Новые возможности электрошлакового фасонного литья

17.07.2018
Уже более шести тысячелетий владеет человечество технологией литья. От первых примитивных медных отливок халдейских умельцев к весьма сложным по форме, достигающим иногда по весу многих десятков тонн отливкам из высокопрочных сталей и сплавов в наши дни непрерывно совершенствуется техника и приемы фасоннолитейного производства.

Первые стальные отливки были получены в середине XIX века. А сегодня арсенал методов современного стального фасонного литья чрезвычайно велик. Все эти методы преследуют одну цель: при различных условиях образования литого изделия обеспечить ему надлежащее качество. При этом главную роль играет качество исходного металла, из которого формируется изделие, и условия расплавления металла.

Всем методам фасонного литья свойственно использование заранее приготовленного расплавленного металла, который затем заливают в полость литейной формы. В большинстве случаев литья жидкий металл во время заливки формы и заполнения ее полости реагирует с газами воздуха и атмосферы внутри формы. Кроме того, он может реагировать с материалом литейной формы.

Эти и другие факторы, характерные для технологии получения литых изделий, во многих случаях оказывают существенное влияние на их конечные качества. Как правило, свойства металла отлитого изделия хуже свойств исходного металла. Такая зависимость в свойствах исходного металла и конечного продукта полностью исключается при электрошлаковом литье (ЭШЛ) фасонных изделий, которое сейчас широко развивается на основе использования достижений ЭШП.

Технология ЭШП весьма удачно совмещает в себе все достоинства ЭШП в смысла получения металла экстра класса и литья в смысле отливки изделий сложной формы. Техника ЭШЛ предусматривает одновременное непрерывное приготовление и расходование жидкого металла непосредственно в водоохлаждаемой металлической литейной форме или в полости, сообщающейся с нею.

Плавящийся под жидким шлаком металл расходуемого электрода транспортируется в литейную форму, не соприкасаясь с воздухом, не взаимодействуя с материалом этой формы. Кроме того, шлаковая ванна рафинирует жидкий металл, который затем кристаллизуется в металлической форме в благоприятных условиях постепенного наплавления литого изделия.

В конечном счете металл электрошлаковой отливки по свойствам не уступает металлу изделия, выполненного из деформированного металла. Весь накопленный опыт ЭШП подтверждает высказанный нами ранее тезис о возможности и целесообразности использования литого электрошлакового металла в изделиях самого ответственного назначения. Технология ЭШЛ в этом плане открывает широкие перспективы для производства фасонного литья.

Электрошлаковое литье имеет отличную поверхность и при необходимости весьма малые припуски на механическую обработку.

В Институте электросварки им. Е.О. Патона в последние годы предложен ряд технических решений, положенных в основу ЭШЛ. Это прежде всего метод получения полых слитков с применением подвижных и неподвижных относительно слитка внутренних водоохлаждаемых дорнов многократного использования.

Схема выплавки полого слитка с неподвижным внутренним дорном отличается простотой и надежностью. Внутренний дорн выполнен в виде монолитного сердечника, заключенного в охлаждаемую рубашку. Во время выплавки слитка такой дорн зажимается усаживающимся металлом. Если сердечник дорна изготовить из металла с коэффициентом литейного расширения большим, чем у металла слитка, то его несложно извлечь из отливки путем совместного нагрева и последующего охлаждения ее и дорна. На рис. 1 показана схема выплавки методом ЭШЛ полого слитка с несквозным отверстием и использованием описанного неподвижного дорна.


В настоящее время в промышленности освоена технология ЭШЛ корпусов запорной энергетической арматуры (рис. 2) из теплоустойчивой стали типа 15Х1М1Ф, стали типа 18-8, частей корпусов корпусов клапанов из аустенитнои сосудов высокого давления.

Несомненный интерес представляет получение изделий сложной формы совмещением ЭШЛ с электрошлаковой сваркой. Для этого некоторые части будущего изделия устанавливают в кристаллизаторе таким образом, чтобы во время отливки основной части изделия они приплавились к ней.

Технология литья с одновременным приплавлением заранее подготовленных частей изделия возможна лишь на основе электрошлакового процесса. На рис. 3 показана схема получения весьма сложной машиностроительной детали — коленчатого вала. Как видно на схемы, приплавляемые щеки до отливки установлены в отверстия кристаллизатора шейки будущего вала.

По аналогичной схеме (рис. 4) изготовляется кривошип коленчатого вала. Во время выплавка шейки ранее выплавленные щеки приплавля-ются к ней.
Новые возможности электрошлакового фасонного литья

Технология ЭШЛ имеет большое прикладное значение, так как позволяет эффективно решать проблему снижения трудоемкости и повышения технологичности изготовления крупных изделий сложной форма, которые раньше получала из поковок.

Имеющиеся оборудование и технология позволяют нашей промышленности получать методом ЭШЛ литые заготовки таких изделий ответственного назначения, как коленчатые валы и шатуны крупных дизелей морских судов, корпуса энергетической арматуры и сосудов высокого давления, полые слитки, валки холодной прокатки, гребные валы, заготовки роторов турбин и турбогенераторов, валы каландров и др.

В заключение можно выразить надежду, что в ближайшее время ЭШЛ — новая профессия ЭШП — получит еще большее развитие и распространение.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: