КОМПЛЕКСНОЕ РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЗАПОЛНЯЕМОСТИ

ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ТОНКОСТЕННОГО

КОРПУСНОГО ЛИТЬЯ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

 

Тупатилов Е.А., Кульбовский И.К., Малахов А.С.

(БГТУ, ООО "Термотрон-завод", г.Брянск)

 

The report is devoted to the decision of a problem of increase of a running quality of cast iron at manufacture of thin-walled castings for railway.

 

Корпусные детали, выпускаемые ООО "Термотрон-завод", входят в состав систем безопасности железных дорог. Отливки для этих деталей отличаются развитыми горизонтальными поверхностями и малой толщиной стенки (до 20 мм), то есть имеют высокое отношение плоскости охлаждения к объему. Это приводит к высокой скорости охлаждения расплава при заливке, высокому трению металла о стенки формы, большому газовыделению в полость формы. Все эти факторы существенно снижают заполняемость форм и обуславливают относительно высокий процент брака по недоливам.

Исследовали влияние различных технологических факторов на заполняемость литейных форм. Заполняемость является комплексной характеристикой металла и формы и поэтому данную научную проблему рассматривали в трех аспектах: жидкотекучесть металла, свойства формы и конфигурация отливки и литниковой системы.

Жидкотекучесть исследовали путем заливки металла различного состава, но одной температуры в спиральную пробу. Получили уравнение

Таким образом, для условий конкретной технологии количественно подтверждается известный факт увеличения жидкотекучести при приближении состава чугуна к эвтектическому (сокращается интервал кристаллизации). Фосфор значительно повышает жидкотекучесть, что позволяет рекомендовать поддерживать его на верхнем пределе для неответственных с точки зрения механических свойств отливок.

Увеличение температуры заливки значительно повышает жидкотекучесть чугуна, так как снижает вязкость и увеличивает теплосодержание металла.

Известно, что при увеличении теплоаккумулирующей способности формы отвод тепла от металла производится интенсивнее и порог нулевой жидкотекучести достигается быстрее. Теплоаккумулирующая способность смесей зависит от их влажности, состава, плотности набивки и количества смеси в форме, от начального теплосодержания формы. При этом управляемыми технологическими факторами при изготовлении форм в условиях конкретного производства являются состав и влажность смеси. Использование сухих подогретых форм позволяет полностью решить проблему заполняемости, но требует значительной перестройки технологического процесса. Снижение влажности смеси в пределах, которые допускает применяемый способ формовки, является оптимальной мерой воздействия на свойства форм как с точки зрения практической реализации, так и с точки зрения комплексного положительного влияния на заполняемость форм. Это влияние выражается в одновременном снижении теплоаккумулирующей способности смеси, снижении газового сопротивления потоку движущегося расплава, уменьшении интенсивности образования окисных плен, тормозящих поток металла. Исследования показали, что оптимальной является влажность смеси 2,8-3,0 %. При этом достигается приведенный выше положительный эффект без существенного снижения текучести и уплотняемости смеси. Умеренная влажность формы способствует созданию газовой прослойки, уменьшающей трение потока металла о форму.

С позиций технологии заливки внимание следует уделять степени разбрызгивания струи и высоте ковша при заливке формы. Разбрызгивание струи является мощным фактором, снижающим жидкотекучесть металла за счет его охлаждения, поверхностного окисления и уменьшения кинетической энергии струи. Степень разбрызгивания определяется в основном качеством футеровки носка ковша и является, таким образом, фактором легко управляемым. Увеличение высоты падения струи металла в форму, с одной стороны увеличивает заполняемость форм за счет увеличения кинетической энергии струи, с другой - уменьшает ее за счет снижения жидкотекучести металла вследствие его охлаждения и поверхностного окисления воздухом. Кроме того, при использовании сырых форм машинной формовки увеличение высоты ковша способно привести к подутости отливки, так как прочность форм может не выдержать высокого гидродинамического напора металла.

В результате можно сделать следующие рекомендации по решению проблемы заполняемости литейных форм:

-         содержание кремния и особенно углерода следует держать ближе к верхним их пределам, приближая состав сплава к эвтектическому;

-         температуру заливки следует выдерживать не ниже 1360 ˚С;

-         влажность формовочной смеси должна составлять 2,8-3,0 %;

-         необходим строгий контроль за качеством футеровки носка заливочного ковша, прерыв струи при заливке не допускается.