9) Непрерывное и полупрерывное литье.

Непрерывное литье – это способ получения протяженных отливок постоянного поперечного сечения путем непрерывной подачи расплава в водоохлаждаемую форму (кристаллизатор) и вытягивания из нее затвердевшей части отливки (рис. 8). Если непрерывность подачи расплава в кристаллизатор ограничена по времени (массе), то способ литья называется полунепрерывным, т. к. длина вытягивания отливки в этом случае тоже ограничена. В зависимости от направления вытягивания отливки различают вертикальное и горизонтальное непрерывное литье.

Технология непрерывного литья предусматривает использование специальной литейной формы-кристаллизатора, имеющей внутреннюю полость, которая соответствует поперечному сечению отливки. Рабочую часть кристаллизатора, контактирующую с расплавом,выполняют из меди, твердых алюминиевых сплавов, стали или графита. Обычно ее охлаждают водой. Высокотеплопроводные Al и Cu сплавы льют в короткие (не более 300 мм), а стали и чугуны в длинные (1000–1500 мм) кристаллизаторы. Для получения отливок с внутренними полостями в кристаллизатор устанавливают стержень соответствующего сечения.

Недостатками являются: невозможность изготовления отливок сложной конфигурации, ограниченная номенклатура отливок.

Непрерывным и полунепрерывным литьем получают слитки для последующей прокатки, проволочные заготовки, чугунные трубы диаметром до 1000 мм и толщиной стенки до 50 мм, втулки для гильз дизелей, направляющие станин станков, заготовки для гаек, шестеренок, корпусов гидро- и пневмоаппаратуры и др.

Электрошлаковое литье – способ получения отливок в водоохлаждаемой металлической форме путем приготовления расплава непосредственно в ее полости методом электрошлакового переплава расходуемого электрода (рис. 9). Здесь операции приготовления расплава, заливки и выдержки отливки в форме совмещены по месту и времени.

В этом методе литья водоохлаждаемую металлическую форму называют кристаллизатором, ее полость соответствует конфигурации отливки или ее части, если за один цикл получают не всю отливку.

Расходуемый электрод имеет требуемый для отливки химический состав. В качестве шлака используют фторид кальция.

В медный кристаллизатор заливают предварительно расплавленный шлак, в него погружают нижние концы электродов и через систему кристаллизатор – шлак – электроды пропускают ток напряжением 45–60 В и силой около 20 А на 1 мм диаметра электрода.

Высокое электрическое сопротивление шлака обеспечивает преимущественное выделение теплоты в слое шлака и его разогрев на 200–300 оС выше температуры плавления электрода. Часть электрода, погруженная в шлак, постепенно оплавляется, и жидкий металл, проходя слой шлака, скапливается внизу. За счет оплавления электродов металлическая ванна расплава сверху непрерывно пополняется новыми порциями расплава, а снизу она намораживается на кристаллизаторе. Фронт затвердевания отливки вместе со шлаковой ванной постепенно перемещается вверх. Внутренние полости выполняют с помощью охлаждаемых стержней.

При электрошлаковом литье отливка формируется путем постепенного намораживания расплава в кристаллизаторе. Это обусловливает их плотность, отсутствие прибылей, структуру из столбчатых кристаллов, отсутствие химической неоднородности.

Повышенная плотность металла, его чистота обеспечивает высокие механические свойства отливок. Вследствие затекания жидкого шлака в зазор между кристаллизатором и формирующейся отливкой ее поверхность получается гладкой и чистой.

При электрошлаковом литье исключаются многие технологические операции изготовления отливок, не используются специальные плавильные агрегаты, формовочные и стержневые смеси; отливки получают без литниковых систем и прибылей.

Возможно изготовление отливок с высокими механическими свойствами массой до 300 т.

Способ конкурирует с ковкой, штамповкой и сваркой при изготовлении ответственных деталей. Он обеспечивает высокий выход годных отливок, снижение объема механической обработки отливок, уменьшение трудоемкости их изготовления.

Электрошлаковым литьем получают прокатные валки, бандажи цементных печей диаметром до 6 м и массой 100–150 т, сосуды, работающие под сверхвысоким давлением, коленвалы и шатуны судовых двигателей, ответственные детали арматуры тепловых и атомных станций, отливки для мощных турбогенераторов.