автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Технология графитизации и алюминирования тонкостенных ребристых чугунных отливок при изготовлении их в кокилях с расплавляемой облицовкой

ВВЕДЕНИЕ., ,.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВОПРОСОВ ПРОИЗВОДСТВА ОТЛИВОК ИЗ ЧЕРНЫХ СПЛАВОВ В ЛЕГКОПЛАВКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМАХ.

1.1. Взаимодействие и соединение разнородных металлов.

1.2. Особенности взаимодействия кристаллизующегося чугуна с поверхностью расплавляемой облицовки» выполненной из алюминиевого сплава.

1.3. Структурообразование в кокильных чугунных отливках. .,,,,, ,,,,,-., ,,,,,.,,.

1.4. Устранение и предупреждение поверхностного отбела, ,,,,,,,,,,

1.5. Алитирование и элиминирование изделий из черных сплавов ,,,, ,,,,,.,.,,,,,.,

1,8, Выводы, Постановка цели и задач исследования, , , , ,40 2.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ТОНКОСТЕННЫХ РЕБРИСТЫХ ЧУГУННЫХ ОТЛИВОК В КОКИЛЯХ С РАСПЛАВЛЯЕМОЙ ОБЛИЦОВКОЙ

2,1, Тепловое взаимодействие чугунной отливки с расплавляемой облицовкой стального кокиля,

2.1.1, Исходные посылки и допущения ,,,,,,,.,,

2.1.2, Схема взаимодействия чугуна с поверхностью облицовки из алюминиевого сплава.

2.1.3, Обоснование возможности качественного алити-рования поверхности чугунной отливки в расплаве облицовки, . .,.,,

2.1.4, Структурообразование в тонкостенных чугунных отливках при изготовлении их в кокилях с расплавляемой облицовкой. , , Л

2.2, Математическая модель теплового процесса затвердевания ребристой чугунной отливки в кокиле с расплавляемой облицовкой, ,,,,,,,,,,,,,

2.3, Финишная обработка чугунных отливок при изготовлении их в кокилях с расплавляемой облицовкой

2.4, Выводы

3, ГЛАВА 3, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ

ГРАФЙТЙЗАЦЙЙ И А/ДОМИНИРОВАНИЯ ЧУГУННЫХ ОТЛИВОК ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ИХ В КОКИЛЯХ С РАСПЛАВЛЯЕМОЙ ОБЛИЦОВКОЙ.,,,,,,,,.

3.1, Методика проведения исследований, ,,,,,,,,, ,?

3.1.1, Материалы исследований, ,.,,,,,,,

3.1.2, Оборудование и схемы исследований ,,,.,,,,

3.2, Исследование температурных полей системы кокиль -расплавляемая облицовка - отливка при заливке и охлаждении чугуна ,,,,,,,,.,,,,,,,.

3.3, Исследование структуры и свойств чугуна отливок, изготовленных в кокилях с расплавляемой облицовкой

3.3.1, Строение и свойства поверхностного слоя чугунной отливки, образующегося при контакте чугуна с расплавляемой облицовкой.

3.3.2. Влияние температуры и времени выдержки в алюминиевой ванне на процесс графитизации отбеленных отливок из чугуна СЧ15.

3.3.3. Влияние химического состава чугуна на длительность графитизации. . . ,,,,,,,,

3.3.4, Исследование возможности изготовления отливок без поверхностного отбела ,,,,,,,,,,,,

3*4* Исследование процессов алитировэния и элиминирования поверхности ребристых чугунных отливок.

3.4Л. Основные факторы, определяющие формирование алюминиевого покрытия на чугунной отливке

3.4.2, Влияние состояния рабочей поверхности расплавляемой облицовки и поверхности чугунной отливки на ее алитируемость

3.4.3, Влияние микроструктуры поверхностного слоя чугунных отливок на ее алитируемость ,,,,,,,

3.4.4, Исследование режимов алитирования и элиминирования отливок при обработке в ванне с расплавом алюминиевого сплава ,,.,,,,,,,.

3.4.5, Исследование влияния химического состава алюминиевого сплава на качество элиминирования чугунных отливок, ,,,,,,,,,,,,,,,, 156 3,4,6, Формирование микроструктуры покрытий при изготовлении чугунных отливок в кокилях с расплавляемой облицовкой ,,,,,,,,,,,.,,, 180 3,5, Выводы ,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,, 168 4,

ГЛАВА 4, РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ, ОБОРУДОВАНИЯ И ОСНАСТКИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛНШЙ-НИРОВАННЫХ ЧУГУННЫХ ОТЛИВОК БЕЗ ОТБЕЛА В КОКИЛЯХ С РАСПЛАВЛЯЕМОЙ ОБЛИЦОВКОЙ ,,,,,,,,,

4.1, Технологическая схема изготовления элиминированных чугунных отливок в кокилях с расплавляемой облицовкой ,,,,,,,,,,,,.,,.,,,,

4.2, Разработка технических решений для реализации технологии изготовления тонкостенных ребристых чугунных отливок с элиминированной поверхностью

4.3, Выводы.

5, ГЛАВА 5, ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОЕ ОПРОБОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛЮМИНИРОВАНННХ ОТЛИВОК СО СТРУКТУРОЙ СЕРОГО ЧУГУНА В КОКИЛЯХ С РАСПЛАВЛЯЕМОЙ ОБЛИЦОВКОЙ,

5.1, Отработка технологии графитизации и элиминирования чугунных отливок станин электродвигателей на кокильной машине мод, 82505 .,,.,,,,,,

5.2, Отработка технологии на автоматизированном литейном комплексе мод, А82А606С ,,,,,,,,,,.,

5.3, Выводы ,,,.,,,,,.,,,,.,,,,,.

Литейное производство является неотъемлемой структурной составляющей машиностроительных предприятий. Современные методы литья черных и цветных сплавов позволяют максимально приблизить форму и размеры отливаемых заготовок к конфигурации готовых деталей машин и механизмов. Поэтому разработка прогрессивных технологических литейных процессов и создание высокопроизводительного оборудования для изготовления качественных точных отливок при снижении трудоемкости, энергоемкости и себестоимости их производства не теряют актуальности на любом этапе развития общества. Одним из основных направлений в производстве таких отливок следует считать литье в металлические формы (кокили),

При литье в металлические формы повышаются качество, механическая прочность отливок и достигаются их более точные размеры, В них отсутствуют пористость, газовые и усадочные раковины. Появляется возможность снижения или даже полного устранения припусков на механическую обработку. Наряду с этим съем отливок с единицы производственной площади возрастает в несколько раз.

Однако литье в кокиль имеет недостатки. Чугунные отливки, полученные этим способом, как правило, имеют поверхностный, а в тонких сечениях и сквозной отбел. Для устранения отбела необходим длительный отжиг, увеличивающий стоимость отливок. Изготовление в кокилях осложняется возможностью образования горячих трещин в чугунных отливках и малой стойкостью форм из-за высокой температуры заливаемого металла. Указанные недостатки ме'шают широкому внедрению кокильного литья для производства сложных тонкостенных отливок, в частности, сребренных чугунных станин электродвигателей.

По требованиям, предъявляемым к электродвигателям, отливки станин должны иметь наиболее облегченную конструкцию (минимальную толщину стенок), многочисленные удлиненные тонкие ребра на внешней поверхности для хорошего теплообмена, гладкую поверхность, не имеющую пригара. По современным представлениям станина электродвигателя должна иметь горизонтально-вертикальное оребрение, поднутрения и выступы на наружной поверхности, В связи с тем, что механическая обработка станин производится на автоматических линиях, к отливкам предъявляются жесткие требования по твердости (не более 229 НВ по ГОСТ 1412-85) и обрабатываемости.

Эти требования к станине электродвигателя могут быть выполнены при изготовлении отливок в четырехсекторном кокиле. Однако низкая стойкость кокилей при производстве чугунных отливок и необходимость последующего их отжига сдерживают использование данной технологии.

Оригинальный способ изготовления таких отливок был предложен доцентом кафедры электрометаллургии и литейного производства МГМИ В.И,Коневым. Для реализации этого способа в производстве отливок станин электродвигателей на Ярославском электромашиностроительном заводе (ЯЗМЗ) была создана специальная лаборатория, трудами которой совместно с МГМИ разработана и доведена до опытно-промышленного опробования технология, которая при сохранении всех положительных сторон литья в кокиль способна ликвидировать два основных его недостатка - низкую стойкость кокилей при производстве слож-нопрофильных отливок из чугуна и необходимость длительного отжига отливок,

Сущность новой технологии заключается в заливке чугуна в че-тырехсекторный кокиль с вертикальным разъемом и расплавляемой облицовкой, выполняемой из алюминиевого сплава. После заливки чугуна и его кристаллизации отливка вместе с облицовкой выталкивается из кокиля и переносится в расплав того же состава, что и сплав облицовки. После обработки в расплаве, где облицовка полностью расплавляется, а отливка отжигается и элитируется, отливку охлаждают и передают для механической обработки, Алитирование и элиминирование, т,е, покрытие поверхности отливки тонким плотным слоем алюминиевого сплава при ее удалении из расплава, должны улучшить тепловые характеристики электродвигателя, повысить коррозионную стойкость его станины и исключить из технологического процесса операции грунтовки и покраски станин.

При конкретной реализации этой технологии возникает целый ряд проблем, без разрешения которых нельзя обеспечить получение чугунных отливок с необходимыми механическими свойствами и качественным алюминиевым покрытием. Кроме того, сам механизм формирования структуры тонкостенных ребристых чугунных отливок в кокиле с расплавляемой облицовкой и его особенности до конца не выяснены. Поэтому исследования, направленные на оптимизацию параметров процессов графитизации, алитирования и элиминирования, а, следовательно, технологии в целом, актуальны и перспективны,

В настоящей работе представлены результаты углубленного исследования новой технологии на примере структурообразования элиминированной чугунной отливки станины электродвигателя с горизонтально-вертикальным оребрением в едином и непрерывном процессе ее изготовления.

Конкретными задачами исследования являлись определение парэ-метров указанной технологии, обеспечивающих получение отливок без отбелэ и с качественно элиминированной поверхностью непосредственно в ходе литейного процесса, и разрэботка технических решений для реализации положительных результатов исследований.

Диссертационная работэ состоит из введения, 5 глав, основных выводов, содержит 159 страниц машинописного текста, 90 рисунков, 6 таблиц, список использованных источников из 167 наименований и приложения на 20 страницэх,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ по оценке технического уровня комплекса автоматизированного кокильного мод.А£^Б605С

Рассматриваемы"' комплекс предназначен для получения чугунных отливок станин электрэдвигагелеЛ с высотой оси Ерагцения от I3¿ до ¿¿Ь мм в кокиль с pací:, являемой алюминиевой облицовкой.

Ь зостав комплекса входят:

- машина кокильная, : люлидацая операции сборки и разборки с ковых частей кокиля, формирование нижней части отливки поддоном с i гкха стержнем и выталкивателями;

- механизм верхней плиты модели, предназначен для Формирования алюм.:;гиевой облицовки кокиля;

- механизм верхне" плиты отливки, предназначен для крепления части кокиля, йоркирущеЯ внутреннюю полость чугунной отливки, съема и переноса готовой отливки на позиции оплавления облицовки и транспортное средство, обламывания литников отливки;

- дозатор аяюм.;;::!евого сплава для транспортирования, дозирования и заливки облицовки кокиля;

- установка магнитодш:амическая для оплавления облицовки при окунании ее в расплавленный алтз?ашиевый сплав;

- система управления построена на помехоустойчивой электронной технике с применением программируемого контролера типа *\\'икро

- 219

Комплекс позволяет механизировать технологический процесс изготовления отливок,обеспечиваюци;: существенные прие-мущества при получении отливок,в частности: -возможность получать у отливок более тонкие ребра;

-ликвидацию сплошных приливов для крепленпя тиков;

-уменьшение массы "лап" .

Технологический процесс,конструкция механизмов и оснастки заидещены рядом авторских свидетельств СССР на изобретения: 772699; 801970; 916072; ЮП334; 1020184; 1018791; 1076184; 1076185; 1109250; 1291280.

Разрабатываемый комплекс зарубежных аналогов не имеет и по своим техническим параметрам соответствует мировому уровню.

Заведующий отделом тяпана и перспективного развития новой техники ВНИИлитмаа г V

1 \л V V ^

• V \

В.Л.Тарский

-Исполнители:

-Тавриленко А *>• / - ' . Иванов-Змии Е.Б^ и.'А'.; ■. ■ Г ' ■•. '

V ' ■