Ситовидная пористость литья и способ ее устранения

Ситовидная пористость литья и способ ее устранения

Ситовидной пористостью называют вытянутые, иногда округленные раковины с гладкими стенками, расположенные непосредственно под литейной коркой по всей отливке или в отдельной ее части перпендикулярно к поверхности отливки. Отдельные раковины могут выходить на поверхность. Диаметр их менее 2—3 мм.

 Обычно ситовидная пористость сосредоточена в зоне, находящейся на расстоянии 1—6 мм от поверхности отливки. Рассмотрим механизм образования ситовидной пористости в стальных отливках. При выплавке стали для фасонных отливок в нее вводят сильные раскисляющие присадки, например кремний и алюминий. Эти элементы хорошо реагируют с кислородом, образуя окислы типа неметаллических включений. Если активных раскислителей введено недостаточно для удаления всего имеющегося в сплаве кислорода, то оставшийся кислород соединяется с железом, образуя закись железа FeO.

Практически, при выпуске стали из печи в нее добавляется некоторое избыточное количество алюминия и свободной закиси железа в ней не бывает. При последующих переливах стали и заливке в формы происходит ее дополнительное окисление. Образующийся при заливке сырых форм пар разлагается на кислород и водород, способствуя интенсивному образованию FeO. При бурном заполнении формы образуемые водяными парами окислы равномерно распространяются по всему поперечному сечению отливки. Подобное явление часто наблюдается при изготовлении толстостенных отливок. В этом случае при достаточном количестве раскисляющих добавок весь вновь поступивший кислород будет соединяться с ними в окислы типа неметаллических включений. При недостаточном количестве раскислителей и неспокойной заливке FeO может распределиться по всему объему металла.

В тонкостенных отливках, заливаемых обычно плавно, образующиеся окислы не успевают распределиться по всему объему металла, поэтому содержание кислорода на их поверхности значительно выше, чем во внутренних слоях. При затвердевании стали произойдет реакция FeO с углеродом, содержащимся в стали:

FeO -|- С – Fe + CO

В результате этой реакции образуются мельчайшие пузырьки газа СО. Остальные растворенные в стали газы, прежде всего водород, а также газы из формы стремятся проникнуть в пузырьки СО, вызывая их рост.

Продолговатая форма пузырьков и их ориентация перпендикулярно наружной поверхности отливки объясняются сжатием их столбчатыми кристаллами, образующимися при затвердевании отливки. По мере продвижения фронта кристаллизации отливки поступление газов в пузырьки затрудняется, вследствие чего их рост заканчивается практически одновременно. Благодаря этому нижняя граница зоны ситовидной пористости находится на одинаковом расстоянии от поверхности.

Эффективным способом борьбы с ситовидной пористостью является вакуумная пропитка изделий специальными составами малой вязкости, например Резинол 88С (Resinol 88C) от компании Henkel, которая под действием вакуума глубоко проникает в поры, раковины и трещины детали.  Изделия помещают в корзины и отправляют в пропиточную камеру. В камере создается вакуум, при этом воздух удаляется и из всех внутренних пустот изделий, что делает поры способными к впитыванию смолы. Затем в камеру подается пропиточный состав и избыточное давление воздуха на поверхность смолы заставляет ее проникать глубоко в поры, из которых был откачан воздух. После промывки в воде (для удаления излишков состава с наружных поверхностей) оставшаяся в порах смола полимеризуется, надежно закупоривая все возможные пустоты внутри материала. Весь процесс обычно занимает не более 45 минут.