3.2. Производство цветных металлов и сплавов

Вопросы, изучаемые в этой теме: получение меди и ее сплавов, алюминия и его сплавов, магния и его сплавов, титана и его сплавов.

Руды цветных металлов обычно отличаются небольшим содержанием ценного компонента и комплексным характером залегания. Это определяет сложность технологического процесса извлечения ценных компонентов и высокую себестоимость их получения.

Переработка медных руд осуществляется двумя способами: пирометаллургическим – протекающим при высоких температурах и гидрометаллургическим – основанном на переводе в раствор выделяемого металла.

Процесс получения алюминия состоит из двух самостоятельных этапов: извлечения из руды оксида алюминия (глинозема) и получение алюминия электролизом глинозема.

Основным методом получения магния является электролиз расплавленных солей магния. В качестве электролита используют безводный хлористый магний, в который добавляют хлористые соли натрия, калия и кальция для снижения температуры плавления.

Вопросы для самопроверки

1. Назовите исходные материалы для производства чугуна, стали.

2. Сформулируйте принципиальную сущность процессов при получении стали из чугуна.

3. В каких печах плавят чугун?

4. Какие печи используют для выплавки стали?

5. Что такое кислородный конвертер?

Раздел 4. Литейное производство

В этом разделе изучаются следующие темы: «Литье в песчаные формы», «Специальные методы литья».

4.1. Литье в песчаные формы

Вопросы, изучаемые в этой теме: сущность литейного производства; литейные сплавы; литье в песчаные формы, литейная оснастка, изготовление форм, формирование отливки, выбивка, очистка отливок; дефекты отливок.

Литейное производство – один из на­иболее распространенных методов фор­мообразования заготовок. Характерной особенностью ли­тейного производства является универ­сальность – возможность получения са­мых разнообразных по массе, конфигура­ции, механическим и эксплуатационным свойствам фасонных заготовок (отливок) из чугуна, стали и сплавов цветных ме­таллов. По сравнению с другими методами получения заготовок литье позволяет изготовлять отливки практически не ограниченных габаритных размеров и массы из всех сплавов, в том числе из сплавов, не поддающихся пла­стической деформации и трудно обраба­тываемых резанием.

Литая заготовка (отливка) получается путем заливки расплавленного металла в литейные формы, внутренняя полость которых соответствует очертаниям изготовляемой отливки. При охлаждении зали­тый металл затвердевает и в твердом со­стоянии сохраняет конфигурацию той полости, в которую он был залит. В про­цессе кристаллизации формируются ме­ханические и эксплуатационные свойства литых заготовок.

При изготовлении отливок роль основного инструмента выполняет ли­тейная форма. Литейные формы изготавливают из различных материалов и в зависимости от свойств последних подразделяются на две группы: разовые и многократные. Разовые формы используют для получения одной отливки, для их изготовления применяют песчано-глинистые, песчано-масляные, термореактивные и другие формовочные смеси. Многократные (постоянные) формы выдерживают многократное заполнение металлом. Эти формы изготавливают из чугуна, стали и цветных металлов и сплавов. Постоянные формы применяют при специальных способах литья – кокильном, центробежном, под давлением и др.

Литьем в песчаные формы получают отливки самой разнообразной конфигурации и размеров, из различных литейных сплавов, в условиях как единичного, так и массового производства. Материалами отливок являются чугуны, углеродистые и легированные стали, медные, алюминиевые, магниевые сплавы.

Процесс изготовления литейных форм, называемый формовкой, выполняют в формовочном отделении литейного цеха. Для осуществления процесса формовки используют специальную модельно-опочную оснастку. Большинство отливок изготавливают машинной формовкой, которые позволяют механизировать две основные операции формовки (уплотнение формовочной смеси, извлечение модели из формы) и некоторые вспомогательные операции (например, поворот опок и др). Применяются следующие основные типы формовочных машин: прессовые, встряхивающие, пескометные.

Заливка форм. В собранные литейные формы расплав заливают с помощью литейных ковшей или заливочно-дозирующих устройств. По способу транспортировки ковши подразделяются на ручные, монорельсовые, крановые; по способу заливки на поворотные и стопорные. Формирование отливки. Приготовление расплава и изготовление литейной формы являются предварительными этапами технологического процесса получения отливки. Процесс формирования отливки, т.е. формирование ее геометрических параметров, структуры и свойств металла в отливке, начинается с момента заливки его в форму и заканчивается охлаждением отливки до температуры окружающей среды после извлечения ее из формы.

Процесс удаления затвердевших и охлажденных до определенных температур отливок из литейных форм называется выбивкой. Операции выбивки форм и удаление стержней осуществляются на различного рода выбивных литейных машинах. После выбивки отливки подвергаются обрубке и очистке от остатков формовочной и стержневой смеси. Обрубка – отделение от отливок элементов литниковой системы, заливов и других неровностей поверхности. Очистка – процесс очистки поверхностей отливок от пригара, остатков формовочных и стержневых смесей. Термическая обработка отливок производится для снятия внутренних напряжений, исправления дефектов структуры, обеспечения требуемых свойств.

Дефекты отливок. Изложено в [3].