Аннотация: В статье представлена технология литья по газифицируемым моделям для подвесных плит, используемых в вертикальных сушильных печах цементных заводов. Проанализированы причины образования песчаных включений, газовой пористости и усадочных дефектов при производстве отливок. Благодаря целенаправленным мерам по улучшению эти дефекты эффективно контролируются, обеспечивается соответствие свойств материала техническим требованиям и подтверждается рациональность конструкции технологического процесса.
Ключевые слова: литьё по газифицируемым моделям; подвесная плита вертикальной сушильной печи цементного завода; песчаное включение; газовая пористость; технология литья по газифицируемым моделям
Технологические параметры подвесной плиты
Основные параметры
Габаритные размеры отливки：236×335mm
Минимальная толщина стенки：30mm
Материал：ZG35Cr24Ni7Mn2N
Термостойкость：800~950℃
Масса отливки：16kg
Химический состав (массовая доля)
| Si | Mn | Cr | Ni |
Особенности процесса
Отливка должна обладать термостойкостью в эксплуатации, не подвергается механической обработке и имеет плоскую конструкцию. Такие дефекты, как песчаные включения, шлаковые включения, усадка и газовая пористость, строго не допускаются.
Принципы проектирования технологии литья по газифицируемым моделям
Изготовление пенополистироловой модели:
Для отливок, требующих резки и склеивания, проектируются специальные приспособления для повышения эффективности и размерной точности. В связи с малой серийностью производства подвесных плит пенополистироловые модели изготавливаются резкой и склеиванием. Применяемые на производстве приспособления включают алюминиевые шаблоны для резки основной части, шаблоны для позиционирования при склеивании и шаблоны для вырезания букв и цифр (см. Рисунок 1).
Рисунок 1 Приспособления для резки и склеивания пенополистировой модели
Проектирование литниковой системы: Простая плоская конструкция позволяет изготавливать несколько отливок в одной форме для повышения выхода годного. С учётом конструкции отливки, размера опоки и параметров плавильного оборудования применяется верхняя литниковая система с шахматным расположением, по 12 отливок в одной опоке. Поперечный шлакоуловитель: 40×40mm; литниковый стояк: 40×40mm; питатель: сужается от 40×40mm до 40×20mm (см. Рисунок 2).
Рисунок 2 Схема литниковой системы
48-50 градусов Боме
Нанесение и сушка покрытия: Покрытие для литья по газифицируемым моделям должно обладать отличными прочностью, газопроницаемостью, суспензионной устойчивостью, растекаемостью и адгезией. Применяется специальное покрытие компании Guoning, которое готовится следующим образом: высокоскоростное перемешивание (1000-1200 r/min) в течение 1 часа, низкоскоростное перемешивание (500-600 r/min) в течение 30 минут для удаления пузырьков, при этом вязкость контролируется на уровне 48-50 градусов Боме. Всего наносится 3 слоя общей толщиной ~1.5mm.
Сушка: ≥15 часов при постоянной температуре 45℃ с принудительной конвекцией воздуха вентиляторами. Формы регулярно поворачивают для предотвращения деформации, а кривые сушки должны регистрироваться. Перед формовкой покрытие проверяется: оно должно быть сухим, без трещин и равномерно нанесённым.
Засыпка песка и формовка: применяется керамический формовочный песок фракции 30-40 mesh. Перед установкой пенополистироловой модели уплотняется слой нижнего песка толщиной 150mm. Модель фиксируется мешками с песком, затем добавляется песок до покрытия поперечного шлакоуловителя для выполнения первого уплотнения (вручную, параметры контролируются вибростолом Guoning). После первого уплотнения песок добавляется до верхней части литниковой чаши для выполнения второго уплотнения.
-0.05 MPa
Процесс заливки: температура заливки: 1520~1550℃; разрежение: -0.05 MPa. После заливки поддерживать -0.025 MPa в течение 30 минут.
Анализ дефектов отливок и меры по улучшению
На основе анализа дефектов пробных деталей определены причины и сформулированы следующие меры по улучшению:
Песчаное включение: Первоначальные литниковые чаши из смоляного песка были неустойчивыми, что вызывало их смещение или всплытие под действием выталкивающей силы расплава чугуна и приводило к захвату песка (см. Рисунок 3). Улучшение: применять пенополистироловые литниковые чаши, непосредственно соединённые с литниковыми стояками, с более толстым покрытием; не допускать прямого удара расплавленного металла о стенки чаши, чтобы предотвратить разрушение пенополистирола.
Рисунок 3 Дефект песчаного включения
Газовая пористость: Внутренняя пористость (см. Рисунок 4) возникала из-за неправильной работы системы разрежения: недостаточный уровень воды в вакуумном баке вызывал колебания давления и удержание газа. Улучшение: поддерживать надлежащий уровень воды в соответствии с требованиями; после этого повторного возникновения дефекта не наблюдалось.
Рисунок 4 Дефект газовой пористости
Заключение: Производство отливок представляет собой системный процесс, требующий точной регистрации параметров и соблюдения условий технологии для поддержки анализа дефектов.
Очистка годных отливок: После выбивки покрытие обладает отличной отслаиваемостью, а гладкая поверхность соответствует всем требованиям качества.
Итоги
1) На основе анализа процесса литья термостойкой подвесной плиты и дефектов сделаны следующие выводы:
2) Приспособления для резки и склеивания пенополистироловой модели имеют решающее значение для обеспечения правильной конструкции и размерной точности, снижения сложности операций и повышения эффективности;
Для обеспечения стабильности необходимо строго контролировать все процессы литья;
3) Точный контроль и регистрация технологических параметров необходимы для анализа дефектов (например, в данном случае нестабильность давления вызвала пористость, а полные записи облегчили выявление первопричины).