Последовательность изготовления формы методом ручной формовки

     В промышленных условиях методом ВДП  получают средне и высоколегированные стали, а также сплавы на основе никеля, кобальта и титана.

     В настоящее время созданы и раоотают установки ВДП, позволяющие получать высококачественные слитки массой до 60 т. Из таких слитков получают крупные поковки исключительно высокого качества. Однако большинство установок ВДП, работающих на металлургических заводах, имеют емкость печей (массу слитка), обычно не превышающую 10-12 т. Наибольшее распространение получили печи ВДП 2-6 т.

    Существуют  два принципиально отличных типа вакуумных дуговых печей: с расходуемым и нерасходуемым электродом. (Рис.1). В печах с расходуемым электродом (рис. 1а) дуга горит между переплавляемым электродом и поверхностью ванны жидкого металла, а в печах с нерасходуемым электродом (рис.16) - между графитовым пли металлическим (из тугоплавкого металла) электродом и расплавленным металлом. В обоих случаях переплав ведется в вакуумной камере. В случае использования нерасходуемого электрода (рис.1б), последний участвует в процессе только как проводник тока. При ведении плавки с нерасходуемым электродом существует опасность загрязнения переплавляемого металла материалом электрода вследствие его электрической эрозии и возможности откалывания частиц электрода.

    Общим элементом вакуумных дуговых  печей является медный во-доохлаждаемый  кристаллизатор, в котором расплавленный  металл скапливается, затвердевает и постепенно принимает форму слитка.

Принципы ВДП определяют основные особенности конструкции установок ЗДП. Схема установки ВДП для переплава расходуемых электродов показана на рис.2.

Расходуемый электрод (7) с помощью электродержателя (5) крепится к штоку (2), к которому подсоединен отрицательный полюс источника постоянного тока. Расходуемый электрод подключают к отрицательному полюсу источника питания (прямая полярность) для повышения энергетической эффективности переплава. Шток электрода через скользящее вакуумное уплотнение (3) вводится в вакуумную камеру (4). Медный кристаллизатор (8) охлаждается водой, которая подается в окружающий его кожух. В рабочей камере поддерживают разрежение 0,1 - 1,5 Па с помощью системы вакуумных насосов.

Электрическая дуга горит между торцом электрода  и поверхностью металлической ванны, соединенной с положительным полюсом источника тока по цепи слиток-кристаллизатор. Место подсоединения токоведущих шин к кристаллизатору тлеет большое значение. При неблагоприятной схеме подключения электромагнитное взаимодействие тока дуги и тока, проходящего через жидкий металл, вызывает вращение ванны, нестабильность горения дуги и ее смещение относительно устойчивого положения. Это приводит к ухудшению качества слитка и опасности переброса дуги на стенку кристаллизатора и его прожога. Поэтому обычно организуют коаксиальный токоподвод и равномерное распределение тока по контакту верхнего фланца кристаллизатора с камерой печи (рис.2). 
 
 
 
 

    Рабочая камера (4) представляет собой сварной цилиндр из немагнитной стали. Сверху имеется крышка, в центре которой расположено скользящее вакуумное уплотнение. Здесь же расположены гляделки с перископами, через которые виден кольцевой зазор между электродом и стенкой кристаллизатора. Рабочая вакуумная камера имеет два лика: один для соединения с вакуумной системой, другой - для обслуживания (очистки внутренней поверхности камеры от налетов конденсата. Рабочая камера соединена с кристаллизатором с помощью водоохлаждаемого фланца и резиновой прокладки.

    Кристаллизатор (8) - медный, водоохлаждаемый. Он обеспечивает не только отвод тепла при затвердевании наплавляемого слитка, но и проводит электрический ток. Чтобы исключить коробление, толщина медных стенок кристаллизатора составляет 10-40 мм. Сечение кристаллизатора - круглое, внутренний диаметр от 160 до 1800 мм.

