книги из ГПНТБ / Сучков, А. Е. Резервы экономии металла в машиностроении

Т а б л и ц а 38

Основные технико-экономические показатели литейных цехов

1.Способы литья

Вобычные песчаные сухие

150

литья и потери от брака. Прогрессивными способами изготовляются только 20% чугунных и стальных отли­ вок, брак литья составляет от 5 до 12%, а иногда и выше.

Ввиду непрерывного роста объема выпуска отливок борьба за повышение качества и увеличение выхода год­ ного литья приобретает первостепенное значение. От ка­ чества отливок в значительной степени зависят основ­ ные технико-экономические показатели выпускаемых машин и оборудования: долговечность, производитель­ ность, материальные и трудовые затраты.

Серьезным резервом экономии металла в литейных цехах должно стать сокращение брака литья и безвоз­ вратных потерь, ибо в общем балансе потерь металла по машиностроению и металлообработке Белоруссии брак литья достигает значительных размеров.

По видам дефектов в отливках показатели таковы: пороки по земляным и газовым раковинам — 50—60%; шлаковым и усадочным раковинам — 8—12; спаям и не­ доливам — 10—15; трещинам — 3—6; несоответствие формы и размеров — 6—10%. Из приведенных данных видно, что основными пороками (70%) в отливках явля­ ются раковины различного происхождения.

Газовые раковины в отливках образуются в резуль­ тате подачи в вагранку избыточного количества воздуха при плавке металла, применения форм и стержней, сде­ ланных из смесей с повышенной газотворной способно­ стью, а также несоблюдения технологического процесса заливки форм жидким металлом. Для предупреждения их возникновения необходимо соблюдать технологиче­ ский процесс плавки и заливки металла в формы, при­ готовлять формовочные и стержневые смеси в соответ­ ствии с установленными компонентами и заданной про­ порцией, хорошо вентилировать формы и стержни при их производстве и сборке.

Усадочные раковины возникают от нетехнологичности конструкций литой детали из-за сырых или податли­ вых к воздействию металла форм, от пониженного со­ держания углерода или повышенного содержания фос­

фора в чугуне.

Для предупреждения образования усадочных рако­ вин следует предусматривать направленное затвердение отливок от нижних частей к верхним с таким расчетом,

151

чтобы раковины образовывались в прибыльной части отливок.

Шлаковые раковины появляются в отливках в ре­ зультате проникновения шлака в полость формы при ее заливке металлом и из-за несовершенства конструкции литниковой системы. Чтобы предотвратить их образова­ ние, нужно при конструировании литниковой системы строго соблюдать соотношение ее основных элементов, добиваться высокого перегрева металла, а всплываю­ щий на поверхность жидкого металла шлак побыстрее удалять.

Во избежание образования земляных раковин сле­ дует тщательно соблюдать технологический процесс из­ готовления форм и стержней, правила заливки форм жидким металлом, не пользоваться неисправной модель- но-опочной оснасткой.

На многих машиностроительных заводах республи­ ки исправлению дефектов на отлизках внимания уделя­ ется мало. Дефектные отливки не сортируются, а, как правило, зачисляются в брак целиком, тогда как опыт передовых отечественных заводов свидетельствует о том, что исправить можно до 50% отливок.

На передовых предприятиях БССР дефекты на от­ ливках исправляют следующими методами: холодной заваркой, пайкой, бакелитизацией и пропиткой дефект­ ных мест специальными растворами, чеканкой или встав­ кой с помощью врезки новых частей, металлизацией на­ пылением, декоративной заделкой быстротвердеющими пластмассами.

Структура отходов в литейных цехах разнообразна. Значительное место в них занимает скрап, т. е. мелкие частицы жидкого металла, разбрызгиваемые во время его выпуска из вагранок и электропечей, транспортиров­ ки и разливки в формы и изложницы, а также часть ме­ талла, оставшаяся па дне ковша. Такие потери состав­ ляют около 2% годного литья. Недоливы металла в фор­ му приводят к браку отливок. При этом потери металла колеблются в пределах 0,3—2%.

В литниковых системах и изложницах (литниках) остается около 1 % металла (к весу годных отливок). Унос металла со шлаком в общем балансе потерь равен 1—2%. Безвозвратные потери металла имеют место и при угаре железа, особенно при плавке стали в дуговых

152

бая поверхность получается у отливок, изготовленных в песчано-глинистых формах ручной формовки.

В связи с этим появилось новое направление в техно­ логии изготовления форм и стержней. В качестве основ­ ных компонентов для формовочных смесей все чаще на­ чали применять бентонитовые глины, кварцевые и цир­ коновые пески. Формы, сделанные из песчано-бентони­ товых смесей, можно использовать для отливок из чугу­ на, стали и цветных сплавов. Детали, отлитые в этих формах, имеют чистые и гладкие поверхности. Бентони­ товые смеси дают значительно меньший пригар в отлив­ ках, чем огнеупорные глины, повышают газопроницае­ мость и тем самым снижают брак по газовым рако­ винам.

Оптимально выбранная толщина стенок литых дета­ лей в соответствии с их размерами, конфигурацией, ве­ сом и характером производства является важнейшим условием повышения выхода годных отливок. При чрез­ мерно толстых стенках литых деталей утяжеляются из­ делия, замедляется скорость охлаждения отливок, сни­ жается твердость и прочность металла за счет образова­ ния в отливках рыхлости и пористости. Следовательно, уменьшение толщины сечения элементов способствует повышению качества чугуна, увеличению его прочности, приводит к снижению веса деталей и к экономии ме­ талла.

