Привет студент

Стальное литье

Стальные отливки начали производить на заводах с XIX в.

Изготовление отливок из стали представляет большие трудности, возникающие вследствие высокой температуры плавления стали, большой усадки ее и большой растворимости газов в расплавленной стали.

Высокая температура плавления стали заставляет применять при изготовлении литейных форм для стальных отливок наиболее огнеупорные материалы. Кроме того, для повышения газопроницаемости формы иногда подвергают сушке. Так как такие формы делаются очень твердыми и, значит, мало подаются при усадке залитого в формы металла, то внутренность массивных частей формы заполняется податливым материалом, например, коксом; если этого не сделать, то при большой усадке отливки могут дать трещины.

Значительная усадка стали заставляет делать прибыли большого размера.

Для получения доброкачественной отливки немаловажное значение имеет ее конструкция; отсюда следует, что конструктор должен учитывать условия изготовления отливки.

Для доказательства сказанного выше достаточно указать на встречающиеся в литейной практике случаи, когда предлагаются к отливке предметы, имеющие форму, не позволяющую выбить стержни из отливки. Такие случаи редки; случаи же, когда конструктор создает форму, имеющую ненужные резкие переходы от толстых стенок к тонким или неправильные закругления, в результате чего получается брак в отливке, — очень часты.

Чтобы получить отливку хорошего качества, нужно производить заливку металла в формы при надлежащей температуре.

Время заливки определяется характером и размерами заполняемой формы при обязательном условии, что расплавленный металл должен быть введен в форму по возможности плавно, без удара.

Количество расплавленного металла в килограммах, проходящего через 1 см² поперечного сечения литника в 1 сек., называется удельной скоростью заливки.

Удельная скорость заливки форм всырую будет значительно меньше, чем при заливке всухую. Удельная скорость заливки всырую колеблется в пределах от 0,40 до 0,65, а всухую — от 1,50 до 2,00 и больше.

Не следует смешивать температуру металла при выпуске его из печи с температурой, которую металл имеет при разливке в формы. Металл, выпускаемый из печи, должен быть по возможности хорошо перегретым, разливать же его в формы следует при возможно низкой температуре. Так, в частности, высокий перегрев чугуна в печи желателен: 1) для того чтобы иметь возможность переносить его в ковшах на возможно большее расстояние от места плавки; 2) для повышения механических качеств, так как перегрев способствует образованию более мелких зерен графита. Разливать чугун в формы при высоком перегреве нежелательно, так как чем выше будет температура металла, тем больше будет его усадка и тем больше растворится в нем газов, что приведет к образованию большого количества усадочных раковин и большей пузыристости

отливки.

Совокупность каналов, подводящих металл в форму, называется литниковой системой; основными элементами литниковой системы являются литниковая чаша, стояк, шлакоуловитель, питатели и специальные элементы сопротивления, вводимые в литниковую систему для регулирования скорости заливки (фильтровальные сетки, зигзаги, колена).

Для получения доброкачественных отливок необходимо правильное устройство литниковой системы: можно иметь хорошие литейные и формовочные материалы и хорошую литейную форму, но получить отливку плохого качества, если литниковая система будет устроена неправильно.

Правильно устроенная литниковая система должна удовлетворять следующим требованиям:

1) все очертания обслуживаемой ею формы должны быть заполнены металлом;

2) приемный резервуар литника не должен разрушаться под действием струи вливаемого металла;

3) струя поступающего металла не должна разрушать форму и заносить в форму частицы формовочного материала и шлаков.

Получение в формовочном материале полостей, соответствующих всем очертаниям отливаемого предмета, для последующего заполнения расплавленным металлом достигается посредством отпечатка в формовочном материале модели предмета. Формовочный материал с оттиснутыми в нем с помощью модели пустотами образует литейную форму.

Для получения в отливаемом изделии пустот или углублений в литейные формы вкладываются стержни.

Соответственным сочетанием форм и стержней могут быть получены всевозможные очертания отливаемых предметов.

Модель не является точной копией отливаемого по ней предмета и часто для удобства формовки делается разъемной.

Такое отступление от точных очертаний изготовляемого по модели предмета вызывается необходимостью укрепления стержневых знаков в формовочном материале, необходимостью образования отверстий в отливаемом предмете, усадкой металла при отливке, припусками материала на обработку отливки и необходимостью образования так называемых прибылей—массивных придатков к форме, предназначаемых для питания последней металлом по мере его усадки. Модель делают разъемной для того, чтобы облегчить извлечение модели из формы и для облегчения формовочной работы.

