Extras din curs

Principalele defecte de suprafaţă, cauzate de interactiunea dintre oţel şi forma (miez), sunt urmatoarele: excrescenţele metalice, rugozitatea, aderenţele, suflurile exogene, incluziunile nemetalice, compoziţia şi structura metalografică necorespunzatoare a suprafeţei pereţilor piesei turnate.

Defectele de suprafaţă constituie sursa principală a abaterilor dimensionale şi de masă a pieselor turnate.

Importanţa cunoaşterii tendintei de formare a acestor defacte se explică prin aceea că ele reprezintă frecvent până la 70% din totalul defectelor, implică consumuri mari de energie pentru îndepartărea prin remaniere şi prelucrare mecanică (costul acestor operaţii fiind adesea mai mare decât cel al piesei turnare). În afară de aceasta, îndepartarea aderenţelor şi excrescenţelor metalice în sectorul de curaţire al turnătorilor se realizează în condiţii grele de microclimat.

La piesele turnate din oţel, în comparaţie cu alte aliaje, intervin urmatoarele particularităţi, în ceea ce priveşte interacţiunea metal-formă, şi deci apariţia defectelor de suprafaţă:

- Temperatura de turnare ridicată (1500 1650oC);

- Prezenţa oxigenului dizolvat în aliaj;

- Prezenţa unor oxizi nedizolvati în oţel;

- Tendinţa mare de oxidare a unor elemente din aliere;

- Presiune metalostatică mare (în general dimensiuni şi mase mari ale pieselor turnate, durate mai mari de solidificare a aliajului);

- Viteze mari de turnare (înalţimi mari ale jetului de aliaj în cazul folosirii oalelor cu orificiu);

Instabilitatea proprietăţilor fizico-mecanice şi chimice ale pereţilor formei la temperaturile de turnare a oţelurilor determină apariţia a 40 70% din defectele pieselor.

1. Tendinţa de formare a excrescenţelor metalice

1.1. Morfologia şi mecanismul apariţiei excrescentelor mecanice

Excrescenţele metalice reprezintă surplusuri de material la pereţii pieselor turnate, neprevazute în desenele tehnologice; ele apar sub formă de crustă (scoarţe, plăgi) creastă (nervuri, solzi) umflături şi bavuri (fig. 1).

Fig. 1.Tipuri de excrescenţe metalice la suprafaţă pieselor turnate din oţel: a - creste;

b - cruste; c - umflături; d - bavuri.

Dupa cum se ştie, cauza apariţiei lor o constituie procesele de deformare, fisurare şi exfoliere a pereţilor formei şi a miezurilor, care vin în contact cu oţelul lichid în timpul operaţiei de turnare şi de răciere înainte de solidificare.

Aceste procese sunt datorate la randul lor de apariţia tensiunilor interne în perioada de încalzire la turnare a formelor şi a miezurilor, precum şi de presiunea exercitată de coloana de oţel lichid.

La turnarea oţelurilor în cavitatea tehnologică a formei prin pereţii formei se transmiete o mare cantitate de caldură (caldura fizică, de supraîncălzire care reprezintă cca 20% din total; caldura de cristalizare cca. 70%; caldura determinată de unele transformari fazice cca 1 2% din total), corespunzatoare unor fluxuri de până la 1x104 kcal/m2h şi unor viteze de până la 500o C/s.

Tensiunile din pereţii formei şi miezurilor sunt explicate de apariţia câmpului de temperatură pe secţiunea peretelui (fig. 2) suprafaţă de contact(Tc) a formelor fiind Tc = (0,3 1,0)Tt (Tt este temperatura de turnare a oţelului).

Ca urmare procesele de dilatare şi contracţie a componentelor din forme se desfasoară în mod diferit, ceea ce determină apariţia tensiunilor (de întindere sau de compreiune).

Fig. 2 Variaţia temperaturii în peretele formei; Tt – temperatura de turnare a oţelului;TL – temperatura lichidus;

TS – temperatura solidus

1.2. Influenţa factorilor tehnologici

a) Influenţa naturii formei. La obţinerea pieselor din oţel se folosesc cu precădere urmatoarele tipuri de forme:

- forme crude şi uscate din amestecuri cu argilă şi bentonită;

- forme din amestecuri de răşini, silicat de sodiu, metalofosfaţi;

- forme cruste (ceramice) cu silicat de etil.