Аннотация：В статье рассмотрены конструктивные особенности трёх изделий（опорных плит）и разработана технология литья по газифицируемым моделям, полностью соответствующая фактическим производственным условиям, включая нанесение покрытия, сушку покрытия, сборку моделей, формовку и заливку.
Анализ конструкции отливок
Три отливки (опорные плиты) изготавливаются на месте; все они имеют небольшие размеры, одна из них очень тонкая — 5~6 мм, поэтому необходимо уделить внимание некоторым аспектам (например, снижению склонности к отбеливанию и т. д.). Три детали не подвергаются механической обработке, требования к качеству поверхности невысокие, а требования к прочности и вязкости высокие, поэтому основная сложность заключается в корректировке состава по фактическим условиям заливки (отбеливание).
Технологическая схема
Белая зона
Пенополистироловая модель белой зоны изготавливается по заказу на предприятии по производству пеномоделей, поэтому на данном участке необходимо только изготовить литниковую систему, выполнить склеивание и собрать модель.
80mm*80mm
Питатель изготовлен непосредственно в пресс-форме вместе с моделью, что позволяет исключить операцию приклеивания питателя. Применяется верхняя литниковая система. Её преимущество заключается в высокой скорости заполнения; литниковый стояк может использоваться как прибыль, обеспечивая питание, поэтому можно исключить операции изготовления и приклеивания дополнительной прибыли, повысить выход годного и производительность. Размер поперечного сечения прямого литникового стояка составляет 80mm*80mm, поперечной балки — 80mm*50mm, поперечного литникового канала — 50mm*40mm. Питатель имеет ту же толщину, что и стенка отливки (указанные размеры определены по фактическим производственным условиям на месте). Литниковые чаши изготавливаются из смоляного песка. Сборка показана на рисунке 3.1, а литниковая чаша — на рисунке 3.2. На месте шлакоуловитель соединяют с расположенной ниже пеномоделью, балку соединяют с литниковым стояком, затем наносят покрытие и сушат, а остальные элементы собирают в опоке. В зависимости от фактических условий на месте сборку можно сначала выполнить, а затем наносить покрытие, либо сначала нанести покрытие, а затем выполнить сборку; прямой литниковый канал и балку рекомендуется собирать в опоке.
3.1 Рисунок 3.1
3.2 Рисунок 3.2
Жёлтая зона
Применяется специальное покрытие для высокомарганцовистой стали при литье по газифицируемым моделям. Поскольку изделие относительно простое, концентрацию покрытия следует надлежащим образом контролировать; рекомендуется наносить покрытие два раза, чтобы выполнить требования, уменьшить расход покрытия и повысить производительность.
40min
Покрытие смешивают в соответствии с установленным соотношением в течение 40min; плотность по Боме должна составлять примерно 1.6~1.7, нанесение выполняют методом окунания.
Собранную пенополистироловую модель окрашивают за 2 раза, чтобы каждый слой покрытия полностью высыхал. Температуру в сушильной камере устанавливают на уровне 45℃~50℃, влажность — ниже 16%. Первую сушку проводят в течение 1 дня, вторую — 4~6h; после этого ремонтируют покрытие на белой зоне, а на литниковой системе и заливном отверстии наносят утолщённый слой покрытия. После двух нанесений толщина покрытия пеномодели достигает 1.5mm, а на литниковой системе и заливном отверстии — 2~3mm.
1min
После окунания пенополистироловой модели необходимо выдержать её в течение 1min до равномерного распределения покрытия по поверхности, затем скорректировать положение модели и поместить её в сушильную камеру, чтобы предотвратить скопление покрытия на пеномодели.
Чёрная зона
Плавка
Температура плавки оказывает большое влияние на износостойкость высокомарганцовистой стали. На РИС. 3.3 показано, что при температуре плавки 1500℃~1550℃ неметаллические включения в расплаве стали хорошо всплывают, газонасыщение незначительно, а относительный износ стали минимален. При высокой температуре происходит сильное насыщение расплава стали газами; при слишком низкой температуре вязкость расплава стали высока, поэтому газ и включения плохо всплывают. Поэтому с учётом фактических условий температура печи устанавливается примерно на уровне 1550℃.
