Дипломный проект (Проект цеха получения отливок по выплавляемым моделям из специальных сплавов мощностью 2000 тонн в год), страница 11

Рис. 2.18. Генерация элементов модели отливки и подложек в программе CatalystEX.

Рис.2.19. Схема MJM – процесса.

2.11.2. Процесс изготовления керамических форм.

1. Приготовление гидролизированного раствора этилсиликата (гидролизата). Гидролизат является связующим веществом в составе огнеупорного керамического покрытия, которое наносится на модельный блок при изготовление литейной формы по выплавляемым моделям. Гидролизат представляет собой коллоидный раствор кремниевой кислоты в спирте. В процессе высушивания покрытия из гидролизата испаряется спирт, а кремниевая кислота, теряя воду, превращается в клейкую разновидность кремнезема. Последний обволакивает и склеивает между собой песчинки наполнителя, введенного в гидролизат при изготовлении керамической суспензии (краски). Дегидротация кремниевой кислоты осуществляется в процессе сушки огнеупорного покрытия и прокаливания формы по уравнению [8]:

Гидролизат получают в результате взаимодействия технического этилсиликата с водой в присутствии растворителя и катализатора – саляной кислоты. Гидролиз этилсиликата идет по одной из следующих формул:

или

Продуктами гидролиза являются: кремниевая кислота и этиловый спирт Так как вода с этилсиликатом почти не смешивается, то гидролиз при непосредственном введении воды в этилсиликат идет очень медленно. Для улучшения взаимодействия этилсиликата с водой и ускорения процесса гидролиза применяют растворители, т.е. жидкости, которые хорошо растворяют в себе воду, и этилсиликат. Такими жидкостями являются этиловый спирт, эфироальдегидная фракция, ацетон, растворитель №16. При производстве отливок гидролиз ведем в присутствии эфироальдегидной фракции. Для проведения процесса гидролиза компоненты следует вводить в растворитель в следующем порядке: сначала влить этилсиликат и полученный раствор перемешавать в течение 3 – 6 минут, затем небольшими порциями при непрерывном перемешивании раствора ввести подкисленную воду, приготовленную в отдельной посуде. Температура раствора не должна превышать 50⁰ С. При повышении температуры выше 50⁰ С, сосуд с раствором следует охладить в холодной воде. После введения всех компонентов раствор следует перемешивать в течение 40 – 60 минут. Химический состав и физические свойства гидролизата должны удовлетворять следующим требованиям:

Содержание SiO₂…………………………………….18 – 21%

Содержание HCl……………………………………..0,1 – 0,2%

Удельный вес………………………………………...0,91 г/см³

Кинетическая вязкость………………………………3 – 6 сантистоков.

2. Приготовление керамической суспензии .Огнеупорные материалы следует вводить в гидролизат небольшими порциями при непрерывном перемешивании. Керамическая суспензия может быть использована через 30 – 40 минут после приготовления, когда прекратится выделение пузырьков воздуха. Плотность готовой суспензии должна быть 1,8 – 1,85 г/см³. Приготовленная суспензия должна быть использована в течение 2 – 3 суток. Применям следующий состав керамической суспензии:

Этилсиликат………………………………………..1,0 л

ЭАФ…………………………………………………1,25 – 1,5 л

Вода дистиллированная……………………………0,12 – 0,13 л

Соляная кислота……………………………………0,025 – 0,04 л

Электрокоруд………………………………………4,5 кг.

3. Нанесение огнеупорного покрытия на модельный блок. Перед нанесением огнеупорного покрытия модельный блок необходимо очистить от кусочков воска. Огнеупорное покрытие наносится послойно в 6 слоев. Для нанесения огнеупорного покрытия модельный блок погружают в суспензию в суспензию на 3 – 6 секунд, дают стечь избытку его, равномерно поворачивая блок над бачком в течение 3 – 6 секунд и затем обсыпают пленку жидкого покрытия огнеупорной смесью марки 1КО25. Так наносят все слои за исключением первого. Для нанесения первого слоя модельный блок погружается в суспензию двукратно с промежутком между погружениями в 16 – 30 секунд. Выдержка в суспензии при каждом погружении составляет 3 – 5 секунд. Обсыпка блока проводится после повторного погружения, спустя 3 – 5 секунд после извлечения блока из суспензии. Для первого слоя покрытия применяют более густые суспензии, чем для последующих слоев. Это позволяет получить первый слой достаточно толстым, предотвратить излишнее стекание суспензии с модельного блока за счет увеличения ее вязкости. Каждый слой огнеупорного покрытия сушиться следующим образом: на воздухе – 20 минут, затем в аммиачной камере – 40 минут, на воздухе (проветривание) – 30 минут. Для получение высококачественного покрытия, температура в помещении, где проводится сушка покрытия, должна поддерживаться в пределах 18 – 22⁰ С, а относительная влажность воздуха 45 – 60%.

