4.6. Изготовление отливок электрошлаковым литьем

В охлаждаемый водой медный кристаллизатор 6 (рис. 20) заливается расплавленный шлак. Электрический ток подводится к расходуемым электродам 7 и затравке 1. Из-за малой электропроводности шлаковая ванна нагревается до высокой температуры и оплавляет погруженные в ванну электроды. Капли металла, проходя через шлаковую ванну 4, собираются в металлическую ванну 3. Электроды поднимаются вверх. Для оформления полости в отливке 2 перемещается металлический водоохлаждаемый стержень 5.

Получаемые отливки имеют механические свойства более высокие, чем поковки.

Расплавленный шлак очищает металл от серы и фосфора, защищает его от кислорода и азота воздуха, является тепловой надставкой, что устраняет усадочные раковины и необходимость в прибылях и, образуя на поверхности отливки пленку, обеспечивает чистую поверхность. Кристаллизация отливки происходит снизу вверх с участием малых объемов жидкого металла, что исключает ликвацию и осевую рыхлоту в отливке.

ЭШЛ применяют в энергетическом машиностроении (задвижки паропроводов сверхвысоких давлений, парогенераторы, корпуса атомных реакторов); литье труб 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 и др.).

5. Технологические требования к конструкции отливки

При конструировании отливки должны быть соблюдены основные требования: равностенность отливки; отсутствие поднутрений и большого скопления металла в отдельных ее частях; наличие формовочных уклонов на вертикальных стенках (перпендикулярных к плоскости разъема формы), плавные переходы при сопряжении стенок; наличие галтелей и др.

Форма отливки должна быть простой для облегчения изготовления модельного комплекта и литейной формы.

Ф ормовочные уклоны облегчают удаление модели из готовой формы без ее разрушения. На рис. 21, а, б показаны формовочные уклоны (закрашены) при горизонтальном и вертикальном положениях отливки в форме.

Охлаждение отливки в форме сопровождается возникновением внутренних напряжений. Напряжения, образование раковин и пористости зависят от правильного сопряжения стенок и оформления углов отливки. Недопустимое сопряжение двух стенок различной толщины показано на рис. 21, в. При сопряжении стенок выполняют закругления определенного радиуса (г) в отливках для деталей, подвергающихся ударным нагрузкам, или сопрягают стенки плавным клиновым переходом (д). Неудачным сопряжением ребер жесткости (е) считают крестоподобное (образующее местное скопление металла), которое заменяют Т-образным вразбежку (ж). Сопряжение стенок под острым углом (з), ослабляющее отливку в этом месте, заменяют углом с закруглением (и).

6. Изготовление отливок из различных сплавов

6.1. Изготовление отливок из чугунов

Серый чугун имеет высокую жидкотекучесть и малую усадку (до 1,3 %). Отливки из него получаются качественными, без усадочных раковин, пористости и трещин; толщина стенок у крупных фасонных отливок может быть доведена до 3…4 мм.

Обычный серый чугун выплавляют в вагранках, высококачественный  в дуговых или индукционных печах. Вагранка  плавильный агрегат в виде шахты доменного типа с водоохлаждаемым кожухом. Процесс плавки в вагранках автоматизирован.

Отливки серого чугуна получают в песчаных формах, литьем в оболочковые формы, в кокили, литьем по выплавляемым моделям, центробежным литьем. Отливку, полученную в кокиле, для устранения возможного отбела подвергают отжигу.

Высокопрочный чугун обладает жидкотекучестью серого чугуна, что позволяет получать отливки с толщиной стенки 3…5 мм. Усадка высокопрочного чугуна значительна (до 1,7 %), поэтому отливки имеют усадочные дефекты. В связи с этим осуществляют направленную кристаллизацию металла отливок путем создания прибылей и холодильников.

Высокопрочный чугун выплавляют в вагранках, дуговых печах, а также в индукционных печах.

Отливки из высокопрочного чугуна получают различными способами.

Ковкий чугун получают отжигом белого чугуна. Белый чугун обладает худшими литейными свойствами, чем серый чугун. Это приводит к повышенным температурам заливки, особенно при получении тонкостенных отливок, и возникновению усадочных раковин, пористости и трещин.

Белый чугун получают дуплекс-процессом: сначала плавят в вагранке, а затем переливают в дуговую или индукционную печь, где осуществляются нагрев до нужной температуры и доводка расплава до заданного химического состава.

Отливки получают в песчаных формах, а также в оболочковых формах и кокилях; толщина стенок этих отливок 5…50 мм. Отливки подвергают длительному отжигу на ковкий чугун.