Note de curs la disciplina „Tunătorie. Productie de piese turnate din aliaje neferoase Turnatorie de metale neferoase

Compania RemMechService este o companie producătoare ale cărei activități includ producția de piese pentru diverse scopuri, componente și mecanisme de mașini, precum și prelucrarea mecanică a acestora. Pentru fabricarea pieselor, folosim diverse materiale structurale - cauciuc și polimeri, oțel, metale neferoase și aliajele acestora. Printre altele, compania noastră acceptă comenzi pentru producția de produse din cauciuc turnat. Puteți comanda producția următoarelor produse din cauciuc:

1. Produse de mucegai:

piese de schimb pentru mașini și mecanisme;
inele de diferite secțiuni;
farfurii si farfurii pentru diverse scopuri.
Sigilii pentru diverse scopuri;
covoare;
garnituri;
tuburi.

Material pentru fabricarea produselor din cauciuc turnat

Cauciucul este un material elastic obtinut din cauciuc natural sau sintetic prin vulcanizare: cauciucul este amestecat cu o componenta de vulcanizare, cel mai adesea sulf, si incalzit. În funcție de scopul lor, cauciucul este împărțit în:

rezistent la ulei si benzina;
rezistent la acid;
agresiv;
rezistent la caldura;
rezistent la caldura;
rezistent la ozon;
conductiv.

În funcție de gradul de vulcanizare, cauciucul este împărțit în trei tipuri:

moale, care conține până la 3% sulf;
semisolid, cu conținut de sulf de până la 30%;
solid, concentrația de sulf în care depășește 30%.

Compania noastră folosește numai materiale naturale și artificiale de înaltă calitate în procesul de producție de turnare a cauciucului:

cauciucuri (cauciuc nitril butadien, cauciuc fluor etc.);
latex;
poliamide;
silicon;

Tehnologie pentru producerea produselor din cauciuc turnat

Procesele de bază pentru prelucrarea cauciucului în produse sunt:

prepararea amestecurilor de cauciuc;
turnarea produselor;
vindecare.

În procesul de preparare a amestecurilor, toate componentele de pulbere sunt uscate și cernute pentru a elibera amestecul de incluziuni mari și obiecte străine, a căror pătrundere în amestec duce la o scădere a rezistenței mecanice și a produselor defecte. Cauciucul este aburit, zdrobit și apoi, folosind role, i se dă plasticitatea necesară. Apoi, folosind role sau mixere speciale, componentele de pulbere și cauciucul sunt bine amestecate. Apoi, masa rezultată este trimisă pentru prelucrare în produse semifabricate sau finite.

Există patru tipuri de prelucrare a compușilor de cauciuc:

calandrare;
extrudare continuă;
turnare prin injecție;
presare.

1. Procesul de calandrare este placarea unui amestec de cauciuc pentru a obține cauciuc brut în foi sau benzi cu grosimea de la 0,5 mm la 7 mm. Mașinile speciale - calandrele - sunt un suport cu trei sau patru role al unei laminoare de foi. Într-un calandru cu trei role, amestecul de cauciuc care trece între rolele superioare și mijlocii (temperatura lor este de 60-90 de grade) este încălzit, învelește rola din mijloc și este descărcat în golul dintre rolele mijlocii și inferioare, a cărui temperatură este de 15 grade. Principalele cerințe pentru procesul de calandrare sunt calitatea bună a suprafeței, uniformitatea gabaritului de-a lungul lungimii și lățimii pânzei, înfășurarea pânzei cu fluctuații minime în lățimea de rulare. Calandrarea produce atât foi de cauciuc netede, cât și profilate. De asemenea, folosind un calandru universal de acoperire cu foi, textilele sunt acoperite sau acoperite cu un strat subțire de amestec de cauciuc; procesul se desfășoară în același mod ca calandrarea compușilor de cauciuc.

2. Extrudarea continuă (extrudarea, extrudarea) este procesul de extrudare a cauciucului brut, în care amestecul de cauciuc încălzit este împins printr-un orificiu de profilare (piesa bucală) și se formează semifabricate profilate. Tuburile, benzile, corzile și alte produse sunt realizate în acest fel. Temperatura compusului de cauciuc joacă un rol semnificativ în procesul de extrudare continuă:

pentru mașinile cu vierme de alimentare caldă ar trebui să fie în intervalul 40-80 de grade (dacă se modifică, procesul de extrudare este întrerupt și se obțin piese de prelucrat cu profil greșit);
pentru mașini cu vierme de alimentare la rece – 18-23 grade, ceea ce simplifică foarte mult controlul temperaturii;
în seringi de tip vierme - mașini de alimentare la rece și la cald, amestecul furnizat este stors prin orificiul de profil al capului folosind un vierme. În presele cu seringi, amestecul este forțat de un piston printr-un muștiuc sub presiune. Presele cu seringi, spre deosebire de mașinile cu seringi, sunt mecanisme periodice și nu pot asigura un proces continuu. La rândul lor, mașinile melcate pot fi asamblate în linii de producție mecanice sau automate.

3. Turnarea prin injecție a cauciucului este procesul de injectare a unui amestec de cauciuc încălzit într-o matriță preînchisă pregătită, după care amestecul este vulcanizat și se obține cauciuc cu proprietăți predeterminate. O astfel de turnare este unul dintre cele mai progresive procese de prelucrare a cauciucului în produse, care este deosebit de potrivit pentru producția în masă de produse omogene cu configurații complexe. Turnarea prin injecție este un proces ciclic. Compușii de cauciuc pentru turnarea prin injecție pot fi pe bază de cauciuc izopren și siloxan, policlororelen, cauciuc butilic, cauciuc stiren butadien, cauciuc nitril butadien sau cauciuc natural. Amestecurile trebuie să aibă o viteză mare de vulcanizare și, în același timp, să aibă rezistență mare la ars. Turnarea prin injecție a cauciucului are o serie de avantaje față de alte metode: prin închiderea matriței înainte de injectarea amestecului de cauciuc preparat, se obțin produse cu o suprafață netedă, fără bavuri și flash, care nu necesită prelucrare suplimentară, iar cantitatea de deșeuri de producție este redus.

4. Metoda de presare este una dintre cele mai comune metode de producere a produselor din compuși de cauciuc. Tehnologia de presare la cald este destul de simplă și nu necesită echipamente costisitoare și complexe. Amestecul de cauciuc brut este plasat în cavitatea internă a matriței, încălzit la 130-200 de grade, manual, apoi sub presiunea necesară, amestecul este modelat în cavitatea internă a matriței. Pentru a obține produse monolitice de înaltă calitate, este necesar să îndepărtați umezeala și substanțele volatile din matriță. Este nevoie de așa-numitul proces de presare: o deschidere pe termen scurt a matriței urmată de închiderea acesteia. Urmează etapa de vulcanizare: amestecul de cauciuc își pierde fluiditatea, devine puternic și elastic. Durata vulcanizării în procesul de presare la cald a cauciucului poate depăși semnificativ durata ciclului de umplere a matriței cu amestecul de cauciuc și de a-i conferi forma necesară.

Controlul calității turnării cauciucului

Datorită disponibilității echipamentelor moderne și a personalului calificat, toate produsele din cauciuc turnat sunt fabricate în conformitate cu standardele internaționale și interne. Specialiștii departamentului de calitate monitorizează în mod constant calitatea materiilor prime de intrare și a produselor finite; conformitatea cu standardele cerute pentru fiecare lot de produse din cauciuc turnat este confirmată de un pașaport al produsului finit.

Cum să comanzi și să cumperi produse din cauciuc turnat?

Acceptăm comenzi pentru producția de produse din cauciuc turnat în serie și unică. Pentru a comanda turnarea cauciucului, clientul trebuie să furnizeze un desen sau o schiță a piesei (foto) indicând toate dimensiunile și toleranțele necesare, precum și date despre sarcinile testate, condițiile de funcționare (temperatura, presiune, mediu de lucru etc.). Dacă o astfel de documentație nu este disponibilă, specialiștii noștri vă vor ajuta la pregătirea documentației de proiectare pe baza cerințelor clientului.

Pentru a plasa o comandă pentru fabricarea produselor din cauciuc turnat, trebuie să completați formularul de feedback sau să trimiteți desene prin e-mail [email protected].

Turnare din cauciuc

TURNĂTORIE, unul dintre procedeele tehnologice de realizare a unui produs prin umplerea cu metal topit a unei matrițe pre-preparate, în care metalul se întărește. Importanța producției de turnătorie în inginerie mecanică se caracterizează prin faptul că peste 75% din greutatea tuturor pieselor mașinilor și sculelor sunt turnate. Producerea pieselor prin turnare nu este doar o metodă simplă și, prin urmare, ieftină, ci adesea cu modele foarte complexe și dimensiuni mari ale pieselor - este singura. Procesul de turnătorie poate produce și produse din metale care nu pot fi forjate. În producția de turnătorie, piesele de mașini sunt fabricate individual, în loturi și, în unele cazuri, în cantități de masă.

Materialele de turnare sunt: materiale de turnare (fontă, oțel, cupru și aliajele acestuia, aluminiu și aliajele acestuia etc.); materiale de turnare (nisip, argilă etc.); materiale auxiliare: combustibil, materiale refractare, fluxuri etc. Principalele operațiuni în producția de turnătorie sunt următoarele: 1) pregătirea pământului de turnare, 2) realizarea unei matrițe (turnare), 3) topirea metalului, 4) asamblarea și turnarea matriței. , 5) eliberarea piesei turnate din matrițe (demontare), 6) curățarea turnării (tăiere, curățare și tundere), 7) tratament termic (recoacere sau tratament termic complet).

Realizarea matrițelor (mulare). În producția de turnătorie se folosesc: matrițe provizorii, în principal din lut și nisip, și forme metalice permanente, Cap. arr. de otel. În timpul solidificării, metalul scade în volum (fenomen de contracție), astfel încât matrița se face mai mare ca dimensiune decât produsul prin cantitatea de contracție. Fenomenul de contracție afectează rezistența turnării și, uneori, chiar și integritatea acesteia, atunci când, de exemplu, masa de turnare (tijele) înconjurată de metal lichid este prea puternică și neclintită, iar metalul de turnare se contractă pe măsură ce se solidifică. Prin urmare, în matrițe temporare, compusul de turnare trebuie utilizat. pliabil; cu matrițe permanente, este necesar (în funcție de viteza de solidificare a metalului) aruncarea produselor din acestea în timp util, ceea ce se realizează printr-o acțiune foarte precisă (în timp) a mecanismelor adecvate.

Formele constante au fost dezvoltate de cap. arr. pentru turnarea metalelor neferoase cu punct de topire scăzut și parțial pentru fontă; Pentru oțel, formele permanente sunt rareori utilizate, deoarece este foarte dificil (chiar și pentru fontă) să alegeți un metal care poate rezista la încălzirea și răcirea repetate. Turnarea în matrițe permanente cu conuri metalice din aliaje de aluminiu a devenit deosebit de răspândită. Formele permanente includ așa-numitele matrițe cu durată lungă de viață, propuse și patentate de Holley Carburetor Co., Detroit. Sunt fabricate din material rezistent la foc foarte durabil. Toată dificultatea realizării acestor forme constă în găsirea materialului potrivit (caolin, magnezie, bauxită) și conectarea lui bine cu carcasa din fontă. Suprafața stratului refractar poate fi reglată până la uzură, după care stratul refractar se aplică din nou. Fonta și alte metale (cu excepția oțelului) sunt turnate în astfel de matrițe. Nu există albire a fontei și turnarea este bine prelucrată.

Formele temporare sunt realizate folosind modele sau șabloane, care sunt o copie exactă a turnării (creștetă cu cantitatea de contracție), și baloane - cutii dreptunghiulare sau pătrate (mai rar rotunde) fără fund sau capac. Baloanele servesc pentru a da rezistență materialului de turnare și pentru a folosi cât mai puțin pământ de turnare în timpul turnării. Mult mai rar, mularea se face în sol fără baloane sau cu un singur balon superior.

Schematic, procesul de realizare a matrițelor este următorul. 1) Jumătate din model este așezată pe o placă de submodel (Fig. 1). 2) Jumătatea inferioară a balonului se așează pe placă și se acoperă cu câțiva mm pământ de model (Fig. 2), ușor compactat în jurul modelului (în majoritatea cazurilor manual); după aceasta, pământul de umplere este turnat în balon (în partea de sus sau mai mult), care este apoi compactat b. sau m. foarte mult în funcție de mărimea și natura turnării; forma este ventilată (găurită în mai multe locuri cu un ac de păr).

3) Balonul umplut se răstoarnă împreună cu placa de model (Fig. 3); placa falsă este îndepărtată; Suprafața balonului inferior este stropită cu nisip separator. 4) Pe jumătatea inferioară a modelului, așezați jumătatea superioară a modelului, acoperită cu un strat de nisip pentru model, și balonul superior (Fig. 4), în care sunt așezate modelele sprue și cap (Fig. 5) . 5) După compactarea pământului de umplere, baloanele sunt separate și modelele sunt îndepărtate din fiecare jumătate. 6) Se introduce o tijă în matrița inferioară eliberată de model (Fig. 6), care se prepară separat. 7) Balonul inferior cu tija este acoperit cu balonul superior (Fig. 7); baloanele asamblate sunt încărcate, adică o greutate este plasată pe balonul superior pentru a-l proteja de plutire atunci când matrița este umplută cu metal lichid.

Metodele de umplere a baloanelor cu material de turnare și compactarea acestuia sunt prezentate în Fig. 8.

Mașinile de turnat sunt împărțite în trei tipuri principale: presat, scuturat și aruncat nisip. Fiecare mașină de turnat este echipată cu dispozitive pentru eliberarea modelului din balon. Principalele metode de eliberare a modelului din baloane sunt prezentate în Fig. 9.

În conformitate cu metodele de eliberare a modelelor din baloane, mașinile de turnat se împart și în subgrupe: 1) mașini cu baloane de ridicare, 2) mașini cu o placă rotativă și 3) mașini cu o placă de broșare.

În fig. 10 prezintă o mașină de turnat obișnuită de presare (cu presare manuală de jos); în fig. Figura 11 prezintă unul dintre cele mai noi tipuri de mașini de presare cu scuturare ale sistemului Nichols, care funcționează cu aer comprimat.

Placa de model a acestei masini este montata pe suportul model B; balonul (neprezentat în diagramă) este conectat fie la plăcuța modelului, fie la cadrul E, care servește ca suport pentru balon. Așezați mânerul supapei N la dreapta. Apare tremuratul; în acest caz, aerul trece în interiorul pistonului B sub pistonul A, care poartă placa modelului. Ridicarea pistonului este controlată automat prin ridicarea geamurilor F de marginea inferioară a pistonului. Prin aceste ferestre, aerul curge în pistonul B și în atmosferă. În timpul agitarii, traversele H cu blocul de presare stau deasupra balonului.

Apoi mânerul supapei N este rotit spre stânga. Apoi aerul trece printr-un alt fir de sub pistonul B și ridică ambele pistoane cu placa model, ramele D și E și un balon agitat umplut cu nisip și îl presează pe acesta din urmă împotriva blocului de presare, așa cum se realizează compactarea. Rotiți din nou mânerul N în poziția de mijloc, care deschide orificiul de evacuare a cilindrului de presare. Cad ambele pistoane A și B, suportul modelului D cu placa modelului și cadrul E care susține balonul, iar pe lângă pistonul de presare B, servesc drept ghidaje tijele rotunde G. În timpul mișcării, tijele G sunt oprite de clichete. C la o înălțime cunoscută astfel încât cadrul E cu forma finită să se oprească, în timp ce sistemul B-A-D cu plăcuța modelului continuă să se miște în jos; în acest caz, modelul este scos din matriță. După pomparea traversei cu blocul de presă, matrița este ușor de îndepărtat. Pentru a asigura o mișcare verticală precisă a suportului model D, există patru tije de ghidare M în masa de scuturare. Tijele G din poziția inferioară sunt scufundate într-o baie de ulei, precum și ghidajele M, pentru a asigura o bună ungere și o cădere lină a cadrului E, scop în care clichetul C este rotit spre dreapta prin deplasarea pârghie de picior.Pe cadrul E puteți atașa o placă de broșare, pe care balonul este deja așezat astfel , astfel încât la un model înalt cu pereți abrupți să lucrați folosind metoda de tragere. În ambele cazuri, un vibrator pe cadrul D ajută la îndepărtarea modelului. În fig. Figura 12 prezintă unul dintre numeroasele modele de suflantă de nisip - cea mai recentă mașină de turnat, care simultan umple balonul cu pământ de turnat și îl compactează pe acesta din urmă prin acțiunea forței centrifuge.

Materialul de turnare este transferat printr-un lift într-un jgheab de scuturare, apoi într-o curea, care îl transferă pe capul aruncător de nisip; aici pământul este ridicat de o găleată care se rotește rapid a capului de lucru, care taie o porțiune de pământ din cantitatea totală și, cu o viteză enormă (12-18 m/sec), dirijează pământul în balon, unde este compactat. Principalul avantaj al suflantei de nisip în comparație cu alte tipuri de mașini de turnat este că nu este asociat cu o anumită dimensiune a balonului, așa cum este cazul la alte mașini de turnat și, prin urmare, doar suflătorul de nisip rezolvă problema mecanizării lucrării. de umplere a baloanelor cu material de turnare și compactare a acestuia din urmă în turnătorii, unde predomină munca individuală. În plus, suflantul de nisip are o productivitate extrem de ridicată.

Contururile interne ale unei piese, golurile etc. se obțin folosind tije sau conuri, care se prepară separat de matrițele în așa-numitele. cutii de miez. Deoarece în timpul procesului de turnare conurile sunt în cele mai multe cazuri înconjurate de metal topit, problema unei ventilații adecvate devine extrem de importantă: permeabilitatea la gaz a conurilor trebuie să fie semnificativ mai mare decât permeabilitatea la gaz a formei în sine. În fig. Figura 13 prezintă un desen al unui miez (jumătate de cutie de miez).

Pentru a crește permeabilitatea la gaz a tijei, în interiorul acesteia este plasat un cordon de ceară (ciment), a cărui ceară se va topi în timpul uscării, lăsând astfel. trecere liberă pentru gaz. Pentru a crește rezistența tijei la acțiunea unei coloane de metal topit, tija este echipată cu un cadru metalic special. Pentru producția de astfel de piese turnate critice și complexe, cum ar fi blocuri auto, radiatoare etc., așa-numitele. tije de ulei, care sunt preparate în majoritatea cazurilor din nisip de cuarț pur cu adaos de diverși lianți pentru legare; Dintre acestea, uleiul de in ar trebui considerat cel mai bun, dar se folosesc și ulei de fasole, ulei de porumb, melasă, dextrină, gluten etc.. Cu ajutorul conurilor, puteți obține nu numai conturul intern, ci și extern al Partea ( turnare fără balon). Multe fabrici din America folosesc această metodă, omițând toate lucrările de formare și înlocuind-o cu lucrări de bază, care nu necesită forță de muncă deosebit de calificată.

Formele fabricate sunt pulverizate cu cărbune sau grafit fin măcinat sau vopsite cu o masă special făcută ( beluga sau vopsea), care este un amestec foarte lichid de argilă refractară, făină și clei; La finisarea matrițelor pentru turnarea fierului, la o astfel de masă se adaugă grafit fin sau cocs. Netezirea suprafeței matriței cu un fier de netezire este interzisă. După terminare, matrița este fie plasată în uscător (mai des) și colectată pentru turnare, fie (mai rar) intră în procesul de turnare sub formă brută - turnare umedă. Uscarea matrițelor pentru diferite metale se realizează la diferite temperaturi: pentru oțel 500-600°C, pentru fontă 200-300°C, pentru metale neferoase 150-250°C. Formele permanente și pe termen lung sunt întotdeauna ușor încălzite înainte de turnare (până la 75-100°C); apoi, pentru turnările ulterioare, dimpotrivă, se răcesc astfel încât temperatura lor să nu depășească 75-100°C. O atenție deosebită trebuie acordată problemei uscării tijelor, pentru care se folosesc cu succes uscătoare continue, care fac posibilă reglarea temperaturii de uscare în limite strict definite cu o fluctuație de ±5°C. Deoarece matrița umedă este mai flexibilă decât cea uscată, adesea multe piese turnate care eșuează în forma uscată reușesc în forma umedă. Cu toate acestea, forma verde necesită o atenție deosebită la compoziția masei de turnare (este necesară o porozitate mare pentru a îndepărta nu numai gazele eliberate din metal, ci și vaporii de apă) și compactarea adecvată a formei. Nu compactați prea mult („inel”) și nu umpleți masa de turnare prea slab (în caz contrar, metalul lichid va spăla pereții matriței) - o sarcină care poate fi rezolvată doar de un muncitor foarte experimentat.

Topirea metalului. Materialele de turnare trebuie să aibă următoarele proprietăți: a) fluiditate, adică capacitatea metalului topit de a umple matrița; b) contracție minimă, adică capacitatea turnării de a-și păstra forma; c) cea mai mică tendință la segregare; d) posibil punct de topire scăzut. Aproape toate metalele industriale (cu excepția aluminiului) în forma lor pură nu îndeplinesc aceste condiții: de exemplu, fierul are un punct de topire foarte ridicat și are o fluiditate nesemnificativă și o contracție mare; Cuprul, desi nu are un punct de topire foarte mare, dar datorita tendintei excesiv de ridicate de a dizolva gazele, obtinerea de piese turnate dense, fara bule este foarte dificila si necesita conditii speciale pentru evitarea turnarilor defecte. Amestecurile de alte metale și metaloizi la metalul de bază (fier, cupru etc.) îmbunătățesc semnificativ calitățile de turnare în sensul scăderii punctului de topire, reducerii coeficientului de contracție etc. Un amestec de carbon cu fier în cantitate de 1,7% sau mai mare scade temperatura de topire a fierului de la 1528°C la 1135°C, coeficientul de contracție - de la 2% la 1%; un amestec de zinc sau staniu cu cupru și aluminiu le îmbunătățește semnificativ calitățile de turnare. Aliajele aluminiu-cupru și aluminiu-siliciu au cele mai bune calități de turnare. Oțelul pentru turnare este utilizat în două tipuri: cu un conținut de C de 0,15 până la 0,18% (rezistență la tracțiune 36 kg/mm2) și de la 0,30 până la 0,35% (54 kg/mm2); Mn< 0,6-0,8%, Si < 0,20%; S и Р обыкновенно менее 0,05%. Этот состав обеспечивает плотность отливки. Специальные стали для литья применяются редко. В табл. 1 приводятся наиболее употребительные литейные сплавы алюминия.

Pentru a obține o turnare a calităților necesare la cel mai mic cost, trebuie să știți în ce condiții va funcționa turnarea, ce calități vor fi necesare de la ea și ce schimbări vor avea loc în metal atunci când acesta este retopit. Pe baza acesteia, se face un calcul al taxei. Pe lângă materialele de turnare inițiale, taxa include și deșeuri de turnătorie (grues, pinteni, piese turnate refuzate, stropi de la oale de turnare etc.) și fier vechi.

Mai jos este un exemplu de calcul numeric al unei încărcături (conform Moldenka) de fontă cenușie rezistentă la acid (Tabelul 2).

Este necesar să se calculeze amestecul cu următoarea compoziție: 3,25% C, 1,53% Si, 1,25% Mn, 0,20% P, 0,05% S. Pentru calcul se iau anumite valori ale pierderii elementului în timpul topirii într-un cuptor cu cupola. Sarcina este de a determina cantitățile relative în care trebuie amestecate fontele grupeloreu,II și III pentru a obține un amestec de compoziție (în %): 1,82 Si, 1,91 Mn, 0,1 P, 0,016 S.

Pentru a face acest lucru, pe axele Mn-Si (Fig. 14) lăsăm deoparte conținutul corespunzător de Si și Mn; Prin conectarea punctelor corespunzătoare celor trei fonte (liniile de turnătorie 4, 5 și 6), vedem că punctul de compoziție medie a amestecului necesar este situat în interiorul triunghiului I-II-III, care indică posibilitatea preparării amestecului necesar din aceste 3 tipuri de fontă. Conectăm vârfurile triunghiului I-II-III de punctul O și continuăm dreptele IO,IIO și IIIO până când se intersectează cu laturile opuse ale triunghiului în punctele a, b și c.

Apoi luăm o dreaptă arbitrară O 2 O 1 (Fig. 15), împărțită în 100 de părți egale (100%), iar la capetele acestei drepte trasăm linii drepte 0 2 K și 0 1 L, paralele cu fiecare. altele, într-un unghi arbitrar. Din punctul O 1, îndepărtați segmentele O 1 l, O 1 lI, O 1 III, egalOI,OII, OIII. În același mod, din punctul O 2 întindem linii drepte O 2 a, O 2b și O 2 c, respectiv egale cu Oa, Ob și Os. Legarea punctelor a cu I, b cuII și c cu III, vom citi imediat pe linia dreaptă O 2 O 1 că fonta I trebuie luată 34%, fontăII - 51% și fontă III - 15%. În consecință, fiecare 150 kg de sarcină va consta din 34 kg fontă I, 51 kg fontă II, 15 kg fontă III; 30 kg de deșeuri proprii și 20 kg de deșeuri achiziționate.

Pentru topirea diferitelor metale se folosesc cuptoare de diferite modele: pentru topirea oțelului - cuptoare cu focar deschis (acide și bazice), cuptoare mici Bessemer (de exemplu, Tropenas, Robert); fontă - cuptoare cupola, cuptoare reverberative și instalații cu creuzet; pentru aluminiu, cupru și aliajele acestora - diferite modele de creuzet, cuptoare cu flacără și electrice. Procesul de topire a cupolei este cel mai economic și deci cel mai comun; utilizarea creuzetelor este limitată de costul ridicat al procesului și de inconvenientul extrem de a produce piese turnate (de exemplu, piese turnate în formă de oțel) din creuzete. Cuptoarele cu flacără pentru turnarea neferoase sunt incomode deoarece efectul oxidant al flăcării strică calitatea metalului, iar oxizii metalici eliberați în încăpere au un efect dăunător asupra sănătății lucrătorilor; în plus, este necesar ca temperatura de turnare a metalelor neferoase să fie în limite foarte înguste, predeterminate (de exemplu, pentru aluminiu 700 ± 20 ° C). Recent, cuptoarele electrice cu diverse sisteme de topire au devenit larg răspândite. arr. oțel și metale neferoase. Principalul avantaj al cuptoarelor electrice este indiferența lor față de reacțiile chimice care au loc în timpul topirii și, ca urmare, un metal mai curat; apoi capacitatea de a regla, într-un interval foarte larg, gradul de supraîncălzire a metalului, deșeurile sale mai mici etc. Pentru a topi fonta, utilizarea energiei electrice este mult mai costisitoare decât topirea în cuptoare cu cupola și, prin urmare, este relativ rară. si numai sub forma unui procedeu combinat: cuptor cupola-electric sau cupola-cuptor.Furnal electric Bessemer, in conformitate cu cerintele speciale impuse de productie. La topirea metalelor neferoase în cuptoarele electrice, deșeurile sunt reduse: de exemplu, deșeurile de alamă în creuzete sunt de 4-6%, în cuptoarele electrice 0,5-1,5%. În tabel Tabelul 3 prezintă date comparative cu privire la costul de topire a 1 tonă de alamă în creuzete și cuptoare electrice ale sistemului Ajax.

Tehnica turnării. Aprovizionarea matriței cu metal topit este una dintre cele mai importante operațiuni în producția de turnătorie; metal, perfect compus (prin analiză), topit și dezoxidat conform celor mai bune instrucțiuni, b. stricat de punerea ineptă în formă. În primul rând, este necesar să se asigure că fluxul de metal care intră în matriță este continuu și umple complet canalele care furnizează metalul în matriță. Pentru a face acest lucru, este necesar să se calculeze corect raportul reciproc al secțiunilor transversale ale porții, colectorului de zgură și alimentatoarelor (Fig. 16); Deci, cu un diametru al porții de 20 mm, aria secțiunii transversale a porții = 315 mm 2, aria colectorului de zgură trebuie luată mai mică, și anume 255 mm 2, iar suma suprafețelor de alimentatoarele nu trebuie să depășească 170 mm 2.

În fig. 17-22 prezintă exemple de instalații corecte și incorecte de porți, capcane de zgură și alimentatoare.

Smochin. 17, 18 și 19 oferă exemple de instalare corectă, fig. 20 - instalare incorectă deoarece secțiunea transversală a spruce este prea mică și în timpul turnării metalul nu va umple complet capcana de zgură, drept urmare zgura va cădea în matriță și va strica turnarea. În fig. Figura 21 arată o instalare incorectă: spruce este plasat direct deasupra alimentatorului, zgura intră direct în matriță. În fig. 22 sprue este deplasat și plasat direct deasupra alimentatorului, zgura cade în matriță. Pentru a evita cavitățile de contracție, în piesele turnate din oțel sunt plasate două opritoare. Profiturile din oțel turnat ocupă aproximativ 25-30% din greutatea turnării. Piesele turnate mici din oțel, fonta (cu excepția celor foarte critice) și piesele turnate neferoase sunt turnate fără profit. Umplerea matrițelor necesită o anumită îndemânare. Metalul nu poate fi turnat în spruce cu întreruperi ale fluxului. În unele cazuri, când este necesară o presiune ridicată, ei încearcă să direcționeze un flux de oțel din oală direct în spruce, creând astfel. greva de otel. Turnarea oțelului este considerată completă atunci când metalul apare în profit. În acest moment, în turnările mari, este de preferat să adăugați metal în margini, mai degrabă decât prin sprue. Acea. se creează un profit fierbinte, alimentând turnarea (în timp ce se reduce volumul metalului de solidificare) de sus, dar nu de jos (ceea ce este dăunător). Se recomandă dezoxidarea metalului finit cu spigel de silice înainte de eliberare. Acest aditiv face metalul mai calm și se toarnă bine. Cavitățile de contracție se formează în părțile cele mai groase ale pieselor turnate. Opinia comună că prezența bulelor de contracție în piese turnate reduce rezistența metalului nu este întotdeauna corectă: o bula închisă în metal este o sferă (ca o cupolă) cu cristale aranjate în mod regulat și prezintă o rezistență semnificativă la distrugere, în special la strivire. Forjarea acestei bule prin forjare formează un pliu, a cărui prezență cu siguranță slăbește metalul. Pentru a evita formarea de bule de contracție, se utilizează turnarea centrifugă și turnarea sub presiune.

Turnarea centrifugă implică introducerea metalului topit într-o matriță de metal care se rotește rapid, unde forța centrifugă îl face să adere la suprafața exterioară a matriței rotative. Acea. puteți pregăti o varietate de corpuri de rotație. Schema de funcționare a unei mașini de turnare centrifugă este prezentată în Fig. 23.

Forma este cilindrul A. Cu ajutorul mânerului C se poate realiza forma A. mutat înapoi (pe desen - la dreapta). Un piston la capătul axului cu o suprafață cu nervuri de răcire F formează peretele din spate al matriței. La începutul turnării, matrița A este presată complet strâns pe corpul B, după care oala B umplută cu metal topit este laminată în matrița D, care este pusă simultan în rotație. Prin rotirea roții de mână E, metalul topit este turnat în matriță. De îndată ce metalul se întărește, matrița A este mutată spre dreapta pe piston, care stoarce turnarea. Metoda de turnare centrifugă în fabricarea țevilor din fontă a devenit deosebit de răspândită. Materialul din care sunt pregătite matrițe pentru turnarea centrifugală este selectat deosebit de atent în funcție de condițiile de funcționare ale mașinii de turnare centrifugă. Pentru matritele cu grad mare de incalzire, fonta, datorita tendintei de crestere (cresterea volumului cu incalziri repetate), nu este recomandata; utilizarea oțelului dă rezultate mai bune. Matrite fara captuseala, incalzite sau racite cu apa, pot fi realizate din otel, dar durata lor de viata este scurta. Prin urmare, este de preferat să se realizeze matrițe din nicrom (60% Ni și 40% Cr) sau din metal Becket, precum și dintr-un aliaj cu următoarea compoziție: 80% Ni și 20% Cr. Acest aliaj poate rezista la sarcini de temperatură prelungite și repetate de peste 1370°C. Cerința esențială este ca matrițele din oțel să nu aibă cavități mai apropiate de 3 mm de suprafața interioară a matriței și ca această suprafață să fie complet netedă; Grosimea peretelui este aleasă astfel încât în timpul turnării matrița să nu se încălzească peste punctul critic al metalului dat.

În turnarea prin injecție, metalul topit este injectat sub presiune înaltă într-o matriță de metal, rezultând piese care sunt atât de precise dimensionate încât nu necesită prelucrare suplimentară. Acest lucru reprezintă beneficii deosebit de semnificative pentru producția de masă de piese mici care necesită precizie ridicată (de exemplu, piese de contor, piese de mașini mici). Cele mai importante aliaje industriale pentru turnarea sub presiune sunt aliajele de zinc, aluminiu și, într-o oarecare măsură, de cupru. În tabel Tabelul 4 prezintă caracteristicile diferitelor aliaje utilizate pentru turnarea prin injecție.

Mașinile utilizate pentru turnarea prin injecție sunt împărțite în două grupe principale. 1) Pentru aliajele cu punct de topire scăzut se folosesc mașini cu piston (Fig. 24).

Baia de metal lichid conține o pompă acționată de o pârghie sau de aer comprimat. Când pistonul se mișcă în jos, metalul este presat în matriță prin duză. Mașinile cu piston pentru aliaje cu un punct de topire mai mare (aluminiu etc.) s-au dovedit a fi nepotrivite: metalul se întărește între piston și pereții cilindrului, ceea ce provoacă curățări frecvente și o creștere bruscă a costurilor generale. 2) Pentru aliajele refractare, deci, se folosesc mașini (Fig. 25 și 26) echipate cu o linguriță specială (gât de găină), care, cu ajutorul unui dispozitiv special, captează de fiecare dată o porțiune strict necesară din metal; metalul este expus la aer comprimat numai în această cupă pe o suprafață relativ mică, evitând astfel oxidarea excesivă a metalului.

Casting-uri eliminate. Eliberarea cea mai rapidă a produsului turnat din matrițe are un impact semnificativ asupra integrității acestuia. De asemenea, trebuie avut în vedere că o turnare fierbinte poate fi ușor deformată printr-o lovitură incomodă atunci când este eliberată din matriță. Este deosebit de important să eliberați rapid denivelările centrale ale pieselor turnate. În acest scop, atunci când se fac conuri, o parte a cadrului, care este scheletul conului, este scoasă prin „semn”, astfel încât, după turnarea cu un baros, conul să poată fi cu ușurință demontat de-a lungul acestei părți proeminente și astfel încât turnarea să se contracte liber în timpul răcirii sale ulterioare.

Operația de demontare a baloanelor în turnătoriile moderne este complet mecanizată. Cel mai simplu dispozitiv în acest scop este acela de a avea un vibrator suspendat de un lift pneumatic folosind un dispozitiv special. atasat de balon, care in acelasi timp se ridica usor; După aceasta, vibratorul este activat, iar după câteva secunde balonul este golit. Cu o altă metodă de detonare, baloanele sunt așezate pe o grilă, care este pusă într-o mișcare oscilativă cu ajutorul camelor; pământul din baloane cade prin gratii. Pentru a preveni căderea pământului fierbinte pe banda transportoare de pământ într-o masă prea mare, sunt instalate două role de alimentare sub grătar, care îl alimentează uniform pe transportor. Scoaterea tijelor se face fie manual, fie folosind un jet de apă de înaltă presiune, fie pe mașini vibratoare pneumatice special concepute (Fig. 27) ale sistemului Stoney.

Piesele turnate din cărucior sunt instalate în suporturi speciale pentru mașini folosind un lift pneumatic situat la fiecare mașină. Apoi vibratorul este activat, iar tijele sunt dezactivate timp de 3-6 secunde.

Curățare turnare. La scoaterea din matriță, turnarea are o serie de boturi (spruturi, împingeri și proeminențe), care sunt inutile conform desenului produsului, dar necesare în timpul producției. Pământul aderat la turnare, spruturile și împingerea sunt îndepărtate prin tăiere, iar profiturile prin tăiere. O turnare curățată cu profit se numește neagră, iar fără profit - tăiată sau curată. Fontă b. ore rămân fără tăiere. Curățarea pieselor turnate în unele cazuri întâmpină dificultăți, de exemplu, în timpul exploziilor de metal, apare un „înfundat” în turnare dacă masa ruptă nu este transportată la profit sau la aerisire; dacă canalul este poziționat incorect, mașina de tăiere poate sparge canalul în timpul procesului de turnare; în acest caz, este mai bine să trimiteți turnarea cu sprue pentru tăiere; la îndepărtarea conurilor adânci, este foarte dificil să selectați un con subțire dintr-o țeavă lungă; în acest caz, deplasarea cadrului în timpul solidificării metalului poate ajuta nu numai la menținerea integrității turnării, ci și la facilitarea knockout-ului. Curățarea suprafeței exterioare a pieselor turnate de pământul ars se realizează în turnătorii moderne în tamburi rotativi sau cu un flux de nisip în mașini și camere de sablare. Prima metodă este comună în principal în America, a doua - în Europa. Dezavantajul metodei de curățare a pieselor turnate în tamburi obișnuiți este cheltuirea mare a forței de muncă și a timpului pentru încărcarea și descărcarea manuală. O simplificare semnificativă se obține dacă se folosesc tobe continue în loc de tobe obișnuite (Fig. 28).

Tamburul are cavități interne și externe. Piesele turnate intră în cavitatea internă a tamburului rotativ din partea dreaptă. Pinionii din fontă călită intră acolo din cavitatea exterioară prin fante speciale. Deplasându-se încet spre capătul opus al tamburului, turnarea are timp să se curețe. Înainte de a ajunge la capătul tamburului, pinioanele din fontă cad prin mici fante din cavitatea interioară către cea exterioară a tamburului, de unde sunt transmise prin ghidaje spiralate către capul tamburului. Piesele turnate mai complexe, la curățarea în butoaie s-ar putea să ne fie frică de un procent mare de defecte datorate spargerii și care sunt supuse unor prelucrări mecanice semnificative, se curăță în camere de sablare continuă. Metoda de curățare hidraulică a pieselor turnate, folosită pentru prima dată cu succes la uzina Allis Chalmers Co., s-a dovedit a fi foarte reușită. (Millwaukee): timpul de curățare a fost redus de la ore la minute. Dispozitivul este utilizat pentru curățarea roților de turbine, cilindrilor de gazometru și piese turnate grele similare. Curățarea pieselor turnate se efectuează într-o cameră de beton închisă (Fig. 29), situată în mijlocul camerei de turnare.

Dimensiunile interne ale camerei sunt 10370x18725x6100 mm. Grosimea peretilor de beton este de 305 mm. Pentru a proteja pereții de efectul de erodare al apei, aceștia sunt acoperiți cu plăci de oțel. În interiorul camerei sunt două plăci turnante cu diametrul de 3050 mm (ridica 100 tone) și 6100 mm (300 tone). Ambele cercuri se rotesc pe rulmenti cu bile si sunt actionate de motoare de 25 si 35 CP. Camera de serviciu este situată într-unul din colțurile camerei. Sunt instalate 2 dispozitive cu trei duze situate la înălțimi egale. Duze m.b. asezat la orice inaltime. Duza pentru masa mai mare are diametrul de 27 mm, pentru cea mai mica - 16 mm. Pompa cu o capacitate de 3500 l/min este antrenată de un motor de 300 CP. Cu două duze care funcționează simultan, presiunea apei este de 28 atm. Murdăria rezultată în urma curățării se depune în două recipiente de sub podea, din care se îndepărtează continuu cu ajutorul unui lift. Pământul este separat de apă, adus la 7% umiditate și repus în producție. Avantajul acestei metode de curățare este costul redus, absența completă a prafului și, de asemenea, faptul că ramele tijelor nu se deteriorează și pot fi folosite din nou.

Tratament termic. După curățare, turnarea este uneori supusă unui tratament termic. Oțelul turnat și fonta maleabilă trebuie recoapte. În ceea ce privește fonta, acum s-a dovedit că se poate. supusă unui tratament termic similar cu oțelul, iar structura ferită-grafit-cementită a fontei se transformă într-o structură perlit-grafit cu o creștere a proprietăților mecanice (alungire până la 8%, rezistență la tracțiune până la 40-45 kg/mm 2). Tratamentul termic este facilitat în special prin turnarea fontei în matrițe permanente. Turnarea cu bronz poate fi folosită și în multe cazuri. îmbunătățită prin tratament termic. Turnarea aluminiului este întotdeauna călită la 500±10°C și călită la 140±10°C.

Principii de bază ale proiectării turnătorii. Atunci când proiectați o nouă turnătorie, trebuie mai întâi să țineți cont de locația principalelor ateliere de prelucrare a metalelor și să alegeți o locație pentru turnătorie în așa fel încât să puteți livra cât mai ușor și mai ieftin piese turnate atelierelor de prelucrare. Program de lucru la turnătorie determinate cu cele mai precise detalii posibile, atât din punct de vedere cantitativ, cât și din punct de vedere al greutății, cât și din punct de vedere dimensional, ceea ce va face posibilă selectarea echipamentului cel mai potrivit pentru un caz dat și a procesului tehnologic cel mai potrivit. Schema de calcul al turnătoriei în acest caz se reduce la următoarele. Având un program precis de lucru, ei alcătuiesc un album de matrițe, care va oferi principiile de bază pentru organizarea operațiunilor individuale ale procesului tehnologic și numărul de baloane necesare producției și tipurile acestora, precum și cantitatea necesară de materiale de turnare, si deci puterea aparatului agricol. Primindu-l așa. arr. date aproximative despre consumul de materii prime, despre dimensiunea spațiului necesar, încep să clarifice operațiunile individuale ale procesului de producție, posibila mecanizare a acestuia în ansamblu sau în părți individuale. Diverse opțiuni pentru calcularea poziției relative a atelierelor individuale de turnătorie vor face posibilă rezolvarea cât mai rapidă a problemei organizării unui anumit proces de producție. Dacă programul nu m.b. definit cu b. sau cu o precizie acceptabilă, atunci este necesar să se calculeze atelierele principale și auxiliare ale turnătorii folosind așa-numiții coeficienți. În fig. 30 prezintă tipurile uzuale de clădiri de turnătorie;

smochin. A - turnătorie de fontă cenușie pentru turnare individuală; B - turnătorie de fontă maleabilă cu instalare cuptoare cu flacără; B - turnătorie de oțel în formă de cu compartiment cuptor cu vatră deschisă; G - otel in forma de convertoare; D - turnatorie de otel cu cuptoare electrice.

Riscuri profesionale și măsuri de siguranță. Toate procesele de producție care au loc în turnătorii sunt asociate cu apariția anumitor riscuri profesionale. Astfel, în timpul pregătirii și prelucrării materialelor de turnare, decupare, tăiere și curățare a pieselor turnate, se generează o cantitate uriașă de praf (de la 20 la 180 mg/m3). Trebuie instalată o ventilație adecvată pentru a controla poluarea cu praf; Deosebit de favorabilă în acest sens este utilizarea unei metode hidraulice pentru curățarea pieselor turnate. În timpul lucrărilor de turnare, în cazurile în care turnarea se efectuează pe podeaua turnătoriei, lucrătorii sunt nevoiți să-și mențină corpul îndoit, adesea într-o poziție foarte nenaturală, ceea ce poate duce la curbura oaselor scheletice. Aceste pericole sunt eliminate în timpul lucrului la mașinile de turnat. Temperaturile scăzute din turnătorii iarna (adesea sub 0°C), umiditatea ridicată și podelele de pământ mereu reci și adesea înghețate provoacă răceli frecvente, în special reumatism, în rândul matrițelor. La întreținerea mașinilor de topire, lucrătorii sunt expuși efectelor nocive ale fluctuațiilor bruște de temperatură. La turnare, metalele topite eliberează gaze nocive. Dintre acestea din urmă, sunt de cea mai mare importanță: monoxidul de carbon, dioxidul de sulf și oxidul de zinc. Concentrația de CO din aerul turnătoriilor fluctuează în medie în intervalul 0,03-0,05 mg/l, ajungând la 0,21-0,32 mg/l în anumite momente de turnare deasupra baloanelor. (Institutul de Securitate și Sănătate în Muncă a stabilit un standard de 0,02 mg/l.) Cantitatea de dioxid de sulf (SO 2) din aerul turnătoriilor, în funcție de tipul de metal și cocs folosit, ajunge la 0,045-0,15 mg/ l (standard 0,02- 0,04 mg/l). Inhalarea vaporilor de oxid de zinc în turnătorii de cupru provoacă atacuri de febră de turnătorie la muncitori. La umplerea manuală a încărcăturii în mașinile de topire, la turnarea manuală a metalului în baloane, se observă o tensiune musculară extrem de mare, care, din cauza temperaturii ridicate a lucrării, provoacă transpirație foarte debilitantă. Aceste pericole sunt eliminate prin utilizarea benzilor transportoare, mecanizarea cuptoarelor de încărcare și transport, precum și prin degajarea pneumatică a baloanelor.

Cel mai mare număr de accidente în turnătoriile de fier și cupru are loc în urma arsurilor de la metalul topit și fierbinte în timpul manipulării sau livrării manuale. Consecințele deosebit de grave sunt cauzate de contactul metalului topit sau al zgurii cu umiditatea (explozii). Pentru a elimina aceste fenomene, este necesar să existe căi netede din cărămidă, beton, beton armat etc. în locuri neocupate de mulaj, iar pasajul principal să fie. nu deja 2 m; d.b. fluxul de oameni cu oale goale și metal topit este corect organizat; locurile în care se toarnă piese turnate și zgura trebuie să fie uscate; găleți d.b. bine uscat și încălzit; Carcasele oalelor trebuie să aibă găuri mici pentru a îndepărta vaporii de pe acoperire etc. Lucrătorii care manipulează metalul topit ar trebui b. echipat cu îmbrăcăminte de protecție adecvată, ochelari de protecție, aparate respiratorii etc., iar cămașa nu trebuie să fie băgată în pantaloni și pantalonii în cizme, iar borul pălăriei nu trebuie să fie băgat în pantaloni. aplecat. Turnarea manuală este însoțită de un număr mare de știfturi pe știfturile de fier prezente în vechiul sol de turnare. Remediul este trecerea pământului printr-un separator magnetic. Când transportați oale cu metal topit, centrul lor de greutate trebuie să fie sub axa de rotație (până la 50 mm) pentru a evita răsturnarea. Toate lanțurile, frânghiile și culbutorii trebuie testate la sarcină maximă cel puțin o dată la 2 luni și inspectate temeinic cel puțin o dată la 2 săptămâni. Toate mașinile trebuie să fie echipate cu apărătoare fiabile pentru zonele periculoase.

Pentru a reglementa legal condițiile de muncă în turnătorii, Comisariatul Poporului pentru Muncă a emis o serie de decrete obligatorii. Aceasta include în primul rând „Regulile de siguranță pentru munca în turnătorii de fier și cupru”; rezoluții privind limitarea utilizării femeilor și adolescenților în cele mai dăunătoare și periculoase lucrări din turnătorii; rezoluții privind reducerea programului de lucru și concedii suplimentare pentru anumite categorii de muncitori (turtoritorii de cupru, sablare etc.).

Turnătorie eu Turnătorie

una dintre industriile ale căror produse sunt turnare (vezi turnare) , obţinute în matriţe de turnare prin umplerea acestora cu aliaj lichid. Producția anuală de piese turnate în lume depășește 80 de milioane. T, din care circa 25% sunt în URSS (1972). În medie, aproximativ 40% (în greutate) din semifabricatele pieselor de mașini sunt produse prin metode de turnare, iar în unele ramuri ale ingineriei mecanice, de exemplu în construcția de mașini-unelte, ponderea produselor turnate este de 80%. Din toate taglele turnate produse, ingineria mecanică consumă aproximativ 70%, industria metalurgică - 20%, iar producția de echipamente sanitare - 10%. Piesele turnate sunt utilizate în mașini de prelucrare a metalelor, motoare cu ardere internă, compresoare, pompe, motoare electrice, turbine cu abur și hidraulice, laminoare și agricultură. autoturisme, automobile, tractoare, locomotive, vagoane. Un volum semnificativ de produse turnate, în special din aliaje neferoase, este consumat de aviație, industria de apărare și fabricarea de instrumente. L.P. furnizează, de asemenea, conducte de apă și canalizare, căzi de baie, calorifere, cazane de încălzire, fitinguri pentru cuptoare etc. Utilizarea pe scară largă a pieselor turnate se explică prin faptul că forma acestora este mai ușor de aproximat configurația produselor finite decât forma semifabricatelor produse de alte metode, de exemplu, forjare . Turnarea poate produce piese de prelucrare de complexitate diferită cu alocații mici, ceea ce reduce consumul de metal, reduce costurile de prelucrare și, în cele din urmă, reduce costul produselor. Turnarea poate produce produse de aproape orice greutate - din mai multe G până la sute T, cu grosimea pereților de zecimi mm până la mai multe m. Principalele aliaje din care sunt realizate piese turnate sunt: fonta cenușie, maleabilă și aliată (până la 75% din totalul pieselor turnate în greutate), oțelurile carbon și aliate (peste 20%) și aliajele neferoase (cupru, aluminiu, zinc și magneziu). Domeniul de aplicare al pieselor turnate este în continuă extindere.

Referință istorică. Producția de produse turnate este cunoscută încă din cele mai vechi timpuri (mileniile II-I î.Hr.): în China, India, Babilon, Egipt, Grecia și Roma s-au turnat arme, cult religios, artă și obiecte de uz casnic. În secolele XIII-XIV. Bizanțul, Veneția, Genova, Florența erau renumite pentru produsele turnate. În statul rus în secolele XIV-XV. Au fost turnate tunuri, ghiule și clopote din bronz și fontă (în Urali). În 1479, la Moscova a fost construită o „colibă de tun” - prima turnătorie. În timpul domniei lui Ivan al IV-lea, în Tula, Kashira și alte orașe au fost create turnătorii. În 1586, A. Chokhov a aruncat „Tunul Țarului” (Vezi tunul Țarului) (aproximativ 40 de tone). Sub Petru I, producția de piese turnate a crescut, s-au creat turnătorii în Urali, în sudul și nordul statului. În secolul al XVII-lea piese turnate de fier erau exportate în străinătate. Exemple minunate de artă de turnătorie au fost create în Rusia: în 1735 „Clopotul țarului” (peste 200 de tone) de I. F. și M. I. Matorins, în 1782 monumentul lui Petru I „Călărețul de bronz” (22 T) E. Falcone , în 1816 un monument al lui K. Minin și D. M. Pozharsky de V. P. Ekimov, în 1850 grupuri sculpturale ale podului Anichkov din Sankt Petersburg de P. K. Klodt și alții.Una dintre cele mai mari turnări din lume este chabot (partea inferioară care absoarbe impactul ) ciocan cu abur (650 T) fabricat în 1873 la uzina Perm. Este binecunoscută priceperea turnătorilor din vechile fabrici rusești - Kaslinsky, Putilovsky, Sormovsky, Kolomensky etc.

Primele încercări de fundamentare științifică a unor procedee de turnare au fost făcute în lucrările lui R. Reaumur , M. V. Lomonosov și alți oameni de știință. Cu toate acestea, până în secolul al XIX-lea. La turnare, am folosit experiența veche de secole acumulată anterior a meșterilor. Abia la începutul secolului al XIX-lea. Au fost puse bazele teoretice ale tehnologiei de turnătorie și s-au aplicat metode științifice pentru rezolvarea unor probleme specifice de producție. Lucrările lui D. Bernoulli, L. Euler și , M.V. Lomonosov a servit drept bază solidă pentru dezvoltarea și îmbunătățirea tehnologiei de turnătorie. În lucrările oamenilor de știință ruși P. P. Anosov, N. V. Kalakutsky și A. S. Lavrov, procesele de cristalizare au fost explicate pentru prima dată științific (vezi cristalizarea) , apariția segregării (vezi Liquația) și a tensiunilor interne în piese turnate, sunt subliniate modalități de îmbunătățire a calității pieselor turnate. În 1868, D.K. Chernov a descoperit punctele critice (vezi punctul critic) ale metalelor. Lucrările sale au fost continuate de A. A. Baykov , A. M. Bochvar , V. E. Grum-Grzhimailo , mai târziu N.S. Kurnakov și alți oameni de știință ruși. Lucrările lui D. I. Mendeleev au fost de mare importanță pentru dezvoltarea LP.

În anii puterii sovietice, industria prelucrătoare s-a dezvoltat într-un ritm accelerat: în 1922 s-a înființat pentru prima dată producția de piese turnate din aliaje de aluminiu, în 1929 - din aliaje de magneziu; Din 1926 s-a realizat reconstrucția turnătoriilor existente și construirea unora noi. Au fost construite și puse în funcțiune turnătorii cu un grad ridicat de mecanizare, cu producția de piese turnate până la 100 de mii. Tși mai mult pe an. Concomitent cu reechiparea și mecanizarea proceselor de turnare în URSS, a fost introdusă o nouă tehnologie și s-au creat bazele teoriei proceselor de lucru și metodelor de calcul a echipamentelor de turnătorie. În anii 20 Școala științifică sovietică a început să prindă contur, fondatorii căreia au fost N. P. Aksenov, N. N. Rubtsov, L. I. Fantalov, Yu. A. Nekhendzi și alții.

Tehnologia turnătoriei. Procesul de turnare este divers și este împărțit în: conform metodei de umplere a matrițelor - în turnare convențională, turnare centrifugă și turnare sub presiune. ; conform metodei de fabricare a matrițelor de turnare - turnare în matrițe unice (care servesc doar la producerea unei turnări), turnare în matrițe reutilizabile din ceramică sau argilă-nisip, numite semipermanente (astfel de matrițe cu reparație pot rezista până la 150 de turnări) , și turnarea în altele reutilizabile, așa-numitele matrițe metalice permanente, de exemplu matrițe chill, care pot rezista până la câteva mii de turnări (vezi turnarea la rece). La producerea semifabricatelor prin turnare, se folosește nisip de unică folosință, matrițe de coajă autoîntărite. Formele unice sunt realizate folosind un kit de model (vezi kit de model) și baloane (vezi balon) ( orez. 1 ). Setul de modelare este format din modelul de turnare propriu-zis (Vezi modelul Casting), destinat obținerii cavității viitoarei turnări în matriță, și o cutie de miez pentru obținerea miezurilor de turnare care formează părțile interioare sau complexe externe ale pieselor turnate. Modelele sunt fixate pe plăci model, pe care sunt instalate baloane umplute cu nisip de turnare. Balonul inferior turnat este scos de pe placa modelului, răsturnat la 180° și o tijă este introdusă în cavitatea matriței. Apoi baloanele superioare și inferioare sunt asamblate (pereche), se fixează și se toarnă aliajul lichid. După solidificare și răcire, turnarea împreună cu sistemul de gating (vezi Gating system) este îndepărtată (demontată) din balon, sistemul de gating este separat și turnarea este curățată - se obține un semifabricat turnat.

Cea mai obișnuită practică în industrie este producția de piese turnate în matrițe de nisip unice. Această metodă este utilizată pentru a produce piese de prelucrat de orice dimensiune și configurație din diferite aliaje. Proces tehnologic de turnare cu nisip ( orez. 2 ) constă dintr-o serie de operații secvențiale: pregătirea materialelor, pregătirea amestecurilor de turnare și miez, producerea matrițelor și a miezurilor, introducerea miezurilor și asamblarea matrițelor, topirea metalului și turnarea acestuia în matrițe, răcirea metalului și demontarea acestuia. turnarea finită, curățarea turnării, tratarea termică și finisarea.

Materialele utilizate pentru fabricarea matrițelor și miezurilor de turnare unică sunt împărțite în materiale de turnare inițială și amestecuri de turnare; masa lor este în medie 5-6 T de 1 T piese turnate adecvate pe an. La producerea unui nisip de turnare, se utilizează nisip de turnare folosit scos din baloane, materiale proaspete nisip-argilă sau bentonită, aditivi care îmbunătățesc proprietățile amestecului și apă. Amestecul de miez (vezi Amestecuri de miez) include de obicei nisip de cuarț, materiale de legare (ulei, rășină etc.) și aditivi. Amestecul este preparat într-o anumită secvență folosind echipament de preparare a amestecului (vezi Echipament de preparare a amestecului) ; site, uscătoare, concasoare, mori, separatoare magnetice, mixere etc.

Formele și miezurile sunt realizate folosind echipamente speciale de turnare (vezi Echipamente de turnare) și mașini. Amestecul turnat în baloane este compactat prin agitare, presare sau ambele într-unul și altul. Formele mari sunt umplute cu pistoale de nisip , Mai rar, mașinile de suflat și de aruncat nisip sunt folosite pentru a face matrițe. Formele în baloane, miezurile turnate în cutii de miez sunt supuse uscării termice sau întăririi chimice, de exemplu, la turnarea în matrițe cu autoîntărire (vezi Turnarea în forme cu autoîntărire). Uscarea termică se realizează în uscătoare de turnătorie, iar uscarea miezurilor se realizează și într-o cutie de miez încălzită. Asamblarea matrițelor constă în următoarele operații: montarea tijelor, legarea jumătăților de matrițe, asigurarea matrițelor cu capse sau greutăți instalate pe matrița superioară și împiedicarea deschiderii acestora la turnarea aliajului. Uneori, pe matriță este instalat un vas de sprue din miez sau nisip de turnare.

Metalul este topit în funcție de tipul de aliaj în cuptoare de diferite tipuri și capacități (vezi Echipamente de topire). Cel mai adesea, fonta este topită în Cupola x , Se mai folosesc cuptoare electrice de topire (crezet, arc electric, inductie, tip canal etc.). Producerea unor aliaje din metale feroase, de exemplu fonta albă, se realizează secvenţial în două cuptoare, de exemplu într-o cupolă şi un cuptor electric (aşa-numitul proces duplex). Umplerea matrițelor (vezi Umplerea matrițelor) cu aliajul se realizează din oalele de turnare, în care aliajul este alimentat periodic de la unitatea de topire. Piesele turnate întărite sunt de obicei eliminate pe grile vibrante (vezi Grila vibratoare) sau balansoare. În acest caz, amestecul se revarsă prin grătar și intră în departamentul de preparare a amestecului pentru prelucrare, iar piesele turnate merg la departamentul de curățare. La curățarea pieselor turnate, amestecul ars este îndepărtat din ele, elementele sistemului de închidere sunt bătute (tăiate), iar golurile de aliaj și resturile de porți sunt curățate. Aceste operațiuni se desfășoară în tamburi de turnare, instalații de sablare și împușcare. Piesele turnate mari sunt curățate hidraulic în camere speciale. Tocarea și curățarea turnării se efectuează cu dalți pneumatice și unelte abrazive. Piesele turnate din metale neferoase sunt prelucrate pe mașini de tăiat metale.

Pentru a obține proprietățile mecanice necesare, majoritatea pieselor turnate din oțel, fontă ductilă și aliaje neferoase sunt supuse unui tratament termic (vezi Tratament termic). După controlul calității pieselor turnate și corectarea defectelor, piesele turnate sunt vopsite și transferate în depozitul de produse finite.

Mecanizarea si automatizarea productiei de turnatorie. Majoritatea operațiunilor tehnologice din LP necesită o forță de muncă foarte intensă și au loc la temperaturi ridicate cu eliberare de gaze și praf care conțin cuarț. Pentru reducerea intensității muncii și crearea condițiilor sanitare și igienice normale de lucru în turnătorii, se folosesc diverse mijloace de mecanizare și automatizare a proceselor tehnologice și a operațiunilor de transport. Introducerea mecanizării în sectorul agricol datează de la mijlocul secolului XX. Apoi au început să fie folosite curele, sitele, rippers pentru a pregăti materialele de turnare, iar sablatoarele au fost folosite pentru curățarea pieselor turnate. Au fost create cele mai simple mașini de turnat cu umplere manuală a matrițelor, iar ulterior au început să fie folosite prese hidraulice. În anii 20 Au apărut și s-au răspândit rapid mașini pneumatice de turnat cu scuturare. La fiecare operațiune tehnologică, s-a încercat să înlocuiască munca manuală cu manoperă: au fost îmbunătățite echipamente pentru realizarea matrițelor și miezurilor, dispozitivele de demontare și curățare a pieselor turnate, s-a mecanizat transportul materialelor și a pieselor turnate finite, au fost introduse transportoare și metode de producție continuă. Au fost dezvoltate. Creșterea în continuare a mecanizării producției se exprimă în crearea de mașini noi și îmbunătățite, mașini automate de turnare și linii automate de turnătorie, precum și în organizarea de secțiuni și ateliere complet automatizate. Cele mai intense operațiuni de muncă în producția de piese turnate sunt turnarea, realizarea miezurilor și curățarea pieselor turnate finite. În aceste zone ale turnătoriilor, operațiunile tehnologice sunt cel mai mecanizate și parțial automatizate. Introducerea mecanizării și automatizării complexe în producția industrială este deosebit de eficientă. Promițătoare sunt liniile automate de turnare, asamblare și umplere matrițe cu un aliaj cu răcirea pieselor turnate și demontarea acestora. De exemplu, pe linia sistemului Bührer - Fischer (Elveția) ( orez. 3 ) se automatizează producția de matrițe, umplerea acestora cu aliaj și scoaterea pieselor turnate din matrițe. O instalație pentru umplerea automată a matrițelor cu aliaj pe un transportor în mișcare continuă ( orez. 4 ). Masa de aliaj lichid pentru umplerea matrițelor este controlată de un dispozitiv electronic care ia în considerare conținutul de metal al unei anumite forme. Instalația este echipată cu un sistem automat de preparare a amestecului; controlul calității nisipului de turnare și reglarea pregătirii amestecului se realizează printr-un dispozitiv automat (Moldability Controller systems, Elveția).

Pentru operațiunile de finisare (curățare și decapare piese turnate) se folosesc tamburi continui cu mașini de sablare. Piesele turnate mari sunt curățate în camere continue, de-a lungul cărora piesele turnate se deplasează pe un transportor închis. Camerele de curățare automată au fost create pentru piese turnate cu cavități complexe. De exemplu, compania Omko-Nangborn (SUA - Japonia) a dezvoltat o cameră de tip „Robot”. Fiecare astfel de cameră este un mecanism independent pentru transportul pieselor turnate, care funcționează automat, executând comenzile primite de la așa-numitele module de control situate pe sistemul de transport monorail. În zona de curățare, conform unui program prestabilit, suspensia se rotește cu o viteză optimă, de care se atârnă automat turnarea. Ușile camerei se deschid și se închid automat.

În producția de masă, curățarea preliminară (brutală) a pieselor turnate (slefuire) se efectuează în turnătorii. În timpul acestei operațiuni se pregătesc și bazele pentru prelucrarea pieselor turnate pe linii automate în atelierele de mașini. Operațiile finale pot fi efectuate și pe liniile automate. Pe orez. 5 prezintă o linie automată de la compania japoneză Noritake pentru curățarea blocurilor de cilindri auto. Această linie vă permite să procesați 120 de blocuri în 1 h.

Posibilitățile de mecanizare și automatizare a proceselor de turnare au crescut mai ales după dezvoltarea unor procese de turnare tehnologice fundamental noi, de exemplu, producția de matrițe de cochilie, sau procesul Kroning (anii 40, Germania), producția de miezuri prin întărire în cutii de miez la rece. (anii 50, Marea Britanie), producție de miezuri cu întărirea lor în cutii de miez fierbinți (anii 60, Franța). În anii 40. industria a început să folosească metoda de a produce piese turnate de înaltă precizie folosind modele de ceară pierdută. Într-o perioadă relativ scurtă de timp, toate operațiunile tehnologice ale procesului au fost mecanizate. În URSS, a fost creată o producție automată complexă de turnare de investiții cu o producție de 2500 T piese turnate mici pe an ( orez. 6 ).

Lit.: Nehendzi Yu. A., Turnarea oțelului, M., 1948; Girshovich N. G., Turnarea fierului, L. - M., 1949; Fantalov L.I., Fundamentele proiectării turnătoriilor, M., 1953; Rubtsov N.N., Tipuri speciale de turnare, M., 1955; al său, Istoria producției de turnătorie în URSS, ed. a II-a, partea 1, M., 1962; Aksenov P.N., Tehnologia producției de turnătorie, M., 1957; al lui, Echipamentul turnătoriilor, M., 1968.

D. P. Ivanov, V. N. Ivanov.

Orez. 3. Linie automată a sistemului Bührer-Fischer (Elveția) pentru realizarea matrițelor, umplerea acestora cu aliaj și demontarea pieselor turnate finite.

Orez. 6. Atelier de turnare cu investiții complet automatizat, cu o producție anuală de 2500 T turnări pe an.

II Producția de turnătorie („Producție de turnătorie”)

revistă lunară științifică, tehnică și de producție, organ al Ministerului Industriei de Mașini-Unelte și Unelte al URSS și al Societății Științifice și Tehnice a Industriei Construcțiilor de Mașini. În 1930-41 a fost publicată sub titlul „Tunătorie”; nepublicat din 1941 până în noiembrie 1949; publicat ulterior sub denumirea „L. P.". Acoperă probleme de teorie și practică a producției de turnătorie, promovează cele mai bune practici ale întreprinderilor sovietice în domeniul producerii de aliaje de turnătorie de înaltă calitate, procese tehnologice de înaltă performanță pentru producția de piese turnate, mecanizare complexă, automatizare, organizare și economie a producției de turnătorie. , prezintă realizările producției străine de turnătorie. Tiraj (1973) 14 mii exemplare. Publicat (traducere integrală) în Marea Britanie sub denumirea de „Russian Casting Production” (Birmingham, din 1961).

Marea Enciclopedie Sovietică. - M.: Enciclopedia Sovietică. 1969-1978 .

Vedeți ce este „Foundry” în alte dicționare:

TURNĂTORIE- caracterizat printr-un număr de prsf. pericole şi pericole care necesită măsuri speciale de prevenire. Baza proceselor de turnare este proprietatea metalelor de a-și schimba proprietățile fizice. stare sub influența uneia sau alteia temperaturi ridicate. Lucrați în turnătorii...... Marea Enciclopedie Medicală

TURNĂTORIE- o ramură a ingineriei mecanice care produce produse metalice prin turnarea metalului topit într-o turnătorie (vezi) și primirea (vezi). Turnarea poate fi un produs finit sau (vezi), care este supus unei prelucrări mecanice ulterioare... Marea Enciclopedie Politehnică

Pictură de Peder Severin Krøyer înfățișând o turnătorie despre... Wikipedia

Turnătorie- [(oțel) turnare; (fier) turnătorie (întemeiere)] producție de piese turnate folosind forme de turnătorie prin turnarea și solidificarea metalului în ele. Producția de produse din metal turnat este cunoscută din cele mai vechi timpuri (mileniul II î.Hr.); in China,… … Dicţionar enciclopedic de metalurgie

I Producția de turnătorie este una dintre industriile ale căror produse sunt turnări (vezi Turnarea), obținute în matrițe de turnătorie atunci când sunt umplute cu aliaj lichid. Producția anuală de piese turnate în lume depășește 80 de milioane de tone, din... ... Marea Enciclopedie Sovietică

Toate metalele capabile să se topească, cum ar fi aurul, argintul, staniul, plumbul, zincul etc., pot fi folosite pentru turnare. Dar cel mai important material pentru această chestiune în prezent sunt aliajele de cupru și fier sub formă de fontă și oțel. De la…… Dicţionar Enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron

Turnătorie este baza principală a complexului de inginerie mecanică și dezvoltarea acestuia depinde de ritmul de dezvoltare al ingineriei mecanice în ansamblu.
La cel de-al XI-lea Congres al muncitorilor de turnătorie ruși de la Ekaterinburg din septembrie 2013, a fost ridicată de urgență problema stării industriei de turnătorie, care este indisolubil legată de dezvoltarea ingineriei mecanice.
Producția de piese turnate rusești în anii reformei a scăzut de 4,5 ori de la 18,5 milioane de tone la 4,2 milioane de tone și tinde să scadă sub 4,0 milioane de tone în 2013. Numărul turnătorilor a scăzut de aproape trei ori de la 3500 la 1250 de întreprinderi. Au fost lichidate 10 institute de cercetare de turnătorie.
Exportul de piese turnate este nesemnificativ, exportul de echipamente de turnătorie este practic inexistent. În același timp, importul de echipamente de turnătorie, inclusiv pentru turnătorii de uzine metalurgice, a crescut de aproape 9 ori în cei 10 ani din 2003, depășind 1,0 miliarde USD. dolari în 2012.
Sunt necesare măsuri urgente pentru relansarea producției rusești de turnătorie, care necesită combinarea eforturilor turnătorilor, industriei ingineriei și potențialul științific cu sprijinul real din partea organizațiilor guvernamentale și a instituțiilor de dezvoltare financiară în cadrul unui parteneriat public-privat.
Un articol al președintelui Asociației Ruse de Turnătorie, prof. Dibrova I.A.

Fig.1. Producția de piese turnate pe țară în 2011

Producția de turnătorie în Rusia este baza principală a complexului de inginerie mecanică și dezvoltarea sa depinde de ritmul de dezvoltare a ingineriei mecanice în ansamblu. Perspectivele dezvoltării producției de turnătorie sunt determinate de nevoia de piese turnate, dinamica lor de producție, autoritatea tehnologiilor de turnătorie și capacitatea competitivă între țările străine dezvoltate.

Să luăm în considerare starea producției de turnătorie în Rusia.

În 2011, în lume au fost produse 98,6 milioane de tone de piese turnate din aliaje feroase și neferoase, inclusiv 4,3 milioane de tone în Rusia, ceea ce reprezintă 4,36%

Producția de piese turnate pe țară este prezentată în Fig. 1, din care se poate observa că locul principal în producția de piese turnate este ocupat de China, care produce astăzi aproximativ jumătate din producția mondială de piese turnate.

Fig.2. Producția de turnări în țările BRICS în 2011

Rusia ocupă locul 6 după China, SUA, India, Germania și Japonia.

Producția de turnare în țările BRICS s-a ridicat în 2011 la 59,49 milioane de tone, ceea ce reprezintă 60% din producția mondială (Fig. 2). Rusia ocupă locul trei în rândul țărilor BRICS și produce 8,22% din producția de turnare a acestor țări.

Producția de turnătorie din Rusia ocupă o poziție de lider printre bazele de achiziții ale ingineriei mecanice precum sudarea și forja. Rata de utilizare a metalelor (de la 75 la 95%). Pe de altă parte, producția de turnătorie este cea mai consumatoare de cunoștințe, de energie și de materiale. Pentru a produce 1 tonă de piese turnate, este necesară topirea a 1,2-1,7 tone de materiale cu încărcătură metalică, feroaliaje și fluxuri, prelucrarea și pregătirea a 3-5 tone de nisipuri de turnare (pentru turnarea în forme de nisip-argilă), 3-4 kg de materiale de legare (pentru turnare în matrițe de la CTS) și vopsele. În costul turnării, costurile cu energia și combustibilul reprezintă 50-60%, costul materialelor 30-35%.

Fig.3. Volume de producție de piese turnate în Rusia din 1990 până în 2012

Dinamica producției de turnare în Rusia din 1990 până în 2012. prezentată în fig. 3. Cele mai mari volume de producție de piese turnate au fost în 1985 și s-au ridicat la 18,5 milioane de tone. După aceasta, a început o scădere bruscă a producției, asociată cu o încălcare a principiilor generale de cooperare în domeniul produselor de inginerie între republicile URSS, privatizarea și lichidarea întreprinderilor. Numai în Moscova, aproximativ 20 de întreprinderi s-au închis, inclusiv AMO ZIL, fabricile Stankolit și Dynamo și uzina care poartă numele. Voikov, care a produs aproximativ 500 de mii de tone de piese turnate. Din 2001 până în 2008 producția de piese turnate s-a stabilizat la 7 milioane de tone. Ulterior, scăderea producției de turnare este asociată cu criza economică, cu reducerea personalului calificat, în primul rând pensionari, și cu închiderea întreprinderilor. În ultimii ani, producția de piese turnate din aliaje feroase și neferoase s-a stabilizat la nivelul de 4,2 - 4,4 milioane de tone.

Numărul total de turnătorii din Rusia este de aproximativ 1250, care produc piese turnate, echipamente și materiale aferente.

Producția de piese turnate per angajat în 2012 a fost de aproximativ 14,3 tone pe an.

Industria de turnătorie a ingineriei mecanice și a metalurgiei (conform estimărilor experților) angajează aproximativ 300 de mii de oameni, inclusiv 90% muncitori, 9,8% ingineri și 0,2% oameni de știință.

Majoritatea turnătoriilor din Rusia (78%) sunt turnătorii mici, cu un volum de producție de până la 5.000 de tone de piese turnate pe an.

Datele privind capacitățile, volumele de producție și numărul de muncitori din turnătorii, conform informațiilor de care dispune asociația, sunt prezentate în tabel. 1.

Tabelul 1. Analiza stării producției rusești după capacitate, volumul producției și numărul de angajați

№	Volumul de producție de piese turnate (t pe an)	Numar de angajati	Numărul de întreprinderi	%	Note
1	50000-100000	2000-3000	12	1	Turnătorii de fabrici de automobile, inginerie energetică, complex de apărare
2	10000-50000	500-2000	84	6,7	Ateliere de turnătorie ale marilor fabrici de mașini
3	5000-10000	200-500	180	14,4	Ateliere de fabrici de mașini și ateliere individuale
4	1000-5000	50-200	430	34,4	Atelierele întreprinderilor de construcții de mașini
5	Mai puțin de 1000	50-100	544	43,5	Ateliere mici pentru diverse scopuri

Prin procese tehnologice, producția de piese turnate este distribuită astfel:

Tabel 2. Producția de piese turnate după procese tehnologice, %

78% din piese turnate sunt produse pe linii și mașini mecanizate și manual. Nivelul de automatizare și mecanizare a producției de turnătorie în Rusia este prezentat în tabel. 3.

Tabelul 3. Nivelul de automatizare și mecanizare a producției de turnătorie

În prezent, exportul de piese turnate este de 30 de mii de tone pe an în țări precum Germania, Anglia, Franța, Israel, Suedia, Norvegia, Finlanda, importul este de aproximativ 70 de mii de tone.

Volumele de producție de piese turnate depind în mod semnificativ de volumele de producție ale echipamentelor de turnătorie autohtone pentru propriile nevoi și provizii de export.

O serie de mari producători de echipamente de turnătorie din Rusia și-au păstrat și extins specializarea, dar nu satisfac nevoile turnătoriilor și fabricilor. Următoarele echipamente nu sunt produse în Rusia:

linii automate și mecanizate pentru producerea matrițelor fără flacon din amestecuri nisip-argilă și întărire la rece;
mașini pentru realizarea matrițelor din amestecuri nisip-argilă cu dimensiuni ale balonului de la 400x500mm la 1200x1500mm;
mașini pentru producerea miezurilor de turnătorie cu scule la cald și la rece;
echipamente pentru vopsirea matrițelor de turnătorie;
mașini de răcire;
mașini de turnare la presiune joasă;
mașini de turnare centrifugă;
cuptoare cu inducție de medie frecvență cu o capacitate mai mare de 10 tone pentru topirea fontei și a oțelului;
malaxoare discontinue si continue pentru prepararea amestecurilor de intarire la rece cu o capacitate mai mare de 10 tone/ora;
echipamente pentru regenerarea amestecurilor de întărire la rece cu o capacitate mai mare de 10 tone/oră.

Este produsă o gamă parțială de mașini de turnare la presiune înaltă.

Flota de echipamente de turnătorie a fost ușor actualizată în ultimii 5 ani, vârsta medie este de 28 de ani.

Fig.4. Dinamica importurilor de echipamente de turnătorie din 2003 până în 2012.

În acest sens, este de așteptat ca în următorii 5-10 ani echipamentele lipsă să fie achiziționate de la companii străine din Germania, Italia, SUA, Japonia, Turcia, Danemarca, Anglia, Cehia, Franța etc.

Să evaluăm piața echipamentelor importate.

Dinamica importurilor de echipamente de turnătorie în Rusia din 2003 până în 2012. (milioane de dolari SUA) este prezentată în Fig. 4.

În 2012, importurile de echipamente, piese de schimb și accesorii pentru turnătorii și industriile conexe din toate țările lumii s-au ridicat la aproximativ 705 milioane USD. STATELE UNITE ALE AMERICII. Dinamica importurilor de echipamente de turnătorie din toate țările lumii din 2007 până în 2012. (milioane de dolari SUA) este prezentat în tabel. 4.

Tabelul 4. Dinamica importurilor de echipamente de turnătorie din 2007 până în 2012

2007	2008	2009	2010	2011	2012
833,1	948,1	632,2	499,15	676,24	1081,5

Cele mai mari volume de livrări de echipamente de turnătorie către Rusia din toate țările lumii înainte de 2012 au fost în 2008, dar în 2012 volumul de provizii de echipamente a crescut și s-a ridicat la peste 1 miliard de dolari. STATELE UNITE ALE AMERICII. Doar livrările de echipamente de turnătorie se ridică la 720 de milioane de dolari SUA, restul de 259,5 milioane de dolari SUA. SUA au furnizat Rusiei piese turnate, matrițe, paleți, diverse accesorii și instrumente, inclusiv pentru turnătorii metalurgice. Livrările de echipamente de turnătorie din țările lider ale lumii în ultimii trei ani (2010-2012) sunt prezentate în tabel. 5 (milioane de dolari SUA).

Tabelul 5. Livrări de echipamente de turnătorie din țările lider ale lumii pentru 2010-2012.

Din Tabelul 5 se poate observa că echipamentele de turnătorie sunt furnizate în principal din Germania și Italia. În general, 72% din echipamentele de turnătorie sunt achiziționate din țări străine. Prin urmare, producția de piese turnate pentru fabricarea echipamentelor casnice este redusă.

În ciuda nivelului scăzut al volumelor de producție de turnare din ultimii ani, multe fabrici reconstituie producția de turnătorie pe baza noilor procese și materiale tehnologice și a echipamentelor avansate.

Scopul principal al reconstrucției este extinderea volumelor de producție, îmbunătățirea calității produselor care îndeplinesc cerințele moderne ale clienților, îmbunătățirea situației de mediu și a condițiilor de muncă. Atunci când se efectuează reconstrucția, este necesar un studiu aprofundat al pieței de vânzare a produselor, analiza proceselor tehnologice moderne, a echipamentelor și a materialelor, dezvoltarea unui aspect tehnologic optim și a amenajării echipamentelor și dezvoltarea unui proiect de funcționare. Proiectarea tehnologică și operațională necesită specialiști calificați. Din păcate, astăzi în Rusia există un număr limitat de organizații capabile să preia complet proiectarea tehnologică și operațională a unui atelier sau site. Prin urmare, sunt create grupuri creative de specialiști și organizații pentru a efectua acest tip de muncă.

În ultimii 3 ani, peste 90 de turnătorii și situri au fost reconstruite complet sau parțial.

Reconstructia atelierelor si fabricilor se realizeaza pe baza de linii mecanizate, inlocuind munca manuala. Doar în ultimii 4 ani (2008-2012), în turnătorii au fost instalate 25 de linii automatizate și mecanizate pentru producția de matrițe de turnătorie.

Introducerea unor tehnologii promițătoare

Pentru producția de fontă și oțel, procesele tehnologice de topire în cuptoarele cu inducție și cu arc electric sunt promițătoare, oferind o compoziție chimică specificată stabil și o temperatură de încălzire a topiturii pentru o prelucrare eficientă în afara cuptorului.

Următoarele sunt promițătoare pentru topirea aliajelor turnate:

Pentru topirea fontei:

Cuptoare cu creuzet cu inducție de medie frecvență cu o capacitate de până la 10-15 tone. Astfel de cuptoare sunt produse de companii interne: SRL "RELTEC", Ekaterinburg, SA "Electroterm-93", Saratov, SA "Novozybkovsky Plant of Electrothermal Equipment", LLC "Kurai", Ufa, JSC NPP "Institutul de Electrotehnologii", Ekaterinburg, SODRUZHESTVO LLC și alții,
precum și companiile străine AVR, Junker (Germania), Inductotherm, Ajax (SUA), EGES, Turcia, care sunt cele mai utilizate în Rusia;
Cuptoare cu arc de curent continuu produse de JSC Sibelektroterm, Novosibirsk, LLC NTF EKTA, Moscova, LLC NTF Komterm, Moscova.

Pentru topirea fierului, cuptoarele cu creuzet cu inducție de frecvență medie sunt mai flexibile din punct de vedere tehnologic.

Fig.5. Creșterea volumelor de producție de fontă topită în cuptoare cu inducție (%)

Din păcate, în ultimii ani, nu s-a efectuat nicio lucrare pentru îmbunătățirea tehnologiei de topire a fierului în cupole. Nu, și anterior nu exista o producție în masă de cuptoare cu cupola în Rusia. În acest sens, toate cuptoarele cu cupola în funcțiune sunt fabricate folosind o metodă de casă, fără a preîncălzi explozia și curățarea de înaltă calitate a gazelor de eșapament de praf și componente dăunătoare. Cuptoarele cu cupolă pe gaz nu au găsit o distribuție adecvată în țara noastră din cauza lipsei unui design fiabil și sunt utilizate doar pentru producerea de fontă de calitate scăzută.

Figura 5 prezintă date privind o creștere a volumelor de producție de piese turnate din fontă topită în cuptoare cu inducție și o scădere a volumelor de producție de piese turnate din fontă cupola.

Producția de piese turnate din diverse tipuri de fontă în 2012 este prezentată în tabel. 6.

Tabel 6. Producția de piese turnate din diverse tipuri de fontă în 2012

Fig.6. Creșterea volumelor de producție de piese turnate din aliaje de aluminiu și magneziu (%)

Creșterea volumului de topire a fontei cu conținut scăzut de sulf în cuptoarele cu inducție a făcut posibilă creșterea producției de piese turnate din fontă de înaltă rezistență cu grafit sferic și vermicular. Între 2006 și 2012. producția de piese turnate din fontă de înaltă rezistență cu grafit nodular a crescut cu 12% (Fig. 6) datorită scăderii producției de piese turnate din fontă și oțel gri și special.

Pentru topirea oțelului:

Cuptoare cu arc electric AC și DC, cuptoare cu inducție de frecvență medie și înaltă.

Productie de piese turnate din diverse tipuri de otel in anul 2012. Prezentat in tabel. 7.

Tabel 7. Producția de piese turnate din oțel

Pentru topirea aliajelor neferoase:

Cuptoare electrice cu inducție, cu arc și rezistență, cuptoare cu gaz și ulei.

Producția de piese turnate din aliaje neferoase în anul 2012 este prezentată în tabel. 8.

Tabel 8. Producția de piese turnate din aliaje neferoase

În ultimii ani, s-a înregistrat o creștere a producției de piese turnate din aliaje de aluminiu și magneziu, care în unele cazuri înlocuiesc

Producția de piese turnate modelate în Rusia din aliaje de aluminiu prin diferite metode este prezentată în tabel. 9.

Tabel 9. Producerea pieselor turnate modelate din aliaje de aluminiu prin diverse metode

În prezent, dezvoltarea producției de piese turnate de înaltă calitate bazate pe procese tehnologice moderne în diferite ramuri ale ingineriei mecanice se desfășoară în mod neuniform. Cele mai mari volume de producție de piese turnate se observă în industria de transport (auto, feroviar și municipal), inginerie grea și energetică și industria de apărare.

Fig.7. Producția de piese turnate pe industrie în 2012

Volumele de producție de piese turnate pe industrie sunt prezentate în Fig. 7

Analiza dinamicii producției de piese turnate și echipamente de turnătorie autohtonă în ultimii 10 ani nu ne permite să stabilim perspectivele de dezvoltare a producției de turnătorie în următorii ani. Nu este de așteptat o creștere a volumelor de producție de piese turnate din aliaje feroase și neferoase, deoarece politica și practica de achiziție de produse de inginerie în străinătate continuă. Continuă și tendința de creștere a achizițiilor de piese turnate în străinătate. Cererea industriei autohtone pentru țagle turnate este în scădere. Taglele turnate nu sunt competitive pe piața mondială din cauza costului lor ridicat și din punct de vedere al „preț-calitate” suntem inferioare țărilor străine dezvoltate.

Noi tehnologii de turnătorie nu au fost dezvoltate în ultimii ani, din moment ce 10 institute de cercetare implicate în producția de turnătorie au fost lichidate de sistemul de privatizare. Cercetarea științifică este efectuată numai de departamentele de turnătorie ale universităților, a căror sarcină principală este pregătirea tinerilor specialiști. Majoritatea departamentelor nu sunt dotate cu instrumente și echipamente moderne. Nu există o coordonare a activităților științifice în Rusia. Numărul oamenilor de știință în ultimii 15 ani a scăzut de la 8 la 0,2% din toți lucrătorii din industria turnătoriei. Legătura dintre știință și producție este ruptă, nu există știință industrială.

În condițiile actuale, pentru dezvoltarea ulterioară a producției de turnătorie, reconstrucția vechilor turnătorii și construirea unora noi bazate pe noi procese tehnologice și echipamente moderne ecologice, activitățile de informare desfășurate de Asociația Rusă de Turnătorie joacă un rol important. Asociația organizează în mod regulat conferințe științifice și tehnice de specialitate, o dată la 2 ani are loc un congres al muncitorilor de turnătorie și o expoziție cu participarea specialiștilor străini, în plus, organizează excursii ale specialiștilor la expoziții internaționale de turnătorie și turnătorii din țări străine pentru să se familiarizeze cu soluții tehnice inovatoare și să facă schimb de experiență. A publicat lunar revista științifică și tehnică „Foundryman of Russia”.

De remarcat că, odată cu stabilizarea volumelor de producție de turnare în ultimii 4 ani, calitatea pieselor turnate a crescut semnificativ, acuratețea dimensională a crescut și, în consecință, greutatea acestora a scăzut, caracteristicile de rezistență și performanță au crescut, iar comercializabilitatea a crescut. îmbunătățită.

Echipamentul tehnologic al unui număr de întreprinderi s-a îmbunătățit semnificativ; în ultimii 15 ani, aproximativ 350 de întreprinderi au efectuat reconstrucție, care este îngreunată de lipsa capitalului de lucru la multe întreprinderi.

Sperăm că activitățile comune ale turnătoriilor cu organizații științifice și publice cu sprijinul Guvernului Federației Ruse vor permite dezvoltarea în continuare a producției de turnătorie în Rusia.

Etichete:

Producția de turnătorie este una dintre cele mai vechi meșteșuguri stăpânite de omenire. Primul material de turnare a fost bronzul. În antichitate, bronzurile erau aliaje complexe pe bază de cupru cu aditivi de staniu (5-7%), zinc (3-5%), antimoniu și plumb (1-3%) cu adaosuri de arsen, sulf, argint (zecimi de un procent). Originea topirii bronzului și producerea de produse turnate din acesta (arme, bijuterii, vase etc.) în diferite regiuni datează din mileniul III-VII î.Hr. Aparent, topirea argintului nativ, aurului și aliajelor acestora a fost stăpânită aproape simultan. Pe teritoriul în care locuiau slavii răsăriteni, a apărut în primele secole d.Hr. un meșteșug de turnătorie dezvoltat. e.

Principalele metode de producere a pieselor turnate din bronz și aliaje de argint și aur au fost turnarea ij matrițe de piatră și turnarea pe ceară. Formele de piatră au fost făcute din roci de calcar moi, în care a fost tăiată o cavitate de lucru. De obicei, matrițele de piatră au fost turnate deschise, astfel încât o parte a produsului, formată de suprafața deschisă a topiturii, să fie plată. La turnarea pe ceară, modelele din ceară au fost mai întâi făcute ca copii exacte ale produselor viitoare. Aceste modele au fost scufundate într-o soluție de argilă lichidă, care a fost apoi uscată și arsă. Ceara a ars, iar topitura a fost turnată în cavitatea rezultată.

Un mare pas înainte în dezvoltarea turnării bronzului s-a făcut când a început turnarea clopotelor și a tunurilor (secolele XV-XVI). Îndemânarea și arta meșteșugarilor ruși care au realizat turnări unice de bronz sunt cunoscute pe scară largă - „Tarul Tunul” cu o greutate de 40 de tone (Andrei Chokhov, 1586) și „Clopotul Țarului” cu o greutate de 200 de tone (Ivan și Mihail Motorin, 1736).

Bronzul și mai târziu alama au fost materialul principal pentru producția de turnări artistice, monumente și sculpturi timp de multe secole. O sculptură din bronz a împăratului roman Marcus Aurelius (secolul al II-lea d.Hr.) a supraviețuit până în zilele noastre. Monumentele turnate în bronz lui Petru 1 din Leningrad (1775) și monumentul „Mileniul Rusiei” din Novgorod (1862) au devenit celebre în întreaga lume. În vremea noastră, a fost realizat un monument din bronz turnat pentru Iuri Dolgoruky, fondatorul Moscovei (1954).

În secolul al XVIII-lea Noul material de turnătorie, fonta, care a servit drept bază pentru dezvoltarea industriei mașinilor în prima jumătate a secolului al XIX-lea, a ocupat primul loc în ceea ce privește producția de masă și versatilitatea.Până la începutul secolului al XX-lea. producția de turnătorie de metale și aliaje neferoase a constat în producerea de piese turnate modelate din bronz de staniu și alamă și lingouri din cupru, bronz și alamă. Turnările modelate se făceau doar prin turnare în forme de nisip (pe atunci se spunea și scriau „mulaje de pământ”, „turnare în pământ”). Lingourile cu o greutate de cel mult 200 kg au fost produse prin turnare în forme de fontă.

Următoarea etapă în dezvoltarea producției de turnătorie de metale și aliaje neferoase a început în jurul anilor 1910-1920, când au fost dezvoltate noi aliaje, în principal pe bază de aluminiu și, ceva mai târziu, pe bază de magneziu. În același timp, a început dezvoltarea turnării modelate și semifabricate din bronzuri și alame speciale - aluminiu, siliciu, mangan, nichel, precum și dezvoltarea producției de lingouri din nichel și aliajele acestuia. În 1920-1930 Aliajele de zinc sunt create pentru turnarea prin injecție. În 1930-1940 Se dezvoltă turnarea modelată din aliaje de nichel. Perioada 1950-1970 a fost marcată de dezvoltarea tehnologiei de topire și turnare a titanului și a aliajelor acestuia, uraniu și alte metale radioactive, zirconiu și aliaje pe bază de acesta, molibden, wolfram, crom, niobiu, beriliu și metale din pământuri rare.

Dezvoltarea de noi aliaje a necesitat o restructurare radicală a tehnologiei de topire și a echipamentelor de topire, utilizarea de noi materiale de turnare și noi metode de realizare a matrițelor. Natura în masă a producției a contribuit la dezvoltarea unor noi principii de organizare a producției, bazate pe mecanizarea și automatizarea extinsă a proceselor de fabricare a matrițelor și a miezurilor, topirea, turnarea matrițelor și prelucrarea turnărilor.

Necesitatea asigurării de înaltă calitate a pieselor turnate a condus la cercetări științifice aprofundate privind proprietățile metalelor lichide, procesele de interacțiune a topiturii cu gazele, materialele refractare, zguri și fluxuri, procesele de rafinare din incluziuni și gaze, procesele de cristalizare a aliaje metalice la viteze de răcire foarte scăzute și foarte mari, procese de umplere

turnătorii X matrițe cu o topire, solidificarea pieselor turnate cu fenomene însoțitoare - contracție volumetrică și liniară, apariția diferitelor structuri, segregare, tensiuni. Aceste studii au început în 1930-1940. acad. A. A. Bochvar, care a pus bazele teoriei proprietăților de turnare a aliajelor.

Din 1920-1930 Cuptoarele electrice - rezistență, canal de inducție și creuzet - sunt utilizate pe scară largă pentru topirea metalelor și aliajelor neferoase. Topirea metalelor refractare a fost practic posibilă numai prin utilizarea unei descărcări cu arc în vid și încălzire cu fascicul de electroni. Topirea cu plasmă este în prezent în curs de dezvoltare, iar topirea cu fascicul laser este următoarea.

În 1940-1950 A existat o tranziție masivă de la turnarea cu nisip la turnarea metalelor - matrițe frigorifice (aliaje de aluminiu, magneziu și cupru) la turnarea sub presiune (zinc, aluminiu, aliaje de magneziu, alamă). În aceiași ani, în legătură cu producția de pale de turbine turnate din aliaje de nichel rezistente la căldură, vechea metodă de turnare în ceară, numită turnare de precizie și acum numită turnare cu ceară pierdută, a fost reînviată pe o nouă bază. Această metodă a asigurat producerea de piese turnate cu adaosuri de prelucrare foarte mici datorită dimensiunilor foarte precise și finisajului de suprafață ridicat, ceea ce a fost necesar din cauza prelucrabilității extrem de dificile a tuturor aliajelor rezistente la căldură pe bază de nichel și cobalt.

În turnare semifabricată (producția de lingouri pentru deformarea ulterioară în scopul fabricării semifabricatelor) în anii 1920-1930. În loc de fontă au început să fie utilizate pe scară largă formele răcite cu apă.În anii 1940-1950. se introduce turnarea semi-continuă și continuă a lingourilor din aliaje de aluminiu, magneziu, cupru și nichel.

În 1930-1940 Au existat schimbări fundamentale în principiile de construire a tehnologiei de turnare a matrițelor și de solidificare a turnărilor. Aceste modificări s-au datorat atât diferenței puternice între proprietățile noilor aliaje de turnare față de proprietățile fontei cenușii tradiționale și ale bronzului de staniu (formarea de pelicule puternice de oxid, contracție volumetrică mare, schimbarea intervalului de cristalizare de la aliaj la aliaj), cât și creșterea nivelul cerințelor pentru piese turnate în ceea ce privește rezistența, densitatea și omogenitatea.

S-au dezvoltat modele de noi sisteme de deschidere în expansiune în contrast cu cele vechi conice. În sistemele în expansiune, suprafețele secțiunii transversale ale canalelor cresc de la coloană la porțile de alimentare, astfel încât punctul cel mai îngust este secțiunea cilindrului la trecerea la colectorul de zgură. În acest caz, primele porțiuni de metal care curg din zgură în zgură, care nu pot fi umplute, curgerea topiturii din zgură în porți are loc sub influența unei presiuni foarte mici în zgura neumplută. Această presiune mică creează o viteză liniară în mod corespunzător mică a topiturii care intră în cavitatea matriței. Fluxurile de topire din matriță nu se sparg în picături și nu captează aer; dar filmul de oxid de pe suprafața topiturii din matriță este distrus, topitura nu este contaminată cu pelicule. Datorită acestor avantaje ale sistemelor de extindere a porții, acestea sunt utilizate în prezent pentru a produce piese turnate critice din toate aliajele,

O altă realizare importantă în tehnologia producerii de piese turnate de înaltă calitate, dezvoltată și implementată în timpul dezvoltării turnării modelate din aliaje noi de metale neferoase, este principiul solidificării direcționale a piesei turnate. Experiența acumulată în producerea pieselor turnate din aliaje de turnare tradiționale, „vechi” - fontă cenușie și bronz de staniu - a indicat că este necesar să se disperseze alimentarea cu topitură în matrița de turnare, asigurând, în primul rând, umplerea fiabilă a matriței. cavitate și împiedicând încălzirea locală a acesteia. Volumul fontei cenușii aproape nu se modifică în timpul cristalizării și, prin urmare, piese turnate din acest aliaj nu sunt practic afectate de porozitatea de contracție sau de înveliș și nu au nevoie de câștiguri.

Bronzurile de staniu „vechi” cu 8-10% staniu au avut un interval de cristalizare foarte lung, prin urmare, la turnarea în matrițe de nisip, toată contracția volumetrică din piese turnate s-a manifestat sub formă de porozitate fină împrăștiată, care nu se poate distinge cu ochiul liber. S-a creat impresia că metalul din turnare este dens și că folosirea experienței de producere a pieselor turnate din fontă, cu alimentarea cu metal a părților sale subțiri, este justificată și în cazul turnării produselor din bronz. Profiturile precum valurile tehnologice de pe piese turnate pur și simplu nu au existat. Matrița prevedea doar un orificiu de ventilație - un canal vertical din cavitatea matriței, aspectul unei topituri în care a servit ca semn de umplere a matriței de turnare.

Pentru a obține piese turnate de înaltă calitate din aliaje noi, s-a dovedit a fi necesar să se efectueze solidificarea direcțională din părți subțiri, care se întăresc în mod natural mai întâi, la altele mai masive și apoi la profit. În acest caz, pierderea de volum în timpul cristalizării fiecărei zone solidificate anterior este completată cu topitură din zona care nu a început încă să se solidifice și, în final, din câștigurile care se solidifică ultimele. O astfel de solidificare direcționată necesită o alegere foarte competentă a locației pentru alimentarea topiturii în matriță. Este imposibil să furnizați topitură în cea mai subțire secțiune a matriței; este mai rațional să furnizați metalul lichid în apropierea profitului, astfel încât această parte a matriței să se încălzească în timpul umplerii. Pentru a crea solidificare direcțională, este necesar să se înghețe în mod intenționat acele părți ale matriței în care solidificarea ar trebui să aibă loc mai repede. Acest lucru se realizează folosind frigidere în forme de nisip sau răcire specială în forme metalice. Acolo unde întărirea ar trebui să aibă loc ultima, matrița este izolată sau încălzită în mod deliberat.

Principiul solidificării direcționale, realizat și formulat în timpul dezvoltării producției de piese turnate din aliaje de aluminiu și magneziu, este acum absolut obligatoriu pentru obținerea de piese turnate de înaltă calitate din orice aliaje.

Dezvoltarea principiilor științifice de topire a aliajelor de metale neferoase, cristalizarea lor și dezvoltarea tehnologiei de producere a pieselor turnate și lingourilor modelate este meritul unui grup mare de oameni de știință, mulți dintre ei fiind strâns asociați cu învățământul superior. Aceștia includ în primul rând A. A. Bochvar, S. M. Voronov, I. E. Gorshkov, I. F. Kolobnev, N. V. Okromeshko, A. G. Spassky, M. V. Sharov.

Evoluțiile științifice și procesele de producție în domeniul producției de turnătorie a metalelor neferoase în țara noastră corespund realizărilor avansate ale progresului științific și tehnologic. Rezultatul lor, în special, a fost crearea unor magazine moderne de turnare sub presiune și turnare prin injecție la uzina de automobile Volzhsky și o serie de alte întreprinderi. La uzina de motoare Zavolzhsky funcționează cu succes mașini mari de turnat prin injecție, cu o forță de blocare a matriței de 35 MN, care produc blocuri de cilindri din aliaje de aluminiu pentru mașina Volga. Uzina de motoare din Altai a stăpânit o linie automată pentru producerea de piese turnate prin injecție. În Uniunea Sovietică, pentru prima dată în lume, a fost dezvoltat și stăpânit procesul de turnare continuă a lingourilor de aliaj de aluminiu într-un cristalizator electromagnetic. Această metodă îmbunătățește semnificativ calitatea lingourilor și reduce cantitatea de deșeuri sub formă de așchii în timpul strunjirii.

Sarcina principală cu care se confruntă industria de turnătorie din țara noastră este o îmbunătățire generală semnificativă a calității pieselor turnate, care ar trebui să își găsească expresie în reducerea grosimii peretelui, reducerea toleranțelor pentru prelucrare și pentru sistemele de alimentare cu porți, păstrând în același timp proprietățile de performanță corespunzătoare ale produselor. Rezultatul final al acestei lucrări)) ar trebui să fie satisfacerea nevoilor crescute ale ingineriei mecanice cu cantitatea necesară de piese turnate fără o creștere semnificativă a producției totale de piese turnate în greutate.

Problema îmbunătățirii calității pieselor turnate este strâns legată de problema utilizării economice a metalului. Când sunt aplicate metalelor neferoase, ambele probleme devin deosebit de acute. Datorită epuizării depozitelor bogate de metale neferoase, costul producției acestora crește constant și semnificativ. Acum, metalele neferoase sunt de cinci până la zece ori sau de mai multe ori mai scumpe decât fonta și oțelul carbon. Prin urmare, utilizarea economică a metalelor neferoase, reducerea pierderilor și utilizarea rezonabilă a deșeurilor sunt o condiție indispensabilă pentru dezvoltarea producției de turnătorie.

În industrie, ponderea aliajelor de metale neferoase obținute prin prelucrarea deșeurilor - tuns, așchii, diverse resturi și zguri - este în continuă creștere. Aceste aliaje conțin o cantitate crescută de diverse impurități care le pot reduce proprietățile tehnologice și caracteristicile de performanță ale produselor. Prin urmare, în prezent se desfășoară cercetări ample pentru a dezvolta metode de rafinare a unor astfel de topituri și pentru dezvoltarea tehnologiei pentru producerea taglelor turnate de înaltă calitate.

CERINȚE PENTRU turnarea

Piesele turnate din aliaje de metale neferoase trebuie să aibă o anumită compoziție chimică, un anumit nivel de proprietăți mecanice, precizia dimensională necesară și curățenia suprafeței fără defecte exterioare și interne.La piese turnate nu sunt permise fisuri, antialunecare, găuri de trecere și slăbiciune. Suprafețele care stau la bază pentru prelucrare nu trebuie să prezinte înclinare sau deteriorare.Defectele acceptabile, numărul lor, metodele de detectare și metodele de corectare sunt reglementate de standardele industriale (OST) și specificațiile tehnice.

Piesele turnate sunt furnizate cu spru-urile tăiate și spru-urile tăiate. Zonele de tuns și cioșnire de pe suprafețele netratate sunt curățate la nivel. Corectarea defectelor prin sudare și impregnare este permisă. Necesitatea tratamentului termic este determinată de condițiile tehnice.

Precizia dimensională a pieselor turnate trebuie să îndeplinească cerințele OST 1.41154-72. Toleranțele, care includ suma tuturor abaterilor de la dimensiunile desenului care apar în diferite etape ale producției de turnare, cu excepția abaterilor datorate prezenței pantelor de turnare, trebuie să corespundă uneia dintre cele șapte clase de precizie (Tabelul 20). În fiecare clasă de precizie, toate toleranțele pentru orice dimensiune de un tip (D, T sau M) sunt egale pentru o dată turnare și sunt stabilite în funcție de cea mai mare dimensiune totală.

Suprafețele prelucrate ale pieselor turnate trebuie să aibă o toleranță pentru prelucrare. Alocația minimă trebuie să fie mai mare decât toleranța. Valoarea alocației este determinată de dimensiunile totale și clasa de precizie a pieselor turnate.

Curățenia suprafeței pieselor turnate trebuie să corespundă clasei de rugozitate specificate. Depinde de metoda de realizare a piesei turnate, de materialele folosite la realizarea matritelor, de calitatea pregătirii suprafeței modelelor, matrițelor și matrițelor. Pentru a obține piese turnate care îndeplinesc cerințele de mai sus, se folosesc diverse metode de turnare în matrițe unice și reutilizabile.

CLASIFICAREA TURNATELOR

În funcție de condițiile de serviciu, indiferent de metoda de fabricație, piesele turnate se împart în trei grupe: generale, responsabile și mai ales responsabile.

Grupul de uz general include piese turnate pentru piese care nu sunt concepute pentru rezistență. Configurația și dimensiunile lor sunt determinate numai de considerente de proiectare și tehnologia. Astfel de piese turnate nu sunt supuse inspecției cu raze X.

Piesele turnate pentru scopuri critice sunt utilizate pentru fabricarea pieselor proiectate pentru rezistență și funcționare sub sarcini statice. Ei sunt supuși unei inspecții selective cu raze X.

Grupul de scopuri deosebit de critice include piese turnate pentru piese proiectate pentru rezistență și funcționare sub sarcini ciclice și dinamice. Acestea sunt supuse inspecției individuale cu raze X, inspecției cu fluorescență și inspecției cu curent turbionar.

În funcție de volumul testelor de acceptare, standardele industriale OST11.90021-71, OST 1.90016-72, OST1.90248-77 prevăd împărțirea pieselor turnate din aliaje de metale neferoase în trei grupe.

Grupa 1 include piese turnate ale căror proprietăți mecanice sunt monitorizate selectiv pe eșantioane tăiate din corpul pieselor turnate de control, cu testarea simultană a proprietăților mecanice pe probe turnate separat din fiecare turnare sau testare bucată cu bucată pe probe tăiate din semifabricate turnate la fiecare turnare; precum și controlul densității de testare bucată cu bucată (raze X).

Grupa a II-a include piese turnate, ale căror proprietăți mecanice sunt determinate pe probe turnate separat sau pe probe tăiate din semifabricate turnate la turnare și, la cererea fabricii consumatoare, pe mostre tăiate din piese turnate (selectiv), precum și pe bucată. -piesa sau controlul selectiv al densitatii pieselor turnate prin metoda cu raze X. (Pentru piese turnate din grupa IIa nu se efectuează controlul densității).

Grupa III este formată din piese turnate în care se controlează doar duritatea. La solicitarea uzinei de consum, proprietățile mecanice sunt monitorizate pe probe turnate separat.

Atribuirea pieselor turnate la grupul corespunzător se face de proiectant și se precizează în desen.

În funcție de metoda de fabricație, configurația suprafeței, masele de dimensiune geometrică maximă, grosimea peretelui, caracteristicile mortarelor, nervurilor, îngroșări, găuri, numărul de tije, natura prelucrării și rugozitatea suprafețelor prelucrate, scopul și cerințele tehnice speciale, piesele turnate sunt împărțite. în 5-6 grupe complexe (turnare în forme de nisip și sub presiune - 6 grupuri; turnare în forme de răcire, forme de ceară pierdută și forme de coajă - 5 grupe). În acest caz, numărul de caracteristici de potrivire ar trebui să fie de cel puțin cinci sau patru pentru șase sau, respectiv, cinci grupuri de complexitate. Dacă există un număr mai mic de caracteristici de potrivire, se folosește o metodă de grupare a acestora prin alocarea lor secvențială pornind de la grupuri de complexitate mai mare către cele mai mici și oprindu-se la grupul de complexitate la care este atins numărul necesar de caracteristici de potrivire condiționată. Dacă numărul de caracteristici din două grupuri este egal, este dificil să atribuiți turnarea grupului în care a fost utilizată caracteristica „configurație de suprafață” pentru a o determina.

BAZELE TEHNOLOGIEI DE TOPIRE

Având informații despre proprietățile materialelor și interacțiunile acestora cu gazele și materialele refractare, este posibil să se creeze o tehnologie de topire bazată științific. Dezvoltarea tehnologiei de topire pentru o situație specifică include alegerea unei unități de topire, tipul de energie, alegerea materialului de căptușeală a cuptorului și determinarea compoziției necesare a atmosferei din cuptor în timpul topirii. Atunci când creează tehnologie, ei decid modalitățile de prevenire a posibilei contaminări a topiturii și metodele de rafinare a acesteia. Este de asemenea luată în considerare necesitatea dezoxidării și modificării aliajului.

O problemă foarte importantă este alegerea corectă a materialelor de încărcare, adică acele materiale care sunt supuse fuziunii. Atunci când se creează tehnologii, acestea asigură și o reducere a consumului de metale, materiale auxiliare, energie și forță de muncă. Aceste probleme pot fi rezolvate doar într-o situație foarte specifică.

Trebuie avut în vedere faptul că informațiile de mai sus despre proprietățile metalelor și procesele în desfășurare sunt legate de condițiile unui experiment „pur”, când influența altor procese a fost redusă în mod deliberat. Într-o situație reală, această influență poate schimba semnificativ proprietățile individuale. În plus, într-o situație reală, topirea ca sistem nu este niciodată în echilibru cu mediul; se dovedește a fi suprasaturată sau subsaturată. În acest sens, partea cinetică a procesului devine de mare importanță. O evaluare cantitativă a cineticii este foarte dificilă din cauza incertitudinii ecuațiilor care descriu procesele temporale de saturare a gazelor, degazare, interacțiune cu căptușeala etc. Prin urmare, în final, se dovedește că pentru o judecată corectă a fenomenelor. care au loc în timpul topirii, nu numai calculele cantitative ale proceselor individuale sunt importante, ci și o contabilitate și o evaluare mai completă a celui mai mare număr de aceste procese.

DEZVOLTAREA TEHNOLOGIEI DE TOPIRE

Punctele de plecare atunci când se creează o tehnologie pentru topirea unui metal sau aliaj sunt compoziția acestuia, care include baza, componentele de aliere și impuritățile și un anumit nivel de proprietăți mecanice și alte proprietăți ale aliajului în turnare. În plus, se ia în considerare cererea cantitativă de topitură pe unitatea de timp. Tipul de cuptor de topire este selectat pe baza temperaturii de topire a componentei principale a aliajului și a activității chimice atât a acestuia, cât și a tuturor componentelor de aliere și a impurităților cele mai dăunătoare; în același timp, problema materialului de căptușeală a cuptorului este rezolvată. .

În cele mai multe cazuri, topirea se realizează în aer. Dacă interacțiunea cu aerul este limitată la formarea de compuși insolubili în topitură de la suprafață și filmul rezultat al acestor compuși încetinește semnificativ interacțiunea ulterioară, atunci de obicei nu se iau măsuri pentru a suprima o astfel de interacțiune. În acest caz, topirea se realizează în contact direct al topiturii cu atmosfera. Acest lucru se realizează la prepararea majorității aliajelor de aluminiu, zinc și staniu-plumb. Dacă filmul rezultat de compuși insolubili este fragil și nu poate proteja topitura de interacțiuni ulterioare (magneziu

și aliajele sale), apoi luați măsuri speciale folosind fluxuri sau o atmosferă protectoare.

Protecția topiturii împotriva interacțiunii cu gazele este absolut necesară dacă gazul se dizolvă în metalul lichid. Ei se străduiesc în principal să prevină interacțiunea topiturii cu oxigenul. Acest lucru se aplică la topirea aliajelor pe bază de nichel și a aliajelor de cupru capabile să dizolve oxigenul, unde topiturile sunt în mod necesar protejate de interacțiunea cu atmosfera cuptorului. Protecția topiturii se realizează în primul rând prin utilizarea de zguri, fluxuri și alte acoperiri de protecție. Dacă astfel de măsuri se dovedesc a fi insuficiente sau imposibile, se recurge la topirea într-o atmosferă de gaze protectoare sau inerte. În cele din urmă, topirea este utilizată în vid, adică la o presiune a gazului redusă la un anumit nivel. În unele cazuri, pentru a reduce intensitatea interacțiunii topiturii cu oxigenul, se introduc în ea aditivi de beriliu (sutimi de procente în aliaje de aluminiu-magneziu și magneziu), siliciu și aluminiu (zecimi de procente în alamă).

În ciuda protecției, topiturile de metal sunt încă contaminate cu diverse impurități peste limita permisă. Adesea, materialele de încărcare conțin prea multe impurități. Prin urmare, în timpul topirii, topiturile sunt adesea rafinate - purificate din impuritățile solubile și insolubile, precum și deoxidate - îndepărtat oxigenul dizolvat. Multe aliaje își găsesc aplicație într-o stare modificată, atunci când capătă o structură fin-cristalină și proprietăți mecanice sau tehnologice superioare. Operația de modificare se realizează ca una dintre ultimele etape ale procesului de topire imediat înainte de turnare. La dezvoltarea unei tehnologii de topire, se ține cont de faptul că masa metalului lichid rezultat va fi întotdeauna puțin mai mică decât masa încărcăturii metalice din cauza pierderilor de metal în zgură și a pierderilor de deșeuri. Aceste pierderi se ridică la 2-5% în total, iar cu cât masa unei singure topituri este mai mare, cu atât pierderile sunt mai mici.

Zgura, care apare întotdeauna pe suprafața topiturii, este un sistem complex de soluții de aliaje și amestecuri de oxizi ai componentului principal al aliajului, componente de aliere și impurități. În plus, zgura conține în mod necesar oxizi din căptușeala cuptorului de topire. O astfel de zgură primară care apare în mod natural pe topitură poate fi complet lichidă, parțial lichidă (închegată) și solidă. Pe lângă oxizi, zgura conțin întotdeauna o anumită cantitate de metal liber. În zgura lichidă și coagulată, metalul liber se găsește sub formă de picături separate - margele. Dacă oxizii care formează zgura sunt sub punctul lor de topire, atunci ei sunt solizi. Când se agită topitura și se încearcă îndepărtarea zgurii din aceasta, acești oxizi, adesea sub formă de peliculă, sunt amestecați în topitură. Astfel, în ciuda refractarității oxizilor, zgura formată și îndepărtată are o consistență lichidă, care se datorează cantității mari de topitură prinsă. Într-o astfel de zgură, cantitatea de metal liber este de aproximativ 50% din masa totală a zgurii îndepărtate, în timp ce în zgura cu adevărat lichidă conținutul său nu depășește 10-30%.

Pierderea metalelor în timpul topirii deșeurilor este determinată de evaporarea acestora și de interacțiunea cu căptușeala, exprimată în metalizarea acesteia.

Metalul continut de zgura poate fi returnat in productie. Acest lucru se realizează cel mai simplu în legătură cu un metal liber care nu este legat de niciun compus. Zdrobirea și cernerea zgurii vă permite să returnați 70-80% din metalul liber. Zgura rămasă este o materie primă metalurgică de înaltă calitate și este trimisă la uzinele metalurgice pentru a izola cele mai valoroase componente.

La determinarea pierderilor de metal în timpul topirii pentru deșeuri și cu zgură, nu trebuie să uităm de contaminarea materialelor de încărcare cu impurități străine nemetalice și incluziuni sub formă de reziduuri de ulei, emulsie, apă, zgură, turnare și amestecuri de miez. Dacă munca nu este efectuată cu atenție, masa acestor impurități este socotită automat ca masa metalului care este topit, iar rezultatul este o valoare nerezonabilă a pierderilor în timpul topirii.

Un aspect important al tehnologiei este regimul de temperatură de topire, ordinea încărcării materialelor de încărcare și introducerea componentelor individuale de aliaj, succesiunea operațiilor tehnologice de prelucrare metalurgică a topiturii. Topirea se efectuează întotdeauna într-un cuptor preîncălzit, temperatura la care ar trebui să fie cu 100-200 ° C mai mare decât punctul de topire al componentei principale a aliajului. Este indicat ca toate materialele încărcate în cuptor să fie încălzite la 150-200°C, astfel încât să nu rămână umezeală în ele. Primul material de încărcare care reprezintă cea mai mare parte din probă este încărcat în cuptorul de topire. Când se prepară un aliaj din metale pure, componenta principală a aliajului este întotdeauna încărcată prima. Dacă topirea se realizează folosind zguri și fluxuri, acestea sunt de obicei turnate deasupra încărcăturii metalice încărcate. Dacă condițiile de producție permit, se începe o nouă topitură, lăsând o anumită cantitate de topitură din topitura anterioară în cuptor. Încărcarea încărcăturii într-o baie de lichid accelerează semnificativ procesul de topire și reduce pierderile de metal. Mai întâi, o încărcătură mai refractară este încărcată în baia de lichid. Adăugați periodic zgură sau flux proaspăt și, dacă este necesar, îndepărtați-l pe cel vechi. Dacă tehnologia necesită dezoxidarea topiturii (îndepărtarea oxigenului dizolvat), atunci se realizează astfel încât să se evite formarea de incluziuni nemetalice greu de îndepărtat și dăunătoare în topitură și să se asigure o îndepărtare fiabilă a produse de dezoxidare (vezi mai jos). În cele din urmă, componentele volatile și chimic active ale aliajului sunt introduse în topitură pentru a reduce pierderile acestora. Apoi topitura este rafinată. Imediat înainte de turnare, topitura este modificată.

Este recomandabil să se determine condițiile pentru introducerea unor tipuri individuale de încărcături sau componente de aliaj într-o baie de lichid, comparând temperatura de topire a materialului încărcat și densitatea acestuia cu temperatura de topire și densitatea aliajului. De asemenea, este necesar să se cunoască cel puțin diagrame duble ale stării componentei principale a aliajului cu componente de aliere, impurități și aditivi modificatori.

În marea majoritate a cazurilor, toate componentele de aliere și impuritățile sunt dizolvate în baza lichidă a aliajului, astfel încât topitura poate fi considerată o soluție. Cu toate acestea, prepararea și formarea unei astfel de soluții se realizează în moduri diferite. Dacă următorul aditiv solid are o temperatură de topire mai mare decât topitura, atunci este posibilă doar dizolvarea obișnuită a unui solid într-un lichid. Acest lucru necesită amestecare activă forțată. Aditivul refractar specificat poate avea o densitate mai mică decât densitatea topiturii, iar în acest caz va pluti la suprafață, unde se poate oxida și se încurcă în zgură. Acest lucru ridică pericolul de a nu îndeplini compoziția de aliaj specificată. Dacă un astfel de aditiv „ușor” are un punct de topire mai scăzut decât topitura, acesta intră într-o stare lichidă și, prin urmare, dizolvarea sa ulterioară în topitură este facilitată semnificativ. În unele cazuri, pentru a evita oxidarea și pierderea, astfel de aditivi sunt introduși în topitură folosind un așa-numit clopot - o sticlă perforată în care este plasat aditivul adăugat și apoi scufundați în topitură. Dacă aditivul este mai greu decât topitura, se scufundă pe fundul băii de lichid, deci este puțin probabil să se oxideze. Cu toate acestea, este dificil de monitorizat dizolvarea unor astfel de aditivi, mai ales dacă aceștia sunt mai refractari decât topitura. Este necesară o amestecare suficient de lungă și minuțioasă a întregii mase a topiturii pentru a asigura dizolvarea completă.

Aliajele sunt adesea folosite pentru prepararea aliajelor. Acesta este denumirea dată aliajelor intermediare, constând de obicei din componenta principală a aliajului de lucru cu una sau mai multe componente de aliaj, dar în conținut semnificativ mai mare decât în aliajul de lucru. Utilizarea ligaturii trebuie recursă la cazurile în care introducerea componentei aditive în forma sa pură este dificilă din diverse motive. Astfel de motive pot fi durata procesului de dizolvare, pierderile din oxidare, evaporare și formarea de zgură.

Ligaturile sunt folosite si la introducerea de aditivi chimic activi, care in forma libera in aer pot interactiona cu oxigenul si azotul. Aliajele sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în cazurile în care un element aditiv pur este prea scump sau nu este disponibil deloc, dar producția de aliaje de aliaj a fost deja stăpânită, sunt disponibile și destul de ieftine.

În cele din urmă, este recomandabil să se folosească aliaje atunci când este necesar să se introducă aditivi foarte mici în aliaj. Cantitatea de aditiv pur poate fi de numai câteva sute de grame la câteva sute de kilograme de topitură. Este aproape imposibil să introduceți în mod fiabil o cantitate atât de mică de componentă de aliere din cauza diferitelor tipuri de pierderi și distribuției neuniforme. Folosirea unei ligaturi, care este introdusă într-o cantitate mult mai mare, elimină aceste dificultăți.

Trebuie remarcat faptul că regula generală a tehnologiei de topire a aliajelor este de a menține timpul de proces cât mai scurt posibil. Acest lucru ajută la reducerea costurilor cu energie, a pierderilor de metal și a contaminării topiturii cu gaze și impurități. În același timp, trebuie avut în vedere că, pentru a dizolva complet toate componentele și pentru a face o medie a compoziției aliajului, este necesar să „fierbeți” topitura - mențineți-o la cea mai înaltă temperatură permisă timp de 10-15 minute.

CLASIFICAREA CUPTORULUI DE TOPIRE

În funcție de scara producției, de cerințele privind calitatea metalului topit și de o serie de alți factori, în atelierele de turnare semifabricată și profilată a metalelor neferoase sunt utilizate diferite tipuri de cuptoare de topire.

În funcție de tipul de energie utilizat pentru topirea aliajelor, toate cuptoarele de topire sunt împărțite în combustibil și electrice. Cuptoarele cu combustibil sunt împărțite în cuptoare cu creuzet, cu reverberație și cuptoare cu baie. Cuptoarele electrice sunt clasificate în funcție de metoda de transformare a energiei electrice în căldură. Turnătorii folosesc cuptoare cu rezistență, inducție, arc electric, fascicul de electroni și plasmă.

În cuptoarele cu rezistență electrică, încălzirea și topirea încărcăturii se realizează datorită energiei termice furnizate de elementele electrice de încălzire instalate în acoperișul sau pereții cuptorului de topire. Aceste cuptoare sunt folosite pentru topirea aliajelor de aluminiu, magneziu, zinc, staniu și plumb.

Pe baza principiului și designului lor de funcționare, cuptoarele cu inducție sunt împărțite în creuzet și cuptoare cu canal. Cuptoarele cu creuzet, în funcție de frecvența curentului de alimentare, se clasifică în cuptoare cu frecvență [(0,15-10)-10^6 per/s] crescută și industrială (50 per/s).

Indiferent de frecvența curentului de alimentare, principiul de funcționare al tuturor cuptoarelor cu creuzet cu inducție se bazează pe inducerea energiei electromagnetice în metalul încălzit (curenți Foucault) și conversia acesteia în căldură. La topirea în metal sau alte creuzete din materiale conductoare electric, energia termică este transferată și metalului încălzit de pereții creuzetului. Cuptoarele cu creuzet cu inducție sunt folosite pentru topirea aluminiului, magneziului, cuprului, aliajelor de nichel, precum și a oțelurilor și a fontelor.

Cuptoarele cu inducție cu canal sunt utilizate pentru topirea aliajelor de aluminiu, cupru, nichel și zinc. Pe lângă cuptoarele de topire, se folosesc și mixere cu canale de inducție, care servesc la rafinarea și menținerea temperaturii metalului lichid la un anumit nivel. Complexele de topire și turnare, constând dintr-un cuptor de topire - mixer - mașină de turnare, sunt utilizate pentru turnarea lingourilor din aliaje de aluminiu, magneziu și cupru prin metoda continuă. Principiul funcționării termice a cuptoarelor cu inducție cu canal este similar cu principiul funcționării unui transformator de curent electric de putere, care, după cum se știe, constă dintr-o bobină primară, un circuit magnetic și o bobină secundară. Rolul bobinei secundare în cuptor este jucat de un canal scurtcircuitat umplut cu metal lichid. Când curentul este trecut prin inductorul cuptorului (bobina primară), un curent electric mare este indus într-un canal umplut cu metal lichid, care încălzește metalul lichid conținut în acesta. Energia termică eliberată în canal încălzește și topește metalul situat deasupra canalului în baia cuptorului.

Cuptoarele cu arc electric, bazate pe principiul transferului de căldură de la un arc electric la metalul încălzit, sunt împărțite în cuptoare de încălzire directă și indirectă.

În cuptoarele de încălzire indirectă, cea mai mare parte a energiei termice din arcul fierbinte este transferată metalului încălzit prin radiație, iar în cuptoarele de încălzire directă - prin radiație și conductivitate termică. Cuptoarele indirecte sunt utilizate în prezent într-o măsură limitată. Cuptoarele cu acțiune directă (vid cu arc electric cu un electrod consumabil) sunt utilizate pentru topirea metalelor și aliajelor refractare, active din punct de vedere chimic, precum și a oțelurilor aliate, a nichelului și a altor aliaje. Conform proiectării și principiului lor de funcționare, cuptoarele cu arc electric cu acțiune directă sunt împărțite în două grupe: cuptoare pentru topire într-un creuzet cu scull și cuptoare pentru topire într-o matriță sau cristalizator.

Cuptoarele de topire cu fascicul de electroni sunt utilizate pentru topirea metalelor și aliajelor refractare și active chimic pe bază de niobiu, titan, zirconiu, molibden, wolfram, precum și pentru o serie de grade de oțel și alte aliaje. Principiul încălzirii fasciculului de electroni se bazează pe conversia energiei cinetice a fluxului de electroni în energie termică atunci când se întâlnesc cu suprafața sarcinii încălzite. Eliberarea de energie termică are loc într-un strat subțire de suprafață al metalului. Încălzirea și topirea se efectuează în vid la o presiune reziduală de 1,3-10^-3 Pa. Topirea cu fascicul de electroni este utilizată pentru a produce lingouri și piese turnate modelate. Odată cu topirea fasciculului de electroni, este posibilă supraîncălzirea semnificativă a metalului lichid și menținerea acestuia în stare lichidă pentru o lungă perioadă de timp. Acest avantaj vă permite să rafinați eficient topitura și să o curățați de o serie de impurități. Folosind fascicul de electroni

Topiturile de metal pot elimina toate impuritățile a căror presiune de vapori depășește semnificativ presiunea de vapori a metalului de bază. Temperatura ridicată și vidul profund ajută, de asemenea, la curățarea metalului de impurități datorită disocierii termice a oxizilor de nitrură și a altor compuși găsiți în metal. Cuptor de topire electrozgură ESR conform principiului de funcționare Este un cuptor cu rezistență la încălzire indirectă, în care sursa de căldură este o baie de zgură topită cu o compoziție chimică dată. Metalul care urmează să fie topit sub formă de electrod consumabil este scufundat într-un strat (baie) de zgură lichidă conductoare de electricitate. Un curent electric trece prin electrodul consumabil și prin zgură. Zgura este încălzită, capătul electrodului consumabil este topit și picăturile de metal lichid, care trec printr-un strat de zgură activă chimic, sunt curățate ca urmare a contactului cu acesta și se formează în matriță sub formă de lingou. Zgura protejează metalul lichid de interacțiunea cu atmosfera aerului. Cuptoarele ESR sunt utilizate în principal pentru a produce lingouri din oțeluri de înaltă calitate, rezistente la căldură, inoxidabile și alte aliaje. Metoda ESR este, de asemenea, utilizată pentru producerea de piese turnate cu forme mari: arbori cotiți, carcase, fitinguri și alte produse.

În cuptoarele de topire cu plasmă, sursa de energie termică este un flux de gaz ionizat încălzit la o temperatură ridicată (arc de plasmă), care, la contactul cu metalul, îl încălzește și îl topește. Pentru a obține un flux de plasmă, cuptoarele de topire sunt echipate cu dispozitive speciale - plasmatroni. Metoda cu plasmă de încălzire și topire a aliajelor este utilizată în cuptoarele tip baie, în instalațiile de topire pentru producerea lingourilor într-un cristalizator și pentru topirea metalelor într-un creuzet cranian.

Cuptoarele cu plasmă de tip baie sunt utilizate în principal pentru topirea oțelurilor și aliajelor pe bază de nichel. Cuptoarele cu plasmă pentru topirea într-un cristalizator pot fi utilizate pentru a produce lingouri de oțel, beriliu, molibden, niobiu, titan și alte metale. Cuptoarele cu plasmă pentru topirea într-un creuzet de craniu sunt proiectate pentru turnarea în formă a oțelurilor, a metalelor refractare și chimic active.

PRODUCEREA DE TURNARE DE ALIE DE ALUMINIU

Turnare cu nisip

Dintre metodele de turnare de mai sus în matrițe unice, cea mai utilizată în fabricarea pieselor turnate din aliaje de aluminiu este turnarea în forme de nisip umed. Acest lucru se datorează densității scăzute a aliajelor, efectului de forță mică al metalului asupra matriței și temperaturilor scăzute de turnare (680-800C).

Pentru fabricarea matrițelor de nisip se folosesc amestecuri de turnare și miez, preparate din nisipuri de cuarț și argilă (GOST 2138-74), argile de turnare (GOST 3226-76), lianți și materiale auxiliare. Crearea cavităților în piese turnate se realizează folosind miezuri, fabricate în principal folosind cutii de miez fierbinți (220-300 ° C). În acest scop, se folosește nisip de cuarț placat sau un amestec de nisip cu rășină termorezistabilă și catalizator. Pentru producția de tije, sunt utilizate pe scară largă mașini și instalații de aruncare a nisipului cu o singură poziție, precum și instalații de carusel cu mai multe poziții. Tijele de uscare sunt realizate folosind mașini de scuturat, suflat și împușcat nisip sau manual din amestecuri cu ulei (4ГУ, С) sau lianți solubili în apă. Durata uscării (de la 3 la 12 ore) depinde de greutatea și dimensiunea tijei și este de obicei determinată experimental. Temperatura de uscare este prescrisă în funcție de natura liantului: pentru lianții pe bază de ulei 250-280 °C, iar pentru lianții solubili în apă 160-200 °C. Pentru fabricarea tijelor masive mari, amestecurile de întărire la rece (CMC) sau amestecurile lichide de autoîntărire (LCS) sunt din ce în ce mai utilizate. Amestecuri de întărire la rece conțin rășini sintetice ca liant, iar catalizatorul de întărire la rece este de obicei acid fosforic. Amestecurile LCS conțin un surfactant care promovează formarea spumei.

Tijele sunt conectate în noduri prin lipire sau prin turnarea topiturii de aluminiu în găuri speciale din părțile simbolice. Contracția aliajului în timpul răcirii asigură rezistența necesară a conexiunii.

Umplerea lină a matrițelor de turnare fără șocuri sau vârtejuri este asigurată prin utilizarea sistemelor de deschidere expansive cu raportul zonelor transversale ale elementelor principale Fst: Fshp: Fpit 1:2:3; 1:2:4; 1:3:6, respectiv, pentru alimentarea inferioară, cu fante sau pe mai multe niveluri de metal în cavitatea matriței. Viteza de ridicare a metalului în cavitatea matriței de turnare nu trebuie să depășească 4,5/6, unde 6 este grosimea predominantă a pereților turnării, cm.Rata minimă de ridicare a metalului în matriță (cm/ s) se determină prin formula lui A. A. Lebedev Vmin = 3/§ .

Tipul de sistem de blocare este selectat ținând cont de dimensiunile turnării, de complexitatea configurației sale și de amplasarea în matriță. Formele de turnare pentru turnări de configurații complexe de înălțime mică se efectuează, de regulă, folosind sisteme de închidere inferioare. Pentru înălțimi mari de turnare și pereți subțiri, este de preferat să folosiți sisteme de fante verticale sau combinate. Formele pentru piese turnate de dimensiuni mici pot fi umplute prin sistemele de închidere superioare. În acest caz, înălțimea căderii crustei metalice în cavitatea matriței nu trebuie să depășească 80 mm.

Pentru a reduce viteza de mișcare a topiturii la intrarea în cavitatea matriței și pentru a separa mai bine filmele de oxid și incluziunile de zgură suspendate în aceasta, în sistemele de închidere se introduce o rezistență hidraulică suplimentară - se instalează ochiuri (metalice sau fibră de sticlă) sau se toarnă prin granulare. filtre.

Sprue (alimentatoarele), de regulă, sunt aduse în secțiuni subțiri (pereți) de piese turnate distribuite de-a lungul perimetrului, ținând cont de comoditatea separării lor ulterioare în timpul procesării. Furnizarea de metal a unităților masive este inacceptabilă, deoarece provoacă formarea de cavități de contracție, macro-slăbire și „cufundări” de contracție pe suprafața pieselor turnate. În secțiune transversală, canalele de deschidere au cel mai adesea o formă dreptunghiulară, cu latura lată de 15-20 mm și latura îngustă de 5-7 mm.

Aliajele cu un interval de cristalizare îngust (AL2, AL4, AL), AL34, AK9, AL25, ALZO) sunt predispuse la formarea de cavități de contracție concentrate în unitățile termice ale turnărilor. Pentru a aduce aceste cochilii dincolo de turnare, instalarea de profituri masive este utilizată pe scară largă. Pentru piese turnate cu pereți subțiri (4-5 mm) și mici, masa profitului este de 2-3 ori masa pieselor turnate, pentru cele cu pereți groși este de până la 1,5 ori. Înălțimea profitului se alege în funcție de înălțimea turnării. Dacă înălțimea este mai mică de 150 mm, înălțimea profitului Nprib se consideră egală cu înălțimea turnării Notl. Pentru piese turnate superioare, raportul Nprib/Notl este considerat egal cu 0,3–0,5. Raportul dintre înălțimea profitului și grosimea acestuia este în medie de 2-3. Cea mai mare aplicație în turnarea aliajelor de aluminiu se găsește în profiturile superioare deschise de secțiune transversală rotundă sau ovală; În cele mai multe cazuri, profiturile secundare sunt închise. Pentru a crește eficiența profiturilor, acestea sunt izolate, umplute cu metal fierbinte și completate. Izolarea se realizează de obicei prin lipirea foilor de azbest pe suprafața matriței, urmată de uscare cu o flacără de gaz. Aliajele cu o gamă largă de cristalizare (AL1, AL7, AL8, AL19, ALZZ) sunt predispuse la formarea porozității de contracție împrăștiate. Impregnarea porilor de contracție cu ajutorul profiturilor este ineficientă. Prin urmare, atunci când se realizează piese turnate din aliajele enumerate, nu se recomandă utilizarea instalării de profituri masive. Pentru a obține piese turnate de înaltă calitate, se realizează cristalizarea direcțională, folosind pe scară largă în acest scop instalarea frigiderelor din fontă și aliaje de aluminiu. Condițiile optime pentru cristalizarea direcțională sunt create de un sistem de deschidere verticală. Pentru a preveni degajarea gazului în timpul cristalizării și a preveni formarea porozității de contracție a gazului în piese turnate cu pereți groși, cristalizarea la o presiune de 0,4-0,5 MPa este utilizată pe scară largă. Pentru a face acest lucru, matrițele de turnare sunt plasate în autoclave înainte de turnare, sunt umplute cu metal și piesele turnate sunt cristalizate sub presiune de aer. Pentru a produce piese turnate cu pereți subțiri de dimensiuni mari (până la 2-3 m înălțime), se utilizează o metodă de turnare cu solidificare direcționată secvenţial. Esența metodei este cristalizarea secvențială a turnării de jos în sus. Pentru a face acest lucru, matrița de turnare este așezată pe masa unui lift hidraulic și tuburi metalice cu un diametru de 12-20 mm, încălzite la 500-700 °C, sunt coborâte în ea, îndeplinind funcția de ridicare. Tuburile sunt fixate fix în vasul de colectare, iar orificiile din ele sunt închise cu dopuri. După umplerea vasului de colectare cu topitură, dopurile sunt ridicate, iar aliajul curge prin tuburi în puțuri de închidere conectate la cavitatea matriței prin canale cu fante (alimentatoare). După ce nivelul topiturii din puțuri crește cu 20-30 mm deasupra capătului inferior al tuburilor, mecanismul hidraulic de coborâre a mesei este pornit. Viteza de coborâre este luată astfel încât matrița să fie umplută sub nivelul inundat și metalul fierbinte curge continuu în părțile superioare ale matriței. Acest lucru asigură solidificarea direcțională și permite producerea de piese turnate complexe fără defecte de contracție.

Formele de nisip sunt turnate cu metal din oalele căptușite cu material refractar. Înainte de a umple cu metal, oalele cu căptușeală proaspătă sunt uscate și calcinate la 780-800 °C pentru a îndepărta umezeala. Înainte de turnare, mențin temperatura de topire la 720-780 °C. Formele pentru piese turnate cu pereți subțiri sunt umplute cu topituri încălzite la 730-750 °C, iar pentru cele cu pereți groși la 700-720 °C.

Turnare în forme de ipsos

Turnarea în matrițe de ipsos este utilizată în cazurile în care sunt impuse pretenții sporite asupra pieselor turnate în ceea ce privește acuratețea, curățarea suprafeței și reproducerea celor mai mici detalii în relief. În comparație cu matrițele din gips nisip, acestea au o rezistență mai mare, precizie dimensională, o rezistență mai bună la temperaturi ridicate și fac posibilă producerea de piese turnate de configurații complexe cu o grosime a peretelui de 1,5 mm conform clasei de precizie a 5-6-a. Formele sunt realizate folosind modele cromate cu ceară sau metal (alama, oțel) cu o conicitate în dimensiuni exterioare de cel mult 30" și în dimensiuni interioare de la 30" la 3°. Plăcile de model sunt realizate din aliaje de aluminiu. Pentru a facilita îndepărtarea modelelor din matrițe, suprafața acestora este acoperită cu un strat subțire de grăsime kerosen-stearina.

Formele de dimensiuni mici și mijlocii pentru turnări complexe cu pereți subțiri sunt realizate dintr-un amestec format din 80% gips, 20% nisip de cuarț sau azbest și 60-70% apă (din greutatea amestecului uscat).Compoziția amestecului pt. matrite medii si mari: 30% gips, 60% nisip, 10% azbest, 40-50% apa.Amestecul pentru fabricarea baghetelor contine 50% gips, 40% nisip, 10% azbest, 40-50% apa.Pentru intarzierea prizei , în amestec se adaugă 1-2% var stins.Rezistența necesară a formelor se realizează prin hidratarea gipsului anhidru sau semiapos.Pentru a reduce rezistența și a crește permeabilitatea la gaze, formele de gips brut sunt supuse tratamentului hidrotermal - păstrate într-o autoclavă timp de 6-10 ore sub o presiune a vaporilor de apă de 0,13-0,14 MPa și apoi zile în aer. După aceasta, formele sunt supuse uscării treptate la 350-500 °C.

O caracteristică a matrițelor de gips este conductivitatea lor termică scăzută. Această împrejurare face dificilă obținerea de piese turnate dense din aliaje de aluminiu cu o gamă largă de cristalizare. Prin urmare, sarcina principală atunci când se dezvoltă un sistem de închidere pentru matrițe de gips este de a preveni formarea cavităților de contracție, slăbirea, peliculele de oxid, fisurile fierbinți și umplerea insuficientă a pereților subțiri. Acest lucru se realizează prin utilizarea sistemelor de închidere în expansiune (Fst: Fshl: EFpit == 1: 2: 4), asigurarea vitezei reduse de deplasare a topiturii în cavitatea matriței, solidificarea direcționată a unităților termice către profituri folosind frigidere, creșterea conformității matriței datorită creșterea conținutului de nisip cuarțos din amestec. Piesele turnate cu pereți subțiri sunt turnate în matrițe încălzite la 100--200 °C prin aspirație în vid, ceea ce permite umplerea cavităților de până la 0,2 mm grosime. Piesele turnate cu pereți groși (mai mult de 10 mm) sunt produse prin turnarea matrițelor în autoclave. Cristalizarea metalului în acest caz se realizează la o presiune de 0,4-0,5 MPa.

Turnarea cochiliei

Este recomandabil să se folosească turnarea în carcasă pentru producția în serie și la scară mare de piese turnate de dimensiuni limitate, cu o curățare sporită a suprafeței, o precizie dimensională mai mare și o prelucrare mai mică decât turnarea cu nisip.

Formele de cochilie sunt realizate folosind echipamente metalice fierbinți (250-300 °C) (oțel, fontă), folosind metoda buncărului. Echipamentele de modelare sunt realizate conform claselor de precizie 4-5 cu pante de turnare de la 0,5 la 1,5%. Cojile sunt realizate din două straturi: primul strat este dintr-un amestec cu 6-10% rășină termorezistentă, al doilea este dintr-un amestec cu 2% rășină. Pentru o mai bună îndepărtare a carcasei, înainte de a umple amestecul de modelare, placa de model este acoperită cu un strat subțire de emulsie de degajare (5% lichid siliconic nr. 5; 3% săpun de rufe; 92% apă).

Pentru fabricarea matrițelor de coajă se folosesc nisipuri de cuarț cu granulație fină care conțin cel puțin 96% silice. Legarea jumătăților se realizează prin lipire pe prese speciale cu știfturi. Compoziția adezivului: 40% rășină MF17; 60% marshalit și 1,5% clorură de aluminiu (catalizator de întărire). Formele asamblate se toarnă în recipiente. La turnarea în forme de coajă, se folosesc aceleași sisteme de blocare și condiții de temperatură ca și la turnarea în forme de nisip.

Viteza scăzută de cristalizare a metalului în matrițe de coajă și posibilitățile mai mici de creare a cristalizării direcționale duc la producerea de piese turnate cu proprietăți mai mici decât la turnarea în forme de nisip brut.

Turnare cu ceară pierdută

Turnarea cu ceară pierdută este folosită pentru a produce piese turnate cu precizie sporită (clasa 3-5) și curățenia suprafeței (clasa 4-6 rugozitate), pentru care această metodă este singura posibilă sau optimă.

Modelele în cele mai multe cazuri sunt realizate din compoziții de parafină-stearina (1: 1) sub formă de pastă prin presare în matrițe metalice (turnate și prefabricate) pe instalații staționare sau rotative. La producerea de piese turnate complexe cu dimensiuni mai mari de 200 mm, pentru a evita deformarea modelului, în masa modelului se introduc substanțe care le măresc temperatura de înmuiere (topire).

O suspensie de silicat de etil hidrolizat (30-40%) și cuarț prăfuit (70-60%) este utilizată ca acoperire refractară la fabricarea matrițelor ceramice. Blocurile model sunt acoperite cu nisip calcinat 1KO16A sau 1K025A. Fiecare strat de acoperire se usucă la aer timp de 10-12 ore sau într-o atmosferă care conține vapori de amoniac timp de 0,5-1 ore Rezistența necesară a matriței ceramice se realizează cu o grosime a cochiliei de 4-6 mm (4-6 straturi de acoperire refractară). Pentru a asigura umplerea lină a matriței, se folosesc sisteme de deschidere extensibilă pentru a furniza metal secțiuni groase și unități masive. Piesele turnate sunt de obicei alimentate dintr-un colț masiv prin canale îngroșate (alimentatoare). Pentru turnările complexe, este permisă folosirea profiturilor masive pentru a alimenta unitățile masive superioare cu umplerea obligatorie a acestora din colț.

Topirea modelelor din matrițe se realizează în apă fierbinte (85-90 C), acidulată cu acid clorhidric (0,5-1 cm3 per litru de apă) pentru a preveni saponificarea stearinei. După topirea modelelor, matrițele ceramice se usucă la 150-170 °C timp de 1-2 ore, se pun în recipiente, se umplu cu umplutură uscată și se calcinează la 600-700 °C timp de 5-8 ore Turnarea se efectuează la rece. si matrite incalzite. Temperatura de încălzire (50-300 °C) a matrițelor este determinată de grosimea pereților de turnare. Umplerea matrițelor cu metal se realizează în mod obișnuit, precum și folosind vid sau forță centrifugă. Majoritatea aliajelor de aluminiu sunt încălzite la 720-750 °C înainte de turnare.

Chill turning

Turnarea la rece este principala metodă de producție în serie și în masă a pieselor turnate din aliaje de aluminiu, ceea ce face posibilă obținerea de piese turnate de 4-6 clase de precizie cu o rugozitate a suprafeței Rz = 50-20 și o grosime minimă a peretelui de 3-4 mm. La turnarea într-o matriță de răcire, împreună cu defecte cauzate de vitezele mari de mișcare a topiturii în cavitatea matriței și nerespectarea cerințelor de solidificare direcțională (porozitatea gazului, peliculele de oxid, slăbirea de contracție), principalele tipuri de defectele de turnare sunt subumplere și fisuri. Apariția fisurilor este cauzată de o contracție dificilă. Crăpăturile apar mai ales în piesele turnate din aliaje cu o gamă largă de cristalizare și cu contracție liniară mare (1,25-1,35%). Prevenirea formării acestor defecte se realizează prin diferite metode tehnologice.

Pentru a asigura o curgere lină și liniștită a metalului în cavitatea matriței de turnare, separarea fiabilă a filmelor de zgură și oxid formate în metal în timpul procesului de topire și deplasarea de-a lungul canalelor de deschidere și pentru a preveni formarea lor în matrița de turnare , atunci când turnați într-o matriță de răcire, formele cu deschidere expandată sunt utilizate sisteme cu alimentare cu fund, fantă și mai multe niveluri de metal pentru secțiunile subțiri ale pieselor turnate. În cazul alimentării cu metal a secțiunilor groase, trebuie să se prevadă alimentarea locului de aprovizionare prin instalarea unui șef de alimentare (profit). Toate elementele sistemelor de deschidere sunt situate de-a lungul conectorului matriței. Se recomandă următoarele rapoarte ale secțiunii transversale ale canalelor de deschidere: pentru piese turnate mici EFst: EFshl: EFpit = 1: 2: 3; pentru piese turnate mari EFst: EFsh: EFpit = 1: 3: 6.

Pentru a reduce viteza de curgere a topiturii în cavitatea matriței, se folosesc coloane curbate, plase din fibră de sticlă sau metal și filtre granulare. Calitatea pieselor turnate din aliaj de aluminiu depinde de rata de creștere a topiturii în cavitatea matriței de turnare. Această viteză trebuie să fie suficientă pentru a garanta umplerea secțiunilor subțiri ale pieselor turnate în condiții de disipare crescută a căldurii și, în același timp, să nu provoace subumplere din cauza eliberării incomplete de aer și gaze prin conductele de ventilație și profituri, turbulențe și țâșnire a topiturii în timpul trecerea de la secțiuni înguste la cele largi. Rata de ridicare a metalului în cavitatea matriței la turnarea într-o matriță de răcire se presupune a fi ușor mai mare decât la turnarea în forme de nisip. Viteza minimă de ridicare admisă este calculată folosind formulele lui A. A. Lebedev și N. M. Galdin (a se vedea secțiunea „Turnare cu nisip”).

Pentru a obține piese turnate dense se creează solidificare dirijată, ca și în turnarea cu nisip, prin poziționarea corectă a turnării în matriță și reglarea disipării căldurii. De regulă, unitățile de turnare masive (groase) sunt situate în partea superioară a matriței. Acest lucru face posibilă compensarea reducerii volumului lor în timpul solidificării direct din profiturile instalate deasupra lor. Reglarea intensității eliminării căldurii pentru a crea solidificare direcțională se realizează prin răcirea sau izolarea diferitelor secțiuni ale matriței de turnare. Pentru a crește la nivel local îndepărtarea căldurii, inserțiile din cupru termoconductoare sunt utilizate pe scară largă, acestea asigură o creștere a suprafeței de răcire a matriței de răcire datorită aripioarelor și efectuează răcirea locală a formelor de răcire cu aer comprimat sau apă. Pentru a reduce intensitatea eliminării căldurii, se aplică un strat de vopsea de 0,1-0,5 mm grosime pe suprafața de lucru a matriței de răcire. În acest scop, se aplică un strat de vopsea de 1-1,5 mm grosime pe suprafața canalelor de deschidere și profit. Încetinirea răcirii metalului din matriță poate fi realizată și prin îngroșarea locală a pereților matriței, utilizarea diferitelor acoperiri cu conductivitate termică scăzută și izolarea matriței cu autocolante din azbest. Vopsirea suprafeței de lucru a matriței de răcire îmbunătățește aspectul pieselor turnate, ajută la eliminarea găurilor de gaz și a non-foilor de pe suprafața acestora și crește durabilitatea formelor de răcire. Înainte de vopsire, matrițele de răcire sunt încălzite la 100-120 °C. O temperatură de încălzire excesiv de ridicată este nedorită, deoarece aceasta reduce viteza de solidificare a piesei turnate și durata de viață a matriței. Încălzirea reduce diferența de temperatură dintre turnare și matriță și dilatarea matriței datorită încălzirii acesteia de către metalul turnat. Ca urmare, tensiunile de tracțiune din turnare, care provoacă fisuri, sunt reduse. Cu toate acestea, numai încălzirea matriței nu este suficientă pentru a elimina posibilitatea apariției fisurilor. Este necesară îndepărtarea în timp util a turnării din matriță. Turnarea trebuie îndepărtată din matriță înainte de momentul în care temperatura acesteia devine egală cu temperatura matriței și tensiunea de contracție atinge cea mai mare valoare. De obicei, turnarea este îndepărtată în momentul în care este atât de puternică încât poate fi mutată fără distrugere (450-500 ° C). În acest moment, sistemul de porți nu a dobândit încă o rezistență suficientă și este distrus de impacturi ușoare. Durata de menținere a turnării în matriță este determinată de viteza de solidificare și depinde de temperatura metalului, temperatura matriței și viteza de turnare. Aliajele de aluminiu, în funcție de compoziția și complexitatea configurației de turnare, sunt turnate în forme de răcire la 680-750 °C. Viteza de umplere cu greutate este de 0,15-3 kg/s. Piesele turnate cu pereți subțiri sunt turnate cu viteze mai mari decât cu cele groase.

Pentru a elimina aderența metalelor, a crește durata de viață și a facilita îndepărtarea, tijele metalice sunt lubrifiate în timpul funcționării. Cel mai comun lubrifiant este o suspensie apă-grafit (3-5% grafit).

Părțile matrițelor care creează contururile exterioare ale pieselor turnate sunt realizate din fontă gri. Grosimea peretelui matrițelor este determinată în funcție de grosimea peretelui pieselor turnate, în conformitate cu recomandările GOST 16237-70. Cavitățile interioare din piese turnate sunt realizate folosind tije de metal (oțel) și nisip. Tijele de nisip sunt folosite pentru a forma cavități complexe care nu pot fi realizate cu tije metalice. Pentru a facilita îndepărtarea pieselor turnate din matrițe, suprafețele exterioare ale pieselor turnate trebuie să aibă o pantă de turnare de 30" până la 3° spre conector. Suprafețele interioare ale pieselor turnate realizate cu tije metalice trebuie să aibă o pantă de cel puțin 6°. Tranzițiile ascuțite de la secțiunile groase la secțiunile subțiri nu sunt permise în turnare. Razele de curbură trebuie să fie de cel puțin 3 mm. Găurile cu un diametru mai mare de 8 mm pentru turnările mici, 10 mm pentru medii și 12 mm pentru cele mari sunt realizate cu tije. Raportul optim dintre adâncimea găurii și diametrul acesteia este de 0,7 - 1. Cantitatea de alocație pentru prelucrare atunci când turnarea la rece costă de două ori mai puțin decât turnarea cu nisip.

Aerul și gazele sunt îndepărtate din cavitatea matriței folosind canale de ventilație plasate în planul de separare și dopuri plasate în pereții din apropierea cavităților adânci.

În turnătoriile moderne, matrițele chill sunt instalate pe mașini de turnare semiautomate cu o singură poziție sau cu mai multe poziții, în care închiderea și deschiderea matriței chill, montarea și îndepărtarea miezurilor, scoaterea și scoaterea turnării din matriță sunt automate. . Există, de asemenea, controlul automat al temperaturii de încălzire a matriței de răcire. Umplerea matrițelor de răcire pe mașini se realizează folosind dozatoare.

Pentru a îmbunătăți umplerea cavităților subțiri ale matrițelor și pentru a elimina aerul și gazele degajate în timpul distrugerii lianților, matrițele sunt evacuate și umplute la presiune scăzută sau folosind forța centrifugă.

Strângeți turnarea

Turnarea prin presare este un tip de turnare la rece, destinată producerii de piese turnate tip panou de dimensiuni mari (2500x1400 mm) cu o grosime a peretelui de 2-3 mm (Fig. 63). În acest scop, se folosesc semiforme metalice, care sunt montate pe mașini specializate de turnare și presare cu abordare unilaterală sau bifață a semiformelor. O caracteristică distinctivă a acestei metode de turnare este umplerea forțată a cavității matriței cu un flux larg de topitură pe măsură ce jumătățile de matriță se apropie una de cealaltă. Matrița de turnare nu conține elemente ale unui sistem de închidere convențional. Folosind această metodă, turnările sunt realizate din aliaje AL2, AL4, AL9, AL34, care au un interval de cristalizare îngust.

^ Rata admisibilă de creștere a topiturii în zona de lucru a cavității matriței la turnarea panourilor din aliaje de aluminiu ar trebui să fie în intervalul 0,5-0,7 m/s. O viteză mai mică poate duce la neumplerea secțiunilor subțiri ale pieselor turnate; o viteză excesiv de mare poate duce la defecte de natură hidrodinamică: ondulații, suprafețe neuniforme ale pieselor turnate, captarea bulelor de aer, eroziunea miezurilor de nisip și formarea de fisuri. din cauza ruperii fluxului. Metalul este turnat în recipiente metalice încălzite la 250--350 °C. Viteza de răcire a topiturii este reglată prin aplicarea cavității matriței pe suprafața de lucru

înveliș termoizolant de diferite grosimi (0,05-1 mm). Supraîncălzirea aliajelor înainte de turnare nu trebuie să depășească 15-20° peste temperatura lichidus. Durata de apropiere a semiformelor este de 5-3 s.

Turnare la presiune joasă

Turnarea la presiune joasă este o altă variantă a turnării sub presiune. Este utilizat la fabricarea pieselor turnate cu pereți subțiri de dimensiuni mari din aliaje de aluminiu cu un interval de cristalizare îngust (AL2, AL4, AL9, AL34). Ca și în cazul turnării la rece, suprafețele exterioare ale pieselor turnate sunt realizate cu o matriță de metal, iar cavitățile interne sunt realizate cu tije de metal sau nisip.

Pentru a realiza tijele, utilizați un amestec format din 55% nisip de cuarț 1K016A; 13,5% nisip semigras P01; 27% cuarț pulverizat; 0,8% adeziv pectină; 3,2% gudron M și 0,5% kerosen. Acest amestec nu formează o arsură mecanică. Umplerea matrițelor cu metal se realizează prin presiunea aerului comprimat uscat (18-80 kPa) furnizat la suprafața topiturii într-un creuzet încălzit la 720-750 °C. Sub influența acestei presiuni, topitura este forțată să iasă din creuzet în țeava metalică și din aceasta în colectorul sistemului de deschidere și mai departe în cavitatea matriței de turnare. Avantajul turnării la presiune joasă este capacitatea de a controla automat rata de creștere a metalului în cavitatea matriței, ceea ce face posibilă obținerea de piese turnate cu pereți subțiri de o calitate superioară decât atunci când sunt turnate sub influența gravitației.

Cristalizarea aliajelor într-o matriță se realizează la o presiune de 10-30 kPa înainte de formarea unei cruste metalice solide și 50-80 kPa după formarea unei cruste.

Piesele turnate din aliaj de aluminiu mai dense sunt produse prin turnare la presiune joasă. Umplerea cavității matriței în timpul turnării cu contrapresiune se realizează datorită diferenței de presiune în creuzet și în matriță (10-60 kPa). Cristalizarea metalului în matriță se realizează la o presiune de 0,4-0,5 MPa. Acest lucru previne eliberarea hidrogenului dizolvat în metal și formarea porilor de gaz. Presiunea crescută contribuie la o nutriție mai bună a unităților de turnare masive. În caz contrar, tehnologia de turnare sub presiune nu este diferită de tehnologia de turnare la presiune joasă.

Turnarea sub presiune combină cu succes avantajele turnării la presiune joasă și cristalizării sub presiune.

Turnare prin injecție

Prin turnare prin injecție din aliaje de aluminiu AL2, ALZ, AL1, ALO, AL11, AL13, AL22, AL28, AL32, AL34, sunt produse piese turnate de configurație complexă de 1-3 clase de precizie cu grosimi de perete de la 1 mm și mai sus, găuri turnate cu un diametru de până la 1,2 mm,

filete exterioare și interioare turnate cu un pas minim de 1 mm și un diametru de 6 mm. Curățenia suprafeței acestor piese turnate corespunde claselor de rugozitate 5-8. Producția de astfel de piese turnate se realizează pe mașini cu camere de presare orizontale sau verticale la rece, cu o presiune specifică de presare de 30-70 MPa. Se preferă mașinile cu o cameră de presare orizontală.

Dimensiunile și greutatea pieselor turnate sunt limitate de capacitățile mașinilor de turnat prin injecție: volumul camerei de presare, presiunea specifică de presare (p) și forța de blocare (0). Zona de proiecție (F) a turnării, canalelor de canalizare și a camerei de presare pe placa mobilă a matriței nu trebuie să depășească valorile determinate de formula F = 0,85 0/r.

Pentru a evita formele neumplute și foile neumplute, grosimea peretelui măslinelor din aliaje de aluminiu se determină ținând cont de suprafața acestora:

Suprafață

piese turnate, cm2 Până la 25 25-150 150-250 250-500 Peste 500

Grosimea peretelui, mm. 1-2 1,5-3 2-4 2,5-6 3-8

Valorile optime ale pantei pentru suprafețele exterioare sunt 45"; pentru suprafețele interne 1°. Raza minimă de curbură este de 0,5-1" mm. Găurile mai mari de 2,5 mm în diametru sunt realizate prin turnare. Piesele turnate din aliaje de aluminiu, de regulă, sunt prelucrate numai de-a lungul suprafețelor de așezare. Alocația de prelucrare este atribuită ținând cont de dimensiunile turnării și variază de la 0,3 la 1 mm.

Pentru realizarea matrițelor se folosesc diverse materiale. Părțile matrițelor în contact cu metalul lichid sunt fabricate din oțeluri ZH2V8, 4Х8В2, 4ХВ2С, plăcile de fixare și cuștile matrice sunt din oțeluri 35, 45, 50, știfturile, bucșele și coloanele de ghidare sunt din oțel U8A.

Alimentarea cu metal în cavitatea matriței se realizează folosind sisteme de închidere externe și interne. Alimentatoarele sunt aduse în zona de turnare pentru a fi prelucrate. Grosimea lor este determinată în funcție de grosimea peretelui de turnare la punctul de alimentare și de natura specificată a umplerii matriței. Această dependență este determinată de raportul dintre grosimea alimentatorului și grosimea peretelui de turnare. Umplerea lină a matrițelor, fără turbulențe sau captarea aerului, are loc dacă raportul este aproape de unitate. Pentru piese turnate cu o grosime a peretelui de până la 2 mm, alimentatoarele au o grosime de 0,8 mm; cu o grosime a peretelui de 3 mm, grosimea alimentatoarelor este de 1,2 mm; cu grosimea peretelui de 4-6 mm-2 mm.

Pentru a primi prima porțiune de topitură, îmbogățită cu incluziuni de aer, lângă cavitatea matriței sunt amplasate rezervoare speciale de spălare, al căror volum poate ajunge la 20-40% din volumul de turnare. Saibele sunt conectate la cavitatea matritei prin canale a caror grosime este egala cu grosimea alimentatoarelor. Aerul și gazele sunt îndepărtate din cavitatea matriței prin canale speciale de ventilație și goluri dintre tije (ejectoare) și matricea matriței. Canalele de ventilație sunt realizate în planul conectorului pe partea staționară a matriței, precum și de-a lungul tijelor și ejectoarelor mobile. Adâncimea canalelor de ventilație la turnarea aliajelor de aluminiu este considerată a fi de 0,05-0,15 mm, iar lățimea este de 10-30 mm pentru a îmbunătăți ventilația matrițelor; cavitățile șaibelor sunt conectate la atmosferă prin canale subțiri. (0,2-0,5 mm).

Principalele defecte ale pieselor turnate obținute prin turnare prin injecție sunt porozitatea subcorticală a aerului (gaz), cauzată de captarea aerului la viteze mari de intrare a metalului în cavitatea matriței și porozitatea (sau cavitățile) de contracție în unitățile termice. Formarea acestor defecte este foarte influențată de parametrii tehnologiei de turnare - viteza de presare, presiunea de presare și condițiile termice ale matriței.

Viteza de presare determină modul de umplere a matriței. Cu cât viteza de presare este mai mare, cu atât viteza topiturii se deplasează prin canalele de deschidere, cu atât viteza de intrare a topiturii în cavitatea matriței este mai mare. Vitezele mari de presare contribuie la umplerea mai bună a cavităților subțiri și alungite. În același timp, fac ca metalul să capteze aer și să formeze porozitate subcorticală. La turnarea aliajelor de aluminiu, viteze mari de presare sunt utilizate numai pentru producerea de piese turnate complexe cu pereți subțiri. Presiunea are o mare influență asupra calității pieselor turnate. Pe măsură ce crește, densitatea pieselor turnate crește.

Mărimea presiunii de presare este de obicei limitată de mărimea forței de blocare a mașinii, care trebuie să depășească presiunea exercitată de metal asupra matricei mobile (pF). Prin urmare, prepresarea locală a pieselor turnate cu pereți groși, cunoscută sub numele de „procesul Ashigai”, câștigă un mare interes. Viteza redusă de intrare a metalului în cavitatea matrițelor prin alimentatoare de secțiune mare și prepresarea eficientă a topiturii de cristalizare cu ajutorul unui piston dublu fac posibilă obținerea de piese turnate dense.

Calitatea pieselor turnate este influențată semnificativ și de temperatura aliajului și a matriței. Atunci când se produc piese turnate cu pereți groși de configurație simplă, topitura este turnată la o temperatură cu 20-30 °C sub temperatura lichidus. Piesele turnate cu pereți subțiri necesită utilizarea unei topituri supraîncălzite peste temperatura lichidus cu 10-15 °C. Pentru a reduce amploarea tensiunilor de contracție și pentru a preveni formarea de fisuri în piese turnate, matrițele sunt încălzite înainte de turnare. Se recomandă următoarele temperaturi de încălzire:

Grosimea peretelui de turnare, mm 1 - 2 2-3 3-5 5-8

Temperatura de incalzire

matrite, °C 250-280 200-250 160-200 120-160

Stabilitatea regimului termic este asigurata prin incalzirea (electrica) sau racirea (apa) a matritelor.

Pentru a proteja suprafața de lucru a matrițelor de efectele de lipire și eroziune ale topiturii, pentru a reduce frecarea la îndepărtarea miezurilor și pentru a facilita îndepărtarea pieselor turnate, matrițele sunt lubrifiate. In acest scop se folosesc lubrifianti grasi (ulei cu grafit sau pulbere de aluminiu) sau aposi (solutii sarate, preparate apoase pe baza de grafit coloidal).

Densitatea pieselor turnate din aliaj de aluminiu crește semnificativ la turnarea cu matrițe în vid. Pentru a face acest lucru, matrița este plasată într-o carcasă etanșă, în care se creează vidul necesar. Rezultate bune pot fi obținute folosind „procesul cu oxigen”. Pentru a face acest lucru, aerul din cavitatea matriței este înlocuit cu oxigen. La rate mari de intrare a metalului în cavitatea matriței, provocând captarea oxigenului de către topitură, porozitatea subcorticală nu se formează în piese turnate, deoarece tot oxigenul prins este cheltuit pentru formarea de oxizi de aluminiu fin dispersați, care nu afectează în mod vizibil. proprietățile mecanice ale pieselor turnate. Astfel de piese turnate pot fi supuse unui tratament termic.

Controlul calității pieselor turnate și corectarea defectelor acestora

În funcție de cerințele tehnice, piesele turnate din aliaje de aluminiu pot fi supuse diferitelor tipuri de inspecție: detecție cu raze X, defect gamma sau ultrasonică pentru detectarea defectelor interne; marcaje pentru determinarea abaterilor dimensionale; luminiscent pentru detectarea fisurilor de suprafață; control hidro- sau pneumatic pentru a evalua etanșeitatea. Frecvența tipurilor de control enumerate este prevăzută de condiții tehnice sau determinată de departamentul metalurgistului șef al uzinei. Defectele identificate, dacă sunt permise de specificațiile tehnice, sunt eliminate prin sudare sau impregnare. Sudarea cu arc cu argon este utilizată pentru sudarea umpluturilor, cavităților și fisurilor libere. Inainte de sudare se taie zona defectuoasa astfel incat peretii nisurilor sa aiba o panta de 30-42.Piesele turnate sunt supuse incalzirii locale sau generale la 300-350C. Încălzirea locală se realizează cu o flacără de oxigen-acetilenă, încălzirea generală se realizează în cuptoare cu cameră. Sudarea se realizează cu aceleași aliaje din care sunt realizate piesele turnate, folosind un electrod de tungsten neconsumabil cu diametrul de 2-6 mm la un debit de argon de 5-12 l/min.Forța curentului de sudare este de obicei 25 -40 A pe 1 mm diametrul electrodului.

Porozitatea în piese turnate se elimină prin impregnare cu lac de bachelit, lac asfaltic, ulei de uscare sau sticlă lichidă. Impregnarea se realizează în cazane speciale la o presiune de 490-590 kPa cu expunerea prealabilă a pieselor turnate în atmosferă rarefiată (1,3-6,5 kPa). Temperatura lichidului de impregnare se menține la 100°C. După impregnare, piesele turnate sunt uscate la 65-200°C, timp în care lichidul de impregnare se întărește, și reinspectate.

Bibliografie

Aliaje de turnare și tehnologii pentru topirea lor în inginerie mecanică. M.: Inginerie mecanică. 1984.
Teoria proceselor de turnătorie. L.: Inginerie mecanică. 1976.
Piese turnate din aliaje de aluminiu. M.: Inginerie mecanică. 1970.
Productie de piese turnate din aliaje de metale neferoase. M.: Metalurgie. 1986.
Productie piese din aluminiu turnat. M.: Metalurgie. 1979.
Aliaje de aluminiu. Director. M.: Metalurgie. 1983.

Ar putea fi util să citiți: