Анализ причин дефектов прилипания формовочной смеси в стальных отливках и комплексные методы их предотвращения и устранения 

Введение

Пригар является одним из наиболее распространённых и серьёзных поверхностных дефектов при производстве стальных отливок. Он не только значительно увеличивает затраты на последующую зачистку и шлифовку, но также снижает точность размеров и качество поверхности отливок, а в тяжёлых случаях приводит к браку. Высокая температура заливки стали и сложный состав сплавов делают пригар результатом совместного действия множества факторов: свойства формовочных смесей, технология изготовления стержней, параметры заливки, защитные покрытия и др. В данной статье систематически рассматриваются механизмы образования и типичные причины пригара на стальных отливках, а также предлагаются практические комплексные методы предотвращения с использованием литейных добавок нашей компании, что служит технической поддержкой для стабильного производства высококачественных стальных отливок.

Типы пригара и механизмы образования

2.1 Механический пригар

Жидкая сталь под давлением заливки проникает в поры между песчинками формы/стержня, и после затвердевания образует сцепление с песком по механическому типу. Рыхлая структура формы и большие поры способствуют более выраженному проникновению стали и ухудшению пригара.

2.2 Химический пригар

Оксиды, образующиеся при высокотемпературном окислении стали (например, FeO), вступают в химическую реакцию с SiO₂, содержащимся в формовочном песке, с образованием легкоплавких силикатных соединений. После охлаждения они прочно связываются с формой, образуя трудноудаляемый химический пригар, который является основной формой пригара на стальных отливках.

Основные причины образования пригара на стальных отливках

3.1 Проблемы с формовочными материалами и покрытыми смолой песками

3.1.1 Недостаточная огнеупорность исходного песка
Обычный кварцевый песок при высоких температурах легко размягчается и плавится, особенно при заливке углеродистых и легированных сталей с высокой температурой, что приводит к реакции с оксидами стали и химическому пригару.

3.1.2 Нерациональное содержание смолы
Избыточное добавление смолы является важной причиной пригара на стальных отливках при использовании покрытых смолой песков:

Большой объём газовыделения при высоких температурах: расширение газов раздвигает зёрна песка, создавая микротрещины на поверхности, жидкая сталь проникает – механический пригар.

Высокое содержание углеродного остатка смолы: образует легкоплавкие связующие фазы с SiO₂ и FeO, усиливая химический пригар.

Снижение высокотемпературной прочности: поверхностный слой стержня размягчается и разрушается, теряя способность препятствовать проникновению стали.
Рекомендуемое содержание смолы для стального литья: 2,0–2,5% с целью минимизации при сохранении необходимой прочности стержня.

3.1.3 Нарушение режима отверждения
Недоотверждение приводит к мягкости стержня, осыпанию песка и низкой прочности, что способствует размыву формы и пригару. Переотверждение (пережог) делает стержень хрупким с осыпанием песка, что при заливке вызывает отслаивание слоёв и также ведёт к пригару и песочным раковинам.

3.1.4 Неравномерное смешивание
Неоднородное смешивание приводит к локально низкой прочности и плотности, создавая каналы для проникновения стали.

3.2 Проблемы технологии изготовления стержней и форм

Недостаточное уплотнение при стержневой и формовочной операциях приводит к рыхлой структуре и увеличенным порам. Грубая поверхность формы, наличие острых углов и заусенцев облегчают «вгрызание» стали в песок, формируя пригар.

3.3 Влияние параметров заливки и свойств стали

Слишком высокая температура заливки (>1580°C) резко усиливает пригар, особенно в массивных сечениях. Повышенная окисляемость стали, слишком высокая скорость заливки и большой динамический напор разрушают поверхностный слой формы, способствуя пригару.

3.4 Недостаточное покрытие или защитные меры

Отсутствие или пропуски при нанесении жаростойкого покрытия, низкая огнеупорность покрытия, неравномерное нанесение – всё это оставляет форму непосредственно под воздействием высокотемпературной стали и является важной причиной высокого уровня пригара.

3.5 Конструктивные особенности отливки

Массивные сечения и зоны термических узлов (горячие точки) имеют длительное время воздействия высоких температур; острые углы и грани, где слой песка тонок, являются местами повышенного риска образования пригара.

Комплексная профилактика пригара с использованием продукции нашей компании (Tianjin Zhiqin)

На основе оптимизации состава формовочной смеси, стандартизации технологии изготовления стержней, контроля температуры заливки и усиления защитных покрытий, совместное применение специализированных литейных добавок и средств против трещин (противоусадочных добавок) нашей компании позволяет системно контролировать пригар:

Использование нашей противоусадочной добавки (противотрещинной присадки) повышает высокотемпературную стабильность стержня, подавляет образование микротрещин на поверхности, сокращает каналы для проникновения стали, тем самым снижая риск механического пригара на структурном уровне.

Противоусадочная добавка оптимизирует газовыделение стержня при высоких температурах, уменьшая разрушение песчаного слоя, вызванное расширением газов, и улучшая состояние интерфейса формы.

В сочетании с высокоогнеупорным покрытием дополнительно блокирует смачивание стали и химические реакции, значительно ослабляя химический пригар.

Стабилизирует высокотемпературную прочность стержня, предотвращая его размягчение, порошкование, отслаивание, тем самым снижая пригар и песочные раковины, вызванные размывом и осыпанием песка.

Благодаря синергетическому контролю со стороны материалов, технологии и специальных добавок достигается значительное уменьшение пригара и заметное улучшение чистоты поверхности стальных отливок.

Заключение

Пригар на стальных отливках – типичный дефект, обусловленный сочетанием множества факторов. Ключевыми моментами контроля являются: повышение высокотемпературных свойств стержня, уменьшение путей для проникновения стали и блокирование высокотемпературных химических реакций. Наряду с обычной оптимизацией технологических параметров, использование наших специализированных противоусадочных добавок и других литейных присадок позволяет эффективно улучшить поведение стержня при высоких температурах, повысить сопротивляемость формы образованию пригара и обеспечить стабильное, высокоэффективное и малозатратное производство качественных отливок.