Повышение качества выплавляемой стали.

Применение агрегатов «печь-ковш», замена разливки в изложницы машинами непрерывного литья заготовок. При работе по традиционной технологии, существовавшей 30-40 лет тому назад, из каждых 100 млн. т выплавленной и разлитой в слитки стали получают ~ 75 млн. т проката, из которого в свою очередь получают ~ 60 млн. т изделий. Из-за отсутствия уверенности в высоком качестве металла, отсутствии в нем вредных примесей, возможной их ликвации, отсутствии местных нарушений сплошности металла (пузырей, включений, трещин и т.д.) конструктор закладывает в кон­струкцию запас прочности (в зависимости от характера наг­рузки от 1,5 до 3,0). Если принять этот коэффициент рав­ным 2, то оказывается, что эффективно используется лишь 30 млн т из каждых 100 млн т выплавленной стали.

При использовании непрерывной разливки вместо тради­ционных способов выход проката повышается до 95-97%; замена сортового проката (и обработки на металлорежущих станках) прокатом сложных профилей и листовым прокатом с последующей сваркой и штамповкой позволяет довести массу изделий до 80-85%. Получение стали с гарантированно низ­ким содержанием вредных примесей исключает основную при­чину ликвации, газовых пузырей, трещин, расслоя и т.п. и позволяет приблизить коэффициент запаса к 1. В результате (учитывая все сказанное выше) оказывается, что из каждых 100 млн. т эффективно используются не 30 млн. т, а 60-70 млн. т. В связи с этим вопросы качества получаемой ста­ли, чистой от нежелательных включений и газов, приобрета­ют первостепенную важность.

Литьё - типовой процесс получения изделий путем заливки жидкого металла (или неметалла) в формы и его последующего затвердевания. В процессе литья, при охлаждении металл в форме затвердевает и получается отливка — готовая деталь или заготовка, которая при необходимости (повышение точности размеров и снижения шероховатости поверхности) подвергается последующей механической обработке. В связи с этим перед литейным производством стоит задача получения отливок, размеры и форма которых максимально приближена к размерам и форме готовой детали. В машинах и промышленном оборудовании от 50%-ти до 95%-ти всех деталей изготовляют способом литья в формы.

Теоретически, литьем можно получить сколь угодно сложное по форме изделие. На практике, литьё, как и все методы формообразования, имеет существенные ограничения.

Они связаны:

• с трудностями изготовления формы для заливки жидкого металла;
• с невозможностью заполнения жидким металлом сколь угодно тонкого рельефа; это технологическое свойство металла, называемое "жидкотекучестью", связано с вязкостью жидкого металла, его поверхностным натяжением, смачиваемостью материала формы жидким металлом и рядом других факторов;
• с усадкой металла при застывании, которая определяется разностью объемов, занимаемых жидким и затвердевшим металлом и изменением его объема (размеров) при охлаждении до комнатной температуры. Усадка, а особенно неравномерное охлаждение отливки в форме, приводит к ее короблению, возникновению внутренних напряжений, а, иногда, даже к разрушению.

Однако литьё позволяет получать самые сложные по форме изделия, в том числе и произведения искусства.

Литьё - древнейший технологический процесс. Одно из чудес света в античные времена -статуя Зевса была изготовлена литьем по выплавляемой модели. В средние века литьем изготавливали колокола для церквей, пушки, монументы и т.д.

Виды литья

Литье в песчано-глинистые формы самый распространенный вид литья (более 90% по массе всех, получаемых в промышленности, отливок).

Этот вид литья применяется как в индивидуальном, так и массовом производстве.

Его технологические возможности:

• В основном, в качестве материала отливок используется серый чугун, обладающий хорошей жидкотекучестью и малой усадкой (1%), малоуглеродистая сталь (< 0,35%С). Весьма ограничено производятся таким способом отливки из медных и алюминиевых сплавов. Качество металла отливок весьма низкое, что связано с возможностью попадания в металл неметаллических включений, газовой пористостью (из за бурного газообразования при заливки металла во влажную форму).
• Форма отливок может быть весьма сложной, но все же ограничена необходимостью извлечения модели из формы.
• Размеры отливки теоретически неограничены. Таким способом получают самые крупные отливки (до сотни тонн). Это станины станков, корпуса турбин и т.д.
• Точность получаемых отливок обычно грубее 14 квалитета и определяется специальными нормами точности.
• Шероховатость поверхности отливок превышает 0,3мм, на поверхности часто наличествуют раковины и неметаллические включения. Поэтому сопрягаемые поверхности деталей, заготовки которых получают таким методом, всегда обрабатывают резанием.

