Литье с последовательным заполнением и кристаллизацией

Этот способ используют при изготовлении крупногабаритных фасонных отливок типа оболочек, корпусов с толщиной стенки до 3...4 мм из алюминиевых и магниевых сплавов, т.к. они имеют широкий ин­тервал кристаллизации, при их затвердевании, особенно в песчаных формах, в отливках из таких сплавов образу­ются усадочные дефекты - пористость, рыхлоты.

Для создания условий направленного затвердевания и улучшения питания сложных крупногабаритных отливок из таких сплавов В.Д. Храмов предложил способ литья с последовательным заполнением формы.

Литейная форма 6 крупной отливки устанавлива­ется на столе 7, имеющем гид­равлический привод. Литнико­вая система состоит из верти­кальных щелевых питателей 4 и вертикальных колодцев 5, расположенных по периметру отливки. Внутри колодцев располо­жены обогреваемые металлические трубки 3, закрепленные в обо­греваемой литниковой чаше 2. Отверстия трубок в чаше закрыты шаровыми стопорами 1. Расплав заливают в чашу 2, затем под­нимают шаровые стопоры 1 и после того, как концы трубок ока­жутся затопленными, стол опускают. Скорость опускания стола с формой, расход расплава через трубки из чаши и скорость от­вода теплоты от расплава формой рассчитывают так, чтобы обес­печивалась последовательная кристаллизация отливки.

Такой способ позволяет получить плотные отливки без усадоч­ных дефектов и пористости.

31. Электрошлаковое литьё.

Сущность процесса. Электрошлаковое литье (ЭШЛ) — это способ получения фасонных отливок в водоохлаждаемой металли­ческой литейной форме — кристаллизаторе, основанный на приме­нении электрошлакового переплава (ЭШП) расходуемого элек­трода.

Отливку получают переплавом электродов из металла, требуе­мого химического состава. Источником теплоты при ЭШЛ явля­ется шлаковая ванна, нагреваемая вследствие прохождения через нее электрического тока (рис. 6.9). В начале процесса в водоохлаждаемый медный кристаллизатор 6 заливают предварительно расплавленный шлак специального состава. Электрический ток подводится к переплавляемым электродам

Рис. 6.9. Схема получения отливки электрошлаковым литьем

7 и затравке 1 в нижней части кристаллизатора 6., Шла­ковая ванна обладает малой электропроводностью, поэтому при прохождении через нее тока выделяется большое количество теплоты.

Шлаковая ванна нагревается до 1973 К и более, благодаря чему погруженные в нее концы электродов оплавляются. Капли расплавленного металла проходят через ванну шлака 4, собираются в зоне кристаллизации, образуя под слоем шлака металлическую ванну 3. Металлическая ванна непрерывно пополняется в верхней части расплавом от плавящихся электродов и последовательно затвердевает в нижней части вследствие отвода теплоты через стенки кристаллизатора. Для получения отливки 2 электроды 7 по мере их оплавления и затвердевания отливки постепенно поднимаются вверх. Для образования полости в отливке водоохлаждаемый металлический стержень 5 также перемещается вверх.

Таким образом, сущность процесса электрошлакового литья заключается в том, что приготовление расплава (плавка) совме­щено по месту и времени с заполнением литейной формы: отливка последовательно наплавляется в форме.

Литейная форма при ЭШЛ выполняет две функции: служит устройством для приготовления, расплава и для формирования отливки, Это позволяет использовать преимущества процесса ЭШЛ для повышения качества металла отливок.

Качество отливок при ЭШЛ обусловлено особенности ми формирования отливки. Перенос капель расплава с конца электрода через шлаковую ванну, интенсивное взаимо­действие расплава со шлаком, последовательная и направлен­ная кристаллизация расплава при высокой интенсивности охлаж­дения способствуют удалению из расплава неметаллических включений и растворенных газов, получению плотного однород­ного кристаллического строения отливки.

Способом ЭШЛ получают полые заготовки цилиндров, трубы круглого и овального сечений, корпуса задвижек запорной и ре­гулирующей арматуры тепловых и атомных электростанций, Сосуды сверхвысокого давления, коленчатые валы, шатуны и дру­гие детали крупных судовых двигателей, прокатные валки, банда­жи цементных печей, заготовки штамповочного и режущего ин­струмента и другие детали (рис. 6.10). Область применения ЭШЛ благодаря его преимуществам постоянно расширяется.

Основными материалами для выплавки отливок являются рас­ходуемые электроды, флюс, различные лигатуры и раскислители.

Расходуемые электроды изготовляют различными способами: отливкой в изложницы, центробежным, непрерывным литьем; могут быть использованы электроды из металлургического проката. Электроды должны быть предварительно очищены от масла, загрязнений, окалины.

Флюсы в процессе ЭШЛ служат источником теплоты и основным средством для регулирования химического состава пере­плавляемого металла. Температура плавления флюса должна быть несколько ниже температуры плавления металла отливки. Флюс должен быть химически активным к вредным примесям в пере­плавляемом, металле, например в стали к сере, водороду, азоту. Флюс в расплавленном состоянии должен обладать низкой вязкостью для получения отливки с чистой поверхностью.

Технологические режимы плавки зависят от размеров изделия, свойств переплавляемого металла, состава шлака. Важней­шим параметром процесса является количество теплоты, выделяющейся при прохождении тока через шлаковую ванну. Оно зависит от электрических параметров процесса (силы тока) и электрического сопротивления шлаковой ванны. Технико-экономическая эффективность ЭШЛ определяется его преимуществами: большим количеством литого металла, сниже­нием трудоемкости, высоким выходом годного, возможностью автоматизации технологических операций и управления качеством отливки. Следует отметить, что способ ЭШЛ позволяет не только изготовлять сложные отливки высокого качества, но и по-новому решать технологические процессы производства уникальных кон­струкций, создавать принципиально новые технологические про­цессы.