- •Анализ и тенденции развития литья теплоэнергетического оборудования
- •Разработка технологического процесса изготовления отливки теплообменника
- •Анализ заказа
- •Анализ технологичности конструкции литой детали и выбор способа изготовления отливки
- •Определение положения отливки в форме при заливке
- •Определение участков поверхности отливки, выполняемых стержнями
- •Выбор материала для изготовления модельного комплекта
- •Конструкция и размеры модельных комплектов
- •Определение размеров и конструкции опок
- •Проектирование и расчет литниково-питающей системы
- •Определение температуры расплава при заливке в форму
- •Продолжительность охлаждения отливок в форме
- •Формовочные и стержневые смеси
- •Применение эвм при разработке технологии получения отливки
- •Подготовка литейной оснастки
- •Уплотнение смеси в опоке
- •Изготовление стержней
- •Сушка стержней
- •Анализ брака полученных опытных отливок и пути его устранения
- •Построение приближенной математической модели скорости затвердевания отливки основы термокинетической теории кристаллизации
- •Расчет затвердевания
- •Применение эвм
- •Герметичность чугунов
- •Разновидности нарушений плотности серого чугуна
- •Микропористость
- •Макропористость
- •Грубая дефектная пористость
- •Физическая характеристика герметичности серых чугунов
- •Методики проведения экспериментов определение герметичности чугуна разработка способа и методики определения герметичности чугуна
- •Конструкция герметометра для определения герметичности чугуна
- •Определение твердости чугуна твердость как характеристика свойств материалов
- •Определение твердости металлов методом бринелля
- •Порядок работы на полуавтоматическом приборе 2109 тб
- •Определение макроструктуры металлов и сплавов макроанализ строения металлов
- •Макроанализ излома металла
- •Определение микроструктуры металлов и сплавов микроструктура чугуна
- •Микроанализ металлов
- •Приготовление микрошлифов
- •Изучение микроструктуры
- •Количественная металлография
- •Обработка и анализ результатов исследований определение оптимальных размеров образца для испытаний на герметичность
- •Исследование влияния химического состава и структуры на герметичность чугуна
- •Макроструктура сурьмянистого чугуна
- •Микроструктура сурьмянистого чугуна
- •Влияние сурьмы на герметичность чугуна
- •Механические свойства сурьмянистого чугуна
- •Охрана труда анализ возможных опасных и вредных производственных факторов при работе в литейной лаборатории
- •Мероприятия, направленные на устранение и снижение выявленных опасных и вредных производственных факторов
- •Экологические проблемы отвалов литейного производства
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
ЛИТЕРАТУРА 115
ВВЕДЕНИЕ
Рациональное использование природных ресурсов и энергии является важнейшей задачей производства, экономики и экологии. Поэтому создание оборудования, позволяющего экономить тепловую энергию, является наиболее актуальным.
В решении этой проблемы важная роль принадлежит литейному производству, т.к. литьем получают большинство гидравлического и энергетического оборудования. Среди подобного оборудования особое место занимают литые теплообменники, конструкция которых постоянно усовершенствуется, позволяя более рационально использовать тепловую энергию. Другим направлением в производстве теплообменников, является их удешевление за счет используемого при их отливке сплава. т.к. к подобным отливкам предъявляются повышенные требования по герметичности, то их обычно изготавливают из стали, цветных сплавов или высокопрочного чугуна, что значительно увеличивает стоимость этих отливок. Выход видится в использовании серого чугуна, для чего необходимо найти способы улучшить его свойства.
В производстве подобных отливок также важная роль отводится математическому моделированию, которое в значительной степени упрощает прогнозирование процесса формирования отливки, структуры металла и, в конечном итоге, качества получаемой отливки.
Анализ и тенденции развития литья теплоэнергетического оборудования
Производство теплоэнергетического оборудования является важной экономической и экологической задачей. Это определяет актуальность задачи повышения надежности и долговечности работы и коэффициента полезного действия энергетического оборудования, в том числе и теплообменников. Надежность и экономичность работы этих агрегатов определяется работоспособностью радиаторов - узлов, работающих в условиях повышенных давлений и в агрессивной среде.
Теплообменники подразделяются на промышленные и бытовые. Выпуск бытовых радиаторов впервые был налажен еще в 40-х годах на Московском чугунолитейном заводе им.Войкова (Россия). [1]. Были созданы различные типы радиаторов, разработаны технологии их производства.
На заводе им.Войкова проводились исследования по разработке связующих материалов для стержневых смесей, применяемых в производстве радиаторов. В результате исследований был разработан безмасляный крепитель БК. [2]. Для стержневых смесей был предложен также безмасляный крепитель КО, для изготовления которого использовались остатки производства синтетических жирных кислот, растворенных в уайт-спирите. [3].
Особые требования при литье радиаторов предъявляются к металлу отливки. Сплав должен обладать:
прочностью,
износостойкостью,
коррозионной стойкостью,
герметичностью.
