Сборник практических работ по технологии машиностроения

0181 'ЯВЕП

«г

*ч ^ V

1 | ! |

354

Технологический процесс получения заготовок методом горизонтального непрерывного литья (ГНЛ)

Технология ГНЛ представляет собой комплекс различных опе­ раций (рис. 3.5.9), обеспечивающих получение заготовок высокого качества. Горизонтальное литье является по-настоящему непрерыв­ ным процессом. Для своего осуществления оно требует такую орга­ низацию загрузки печи, плавления, легирования, обработки распла­ ва рафинирующими реагентами, которая позволяет осуществить непрерывную подачу металла, начиная от заливки в металлоприемник и кончая непрерывным получением заготовок, их резкой, скла­ дированием и упаковкой [15].

Этот метод (рис. 3.5.10) заключается в том, что жидкий металл 1, предварительно залитый из плавильной печи в металлоприемник 2, непрерывно поступает из него в водоохлаждаемую горизонтальную изложницу - кристаллизатор 3, являющийся центральным теплооб­ менным и формообразующим элементом машины горизонтального непрерывного литья (МГНЛ). Перед началом литья в кристаллиза­ тор вводится специальная конструкция - затравка, которая закрыва­ ет его открытое выходное отверстие и служит для охлаждения пер­ вой порции жидкого металла. По мере затвердевания и сцепления металла с затравкой она удаляется из кристаллизатора 3, увлекая за собой сформировавшийся слиток 4, Этот слиток периодически (вы­ тягивание - остановка) извлекается из кристаллизатора тянушей клетью 5. Таким образом, одновременно идет заливка, затвердева­ ние и вытягивание слитка из формы. Процесс может идти непре­ рывно, а образующаяся отливка, пройдя тянущую Ю1еть, режется пилой 6 на определенные размеры по ходу процесса. Отрезанные заготовки скатываются в специальные поддоны и затем транспор­ тируются на склад готовой продукции. Все технологические опера­ ции контролируются системой управления 7. Схема МГНЛ показа­ на на рис. 3.5.11.

355

кристаллизаторы подразделяют:

по способу установки - подвижные и неподвижные; по материалу рабочей вставки - графитовые и металлические; по количеству ручьев - одно- и многоручьевые; по расположению ручьев - одно- и двухрядные;

по конструкции охлаждающих корпусов - цельные и составные; по способу изготовления охла^ающих корпусов - сварные; литые,

получаемые заливкой графитовой вставвд; литые с последующей установкой графитовой вставки;

по конфигурации наружной охлаясдаемой повфхности вставки - круглые, прямоугольные, фасонные.

Подвижные длинные металлические кристаллизаторы соверщают при литье возвратно-поступательные перемещения вдоль отливаемого слитка. Такие кристаллизаторы предотвращают приваривание металла к стенкам кристаллизатора, улучшают качество поверхности отливки за счет меньшего трения и особых условий отвода тепла, способству­ ют образованию мелкозернистой кристаллической структуры слитков. Однако эти кристаллизаторы имеют более сложную конструкцию, не­ достаточную её надежность, трудности с управлением. Поэтому под­ вижные кристаллизаторы не получили широкого распространения.

Неподвижные короткие кристаллизаторы нашли наиболее широкое применение. Они позволяют периодически вытягивать слитки с высо­ кой скоростью и малым шагом. Уменьшение шага и увеличение часто­ ты вытягивания способствуют образованию мелкозернистой кристал­ лической структуры слитка, повышению его механических свойств, улучшению качества поверхности, стабилизации процесса литья.

Наибольшее распространение ползд1Или кристаллизаторы с гра­ фитовыми вставками. При повышенных температурах графит обла­ дает высокими плотностью и прочностью, термостойкостью и теп­ лопроводностью, низким коэффициентом трения и не смачивается расплавленными металлами. Графит легко обрабатывается.

Металлические вставки в кристаллизаторах выполняют из стали, молибдена, меди или бронзы. Для повышения качества поверхности слитков часто применяют смазку внутренней рабочей поверхности кристаллизатора.

Одноручьевые кристаллизаторы используют при производстве за­ готовок большого сечения и сложного профиля. Многоручьевые од­ но- и двухрядные - при производстве простых и мелких заготовок.

359

Охлаждающий корпус предназначен для установки графитовой или металлической вставки, её охлаждения и крепления всего кри­ сталлизатора к металлоприемнику. Охлаждающие корпуса изготав­ ливают из стали, чугуна, меди. При литье сложных профилей заго­ товок и заготовок прямоугольного сечения с отношением сторон 2,5 и более применяют составные охлаждающие корпуса.

Материал заготовок, получаемых непрерывным литьем: алюми­ ниевые, магниевые, медные сплавы, конструкционные углероди­ стые и низколегированные стали, чугуны.

Профиль заготовок: круг, прямоугольник, многогранник, труба, фасонный профиль.

Отливки, полученные Непрерывным литьем, обладают: высокой химической однородностью;

стабильной, плотной, мелкозернистой структурой без пор и раковин; повышенными механическими свойствами; незначительной анизотропией меканических свойств; более высоким коэффициентом использования металла.

В отливках не наблюдаются неметаллические включения, уса­ дочная пористость, усадочные раковины.

К недостаткам ГНЛ можно отнести:

дополнительные плавильные печи, которые должны работать круглые сутки;

ограниченность размеров слитков, ограниченность толщин стен­ ки труб;

трудность обеспечения надежной непрерывной смазки поверх­ ности металлических кристаллизаторов.

Разработка технологии ГНЛ заключается в определении оптималь­ ных параметров: температуры жидкого металла в металлоприёмнике; скорости вытягивания заготовки; времени остановки; величины шага вытягивания; расхода воды на охлаждение кристаллизатора.

Сложные связи между физическими свойствами металла, харак­ теристиками системы слиток-кристаллизатор и переменными тех­ нологическими величинами, а Также значительное разнообразие номенклатуры заготовок затрудняют выдачу общих рекомендаций по выбору оптимальных технологических режимов литья.

Тепловые параметры процесса ГНЛ определяются в основном конструкцией и материалом кристаллизатора и металлоприёмника, а также условиями охлаждения отливки вне кристаллизатора. ГНЛ

360

применяют для получения накладных направляющих станков, гильз, втулок, подшипников скольжения, валов и осей и пр. Целесо­ образно использовать этот метод в том случае, кс^да общая масса всех отливок превыщает несколько "гонн.

Разработка чертежа заготовки

Разработка з^отовки осуществляется в следующей последова­ тельности: и : ,

анализ технологичности конструкции детали, заготовки; выбор формы отливки;

определение допусков, припусков, погрещностей формы отливки по ГОСТ 26645-85;

формулирование технических требований на ияготсжленйь и

Аналш технологичности конструкции детолц, загото^^и .

По чертежу детали проверяют возможность^^йшучения зашШвки, сравнивая размеры (с учетом припусков) и форму заданной дет^и с рекомендуемыми профилем и размерами .заготовок, прлучаемьр^ го­ ризонтальным непрерывным литьем (табл. 3.5.2, рис. 3.5.1Д).

Т а б л и ц а 3.5.2 Форма и размеры профилей отливок

361