Файл: Сосненко, М. Н. Развитие литейного производства.pdf

чивается он к нам. — 180 форм в час! 20 секунд — и форма готова!

Знакомимся. Петр Украинский три года назад ра­ ботал в сталелитейном цехе формовщиком. А теперь он оператор, хозяин сложной и умной установки и всей автоматической прессовой формовочной линии, име­ нуемой АПФЛ-2. Тяжелый труд формовщика взяли на себя автоматы. Рабочему на линии остается лишь укладывать стержни в готовые формы.

Линия АПФЛ-2, сконструированная и изготовлен­ ная на заводе, выполняет заказы сельского хозяйства. С ее пуском изготовление форм для звеньев гусениц тракторов возросло более чем в полтора раза, а число людей, занятых на формовке, сократилось вдвое...»

Наряду с увеличением производительности труда способ прессования смеси в опоке под высоким удель­ ным давлением улучшает условия труда формовщиков благодаря устранению шума, обычно сопровождающе­ го формовку на встряхивающих машинах, повышает качество поверхности отливок и точность их размеров, что, в свою очередь, снижает объем обрубки и механи­ ческой обработки.

За разработку, внедрение в производство и созда­ ние комплекса прессовых установок и автоматических линий для изготовления литейных песчаных форм ме­ тодом прессования под высоким удельным давлением группе специалистов-литейщиков Кировского завода была присуждена Ленинская премия.

Сейчас этот метод освоен на многих предприятиях страны. Большой вклад в его совершенствование внес­ ли ученые Научно-исследовательского института тех­ нологии автомобильной промышленности (НИИТавтопром) и Научно-исследовательского института тех­ нологии тракторного и сельскохозяйственного машино­ строения (НИИтракторсельхозмаш).

Последние годы характерны дальнейшим совер­ шенствованием прогрессивного процесса прессования под высоким удельным давлением, которое осуществ­ ляется путем использования принципа многоплунжер­ ного прессования смеси в опоках и применения винипластовых прессовых колодок.

Еще одним ярким примером гармоничного разви­ тия литейного производства следует считать исследо­

вания в области формовки с применением энергии взрывчатых веществ. Такая формовка считается пер­ спективным технологическим процессом изготовления форм и стержней. Метод основан на том, что в тысяч­ ные доли секунды за счет преобразования потенциаль­ ной энергии взрывной смеси в кинетическую энергию элементарных частиц происходит мгновенное расшире­ ние продуктов сгорания, распространяющихся с ко­ лоссальной скоростью и давлением. Для исследования процесса проводились опытные работы в Институте проблем литья АН УССР на взрывной формовочной машине модели ВФМ-1 полупроизводственного типа. Опоку с наполнительной рамкой устанавливали на мо­ дельную плиту. Затем засыпали ее по верхний уровень наполнительной рамки формовочной смесью. На на­ полнительную рамку ставили камеру, в которую пода­ вали взрывную смесь. Смесь зажигали электрической искрой. Все части установки соединяли между собой герметично, чтобы взрыв в камере был бесшумен. Взрывным топливом служил природный газ и пропанбутан, окислителем — воздух с добавкой кислорода, а

вкачестве твердого топлива использовали порох.

Врезультате эксперимента было установлено, что степень уплотнения смеси вокруг модели по высоте формы достаточно равномерна. Был устранен главный технологический дефект обычного метода прессова­ ния — переуплотнение смеси над моделями при недоуплотнении мест вокруг моделей. Твердость формы при этом достигала 75—82 единиц. Преимущества фор­ мовки взрывом заключаются в равномерном уплотне­ нии и возможности регулирования плотности смесей в'

широком диапазоне размеров и сложности форм; в быстроте уплотнения, протекающей в тысячные доли секунды, позволяющей создать высокопроизводитель­ ные формовочные и стержневые машины; в практи­ чески полном отсутствии шума; высокой размерной точности, стабильности по массе и высоком качестве литой поверхности отливок. Отмеченные выше преиму­ щества дают основание полагать, что в ближайшем будущем формовка взрывом будет внедрена в про­

изводство.

Говоря о гармоничном развитии литейного произ­ водства, следует указать на разработанный в Дании

82

оригинальный процесс производства безопочных форм с вертикальным разъемом и одновременным объеди­ нением их в кассеты. На базе этого процесса созданы автоматизированные линии, названные «Дисаматик». Они сделаны в виде прямой линии и отличаются ком­ пактностью (длина линии составляет 17,2 м), так как включают только формовочный автомат и примыкаю­ щий к нему направляющий стеллаж зон заливки и ох­ лаждения форм. Размер производимых форм состав­ ляет 500X400 при толщине 200 мм, 600X480 при тол­ щине 300 мм и 755X600 при толщине до 400 мм. Про­ изводительность линии для минимального размера опок составляет 300 форм/час.

