Бураков (550672), страница 69
Текст из файла (страница 69)
Характер взаимного расположения температурных кривых показывает, что выбор различной толщины облицовки (3 мм — на утолщенной части Я 52 мм и 5 мм на цилиндрической части Я 25 мм) не обеспечивает в данном случае направленное затвердевание (питающие бобышки расположены по торцам, а утолщение Я 52 мм — посредине отливки). Объясняется это сильным захолаживающим действием необлипованной части кокиля.
В соответствии с указанным характером температуры отливки изменяется твердость по оси детали: локальное увеличение твердости закономерно связано с местоположением кулачков и эксцентрика. Рассмотренный пример чрезвычайно показателен: особые требования к микроструктуре оказались в противоречии с оптимальными условиями питания отливки, т. е. с требованиями к макро- структуре. Какому из этих требований следует отдать предпочтение, — зависит от конкретных условий: назначения детали, склонности к усадке, особенности кристаллизации и др. Коленчатый вал дизельного двигателя СМД-14 отливают из высокопрочного чугуна; масса отливки 62 кг.
Применяемый при этом облицованный кокиль представляет собой двухместную форму массой 1900 кг. Ее металлоемкость равна 180 кг. Литье иугуиа К отливкам коленчатых валов предъявляются очень жесткие требования по макро- и микроструктуре, В частности, никакие дефекты усадочного происхождения не допускаются.
Поэтому важным моментом рассматриваемой технологии является направленность затвердевания. Решение этой задачи сопряжено с большими трудностями: вал имеет неблагоприятное сочетание конструктивных элементов. Достаточно отметить, что приведенные толщины опорной шейки, шатунной шейки и щеки вала равны 24; 21,5 и 12,5 мм соответственно (без учета центральных отверстий в шейках).
Направленность затвердевания была обеспечена выбором места установки прибылей и различной толщиной облицовки: на шейках — 3 — 4, на щеках — 5 — 6 и на прибыли 8— 12 мм. Здесь уместно отметить, что задача обеспечения плотной отливки при литье в одноместную оболочковую форму (старая технология) решалась увеличением массы прибыли. Таким образом, процесс литья в облицованный кокиль позволил сократить расход металла на литниково-питающую систему примерно в 2 раза.
На рис. 156 приведены результаты экспериментальных исследований тепловых режимов литья коленчатых валов двигателя СМД-14. Там же показаны места установки термопар. Термопара 9 находилась в оболочковой форме на расстоянии 5 мм от поверхности отливки, а термопары 8 и 9 располагались в кокиле на обеих его поверхностях. Как видно на рис. 156, по мере удаления от прибыли к хвостовику и к середине вала температурные кривые располагаются все ниже, что свидетельствует о направленности теплоотвода (кривые 8 — 2 — 1 и 3 — 4 — 5 — б — 7). Перепад температур по длине вала, который охлаждается в кокиле, заметно больше, чем в оболочковой форме. Все эти факты подтверждают более благоприятные условия питания отливки в кокиле. Кривые наглядно показывают возможности облицованного кокиля в части сокращения продолжительности формирования отливки.
Так, в оболочковой форме температура 1170 К наступает на 1920 с, а в облицованном кокиле — на 600 с. Анализ температурных кривых показывает также, что в облицованном кокиле процессы первичной кристаллизации и перекристаллизации происходят с заметно большими скоростями. Высокие механические свойства рассматриваемых отливок (о, ) 700 МПа (70 кгс/мм'), 8 ) Зь/ь, аи ъ' 0,2 МДжlм' (2 кгс х х м/см') обеспечиваются термической обработкой — двойной нормализацией или изотермической закалкой.
Поэтому в рассматриваемой технологии важнейшей является задача обеспечения заданной макроструктуры. Требования к микроструктуре в литом состоянии отступают на второй план, исключение относится к форме графита и количеству структурно-свободного цементита. При указанных выше толщипах облицовки в чугуне (3,2 — 3,6ь7ь С; 2,4 — 3,2 ~оь 51; 0,6 — 0,8,б Мп; до 0,007 б 5; до 0,1'~а Р; до 0,1'ь Сг; !! и!р х. и. веяииие 322 Литое в облицованные кокила ТК тО 1000 200 000 О В 10 1200 1ВОО 2400 ОООО ОООО В, с а) 1000 1000 700 000 ВОО 100 000 100 000 1200 1ВОО 2т00 0000 В, С 01 Рис.
!Ва. Температурные кривые врн охлаждении коленчатого вала двигателя СМд-ВЕ в оболочковой Еорме (л) н в облннованном «акиле (В1 0,045 †,090% Мц), модифицированном магнием в автоклаве, структура отливки во всех сечениях содержит шаровидные включения графита, соответствующие 1 — 2 баллам по ГОСТ 3443 — 77. В последние годы в промышленных масштабах освоено производство в облицованных кокилях следующих чугунных отливок: Литье стали 323 корпус редуктора массой 64 кг, крышка корпуса редуктора массой 36 кг, гильза цилиндра тепловозного двигателя массой 160 кг, станина электродвигателя массой 18,5 кг и др.