4. Выплавление модельной массы. Выплавление модельной массы производят горячей водой, имеющей температуру 85 – 90⁰ С. С этой целью модельный блок, покрытый огнеупорной оболочкой, погружают в ванну с горячей водой, располагая их литниковой чашей вверх. Процесс выплавления длится 10 – 15 минут. Расплавленная модельная масса всплывает над слоем воды.

5. Сушка форм и прокаливание оболочек. Прокаливание керамических форм с опорным сухим наполнителем производится при 700 – 800⁰ С в течение 2,5 – 3 часов. В качестве сухого наполнителя используется кварцевый песок марки 1КО2А. охлаждение после прокаливания до 500⁰ С производится с печью во избежание образования трещин, ниже этой температуры – на воздухе.

2.11.3. Процесс выплавки стали 30ХНМЛ. Выбивка, очистка отливок и удаление элементов ЛПС, термическая обработка.

1. Выплавка стали 30ХНМЛ. Плавку осуществляем в индукционной тигельной печи ИСТ – 0,16. В качестве шлакообразующих материалов применять металлургический известняк, шпат плавиковый, магнезитовый порошок. Все шлакообразующие материалы применять тщательно прокаленными. В качестве шлакообразующих смесей использовать известь с добавкой плавикового шпата для снижения вязкости шлака и магнезитового порошка для загущения шлака перед снятием. В период расплавления и доводки металла шлак должен быть жидко – подвижным. Расход шлакообразующих материалов должен составлять 3 – 6% от веса металлической садки. Шихту загружать на дно тигля сначала мелкими, затем крупными кусками углеродистой части шихты, ферровольфрамом, кобальтом, ферромолибденом. Загрузку проводить как можно плотнее для лучшего контакта между кусками и более быстрого расплавления. Расплавление металла вести при максимальной мощности печи. При частичном расплавлении шихты навести шлак, и дальнейшее расплавление вести под шлаком. После расплавления всей шихты нагреть металл до температуры 1530±10⁰ С, снять шлак и провести предварительное раскисление. Предварительной раскисление металла проводить присадкой марганца и алюминия из расчета 0,3% Mn и 0,05% Al с выдержкой 3 – 4 минуты после введения каждой добавки. После предварительного раскисления навести шлак, взять пробу на экспресс – анализ. Согласно данным из экспресс – анализа довести содержание хрома, марганца, углерода, кремния и других элементов до пределов, требуемых ГОСТ, в следующей последовательности: хром, марганец, углерод, кремний и т.д. При 1610±10⁰ С провести окончательное раскисление по следующему варианту: на зеркало металла ввести 0,1% церия в виде мишметалла, ферроцерия или лигатуры ФСРЗМ, дать выдержку 5 – 10 минут под шлаком. Разливку металла производить чайниковым ковшом с основной футеровкой, прокаленными при 700±50⁰ С непосредственно перед выпуском металла. Контроль температуры жидкого металла производить измерительным комплексом, состоящим из термоэлектрического преобразователя ТВР – 2075 по ГОСТ 6313 – 77 и вторичного прибора класса 0,05. В середине разливки взять пробу на химический анализ и залить блок заготовок для контрольных образцов.

2. Выбивка отливок из форм. Выбивку отливок производить не раньше чем через один час с момента заливки.

3. Обрезка и очистка отливок. Отделение отливок от стояка, литников и прибылей производится при помощи ленточной пилы. Перед подачей отливок на контроль и дальнейшую обработку их подвергают гидропескоструйной обработке.

4. Термическая обработка. Термическая обработка состоит из предварительного нагрева до 1100⁰ С в течение одного часа с охлаждением на воздухе, отпуска при 650⁰ С в течение 30 минут с охлаждением на воздухе и нормализации при 950 – 1050⁰ С в течение одного часа, отпуска при 450⁰ С в течение одного часа с охлаждением на воздухе.

2.11.4. Виды брака и меры по его предупреждению.

Таблица 2.9.

Виды брака и меры по его предупреждению [9].