Глава 12. Теоретические основы плавки сплавов цетных металлов

Литература

1. Производство отливок из сплавов цветных металлов: Учебник для вузов.

/ Курдюмов А.В., Пикунов М.В., Чурсин В.М., Бибиков Е.Л. 2-е издание, дополненное и

переработанное-М.: » МИСиС», 1996.

2. Цветное литьё: Справочник/ Н.М.Галдин, Д.Ф. Чернега, Д.Ф.Иванчук и др.;

Под общ.ред. Н.М. Галдина.—М.:Машиностроение,1989.—528с.

3. МАШИНОСТРОЕНИЕ. Энциклопедия. Раздел 111. Технология производства машин. Том 111-2. Технология заготовительных производств. М.: «Машиностроение», 1996.

4. Трухов А.П. Литейные сплавы и плавка. Учебник для студ. высш. учеб. заведений /

А.П.Трухов, А.И.Маляров. – М.: Иэдательский центр «Академия», 2004. - 2004. – 336 с.

5. Пикунов М.В. Плавка металлов, кристаллизация сплавов, затвердевание отливок: Учебное пособие для вузов. – М.: «МИСиС», 2005. – 416 с.

12.1. Общие положения

Производство отливок включает в себя комплекс технологических операций, основными из которых являются приготовление металлического расплава в плавильной печи (плавка), изготовление литейных форм и заливка форм. Плавка металла, заливка форм, кристаллизация металла в литейной форме (затвердевание отливок) сопровождаются многообразными физико-химическими процессами, которые происходят между расплавом, атмосферой печи, футеровкой и флюсами, между компонентами расплава; при движении расплава по каналам литниковой системы происходит взаимодействие расплава с материалами литейной формы и атмосферой. От физических свойств расплава зависит характер взаимодействия расплава с атмосферой печи, футеровкой и компонентами сплава, а также образование усадочных дефектов, возникновение напряжений в отливках и протекание других процессов. Изучение происходящих при этом явлений, управление перечисленными процессами возможно лишь на основе знаний о физических и физико-химических свойствах жидких металлов и сплавов. Необходимы также сведения о взаимодействии металлических расплавов с газами и различными веществами, используемыми в качестве флюсов и шлаков, с футеровочными и формовочными материалами.

Основными задачами процесса плавки металла являются:

- выполнить подготовку шихты (разделка, сортировка, расчёт, дозирование);

-загрузить шихту в печь;

- разогреть шихтовые материалы до температуры плавления;

- предупредить возможное загрязнение расплава нежелательными примесями из атмосферы и из огнеупорных материалов. Как правило, такие загрязнения всё же происходят, жидкий

металл загрязняется неметаллическими примесями и газами, поэтому возникает необходимость очистки расплава от примесей (рафинирование расплава);

- обеспечить минимальные потери металла, связанные с окислением, испарением, шлакообразованием;

- расплавить металл и разогреть расплав до температуры, необходимой для проведения металлургических процессов (раскисление, дегазация, модифицирование и др.);

- выполнение необходимых металлургических процессов (раскисление, дегазацию, рафинирование, модифицирование и др.);

- контроль качества металла (экспресс-анализ химического состава, определение содержания газов и неметаллических включений и др.);

- корректировка химического состава сплава по результатам экспресс-анализа (и других показателей);

- определение температуры расплава;

- выпуск металла в ковш;

- внепечная обработка расплава (модифицирование);

- разливка металла по формам.

- оценить возможные источники вредного воздействия на работающих и на окружающую среду и предотвратить или уменьшить это воздействие.

Для выполнения перечисленных операций в процессе плавки необходимо иметь представление о свойствах жидких металлов и о процессах, которые могут происходить между расплавом и атмосферой, огнеупорными материалами и флюсами. Необходимо правильно осуществлять рафинирование, раскисление и модифицирование сплава.

При заливке форм необходимо знать способность расплава заполнять литейную форму, а также характер взаимодействия расплава с материалами литейной формы.

При затвердевании отливки в литейной форме необходимо знать особенности кристаллизации данного сплава, чтобы определить условия получения заданных свойств металла в отливке.

Комплекс физико-химических свойств сплава, определяющих характер протекания процессов плавки, заливки форм, кристаллизации и получения деталей из заготовок называются технологическими свойствами. Комплекс технологических свойств сплава, обеспечивающих минимальное количество дефектов в получаемых деталях при минимальных затратах, называется технологичностью сплава.

При выборе химического состава сплава, прежде всего, конечно, руководствуются необходимостью получения высоких эксплуатационных свойств. Это – механические свойства, коррозионная устойчивость в различных средах, жаростойкость, износостойкость и др. Вместе с тем, сплавы должны обладать определённой технологичностью. При этом, литейные сплавы должны обладать высокими литейными свойствами, т.е. высокой жидкотекучестью, малой усадкой, низкой склонностью к образованию пористости, усадочных трещин, ликвации и других дефектов, а деформируемые сплавы должны обладать хорошей пластичностью, высокой способностью к обработке давлением.

Таким образом, для того, чтобы правильно осуществлять процессы плавки необходимо учитывать многие физические свойства металлов.

Прежде чем перейти к изучению технологических свойств сплавов рассмотрим основные понятия и определения, встречающиеся при изучении процессов производства отливок из сплавов цветных металлов.