ТЕХНОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ОДЕРЖАННЯ ВИЛИВКІВ З КОВКОГО ЧАВУНА, СТАЛІ І КОЛЬОРОВИХ СПЛАВІВ

При розгляді технологічних процесів лиття основна увага приділялася питанням одержання виливків із сірого чавуна. Це цілком закономірно, якщо врахувати, що з загального випуску виливків в усьому світі близько 75% приходитися на чавунні. При одержанні виливків з інших сплавів більшість технологічних операцій (виготовлення форм і стрижнів, методи заливання форм розплавом і ін.) ті ж, що і при чавунному литті. Однак процеси одержання виливків з ковкого чавуна, сталі, кольорових і рідких сплавів мають специфічні особливості, обумовлені різним хімічним складом сплавів, що визначає їхні технологічні властивості (рідинотекучість, усадка й ін )

§ 1. Виливка з ковкого чавуна

Технологічний процес одержання виливків з ковкого чавуна складається з двох стадій, одержання виливків з білого чавуна і їх відпал.

Одержання виливків з білого чавуна. Технологічні особливості цього процесу обумовлюються більш низьким (у порівнянні із сірим чавуном) вмістом у білому чавуні вуглецю (2,6—2,8%) і кремнію (1,1—1,3%). Знижений вміст вуглецю в чавуні ускладнює процес готування розплаву: замість однієї плавильної печі – вагранки, застосовуваної для плавки сірого чавуна, приходитися застосовувати дуплекс-процес, тобто плавку в двох послідовно використовуваних агрегатах: у вагранці (для розплавлювання шихти) і дугової електричної печі (для доведення чавунного розплаву до необхідного хімічного складу).

Одночасно з цим білий чавун відрізняється підвищеної (1,8%) у порівнянні із сірим чавуном (1%) усадкою, що є причиною утворення у виливках усадочних раковин і гарячих тріщин. Щоб попередити утворення цих дефектів застосовують спеціальні технологічні прийоми:

а) забезпечують спрямоване затвердіння виливка у формі, підводячи розплав до масивної живильної бобишки у найбільш товсті місця, що застигають в останню чергу, що забезпечує гарне харчування виливка — компенсує усадку в період її формування і, таким чином, ліквідує небезпеку утворення усадочних раковин;

б) з тією ж метою у формі (біля масивних місць виливка) установлюють металеві холодильники (мал. 1, а);

в) створюють у формі усадочні ребра, які видаляють при наступному обрубанні виливків (малий. 1, б), що запобігає утворенню усадочних тріщин у тонких небезпечних переріз виливків.

Відпал виливків з білого чавуна на ковкий чавун. Відразу слід зазначити технологічні особливості цього процесу при одержанні перлитно-ферритного і ферритного ковкого чавуна.

Перлито-ферритний ковкий чавун одержують відпалом в окисному середовищі, коли виливок з білого чавуна поміщають у чавунні коробки і пересипають окалиною, що являє собою закис заліза (FеО). При температурі 950—1000° С цементит білого чавуна розкладається, а при цьому вільний вуглецьБ який виділився, окисляється і виходить з виливка у виді газу С. Відбувається обезвуглецьовування виливка, що характеризується білим зламом чавуна, названого з цієї причини «білосердечним»

Ферритний ковкий чавун одержують відпалом у нейтральному середовищі азоту, що заповнює внутрішній-робочий простір електричної печі. При такому відпалі вуглець відпалу залишається в структурі металу виливка, завдяки чому злам здобуває чорний колір, що обумовлює назву ковкого чавуна «чорносердечний».

Обробка виливків з ковкого чавуна. Її особливостями є подвійне очищення до і після відпалу, коли видаляють окалину, зачищають залишки шийок живильних бобишок і задир, а також виправлення виливків у штампах на пресах. Останнє обумовлюється коробленям виливків у процесі тривалого відпалу.

§ 2. Виливка зі сталі

Сталі відрізняються більш високою температурою плавлення і більш низькою (чим у сірого чавуна) рідинотекучістью, а також удвічі більшою усадкою. Крім того, вони мають підвищену схильність до ліквації і тріщиноутворення. З обліком цього процеси лиття у фасонно-сталеливарних цехах мають ряд специфічних технологічних особливостей:

1. Плавку сталі ведуть в електричних дугових чи індукційних печах, що забезпечують високі температури плавлення.

2. Застосовують спеціальні склади формувальних і стрижневих сумішей на основі грубозернистого кварцового піску, а також циркону, хроміту, хромомагнезиту й інших високовогнетривких матеріалів

3. Робочу поверхню форм покривають протипригарними фарбами і пастами на основі цирконового борошна і пилоподібного кварцу.

4 . Застосовують спеціальні конструкції ливниково-живильних і систем. З огляду на те, що заливання форм найчастіше роблять стопорними ковшами, які добре утримують шлаки, у ливникових системах для сталевих виливків відпадає потреба в шлакоуловлювачах, замість яких у формі передбачають сполучні канали або ливникові ходи (мал. 2)

Щоб уникнути застигання сталі в ливниковій системі, створюють плавне підведення розплаву до порожнини форми по найкоротшому шляху (без дотримання принципу гальмування, характерного для ливникових систем при чавунному литті). При одержанні великих виливків ливникову систему оформляють у керамічних шамотних трубках чи міцних сухих стрижнях, що попереджає розмив її каналів потоком розплаву, що заливається у форму.

У залежності від характеру одержуваних сталевих виливків найбільш розповсюджені ливникові системи можна підрозділити на три типи:

а) які забезпечують принцип спрямованого охолодження виливків, коли живильник підводиться в більш тонке, нижче розташоване місце, а у верхній масивній частині передбачається живильний прибуток (для виливків з великим перепадом у товщині стінок і масивних місць);

б) з розосередженим підведенням розплаву по всьому контурі виливка великим числом живильників, об'єднаних загальним ливниковим ходом (для тонкостінних коупногабаритних виливків);

в) поверхові з підведенням розплаву декількома живильниками на декількох обріях, що забезпечують безупинне підвищення рівня розплаву у формі, аж до живильного прибутку (для високих виливків типу циліндрів, що заливаються у вертикальному положенні).

5. Заливання при одержанні сталевих плоских плит ведуть у похило розташованій формі (мал. 3), що дозволяє уникнути утворення ужимин, плів і засмічень виливків.

6 . Так як сталь має підвищену усадку, широко застосовується харчування виливків у процесі їхнього формування прибутками, що поділяються на відкриті відвідні (див. мал. 2) і розташовувані над виливком (мал. 4, а), а також закриті (мал. 4, б-д)..

7 . Забезпечують більш високу щільність набивання суміші у формі, щоб попередити розмив її поверхні струменем розплаву, що втікає в порожнину. З тією ж метою, при обробці форми виступаючі і більш тонкі місця форми прошпилюють цвяхами із широкими капелюшками.

8. У частини під прибутками, і у вузлових стовщеннях виливків установлюють зовнішні і внутрішні холодильники (мал. 5). .

9. У кутах виливків і на переходах від тонких перетинів до товстого оформляють у формі (по моделі або прорізкою вручну при обробці) протиусадочні ребра (див. мал. 5), які дозволяють попередити утворення гарячих тріщин. З огляду на, що протиусадочні ребра не передбачені кресленням, їх видаляють при обрубці виливка

1 0 Для здрібнювання зерна, підвищення міцності і зниження внутрішніх напружень застосовують відпал виливків