Процесс формовки (рис. 30) начинается с надувки смеси машиной 1 в объем, ограниченный боковыми мо­ дельными плитами 2 и 3. После подпрессовки со сто­ роны плиты 3 левая поворотная плита 2 откидывается, а готовая часть формы 4 передвигается и плотно при­ жимается к ранее изготовленным. Такой метод позво­ ляет получать точные отливки без заливов.

Учитывая компактность, простоту устройства, а также высокую производительность нового процесса формовки, он осваивается в нашей стране. Харьков­ ский филиал ВНИИлитмаша спроектировал ориги­ нальную линию для безопочной горизонтально-стопоч­ ной формовки, снабженную каруселью. Она предна­ значена для изготовления форм размерами 600X450X ХЗОО и 500X400X250 мм, в которых можно будет по­ лучать отливки массой до 30 кг. Прессование под удельным давлением 30—40 кг/см2 позволит исполь­ зовать смеси с низкой сырой прочностью.

Быстрое освоение автоматизированного литейного оборудования, формовочных и литейных автоматиче­ ских линий в нашей стране стало возможно благодаря высоким темпам развития электроники, кибернетики и приборостроения. За последние годы научно-исследо­ вательскими организациями СССР была проделана огромная работа. Созданы и серийно выпускаются про­ мышленностью разнообразные приборы и средства ав­ томатики. В литейном производстве контроль за хо­ дом производства осуществляется автоматическим уп­ равлением при помощи различных измерительных при­ боров, вычислительных устройств, термоэлектрических

Рис. ЗО. Схема изготовления и сборки сырых безопочных клссегных форм:

а) — надувка смеси; б) — подпрессовка; в) — сборка форм.

пирометров, регуляторов, пускателей и датчиков. Учи­ тывая специфические особенности и сложность многих литейных процессов, была создана специальная аппа­ ратура, обеспечивающая получение' отливок с задан­ ными свойствами. Особо следует отметить успешный опыт использования системы автоматизированного уп­ равления производством (АСУП) на Рязанском литей­ ном заводе-центролите, которую предполагается ис­ пользовать на всех вновь строящихся центролитах.

В девятой пятилетке намечено значительно увели­ чить выпуск автоматических и комплексно-механизи­ рованных линий. В 1975 г. их производство вырастет в 9 раз по сравнению с уровнем 1965 г. Это обеспечит повышение производительности труда в 2—3 раза, а также увеличение размерной и геометрической точно­

34

РАСТЕТ СЕМЕЙСТВО

ЛИТЕЙНЫХ СПЛАВОВ_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

тановление и бурное развитие литейного произ­ Сводства в огромной степени связаны с тщательным

изучением и освоением железоуглеродистых сплавов — чугуна и стали. Основным литейным сплавом стал с XIX века и остается до сих пор серый чугун. Из него в настоящее время получают 75% всех производимых в мире отливок. Широкое применение серого чугуна обу­ словливается его дешевизной, высокими литейными и механическими свойствами, а также легкой обрабаты­ ваемостью режущим инструментом. Учитывая низкую вязкость серого чугуна, при литье заготовок машин, испытывающих во время эксплуатации повышенные силовые и особенно ударные нагрузки, применяют в качестве литейного сплава сталь.

Последние 20—25 лет характерны большими дости­ жениями в области металлургии литейного производ­ ства: улучшены свойства ранее применявшихся спла­ вов, разработаны и внедрены в производство новые, высокопрочные и обладающие специальными свойст­ вами сплавы, и как итог — повысилось качество отли­ вок.

В связи с повышением требований к чугунным от­ ливкам в последние годы были разработаны новые марки (СЧ40-60 и СЧ44-64) более прочного серого чу­ гуна, которые включены в новый ГОСТ 1412-70.

Учитывая широкое применение в различных отрас­ лях народного хозяйства сталей, в нашей стране про­ водилась усиленная разработка новых их марок, об­

86

ладающих специальными свойствами (жаропрочность, кислотоупорность, стойкость против коррозии И др.). Проведенные в Институте проблем литья АН УССР исследования под руководством М. П. Брауна позво­ лили разработать теоретические представления о слож­ ном комплексном легировании конструкционной стали.

Благодаря этому удалось создать новые высоко­ прочные марки сталей (ЗОХЗГМФ, ЗОХЗНМВ и др.), разработать оптимальные режимы их термической об­ работки.

