — к деталям из литой стали и литой меди. Толщина за один слой не должна превышать 0,3 мм. Для нанесения толстых покрытий требуется несколько проходов: первый слой должен быть частично высушен (на водной основе) или прокален, высушен и охлажден до комнатной температуры (на спиртовой основе) перед повторным нанесением.

3. Отверждение покрытия

Покрытия на водной основе следует наносить до сушки или поверхностной сушки песчаных форм из жидкого стекла (стержней). Горячие смоляные и нефтеносные пески обычно покрывают после сушки, используя остаточное тепло для сушки или подвергая вторичному обжигу. Глиняные сухие формы (стержни) или формы (стержни) с поверхностной сушкой можно покрывать как до, так и после сушки. Температура сушки покрытий на водной основе колеблется от 100 до 450 °C. При поверхностной сушке с помощью горелок, газа или кислородно-ацетиленового пламени следует избегать концентрации тепла на локальных участках, чтобы предотвратить перегорание связующих веществ. Спиртовые покрытия необходимо быстро воспламенить и высушить после нанесения, чтобы предотвратить чрезмерное проникновение растворителя и его испарение. Если воспламенение не удается или сгорание неполное из-за длительного хранения, небольшое количество спирта можно распылить на покрытие для ускорения горения. Для больших песчаных форм (стержней) может быть применена локальная сушка.

4. Хранение покрытий

Водорастворимые покрытия следует защищать от прямых солнечных лучей и замерзания во время хранения. Для покрытий на спиртовой основе необходимы герметичные условия хранения, противопожарная защита и защита от влаги.

Кроме того, для достижения эффективных характеристик покрытия, песчаная форма (стержень) должна обладать относительно гладкой поверхностью, равномерным уплотнением и достаточной прочностью. В противном случае нанесение будет затруднено, а покрытие может потрескаться или отслоиться.

В заключение следует отметить, что выбор правильного покрытия и его надлежащее нанесение являются ключевыми факторами для получения высококачественных отливок.Xinda Casting CoatingsМы предлагаем надежные, индивидуально разработанные решения для различных систем песчаных форм, помогая вам минимизировать дефекты, снизить затраты на очистку и повысить эффективность производства.