Использование магния в летательных аппаратах космической и авиационной техники, автомобилестроении, различных агрегатах и ответственных приборах предъявляет особые требования к технологии производства литья из магниевых сплавов.

За последние годы в области исследования и разработки магниевых сплавов имеются определенные успехи. Выполнен ряд физико-химических исследований магниевых сплавов, в основном содержащих различные редкоземельные металлы.

При изучении динамики механизма с двумя степенями свободы уравнения его движения представлены как уравнения динамики материальной точки с массой, аналогичной приведенной массе механизма [79]. Движение механизма сводится к движению указанной точки по некоторой поверхности.

Отсюда следует, что для предупреждения образования газовых раковин сталь необходимо тщательно раскислять. При заливке в сырые формы сталь должна содержать на 0,04— 0,07% кремния больше, чем при заливке в сухие формы.

При исследовании дефектных стальных отливок найден белый осадок в газовых раковинах. Аналогичные дефекты в виде раковин возникают при изготовлении крупных чугунных отливок в корковых формах [90]. Доказано, что белое вещество в раковинах в виде прожилок является окисью кремния SiO. Следовательно, раковины образованы газообразной окисью кремния.

Значения  констант равновесия обеих реакций для   интервала температур 1073-1873 К весьма велики [113]  Это свидетельствует о полном  отсутствии   кислорода  в газовой среде равновесной со средой с твердым углеродом.

Окись углерода образуется при неполном сгорании углеродсодержащих добавок формовочной смеси и при окислении углерода металла. Результаты расчета логарифма константы равновесия данной реакции при различных температурах приведены на рис. 4.21 [113].

Большое   практическое значение имеет выяснение      зависимости объема     выделяющихся    из    формы    газов от   величины    расстояния до поверхности соприкосновения    формы с   металлом,    времени соприкосновения      металла с формой, количества содержащихся в формовочной смеси летучих и влаги и от толщины   стенок отливок.

Изучение процесса газовыделения непосредственно в самой форме при заливке металлов имеет большое практическое значение, так как позволяет вскрыть природу вскипов и газовых раковин в отливках.

В ряде случаев оценку газотворности формовочных и стержневых смесей производят по давлению газов, образующихся при нагреве смесей до различных температур. Оценку газотворности формовочных и стержневых смесей рекомендуется проводить по давлению газов в замкнутом сосуде [86].

При этом происходит промывка трубы газом, которая продолжается 8—10 с. По окончании промывки кран 15 ставится в положение, при котором баллон соединяется с атмосферой, а кран 13—в рабочее положение, при котором рабочее пространство трубки соединяется с мерным устройством.

С целью повышения точности анализа предусмотрено определение газотворности формовочных смесей в контролируемых давлениях газовой среды [91].

Труба закрывается и проверяется на герметичность  под давлением  и под  вакуумом, что достигается последовательным подниманием и опусканием резервуара 7. Вода в мерной бюретке после каждой операции должна оставаться   в покое.

В кварцевую лодочку 2 всыпают 1 г испытуемого материала. Лодочку с навеской вставляют в фарфоровую трубку, проволочным крючком быстро вталкивают лодочку в горячую зону   печи  1, далее закрывают фарфоровую трубку   резиновой пробкой и открывают кран 4.

Недостаток этого метода заключается в том, что газы, выделяющиеся при прокаливании смеси, реагируют с кислородом или углекислым газом, находящимся в приборе.

В зависимости от целей исследования определение газосодержания формовочных смесей можно проводить различными методами. Самый простой из них заключается в определении массовых потерь при прокаливании навески смеси.

Предполагается [68], что непропорциональное (по отношению к содержанию связующего материала) увеличение объема выделяющихся газов объясняется изменением теплофизических свойств формовочных смесей, особенно температуропроводности.

Газификация в форме или стержне начинается с их поверхности. Затем фронт газовыделения, представляющий собой некоторую изотермическую поверхность с температурой, равной температуре разложения газотворных веществ, продвигается с определенной скоростью в глубь литейной формы или стержня.

Максимальное газовыделение в литейной форме наблюдается в момент первого газового удара, связанного с интенсивным парообразованием. В дальнейшем по мере удаления паров воды и газов интенсивность газовыделения снижается.

Отсюда следует, что с повышением температуры заливки чугуна на 150 К объем выделяющихся из образцов газов из смеси литейной формы  увеличивается   примерно на 12—13%.   При заливке форм    сталью   интенсивность  газовыделения    по сравнению с заливкой чугуном повышается     пропорционально    разнице температур заливки.

Чем выше температура металла и толще отливка, тем больше выделяется газов из литейной формы. Но с другой стороны, с повышением температуры металла уменьшается его вязкость, что способствует легкому всплыванию газов.

За удельную   газотворность  таких смесей   принимают объем газов, см3, выделяемых с   1  г этих  смесей, отнесенных   к 1% связующего. По удельной газотворности можно сравнить между собой различные связующие материалы.

Газотворность смесей определяется объемом газов, см3, выделяемых 1 г смеси при их нагреве. При нагревании до высоких температур этот объем, отнесенный к 1% связующего материала, называется удельной газотворностью (см3/г-%).

Некоторые формовочные смеси содержат примеси различных карбонатов: MgC03, CaC03, FeC03. В ряде случаев, например в жидкостекольные смеси, для облегчения выбиваемости стержней специально вводят добавки мела.

Из литейных форм и стержней при заливке металла выделяется большой объем газов. Источниками газов являются: 1) свободная влага формовочных и стержневых смесей; 2) кристаллизационная влага огнеупорной глины и других кристаллогидратов;

При одних и тех же значениях газопроводности газотворность смесей может иметь самые различные значения, и от этого будет зависеть качество отливок. Так, при замене естественных смесей синтетическими наблюдается снижение брака отливок, объясняемое уменьшением газотворности.

При заливке жидкого металла в литейную форму, а также при его последующем охлаждении и затвердевании из формы и стержней происходит обильное выделение газов и паров воды. Особенно сильное парообразование наблюдается при заливке металла в сырые песчано-глинистые формы.