Рациональное использование природных ресурсов. Содержание 1анализ и тенденции развития литья теплоэнергетического оборудования 5
 Скачать 1.71 Mb.
|
6ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВПод герметичностью чугуна понимают его способность противостоять проникновению через него находящихся под давлением жидкости или газа [24]. Герметичность чугуна во многом зависит от физического его состояния и, в частности, от наличия в нем пористости. Герметичность и пористость чугуна являются взаимно связанными величинами, одна из которых обусловливает другую. Поэтому оценка герметичности чугуна в дальнейшем будет произведена на основании пористости. 6.1РАЗНОВИДНОСТИ НАРУШЕНИЙ ПЛОТНОСТИ СЕРОГО ЧУГУНАЦелесообразно различать следующие виды пористости чугуна: а) микропористость - обуславливается пространством графитовых включений, а также межкристаллическим пространством; б) макропористость - является следствием образования рассредоточенной пористости типа усадочной, газовой и пр. в) грубая пористость - имеет место при образовании в отливках грубых пороков, таких как усадочные, песчаные, шлаковые раковины, трещины, неслитины и т. 6.1.1МикропористостьПри анализе микропористости полагаем: - что плотность графитных включений не зависит от формы, характера и залегания, и во всех случаях равна 2.25 г/см3; - межкристаллическое пространство по сравнению с объемом графитовых включений очень мало и поэтому в дальнейшем оно учитываться не будет; - плотность основной металлической массы для всех исследуемых образцов чугуна является постоянной величиной, равной 7.8 г/см3 . На основании принятых выше условий можно предполагать, что микропористость чугуна в основном образуется за счет пространства, занимаемого графитными включениями [24]. Пространство графитных включений определяется количеством свободного углерода - Сгр: Сгр = Собщ - Ссвяз, (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-1) Общее содержание углерода Собщ и связанный углерод определяются химическим анализом. Кроме того, количество связанного углерода определяется структурой металлической основы, при этом Ссвяз = 0.8×Кп, (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-) где Кп - количество перлита в металлической основе чугуна. При определении микропористости целесообразно пользоваться относительными величинами количества и объема графита, а также основной металлической массы чугуна [24]. Если обозначить: gгр - удельный вес графита; gм - удельный вес металлической основы чугуна; gгр - относительный вес графита в чугуне; gм - относительный вес; Кгр - относительный объем графита в чугуне; Км - относительный объем металлической части чугуна, тогда относительный объем графита и металлической части чугуна определяются по формулам (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-),(ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-).  (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-)  (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-) где Vгр и Vм - абсолютные объемы графита и металла. Формулы (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-),(ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-) позволяют определить относительный объем графита и металлической основы чугуна в зависимости от его химического состава.  (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-) аналогично:  (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-) Зная относительный объем графитных включений, можно определить расчетную плотность чугуна, при условии отсутствия в нем микропористости. gт = Кгр×gгр+Км×gм. (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-) Величина gт называется теоретическим удельным весом чугуна. Формулой (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-) для определения теоретического удельного веса чугуна не всегда удобно пользоваться, т.к. для этого необходимо знать относительные объемы графита и металлической основы чугуна. Подставляя в формулу (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-) значения Кгр и Км из формул (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-) и (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-) после преобразования получим:  (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-) т.к. gгр+gм = 1, тогда:  (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-) В качестве критерия для оценки микропористости следует принять количество свободного углерода в чугуне, а также характер его расположения, имея ввиду степень разобщения металлической основы чугуна. Как известно, графит в чугуне может иметь пластинчатую, хлопьевидную или глобулярную форму, кроме того, графитные включения отличаются между собой размерами и характером залегания. 6.1.2МАКРОПОРИСТОСТЬМакропористость чугуна обуславливается рассредоточенной газовой и рассредоточенной усадочной пористостью. Такой вид пористости отличается небольшими размерами газовых и усадочных пор, которые обычно по объему отливки располагаются более или менее равномерно [24]. Макропористость определяется в относительных величинах или в процентах. Для определения макропористости серого чугуна используется следующая формула:  (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-) где gт - теоретический удельный вес серого чугуна; g - действительный удельный вес чугуна. Макропоры в зависимости от их величины очень резко снижают герметичность чугунных отливок. Их появление в чугуне зависит от большого числа факторов. Так рассредоточенная газовая пористость образуется за счет выделения растворенных или реакционных газов в чугуне. Растворимость газов в металле зависит от температуры и давления. На Рис.ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-1 показана кривая растворимости водорода в железе [30].  Рис.ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-1. Растворимость водорода в железе На этой кривой имеются участки, которые характеризуют собой растворимость газа в твердых металлах, в период расплавления и в жидком состоянии. Переход от одного состояния в другое сопровождается скачкообразным изменением растворимости газов. Растворимость газов в зависимости от давления определяется из формулы [24]:  (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-) где Q - количество растворенных газов; Р - давление; К - постоянная величина. Реакционные газы образуются в следствие химических реакций, имеющих место в сплаве, при повышенном содержании в них окиси железа. FeO + C = CO + Fe Образование газов приводит к появлению в металле отдельных пузырьков. В зависимости от свойств металла и скорости газообразования, пузырьки принимают те или иные размеры и начинают двигаться вверх; скорость движения пузырьков определяется из формулы Стокса:  (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-) где r - диаметр пузырька ; g - ускорение свободного падения; h - вязкость жидкого металла. Согласно этой формулы величина пузырьков зависит от плотности и вязкости жидкого металла. Степень газонасыщенности отливки определяется количеством растворенных газов в металле, а последняя зависит от его раскисленности и режим охлаждения самой отливки. Касаясь рассредоточенной усадочной пористости, следует напомнить, что она определяется объемной усадкой, которая, в свою очередь, зависит от температурного интервала кристаллизации серого чугуна. С увеличением углеродного эквивалента в чугуне общий объем усадочной пористости уменьшается. Важным фактором, влияющим на образование усадочной пористости, является также жесткость литейной формы: чем больше жесткость формы, тем меньше объем усадочных пороков. Поэтому при литье в сухие формы и в формы из жидкостекольных и цементных смесей часто не требуется простановка прибылей, в то время как при литье в сырые формы они необходимы. Рассеянная пористость в отливках, как правило является результатом совместного образования газовой и усадочной пористости. 6.1.3ГРУБАЯ ДЕФЕКТНАЯ ПОРИСТОСТЬГрубая дефектная пористость обуславливается различными макропороками отливок, которые обычно являются браковочным признаком [24]. К ним относятся местные и рассеянные газовые, земляные, шлаковые, усадочные раковины, неслитины, спаи, трещины и.т.д. Такие дефекты приводят к местным нарушениям сплошности чугуна и резкой потере его герметичности. Пористость чугуна является важной характеристикой определяющей его герметичность. Под пористостью следует понимать отношение объема пор к объему образца.  (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-) где V1 - объем макро- и микро пор; V2 - объем образца. Как указывалось выше, в сером чугуне имеются поры заполненные графитом и поры, свободные от него. Относительный объем пор занятых графитом, определяется по формуле (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-). Относительный объем свободных от графита можно определить по формуле (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-). Общая относительная пористость или просто пористость будет равна сумме этих видов пористости: m = Кгр + К. (ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ-) |