5 Розроблення, апробація і впровадження у виробництво технологічних процесів виготовлення литих деталей із рекомендованих сплавів різними способами лиття
5.1 Технології виготовлення великогабаритних жаростійких виливків у разових піщаних формах
Різновиди способів лиття дають можливість виготовляти литі заготовки із сталей зі спеціальними властивостями від декількох грамів до сотень кілограмів.
Оскільки виготовлення дрібних виливків із таких сталей особливих утруднень, як правило, не представляють, в роботі зроблена спроба використання традиційного методу лиття в піщані разові форми для виготовлення тонкостінних великогабаритних жаростійких литих деталей із рекомендованих сталей.
Технологія виготовлення капсулів .Як приклад виготовлення великогабаритних тонкостінних жаростійких виливків у піщано-глинястих формах із хромоалюмінієвої сталі узятий капсуль для виробництва губчастого заліза (рис. 5.1).
Литі капселі призначені для заміни карборундових, зібраних з окремих кілець (див. розділ 1). Маса металевого капсуля – 340 кг.
Рисунок 5.1 – Литий капсуль для виробництва губчастого заліза
Технологію виробництва великогабаритних тонкостінних виливків розроблено авторами з урахуванням технологічних факторів плавлення, розливання та властивостей формувальних і стрижневих сумішей, викладених у розд. 3 і 4, що дає можливість виготовляти високоякісні виливки відповідального призначення.
Ливарну форму в складеному вигляді, призначену для виготовлення капсулів, показано на рис 5.2.
Рисунок 5.2 – Форма для виготовлення капсуля в складеному вигляді
Для виготовлення ливарних форм використовували піщано-глинясті суміші для сталевого литва і сушили в сушарці протягом 8 год. Стрижні виготовляли порожнистими із піщано-глинястої суміші з додаванням 20…25% (за об’ємом) деревної тирси для покращання податливості. Для транспортування стрижнів використовували спеціальний каркас виготовлений із труби діаметром 90 мм.
Стрижні також піддавали сушінню при температурі 120…150 ˚С у вертикальному положенні. Метал підводили у форму сифоном через декілька живильників.
Розрахунок елементів ливникової системи здійснювали за питомою швидкістю заливання, рекомендованою для виробництва виливків із високолегованих сталей з урахуванням відносної щільності виливка.
Литі капсулі показано на рис. 5.3.
1 – до випробовувань; 2 – після 35 циклів; 3 – після 75 циклів
Рисунок 5.3 – Литі капсулі із хромоалюмінієвої сталі до і після експлуатації
З огляду на невелику товщину стінки литого капсуля, значну його висоту (див. рис. 5.1), а також схильність сталі до плівкоутворення, метал підводили у форму п’ятьма живильниками, виконаними з пінополістиролу під час формування, а замість надливів використали випори, які забезпечували одержання якісного виливка у верхній його частині.
Дослідженнями жаростійкості хромоалюмінієвої сталі, виплавленої у виробничих умовах, установлено, що вона практично не відрізняється від жаростійкості аналогічної сталі, виплавленої в лабораторних умовах.
Сталь має високу окалиностійкість. Утрати маси при 1200°С не перевищували 0,8 г/м2 год.
Проведені дослідження підтвердили перспективність використання хромоалюмінієвих сталей для виготовлення великогабаритних тонкостінних виливків у сухих піщаних формах.
Технологія виготовлення півкапсулів у металевих формах. Одночасно з розробленням технології виготовлення великогабаритних тонкостінних виливків у піщано-глинястих формах, авторами розроблено й освоєно технологічний процес виготовлення таких виливків у вигляді півкапсулів у металеві форми з використанням піщано-глинястих, з деревною тирсою, стрижнів. Висота виливків складає 750 мм. Форму в складеному вигляді показано на рис. 5.4.
1 – піддон; 2 – металева форма; 3 – піщана засипка; 4 – каркас; 5 – верхня піщано-глиняста півформа; 6 – нарощувалка для підвищення напору металу
Рисунок 5.4 – Форма для виготовлення пів капсуля в складеному вигляді
Металеву форму виготовляли із сірого чавуну СЧ 25. Перед складанням форми її робочу поверхню фарбували за допомогою пульверизатора дистен-силіманітовою фарбою.
Перед першим заливанням форму підігрівали газовим пальником до температури 300…350 °С. Виготовлені за такою технологією і готові до подальшого оброблення півкапсулі показано на рис. 5.5, а.
Видалення виливка з металевої форми здійснювали при температурах нижчих за 250 °С. Для виготовлення капсулів необхідної довжини (1500 мм), виливки торцювали на металорізальних верстатах і зварювали (рис. 5.5, б).
а
б
Рисунок 5.5 – Півкапсулі, виготовлені литтям у металеві форми (а) і в звареному вигляді (б) та готовому до використання
Виготовлення насадок пальників. Іншим прикладом виготовлення великогабаритних виливків із рекомендованих хромоалюмінієвих сталей є технологія виробництва насадок пальників котлоагрегатів теплових електростанцій.
Насадка пальників являє собою тонкостінний виливок порівняно великих габаритних розмірів (висота – 420 і 600 мм; діаметр – 300, 600 і 900 мм) (рис. 5.6).
Рисунок 5.6 – Лита насадка пальників для паливоспалювальних пристроїв котлоагрегатів теплових електростанцій
Авторами цієї роботи розроблено і впроваджено у виробництво технологічні процеси виготовлення однієї або двох насадок у піщано-глинястих формах. Форму в складеному вигляді для виготовлення двох насадок показано на рис. 5.7.
Після охолодження виливки видаляють із форм, відокремлюють елементи ливникової системи (живильники й випори), здійснюють зачищення виливків переносними абразивними кругами й свердлять 4 отвори діаметром 25мм для кріплення насадки в паливоспалювальному пристрої котлоагрегату теплової електростанції. Готову до використання насадку пальника представлено на рис. 5.8.
1 – нижня півформа; 2 – зовнішній кільцевий стрижень; 3 – верхня півформа; 4 – нарощувалка; 5 – внутрішній стрижень; 6 – випори
Рисунок 5.7 – Форма для виготовлення двох насадок у складеному вигляді
Мікроструктуру хромоалюмінієвої сталі, виплавленої у виробничих умовах СО ПАТ «Донбасенерго» «Електроремонт» для виготовлення насадок, показано на рис. 5.9.
Рисунок 5.8 – Насадка пальника, виготовлена із хромоалюмінієвої сталі 35Х30Ю2ТЛ у виробничих умовах
Рисунок 5.9 – Мікроструктура хромоалюмінієвої сталі (0,37% С; 30,6% Cr; 1,95% Al; 0,25% Ті), виплавленої в умовах ливарного цеху СО ПАТ «Донбасенерго», «Електроремонт» (× 100)
Розроблено і апробовано в лабораторних умовах технологічний процес виготовлення литих деталей із хромоалюмінієвих сталей, які мають форму тіл обертання (насадки невеликих розмірів різної конструкції) відцентровим литтям Насадки після механічного оброблення показано на рис. 5.10.
а
б
Рисунок 5.10 – Насадки різної конструкції, виготовлені відцентровим литтям: з циліндричною (а) частиною для монтажу і з конічною (б) частиною
Висока якість обробленої і внутрішньої необробленої поверхонь насадок дає можливість зробити висновок, що рекомендовані хромоалюмінієві сталі придатні для виготовлення таких литих деталей відцентровим литтям.