Получение крупногабаритных тонкостенных отливок сложной формы с применением электрошлаковой тигельной плавки и литья по газифицируемым моделям
Представлена технологическая схема совмещения процессов электрошлаковой тигельной плавки и литья в опоки по газифицируемыми моделями. На примере получения тонкостенной отливки с развитой поверхностью из жаропрочной стали 20Х20Н14Г2А показаны большие возможности совмещения рассматриваемых процессов....
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Современная электрометаллургия |
|---|---|
| Дата: | 2011 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2011
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96261 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Получение крупногабаритных тонкостенных отливок сложной формы с применением электрошлаковой тигельной плавки и литья по газифицируемым моделям / С.В. Скрипник // Современная электрометаллургия. — 2011. — № 3 (104). — С. 7-9. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859863552977797120 |
|---|---|
| author | Скрипник, С.В. |
| author_facet | Скрипник, С.В. |
| citation_txt | Получение крупногабаритных тонкостенных отливок сложной формы с применением электрошлаковой тигельной плавки и литья по газифицируемым моделям / С.В. Скрипник // Современная электрометаллургия. — 2011. — № 3 (104). — С. 7-9. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Современная электрометаллургия |
| description | Представлена технологическая схема совмещения процессов электрошлаковой тигельной плавки и литья в опоки по газифицируемыми моделями. На примере получения тонкостенной отливки с развитой поверхностью из жаропрочной стали 20Х20Н14Г2А показаны большие возможности совмещения рассматриваемых процессов. Преимущества данной ресурсосберегающей технологии заключаются в ее мобильности, высоком качестве и экономичности. Разработанная технология может быть использована для единичного и мелкосерийного производств.
The technological diagram of combination of processes of crucible melting and flask full-form casting is presented. On the example of producing thin-walled castings with a developed surface from the heat-resistant steel 20Kh20N14G2A the great challenges in combining the processes being considered are shown. Advantages of the present resources-saving technology consist in its mobility, high quality and economy. The developed technology can be used for single and small-batch production.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:47:07Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 669.117.56
ПОЛУЧЕНИЕ КРУПНОГАБАРИТНЫХ
ТОНКОСТЕННЫХ ОТЛИВОК СЛОЖНОЙ ФОРМЫ
С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ ТИГЕЛЬНОЙ
ПЛАВКИ И ЛИТЬЯ ПО ГАЗИФИЦИРУЕМЫМ МОДЕЛЯМ
С. В. Скрипник
Представлена технологическая схема совмещения процессов электрошлаковой тигельной плавки и литья в опоки
по газифицируемыми моделями. На примере получения тонкостенной отливки с развитой поверхностью из жаро-
прочной стали 20Х20Н14Г2А показаны большие возможности совмещения рассматриваемых процессов. Преиму-
щества данной ресурсосберегающей технологии заключаются в ее мобильности, высоком качестве и экономичности.
Разработанная технология может быть использована для единичного и мелкосерийного производств.
The technological diagram of combination of processes of crucible melting and flask full-form casting is presented. On
the example of producing thin-walled castings with a developed surface from the heat-resistant steel 20Kh20N14G2A
the great challenges in combining the processes being considered are shown. Advantages of the present resources-saving
technology consist in its mobility, high quality and economy. The developed technology can be used for single and
small-batch production.
Ключ е вы е с л о в а : крупногабаритная тонкостенная
отливка; электрошлаковая тигельная плавка; жаропрочный
сплав; литье по газифицированным моделям; опока; вакууми-
рование
Поддоны из жаропрочной стали открытой выплав-
ки работают в термических печах при высокой тем-
пературе (700…1100 °С) с частой сменой темпера-
турного режима. В этих условиях требования к ка-
честву заготовок поддонов очень высоки. В то же
время из-за сложной геометрической формы и боль-
шого разнообразия конфигурации этих изделий за-
ливку металла обычно производят в наиболее прос-
тые в изготовлении песчано-глинистые формы, что
не способствует достижению высокого качества.
Изготовление металлических форм (кокилей)
для таких сложных по форме изделий весьма тру-
доемко и дорого, а в некоторых случаях и невоз-
можно. Улучшить качество жаропрочных поддонов
и одновременно повысить мобильность их произ-
водства можно путем рафинирования жидкого ме-
талла от неметаллических включений, газов и вред-
ных примесей в процессе электрошлаковой тигель-
ной плавки (ЭШТП) [1, 2], а затем использования
литья в опоки по газифицируемыми моделями
(ЛГМ) [3—5].
Электрошлаковая тигельная плавка с литьем в
кокиль в виду своей высокой эффективности полу-
чила распространение на ряде машиностроитель-
ных заводов. В некоторых случаях сдерживающим
фактором ее распространения является сложность
и дороговизна металлических кокилей.
ЛГМ является прогрессивным способом, позво-
ляющим получать отливки с точностью, равной та-
ковой литья выплавляемых моделей при уровне зат-
рат, сопоставимом с литьем в песчано-глинистые
формы.
