Раковины бывают: газовые, песчаные, шлаковые и усадочные.
Газовые раковины – это пустоты разной величины, сферической формы, с гладкой внутренней поверхностью, расположенные как внутри (внутренние), так и вблизи поверхности отливки (наружные) в виде отдельных образований или скоплений.
Газовые раковины, образовавшиеся вследствие высокой насыщенности металла газами при заливке, чаще всего имеют малые размеры и разбросаны по всей массе отливки. Газовые раковины, получившиеся из-за дефекта самой формы или неправильной технологии заливки, концентрируются чаще всего на отдельных участках, залегающих на небольшой глубине от поверхности отливки или стороны стержня.
Причины образования газовых раковин:
- большое содержание газов в металле;
- нераскисленный металл;
- пониженная газопроницаемость формовочных или стержневых смесей;
- повышенное содержание газообразующих веществ в формовочных и стержневых смесях;
- чрезмерное местное увлажнение формы, образующееся при вытаскивании моделей или исправлении дефектов формы;
- недостаточная вентиляция форм и стержней;
- плохая окраска форм и стержней;
- разрыв струи во время заливки;
- использование грязных или окисленных жеребеек или кокилей;
- неправильное устройство литниковой системы;
- низкая температура заливки, близкая к температуре затвердевания;
- медленная заливка;
- слишком большая скорость заливки.
Рассмотрим некоторые примеры:
- насыщенность газами исходных материалов шихты влияет на количество брака по газовым раковинам в отливке. В процессе плавки шихты растворенные в ней газы не удаляются, а как бы по наследству передаются литью, что приводит к образованию в литье газовых раковин;
- разливку металла следует производить хорошо высушенными и прокаленными ковшами.
Объем газов в металле увеличивается при сырых ковшах или разливке через влажный носок ковша.
Наиболее часто брак по газовым раковинам в отливках образуется вследствие неправильной технологии изготовления форм и стержней. Последние выделяют в несколько раз больше газа, чем металл.
При заливке жидкого металла в форму должны быть удалены: воздух из полости формы, испаряющаяся влага, выделяющиеся газы из формовочной и стержневой смеси.
Также на образование газовых раковин влияет скорость заполнения формы. Когда скорость заполнения формы металлом больше скорости отвода из нее газов, оставшиеся газы смешиваются с металлом и образуют в отливках газовые раковины.
Способ заполнения формы (снизу или сверху) тоже влияет на образование газовых раковин. При заливке сверху имеет место постепенное застывание отливки горизонтальными слоями, что благоприятствует удалению газа из металла.
Наибольшее количество газа из формы удаляется через материал формы и стержня. Чем крупнее отливка, тем больше должна быть газопроницаемость формы. Очень важна равномерная влажность формовочной смеси: чрезмерная влажность формы приводит к обильному выделению пара, который прорывается через металл и образует газовые раковины. В случае недостаточной просушки и вентиляции стержней, газы при заливке удаляются не в вентиляционные каналы, а в полость формы, так как центровая непросушенная часть стержня имеет меньшую газопроницаемость, чем наружная просушенная его часть. Долговременное пребывание стержня в сырой форме способствует насыщению последнего влагой из формы. При заливке форм такие стержни с уменьшенной газопроницаемостью выделяют большое количество газа.
Меры борьбы с газовыми раковинами: строгое соблюдение технологии выплавки и разливки жидких металлов и сплавов, соблюдение технологических инструкций по приготовлению формовочных и стержневых смесей, изготовлению форм и стержней.
Меры по предупреждению образования газовых дефектов (газовых раковин и пористости) разделяют на три группы:
1) меры по предупреждению насыщения сплава газами в процессе плавки: шихтовые материалы перед плавкой необходимо тщательно очищать от ржавчины, масла, влаги. Для предотвращения насыщения сплавов газами при плавке в печи на поверхности зеркала сплава наводят слой флюса, а также применяют плавку в среде защитного газа, инертного по отношению к жидкому металлу. При плавке сплавов для особо ответственных отливок шихту подвергают сушке или прокалке, а иногда вакуумированию. Плавку и заливку сплавов, применяемых для отливок, в которых содержание газов должно быть минимальным, обычно выполняют в вакуумных плавильно-заливочных агрегатах. К этим металлам относятся титан и его сплавы, молибден и др.;
2) меры, предусматривающие дегазацию жидкого сплава вне плавильного агрегата перед заливкой в форму или в процессе заливки – это вакуумирование сплава в ковше, разливка в вакуумных установках, обработка сплава ультразвуком, а также продувка сплавов инертными газами, например, хлором, азотом, аргоном. Последний способ применяют при изготовлении алюминиевых сплавов;
3) меры, улучшающие качество формы: главное внимание обращают на соблюдение направленного газового потока от отливки в форму. Большое значение имеет вывод газов через стенки формы и знаки стержней. Для предупреждения образования газовых раковин в отливках необходимо применять следующие меры: увеличивать газопроницаемость формы и стержня, снижать влажность формовочной смеси, увеличивать газопроницаемость формовочной и стержневой смесей, подсушивать формы, покрывать поверхность формы материалами, улучшающими ее смачиваемость, в частности графитовыми припылами, использовать формовочные и стержневые смеси с минимальной газотворной способностью.