CC BY
5
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ
качество соединения. Термические циклы определяют условия одновременного и последовательного появления дополнительных деформаций, движения дислокации, а также напряжений и деформаций в различных температурных областях ЗТВ. В настоящее время находит применение шагодуго-вая сварка низколегированных сталей, при которой дуга осуществляет возвратно-псступательные движения вдоль оси шва.
Анализ микроструктуры сварного соединения показал, что при данном способе сварки наблюдается особый характер кристаллизации металла шва. Несмотря на то, что шов по всей длине выполняется за один проход, можно выделить несколько последовательных слоев кристаллизации. Слоистость кристаллизации объясняется цикличностью ввода теп-поты и характером перемещения дуги вдоль кромок. Толщина кристаллитов приблизительно такая же, как и при многопроходной сварке. Встреча их в центре происходит под углом, близким к нулю. т.е. в центре шва кристаллизация идет снизу вверх, что и способствует получению бездефектного шва по его оси. Слоистая кристаллизация при шагодуговой сварке происходит в условиях, когда очередной слой жидкого металла, накапливается на предыдущем, еще полностью не закристаллизовавшемся, то есть на жидкой прослойке. Это обеспечивает всплытие цлака на поверхность шва.
Термический цикл сварки обеспечивает проведение многократной термообработки шва и околошовной зоны. Проведенные предварительные расчеты термического цикла сварки показали, что возмохен выбор режимов при котором в
^ Насче! термммскси о цикла а»ог о* угонов свлрки
ШЯШ
ЕЩ
;о.гоаш4?7г о я* $«,го7&;. ожагоо.тбэ ;
0,»0(514.5€2 021Й 1061.45:.]
о.эоои$г1.34л]
:0ЖИ17ЭТ77 0.5 154109-. ! ояа 1212,41,. 05 'ШЗДЭП. 0.40« 905,161 I 0.Е 329.433 - I 0,6001951,96* \ 8 г0.89Х>86,В12;; I 0 ЗОМ 732232 I
10 Хй« 821 074
11 0Да91гЭС8>'
12 06Э5Й 846.010^-п
13 ^0600(790.261:.
14 0 ЖИ 743,450,
15
16 0.3X1761,5» |
■та 4 > (4 13.1 ПЛ »5 »2 93 41« Ш ».«
Рис. 2. Термический цикл шагодуговой сварки.
сварном соединение образуется бейнитная структура зернистой морфологии.
Применение данного способа сварки позволит выполнять сварные соединения низколегированных высокопрочных сталей без предварительного подогрева, что позволилит значительно сократить трудоемкость и себестоимость изготовления изделия.
Ресурсосберегающие электрошлаковые технологии в производстве заготовок втулок
К. М. ТРАШКОВ, инженер, М. А. ФЕДУСИК, инженер, Н. В. ШАБАПИН, студент, АлтГТУ им. И. И. Ползунова, г Барнаул
В машиностроении широкое применение имеют детали типа втулок, изготовляемые из черных и цветных металлов.
По действующей в промышленности технологии стальные заготовки таких деталей получают в основном ковкой, штмпов-кой, прошивкой и т.д.
При этом большое число промежуточных операций, сопровождающихся нагревом металла до высоких температур, приводит к заметным его потерям и обуславливает высокую трудоемкость получения заготовок, а коэффициент использования металла не превышает 0,1...0,3.
Перспективным направлением решения проблемы экономии как черного, так и цветного мшалла является замена кованых заготовок отливками, имеющими минимальные припуски на механическую обработку.
Однако в последнее время в связи со значительно возражающими требованиями к качеству литых деталей по структуре металла, наличию и величине дефектов, к обеспечению гарантированной надежности работы литых деталей в условиях их длительного использования, актуальным является вопрос совершенствования традиционных литейных процессов и повышения качества литых заготовок. Качество литых деталей определяется осиэвными технологическими процессами, главными из которых являются плавка, заливка и кристаллизация жидкого металла. Поэтому с целью улучшения качества литья увеличивается применение нетрадиционных и специальных способов литья таких, как направленная кристаллизация, бестигельная плавка, электрошлакоЕое литье и его разновидности, новые электрошлаковые технологии с разделением плавления и затвердевания металла [1].
Электрошлаковое литье - метод получения отливок фа-
сонных изделий в водоохлаждаемой металлической литейной форме (кристаллизаторе) на основе применения электрошлакового процесса плавления расходуемого электрода. Электрошлаковое литье (ЭШЛ) совмещает в себе все достоинства электрошлакового переплава - получение металла самого высокого качества и отливки изделий разнообразной формы. ЭШЛ в отличие от приемов обычного литья предусматривает одновременное непрерывное приготовление и расходование жидкого металла в едином для литейной формы агрегате.
При ЭШЛ жидкий металл защищен шлаковой ванной, и шлаковая ванна служит надежной защитой металла от окисления во время заливки металла в форму. Методом ЭШЛ сегодня успешно отливают многие детали и заготовки для различных отраслей промышленности.
