Файл: Технология металлов и других конструкционных материалов учеб. пособие.pdf

хромоникелевой стали, установлена в торцевой стенке 2 нагрева­ тельной печи. Водоохлаждаемая камера 3 создает зону конденса­ ции. Вакуум (не свыше 0,1 мм рт. ст.) создается путем отсоса воздуха через патрубок 4. Исходная шихта 9 представляет собой бри­ кеты, спрессованные из смеси доломита (или магнезита) и ферро­ силиция. После загрузки шихты головка реторты плотно закрыва­ ется крышкой 5, и затем из реторты откачивается воздух. Глухая часть реторты нагревается в печи за счет сжигания газа, Жидкого

Вода

Рис. 44. Ретортная печь

топлива или путем электропагрева до температуры 1150—1170°. При этом магний восстанавливается по реакции

2MgO + 2CaO+ (Fe)Si= (2CaO) • Si0 2+ 2Mg+ (Fe).

Восстановленный магний сублимируется, и пары его, поступая в конденсатор (t —475—550°), осаждаются на стенках стального разъ­ емного цилиндра 6 в виде друз 7. Радиационный экран 8 предохра­ няет конденсатор от нагревания за счет лучеиспускания раскален­ ной шихты. По окончании цикла вакуум-насосы отключают, снима­

MgO + CaC2= Mg + CaO + 2 С.

Длительность рабочего цикла для реторты емкостью 100 кг шихты составляет около 10 ч. Производительность двадцатиреторт­ ной печи 600—700 кг магния в сутки.

66

§ 5. Понятие о произв одстве т и т а н а

Титан в природе входит в состав более 70 минералов, что обу­ словливает разнообразие способов его получения. Являясь одним из самых активных в химическом отношении элементов, титан лег­ ко соединяется с кислородом, азотом и углеродом, образуя устой­ чивые окислы, нитриды и карбиды.

Прямое восстановление титана из окислов не может иметь про­ мышленного значения, так как он при высоких температурах сам отнимает кислород от большинства окислов. Кроме того, восстанов­ ленный титан с большинством восстановителей образует химиче­ ские соединения или твердые растворы. Поэтому извлечение его из руд представляет большие трудности.

Важнейшим исходным сырьем для производства титана явля­ ются рутил Ті02с содержанием титана около 60% и ильменит FeOX ХТІ02 с содержанием титана около 32%. Обогащение руд перед их переработкой производят флотацией или магнитной сепарацией. Одним из основных способов получения металлического титана яв­ ляется магниетермический, включающий две стадии: 1) хлориро­ вание ТЮ2 и получение тетрахлорида титана ТіС14; 2) получение из ТІСІ4 металлического титана.

Из обогащенного концентрата Ті02 в смеси с древесным углем

ной цилиндр 1, футерованный изнутри динасовым кирпичом 2. На­ грев до 800° производится нагревательными графитовыми элемен­ тами сопротивления 3. Брикеты рутила 5 загружаются в печь через загрузочный бункер 6, а хлор подается снизу через па­ трубок 4.

В результате процессов хлорирования, протекающих в нижней части печи, образуются пары тетрахлорида ТіС14, которые по трубо­ проводу 7 поступают в пылеочиститель 8 и оттуда в конденсатор 9, где, охлаждаясь, превращаются в жидкость. Жидкий ТіС14 после отстаивания подвергается. дальнейшей очистке путем фильтрации и ректификации. После ректификации ТіС14, имеющий вид бесцвет­ ной жидкости, поступает для восстановления из него титана в спе­ циальные печи — так называемые реакционные аппараты, или ре­ акторы (рис. 45, б).

В реакционный стакан /, установленный внутри корпуса реак­ тора 3, загружают чушки Mg высокой чистоты. Затем реактор гер­ метически закрывают крышкой 6, откачивают из него воздух и за­ полняют весь объем камеры инертным газом (аргоном). После это­ го включают электронагреватель 4 (спираль сопротивления) и по достижении в камере температуры 850—950° по трубе 5 вводят

87

Г л а в а V. ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

§ 1. Общие сведения

Литейным производством называется технологический процесс изготовления металлических заготовок (отливок) путем заливки жидкого металла в специально приготовленные формы. Форма за­ полняется металлом через систему каналов, называемую литнико­ вой системой. При этом наружные очертания отливки определяются полостью формы, а внутренние образуются фасонными вставками, называемыми стержнями.

