Строение металлов (стр. 15 из 48)

Ферросплавы — сплавы железа с повышенным содержанием марганца, кремния, ванадия, титана и других металлов. Их применяют для раскисления и производства легированных сталей. К ферросплавам относят доменный ферросилиций, содержащий 9—13% Si и до 3% Мn; доменный ферромарганец, содержащий 70—75% Мn и до 2% Si; зеркальный чугун с 10-25%Мn и до2%Si.

Стальные слитки, полученные в изложницах или кристаллизаторах, подвергают обработке давлением (прокатке, ковке). Прокат используют непосредственно в конструкциях (мостах, зданиях, железобетонных конструкциях, железнодорожных путях, станинах машин и т.д.), в качестве заготовок для изготовления деталей резанием и заготовок для последующей ковки и штамповки.

Форму поперечного сечения прокатанного металла называют профилем. Совокупность различных профилей разных размеров называют сортаментом. Сортамент прокатываемых профилей разделяют наследующие группы: заготовки, сортовой прокат, листовой прокат, трубы и специальные виды проката.

Заготовки прокатывают в горячем состоянии непосредственно из слитков. Заготовки квадратного сечения с размерами от 150 х 150 до 450х450 мм называют блюмами. Они предназначены для последующей прокатки на сортовых станах и в качестве заготовок для изготовления поковок ковкой. Заготовки прямоугольного сечения толщиной 65—300 мм и шириной 600-1600 мм называют слябами. Их используют для прокатки толстых листов.

Сортовой прокат по профилю подразделяют на две группы: простой геометрической формы (квадрат, круг, шестигранник, прямоугольник) и сложной — фасонной формы (швеллеры, двутавровые балки, рельсы, уголки и т.д.).

Листовой прокат подразделяют по назначению (судостроительный, электротехнический, аптолист и т.д.) и по толщине. Листовую сталь с толщиной 4 - 160 мм называют толстолистовой, а с толщиной 0,2-4 мм -тонколистовой. Листы с толщиной менее 0,2 мм называют фольгой.

Трубы также подразделяют по назначению и способу изготовления. Они бывают бесшовные и сварные (с прямым и спиральными швами).

Специальные виды проката — колеса и оси железнодорожных вагонов, кольца, зубчатые колеса, периодические профили и т.п. Периодическим профилем называют прокатанную заготовку, форма и площадь сечения которой периодически изменяются вдоль оси.

Побочными продуктами металлургического производства являются коксовальный газ и извлекаемые из него ценные химические продукты, а также доменный шлаки колошниковый газ. Доменным шлаком называют легкоплавкое соединение флюса (СаСО, — известняк) с пустой породой руды и золой топлива. Шлак используют для строительства дорог, из него изготовляют шлаковату, шлакоблоки, цемент, а колошниковый (доменный) газ после очистки от пыли используют как топливо для нагрева воздуха, вдуваемого в доменную печь, а также в цехах металлургических заводов.

Современное металлургическое производство все более развивается по пути внедрения малоотходных и безотходных технологических процессов.

Л Е К Ц И Я № 8

3.7. Производство заготовок литьем

3.7.1 Схема получения отливок

Около 80 % отливок изготавливают методом литья в разовые песчаные формы. Материалом для таких форм являются формовочные смеси на основе кварцевого песка и глины. Процесс изготовления отливок в песчаных формах складывается из нескольких этапов (рис. 3.14), которые выполняются в соответствующих отделениях литейного цеха. Каждое отделение имеет необходимое оборудование, оснастку и приспособления для выполнения технологических операций. В современных литейных цехах большинство процессов — смесеприготовление, изготовление форм и стержней, заливка форм, выбивка отливок и другие механизированы.

Назначение литейной формы состоит в том, чтобы обеспечить необходимую конфигурацию и размеры отливок, заданную точность и качество поверхности, определенную скорость охлаждения залитого металла, способствующую формированию надлежащей структуры и качество отливки. Для изготовления песчаной формы необходимо иметь модельный комплект и другую литейную оснастку.

Литейная оснастка состоит из модельного комплекта, опок, модельных плит и прочих приспособлений, необходимых для изготовления литейных форм: литниковые чаши и воронки, кондукторы для сборки стержней в блоки до установки их в нижнюю полуформу, всевозможные контрольные приспособления, плиты для сушки стержней и др.

Моделъный комплект должен включать в себя всю оснастку для получения полости формы. Он состоит из модели отливки, стержневого ящика, моделей элементов литниковой системы, прибыли и выпора. При необходимости модельный комплект должен включать также шаблоны для контроля размеров и конфигурации формы. Элементы песчаной литейной формы показаны на рис. 3.15.