Литьё в песчаные формы — дешёвый, самый грубый (в плане размерной точности и шероховатости поверхности отливок), но самый массовый (до 75-80 % по массе получаемых в мире отливок) вид литья. Вначале изготовляется литейная модель (ранее — деревянная, в настоящее время часто используются металлические или пластиковые модели, полученные методами быстрого прототипирования), копирующая будущую деталь. Модель, закрепленная на подмодельной плите, засыпается песком или формовочной смесью (обычно песок и связующее), заполняющей пространство между ней и двумя открытыми ящиками (опоками). Отверстия и полости в детали образуются с помощью размещённых в форме литейных песчаных стержней, копирующих форму будущего отверстия. Насыпанная в опоки смесь уплотняется встряхиванием, прессованием или же затвердевает в термическом шкафу (сушильной печи). Образовавшиеся полости заливаются расплавом металла через специальные отверстия — литники. После остывания форму разбивают и извлекают отливку. После чего отделяют литниковую систему (обычно это обрубка), удаляют облой и проводят термообработку.

Для получения отливки данным методом могут применяться различные формовочные материалы, например, песчано-глинистая смесь или песок в смеси со смолой и т. д. Для формирования формы используют опоку (металлический короб без дна и крышки). Опока имеет две полуформы, то есть состоит из двух коробов. Плоскость соприкосновения двух полуформ – поверхность разъёма. В полуформу засыпают формовочную смесь и утрамбовывают её. На поверхности разъёма делают отпечаток промодели (промодель соответствует форме отливки). Также выполняют вторую полуформу. Соединяют две полуформы по поверхности разъёма и производят заливку металла.

Новым направлением технологии литья в песчаные формы является применение вакуумируемых форм из сухого песка без связующего.

Для слайда 3. Сначала, в соответствии с чертежами, делается деревянная модель изделия, затем она утапливается в песок в нижней части стального корпуса вплоть до ее самого широкого поперечного сечения (А). Затем монтируется верхняя часть формы. К нижнему корпусу за жимами прикрепляется верхний, образуя цельную коробку, а затем туда еще досыпается и утрамбовывается песок, таким образом, чтобы он покрыл всю модель целиком. В необходимых местах фиксируются литник и выпор (В). Отдельно делают внутренний литейный стержень из песка для того, чтобы можно было создать полость внутри будущей отливки. Песок форм, который первоначально был смешан с силикатом натрия, образует силика-гель, когда через него прокачивается углекислый газ. Этот гель имеет консистенцию сиропа и связывает песок. Затем корпус формы раскрывают и убирают деревянную модель. Стержень помещают в корпус формы, и форму опять собирают (С). Деревянный лит ник и выпор убираются. Расплавленный металл вливается в высушенную форму через конусообразный литник. Вытесняемый воздух выходит через выпор (D). После охлаждения корпус формы раскрывается и достается отливка (Е). Литник и выпор отрезаются, а песок выбивается. В готовой отливке (F) показана полость, образованная на месте стержня.

Металлическое литьё в кокиль – считается одним из высококачественных методов литья. Суть такого литейного способа состоит в следующем: производится кокиль – разборная форма (чаще всего металлическая), в которую производится литьё. После застывания и охлаждения, кокиль раскрывается и из него извлекается изделие. Затем кокиль можно повторно использовать для отливки такой же детали. В отличие от других способов литья в металлические формы (литьё под давлением, центробежное литьё и др.), при литье в кокиль заполнение формы жидким сплавом и его затвердевание происходят без какого-либо внешнего воздействия на жидкий металл, а лишь под действием силы тяжести.