После затвердевания отливки ее извлекают из формы, освобож­ дают от литниковой системы, очищают и направляют на механиче­ скую обработку. В ряде случаев отливки предварительно проходят термическую обработку.

Литейные формы изготавливаются из различных материалов и в зависимости от свойств последних могут использоваться только один раз или многократно. Формы, используемые для получения одной отливки, называются разовыми (эти формы разрушаются при извлечении из них отливки). Формы, используемые для получе­ ния сотен и тысяч отливок, называются постоянными (они обычно выполняются металлическими). Некоторое применение находят полупостоянные формы, изготавливаемые из высокоогнеупорных материалов и используемые несколько десятков раз.

Разовые формы изготавливаются из песчано-глинистых, пес­ чано-смоляных и песчано-керамических смесей. Такие формы могут выполняться объемными (большой толщины) или оболочко­ выми (небольшой толщины). Как правило, формы из песчано-гли- нистЬіх смесей делаются объемными, а из песчано-смоляных и пес­ чано-керамических— оболочковыми. Литье в песчано-глинистые формы является наиболее распространенным.

Процесс получения отливок в песчано-глинистых формах со­ стоит из нескольких этапов: изготовление моделей и стержневых ящи­ ков, приготовление формовочных и стержневых смесей, изготовле­ ние форм и стержней, сборка форм, получение литейного сплава, заливка форм, выбивка отливок из форм, очистка и обрубка отли­ вок.

Модели и стержневые ящики изготовляются в модельном цехе, все остальные операции выполняются в литейном цехе.

89

Модель представляет собой инструментальную оснастку, пред­ назначенную для получения полостей литейной формы, соответ­ ствующих наружной конфигурации отливки. При изготовлении модели вначале по чертежу детали делают чертеж отливки (рис. 46, о), размеры которой увеличивают по отношению к размерам детали на величину припусков 'для механической обработки. По чертежу отливки делают чертеж модели, размеры которой превышают раз­ меры отливки на величину припуска на усадку металла. Для креп­ ления стержней в форме па модели предусматриваются знаки / (рис. 46, б).

Рис. 46. Последовательность изготовления отливки методом литья в песчано­ глинистую форму

Стержневой ящик (рис. 46, в) представляет собой инструмен­ тальную оснастку, предназначенную для получения стержней. В стержневых ящиках также предусматриваются знаки. Стержни (рис. 46, е), как правило, изготавливаются сухими и должны быть достаточно прочны при Транспортировке их и заливке металла в форму.

Изготовление форм по модели производится с помощью специ­ альных рамок, называемых опоками (рис. 46, г). Опоки (верхняя 1

инижняя 5) являются своеобразным остовом формы, предохраняю­ щим ее от разрушения при изготовлении, сборке, транспортировке

изаливке. Центровка их при изготовлении и сборке формы произ­ водится при помощи штырей 4, укрепленных в ушках 3. Каждая половина модели заформовывается в отдельной опоке. После из­ влечения моделей в нижнюю опоку устанавливаются стержни 2, и затем на нее — верхняя опока.

90

Элементы литниковой системы 6 образуются при помощи соот­ ветствующих моделей. Такими элементами обычно являются (рис. 46, д): литниковая чаша 4, литниковый стояк 3, шлакоулови­ тели 2 и питатели 1. Полости формы сообщаются с атмосферой че­ рез выиоры 5.

§ 2. Модельный комплект

Назначение моделей. Модель представляет собой видоизме­ ненную копию отливки, отличающуюся от будущей детали размера­ ми и наличием стержневых знаков — выступов, образующих в фор­ ме углубления, в которые устанавливаются стержни.

Конструкция модели должна обеспечить извлечение ее из фор­ мы без нарушения полученного отпечатка. В зависимости от конфи­

верхней и нижней. Линия, по которой происходит деление модели, называется линией разъема.