При разработке новых марок сталей ставилась большая народнохозяйственная задача — создать ле­ гированные стали, в которых дефицитные добавки (хром, никель, вольфрам, молибден и др.) были бы за­ менены более дешевыми и недифицитными элементами (кремнии, марганец и др.). Учитывая это, в том же институте изучено последовательное легирование жа­ ропрочной стали тугоплавкими металлами. В резуль­ тате был установлен оптимальный состав спла­ ва Х15Н20В4М4Б2Т с интерметаллоидным упрочне­ нием, который успешно конкурирует со сплавами на никелевой основе типа хастеллой, ЛА-1, ЛА-2 и др. Там же разработана новая экономнолегированная нержавеющая сталь 1Х18АГ15Л, в которой никель полностью заменен марганцем с дополнительным ле­ гированием азотом.

Подобная работа широко проводилась многими на­ учно-исследовательскими организациями и обеспечи­ ла большой технико-экономический эффект.

Непрерывно расширяется применение легких спла­ вов — алюминиевых и магниевых, создаются новые их марки. Достаточно сказать, что ГОСТ 2685-63 вклю­ чает 35 марок алюминиевых сплавов, из которых мно­ гие были разработаны в последние годы. Новыми вы­ сокопрочными (марки МЛ12, М.Л15) и жаропрочными

(марки МЛ7-1, МЛ10, МЛИ, МЛ14, ВМЛ1) магние­ выми сплавами пополнился ГОСТ 2656-68.

В настоящее время разрабатываются составы тита­ новых литейных сплавов, а также сплавов для фасон­ ных отливок на основе других редких металлов (нио­ бий, тантал, цирконий и др.).

Огромным достижением советских литейщиков является разработка и освоение нового литейного спла-

87

ва — высокопрочного чугуна, который служит пре­ красным. конструкционным материалом. От обыкно­ венного серого чугуна высокопрочный чугун отлича­ ется наличием шаровидного (вместо пластинчато­ го) графита, повышающего его прочность и пластич­ ность.

В результате изучения механизма образования раз­ личных форм графита в Институте проблем литья АН УССР под руководством А. А. Горшкова и М. В. Волощенко были разработаны условия, позволяющие управлять процессами кристаллизации, графитообразования и фазовыми превращениями в жидком и твер­ дом состоянии высокоуглеродистых сплавов на основе железа. Это позволило разработать и внедрить в про­ изводство новые марки высокопрочного чугуна с ша­ ровидным графитом с пределом прочности при растя­ жении от 70 до 120 кг/мм2 при относительном удлине­ нии 2—8% и ударной вязкости 2—6 кгм/см2.

Благодаря таким высоким механическим свойст­ вам высокопрочный чугун (ГОСТ 7293-70) стал широ­ ко применяться при производстве ответственных круп­ ных деталей вместо стали, обладающей меньшей жид­ котекучестью и повышенной усадкой. Из высокопроч­ ного чугуна в настоящее время отливают коленчатые валы, цилиндры и крышки цилиндров судовых двига­ телей, станины и траверсы тяжелых прессов, лопастные колеса паровых турбин и другие ответственные детали машин массой до 50 т.

Высокопрочный чугун получают путем модифици­ рования — обработки расплавленного серого чугуна специальными веществами — модификаторами. К их числу относятся магний и его сплавы. Учитывая быст­ рое воспламенение под воздействием тепла чугунного расплава, эти модификаторы вводят в ковш с расплав­ ленным чугуном в контейнере — стальном стакане с просверленными в его стенках отверстиями. Контей­ нер закреплен на вертикальной штанге и с нею опу­ скается в ковш. За счет тепла жидкого чугуна магний в контейнере расплавляется, затем перегревается до температуры кипения (1107°), а пары магния проби­ ваются через толщу расплава в ковше. При этом часть магния усваивается расплавленным чугуном, в кото­ ром пластинчатый графит становится шаровидным.

88

Большая часть парообразного магния вырывается на поверхность расплава и сгорает.

В последние годы для повышения степени усвоения магния чугунным расплавом и предотвращения пиро­ эффекта в качестве модификатора при получении вы­ сокопрочного чугуна стали применять низкомагниевые лигатуры с содержанием 8—20% магния.

Учитывая более высокую удельную прочность и дру-

і Ч ОС КГ/ММ3

гие ценные свойства титановых сплавов (— = при о ь= 100 кг/мм2) по сравнению с удельной проч­

ностью дюралюминия = ^,4—^ при аь— 40 кг/мм2)

и высокопрочной нержавеющей хромоникелевой конст­ рукционной стали (—18*^ ПРИ 140 кг/мм2).

литейщики в последние годы добились больших успе­ хов в их освоении. Были разработаны специальные ти­ тановые сплавы для фасонных отливок (табл. 3), тог­ да как вначале литейщики использовали сплавы, пред­ назначенные для литья слитков и обработки давле­ нием.

Широкое использование автоматизации при плавке и заливке, а также применение более крупных пла­ вильных печей позволили получить отливки из титано-

Таблица 3

Титановые литейные сплавы

89