Литейное производство

2.2.5. ЦЕНТРОБЕЖНОЕ  ЛИТЬЕ

Центробежным  литьем называют изготовление отливок  в металлических формах, при котором  расплавленный металл подвергается действию центробежных сил. Заливаемый металл отбрасывается к стенкам формы и, затвердевая, образует отливку. Этот способ литья широко распространён в промышленности при получении пустотелых отливок со свободной поверхностью — чугунных и стальных труб, колец, втулок, обечаек и т. п. В зависимости от положения оси вращения форм различают горизонтальные и вертикальные литейные центробежные машины. Горизонтальные машины (рис., а) наиболее часто применяют при изготовлении труб. При получении отливок на машинах с вертикальной осью вращения (рис., б) металл из ковша заливают в форму, укрепленную на шпинделе, приводимом во вращение электродвигателем. Центробежная сила прижимает металл к боковой цилиндрической стенке. Форма вращается до полного затвердевания металла, после чего её останавливают и извлекают отливку. Сложные внутренние стенки отливки выполняют при помощи стержней. Стенки форм для отливок со сложной наружной поверхностью покрывают формовочной смесью, которую уплотняют роликами, образуя необходимый рельеф. Отливки, полученные методом центробежного литья, по сравнению с отливками, полученными другими способами, обладают повышенной плотностью во внешнем слое.

        Схема получения отливок способом  центробежного литья на машинах  с горизонтальной (а) и вертикальной (б) осями вращения: 1 — ковш; 2 — жёлоб; 3 — форма; 4 — отливка; 5 — шпиндесль. 

2.2.6. НЕПРЕРЫВНОЕ  ЛИТЬЕ

   Непрерывное  литье металлов и сплавов - это процесс получения слитков  и заготовок, основанный на  равномерном перемещении металла  относительно зон заливки и  кристаллизации. При этом литейная форма может быть неподвижной или закономерно перемещаться (возвратно-поступательное движение с небольшой амплитудой, вращение, движение по замкнутой кривой ограниченной длины).

         Непрерывное литье металлов и сплавов в СССР и за рубежом начали применять в промышленности в 1930-х гг.; широкое распространение оно нашло в середине 40-х гг. Ннпрерывное литье теоретически позволяет получать отливки сколь угодно большой длины; практически длина отливок определяется возможностями литейного производства, требованиями обрабатывающих цехов и организационно-экономическими соображениями. Получение отливок ограниченной длины методом непрерывного литья иногда неправильно называют полунепрерывным литьём. Равномерные скорости подачи, жидкого металла, его кристаллизации и удаления готовой отливки при непрерывном литье обеспечивают постоянство состава, строения и свойств металла по всей длине отливки. Путём усиленного отвода тепла (благодаря непосредственному охлаждению металла водой) можно повысить скорость кристаллизации и при правильно выбранной скорости литья создать направленную кристаллизацию, в основном вдоль оси отливки, что обеспечивает получение плотных слитков или заготовок с тонким внутренним строением зерна и равномерным химическим составом. Помимо того, непрерывное литье по сравнению со штучным литьём, сокращает количество отходов и потерь металла, затраты рабочей силы, литейной оснастки и инструмента.

         В зависимости от формирующих  отливку устройств различают непрерывное литье в кристаллизатор (изложницу), валки, жёлоб (ручей), между движущимися лентами. Наиболее распространено литьё в металлический кристаллизатор скольжения, которое применительно к сталеплавильному производству получило название непрерывной разливки стали. Разработан и внедрён (для алюминиевых сплавов) принципиально новый вариант Н. л. с формообразованием слитка в электромагнитном поле — литьё в электромагнитный кристаллизатор (рис. 1). Процесс отличается следующими особенностями: отсутствует контакт между кристаллизующимся слитком и стенками металлической формы, что исключает образование грубых поверхностных дефектов; расстояние от мениска металла до пояса непосредственного охлаждения водой очень мало, благодаря чему повышается скорость кристаллизации; металл кристаллизуется в электромагнитном поле с принудительным движением расплава в объёме лунки, что обусловливает мелкозернистую структуру металла.

         В современной металлургии все  слитки алюминиевых и магниевых  сплавов, а также большую долю  слитков тяжёлых цветных сплавов отливают этим методом. При получении слитков тугоплавких металлов и титана непрерывное литье в инертной среде или вакууме обычно совмещают с процессом непрерывной плавки. В этом случае заполнение формы определяется не скоростью разливки расплава, а скоростью расплавления расходуемого электрода или шихты, подаваемой в зону плавления. Для алюминия, меди и сплавов на их основе всё большее распространение получают совмещенные процессы отливки заготовок и последующей их прокатки. К таким процессам относятся получение катанки (когда заготовка формируется в ручье обода вращающегося колеса), получение листовой заготовки путём кристаллизации металла в валках или между двумя охлаждаемыми водой лентами. Литьё между лентами позволяет достигнуть наибольшей производительности совмещенного процесса в результате увеличения длительности контакта между затвердевающим металлом и лентой. По этому принципу работают машина конструкции американского инженера С. Хэзлитта, машина Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института металлургического машиностроения (рис. 2) и др. Иногда совмещенные процессы относят к бесслитковой прокатке (См. Бесслитковая прокатка); однако при этом деформации подвергается уже затвердевший металл, в то время как первоначально под бесслитковой прокаткой понимали деформацию металла при его затвердевании.   

        Рис. 1. Схема непрерывного литья  в электромагнитный кристаллизатор: 1 — индуктор; 2 — лоток; 3 — распределительная  коробка; 4 — плавающая чаша; 5 — коллектор; 6 — направляющий конус; 7 — поддон.

Рис. 2. Общий  вид машины непрерывного литья широких  полос с ленточным кристаллизатором: 1 — входные шкивы; 2 — гидравлические цилиндры натяжения рабочих лент; 3 — пневматические цилиндры центрирующих устройств рабочих лент; 4 — выходные шкивы; 5 — подвижные боковые ограничители; 6 — нижний натяжной ролик; 7 — шланги, подающие воду в машину; 8 — водяной коллектор; 9 — верхний натяжной ролик. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы

1. Материаловедение и технология металлов: Учебник для ВУЗов по машиностроительным специальностям / Г.П. Фетистов, М.Г, Карпман, В.М. Матюнин и др. – М.: Высшая школа, 2000. – 637с.: ил.

2. Технология  конструкционных материалов: Учебник  для студентов машиностроительных ВУЗов / А.М. Дальский , Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухаркин и др.; Под общ. Ред. А.М. Дальского. – 5-е изд., испр. – М. Машиностроение, 2003. – 511с.: ил.

3. «Технологии металлов и конструкционные материалы» под ред. Б.А. Кузьмина, М.: МАШИНОСТРОЕНИЕ, 1989