Так как все формовочные материалы представляют собой смеси, то приготовление их начинается с надлежащей очистки составных частей материала от примесей и измельчения. В случае надобности материал сушат или увлажняют. Взятые в надлежащих пропорциях составные части материала тщательно перемешивают.

При значительных размерах производства и правильной постановке дела приготовление формовочных материалов производится механически.

Для сушки пользуются или обыкновенными сушилками, где материал распределяют равномерным слоем на полу и через определенные промежутки времени перелопачивают, или же применяют механизированные сушилки.

Печь состоит из железного барабана, вращающегося на роликах; внутри барабана имеются винтообразные лопасти, служащие для перемешивания и перемещения просушиваемого материала; против одного из концов барабана помещается тонка; для получения тяги надлежащего направления и охлаждения барабана служит вентилятор. При вращении продукты горения перемещаются по барабану навстречу просушиваемому материалу.

В литейном производстве формой называется полость, заполняемая расплавленным металлом с целью придания металлу после остывания очертаний этой полости; очертания литейной формы соответствуют очертаниям отливаемой по ней детали.

Формы, служащие для изготовления только одной отливки, называются разовыми, для нескольких — полупостоянными и для значительного числа отливок — постоянными.

Формовочные материалы и требования, предъявляемые к ним

Материалы, из которых приготовляют литейные формы, называются формовочными.

Формовочный материал, употребляемый для изготовления разовых форм, в отношении прочности должен лишь удовлетворять требованию противостоять динамическому действию струи и гидростатическому давлению залитого в форму металла, так как после одной отливки форма разрушается.

Впервые электрические нагревательные печи были применены в 1907 г. при производстве стальных отливок; с 1915 г. их начали применять для отливок из чугуна и с 1916 г. — для плавки цветных металлов.

Электрические печи, применяемые для плавки литейных материалов, в настоящее время начинают успешно конкурировать не только с тигельными печами, но также с малыми конвертерами и пламенными рекуперативными печами. Они имеют ряд преимуществ перед другими средствами плавки: возможность получения наиболее высококачественного металла, достижение максимальной температуры при легкости регулировки ее, возможность очистки металла от нежелательных примесей, минимальный угар металла, в частности, присадок, незначительность изменений химического состава металла при плавке (возможность получения восстановительной или нейтральной атмосферы в печах), минимальный простой печей, удобство обслуживания.

Устройство вагранок. Вагранка представляет собой печь шахтного типа с круглым сечением. Такая печь впервые была построена в середине XVIII в. русским заводчиком Баташевым на Гусевском заводе.

Буржуазные фальсификаторы истории техники приписывают изобретение шахтной печи для переплавки чугуна англичанину Вилькинсону, хотя последний получил патент только в 1794 г., т. е. на несколько десятков лет позже постройки шахтной печи на Гусевском заводе.

На фиг. 172 представлено устройство современной вагранки простейшего типа. Вагранка состоит из железного кожуха, имеющего огнеупорную футеровку из фасонного кирпича. Опорой для вагранки служат колонны 1, на последних укреплено чугунное кольцо; днище вагранки делается откидным. Верхняя часть вагранки 2 называется колошником, в ней устраивается загрузочное окно 3; загрузка идет с колошниковой площадки 4; часть 5 называется шахтой, в нижней части ее расположены воздуходувные отверстия (фурмы) 6; воздух к фурмам подводится через фурменное кольцо 7, а к последнему — через трубу 8. За ходом плавки наблюдают через смотровое окно 9; нижняя зона вагранки 10 называется горном, в котором устроено рабочее окно 11. Для выпуска металла служит очко и желоб 12, а для выпуска шлака — отверстие 13.

В пламенных печах плавка металла производится на поду печи; нагревание расплавляемого металла происходит здесь вследствие воздействия на него горячих газов, а также под влиянием тепла, отраженного от пламени, свода и

стенок печи.

Применяемые в литейном производстве пламенные печи могут быть стационарными и поворотными.

На фиг. 169 показана одна из конструкций стационарных пламенных печей.

Печи с внешней стороны облицовываются обычно чугунными плитами, а внутри выкладываются огнеупорным материалом; порог и часть свода иногда снабжают охлаждающими каналами.

На фиг. 170 представлена пламенная печь другой конструкции.