3. ЛИТЬЕ СТАЛИ Первые в нашей стране успешные работы по получению стальных фасонных отливок в облицованных кокилях были проведены в НИИСЛе. Основывались они на использовании облицовок из сыпучих песчано-смоляных смесей. Практическое применение нашли также керамические облицовки и покрытия из жидких самотвердеющих составов. При изготовлении отливок из сплавов с повышенной усадкой, в частности из стали, облицованный кокиль облегчает решение таких практически важных задач, как уменьшение технологических напусков и прибылей и снижение термических напряжений.
Все они являются, по существу, частными случаями более общей задачи — получения отливки с заданной макроструктурой. Ее решение при литье стали облегчается тем обстоятельством, что к стальным отливкам не предъявляются обычно специальные требования по микроструктуре. Последняя обеспечивается термической обработкой. Ниже приводятся примеры решения указанных задач. Буксу железнодорожного вагона изготовляют из стали 25Л; масса детали — 46,4 кг. Опробованная технология литья в облицованный кокиль заключается в следующем. Форма двухместная, габаритные размеры 1300 х 700 х 250!250 мм, разъем (по заливке) вертикальный 1рис.
!5?). Кокиль толстостенный, Хе =— = 70 мм, Внутренняя поверхность отливки оформляется песча- фййТбг«ф~Ф~~ФД!у,"ууй~;":.тгкхьб«~."„'е„'-'~со~,ЖЖе«б«ьл',.'„':~«~!:-",*'"~'.,'«~~,"га 1:-" -:.ттея1си« Рлс. !ау, сгальиан букса нелеаноаороиного вагона и облииоиаиний коклль 11* Литве в облияованнив кокили ным стержнем. Направленность затвердеваиия металла в облицованном кокиле обеспечивается переменной толщиной облицовки, изменяющейся от 8 — 1О мм у прибыли до 4 — 6 мм в нижней по заливке части, и верхним расположением питателя.
Задача питания отливки при литье в песчаную форму (старая технология) решается в основном за счет технологического напуска по внутреннему отверстию детали. При этом масса отливки составляет 74 кг против 60 кг при литье в облицованные кокили. Основные моменты позой технологии поясняются рис. 157. Ведущее колесо трактора изготовляют из стали 40Л. Масса детали 104 кг. Опытные работы по литью колеса в облицованном кокиле показали следующее. Масса отливки 116,7 кг (при литье в песчаную форму 123 кг).
Металл к отливке необходимо подводить через три питателя и заливать при 1540--1560' С в течение 25 — 35 с. Рассматриваемая отливка в центральной части имеет стенку толщиной 33 мм, а в периферийной — стенку толщиной 15 мм. Конструкция колеса и характер его механической обработки однозначно определяют место расположения прибыли — над утолщенной частью.
В этом случае при одинаковых условиях теплоотвода от всех элементов отливки возникают значительные температурные напряжения, приводящие к радиальным трещинам в утолщенном элементе колеса, Путем локального утолщения облицовки в отношении 3: 1 против стенки 2Х, = 15 мм и рассредоточения питания термические трещины удалось избежать. При этом процесс затвердевания сохранял направленный характер, что подтверждается экспериментальными температурными кривыми. Отливки из высоколегированной стали. Большой интерес представляет опыт получения в облицованных кокилях отливок сложной конфигурации из высоколегированных сталей. При отработке технологии применяли облицовки из керамического состава на этилсиликатном связующем и из песчано-смоляной смеси.
Предпочтение было отдано последней при использовании в качестве минерального наполнителя смеси цирконового концентрата. Отливки в данном случае имеют поверхность, мало уступающую той, которая получается при литье в объемные керамические формы (Шоу-процесс), Приведенные выше примеры литья стали в облицованные кокили представляют собой часть разработок НИИСЛ. Однако и они наглядно иллюстрируют эффективность использования кокилей, облицованных песчано-смоляными смесями, для получения сложных фасониых отливок из углеродистых и высоколегированных сталей. В связи с использованием в покрытии феналформальдегидного связующего необходимо отметить, что при литье в облицованные Литье стали 325 кокили стальные детали не имеют тех специфических дефектов поверхности, которые возникают при литье в оболочковые формы.
Как известно, дефекты в виде поверхностных раковин связаны с присутствием в оболочковой форме смоляного связующего. Отсутствие специфических дефектов поверхности стальных отливок находит свое объяснение в свете особенности механизма затвердевания отливки при поверхностном иауглероживании [130 ). Другие примеры. Как указывалось, при производстве стальных отливок промышленное применение нашли кокили с керамической облицовкой и облицовкой из ЖСС. Изу алась возможность получения корпусных стальных отливок массой до 10 000 кг в тонкостенных кокилях (Хе = 5 мм) с керамической облицовкой (Х,е = 1Π—:25 мм) 1М.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