Электрошлаковое литье постоянно развивается. Возникли новые направления электрошлакового литья - фасонное, кокильное V центробежное электрошлаковое литье [2]. Своим высоким качеством литой электроилаковый металл, прежде всего, обязан рафинирующему действию ЭШП. Литой металл ЭШП содержит в 2-3 раза меньше неметаллических включений, в 3-4 раза меньше вредных примесей, в 1,5 раза меньше газов (Ог, Нг, N2), что сущестзенно улучшает его пластические свойства, микроструктуру, плотность металла, уменьшает склонность сталей к трещинообразованию [3].
В тяжелом машиностроении, энеэгомашиностроении все шире применяется технология электрошлакового приплавле-ния, когда к заранее приготовленной детали или заготовке приплавляют выступающие части (штуцера, втулки, бобышки и т.п.) или соединяют в одно целое две или более заготов-
ТЕХНОЛОГИЯ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ки [4, 5].
Направленная кристаллизация металла при формировании заготовки в водоохлаждаемэм кристаллизаторе, наличие жидкой металлической ванны в верхней части формирующейся заготовки позволяют получить плотную макроструктуру металла по всему сечению заготовки. Рафинирующая способность жидкого шлака обеспечивает уменьшение содержания вредных примесей и неметаллических включений, что гарантирует его более высокую плотность по сравнению с деформированным металлом и металлом обычной выплавки. Для легированных сталей увеличение плотности составляет от 0,05 до 0,1 г/см3. Прочность и пластичность конструкционных углеродистых и легированных сталей, полученных при ЭШЛ, находятся на уровне аналогичных свойств деформированного металла или превышает его значения.
Исследования вязкости разрушения и механических свойств при различных скоростях деформации металла ЭШП показали, что вязкость разрушения электрошлакового металла в 1,5 раза выше, чем у литого металла индукционной плавки.
Метод центробежного элек-рошлакового литья заключается в накоплении жидкого металла в керамическом тигле с последующей заливкой его вместе со шлаком в изложницу центробежной машины. При этом на поверхности кокиля образуется слой шлакового гарнисажа, на котором формируется отливка. Толщина гарнисажа зависит в основном от температуры, массы, удельной теплоемкости и теплопроводности материала кокиля, а также от температуры и физических свойств заливаемого металла и шлака. Оставшийся незак-ристаллизованным шлак оттесняется жидким металлом к оси вращения и в зависимости от диаметра заливочного отверстия и количества залитого металла может либо оставаться на внутренней поверхности отливки, либо вытесняться наружу через заливочное отверстие.
Предотвращение окисления металла при заливке его в форму достигается такой организацией струи, при которой ее поверхность надежно защищена жидким шлаком от воздействия воздуха. При заполнении металлом формы происходит эмульгирование о нем жидкого шлака. Как показывают эксперименты, коагуляция шлаковой эмульсии и полное удаление ее из металла протекает со скоростями, значительно более высокими, чем скорость кристаллизации металла. Эмульгирование шлака в металле и последующее удаление шлаковой эмульсии способствует очищению объемов отли-
вок от случайных экзогенных и эндогенных включений, образующихся при снижении температуры ме~алла в период заполнения формы.
Из рассматриваемых вариантов электэошлаковых технологий наиболее оптимальным является получение заготовок втулок центробежным электрошлаковым литьем [2, 6].
Кафедрой «МБСП» АлтГТУ им. И.И. Ползунова совместно с ООО «Реметалл» были проведены подготовительные электрошлаковые плавки в керамических и графитовых тиглях с металлическими плавящимися и графитовыми электродами с целью получения высококачественного электрошлакового металла, получаемого из отходов стали, чугуна, меди, бронзы и латуни с целью последующей центробежной электрошлаковой отливки заготовок втулок. Как показали эксперименты, металл, получаемый их отходов, после ЭШП имеет требуемый химический состав и высокую плотность. Для центробежного электрошлакового литья заготовок втулок с тигельной электрошлаковой плавкой черных и цветных металлов спроектирована и изготовлена специальная центробежная машина с горизонтальной осью вращения.
Проведенный экономический анализ показал, что применение полых заготовок ЭШП взамен поковок или обычного литья, особенно из легированной стали, дает значительный экономический эффект и дополнительно повышает коэффициент использования металла.
Литература
1. Патон Б.Е., Медовар Б.И., Бойко Г.А. Электрошлаковое литье Киев: 11аукова думка, 1980. 192 с
2. Медовар Б.И., Маринский Г.С., Шевцов В.Л. Центробежное электрошлаковое литье. - Киев: О-зо «Знание УССР», 1983.-46 с.
3. Лютый И.В., Латаш Ю.В. Электрошлаковая выплавка и рафинирование металлов. - Киев: Наукова думка. 1982. - 188 с.
4. Медовар Б.И., Саенко В.Я., Нагаевкский И.Д., