CC BY
17
Секция
«СВАРКА ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И РОДСТВЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»
УДК 621.74
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ КАЧЕСТВА ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК, ПОЛУЧАЕМЫХ МЕТОДОМ ЛВМ И ИХ НЕРАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
И. В. Александров*, Е. А. Бем Научный руководитель - Л. А. Оборин
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: yxo.nsk@yandex.ru
Рассмотрены основные проблемы качества литых заготовок, методом ЛВМ.
Ключевые слова: сущность ЛВМ, технологический процесс, дефекты.
ACTUAL PROBLEMS TO THE ACTUALLY OF FORMED STUBLES RECEIVED BY THE METHOD OF LWM AND THEIR UNSTABLE CONNECTIONS
I. V. Alexsandrov*, E. A. Bem Scientific Supervisor - L. A. Oborin
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation *E-mail: yxo.nsk@yandex.ru
The main problems of the quality of cast billets by the LWM method.
Keywords: LWM, process essence, defects.
Сущность литья по выплавляемым моделям сводится к изготовлению отливок заливкой металла в разовую тонкостенную неразъемную литейную форму, изготовленную из жидкопо-движной суспензии по моделям разового использования с последующим затвердеванием залитого металла, охлаждением отливки в форме и извлечением ее из формы. Применяется в случаях, когда дальнейшая механическая обработка детали нежелательна (например, лопатки турбин и т. п.), в силу длительности и дороговизны всего процесса применяют только для очень ответственных деталей.
Технологический процесс:
- изготовление моделей и сборка модельного блока,
- покрытие моделей огнеупорной оболочкой,
- выплавление модельного состава,
- подготовка литейных форм к заливке,
- заливка металла в форму,
- затвердевание и охлаждение отливок,
- выбивка отливок и отделение от литниковой системы,
- очистка отливок.
Дефекты отливок условно разделяют на поверхностные, внутренние, отклонения размеров и конфигурации, несоответствия по химическому составу, структуре и механическим свойствам металла [1].
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2018. Том 1
Дефекты поверхности. Повышенная шероховатость отливок является следствием недостаточной подготовки поверхности пресс-формы, плохого качества поверхности модели, плохого смачивания поверхности моделей суспензией, пробивания первого слоя суспензии песком при обсыпке, образования в полости формы налета кремнезема («пушка»).
Рабочая поверхность пресс-формы должна быть тщательно очищена от остатков модельного состава, воды, лишнего смазочного материала. Суспензия плохо смачивает модели, если на их поверхности остаются следы смазочного материала пресс-формы, а также, если в модельном составе присутствуют компоненты, способствующие плохому смачиванию модели суспензией. Для устранения этого явления в суспензию вводят поверхностно-активные вещества (ПАВ), улучшающие смачивание модели суспензией. Пробивание первого слоя суспензии исключается благодаря повышению ее вязкости от применения для обсыпки первого слоя мелких песков марки 1К1О101.Налет кремнезема в формах появляется при неполном гидролизе этилсиликата (ЭТС). Обычно это наблюдается при гидролизе малым количеством воды. В этом случае необходимо применять сушку в парах аммиака или увеличивать расход воды при гидролизе ЭТС. Заливы, наплывы, «гребешки» на поверхности отливок образуются из-за проникания расплава в трещины оболочковой формы. Трещины в форме могут образоваться как следствие ее недостаточной прочности. В свою очередь, низкая прочность оболочковой формы вызывается использованием некачественных исходных материалов, плохим качеством гидролизованного раствора ЭТС или другого связующего, нарушениями режимов нанесения суспензии на модель и режимов сушки и прокаливания. Обезуглероженный слой на отливках из углеродистых сталей можно уменьшить, вводя в состав суспензии карбюризатор. Можно также проводить термическую обработку отливок в среде, обеспечивающей насыщение их поверхности углеродом [2; 3].
К внутренним дефектам отливок относятся следующие:
- засоры (открытые или закрытые полости в теле отливки, заполненные материалом оболочковой формы) - обычно образуются из-за попадания песчинок в форму при формовке в сыпучий наполнитель, а также смывания расплавом «заусенцев» на форме, образующихся между моделью и литниковой системой при небрежной пайке;
- усадочные раковины и пористость - возникают из-за недостаточного питания отливки при затвердевании, при чрезмерно высокой температуре расплава и формы, из-за нарушений химического состава расплава;
- газовые раковины - образуются как следствие недостаточной газопроницаемости оболочковой формы и образования «воздушных мешков» при неправильной конструкции литнико-во-питающей системы;
- горячие трещины - являются результатом не технологичности конструкции отливки (сочетание тонких и массивных стенок, наличие острых углов, недостаточных размеров галтелей и переходов и т. д.), а также высокой температуры заливки и недостаточной податливости формы.
Отклонения размеров и конфигурации отливки от заданных могут быть вызваны разными причинами. Главными из них являются нестабильность усадки модельного состава и деформация оболочковой формы в процессе прокаливания, а также нестабильность усадки металла отливки. На точность размеров и конфигурации отливки влияют также режимы сушки и прокаливания оболочковой формы. На нестабильность усадки пастообразных модельных составов в большой степени влияет, например, воздух, содержащийся в них. Воздух уменьшает объемную усадку модели, но вследствие непостоянства его содержания в разных моделях в партии вызывает существенную нестабильность размеров моделей при усадке. На деформацию оболочковой формы наибольшее влияние оказывают полиморфные превращения ее материала при нагреве и вызванные ими изменения размеров рабочей полости. Поэтому перспективными для получения точных форм и соответственно отливок являются материалы, не имеющие полиморфных превращений при нагреве и охлаждении и обладающие малым ТКЛР (плавленый кварц, высокоглиноземистый шамот и т. д.).
Несоответствия химического состава и структуры отливок заданным могут быть вызваны отклонениями в составе шихтовых материалов, нарушениями режимов плавки сплава и режимов охлаждения отливки в форме. Несоответствие механических свойств отливки заданным обычно вызывается несоответствием химического состава и структуры требуемым, а также наличием
Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
усадочных дефектов (раковин и пористости) в отливке, повышенным содержанием газов в металле. Кроме использования известных металлургических средств для устранения этих дефектов внимание следует обращать также на технологичность конструкции отливки, конструкцию лит-никово-питающей системы, которая должна обеспечить питание усадки отливки, и на взаимное расположение отливок в блоке и отливок относительно элементов литниково-питающей системы. При неправильном расположении отдельные части отливок, расположенные близко одна к другой, могут создавать тепловой узел, приводящий к замедленному затвердеванию этих частей и образованию в них дефектов.
Библиографические ссылки
1. Литье по выплавляемым моделям : учеб. пособие / Л. А. Оборин, Н. М. Чернов, К. А. Медведев и др. ; Сиб. федер. ун-т. Красноярск, 2009.
2. Оборин Л. А. Научно технологические основы производства литых деталей по выплавляемым моделям ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2013.
3. Лакедемонский А. В. Дефекты отливок и меры их предупреждения. М. : Машгиз, 1962.
© Александров И. В., Бем Е. А., 2018
