Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Изложницы для слитков. Литье слитков с кристаллизацией под поршневым давлением описано ранее.
Охлаждение отливок в период затвердевания происходит главным образом за счет поглощения тепла металлической формой. Чем больше масса формы, приходящаяся на единицу охлаждающейся поверхности отливки, тем большее количество тепла может быть аккумулировано в самой форме. Особенно это сказывается в малых и средних отливках, где охлаждение в период кристаллизации идет почти полностью за счет аккумуляционной способности формы.
Изучение распределения температур в различные моменты охлаждения латунных слитков ⌀ 75 и 150 мм, залитых в тонкостенную медную охлаждаемую изложницу и в чугунные изложницы с различной толщиной стенок, показывает, что при отливке под атмосферным давлением более низкие значения температурного градиента и, следовательно, менее значительные скорости затвердевания и охлаждения относятся к отливкам, залитым в тонкостенную форму, по сравнению с толстостенной и с медной изложницей, охлаждаемой водой. При этом толщина стенок особенно интенсивно влияет на охлаждение металла в первые 1—1,5 мин. после заливки.
При кристаллизации под поршневым давлением процесс идет более совершенно, когда температура залитого металла на вершине слитка понижается менее интенсивно и это дает возможность более эффективно питать образующиеся усадочные полости жидким металлом.
При незначительной выдержке металла в форме из технологических соображений необходимо менее интенсивно захолаживать головную часть слитка; поэтому нет необходимости применять толстостенные изложницы.
При конструировании изложниц (форм) для литья слитков должны быть учтены специфические особенности процесса, а также должна быть обеспечена механизация операций удаления слитка из изложницы. Для этого необходимо часто и быстро сменять изложницы без нарушения их центрировки по отношению к прессующему пуансону; необходимо применять надставные пуансоны; следует точно соблюдать зазоры между внутренней поверхностью изложницы и пуансоном.
Для механизации удаления слитков они должны выдаваться вниз без перемещения и снятия изложницы со стола пресса. Выпрессовка слитков должна производиться с помощью пуансона; слитки должны падать ящик, расположенный под прессом. Для этого необходимо предусмотреть подвижное дно, расположенное пол постаментом, па котором установлены изложницы.
Ввиду тесного контакта залитого металла с изложницей последняя быстро нагревается и должна быть сменена после четырех-шести отливок. Чтобы быстро производить смену изложниц (не более 1 мин.), не нарушая их центрировки по отношению к прессующему плунжеру машины, применяются постаменты, центрирующие изложницу и надставные пуансоны, не связанные с прессующим плунжером пресса.
Преимущества надставных пуансонов заключаются в следующем:
1) уменьшается холостой ход пресса, что сокращает выдержку металла в изложнице до поступления давления;
2) имеется возможность без промедления переходить с одного диаметра слитка на другой;
3) нет необходимости в остановке работ для охлаждения сильно нагреваемого пуансона.
Благодаря применению надставных пуансонов и быстрой смене нагретых изложниц достигнуты на практике бесперебойный ход процесса и высокая производительность.
Изложницы могут устанавливаться на стол пресса или на постамент без крепления и без поддона, перекрывающего нижнюю часть полости изложницы. Образующаяся при заливке металла в изложницу кристаллическая корочка не дает металлу прорваться через нижнюю часть изложницы при прессовании.
Изложница в собранном виде с залитым металлом и с установленным на его «зеркало» надставным пуансоном 1, применяемым на типовом специальном прессе для литья слитков с кристаллизацией под давлением, показана на фиг. 185.
Изложница 2 без дна устанавливается в постоянный постамент, укрепляемый к столу пресса. Для установки в постамент изложниц для слитков различных диаметров (от 35 до 120 мм) применяют промежуточные кольца 4.
Размеры изложниц (фиг. 186) приведены в табл. 54.
Чтобы выпрессовка слитков из изложницы происходила без помех, предусматривается конусность изложниц: 2 мм на сторону для слитков, предназначенных для обработки давлением, и 1 мм на сторону для поделочных слитков.
Верхняя часть изложницы на высоте около 30—40 мм изготовляется без конуса, чтобы служить направляющей для прессующего пуансона.
Размеры надставных пуансонов (фиг. 187) приведены в таил. 55.
Для уменьшения захолаживания пуансоном головной части залитой заготовки целесообразно наклеивать асбестовый картон (с помощью жидкого стекла) на нижний торец надставного пуансона.
При заливке более крупных слитков, а также при применении более высоких удельных давлений необходимо перекрывать нижнюю часть полости изложницы поддоном (с небольшими заплечиками), входящим в полость, и закреплять его.
Чтобы избежать частой смены изложниц из-за их перегрева, применяют изложницы с водяным охлаждением.
Изложницы с водяным охлаждением. На фиг. 188 показана одна из подобных изложниц.
На чугунное основание 8 установлен корпус 7 с кожухом 6, являющийся одновременно резервуаром для воды, расположенным концентрически к изложнице 5.
При помощи кольца 2, разъемного кольца 1 и асбестовых прокладок 3 производится сборка охлаждаемой изложницы, причем вода надежно изолируется от рабочей поверхности изложницы. Вода подается в нижний ниппель и выходит в канализацию через верхний ниппель 4.
При отливке массивных заготовок (диаметром 100 мм и выше), когда необходимо более интенсивное охлаждение изложницы, резервуар для воды может быть образован непосредственно стенками изложницы и кожухом. В том и другом случаях охлаждение изложниц следует производить не ниже чем до температуры 150°.
Нужно учитывать, что водяное охлаждение предназначено для понижения температуры изложниц, а не температуры залитого металла, а также не для ускорения затвердевания металла. Поэтому водяное охлаждение следует включать после окончания кристаллизации, непосредственно перед удалением слитка из изложницы или сейчас же после удаления.
