ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 33
Скачиваний: 0
В результате структура металла отливки становится мелкозернистой, а следовательно, плотной.
После Великой Отечественной войны литейщики «оседлали» вакуум: кандидат технических наук Б. М. Ксенофонтов предложил новый метод литья —
вакуумное всасывание расплава в неподвижную ли тейную форму. Метод вакуумного всасывания в на стоящее время применяется главным образом для про изводства цилиндрических болванок и прутков, а так же трубчатых заготовок. Их диаметр колеблется в пределах 40-т-100 мм, а длина — 1200^-1400 (для ста ли и медных сплавов) и 1200-т-4000 мм (для алюми ниевых сплавов). На установках вакуумного всасыва ниям последующей кристаллизацией расплава под все сторонним давлением и применением песчаных стерж ней можно получать весьма сложные тонкостенные от ливки из стали, медных и алюминиевых сплавов. Они отличаются большой плотностью и более высокими, чем при литье в металлические кокили и центробеж ном процессе, механическими свойствами.
При получении отливки (рис. 63) расплав 3 изтнг-
Рис. 63. Схема литья вакуумным всасыванием.
171
ля 1 засасывается в металлическую водоохлаждаемую форму 2, разрежение в которой создается вакуум-на сосом 9 через выравнивающий величину разрежения вакуум-баллон 8. Форма присоединяется к нему рези новым шлангом 4 и трубопроводом, на котором разме щены трехходовой распределительный кран 5, регу лятор степени разрежения 6 и вакуумметр 7. Треххо довой кран соединяет форму с вакуум-баллоном для ее заполнения расплавом или с атмосферой перед из влечением отливки. Специфическими преимуществами этого литейного процесса являются: спокойное запол нение полости формы расплавом, удаление из распла ва растворенных в нем газов и экономия металла, так как при вакуумном всасывании не нужна литниковая система.
Общее время, затрачиваемое на получение отлив ки, обычно составляет 45—50 сек.
На ВДНХ СССР демонстрировалась оригинальная отечественная промышленная установка для получения методом вакуумного всасывания слитков из латуни и бронзы диаметром 81—82 и длиной 1000 мм, массой 42 кг. Цикл получения двух слитков в зависимости от используемых сплавов составляет 130—160 сек.
Литье вакуумным всасыванием длительное время применяется на Московском тормозном заводе, где из медных сплавов отливают втулки с высокими механи ческими свойствами.
В ГДР разработан оригинальный метод вакуумно го отсоса газов из песчаных стержней в процессе за ливки формы расплавом (см. рис. 38). При отливке в кокиль гладкой цилиндровой головки массой 4 кг ва куумный отсос газов из стержня, образующего полость водяной рубашки, позволил снизить брак отливок с 60 до 30%. Величина вакуума составляла 80-4-120 мм рт. ст. Для создания вакуума завод использует пере движную установку, смонтированную на трехколесной тележке. Описанный метод особенно эффективен при литье цветных сплавов, склонных к газонасыщенности.
СЕКРЕТ ТОНКОЙ СТЕНКИ_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
олгое время проблема получения крупногабарит Дных тонкостенных, а также полых деталей и изде
лий оставалась неосуществимой. Дело в том, что для их получения необходим расплав, обладающий боль шой жидкотекучестью. Однако при заливке в тонко стенную полость формы такой расплав начинает быст ро застывать и, следовательно, не сможет всю ее за полнить. Применение в этих случаях специальных рассредоточенных литниковых систем, хотя и способ ствует заполнению формы расплавом, не обеспечивает плотность металла в отливках.
В настоящее время указанная проблема решена и осуществляется с помощью оригинальных методов по лучения крупногабаритных тонкостенных отливок. К их числу в первую очередь следует отнести литье выжи манием. Его автор — кандидат технических наук Е. С. Стебаков. Литье выжиманием осуществляется на специальной машине в металлических подогреваемых формах, состоящих из двух параллельных или распо ложенных под углом и соединяемых шарниром матриц (рис. 64). В начале процесса, когда матрицы 1 и 2 разомкнуты, в нижнюю часть формы из ковша 4 и через съемный металлопровод 3 заливается порция расплава. При сближении матриц происходит быстрое повышение уровня расплава, формирование отливки и сливание в тигель 5 технологического остатка распла ва. При литье сложных фасонных отливок одна из no
us
Рис. 64. Схема процесса получения отливки выжиманием на машине с угловым расположением матриц.
луформ может футероваться формовочной смесью или снабжаться песчаным стержнем.
Характерными особенностями литья выжиманием являются: а) заполнение литейной формы расплавом сплошным потоком большого сечения, во мнопт раз превышающим толщину тела отливки, что резко уменьшает гидравлические потери, исключает инжек цию воздуха движущимся расплавом и создает усло вия замедленного процесса его кристаллизации; б) формирование отливки в условиях сжимания пото ка расплава; в) процесс получения отливки состоит в наращивании на стенках формы твердых кристаллиза ционных корок расплава с их последующим соедине нием в единую тонкостенную отливку и одновремен ным выбрасыванием из формы излишков расплава вместе с находящимися в них загрязнениями.
Благодаря таким условиям можно отливать крупно габаритные тонкостенные панельные отливки из алю миниевых и магниевых сплавов с толщиной стенок 1,5—4 мм при их длине 5—6 м и ширине до 2 м. отли чающиеся высокими прочностными характеристиками. Недаром журнал американских литейщиков «Модерн Кастинге» под рубрикой «Новости из Советского Сою за» при описании этого метода дал громкий интригую щий заголовок «Как отливать невозможное?».
Литьем выжиманием получают крышки, створки, капоты и другие панельные детали автомобиля. Мето дом параллельного сближения можно получать двухстенные полые отливки. Огромное преимущество’ ме тода — в высоком качестве отливок, обладающій, мел
174
козернистой структурой без усадочной пористости и газовых раковин. Внедрение в промышленность мето да литья выжиманием, взамен прессования крупнога баритных тонкостенных деталей из листового и про фильного проката на мощных прессах, позволяет резко снизить трудоемкость и себестоимость их про изводства.
Другой оригинальный способ получения тонкостен ных крупногабаритных отливок и изделий, осуществ ляемый направленной кристаллизацией расплава в
форме, предложил советский специалист В. Д. Храмов. Характерная особенность процесса: рост кристаллов в формующейся отливке происходит в том же направ лении, что и действие прилагаемых к изделию усилии и нагрузок. Таким образом, способ позволяет произво дить отливки, свойства которых заранее заданы с
учетом условий их эксплуатации.
Методом направленной кристаллизации получают магниты, полупроводники, кристаллы для лазеров и т. д. Лопатки газотурбинных двигателей, получаемые этим методом, обладают высокой термостойкостью, повышенной прочностью в направлении главной оси. В отличие от литья выжиманием метод В. Д. Храмова может применяться для изготовления разнообразных по конфигурации отливок из сплавов цветных и чер ных металлов. Его следует рекомендовать для литья стальных отливок, склонных к образованию больших усадочных раковин. Рост кристаллов отливки в задан ном направлении (по ее высоте) производится в спе циальной установке. В ней выдерживаются строго определенные температурные условия. Залитый в верх нюю часть формы расплав имеет более высокую тем пературу, чем при заливке (за счет нагрева формы специальным индуктором), а в нижней части формы начинается процесс кристаллизации отливки (из-за контакта с водоохлаждаемым поддоном). В процессе формирования отливки фронт кристаллизации медлен но перемещается вверх, так как форма, постепенно опускаясь, выходит из индуктора. Скорость перемеще ния фронта кристаллизации очень мала (несколько сантиметров в час) и регулируется с высокой точ ностью. Чтобы исключить окисление металла отливки, установка снабжена системой вакуумирования.
175
Установки для литья крупногабаритных тонкостен ных изделий методом направленной кристаллизации обеспечивают прочность отливок, на 30% превышаю щую требования, предъявляемые для обычных мето дов литья. При этом вдвое-втрое снижается трудоем кость механической обработки, а коэффициент исполь зования металла увеличивается вчетверо. Кроме того резко повышается герметичность изделий.
Учитывая огромные возможности метода В. Д. Хра мова, намечено построить в системе Рязанского цент ролита специальный цех. Он будет производить лег кие, цельнолитые, прочные, герметичные, не нуждаю щиеся в дополнительной механической обработке литые конструкции сложной конфигурации методом направленной кристаллизации.
НЕПРЕРЫВНОЕ
И ПОЛУНЕПРЕРЫВНОЕ
ЛИТЬЕ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Вмногочисленные способы периодического литья, свя занного с получением единичных фасонных отливок.
Внастоящее время на отечественных предприятияхкниги рассматривалисьпредыдущих разделах
все шире применяется непрерывное литье или, как еще называют, непрерывная разливка. И это не случайно,
так как все непрерывные процессы, в отличие от пе риодических, обладают более высокой производитель ностью, стабильностью продукции, экономичностью и другими преимуществами.
