2.17 Электрошлаковое литье
Сущность процесса электрошлакового литья заключается в переплаве расходуемого электрода в водоохлаждаемой металлической форме (кристаллизаторе). При этом операции расплавления металла, его заливка и выдержка отливки в форме совмещены по месту и времени. Схема изготовления отливок электрошлаковым литьем представлена на рис. 2.30.
П
одача
электродов
Отвод охлаждения
Источник питания
Подвод охлаждения
Рис. 2.30 – Схема электрошлакового литья
В качестве расходуемого электрода используется прокат. В кристаллизатор 6 заливают расплавленный шлак 4 (фторид кальция или смесь на его основе), обладающий высоким электросопротивлением. При пропускании тока через электрод 7 и затравку 1 выделяется значительное количество теплоты, и шлаковые ванна нагревается до 1700о C, происходит оплавление электрода. Капли расплавленного металла проходят через расплавленный шлак и образуют под ним металлическую ванну 3. Она в водоохлаждаемой форме затвердевает последовательно, образуя плотную без усадочных дефектов отливку 2. Внутренняя полость образуется металлической вставкой 5. Расплавленный шлак способствует удалению кислорода, снижению содержания серы и неметаллических включений, поэтому получают отливки с высокими механическими и эксплуатационными свойствами.
Изготавливаются отливки ответственного назначения массой до 300 тонн: корпусы клапанов и задвижек атомных и тепловых электростанций, коленчатые валы судовых двигателей, корпусы сосудов сверхвысокого давления, роторы турбогенераторов.
2.18 Непрерывное литье заготовок
Непрерывное литье показано на рис. 2.31. Жидкий металл, поступающий из тигля 1, быстро затвердевает в водоохлаждаемом кристаллизаторе 2 и образует непрерывную заготовку 3, которую вытягивают с определенной скоростью тянущими роликами 4 и разрезают дисковой пилой 5 на мерные длины.
Используют при получении отливок с параллельными образующими из чугуна, медных (бронза, латунь), алюминиевых сплавов. Отливки не имеют неметаллических включений, усадочных раковин и пористости, благодаря созданию направленного затвердевания отливок.
Рис. 2.31 – Схема непрерывного литья:
2.19 Суспензионное литьё
Суспензионное литьё - процесс изготовления отливок с использованием суспензионной разливки. Но термин "суспензионное литьё" охватывает процесс изготовления отливок, включая весь комплекс операций - от формовки, заливки форм до выбивки и очистки отливок .
Суспензия - грубодисперсная система, состоящая из частичек твердого вещества, распределенных в жидкости.
На базе суспензионной разливки сплавов разработаны технологии :
1 суспензионного (позднего) легирования и модифицирования;
2 разливки сталей с вводом инокуляторов.
Инокуляторы - элементы вводимые в небольших количествах в жидкий металл для образования в нем центров кристаллизации и получения мелкозернистой первичной структуры. Важным преимуществом является возможность утилизации отходов (стружки, обрезков металла, металлических фракций металлургических шлаков). Способ разливки металла с вводом дисперсных инокуляторов (микрохолодильников) получил название "суспензионное литьё".
Суспензионная разливка - это такой способ получения отливок, при котором в процессе заполнения литейной формы либо непосредственно после (до) него в объёме расплава создают активные экзогенные или эндогенные центры кристаллизации, инокулирующее воздействие которых проявляется в увеличении скорости и развитии преимущественно объёмного затвердевания, диспергирования структуры литого металла. Наиболее важным отличием суспензионной разливки от других способов литья является реализация внутреннего теплоотвода с помощью локальных теплостоков - инокуляторов или интенсификация теплопереноса в жидкой фазе наложением внешних воздействий. Следует отметить также такое важное индивидуальное преимущество данной технологии, как совмещение (приближение) процессов модифицирования или легирования с процессом кристаллизации расплава.
Суспензионная разливка, являясь одним из методов оптимизации структуры отливки, предоставляет большие возможности для повышения физико-химической однородности металла и предотвращения образования литейных дефектов.
В настоящее время в промышленности наибольшее применение нашли способы суспензионного литья:
Реолитье - литье под давлением с частичной кристаллизацией расплавов; Т.е. не происходит образование твердых дендритов, они дробятся на маленькие сферолиты. Образуется не дендритная структура металла.
Тиксолитье – полутвердое формирование металла. Процесс находится на стадии литья и штамповки.
Рис. 2.32 - Схема температурных условий формообразования металла в тиксотехнологиях
Заготовка отливается в форме, оборудованной миксером, который непрерывно перемешивает расплав, вследствие чего формируется мелкозернистая глобулярная структура. После охлаждения производится обрезка облоя. Затем заготовка нагревается до полутвердого состояния и формуется в штампе. Обычно формовка производится, когда доля жидкого металла составляет от 30 до 40 %.
Выше линии ликвидуса сплавы находятся в жидком состоянии, а ниже линии солидуса в твердом.