Магниевое сырье и подготовка его к переработке

Особенности литейной формы

Отличительной особенностью магниевых сплавов является их способность сильно окисляться и даже воспламеняться при плавке и заливке.

При заливке магниевых сплавов в разовую песчаную форму, не содержащую специальных защитных присадок, магний реагирует с влагой формы и с кислородом воздуха, содержащимся в порах формы, а в местах наибольшего разогрева формы - с кремнеземом. При этом могут происходить реакции с выделением большого количества теплоты и загорания сплава:

Mg + H₂O → MgO + H₂ +77,5 ккал;

2Mg + O₂ → 2MgO + 287,2 ккал.

Для того, чтобы предотвратить горение магния в форме, в состав формовочных смесей вводят защитные присадки в виде фтористых солей аммония NH₄F или фторборкислого аммония NH₄BF₄, или смеси, состоящей из борной кислоты HBO₃. Технической мочевины СО (NH₂) ₃ и сернокислого алюминия Al₂ (SO₄) ₃. Присадки (85% NH₄ или NH₄BF₄ и 15% HBO₃) вводят в формовочную смесь в количестве 4-8% массы смеси. В стержневые смеси добавляют 0,25-1,0% смеси борной кислоты и серы. Компоненты присадок соединяются с магнием или продуктами его окисления и образуют на поверхности металла защитные плёнки MgO∙B₂O₃; Al₂O₃∙B₂O₃ и др., которые более плотны, чем плёнки MgO. Кроме того, присадки образуют газообразные продукты, создающие инертный защитный слой газа. Эта газовая оболочка препятствует контакту сплава с парами воды и газов формы.

Формовочные и стержневые смеси (табл.1) для литья магниевых сплавов приготовляют из обычных песков и глин с минимально возможной влажностью, высокой газопроницаемостью, так как фторсодержащие присадки очень газотворны.
Высококачественные формовочные смеси приготовляют из отмытых от глины песков с добавкой 2-4% бентонита и с минимальной влажностью. Стержневые смеси

Таблица 1. Типовые составы формовочных и стержневых смесей для отливок из магниевых сплавов, %

Смесь	Зерновой состав песка	Песок	Глина	Отработанная смесь	Связующие и другие добавки	Свойства смесей
						Газопроницаемость	Прочность при сжатии, кгс/см^2	Прочность при разрыве в сухом состоянии, кгс/см^2	Влажность, %
Формовочная (единая)	0,1-0,063	5-10 П01А	__	90-50	4-8 (фторсодержащая присадка)	20-40	0,4-0,8	__	5,0-6,5
Стержневая (стержни средней сложности)	0,2-0,16	90-95	5-10	__	2-3 (сульфитная барда)	90	0,6-1,0	30-50	3,0-4,0
Стержневая (стерж ни повышенной сложности)	0,2-0,1	90-100 П01А	0-10	__	1,0-1,5 (4ГУ и сульфитная барда); 0,5-1,0 (сера) 0,25-0,5 (борная кислота)	80	0,6-1,5	40-70	2,5-5,5

Приготовляют на связующих: М, 4Гу, сульфитно-спиртовой барде и др. Для стержней следует выбирать связующие, которые высыхают при низких температурах сушки стержней во избежание выгорания защитной присадки (серы).

Литниковые системы для магниевых сплавов почти ничем не отличаются от литниковых систем для алюминиевых сплавов. Литниковые чаши должны быть металлоёмкими для удержания в них шлака. Предпочтительно использовать вертикально-щелевую литниковую систему. Для устранения пористости усадочного происхождения ускоряют затвердевание отливки установкой наружных холодильников и соответствующим подводом металла. Литниковую систему можно рассчитать по формуле:

F_п =  =

где G - масса отливки, г;

γ - плотность металла, г/см³;
υ - скорость истечения металла, см/с;
μ - коэффициент сопротивления;
τ - продолжительность заливки, с;
g - ускорение свободного падения, см/с²;
H_{p -} расчётный статический напор, см.
Расчётный статический напор зависит от размера отливки и определяется из следующего соотношения:

H_p = 

где H - высота стояка от места подвода металла в форму, см;

С - высота оливки, см;
Р - высота отливки от места подвода металла в форму, см. [2, с.183]
Соотношение площадей поперечного сечения элементов литниковой системы следующие:

F_ст: F_шл: nF_лит = 1: 2: 4; 1: 3: 1; 1: 3: 6; 1: 4: 2.

Широкое распространение нашёл разработанный А.Г. Спасским и А.А. Бочваром способ литья в разовые формы, помещаемые в автоклавы с повышенным давлением. Собранную форму помещают в автоклав (рис.1), который герметически закрывают.

Рисунок 1. Заливка форм в автоклав.
1-автоклав, 2-отверстие для заливки, 3-крышка, 4-форма, 5-клапаны.

Через специальное отверстие металл из ковша заливают в форму, затем отверстие герметично закрывают, в автоклав подают сжатый воздух под избыточным давлением 5-7 ат. Внешнее давление усиливает питающее действие прибылей и одновременно препятствует выделению газов из охлаждающего металла, это способствует повышению плотности отливок и их механических свойств.

Для получения плотных отливок из магниевых сплавов применяют наружные холодильники.
Наружные холодильники делают из меди и медных сплавов, чугуна, графита стали и алюминия.
Рабочие поверхности покрываются различными красками.
Для магниевых сплавов характерны низкое теплосодержание, малая плотность и незначительное металлостатическое давление, поэтому прибыли в фасонных отливках из этих сплавов делают более массивными, чем на отливках из алюминиевых сплавов. [1, с.396-399]