    Медная  гильза кристаллизатора вставлена в кожух из немагнитной стали. В пространство между шили подают воду для охлаждения. Часто поверх кожуха наматывают соленоид, по которому пропускают ток. Создается продольное (аксиальное ) магнитное поле, которое компенсирует внешние магнитные поля (от рабочего тока) и уменьшает движение металла в жидкой ванне. Кроме того, обеспечивается сжатие дуги и уменьшается возможность разряда на стенку. Шток (2), к которому прикреплен расходуемый электрод (7), поднимается с помощью тросов, а опускается под действием силы тяжести и атмосферного давления. Вакуумно-дуговые печи специализируют для переплава конкретного материала (титана, ниобия, стали, тугоплавких металлов). Условная маркировка таких печей для переплава:

титана - ДТВ

ниобия  – ДНВ

стали и сплавов на основе никеля -ДСВ

тугоплавких металлов - ДДВ

Общая компановка основных узлов установки  ВДП приведена на рис.З. 
 

 

     2.Эскиз детали

                        

     2.1. Эскизы элементов литейной формы

       
 
 

     2.2. Эскиз модели стержневого ящика

     

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2.3. Эскиз собранной литейной формы  в разрезе 
 
 

 
 

      1- полости формы; 2- стержень; 3- формовочная  смесь; 4- нижняя опока; 5- верхняя  опока; 6- питатель; 7- шлакоуловитель; 8- стояк; 9- литниковая чаша; 10- выпор; 11- газоотводящие каналы; 
 
 

3. Последовательность  изготовления формы методом ручной  формовки

    Технологический процесс ручного изготовления литейных форм характеризуется рядом специфических операций. Наиболее важными являются операции заполнения формовочной смесью опоки и уплотнения смеси. Уплотнение смеси должно быть проведено равномерно по всему ее объему. Правильно изготовленная литейная форма должна сохранять свои размеры и конфигурацию, а в процессе заливки расплавленным металлом не затруднять выхода пара и газов и легко разрушаться после охлаждения отливок.

       В зависимости от конфигурации отливок, их размеров и сложности, а также  условий и характера производства формовку производят:

       - по неразъемной, цельной, модели;

       - по разъемной модели;

       - по модели со сложными разъемами  (с подрезкой, перекидным болваном и др.)

    Формовка  по цельной модели применяется в  производстве простых отливок, без внутренних полостей и конструктивных выступов на поверхности.

    В производстве сложных отливок обычно форму изготавливают по разъемной  модели с последующей простановкой стержней.

       формовка  это технологический процесс  изготовления из формовочных и стержневых смесей по модельным комплектам форм и стержней с последующей сборкой их под заливку металлом. Формовка включает уплотнение формовочной смеси, позволяющее получить точный отпечаток модели в форме и придать необходимую прочность смеси; устройство в форме вентиляционных каналов для выхода из полости формы образующихся газов и пара при заливке расплавленного металла; извлечение моделей из формы; отделку и сборку формы. 

       2.1. Основные операции ручной формовки

 

 

                                    а                                                         б

Рис.2. Формовка по неразъемной модели:

а - литейная форма в сборе; б - отливка с  литниковой системой 

 

                                      а                                                           б

Рис.3. Формовка по разъемной модели:

а - литейная форма в сборе; б - отливка с  литниковой системой 
 

Список литературы:

1. Казачков Е.А., Чепурной А.Д. Вакуумно-дуговой  переплав.М.:Мариуполь ММИ,1992.С.3-8.

2.Медовар Б.Н.  Электрошлаковый переплав.М.:Металлургиздат,1963,С.7-10.

3. Парцевский  А.Б.Электрошлаковый переплав.М.:Москва,1973.С.7-10.

4.Кудрин В.А.  Внепечная обработка чугуна и  стали.М.:Москва,1992.С.150-155.

5.Дальский А.М.,Арутюнова  И.А., Барсукова Т.М. и др.Технология  конструкционных материалов.М.:Машиностроение,1985.С.45-48.