ЦЕНТРОБЕЖНОЕ ЛИТЬЕ

 

  Вся электронная библиотека >>>

 ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО>>>

  

 

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО


Раздел: Производство

   

§ 5. ЦЕНТРОБЕЖНОЕ ЛИТЬЕ

  

При центробежном литье заполнение формы жидким металлом, его затвердевание и последующее частичное остывание происходит в поле действия центробежных сил. Такое поле возникает при вращении литейной формы вокруг -горизонтальной, вертикальной или наклонной оси. Центр массы отливки может находиться на оси вращения формы или в стороне от нее. Внутренняя поверхность отливки при центробежном литье в отдельных случаях формируется без непосредственного контакта с литейной формой и без стержней. Такую поверхность называют свободной.

Технология центробежного литья основана на вращении формы, ее особенности обусловлены использованием центробежной силы при выполнении обычных операций изготовления отливок: подготовке форм, заливке и выдержке отливок в форме для затвердевания и частичного охлаждения.

При центробежном литье применяют разнообразные литейные формы, но наиболее часто используют металлические изложницы Их предварительно подогревают (охлаждают) до 300 °С, затем на рабочую поверхность наносят огнеупорное покрытие. Это повышает стойкость изложницы, снижает скорость охлаждения отливки, предупреждает образование спаев и трещин. Покрытие может содержать модифицирующие и легирующие добавки, в этом случае оно служит также для регулирования структуры и состава поверхностных слоев отливки. Покрытие наносят на изложницу в виде красок, облицовок из сыпучих материалов. Последние применяют при изготовлении цилиндрических отливок (труб, втулок, гильз и т. д ) в формах, вращающихся вокруг горизонтальной оси, совпадающей с осью отливки (рис 104, а, схема /). Сыпучие материалы засыпают во вращающуюся форму, мелкодисперсный материал покрытия удерживается на поверхности формы центробежными силами.

Во вращающуюся форму через специальный желоб заливают жидкий металл. Под действием центробежной силы, во много раз превышающей силу тяжести, расплав заполняет полость литейной формы и затвердевает. По<;ле затвердевания и частичного остывания отливки вращение формы прекращают, горячую отливку извлекают и в дальнейшем ее охлаждают на воздухе или в охладительной камере. При необходимости отливки подвергают термической обработке.

При центробежном литье важным фактором управления технологическим процессом является скорость (частота) вращения формы. Ее определяют из условия Гц = KFT, где Fu и fT — соответственно центробежная сила и сила тяжести; К — гравитационный коэффициент. Подставив в равенство выражения для fu = mco2r0; (о = 2зтя/60 и Fr= mg, находим частоту вращения формы

Значение К для различных условий литья колеблется от 3,3 до 300. Действие центробежной силы эквивалентно действию в К раз большей силы тяжести. Это равносильно увеличению плотности расплава в К раз, поэтому плотность расплава в поле центробежных сил называют эффективной. При изготовлении отливок со свободной поверхностью эффективная плотность у свободной поверхности должна составлять 200 ООО—300 000 кг/м3 (верхнее значение для толстостенных отливок).

При литье в форму с вертикальной осью вращения ( 104, б, схема I) значение я, вычисленное по формуле (21), сравнивают со значением п', определенным из условия получения допустимой разностенности по высоте отливки, и выбирают наибольшее.

Особенности способа и области его применения. Центробежные силы улучшают заполнение форм жидким металлом и ускоряют седиментацию газовых пузырьков и неметаллических включений. Менее плотные, чем расплав, включения выносятся на внутреннюю поверхность отлнвки, а более плотные скапливаются у наружной поверхности.

При получении полых отливок расплав остывает с двух сторон: с наружной (отдает теплоту форме) и свободной (за счет теплоизлучения в воздух) поверхностей. В средних слоях находится более горячий и потому менее плотный расплав. Охлажденный на свободной поверхности расплав, как более плотный, устремляется под действием центробежных сил к наружной поверхности (стенке формы) и вытесняет горячий расплав из среднего слоя в обратном направлении, к свободной поверхности. Эго создает благоприятные условия для направленного затвердевания. Для усиления этого эффекта свободную поверхность покрывают теплоизолирующим шлаком. В этом случае у свободной поверхности расплав кристаллизуется в последнюю очередь, и затвердевание идет строго направленно.

Повышенное в К раз давление в металле, которое возникает под действием центробежной силы, способствует устранению в отливках пористости. Это обусловлено улучшением питания отливок и уменьшением газовыделения из металла в период его затвердевания. По мере удаления от оси вращения центробежная сила возрастает, соответственно повышается плотность металла отливки. Из-за повышенного давления расплава тормозится усадка и уменьшается воздушный зазор между отливкой и формой, поэтому при центробежном литье отливка затвердевает и остывает быстрее, чем в неподвижной форме. Конвективное перемешивание металла в период кристаллизации и быстрое охлаждение способствуют измельчению структуры отливки.

Вместе с тем действие центробежных сил в определенной мере затрудняет получение качественных отливок. Так, химическая неоднородность по сечению отливки при этом способе литья усиливается по мере увеличения скорости вращения формы. В чугунных и стальных отливках сильнее ликвация углерода, серы и фосфора, которые вытесняются к внутренней поверхности. При литье свинцовой бронзы внутренняя поверхность отливки обогащается медью, а наружная— более плотным свинцом. Из расплава заэвтектического силумина при кристаллизации сначала выделяются более легкие первичные кристаллы кремния. Скапливаясь у свободной поверхности и образуя затвердевший слой, они нарушают направленность затвердевания. Отливка получается не только неоднородной по составу, но и с усадочными дефектами.

При литье в песчаные формы центробежная сила за счет увеличения давления расплава способствует проникновению его в межзеренные каналы и формированию механического пригара. При недостаточной прочности форма под давлением жидкого металла деформируется, и отливка получается с подутостью. При центробежном литье в твердой корке, образующейся у поверхности формы, развиваются более высокие внутренние напряжения, поэтому более вероятно образование горячих трещин.

Наибольшее распространение центробежное литье нашло при производстве полых отливок (см.  104, схема /). В формах с горизонтальной осью вращения получают протяженные отливки с L > 3D (L и D — соответственно длина и диаметр отливки): чугунные водопроводные (напорные) трубы диаметром до 300 мм, чугунные канализационные (сливные) трубы диаметром до 1800 мм, гильзы автомобильных и тракторных двигателей из легированного чугуна, стальные заготовки для подшипников качения и др. В формах с вертикальной осью вращения получают короткие тела вращения с L < 3D. При производстве отливок центробежным литьем не требуются стержни, не расходуется металл на литниковую систему. Выход годного литья достигает 90—95 %, себестоимость снижается на 20—30 %. Производительность труда выше, условия лучше, чем при литье в разовые песчаные формы.

На  105 приведена схема получения чугунной трубы в изложнице, вращающейся вокруг оси с углом наклона к горизонту 3—4°. Электродвигатель / через передачу вращает изложницу 2, помещенную в наполненный циркулирующей водой кожух 3 ( 105, а). Центробежная машина вместе с изложницей может перемещаться по рельсовому пути. Заливочный желоб 4 неподвижен. Жидкий чугун из мерного ковша 5 начинает заполнять изложницу в крайнем правом положении машины. Машина с изложницей постепенно перемещается влево ( 105, б) и к концу заливки занимает крайнее левое положение ( 105, в).

При возвращении машины в исходное положение специальные клещи извлекают горячую трубу ( 105, г). Для литья труб применяют также центробежную машину другой конструкции, в которой перемещается не машина с изложницей, а заливочный желоб с мерным ковшом. Производительность центробежных труболитейных машин 40—50 труб в час при внутреннем диаметре труб 200—300 и длине до 6000 мм. Чугунные трубы, изготовляемые в металлических формах, имеют отбеленный слой глубиной до 3 мм, а также высокие внутренние напряжения, поэтому расплав чугуна модифицируют, а полученные трубы отжигают для устранения отбела и снятия внутренних напряжений.

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Литейное производство: Учебник для металлургических специальностей вузов

 

Смотрите также:

 

Литьё

Самый древний способ литьялитье в песчано-глинистые формы, или, как говорят, литье в землю.
Так же широко распространено центробежное литье, с помощью...

 

Литье один из способов изготовления деталей.

Центробежное литье применяется главным образом для получения отливок, имеющих форму тел вращения, например втулок, труб и т.д.

 

Производство стали. Конверторный способ получения стали.

Центробежное литье, осуществляемое путем заливки жидкого металла во вращающуюся форму (250...1500 мин-1) с последующим охлаждением...

 

Технология литейного производства - обычное литьё...

Процесс литейного производства многообразен и подразделяется: по способу заполнения форм — на обычное литьё, литьё центробежное, литьё под давлением...

 

Оборудование для производства литых труб.

Центробежное литье производят по двум технологическим схемам: отливают во вращающиеся охлаждаемые водой металлические изложницы с последующей...