ТЕМА: Загальні відомості про плавлення металів ы сплавыв

Контрольні питання

1 Перелічите різновиди піщано-глинистих форм і вкажіть області їхнього застосування.

2 Перелічите конструктивні елементи піщано-глинистих форм і вкажіть їхнє призначення.

3 Перелічите технологічні елементи піщано-глинистих форм, укажіть їхнє призначення і роль при одержанні високоякісних виливків.

4 Назвіть основні операції технологічного процесу виготовлення піщано-глинистих форм; вкажіть їх характерні особливості і прийоми виконання.

 

МЕТА:

- дидактична ознайомитись з способамита технологічними процесами плавки металів та сплавів

- виховна розвивати інтерес до майбутньої професії, прививати культуру технічного мовлення і мислення.

 

 

1. Загальні відомості про процес плавлення металів i сплавів.

2. Плавильне обладнання ливар­них цехів.

3. Особливості печей, які використовуються для плавлення чавуну, сталі, сплавів кольорових металів.

4. Прогресивні способи плавлення.

5. Шихтові матеріали, зберігання та підготовка їх до плавлення.

Література:

2. Титов Н. Д., Степанов Ю. А. Технология литейного производства. - М: Машиностроение. 1985. 400 с.

7. Могилев В. К., Лев О. И. Справочник литейщика. - М.: Машиностроение. 1988. 272 с.

 

Приймаючи в увагу, що довговічність литих деталей і машин в цілому залежить головним чином від їхнього матеріалу, конструктори приділяють величезну увагу вибору ливарних сплавів.

Вибір виду і марки сплаву відбувається з урахуванням умов експлуатації литих деталей машин. Якщо до деталі не пред'являються підвищені вимоги, то для її виробництва звичайно вибирають найбільш дешевий сплав, найчастіше сірий чавун 2-го класу марок СЧ 12-28 і СЧ 15-32. Відповідальні деталі металорізальних верстатів і інших машин, що працюють на тертя при високих силових навантаженнях, відливають із сірого чавуна 1-го класу марок СЧ 21-40 і вище. Для деталей, що випробують в умовах експлуатації ударні навантаження, вибирають (у залежності від їхньої маси і призначення) високоміцний чи ковкий чавун, а також вуглецеві сталі. Якщо деталі машин працюють в умовах підвищених температур, в агресивному і корозійному середовищі, то в якості їхнього матеріалу вибирають леговані сталі.

Мідні сплави - бронзи і латуні відрізняються високими антикорозійними властивостями. Тому для виробництва втулок, вкладишів підшипників і інших працюючих на тертя литих деталей вибирають ті чи інші марки бронз, а для гвинтів теплоходів, паро- і водопровідної арматури (крани, вентилі і т.п.) – латуні.

В авіаційній і ракетній техніці, де першорядну роль грає маса деталей і об'єктів, основним показником для вибору ливарного сплаву є висока питома міцність (відношення межі міцності при розтяганні до густини), у цих галузях широко використовують легкі алюмінієві і магнієві, а також тугоплавкі титанові ливарні сплави.

 

1. Загальні відомості про технологічні процеси готування ливарних розплавів

Розплав, що заливається в ливарну форму, повинний мати визначений хімічний склад, який відповідає виробництву даних відливок температурі і рідкотекучості. Він не повинний бути насичений газами, не забруднений шлаком і іншими неметалічними включеннями. Кристалізуючи в порожнині форми, ливарний розплав повинний забезпечити задані властивості відливки, що формується.

Тому в ливарних цехах розробляють і ретельно здійснюють технологічні процеси приготування розплавів, які включають наступні операції: підготовка вихідних шихтових металевих матеріалів, флюсів і палива; шихтовка; плавка шихти; металургійна обробка розплаву.

Підготовка вихідних шихтових матеріалів. У якості вихідних металевих шихтових матеріалів у ливарних цехах звичайно використовують чушкові метали і сплави, машинний чавунний і сталевий брухт, усілякі відходи чорних і кольорових металів і сплавів, а також зворот власного виробництва (літники, прибутку і т.п.). Крім того, застосовуються спеціальні присадочні матеріали-феросплави (феросиліцій, феромарганець і ін.), а також легуючі добавки (хром, нікель і ін.).

Для зручності завантаження в плавильні печі великогабаритні металеві матеріали і відходи подрібнюють і розрізають на більш дрібні частини за допомогою спеціального устаткування (чушколоми, алігаторні ножиці, копри й ін.). Великі шматки флюсів (вапняк і ін.) подрібнюють щоковими дробарками і кульовими млинами. Застосовуваний для плавки у вагранках кокс попередньо просівають для відділення дріб'язку. Зворот ливарного цеху (літники, додатки і т.п.) піддають очищенню від формувальної суміші, яка пристала, у барабанах безупинної дії для попередження засмічення розплаву, який готується, неметалічними включеннями.

Шихтовка. Під шихтовкою розуміється операція по складанню визначеної вагової порції (вона називається колошею) шихти— суміші вихідних матеріалів, що забезпечує заданий хімічний склад, а отже, і властивості розплаву. Скласти шихту – значить правильно підібрати найбільш раціональні й економічні шихтові матеріали, точно розрахувати потрібну кількість кожного матеріалу з урахуванням чаду, заданого хімічного складу і необхідних властивостей ливарного сплаву. В даний час розрахунки шихти ведуть за допомогою електронно-обчислювальних машин.

Шихтовка виконується на складі шихтових матеріалів з добових бункерів за допомогою спеціальних ваг або вагових візків. Набрані колоші шихти за допомогою бадей із днищем, які розкриваються, скіповим чи іншим пристроєм передається в плавильні печі.

 
 

Плавка шихти. Приймаючи до уваги температури плавлення й інші властивості ливарних сплавів (схильність до окислення, газовий вміст й ін.), у ливарних цехах використовують велику кількість плавильних печей, які відрізняються видом застосовуваної енергії для створення високих температур, а також конструктивними особливостями. Найбільш широко застосовуваними плавильними печами є вагранки, дугові електричні печі, індукційні електричні печі й електричні печі опору. При одержанні особливо відповідальних відливок з тугоплавких і інших спеціальних сплавів застосовуються вакуумні і інші плавильні печі оригінальної конструкції, а також установки для електронно-променевої і плазменно-індукційної плавки. У плазмових печах температура може підвищитися до 15000°, що в п'ять разів перевищує температуру плавки в електричних дугових печах. Вони дозволяють виготовляти литий матеріал з підвищеними пластичними властивостями і надчисті метали, а також сплави з низьким вмістом неметалічних включень, що украй важливо при литті відповідальних деталей з легованих сталей і спеціальних сплавів.

Металургійна обробка розплаву. Під час плавки відбувається розплавлювання шихти – одержання розплаву. Разом з тим розплави можуть насичуватися газами і засмічуватися неметалічними включеннями (шлаки, частки футерівки й ін.). Отримані в плавильній печі розплави піддають додатковій металургійній обробці: обезсіренню, рафінуванню, дегазації і модифікуванню.

Обезсірення використовують у чавуноливарному виробництві для звільнення сірого чавуна від частини шкідливої домішки – сірки, яка міститься в ньому, що знижує рідкотекучість розплаву, підвищує усадку чавуна, сприяє утворенню у відливках газових раковин. Обезсірення здійснюють присадкою в ківш із розплавом кальцинованої соди, карбіду кальцію й інших добавок, які зв'язують сірку з наступним її перекладом у шлак.

Рафінування найбільш часто застосовують для кольорових сплавів з метою їхнього очищення від твердих окислів і сторонніх неметалічних включень. Рафінування ведуть за допомогою хлористих і фтористих солей і іншими методами.

Дегазація широко застосовується для легких (алюмінієвих і магнієвих) сплавів при звільненні виплавлених у плавильній печі розплавів від розчинених у них газів. Дегазацію проводять різними методами: продувкою розплаву хлором чи азотом, обробкою його ультразвуком, вакуумуванням і введенням у розплав активних добавок.

Модифікування - спеціальний метод металургійної обробки розплавів, здійснюваний для здрібнювання структурних складових, поліпшення внутрішньої будівлі і підвищення механічних властивостей металу відливок. Модифікування застосовують для сірого чавуна, сталі, алюмінієвих і магнієвих сплавів.