 |
Печи для плавки металлов и сплавов
|
|
|
|
В литейном производстве используются:
1. Дуговые электропечи – для плавки стали и чугуна.
2. Индукционные печи – для плавки черных и цветных металлов.
3. Электропечи сопротивления – для плавки алюминиевых и цинковых сплвов. Главная особенность этих печей в том, что тепло для нагрева шихты и ее расплавления получают за счет разогрева ленточных нагревателей из нихрома (80% Ni, 70% Cr).
4. Электронно-лучевые печи – для плавки тугоплавких сплавов. Плавка осуществляется за счет тепловой энергии, выделяемой при резком торможении электронов на кусках шихты. Схема ее аналогична электронно-лучевой сварке (только используют несколько электронных пушек и большой объем металла.
5. Мартеновские печи и кислородные конверторы – для плавки стали.
6. Вагранка – применяется в старых чугунолитейных цехах для плавки чугуна. Представляет собой шахтную печь (мини домна). За 1,5-2 часа до начала плавки в вагранку загружают дрова и их разжигают. Затем засыпают кокс и когда он разгорится, начинают продувку, затем погружают флюс, металлическую шихту (небольшими порциями на колошник) и пересыпают коксом. В конце плавки прекращают загрузку и расплавляют чугун. Состав шихты: чушковый чугун, стальной лом, стружка, возврат.
Подготовка расплава к заливке
После расплавления металлической шихты жидкий расплав сливают в ковш и некоторое время выдерживают для более полного выделения газов, всплывания шлака и неметаллических включений.
Затем жидкий сплав рафинируют, раскисляют, модифицируют и делают корректировку химического состава – легируют.
Рафинирование сплава – осуществляется для удаления вредных примесей в чугуне и в стали вредные примеси S и P удаляются добавлением Mn, известняка, карбида кальция. В последнее время для этих целей применяется РЗМ (Y, Ce, La и др.) в количестве 0,1%. Алюминиевые сплавы рафинируют хлором.
|
|
|
Раскисление сплава – производится с целью удаления кислорода или окислов металла в процессе выплавки. Оставшиеся в металле окислы, как правило, располагаются по границам зерен, ухудшая его свойства. Сталь и чугун раскисляют: ферромарганцем, ферросилицием и алюминием. Алюминиевые сплавы – хлором.
Модифицирование сплава – добавление небольших количеств (до 1%) активных веществ, которые способствуют образованию дополнительных центров кристаллизации, что приводит к образованию мелкозернистого строения в отливке, а следовательно, и к росту физико-механических свойств и эксплуатационных характеристик. Для стали и чугуна модификаторами являются РЗМ, Y и Mg. Для силуминов – натрий.
Легирование сплава – корректировка и доведение химического состава сплава до требуемого, т.к. свойства металла отливки определяются его химическим составом.
Технологическая схема производства отливок
Рассмотрим упрощенную форму технологической схемы производства отливок:
1 – подготовка шихты;
2 – приготовление расплава;
3 – изготовление форм и стержней; изготовление модели и стержневого ящика;
4 – сборка формы;
5 – заливка форм;
6 – охлаждение;
7 – выбивка отливки;
8 – очистка и обрубка литья;
9 –термообработка и мех.обработка;
10 – контролькачества отливки.
В современной технике используют детали из очень многих сплавов.
Возможность использования сплава для получения отливок определяется его литейными свойствами:
Жидкотекучесть – способность металла заполнять, воспроизводить форму – зависит от химического состава, Тзал., и наличия примесей.
Усадка – свойство сплавов уменьшать свой объем и линейные размеры при затвердевании. Различают объемную (в три раза больше) и линейную усадки.
|
|
|
Ликвация – химическая неоднородность затвердевшего сплава.
Склонность к поглощению газов Н, N, О – растворимость газов а расплавленном металле – зависит от химического состава, температуры плавления и др. факторов.
Баланс литейного производства подразделяется: 72-74% - чугунное литье, 21-23% - стальное и 3-5% отливки из цветных металлов.
Производство отливок из чугуна
По объему из общего количества чугунного литья в (72%) серый чугун применяется в 64%, легированный в 4%, ковкий в 2%, высокопрочный 2%.
Серый чугун – (СЧ) – имеет пластинчатую форму графита и используется для отливки деталей машин, обладает хорошей жидкотекучестью и малой усадкой.
Чугун с повышенным содержанием Р (1-1,6%), применяют для художественного литья. Для измельчения графита и металлической основы проводят модифицирование ферросилицием ФС65, ФС75, селикокальцием 0,3-0,6% от массы, маркируется СЧ-25, цифра показывает предел прочности при растяжении в кг/мм., может легироваться Cr, Ni, Mo, Cu, Ti, Mn – для получения специальных характеристик. При большом количестве вводимых легирующих элементов получается чугун со специальными свойствами. Например: для производства корпусных деталей, блоки ДВС, гильз цилиндров и т.д.
Ковкий чугун (КЧ) – имеет хлопьевидную форму графита, получается отжигом белого чугуна. Применяется для отливки деталей с толщиной стенки 30-40 мм., и массой несколько кг. Например: втулки, тормозные барабаны, автомобильные цапфы и др. Маркируется КЧ-30-6, первая цифра обозначает предел прочности, вторая цифра – относительное удлинение.
Высокопрочный чугун (Вч) – шаровидную форму графита, получается путем модифицирования жидкого расплава чугуна чистыми элементами Mg, Y, Ce, La, Pr, Nd или лигатурами на их основе. Например: коленчатые валы дизелей, верхние компрессионные поршневые кольца, маслоты и т.п.
Маркируется ВЧ-60, цифра показывает предел прочности при растяжении.
|
|
|