Экспериментальные данные показали, что при сопо­ ставлении литых корпусных деталей зарубежных ме­ таллорежущих станков с аналогичными типами деталей отечественного производства толщина стенок в послед­ них оказалась на 30—40%' больше, чем в зарубежных станках. Практически, по данным ЭНИИМСа, она мо­ жет быть снижена на 15—20%. Это позволит сэкономить значительные материальные и трудовые ресурсы и обе­ спечить сокращение себестоимости выпускаемой про­ дукции.

Для усиления связи между элементами литых дета­ лей следует вводить ребра жесткости, в которых для устранения местного скрепления металла иногда преду­ сматриваются специальные отверстия. Введение ребер — не только конструктивное средство повышения прочно­ сти и жесткости деталей, но и технологическое. Благо­ даря ребрам улучшаются условия заполнения полостей

154

Г л а в а IV

ЭКОНОМИЯ МЕТАЛЛА ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОРОШКОВ

Технический прогресс в машиностроении в значитель­ ной мере достигается внедрением новых высокоэффек­ тивных материалов, улучшающих технико-экономиче­ ские характеристики изделий в процессе их производ­ ства и эксплуатации, снижением материальных ресурсов и трудовых затрат.

Большую роль в проблеме экономии металла должны сыграть в первую очередь материалы с особыми свойст­ вами, полученные новыми способами, а также техноло­ гические методы выпуска деталей из них. В связи с этим важное значение приобретает технологический процесс, основанный на применении различных металлических порошков в качестве исходного материала для деталей машин и других изделий.

Процесс получения заготовок или готовых деталей из металлических порошков путем прессования и после­ дующего спекания получил название порошковой метал­ лургии. Изделия, сделанные таким методом, называют металлокерамическими ввиду сходства их технологии с технологией керамических изделий.

Порошковая металлургия за последние годы вызы­ вает подлинную революцию в технической политике. Каждая тонна деталей, изготовленная методом порошко­ вой металлургии, экономит 1,5—2 т стали и значительно снижает их трудоемкость. Килограмм металлокерамиче­ ских твердых сплавов при обработке металла резанием и давлением заменяет десятки килограммов инструмен­ тальной стали.

В СССР налажен промышленный выпуск металло­ керамических твердых сплавов, изделий из тугоплавких металлов, пористых подшипников, фрикционных и анти-

156

фрикционных изделий, магнитов, фильтров, контактов и т. д. Они применяются в автомобильной, тракторной, станкостроительной, авиационной, электротехнической, радиотехнической, электронной и других отраслях про­ мышленности. По данным Института проблем материа­ ловедения АН УССР, в промышленности СССР занято производством изделий методом порошковой металлур­ гии около 100 специализированных предприятий, цехов и участков. Среди них Броварский завод порошковой металлургии, Московский завод порошковой металлур­ гии и др.

В машиностроении Белоруссии метод порошковой металлургии получил промышленное применение срав­

ческих изделий, изготовляемых в республике, использу­ ется на предприятиях автомобильного и тракторного ма­ шиностроения.

Порошковая металлургия успешно развивается и в странах социалистического содружества. Так, в Чехо­ словакии вырабатывается широкий ассортимент фрик­

стигла в США, где выпускается более 30 типов металли­ ческих порошков. Изготовлением полуфабрикатов и го­ товых деталей здесь занимаются около 250 компаний, оснащенные более 2,5 тыс. специализированными прес­ сами и 300 установками для пропитки. Ежемесячно в США потребляется почти 4 тыс. т порошков железа. Только годовой выпуск порошков меди и сплавов на ее основе составляет свыше 20 тыс. т, а общее производ­ ство изделий из металлокерамики достигает более 100 тыс. т в год. Из общего выпуска деталей методом по­ рошковой металлургии 55% приходится на подшипники и детали машин, 27 — на электротехнические изделия, 3 — на фрикционные детали и 15% — на другие изделия.

В настоящее время порошковая металлургия проник­ ла во многие отрасли промышленности и заслужила признание не только в машиностроении, но и в атомной

1-57

энергетике и ракетостроении. Изготовление деталей ме­ тодами порошковой металлургии имеет большие техниче­ ские и экономические преимущества по сравнению с обычной технологией обработки металлов.

Эффективность порошковой металлургии обусловли­ вается технико-экономическими преимуществами этого технологического процесса в областях:

изготовления изделия необходимой формы и разме­ ров без дополнительной механической обработки, что уменьшает их трудоемкость и дает большую экономию металла;

замены дефицитных цветных металлов и сплавов ме­ таллическими порошками на железной основе;

использования сырья высокой чистоты и однородно­ сти и контролирования всех стадий технологического процесса для сохранения необходимых параметров;

получения материалов и изделий любой структуры и химического состава, которые невозможно получить другими методами;

использования в качестве исходного материала поро­ шковой металлургии металлических отходов в виде стружки, а также окалины от проката углеродистой стали;

выработка изделий из металлических порошков, включающая меньшее количество операций по сравне­ нию с традиционными методами обработки. Это откры­ вает большие возможности для механизации и автома­ тизации технологических процессов, уменьшения трудо­ емкости и удешевления стоимости материалов как за счет их экономного использования, так и замены на ме­ нее дорогостоящие, позволяющие снизить себестоимость готовой продукции.

К основным операциям выпуска металлокерамиче­ ских изделий относятся: получение порошков, прессова­ ние, спекание и последующая обработка спеченных за­ готовок.

В настоящее время металлические порошки полу­ чают механическими и физико-химическими методами. В первом случае железная и стальная стружка измель­ чается в шаровых мельницах, дробилках и толчеях, а также путем распыления жидкого металла сжатым воз­ духом, азотом или паром; во втором случае металличе­ ские порошки получаются-из чистых окислов или окалц-

158