Помимо непрерывного применяется и полунепре рывное литье, характеризующееся перерывами в про цессе литья для извлечения отлитого слитка или про филя. Непрерывным и полунепрерывным методами отливают из цветных сплавов, чугуна и различных сталей плоские, прямоугольные, круглые и квадратные слитки, прутки, фасонные профили, трубы или трубча тые заготовки, литой чугунный и стальной лист, про волоку и т. д. В самое последнеё время в СССР освоен оригинальный процесс непрерывного литья нити, тол щина которой меньше человеческого волоса.
Непрерывная разливка стали является приорите том СССР и была разработана группой советских ученых под руководством академика И. П. Бардина. Ее сущность (рис. 65) заключается в том, что расплав из разливочного ковша 1 равномерно заливается в медную водоохлаждаемую форму — кристаллизатор 2, где застывает, а образующийся слиток 3 постепен-
12 М. Н. Сосненко |
177 |
Рис. 65. Схема непрерывно го литья слитка.
но извлекается из ■ кри сталлизатора при помощи тянущих валков 4. Для улучшения поверхности заготовок внутренняя по верхность кристаллизато ра смазывается перед за ливкой растительным маслом. Процесс непре рывного литья очень производителен: Двух ручьевая установка заво да «Красное Сормово» дает 45—55 т стальных слитков в час.
Синарский трубный и Могилевский металлур
гический заводы освоили полунепрерывный метод
литья чугунных напорных труб с раструбом. При литье на специальной установке (рис. 66) труба образуется между оправкой 1 и кристаллизатором 2, которые охлаждаются водой. Раструб трубы формируется в нижней части кристаллизатора с помощью металли ческого стержня 3, когда он вместе с поддоном 4 и столом 5 поднят в крайнее верхнее положение. После включения машины стол начинает плавно опускаться, и при непрерывной заливке чугуна из кристаллизато
ра |
металлический |
стержень 3 |
вытягивает отливку. |
|
В |
крайнем нижнем |
положении |
машина |
останавли |
вается, а секторы стержня специальным |
механизмом |
|||
отгибаются внутрь, что позволяет освободить и снять готовую трубу с машины. Далее процесс повторяется.
Скорость вытягивания трубы с внутренним диамет ром 300 мм и длиной 10 м из кристаллизатора состав ляет 2,2—2,4 м/мин. Стоимость чугунных литых труб, полученных полунепрерывным методом на 14—20% ниже, чем при карусельном способе. Установлено, что полунепрерывное литье чугунных водопроводных труб больших диаметров экономичнее, чем центробежное. При этом следует учесть, что в полунепрерывном литье происходит самоотжиг чугуна, поэтому трубы не имеют отбела.
178
1
Рис. 66. Упрощенная схема установки для полунепрерывного литья труб.
12*
В настоящее время созданы машины полунепре рывного литья напорных чугунных труб диаметром от 300 до 600 мм (машина МПТ 300-600) и от 700 до 1000 мм (машина МПТ 700-1000).
Внедрение созданной в нашей стране автоматичес кой трехручьевой установки полунепрерывного литья сплошных цилиндрических заготовок длиной до 1420 мм, диаметром 30 л-85 мм из оловянистых бронз, латуни и других цветных сплавов позволило снизить припуски на механическую обработку до 0,8—1 мм на сторону по сравнению с 2,5—5 мм при обычных спосо бах литья. Выход годного повышен до 96—99% вмес то 70—75% при отливке в кокиль или песчаную фор му; кроме того, повышено качество отливок за счет улучшения структуры и плотности металла.
В Ленинградском педагогическом институте име ни А. И. Герцена профессором А. В. Степановым раз работан метод вытягивания из расплава цветных ме таллов и сплавов самых разнообразных тонкостенных (толщиной от 0,2 до 4 мм) литых профилей неограни ченной длины. Процесс (рис. 67) заключается в том, что на поверхность литейного расплава 5 кладут по- плавок-формообразователь 4, который представляет собой пластину, сделанную из материала, устойчивого к расплаву. В поплавке прорезана щель, форма кото рой соответствует сечению вытягиваемого профиля. В эту щель опускают и погружают на несколько мил лиметров в расплав керамическую или металлическую затравку 1, контур которой отвечает получаемому про филю. Затем затравку начинают вытягивать строго вертикально. Под действием сил поверхностного на тяжения вместе с затравкой вытягивается приставший к ней металл, который, затвердевая, образует отливку 2. Чтобы повысить скорость вытягивания затравки, в установке предусматривают охлаждающее воздушное устройство 3. При этом скорость образования алюми ниевых профилей миллиметровой толщины составляет 12 м в час. Полученные литые профили характеризуют ся чистой, блестящей поверхностью, а их точность и механические свойства не уступают качеству прокаты ваемых изделий.
Способ А. В. Степанова имеет ряд преимуществ по сравнению с получением фасонных профилей на про-
180