Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Фасонные отливки из никелевых сплавов изготавливают только литьем в разовые формы — песчаные и керамические (по выплавляемым моделям и Шоу-процессу).
Особенности никелевых сплавов — большая литейная усадка (~2 %) и высокая склонность к газонасыщению. Поэтому песчаные формовочные и стержневые смеси должны обладать хорошей податливостью и высокой прочностью в сыром и сухом состоянии. Уровень прочностных свойств этих смесей такой же, как и смесей для медных сплавов. Они должны обладать минимальной газотворной способностью и иметь хорошую газопроницаемость (не менее 80 см3/см2).
Для изготовления отливок, работающих в условиях повышенных давлений, применяют сухие окрашенные формы; для менее ответственных отливок с толщиной стенок менее 15 мм — сырые или подсушенные. Для окраски форм используют водную графитовую краску, содержащую 5 % каолина и 1 % крепителя. Для окраски можно использовать также порошок сплава алюминия с магнием, хорошо предохраняющий расплав от взаимодействия с влагой формы, циркон, силлиманит и другие материалы. В качестве противопригарной присадки в формовочную смесь вводят до 5 % графита.
Никелевые сплавы, за исключением никелевых бронз, обладают узкими температурными интервалами кристаллизации. Поэтому для пропитки тепловых узлов отливок необходима установка массивных прибылей, эффективность действия которых усиливается при применении экзотермических смесей.
Для заполнения литейных форм расплавом применяют простые расширяющиеся литниковые системы с нижним или щелевым рассредоточенным подводом металла в тонкие части отливок, обеспечивающие равномерное распределение температуры по их сечению. Узкие интервалы кристаллизации большинства никелевых сплавов и невысокий уровень перегрева их перед литьем обусловливают возможность незаливов тонких сечений. Для предотвращения незаливов питатели должны иметь большие площади сечения и малую (но не менее 15 мм) длину.
Направленную кристаллизацию отливок обеспечивают применением холодильников и установкой прибылей над массивными узлами. При изготовлении массивных отливок рекомендуется применять внутренние микрохолодильники. Для этой цели с успехом может быть использован порошок никеля.
Для изготовления сложных по конфигурации отливок широко используют литье в керамические формы, изготовленные по выплавляемым моделям. Модели готовят из различных легкоплавких смесей, исходными компонентами которых являются воск, парафин, стеарин, полистирол, техническая мочевина и др.
Смеси для изготовления керамических форм делают на основе кварцевого песка; в качестве связующего применяют этилсиликат или алюмофосфат. Технология изготовления керамических форм аналогична описанной ранее для алюминиевых сплавов. Перед заливкой керамические формы прокаливают при температуре 1100—1200 °С; заливку ведут в формы, нагретые до 900—1200 °С.
Внутренние полости отливок выполняют при помощи керамических стержней из кремнезема или корунда. Для удаления таких стержней из отливок их выдерживают в расплавленных щелочах.
Керамические формы по постоянным моделям (по Шоу-процессу) изготавливают из формовочных масс, состоящих из гидролизованного этилсиликата, маршалита, сухого кварцевого песка и керамической крошки. Для омыливания этилсиликата в состав смеси вводят щелочь или другой гелеобразователь. Формовочную смесь заливают в опоки с установленными в них модельными комплектами. Крупные литейные формы делают двухслойными — облицовочный слой из керамики на этилсиликате, а наполнительный — из жидкостекольной смеси. Сушку форм ведут выжиганием спирта. Для этого сразу же после извлечения модельного комплекта формы поджигают факелом. После прекращения горения пара спирта полуформы прокаливают при 850—950 °C в течение нескольких часов, а затем охлаждают вместе с печью до 400—450 °С. Дальнейшее охлаждение ведут на воздухе. После контроля качества поверхности полуформы притирают и зачищают, а затем направляют на сборку.
Внутренние полости в отливках выполняют с помощью керамических (на основе SiO2, Al2O3, ZrO2 и др.) или песчаных окрашенных стержней.
Металл перед заливкой нагревают до 1600—1700 °C. Заполняют формы через расширяющиеся щелевые литниковые системы с подводом металла по высоте формы. Объем прибыли обычно принимают на 20—50 % больше объема питаемого узла. Эффективность прибылей усиливают, обогревая их экзотермическими смесями. Прибыли и литники отделяют с помощью керамических абразивных кругов или газовой резкой. Керамические стержни удаляют выщелачиванием в растворах щелочей.