Изложницы с узкой подогреваемой горловиной. В случае необходимости работы на прессах малой мощности при предельно допускаемых низких удельных давлениях применяются: изложницы с узкой горловиной, подогреваемой элементами сопротивления; малотеплопроводные прочные керамические насадки специального профиля и асбестовые прокладки между залитым металлом и прессующим пуансоном.
Применение изложниц с узкой горловиной (фиг. 189) в значительной степени увеличивает удельное давление, передаваемое на металл.
Чтобы металл в узкой горловине быстро не затвердевал и мог быть использован для заполнения усадочных раковин, на горловину устанавливается кольцевая керамическая насадка 2 с заделанными в ней элементами сопротивления.
Высота горловины должна быть выбрана таким образом, чтобы к концу затвердевания значительная часть объема жидкого металла, находящегося в горловине, была запрессована в изложницу и был оставлен небольшой выступ (высотой 10—20 мм).
При отсутствии обогрева горловины столб металла в ней затвердевает раньше металла в изложнице и будет вдавливаться в тело изложницы как инородное тело, образуя расслаивание между металлом слитка и металлом горловины.
При большом удельном давлении, образуемом в изложнице, в ней создается значительное противодавление, что может привести к выбрызгиванию металла через основание изложницы. Поэтому изложницы с обогреваемой горловиной должны быть надежно прикреплены к столу или постаменту и снабжены поддоном.
Учитывая сильный нагрев изложниц и необходимость их периодической замены, следует устраивать такое крепление, которое обеспечивает быстрое снятие изложниц, например: болты с квадратной головкой, двигающиеся в Т-образных пазах, или откидные болты.
Приспособления для удаления слитка. При работе на неспециализированных прессах, у которых нет устройств для выпрессовки заготовок в люк пресса, применяются следующие приспособления для удаления слитков из изложницы.
Передвижная плита 3 (фиг. 190), которая имеет отверстие для выдавливания слитка. После заливки металла и окончания его прессования снимается давление, и изложница 1 вместе с надставным пуансоном передвигается по плите и устанавливается над отверстием. Затем плита перемещается для подачи отлитой заготовки под прессующий пуансон, который и производит выдавливание.
Передвижная плита может быть использована для заливки металла в изложницу, выдвинутую на край стола.
Разъемная изложница 1 помещена в обойму 2; изложница и обойма сопрягаются по конусной поверхности, что обеспечивает плотность сопряжения при прессовании. Разъемные изложницы применяются при изготовлении круглых заготовок без конуса по наружной образующей, для сплошных заготовок некруглого поперечного сечения и для фасонных отливок.
При применении умеренных удельных давлений (в соответствии с приводимыми в диаграмме на фиг. 180) цилиндрические сплошные заготовки, имеющие конус по наружной образующей, могут отливаться на передвижной плите в неразъемных изложницах без применения обойм.
Поворотное приспособление, которое устроено следующим образом (фиг. 191).
На плите 9, имеющей сбоку дугообразное отверстие 8 для прохода выдавливаемых из изложницы слитков, расположен вращающийся вокруг оси 4 постамент 7, в который (с применением промежуточного кольца 5) устанавливается изложница 1.
На том участке плиты 9, где производится заливка металла, установлен диск 2 из жароупорной стали. Bо время заполнения поста мент 7 удерживается стойкой 6, прикрепленной к плите двумя болтами.
По окончании прессования постамент с помощью ручки 3 переворачивается вместе с изложницей 1 и надставным пуансоном 10 до тех пор, пока залитый слиток не окажется над верхней частью отверстия 8. В этом положении слиток еще не вышел за пределы траверсы 11 пресса, которая при повторном прессовании и выдавливает слиток из изложницы. При дальнейшем повороте постамента выпрессованный слиток доходит до той части отверстия в плите, которая находится за пределами стола пресса; при этом слиток падает вниз.
Заливочные ковши. Струя металла, заливаемого в изложницу, не должна попадать на направляющее (цилиндрическое) отверстие изложницы, так как при этом застывшие брызги металла помешают правильной установке надставного пуансона и его движению.
Для этого заливка должна производиться тонкой направленной струей из ковша, имеющего удлиненный острый носик.
Металл должен быть тщательно очищен от шлака. Наиболее целесообразно пользоваться мерными ковшами для каждой заготовки.
Металл из печи следует наливать в ковш, поворачивая печь; худшие результаты в отношении чистоты металла дает черпание металла из печи ковшом.
Для получения чистого без шлаковых включений металла применяют чайниковые ковши. На фиг. 192 показан один из таких ковшей (для слитка ⌀ 90 мм при длине 300 мм).
Заливочные чаши. При отливке заготовок на прессах 1, имеющих колонны, расположение которых затрудняет заливку металла, или когда расстояние между матрицей и пуансоном недостаточно для прохода ковша, а также для правильного направления струи в центр формы, применяются вращающиеся на колоннах пресса или на отдельной стойке 10 заливочные чаши 2 (фиг. 193).
При повороте чаши с установкой ее заливочного отверстия над формой имеется возможность при заливке сбоку направить струю металла в центр изложницы.
Чаша снабжена сменным очком из жароупорной стали.
На этой же фигуре показаны разъемные изложницы для отливки заготовок круглого или другого поперечного сечения. Подвижная часть 3 изложницы прижимается к неподвижной части 12, прикрепленной к стойке 8 с помощью винта 4, маточная гайка которого расположена в стойке 5. Вращение винта производится с помощью маховика 6. Для надежного прижима форм применяется замок 7.
Выталкивание отливок производится толкателем 9 с помощью реечной передачи 11 (валик и рейка).