Такими материалами обычно служат сталь, чугун и некоторые цветные сплавы. Однако, высокая стоимость стали и цветных сплавов, а также низкие литейные свойства этих сплавов ограничивают широкое их применение в качестве материала для отливок гидросистем и теплоэнергетического оборудования. Наиболее широкое применение при изготовлении теплообменников получил чугун, как более дешевый, доступный и хороший литейный материал. [24]. Одним из основных требований, предъявляемых к чугуну, является его герметичность.
Требования по герметичности предъявляются к большинству отливок, работающих с жидкостями и газами под давлением. При наблюдении за работой гидравлических устройств, работающих под давлением, часто приходится наблюдать явления, противоречащие друг другу. Так, в ряде случаев одни и те же материалы иногда ведут себя по-разному. То появляется просачивание жидкости при небольшом давлении, то при значительных давлениях тот же материал ведет себя совершенно по-другому и показывает хорошую герметичность. [24].
Герметичность отливок зависит от неплотного строения. Неплотное строение отливок вызывают макро- и микродефекты. Макродефекты - усадочные, песчаные, шлаковые раковины, различного рода трещины, спаи и другие нарушения сплошности металла; микродефекты - газовая и рассредоточенная усадочная пористость, крупные выделения графита, дефекты, связанные с фазовыми превращениями материала отливки и другие. [8]. Эти дефекты приводят к браку отливок.
С целью изучения герметичности чугунов многими исследователями были проведены ряд опытов, которые проливают свет на природу герметичности чугунов. Герметичность определяют различными способами: минимальной толщиной стенки, выдерживающей заданное давление, максимальным давлением до появления течи, расходом жидкости и газа через стенку определенной толщины при постоянном давлении, поэтому невозможно сопоставить результаты отдельных исследователей.
Так, например, Г.Тамман и Г.Брейдемейер предложили метод определения пористости чугуна красящими веществами. Чугунные кубические образцы с длиной ребер 30 и 60 мм помещали в свободное пространство стального цилиндра с плотно пригнанным поршнем, заливались водным раствором фуксина или зозина и с помощью пресса в течение 10-30 минут подвергали гидростатическому давлению. По количеству красителя, проникающего в образец, определялась пористость чугуна. [24].
В США применяется электропневматический метод испытания на герметичность. [8]. Скорость утечки сжатого воздуха из полости отливки контролируется электрическими датчиками. Метод пригоден для проверки различных по объему образцов при различных давлениях и позволяет качественно оценить герметичность, автоматизировать процесс испытания и автоматически сортировать отливки по герметичности.
Герметомер, созданный в Санкт-Петербургском политехническом институте (Россия), основан на определении количества газа, просочившегося через стенку образца за определенное время. [8]. Герметичность определяют с достаточно высокой точностью. Недостаток - низкая производительность и необходимость изготовления специальных образцов.
На предприятиях, выпускающих гидравлическую аппаратуру и оборудование, испытания на герметичность проводят на специальных стендах. К рабочей полости изделия в течение определенного времени под давлением (1.5-2.5 номинального) подводится рабочая жидкость. По величине потери давления определяется герметичность рабочей полости. [8].
В Одесском политехническом университете проводились исследования герметичности серых чугунов, подвергая образец, вырезанный из отливки, одностороннему давлению жидкости (газа). [9].
Результаты испытания серых чугунов разного состава иллюстрируют влияние графитовой и усадочной пористости на характер фильтрации жидкости. Анализ показывает, что количество просочившейся жидкости и, следовательно, определившаяся при этом величина герметичности зависят от пористости в сплаве, а также от свойств металлической основы (фазовый состав, прочность и пластичность материала). [8,9].
Известно, что величина и тип пористости, являющийся одним из основных критериев герметичности, в значительной степени зависят от величины интервала кристаллизации. [19]. Поэтому большое значение приобретает химический состав применяемого чугуна, определяющий интервал кристаллизации. Исследованы зависимости пористости от содержания в чугуне углерода и кремния. [19, 20, 21]. Установлено, что при увеличении содержания углерода и кремния возрастают число пор и их размер.
Установлено, что герметичность чугунных отливок с пластинчатым графитом зависит от количества и размеров включений графита в структуре чугуна. [22]. Графитовые включения, сообщаясь между собой, приводят к образованию “транзитной” микропористости из-за сообщаемости между собой зазоров на границах графит-матрица по сечению стенки отливки, что приводит к браку отливки по “течи”. По этим зазорам проникают жидкости и газы в стенках сосудов, работающих под давлением. [23].
Учитывая все вышеизложенное, основными мероприятиями, направленными на совершенствование технологии радиаторного литья, должны быть;
создание технологичных конструкций;
повышение плотности серого чугуна и использование его взамен высокопрочного чугуна и стали;
дальнейшие исследования по изучению герметичности различных сплавов;
совершенствование системы заливки и питания отливки.