3.3 Рисунок 3.3
Состав следует корректировать по фактическим условиям заливки на месте, как подробно описано в главе 4 «Анализ и контроль дефектов».
Формовка с засыпкой в опоке
На месте используется простая производственная линия и самодельный простой пескодождевой питатель.
Сначала засыпают 200mm донного песка, включают вибрацию и уплотняют донный песок.
Затем извлекают высушенную пенополистироловую модель, собирают её в опоке, устанавливают балку на два литниковых стояка; прямой литниковый стояк располагают ближе к стороне, противоположной отверстию вакуумирования, для удобства заливки. Засыпают песок, закрывая модель, включают нижнюю вибрацию с радиальным отверстием вала и боковой вибрацией, вибрируют 30 ~ 40 s до полного уплотнения; время не должно быть слишком большим, чтобы избежать растрескивания пеномодели. Затем включают вибрацию в радиальном направлении примерно на 10s; требования к контролю времени здесь относительно строгие: при слишком коротком времени отверстие вала не будет уплотнено, а при слишком длительном возможно разрушение пеномодели (при вибрации в этом направлении крутящий момент песка на опорную плиту велик).
Продолжают засыпать песок до уровня литникового стояка, слегка встряхивают его, затем устанавливают изготовленную из смоляного песка литниковую чашу.
Поскольку три изделия относительно малы и значительно различаются по размерам и скорости охлаждения, в одной опоке засыпают только одно изделие.
Заливка расплава стали
-0.03~-0.05Mpa
Перед заливкой расплава стали необходимо удалить шлак. После выпуска расплава стали из печи его следует залить как можно скорее. Температура заливки обычно составляет около 1520℃. Когда разливочный ковш приближается к опоке, включают вакуумную систему и поддерживают вакуум на уровне -0.03~ -0.05mpa. Необходимо учитывать три изделия: для самого тонкого достаточно -0.03mpa, поскольку при тонкой стенке слишком высокий вакуум повлияет на стабильность заполнения формы, вызовет недолив, а высокая скорость охлаждения усилит склонность к отбеливанию. Для двух других рифлёных плит параметры можно корректировать по фактическим условиям заливки.
Скорость заливки следует контролировать в соответствии с ритмом «сначала медленно, затем быстро, затем полностью». Сначала медленно пропускают металл через литниковый стояк для предотвращения разбрызгивания, затем ускоряют заливку для обеспечения скорости заполнения, после чего замедляют, чтобы предотвратить перелив.
4~6min
После заливки давление можно поддерживать в течение 4~6min, а для опорной плиты при минимальном давлении его можно поддерживать в течение 1~2min, чтобы предотвратить ускоренное охлаждение и усиление склонности к отбеливанию.
40min~60min
Выдерживают 40min to 60min, переворачивают опоку, очищают отливку; при наличии дробемётной установки направляют отливку в дробемётную установку, а при её отсутствии стараются удалить покрытие, чтобы оно не затвердело чрезмерно после охлаждения.
Анализ и контроль дефектов
4.1 Рисунок 4.1
4.2 Рисунок 4.2
Основные проблемы отливок при фактическом производстве показаны на рисунках 4.1 и 4.2. Излом имеет серебристо-белый цвет, наблюдаются сильное отбеливание и структура цементита, что приводит к получению твёрдых и хрупких отливок. Кроме того, отливки относительно тонкие, поэтому при переворачивании опоки возникают изломы.
1~2min
Высокомарганцовистая сталь содержит много марганца, который является отбеливающим элементом и способствует отбеливанию. Кроме того, отливка тонкая, а скорость охлаждения высокая, что дополнительно усиливает отбеливание. С одной стороны, содержание кремния можно надлежащим образом увеличить и корректировать в соответствии с условиями заливки; с другой стороны, после заливки тонкостенных участков вакуум следует отключить через 1~2min, чтобы замедлить скорость охлаждения.