Технология производства |
![]() |
![]() |
Плавка оловянных бронз в индукционных печахШихтой для приготовления литейных оловянных бронз служат либо готовые сплавы в чушках, либо чистые металлы. Последние из экономических соображений используют редко, в основном для деформируемых оловянных бронз. Плавка оловянных бронз из шихты на основе чушковой бронзы состоит из четырех основных периодов: загрузка, расплавление, перегрева и рафинирующе-дегазирующей обработки расплава. Независимо от типа печей время плавки должно быть минимальным, что обеспечивается оптимальными размерами шихту. Чем короче время плавки, тем ниже угар дефицитных цветных металлов, меньше опасность насыщения расплава газами. Плавку в индукционных печах ведут в графито-шамотных либо в графито-карборудных тиглях. Тигли перед установкой в печь должны быть просушены и прокалены. При выплавки оловянных бронз из чистых металлов плавку начинают с расплавления меди, которую загружают в печь сразу полностью или по частям. плавку меди ведут форсировано под покровом древесного угля. После расплавления всей шихты расплав перегревают до 1150...1200 0С и вводят фосфористую медь. Присадки фосфора в оловянные бронзы, содержание цинка, благоприятно действуют на образование жидких фосфатов, легко удаляемых из расплавов по сравнению с твердыми, вязкими оксидами цинка. Приготовление оловянных бронз производят с применением покрова из древесного угля либо из угля с солевыми добавками, улучшающими защитные свойства покровов. Если шихта загрязнена вредными примесями - алюминием, кремнием, магнием и др., то плавку полезно проводить с применением солевых жидких флюсов. Дегазацию оловянных бронз от водорода проводят продувкой расплава осушенным азотом или аргоном, что является наиболее эффективным средством рафинирования бронз. Оптимальным считаются режимы продувки при интенсивности подачи азота 0,6...0,8 л/(мин*кг). Время продувки обычно составляет 3...10 мин в зависимости от емкости печи.
Получение отливок из оловянных бронз методом литья в песчаные формыДля изготовления форм при литье медных сплавов в песчаные формы применяют смеси с более высокой прочностью в сыром и сухом состоянии. Необходимость этого вызывается опасностью размывания формы струей падающего металла и более высоким металлостатическим давлением на стенки формы, обусловленными большей плотностью медных расплавов. Необходимая прочность формовочных смесей обеспечивается повышенным содержанием глинистой составляющей и воды. На отливках из оловянных бронз с температурой заливки 1100...1200 °С иногда образуется трудноудаляемый металлизированный пригар. Это связано с частичным химическим взаимодействием оксидов, содержащихся в расплаве, с оксидами материала формы, с образованием легкоплавких солей, а также вследствие проникновения жидкого металла в поры формы ввиду высокой жидкотекучести медных сплавов. Чем больше фосфора в бронзе и выше температура заливки, тем больше опасность образования пригара в отливках, так как фосфор повышает жидкотекучесть оловянных бронз, снижает поверхностное натяжение и тем самым способствует проникновению расплава в тонкие межзеренные поры литейной формы. Образование пригара предотвращают добавкой в формовочные смеси углеродсодержащих добавок (мазута, сланцевых смол и др.), а рабочие поверхности сухих форм для этих целей покрывают защитными красками. В производстве отливок из медных сплавов применяют различные конструкции литниковых систем в зависимости от сплава, габаритов, конфигурации и массы отливки. Как правило, используют расширяющиеся литниковые системы с верхним боковым, сифонным (нижним) и щелевым подводом металла в форму. Выбор типа литниковой системы определяется также свойствами сплавов. При получении отливок из бронз, не образующих прочных оксидных плен на поверхности расплава, применяют литниковые системы без шлакоуловителей сложной конструкции. Основным требованием к таким литниковым системам является обеспечение спокойного заполнения полости формы металлом. Для простых по конфигурации отливок (втулки, слитки) применяют верхние или дождевые литниковые системы с подводом металла в прибыль. В тех случаях, когда прибыль отсутствует, компенсация объемной усадки (от температуры заливки до температуры солидуса сплава) осуществляется литниковой системой. Питатели в таких системах должны иметь большую площадь сечения; металл в них должен кристаллизоваться после того, как закристаллизуется отливка. Верхний подвод металла при литье оловянных бронз предпочтителен потому, что сплавы с широким интервалом кристаллизации практически трудно питать из массивных прибылей, поэтому для получения плотного металла в отливках необходимо обеспечить строгое направленное его затвердевание в форме снизу вверх. При литье мелких отливок в опоках с вертикальным и горизонтальным разъемом применяют литниковые системы с нижнем подводом металла. Литниковую систему с сифонным и боковым рассредоточенным подводом металла применяют при изготовлении отливок сложной конфигурации. Выбор температуры заливки зависит от конфигурации и массы отливки, а также от метода подвода металла в форму и конструкции литниковой системы. При верхнем подводе металла в форму температура заливки может быть снижена на 10...20 0С по сравнению с сифонным подводом. Для получения плотных отливок из медных сплавов рекомендуется направленное затвердевание с применением комбинированных способов питания массивных узлов от прибылей в сочетании с наружными холодильниками. Усадочные пороки небольших тепловых узлов отливки иногда удается устранить рациональной установкой только одних холодильников, которые выравнивают скорости затвердевания этих узлов и примыкающих к ним более тонких сечений. Особенно эффективно использовать холодильники для создания направленного затвердения при получении отливок из бронз с широким интервалом кристаллизации (оловянные бронзы). Повышенная скорость затвердевания со стороны холодильника уменьшает рассредоточенную пористую зону, увеличивает толщину плотной литейной корки и повышает свойства металла. Наружные холодильники изготовляют из меди, графита, чугуна, стали. Поверхность холодильников покрывают различными красками, чтобы они не приваривались к металлу и обеспечивали гладкую поверхность отливки. В практике при литье медных сплавов применяют открытые прибыли, прибыли с обогревом экзотермическими смесями, закрытые сферические прибыли, прибыли с атмосферным и газовым давлением. Более высокая эффективность прибылей с газовым и атмосферным давлением позволяет уменьшить их объем по сравнению с объемом открытых прибылей даже в случае обогрева последних экзотермическими смесями.
Получение отливок из оловянных бронз методом литья в металлические формы (кокиль, центробежное литье).
Литье в кокиль позволяет получить более высококачественные отливки, особенно из оловянных бронз с широким интервалом кристаллизации, повышает выход годного (75...90 %) и коэффициент использования металла (КИМ). Скорость затвердевания расплава в кокиле в несколько раз превышает эту характеристику в песчаной форме и обеспечивает получение более плотного металла; зона усадочной пористости уменьшается и концентрируется в осевой узкой зоне. Повышенная скорость затвердевания подавляет выделение газов из расплава при кристаллизации. Они остаются в пересыщенном растворе и не оказывают такого вредного влияния как газоусадочная пористость. Кокиля изготовляют из чугуна, а металлические стержни из стали. Для увеличения срока службы форм и стержней иногда предусматривают их охлаждение водой. Сложные полости в отливках выполняют песчаными стержнями. Наиболее рационально применять оболочковые стержни, получаемые с помощью горячего или холодного твердения, так как они обеспечивают высокую точность геометрии отливки, минимальные припуски на обработку и высокое качество литой поверхности. Заливку металла ведут в нагретые до 150...250 °С формы. Для облегчения извлечения отливок и охлаждения рабочей поверхности полость формы перед заливкой смазывают суспензией машинного масла с 6 % графита. Для оловянных бронз используют литниковые системы с верхним подводом металла или осуществляют заливку через прибыль. При разработке технологии литья в кокиль основное внимание уделяют созданию направленного затвердевания отливок в форме. В целях снижения величины усадочных напряжений в отливках их извлекают из металлических форм сразу же после приобретения ими достаточной механической прочности. Значительное распространение получил центробежный метод литья крупных, так и мелких заготовок из медных сплавов (например, в станкостроении этим методом отливается около 37 % всех заготовок). Центробежным методом получают крупные цилиндрические заготовки в виде цилиндрических барабанов из оловянной и алюминиевой бронз.Отливку производят на горизонтальных центробежных машинах в стальную изложницу, которая опирается на несколько роликовых опор. Изложница после заливки в нее бронзы охлаждается снаружи водой. Более мелкие цилиндрические заготовки отливают на горизонтальных машинах консольного типа. Для получения отливок с усложненными внутренними полостями применяют машины с вертикальной осью вращения. |
< Пред. | След. > |
---|