На рис. 3.15, г показана собранная песчаная форма для получения отливки детали (рис. 3.15, а) — втулки с фланцами. Данная форма изготавливается в двух опоках — металлических рамках — нижней 3 и верхней 4, в которых уплотняется формовочная смесь. Для образования в форме рабочей полости 1 используют специальное приспособление — деревянную разъемную модель (рис. 3.15, б) и песчаный стержень 2, изготовленный в стержневом ящике 1 (рис. 3.15, е). С помощью модели в форме (рис. 3. 15, г) получают отпечаток наружной конфигурации отливки.

Рис. 3.14. Схема получения отливки

Модель служит для получения отпечатка в форме (рис.3.15, б), стержневой ящик (рис.3.15, в) — для изготовления стержня 8, который устанавливается в форму с целью создания полости в отливке. Кроме того, в литейной форме имеются литниковая воронка 10, стояк 11, зумпф 13, шлакоуловитель 12 и питатели -14, 15, представляющие в совокупности литниковую систему. Литниковая система нужна для подвода жидкого металла из заливочного ковша к полости формы. Зумпф предохраняет нижнюю полуформу от размыва и попадания продуктов ее размыва в полость формы и в отливку. Шлакоуловитель необходим для предотвращения попадания шлака и других частиц в полость формы.

Прибылью 7 называют технологический прилив, предотвращающий образование усадочных раковин и пор в теле отливки. Через выпор 5 выходят воздух и газы, которые образуются в полости формы во время ее заливки расплавленным металлом. Газы возникают и в порах формовочной и стержневой смесей. Если их не удалять, то они могут попасть в отливку, образуя газовые раковины. Поэтому для лучшего удаления газов в верхней и нижней полуформах, а также в стержнях устраивают вентиляционные каналы 6, способствующие выходу газов.

Уплотнение формовочной смеси 2 в нижних и верхних полуформах, как правило, выполняют в опоках 3, 4, представляющих собой открытые снизу и сверху металлические ящики. После изготовления полуформ низа и верха и стержней производят сборку формы и заливку жидким металлом.

После затвердевания и охлаждения отливок до требуемой температуры их извлекают из формы путем разрушения последней на выбивных решетках.

Рис. 3.15. Литейная форма для отливки втулки:

а — деталь; б — модель; е — стержневой ящик и стержень;

г — собранная литейная форма (вертикальный разрез); д — отливка

Далее отливки подвергают обрубке (отделению литниковой системы, прибылей, заусенцев), очищают от формовочной смеси. Перед сдачей в отдел технического контроля цеха все отливки проходят необходимый контроль. В некоторых случаях литейные дефекты могут быть устранены путем заварки, пропитки специальными составами или другими способами.

При машинной формовке, а часто и при ручном изготовлении форм, модели монтируют на модельные плиты. Модельные плиты содержат также устройства для их крепления к столу формовочной машины или автомата, центрирующие штыри для фиксации опоки во время формовки, элементы установки и крепления моделей отливки и литниковой системы.

Внутреннюю полость отливки — цилиндрическое отверстие получается за счет стержня. Для заливки жидкого сплава в рабочую полость в форме имеется система каналов 6…9 (литниковая система). Выход воздуха из полости формы при заполнении ее металлом происходит через каналы 5 (выпоры).

После затвердевания залитого сплава форму разрушают, извлекают отливку и удаляют из нее стержень. Полученная отливка с литниковой системой показана на рис. 3.15, д. Перед отправкой в механический цех с отливки удаляют литниковую систему, производят очистку и контроль. Способ литья в песчаные формы отличается универсальностью. Этим способом можно изготовить отливки любой массы и конфигурации. Однако точность и чистота поверхности отливок во многих случаях не удовлетворяют требованиям современного машиностроения. В последнее время широко применяются специальные методы литья: по выплавляемым моделям, в оболочковые формы, в металлические формы (кокили), литье под давлением, центробежное литье и др. Имея одинаковую сущность, эти способы отличаются материалом, используемым для формы, и технологией ее изготовления; условиями заливки формы (свободная заливка и заливка под давлением); условиями формирования отливки (например, кристаллизация металла отливки под действием центробежных сил) и другими особенностями. Все это в конечном итоге определяет технологические возможности способа и влияет на качество получаемой отливки. Специальные методы литья позволяют получать точные отливки с чистой поверхностью и небольшими припусками на механическую обработку.

Кроме того, технологический процесс изготовления отливки этими способами в значительной степени механизирован и автоматизирован, что повышает его производительность и улучшает санитарно-гигиенические условия труда.

3.7.2 Литейные свойства сплавов и их влияние на свойства