Основы производства слитков

Слитком называется отливка простейшей формы (параллеле­пипед, призма, цилиндр, полый цилиндр), предназначенная для последующей обработки давлением на так называемые деформи­руемые полуфабрикаты — листы, прутки, профили, трубы, про­волоку, фольгу, а также поковки и штамповки. Подобных полу­фабрикатов потребляется в мире ежегодно 35...37 млн. т или 85...88 % всей массы производимых цветных металлов и сплавов. Ос­тальные 12.. 15 % приходится на долю фасонных отливок. Таким образом, производство слитков из цветных металлов и сплавов существенно превышает фасонно-литейное производство по массе перерабатываемого металла.

Обработка давлением заключается в пластическом деформи­ровании слитка. В связи с этим слиток должен обладать опреде­ленным уровнем свойств, среди которых на первом месте стоит так называемая технологическая пластичность, т. с. способность изменять форму без разрушения при возможно меньших внешних усилиях. Всю технологию производства слитков строят так, что­бы в первую очередь обеспечить пластичность при заданном со­ставе сплава. Вместе с тем при обработке давлением слитков, осо­бенно первичной, следует учитывать особенности свойств литои заготовки, заключающиеся в пониженной деформационной спо­собности и повышенных усилиях деформирования по сравнению со свойствами заготовок, уже подвергнутых деформированию тем или иным способом. В связи с этим первичную обработку слит­ков почти всегда осуществляют в горячем состоянии при воз­можно более высоких температурах, когда показатели пластич­ности металлов имеют повышенные значения, а показатели проч­ности (твердость, предел текучести) понижены. Для первичной обработки слитков используют такие технологические процессы обработки давлением, при которых схемы главных напряжении и главных деформаций обеспечивают наиболее благоприятные ус­ловия пластического деформирования — свободную ковку, объем­ную штамповку, прокатку, прессование (экструдирование). Наи­лучшие условия пластического деформирования создаются при объемной штамповке и прессовании.

Важной стороной качества слитка является чистота его повер­хности. Грубая нечистая поверхность слитка с ликвационными наплывами неизбежно вызывает появление засоров и плен на поверхности деформированного полуфабриката. Чем выше тре­бования к полуфабрикатам, тем чище должна быть поверхность слитков.

Очень высоки требования к слиткам на наличие раковин, рых- лот, пористости. Если в фасонной отливке допускается некото­рая пористость, оговоренная специальными эталонами, то в слит­ках этот допустимый максимум в несколько раз меньше. Осо^зн- ность большинства сплавов цветных металлов состоит в том, что в них почти не происходит заваривание несплошностей в ходе пластического деформирования, как это имеет место в углероди­стых сталях. Поэтому любая несплошность в литой заготовке не исчезает при обработке давлением, а лишь меняет свою форму, вытягивается и утоняется. В итоге подобные пороки поражают полуфабрикаты на большую длину, но в силу малой толщины могут быть выявлены с большим трудом.

По этой причине технологию строят таким образом, чтобы обеспечить надежное “питание” затвердевающего слитка, при котором исключалось бы возникновение таких пороков как по­ристость, рыхлость, усадочные раковины. Расплав, из которого отливают слитки, должен содержать минимальное количество растворенных газов (для большинства сплавов цветных металлов — водорода), чтобы исключить образование газовой по­ристости. При работе со сплавами ответственного назначения производят сплошной контроль слитков методами ультразвуко­вой или рентгеновской дефектоскопии.

Очень большое значение имеет структура слитков, при этом в равной степени важна как макро-, так и микроструктура. Наи­лучшие результаты при пластическом деформировании по каче­ству получаемых полуфабрикатов достигаются в случае возможно более мелкой равноосной и равномерной по всему объему слитка макроструктуры. Крупнозернистая макроструктура литой заготовки может быть причиной появления трещин при первичном дефор­мировании, причем трещины возникают несмотря на то, что об­щие показатели пластичности металла вполне удовлетворитель­ны. Разрушение крупнозернистости заготовок связано с анизот­ропией свойств металлических кристаллов. В случае мелкого зер­на влияние анизотропии незаметно, поскольку различия в упру­гопластической деформации соседних зерен проявляются в ма­лых объемах и потому не достигают критических значений.