Технология получения отливок
В настоящее время существует множество (более ста) способов получения отливок. Несмотря на такое многообразие методов, формирование отливки всегда осуществляется благодаря тому, что жидкому металлу с помощью литейной формы придается требуемая конфигурация. После охлаждения в форме металл переходит в твердое сохраняющее форму тело, т. е. отливку.
Процесс изготовления отливок включает в себя следующие операции.
1. Получение жидкого металла необходимой температуры, жидкотекучести и должного химического состава.
2. Изготовление литейной формы для заливки в нее металла. Форма должна выдерживать высокую температуру металла, его гидростатическое давление и размывающее действие струи, а также обладать необходимой газопроницаемостью. Кроме того, форма должна обеспечить требуемые условия затвердевания отливки.
3. Заливка формы жидким металлом без перерывов струи и попадания в форму шлака.
4. Выбивка отливки, т.е. извлечение отливки из формы после затвердевания металла.
5. Отделение отливки литников (застывший металл в литниковых каналах), приливов и заусенцев. Как правило, эту операцию называют обрубкой.
6. Очистка отливки от налипших на ее поверхности частиц формовочной или стержневой смеси.
7. Контроль качества и размеров отливки.
Самыми важными этапами в литейной технологии являются плавка и формовка.
Выплавка жидкого металла
Для плавки металла в литейном производстве используются различные плавильные агрегаты.
Для получения жидкого чугуна во всех странах мира преимущественно применяют вагранки. Вагранка —это шахтная печь. Стальная цилиндрическая шахта устанавливается на подовую плиту, покоящуюся на колоннах. Стальной кожух шахты с толщиной 6—10 мм изнутри футеруется огнеупорным кирпичом.
Вагранка (рис. 48) состоит из трех основных частей: нижней — горна, в котором скапливается выплавленный жидкий чугун; средней — собственно шахты, в которую загружают шихту (металл, топливо, флюс); верхней —трубы, через которую горячие газы попадают в искрогаситель и далее в атмосферу.
Вагранка — наиболее простой и дешевый плавильный агрегат. Ее легко привести в рабочее состояние. Розжиг вагранки начинается с загрузки на горящие дрова первой порции кокса (холостой колоши). Холостая колоша заполняет шахту до отметки 0,7—1 м выше уровня фурм. После разгорания кокса включают дутье и шахту до загрузочного окна загружают рабочими колошами, которые состоят из порций металла, топлива и флюса. Новые порции загружают по мере расплавления и опускания шихты. Уже через 2—4 ч после разогрева вагранки можно получить жидкий чугун. Расплавленный и перегретый металл собирается в горне вагранки или стекает в копильник, откуда жидкий чугун по мере надобности выпускается через чугунную летку в ковш для разливки в формы. Шлак—продукт взаимодействия флюсов, золы кокса, оплавившейся футеровки и т. д. — выпускается через шлаковую летку.
В нашей стране работают вагранки производи-
тельностью от 1 до 45т/ч
Основное топливо вагранок— литейный кокс.
Металлическая шихта вагранки состоит из доменного литейного Чугуна, чугунного лома, собственных отходов литейных цехов, стального лома и ферросплавов.
Воздух от воздуходувки под давлением 5 - 17 кН/м2
подается в воздушную коробку, откуда через фурмы попадает в зону горения топлива. Для повышения производительности "вагранок, снижения расхода дорогого и дефицитного кокса и повышения температуры жидкого чугуна в современных вагранках применяют подогрев дутья и его обогащение кислородом, сжигание природного газа в дополнительно установленных горелках.
Такие меры интенсификации процесса плавки в вагранке позволяют на 40—80 % повысить производительность, на 30—50 % снизить расход топлива и достичь температуры жидкого чугуна порядка 1500 °С. Для увеличения срока службы футеровки большие вагранки делают водоохлаждаемыми. Во избежание загрязненности атмосферы отходящими газами и колошниковой пылью в настоящее время разрешается строительство только закрытых вагранок. Такие вагранки оборудованы системой пылеулавливания и газоочистки.
Кроме вагранок в литейных цехах для плавки металла широко используются индукционные печи. Применение этих агрегатов позволяет обойтись без применения дорогого и дефицитного кокса. В электропечах можно получать металл с более высокой температурой, шире применять модифицирование и легирование металла и, следовательно, повысить качество отливок, а также избежать загрязнений воздушного бассейна. В последнее время в литейных цехах находят применение установки электрошлакового переплава, плазменные и электронно-лучевые печи, вакуумные индукционные печи, установки плазменно-дугового и вакуумно-дугового переплава и установки для плавки металла во взвешенном состоянии (бестигельные печи).