Модель и стержневые ящики образуют модельный комплект. Для легкого извлечения модели из формы или освобождения стерж­

структивным. Если на чертеже детали конструктивные уклоны не указаны, то их назначают на чертеже модели (формовочные укло­ ны). В соответствии с ГОСТ 3212—57 формовочные уклоны для деревянных моделей делают в пределах от 1 до 3°, а для металли­ ческих — 0,5—1°.

Материалы для изготовления модельного комплекта. В инди­ видуальном и мелкосерийном производстве модели и стержневые ящики изготавливаются обычно деревянными (иногда гипсовыми или цементными). В массовом производстве вся модельная оснаст­ ка (модели, стержневые ящщш, модельные плиты) выпускается металлической.

Древесина предварительно просушивается при температуре 60—70° до влажности не выше 8—10%. В ней не должно быть гнили, косослоя, трещин или других пороков.

Для изготовления металлических моделей и стержневых ящи­ ков чаще всего используются алюминиевые сплавы, отличающиеся малым весом, удобством в транспортировке и хорошей обрабаты­ ваемостью. При машинной формовке находят применение модели и стержневые ящики из серого чугуна. Могут применяться также

бронза, латунь и сталь.

Металлические модели небольших размеров (до 50Х50Х ХЗО мм) выпускаются сплошными, в остальных случаях — пусто­ телыми с толщиной стенок (в зависимости от размеров и материа­ ла модели) от 6 до 25 мм. Металлические модели, имеющие боль­ шие габариты, снабжаются ребрами жесткости.

91

Деревянные модели обычно изготавливаются из заготовок, полученных склеиванием многих кусков дерева, с таким расположе­ нием волокон, чтобы модель как можно меньше коробилась и не изменяла размеры. Для предохранения от влаги (из воздуха и формовочной смеси) их окрашивают масляной краской и покрь?ва,- ют лаком.

Опоки изготавливаются из чугуна, стали и алюминиевых спла­ вов. В стенках опок располагаются вентиляционные отверстия различной формы. Удержание земли в форме и увеличение жест­ кости конструкции обеспечивается внутренними ребрами (крестови­ нами). Перемещаются опоки при помощи ручек или цапф. Точ­ ность центрирования опок при их сборке обеспечивается обычно специальными втулками, закрепленными в отверстиях центрирую­ щих ушек, или самими точно обработанными отверстиями в ушках.

Модельная плита, изготавливаемая из металла, предназначена для закрепления па ней одной или нескольких моделей с литнико­ вой системой и выпорами, а также размещения штифтов для уста­ новки опок. Пользование плитой, уменьшая время на установку моделей и прорезку каналов литниковой системы, повышает произ­ водительность труда формовщика.

Модельные плиты могут быть односторонними и двусторонни­ ми. При односторонней модельной плите одна половина модели располагается па одной плите, а другая — па другой; при формовке необходимо пользоваться обеими плитамщ При двусторонней мо­ дельной плите на одной стороне ее прикрепляется одна половина модели, а на другой — другая. Поэтому формовка нижней и верх­ ней опоки обеспечивается одной плитой.

Принципы конструирования моделей и стержневых ящиков.

При разработке конструкций моделей и стержневых ящиков тех­ нолог должен обеспечить: 1) удобную набивку форм и стержневых ящиков, а также легкое извлечение моделей из форм и стержней из ящика; 2) наличие формовочных уклонов па вертикальных стен­ ках моделей и стержневых ящиков и чистоту их рабочих поверхно­ стей; 3 ) стойкость против сырых формовочных и стержневых мате­ риалов, а также прочность, соответствующую напряжениям, воз­ никающим при набивке форм и стержней; 4) простоту изготовления и экономичность.

При определении плоскости разъема модели (а следова­ тельно, и формы) необходимо учитывать следующие требо­

вания.

1. Отливка должна располагаться в форме так, чтобы обраба­ тываемые поверхности находились внизу или сбоку (верхние части

щает и удешевляет сборку форм).

При проектировании стержневых ящиков необходимо удовлет­ ворять следующим условиям.

92