Изготовление металлоизделий из лома методом электрошлакового литья (стр. 1 из 3)

Министерство образования и науки Украины

Национальная Металлургическая академия Украины

Кафедра инженерной экологии и охраны труда

Индивидуальное домашнее задание

по курсу: «Дисциплина по специальности»

на тему: «Изготовление металлоизделий из лома методом электрошлакового литья»

Выполнила ст. гр. ЭКМ-07-2 Удовенко Т.П.

Проверил: Доморацкий В.А.

Днепропетровск

2010

Содержание

1. Процесс электрошлакового литья

2. Преимущества ЭШЛ перед другими аналогичными технологиями.

3. Сферы применения изделий, полученных при помощи ЭШЛ

4. Способы повышения качества металла с помощью электрошлакового литья (ЭШЛ).

5. Виды металлолома

6. Электрошлаковое литье фасонных заготовок из высокопрочных сталей

7. Продукция электрошлакового литья

1. Процесс электрошлакового литья

Процесс электрошлакового литья - переплава (ЭШЛ) в водоохлаждаемый катализатор - является одностадийным процессом, при котором плавление и кристаллизация металла происходит одновременно. Процесс электрошлакового литья характеризуется заливкой специального шлака в металлическую форму, к которой подводится электрический ток, нагревающий ванну до 1700

. При расплавлении электрода за счет высокого электросопротивления шлака капли металла, проходя через шлак, образуют металлическую ванну с низким содержанием вредных примесей. По уровню механических свойств металл ЭШЛ выше свойств металла проката (поковок), будучи изотропным, чистый по неметаллическим включениям и вредным примесям. Отливки, изготавливаемые методом центробежного литья, имеют высокие механические свойства, минимальные припуски на механическую обработку и снижение себестоимости. Технология центробежного литья обеспечивает целый ряд преимуществ, зачастую недостижимых при других способах литья:

· высокая износостойкость за счет особой кристаллической решетки центробежной отливки;

· отсутствие шлаковых и неметаллических включений;

· возможность изготовления единичных отливок без изготовления модельной оснастки.

Электрошлаковое литье ЭШЛ - способ литья, при котором жидкий металл, полученный методом электрошлакового переплава, транспортируется (не соприкасаясь с воздухом) в водоохлаждаемый медный кристаллизатор, являющийся литейной формой. Отливки, полученные электрошлаковым литьем, приближаются по свойствам к поковкам. Применяется ограниченно для изготовления сравнительно несложных отливок (напр., коленчатых валов).

2. Преимущества ЭШЛ перед другими аналогичными технологиями

Процесс получения отливок хорошо механизирован и автоматизирован. На базе этого процесса созданы автоматизированные литейные цех по производству точных отливок. Советские литейщики внесли значительный вклад в развитие этого технологического процесса, создание его научных основ.

Однако литье по выплавляемым моделям — процесс многооперационный.

Манипуляторные операции при изготовлении и сборке моделей, нанесении суспензии на модель и другие достаточно сложны и трудоемки, что осложняет автоматизацию процесса.

Процесс состоит из ряда длительных операций, определяющих производительность: послойное формирование и сушка слоев оболочковой формы на модели, прокаливание формы.

Вследствие большого числа операций, технологических факторов, влияющих на размеры полости формы и соответственно отливки, снижается ее точность.

Качество отливок, получаемых данным способом, существенно зависит от стабильности качества исходных материалов для изготовления моделей, суспензии, формы, а также от стабильности режимов технологического процесса. Это осложняет автоматизацию управления технологическим процессом.

Указанные выше особенности технологического процесса изготовления отливок в керамических оболочковых формах определяют три важнейшие проблемы его развития: сокращение числа операций технологического процесса и их длительности, упрощение манипуляторных операций с целью их автоматизации; реализация резервов повышения точности отливок, которыми обладает данный процесс; создание систем автоматизированного управления технологическим процессом.

Особенности формирования и качество отливок. Особенности формирования отливок в оболочковой форме обусловлены тем, что, как правило, перед заливкой форму нагревают до сравнительно высоких температур. Эти особенности заключаются в следующем.

1. Небольшие теплопроводность, теплоемкость и плотность материалов оболочковой формы и повышенная температура формы снижают скорость отвода теплоты от расплава, что способствует улучшению заполняемости формы. Благодаря этому возможно получение сложных отливок из стали с толщиной стенки 0,8—2 мм, со значительной площадью поверхности. Улучшению заполняемости формы способствует также и малая шероховатость ее стенок.

2. Невысокая интенсивность охлаждения расплава в нагретой оболочковой форме приводит к снижению скорости затвердевания отливок, укрупнению кристаллического строения, возможности появления в центральной части массивных узлов и толстых (6—8 мм) стенок усадочных дефектов — раковин и рыхлот. Тонкие же стенки (1,5—3 мм) затвердевают достаточно быстро, и осевая пористость в них не образуется. Для уменьшения усадочных дефектов необходимо создавать условия для направленного затвердевания и питания отливок. Для улучшения кристаллического строения отливок используют термическую обработку.

3. Повышенная температура формы при заливке способствует развитию на поверхности контакта отливка — форма физико-химических процессов, которые могут привести к изменению структуры поверхностного слоя отливки, появлению дефектов на ее поверхности.

Например, на отливках из углеродистых сталей характерным дефектом является окисленный и обезуглероженный поверхностный слой глубиной до 0,5 мм. Причина окисления и обезуглероживания отливок заключается во взаимодействии в основном кислорода воздуха с металлом отливки при ее затвердевании и охлаждении. Эти процессы достаточно подробно рассмотрены в работах .

Основные факторы, влияющие на процесс обезуглероживания — это состав газовой среды, окружающей отливку, температура отливки и формы, содержание углерода в отливке.

С увеличением содержания в среде, окружающей отливку, газов-окислителей О2, СО2 и паров Н2О, при высоких температурах отливки и формы процессы обезуглероживания интенсифицируются. Поэтому небольшая скорость охлаждения отливки в нагретой оболочковой форме способствует увеличению глубины обезуглероженного слоя отливки. Увеличение содержания углерода в стали повышает интенсивность обезуглероживания поверхностного слоя отливки. Для уменьшения глубины обезуглероженного слоя используют специальные технологические приемы, основанные на предотвращении или уменьшении контакта кислорода воздуха с затвердевающей отливкой; на создании вокруг отливки восстановительной газовой среды и на быстром охлаждении, т. е. сокращении времени реакции.

На отливках из легированных сталей следствием физико-химического взаимодействия материалов формы и отливки при высоких температурах являются точечные дефекты (питтинг), приводящие к снижению коррозионной стойкости, жаростойкости и жаропрочности отливок и их браку.

Предупреждать появление этого дефекта возможно созданием восстановительной газовой среды в форме, заливкой форм в вакууме, нейтральной или защитной среде; уменьшением или устранением взаимодействия окислов отливки и формы; заменой ее огнеупорного материала, например кремнезема, высокоинертными основными (магнезитовые, хромомагнезитовые).

4. Стремление получить отливки с чистой, гладкой поверхностью вызывает необходимость использования огнеупорных материалов с малыми размерами зерна основной фракции (<005). Это снижает газопроницаемость оболочковой формы до нескольких единиц, создает опасность образования воздушных «мешков» в форме при ее заполнении, приводит к снижению заполняемости формы и образованию дефектов отливки из-за не заполнения формы. .

Эффективность производства и область применения. На основе производственного опыта можно указать следующие преимущества способа литья в оболочковые формы по выплавляемым моделям: I) возможность изготовления практически из любых сплавов отливок сложной конфигурации, тонкостенных, с малой шероховатостью поверхности, высоким коэффициентом точности по массе, минимальными припусками на обработку резанием; резким сокращением отходов металла в стружку;

2) возможность создания сложных конструкции, объединяющих несколько деталей в один узел, что упрощает технологию изготовления машин и приборов;

3) возможность экономически выгодного осуществления процесса в единичном (опытном), серийном и массовом производствах, что важно при создании новых машин и приборов;

4) уменьшение расхода формовочных материалов для изготовления 1 т отливок, снижение материалоемкости производства; 5) улучшение условий труда и уменьшение вредного воздействия литейного процесса на окружающую среду.

Наряду с преимуществами способ обладает и следующими недостатками:

1) процесс изготовления формы многооперационный, трудоемкий и длительный;

2) большое число технологических факторов, влияющих на качество формы и отливки, и соответственно сложность управления качеством;

3) большая номенклатура материалов, используемых для получения формы (материалы для моделей, суспензии, обсыпки блоков, опорные материалы);

4) сложность манипуляторных операций изготовления моделей и форм, автоматизации этих операций;