Кечин В.А. Селихов Г.Ф. Афонин А.Н. Проектирование и производство литых заготовок. ВГУ. 2002, 208с (934503), страница 8
Текст из файла (страница 8)
В производственных условияхчаще всего используют смесь воздуха с 0,1% шестифтористой серы.В зависимости от масштаба производства и массы отливок применяют триспособа плавки литейных магниевых сплавов: в стационарных тиглях, выемныхтиглях и дуплекс-процессом (в индукционной печи-тигле). Плавку в стационарных тиглях ведут при массовом или крупносерийном производстве мелких отливок. Сплавы в этом случае расплавляют под флюсом ВИ2 в толстостенных41стальных тиглях. После рафинирования и модифицирования расплавы отстаивают в течение 10…15 мин при температуре 700…720°С, а затем небольшимиковшами разливают по формам. Остаток металла (25…30% объема расплава втигле), загрязненный неметаллическими включениями и флюсом, после каждойплавки сливают и подвергают переплавке и рафинированию.При изготовлении крупных отливок плавку ведут в выемных сварныхстальных тиглях чайникового типа под флюсом ВИЗ.
Этот флюс имеет меньшую плотность, чем флюс ВИ2, поэтому всплывает на поверхность расплава иво время заливки форм удерживается в тигле перегородкой. Для заполненияформ используют 2/3 объема расплава; 1/3 объема, загрязненного флюсом и неметаллическими включениями, направляют на переплав и рафинирование.При дуплекс-процессе после расплавления в индукционных тигельных печах под флюсом расплав переливают в выемные тигли, в которых осуществляютрафинирование и модифицирование.Выплавка большей части магниевых сплавов начинается с загрузки и расплавления покровного флюса (около 10% от массы шихты), затем загружается ирасплавляется магний или подготовительный сплав, в который добавляются легирующие компоненты (Мn, Zn, Zr и РЗМ).
Марганец вводят в виде хлористогомарганца при 850°С, цирконий в виде фторцирконата калия или лигатуры магний — цирконий. РЗМ вводят в чистом виде или мишметаллом.Для очистки от неметаллических включений магниевые расплавы фильтруют через зернистые фильтры из магнезита или графита, обрабатывают флюсом ВИ2 или ВИЗ или продувают газами (аргоном при 720…760 °С). Для связывания водорода в устойчивые гидриды в расплавы перед разливкой вводят до0,1 % кальция.Для измельчения зерна и повышения механических свойств магниевыесплавы, содержащие алюминий, подвергают модифицированию углеродсодержащими веществами (мелом, гексахлорэтаном, магнезитом, мрамором и др.)или перегревом. Перед модифицированием для предохранения от загорания врасплавы вводят 0,001…0,002% бериллия.При модифицировании перегревом расплав нагревают в стальном тигле до900°С, выдерживают при этой температуре 15…20 мин, а затем быстро охлаждают до температуры заливки.
В процессе перегрева магниевые расплавы растворяют некоторое количество железа из стального тигля. При последующембыстром охлаждения железо выделяется в виде дисперсных частиц FeAl3, которые служат центрами кристаллизации для твердого раствора алюминия в магнии (αMg).Более стабильные результаты достигают модифицированием углеродосодержащими веществами (0,3…0,6% от массы расплава). При 720…780°С модификаторы разлагаются с выделением углекислого газа, из которого магний восстанавливает углерод. В результате последующего взаимодействия с алюминием образуются тонкодисперсные карбиды алюминия (Al4C3), являющиеся центрами кристаллизации для αMg -твердого раствора.42Для измельчения зерен сплавов, не содержащих алюминия, в расплав вводят присадки циркония (0,5…0,7%) или кальция (0,05…0,15%).При заливке форм предусматривают меры, предотвращающие попаданиешлака и флюса в отливки, захват воздуха и окисление расплава.
Для этого применяют литниковые чаши с пробками, вмещающие от 30 до 100% сплава, потребного для заполнения формы, устанавливают металлические сетки и зернистые фильтры. Эффективной мерой предотвращения попадания флюса в отливки является применение фильтров из магнезита, хорошо впитывающих хлориды.Расширяющиеся литниково-питающие системы с тонкими ленточнымистояками, щелевыми и многоярусными питателями, массивные прибыли(30…50% от массы отливки) должны обеспечить плавный подвод металла и рациональное питание отливки в процессе затвердевания.Около 80% отливок из магниевых сплавов изготовляют в металлическихформах (в кокилях и под давлением) и около 20 % в песчаных формах. Песчаные формы и стержни изготовляют из мелкозернистых песков.Отличительной особенностью формовочных и стержневых смесей для этойгруппы сплавов является введение в их состав серы, буры, борной кислоты,технической мочевины и других веществ, предотвращающих взаимодействиерасплава с материалом форм и стержней.При заливке форм струю металла обязательно припудривают молотой серой, что предохраняет расплав от загорания.
При изготовлении высоких отливок (высотой более 500 мм) широко используют метод литья с последовательной направленной кристаллизацией, предусматривающий подачу расплава вформу под уровень расплава через стальные подогреваемые трубки диаметром10…12 мм и опускание формы с заданной скоростью. Трубки при этом остаются в исходном положении, нижний конец их все время находится под уровнемрасплава.Отличительной особенностью технологии является химическая обработкаотливок перед их термической обработкой и сдачей на склад с целью полученияплотного защитного слоя оксида на поверхности.
