Работа № 9 литье слитков в горизонтальные и вертикальные изложницы

Цель работы: изучить основные методы получения слитков в горизонтальные изложницы.

Исследовать структуру слитков и дефекты, образующиеся при литье, установить причины возникновения дефектов и разработать способы их устранения.

Общие сведения

Слиток – это отливка простейшей формы (цилиндр, полый цилиндр, параллелепипед, призма), предназначенная, главным образом, для обработки давлением – прокаткой, прессованием, ковкой.

В настоящее время слитки получают главным образом двумя способами: литьем в горизонтальные и вертикальные изложницы (наполнительное литье) и в кристаллизаторе (непрерывное литье). Оба способа имеют ряд разновидностей. При литье в изложницы фронт кристаллизации непрерывно перемещается по сечению и длине слитка, в то время как сам слиток остается неподвижным. При непрерывном литье, наоборот, слиток перемещается с определенной скоростью, а фронт кристаллизации остается неподвижным по отношению к кристаллизатору.

Слиток кроме заданного химического состава должен иметь высокую плотность, требуемую структуру, чистую без неслитин и неметаллических включений поверхности. Кристаллическая структура слитков должна иметь тонкое строение и равномерное распределение вторичных фаз в твердом растворе. Такое строение облегчает пластическое6 деформирование металла. Очень крупное макрозерно в слитках нежелательно, так как при этом может возникнуть анизотропность свойств у деформированных полуфабрикатов и увеличение брака по трещинам.

Обычно структура слитка состоит из трех зон, отличающихся размером и формой кристаллов. Поверхностный слой слитка состоит из мелких кристаллов (размером менее 2 мм). Следующая зона - крупных столбчатых кристаллов, вытянутых в направлении отвода тепла. Длина столбчатых кристаллов может быть несколько сантиметров. В центральной части слитка располагается зона крупных равноосных кристаллов.

Для слитков, подвергающихся обработке давлением, столбчатая структура нежелательна. Такая структура чаще наблюдается в сплавах с узким интервалом кристаллизации. Уменьшить склонность сплава к образованию столбчатой структуры можно снижением температуры литья, перемешиванием расплава, модифицированием, уменьшением скорости охлаждения и др.

При нарушении режимов литья, а также в случае, когда режим литья недостаточно отработаны, возникают различные по природе дефекты слитков.

К поверхностным дефектам относятся продольны и поперечные трещины, надрывы, неслитины, наплывы и прорывы расплава, засор и шлаковые включения.

Порядок выполнения работы

Работа рассчитана на 8 часов.

1. Студенты получают индивидуальные задания(варианты заданий см. ниже) и приступают к подготовке необходимых материалов и оборудования для работы.

2. Нагреть изложницу в сушильном шкафу до температуры 100-120^оС. После этого кистью нанести тонкий слой смазки (если это указано в задании). Собрать изложницу. Установить на изложницу воронку с требуемым отверстием. В отверстие вставить стопор.

3. Приготовить в печи сплав заданной марки. Нагреть до нужной температуры литья (алюминий и его сплавы – 680-780^оС; цинк и его сплавы – 440-520^оС).

4. Прогреть разливочную ложку над расплавленным металлом в тигле печи. Отобрать определенную порцию металла и произвести заливку в воронку.

5. Убрать стопор и включить секундомер. После истечения металла из воронки секундомер остановить. Определить время заполнения изложницы.

6. После охлаждения в течение 5 мин раскрыть изложницу и вынуть слиток (Работать клещами и в рукавицах!).

7. Охладить готовый слиток в баке с водой и осмотреть поверхность слитка.

8. Установить имеющиеся на слитке дефекты и причины их возникновения. Результаты внешнего осмотра завести в рабочую тетрадь.

9. Механической пилой вырезать из слитка темплет для исследования макро- и микроструктуры.

Произвести подготовку темплета для исследования структуры.

Оценить визуально или с помощью микроскопа структуру слитка (размер зерна и структурных зерен). Зарисовать ее в рабочую тетрадь.