§ 20. Изготовление отливок электрошлаковым литьем

1. Сущность электрошлакового литья (ЭШЛ) и область применения.

Сущность заключается в использовании технологии электрошлакового переплава, при котором получают металл самого высокого качества. При ЭШЛ расплавление металла, заполнение им литейной формы и затвер­девание отливки происходит непрерывно и одновременно. В обычной литей­ной технологии эти операции разобщены, что ухудшает качество металла отливки: плавление и заливка загрязняют металл газами, огнеупорами ковша и формовочной смесью, а при кристаллизации больших масс ме­талла развивается ликвация, образуются усадочные и газовые раковины. Если в мелких и средних отливках эти дефекты себя сильно не проявляют, то в крупных отливках, весом в несколько десятков тонн, чтобы их избе­жать, приходится создавать громоздкие литниковые системы, ставить при­были, которые увеличивают расход металла и усложняют технологию. Иногда для получения качественной крупной детали взамен дешевой ли­той применяют дорогую кованую. ЭШЛ помогает заменить поковки более экономичными литыми, без ухудшения качества.

При ЭШЛ литейная форма выполняет две функции: служит плавиль­ным агрегатом и формирует отливку, Процесс происходит под слоем жидкого шлака, -который служит источником тепла, очищает металл от серы и фосфора, защищает его от кислорода и азота воздуха, является тепловой надставкой кристаллизующему металлу, что устраняет усадоч­ные раковины и необходимость в прибылях и образует на поверхности тливки пленку, обеспечивающую чистую поверхность. Кристаллизация отливки происходит снизу вверх с участием малых объемов жидкого металла, что исключает ликвацию и осевую рыхлоту в отливке.

Преимущества аШЛ: высокое качество крупной отливки; не требуются плавильные агрегаты, разливочные ковши, формовочные смеси, литни­ковые системы и прибыли; экономится металл (на каждой тонне готовых изделий экономия металла составляет 2,3 т).

ЭШЛ находит применение в энергетическом машиностроении (за­движки паропроводов сверхвысоких давлений, парогенераторы, корпуса ат иных реакторов, литые трубы из труднообрабатываемой аустенитной стали в атомной энергетике); в судостроении (коленчатые валы мощных дизелей); в металлургии (прокатные валки, калибры трубопрокатных станов, кузнечные штампы, кокили для литья труб центробежным спосо­бом и др.).

На рис. III.28 дана схема получения литого прокатного валка методом электрошлакового литья. Тележки /, 2, 3 и 4 осуществляют встречное движение электрода 5 и поочередно кристаллизаторов 6, 7 и 8. В нижнем кристаллизаторе 6 формируется левая шейка валка 9 (а, б); в среднем кристаллизаторе 7 формируется бочка валка 10, а в верхнем 8 — правая шейка 11 (в). Кристаллизация идет под слоем жидкого шлака 12.

Глава 6

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ РАЗЛИЧНЫХ СПЛАВОВ

§ 21. Характеристика литейных сплавов

В литейном производстве основными конструкционными материалами являются сплавы, обладающие рядом преимуществ перед чистыми метал­лами: более прочны; могут изменять свойства с изменением химического состава; имеют более низкую температуру плавления, более высокую

Раздел IV ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

Глава 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

§ 1. Сущность обработки металлов давлением

1. Пластическая деформация. Обработка металлов давлением основана на использовании одного из основных свойств металлов — пластичности. Она проявляется в необратимом изменении формы и размеров тела под действием внешних сил без нарушения его целостности, которое сопро- вождается изменением структуры и механических свойств металла.

Пластическая деформация заключается в перемещении атомов относи­тельно друг друга на расстояния больше межатомных из одних равновес­ных положений в новые. При перемещении атомов в одной кристаллогра­фической плоскости без изменения расстояний между этими плоскостями силовое взаимодействие атомов не исчезает и деформация протекает без нарушения сплошности тела. При перемещении атомов по опреде­ленным плоскостям кристаллической решетки происходит скольжение (сдвиг) одной части кристалла относительно другой (рис. IV. 1, а). Однако этот сдвиг происходит не при одновременном смещении атомов, а путем постепенного перемещения микроскачками вдоль плоскости скольжения несовершенств (дефектов) кристаллического строения. При одновремен­ном сдвиге одной части кристалла относительно другой потребовались бы напряжения, в сотни и тысячи раз перевышающие наблюдаемые при деформации реальных металлов.

При пластической деформации в отличие от упругой нет линейной зависимости между напряжениями и деформациями.

2. Особенности и область применения обработки давлением. Получе- ние заготовок деталей, а в некоторых случаях и самих деталей требуемых размеров и форм при обработке давлением достигается пластическим пере-

мещением (сдвигом) частиц металла. В этом заключается основное отли­чие и преимущество обработки давлением по сравнению с обработкой резанием, при которой форма изделия получается удалением части за­готовки. Поэтому обработка давлением характеризуется малыми отхо­дами металла. Вместе с тем она является высокопроизводительным процессом, так как изменение размеров и формы заготовки достигается однократным приложением внешнего усилия. Указанные особенности обусловливают непрерывное возрастание роли обработки давлением в машиностроении. Обработке давлением подвергают около 90 % всей выплавляемой стали и свыше 50 % цветных металлов.

В Основных направлениях экономического и социального разви­тия СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года, принятых на XXVI съезде КПСС, поставлена задача повышения эффективности маши­ностроительного производства за счет совершенствования его технологии, в том числе замены технологических процессов, основанных на резании металла, экономичными методами формообразования деталей, а также опережающего роста выпуска кузнечно-прессового оборудования.