Кроме того, этот способ позволяет уменьшить
затраты на оборудование, сократить количество
технологических операций, использовать недоро-
гую оснастку. Благодаря применению в качестве
формовочного материала оборотного кварцевого
песка и упрочнения формы вакуумом исключается
потребность в стержнях и оборудовании для их из-
готовления.
Цель данной работы заключается в исследо-
вании возможности получения тонкостенных высо-
кокачественных поддонов сложной конфигурации
из высоколегированной стали по технологии ЭШТП
совместно с ЛГМ.
Работы производили в электрошлаковой тигель-
ной печи, снабженной футерованным тиглем и опо-
ками с сухим кварцевым песком, на одном из ма-
шиностроительных заводов.
В качестве исходного материала использовали
отработанные поддоны из жаропрочной стали мар-
ки 20Х20Н14Г2А сложной решетчатой формы с тол-
щиной боковых стенок и ребер 12 мм, массой 120 кг.
© С. В. СКРИПНИК, 2011
7
Из частей отработанных поддонов получили расхо-
дуемые электроды путем их сборки (сварки).
Для накопления требуемой порции жидкого ме-
талла осуществляли электрошлаковый переплав
расходуемых электродов в футерованном магнези-
товым кирпичом тигле под флюсом АН-295. Такой
выбор флюса обусловлен его приемлемой темпера-
турой плавления (1400…1420 °С) и содержанием
минимального количества (11…17 %) химически
агрессивного (по отношению к магнезиту) фторис-
того кальция.
Процесс ЛГМ состоит из двух основных стадий
(рис. 1). В первой на основе заданного чертежа
изделия производили расчленение его на простей-
шие элементы. В зависимости от выбранного поло-
жения модели в опоке принимали конструкцию не-
обходимой литниково-питающей системы с рассре-
доточенным подводом металла к модели.
Для вырезки из полистироловой плиты элемен-
тов изделия применяли нихромовую проволоку ди-
аметром 0,5 мм, через которую пропускали ток в
3…5 А, регулируемый с помощью трансформатора.
Такая проволока пригодна для вырезки очень мел-
ких контуров. Ее температура достигает 250…400 °С.
Модель выполняли с учетом усадки металла на
2,4…2,5 %, припуска на механическую обработку
посадочных мест, технологических уклонов, необ-
ходимых для направленного затвердевания и пита-
ния (рис. 2, а).
Сборку элементов производили при помощи
клея. Для улучшения чистоты поверхности отливки
газифицируемую модель покрывали слоем проти-
вопригарной краски. Окрашивали модель в один
слой специальными красками путем окунания в ван-
ну. Сушили окрашенную модель в камере при тем-
пературе 40…60 °С в течение 2…3 ч. Окрашивание
модели способствует предохранению отливки от
пригара и повышению прочности. Толщина покры-
тия составляла 1…2 мм.
Вторая стадия включала установку модели в
опоку, заполнение опоки сухим песком, виброуп-
лотнение, вакуумирование и заливку.
Полученную модель помещали в вертикальном
положении (рис. 2, б) в опоку, оборудованную сис-
темой для подключения вакуума. Затем установлен-
ную на виброплите опоку заполняли постепенно за-
сыпкой сухим песком во время вибрации либо пос-
лойно. Толщина начального слоя сухого песка (по-
душка) до установки модели составляла 50 мм. Пос-
ле виброуплотнения песка опоку покрывали поли-
этиленовой пленкой.
Опоку специальной конструкции подвергали
вакуумированию до заливки металла, в процессе
заливки и в период затвердевания. Заливку элект-
рошлакового металла производили после скачива-
ния шлака, участвующего в переплаве, непосредст-
венно в полистирольный стояк.
Горячий металл выжигает (газифицирует) по-
листирол и занимает его место. Выделяющиеся газы
Рис. 2. Модели заготовки поддона (а) и заготовки с литниково-
питающей системой (б)
Рис. 1. Схема подготовки и литья заготовки поддона
8
отсасываются через слой краски в песок, а затем в
вакуумную систему. Металл точно повторяет форму
полистирольной модели.
Время охлаждения отливки в опоке составляло
20…25 мин. После охлаждения отливки опоку по-
ворачивали на специальном стенде-кантователе на
180°. Отливка (рис. 3) и песок обычно легко уда-
ляются из опоки. После ее извлечения литниковая
система обрезается. Деталь пескоструится от остат-
ков пенополистирола и антипригарной краски.
Полученная заготовка поддона из жаропрочной
стали 20Х20Н14Г2А решетчатой конструкции с ос-
новной толщиной ребер 12 мм имела габаритные
размеры 610 1000 142 мм, массу 125 кг (рис. 4).
Испытание опытных заготовок поддонов в про-
изводственных условиях (рис. 5) показали их стой-
кость выше, чем у серийных поддонов, отлитых в
песчано-глинистых формах, на 50…60 %.
Таким образом, разработанная технология мо-
жет быть использована для получения единичных
и мелкосерийных изделий. При средне- и крупно-
серийном производстве применяют модели, полу-
ченные из пенополистирола мелких гранул фрак-
цией от 0,3 до 0,9 мм способом прессования в обыч-
ных пресс-формах.
Совместное использование процессов ЭШТП и
ЛГМ обеспечивает мобильность производства, вы-
сокие качество и технико-экономические показате-
ли изделий ответственного назначения и сложной
конфигурации.
1. Патон Б. Е., Медовар Б. И., Бойко Г. А. Электрошлако-
вое литье. – Киев: Наук. думка, 1981. – 192 с.
2. Электрошлаковая тигельная плавка и разливка металла /
Б. И. Медовар, В. Л. Шевцов, В. Л. Мартын и др. –
Киев: Наук. думка, 1988. – 216 с.
3. Шуляк В. С., Шинский О. И., Валегура А. И. Техноло-
гические и экономические аспекты литья по выжигаемым
моделям. – Киев: Ин-т пробл. литья АН УССР, 1991. –
С. 2—24.
4. Шинский О. И. Механизм формирования качества отли-
вок, полученных по газифицированным моделям // Ли-
тейн. пр-во. – 1991. – № 1. – С. 4—7.
5. Шуляк В. С., Рыбаков С. А., Григорян К. А. Произ-
водство отливок по газифицируемым моделям. – М.: Ме-
таллургия, 2001. – 324 с.
НТУУ «Киевский политехнический институт»
Поступила 10.06.2011
Рис. 4. Вид на поддоны после очистки и механической обработки
Рис. 5. Поддоны с заготовками штампуемых деталей перед по-
садкой в термическую печь
Рис. 3. Заготовка после извлечения из опоки
9
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96261 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7681 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:47:07Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Скрипник, С.В. 2016-03-13T15:10:30Z 2016-03-13T15:10:30Z 2011 Получение крупногабаритных тонкостенных отливок сложной формы с применением электрошлаковой тигельной плавки и литья по газифицируемым моделям / С.В. Скрипник // Современная электрометаллургия. — 2011. — № 3 (104). — С. 7-9. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0233-7681 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96261 669.117.56 Представлена технологическая схема совмещения процессов электрошлаковой тигельной плавки и литья в опоки по газифицируемыми моделями. На примере получения тонкостенной отливки с развитой поверхностью из жаропрочной стали 20Х20Н14Г2А показаны большие возможности совмещения рассматриваемых процессов. Преимущества данной ресурсосберегающей технологии заключаются в ее мобильности, высоком качестве и экономичности. Разработанная технология может быть использована для единичного и мелкосерийного производств. The technological diagram of combination of processes of crucible melting and flask full-form casting is presented. On the example of producing thin-walled castings with a developed surface from the heat-resistant steel 20Kh20N14G2A the great challenges in combining the processes being considered are shown. Advantages of the present resources-saving technology consist in its mobility, high quality and economy. The developed technology can be used for single and small-batch production. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Электрошлаковая технология Получение крупногабаритных тонкостенных отливок сложной формы с применением электрошлаковой тигельной плавки и литья по газифицируемым моделям Producing of large-size thin-walled intricate castings using electroslag crucible melting and flask full-form casting Article published earlier |
| spellingShingle | Получение крупногабаритных тонкостенных отливок сложной формы с применением электрошлаковой тигельной плавки и литья по газифицируемым моделям Скрипник, С.В. Электрошлаковая технология |
| title | Получение крупногабаритных тонкостенных отливок сложной формы с применением электрошлаковой тигельной плавки и литья по газифицируемым моделям |
| title_alt | Producing of large-size thin-walled intricate castings using electroslag crucible melting and flask full-form casting |
| title_full | Получение крупногабаритных тонкостенных отливок сложной формы с применением электрошлаковой тигельной плавки и литья по газифицируемым моделям |
| title_fullStr | Получение крупногабаритных тонкостенных отливок сложной формы с применением электрошлаковой тигельной плавки и литья по газифицируемым моделям |
| title_full_unstemmed | Получение крупногабаритных тонкостенных отливок сложной формы с применением электрошлаковой тигельной плавки и литья по газифицируемым моделям |
| title_short | Получение крупногабаритных тонкостенных отливок сложной формы с применением электрошлаковой тигельной плавки и литья по газифицируемым моделям |
| title_sort | получение крупногабаритных тонкостенных отливок сложной формы с применением электрошлаковой тигельной плавки и литья по газифицируемым моделям |
| topic | Электрошлаковая технология |
| topic_facet | Электрошлаковая технология |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96261 |
| work_keys_str_mv | AT skripniksv polučeniekrupnogabaritnyhtonkostennyhotlivoksložnoiformysprimeneniemélektrošlakovoitigelʹnoiplavkiilitʹâpogazificiruemymmodelâm AT skripniksv producingoflargesizethinwalledintricatecastingsusingelectroslagcruciblemeltingandflaskfullformcasting |