Пригар механический встречается на поверхности отливок, образуемой песчаным стержнем, преимущественно сырым. Внешний вид — грубо шероховатое наслоение на поверхности, состоящее из механической смеси частиц песка и металла.
При известных условиях формовочные материалы, не смачиваемые самим металлом, смачиваются его окислами. Смачивание приводит к тому, что металл проникает в поры формовочной смеси между зернами песка и затвердевает там, образуя корку, состоящую из очень твердой смеси песка и металла. Удаление таком корки требует больших усилий и больших затрат, которые в отдельных случаях достигают такой величины, что становится выгодным отлить деталь заново, чем удалять с ее поверхности слой пригара.
Причин возникновения брака по механическому пригару несколько. Первой и, по-видимому, основной причиной является несоответствие величины рабочего давления, а отсюда и излишне высокая скорость заполнения сплавом полости литейной формы. При торможении сплав под действием статического давления, направленного перпендикулярно к стенкам формы, проникает в поверхностный слой стержня, где и затвердевает, образуя песчано-металлическую смесь. В нижней зоне формы и в ее более массивных участках нагрев стенок протекает более интенсивно, в результате чего процесс образования кристаллизационной корочки замедляется. Наоборот, давление в сплаве, заполняющем более массивные и низко расположенные полости, возрастает более интенсивно, чем в тонкостенном, удаленном от места подвода сплава участка формы. В силу этого механический пригар встречается преимущественно в нижних зонах (фиг. 38) и на участках поверхности, образующих утолщенные сечения в отливке. Чем слабее и неравномернее плотность набивки песчаного стержня, чем меньше влаги в его поверхностном слое, тем интенсивнее, при прочих равных условиях, будет образование механического пригара. На образование этого вида брака влияет также и скорость торможения металлического потока в конце заполнения формы. Чем более резким будет торможение потока сплава в полости формы при одинаковой величине рабочего давления, тем интенсивнее будет величина пригара.
При наличии разобщенного потока большое количество сплава проходит через узкий участок полости формы. В результате температура участков формы, по которым устремлялся восходящий поток сплава, значительно повышается, что затрудняет образование кристаллизационной корочки. Гидростатическое давление, возникающее в жидком сплаве, после заполнения им полости формы создает условия для проникновения сплава между зернами песка, а следовательно, и возникновения механического пригара. Образование механического пригара, между прочим, ограничивает возможности литья методом вакуумного всасывания, показавшего хорошие результаты с применением цельнометаллических литейных форм.
В этой связи будет уместно сказать о явлении, с которым встретились, применив вакуумный отсос из полости формы. Литейная форма накрывалась герметичной вакуумной камерой, в которой создавалось разрежение до остаточного давления 300 мм рт. ст. Затем обычным порядком, т.е. под избыточным давлением в форму подавался жидкий сплав. Способность сплава заполнять форму была настолько высокой, что сплав проникал в облицовочный слой формовочной смеси на глубину от 5 до 10 мм, образуя на поверхности отливки сплошную корку пригара. Наколы, сделанные проволочной иглой, диаметром 1 мм, заполнялись сплавом на высоту до 300 мм. Из этого, однако, не следует, что вакуум при литье под низким давлением противопоказан. Разрежение воздуха в полости цельнометаллической формы или формы с применением оболочковых стержней будет действенным средством, способствующим лучшему заполнению ее и лучшему направленному газоотводу. Рациональное сочетание избыточного давления в потоке сплава и разрежения воздуха в полости литейной формы несомненно позволят получать отливки высокого качества, по чистоте и точности приближающиеся к отливкам, получаемым литьем под высоким давлением.
Полное устранение механического пригара возможно при правильном подборе скорости заполнения формы и скорости торможения металлического потока путем настройки соответствующих приборов системы управления. Настройка приборов на ту или иную величину давления производится в соответствии с данными технологической карты. Если величина рабочего давления соответствует указанной в карте технологического процесса, а пригар продолжает встречаться, то следует уменьшить интенсивность торможения путем нанесения более толстого слоя теплоизоляционного покрытия на поверхностях щелевого лабиринта или же увеличить величину зазоров в лабиринте, несколько приподняв его отъемную центральную часть. Также необходимо обращать внимание и на качество сырых песчаных стержней. Изготовление их должно производиться в точном соответствии с технологическими условиями. Содержание влаги в поверхностном слое не должно быть менее 4—5%, иначе стержень начнет осыпаться, и его охлаждающая способность резко понизится, что существенно скажется на скорости кристаллизации, а отсюда и на возникновении пригара. Лучшим вариантом, конечно, будет применение оболочковых стержней.