Анализ отливки
Стенка агломерационной машины является важной деталью агломерационной машины; для жаростойких деталей с высоким содержанием хрома (содержание Cr может достигать примерно 20) две трубы посередине проводят воду для охлаждения воздуха; просачивание воды не допускается, а требования к качеству поверхности высокие; просачивание воды не допускается, а требования к качеству поверхности высокие. Не допускаются отверстия, шлаковые раковины, усадочные раковины и другие дефекты; требуется обработка для обеспечения сопряжения. Масса одной отливки составляет почти 700Kg, габаритные размеры — 2000×168×320 (mm). В средней части отливки имеются два сквозных отверстия ∮26mm, а глубина глухих отверстий в нижней части отливки составляет 30mm.
Анализ литейного процесса
Основная сложность применения технологии литья по газифицируемым моделям для этой отливки заключается в наличии двух сквозных отверстий ∮26mm в средней части и глухих отверстий глубиной 30 в нижней части. В соответствии с назначением отливки глухое отверстие должно быть направлено вниз; для предотвращения металлического пригара необходимо выполнить предварительное заполнение. Что касается сквозного отверстия, то из-за малого размера и большой длины использование только сухого песка без обработки обязательно приведёт к дефектам. Сначала рассмотрим исходный процесс завода.
Ранее на предприятии применялся процесс литья в песчано-глинистые формы с жидким стеклом; его основной процесс включал: приготовление песка — изготовление формы — установку стержня — сборку формы.
После смешивания мелкого кварцевого песка с жидким стеклом в пескосмесителе смесь засыпают в литейную яму; сначала вокруг армирующего слоя засыпают слой песка на жидком стекле определённой толщины, затем устанавливают деревянную модель и послойно засыпают песок с жидким стеклом, тщательно уплотняя его. После извлечения деревянной модели сначала ремонтируют форму, особенно нижний выступ. После изготовления литниковой системы отверстие упрочняют с помощью CO2, а после затвердевания выдувают рыхлый песок изнутри. Для поддержки стержня используют железную трубу с внутренним диаметром 26mm с обеих сторон железной плиты; чтобы предотвратить чрезмерное размывание расплавом чугуна в области питателя железной трубы, к двум железным трубам питателей специально приваривают железные плиты толщиной 20mm. На плоской плите изготавливают литниковую систему и две открытые прибыли с помощью железной опоки. После завершения можно формовать с предыдущей моделью, совместив литниковую систему. После герметизации по периметру устанавливают верхний груз и готовят форму к заливке. Основные процессы показаны ниже.
Процесс литья по газифицируемым моделям
Белая зона
Из-за ограничений по выходу годного и формы отливки на данном участке удобно использовать пеномодель, вырезанную вручную. Плотность пенополистироловой плиты составляет 18 ~ 20g/L; плита полностью высушивается. После вырезания нижней плиты получают пенополистироловую модель. По аналогии с традиционным процессом литья в песчано-глинистые формы с жидким стеклом для сквозного отверстия также используется стальная труба, которую при склеивании помещают в пеномодель.
Литниковая система отливки использует боковое верхнее литьё, размер питателя составляет 50×50mm. Для предотвращения прохода стальной трубы через отливку к стальной трубе в области питателя приваривают стальную плиту толщиной 20mm. После приварки стальной плиты в процессе склеивания пеномодель ремонтируют. При склеивании необходимо предотвратить образование большого количества газа из клея и контролировать расход клея. Оба конца стальной трубы фиксируют железными листами, чтобы предотвратить смещение трубы под воздействием расплава чугуна при заливке. Склеивание пеномодели показано на рисунке.
Жёлтая зона
PVB
После полного перемешивания покрытия для литой стали его помещают в бак для покрытия пеномодели. Пеномодель покрывают три раза; после каждого нанесения её помещают в сушильную камеру для полной сушки, при этом в сушильной камере необходимо контролировать влажность. Поскольку используется кварцевый песок, толщина покрытия пеномодели должна составлять около 2mm для предотвращения пригара. После третьего нанесения для предварительного заполнения глухого отверстия используют кварцевый песок (200 mesh), клейкую рисовую муку, спирт, PVB и другие смешанные материалы. После полной сушки выполняют формовку с засыпкой.
Чёрная зона
На участке используется мобильная вибрационная платформа нашей компании совместно с пескодождевым питателем, что облегчает формовку с засыпкой. После полной сушки пеномодели выполняют формовку с засыпкой. Сначала устанавливают опоку на вибрационную платформу, зажимают её и включают пескодождевой питатель. После засыпки донного песка толщиной около 200mm включают вибрационный двигатель. После уплотнения донного песка подъёмными приспособлениями помещают пеномодель в опоку и послойно добавляют песок с вибрацией. После заполнения опоки (прибыль должна находиться минимум на 100mm ниже верхней поверхности песка) добавляют песок до укрытия плёнки. Вокруг литниковой чаши используют песок с жидким стеклом для предотвращения размыва песка. Процесс формовки с засыпкой показан на рисунке.
-0.050MPa
После достижения температуры горячего металла перед заливкой включают вакуумную систему и поддерживают степень вакуума на уровне -0.050mpa. После заливки расплава чугуна открывают все дроссельные клапаны опоки, а вакуум регулируют до 0.015-0.02 на 20min.
При заливке необходимо контролировать скорость заливки; общий ритм: медленно — быстро — медленно. Если нет обратного выброса расплава чугуна, следует по возможности увеличить скорость заливки и стараться уложиться в 40s. На следующее утро снимают опоку, примерно после 14h выдержки, затем направляют её в дробемётную установку для очистки отливки. Как показано на рисунке ниже.
Итоги
После многократных испытаний литья на месте установлено, что приведённый технологический процесс в основном соответствует требованиям к получению годных изделий и обеспечивает высокий выход годного. Рациональный литейный процесс является предпосылкой получения качественной отливки. Как новый способ литья, ЛГМ постепенно принимается отраслью, и его доля постепенно увеличивается. Предпринимаются попытки заменить отливки, изготовленные традиционными способами литья, отливками, получаемыми по технологии литья по газифицируемым моделям. Однако традиционные способы литья, безусловно, полезны для проектирования процесса ЛГМ. Традиционные формы литья существуют тысячи лет и постоянно способствуют развитию общества. В них есть много ценных особенностей, которые следует воспринимать и изучать, поэтому при проектировании процесса ЛГМ целесообразно обращаться к традиционному литейному процессу.
Однако между литьём по газифицируемым моделям и традиционным литьём существуют определённые различия. При разработке технологической схемы также следует учитывать, что пеноматериал занимает полость, при газификации образуется большое количество газа, который необходимо отводить; при контакте расплава чугуна с пеноматериалом его текучесть из-за вакуума снижается. Вакуум влияет на направление потока расплава чугуна и в конечном итоге приводит к тому, что место окончательной кристаллизации отличается от места при традиционном литье; и так далее.