В процессе химической обработки отливки обезжиривают в щелочном растворе, промывают в холодной воде, выдерживают в растворе хромового ангидрида для удаления остатков солейи флюсов, вновь промывают в воде, оксидируют в растворе двухромовокислогокалия с азотной кислотой и хлористым аммонием для получения оксиднойпленки, промывают и высушивают. После этого отливки подвергают термической обработке в атмосфере сернистого газа с принудительной циркуляцией.Технология обрубки, пропитки и контроля отливок из магниевых сплавованалогична технологии обработки отливок из алюминиевых сплавов.1.2.3.Контрольные вопросыКакие виды магниевых литейных сплавов Вы знаете?В чем состоят особенности плавки и литья магниевых сплавов?Какими свойствами обладают магниевые сплавы?434.сплавы?Для изготовления каких отливок применяются магниевые литейные1.7.
Выбор шихтовых и вспомогательных материалов. Методы расчета шихтыКачество используемых в промышленности сплавов зависит в первую очередь, от их химического состава. Для некоторых сплавов даже небольшие изменения состава сопровождаются большими отклонениями в заданных свойствах.Поэтому вопросам выбора шихтовых материалов должно уделяться серьезноевнимание.Чтобы правильно решить вопрос о предельно допустимых содержанияхпримесных элементов в сплаве, следует учитывать требования, предъявляемыек нему в процессе службы изделий из этого материала, а также успешное проведение соответствующей обработки при изготовлении отливок.Используемые шихтовые материалы должны быть такими по составу, чтобы обеспечивать получение готового сплава с количеством примесей, не превышающем допустимые пределы.При составлении шихты для сплава должны быть учтены помимо чистоэкономических показателей физические и химические свойства легирующихкомпонентов и основного металла.
Цинк, например, при нагреве его выше температуры плавления сильно испаряется и энергично окисляется. Плавка алюминиевых сплавов в шамотных тиглях, содержащих кремнезем, сопровождаетсявосстановлением последнего и переходом кремния в сплав, а алюминий, перейдя в оксиды, шлакуется имеющимся кремнеземом. Поэтому плавка алюминия вшамотных тиглях без специальной обработки поверхности тигля недопустима.Если не учитывать поведение составляющих шихты в процессе приготовления сплавов, то можно получить состав их, в большей или меньшей мере отличающийся от расчетного. Снижение угара при плавке может быть осуществлено за счет применения лигатур, которое обусловлено также необходимостьюполучать сплав заданного состава.Это особенно важно в тех случаях, когда легирующая добавка вводится вмалых количествах, когда колебания в составе некоторых компонентов ограничиваются узкими пределами.
Во всех случаях для получения сплава заданногосостава необходимо применять исходные материалы с известным химическимсоставом.Угар металлов при плавке сплавов зависит от многих факторов: продолжительности плавки, типа применяемых плавильных агрегатов, тщательностипредохранения сплава от печной атмосферы, температуры перегрева, составашихтовых материалов и т.д.Содержание каждого компонента сплава в шихте рассчитывается с учетомего угара в ходе плавки по формулеСiш = (Сic ⋅ 100)/(100 – Уi),(1.5)где Сic - заданное содержание данного компонента в сплаве, %;Уi - угар данного компонента при плавке, % .44При определении количества компонента сплава, вносимого возвратомсобственного производства, используют формулуСi = (Квсп ⋅ Сiвсп ⋅ Куi)/100,(1.6)где Квсп - количество возврата собственного производства, %;Сiвсп - содержание компонента сплава в возврате собственного производства, %;Куi - коэффициент усвоения компонента при плавке,(1.7)Куi = (100-Уi)/100.Количество остальных компонентов шихты (кроме возврата собственногопроизводства) определяют по формуле(1.8)Кj = (Сic – Сi) 100/(Сij – Куi),где Кj - расчетное количество шихтового материала.
%;Сic - заданное содержание данного компонента в сплаве, %;Сi - количество компонента сплава, уже внесенного в расплав, например,возвратом собственного производства, %;Сij - содержание данного компонента сплава в шихтовом материале, %.Исходными данными при расчете являются:а) химический состав сплава по ГОСТу или ТУ;б) оптимальный или расчетный состав сплава;в) химический состав исходных шихтовых материалов;г) угар отдельных составляющих сплава в процессе его изготовления.Расчет шихты ведут, как правило, на 100 кг сплава. Это значительно упрощает расчет.
При расчете следует брать средний химический состав на данныйсплав или оптимальный химический состав в пределах ГОСТа и ТУ, при котором сплав имеет наилучшие свойства.Расчеты шихты могут проводиться арифметическим, аналитическим илиграфическим методами, в том числе с использованием ПЭВМ.1.7.1. Арифметический метод расчета шихтыДанный метод применяется при определении количества компонентовшихты с известным количеством возвратов и некоторых других шихтовых материалов (табл. 1.23, 1.24, 1.25). Расчетное содержание того или иного элементав шихте определяется по формуле (1.5) или (1.6). Определив среднее содержание элемента в шихте, рассчитывают процентное содержание составляющихшихты.Пример расчета шихты с применением лигатуры: задано приготовить 300кг сплава Д16.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
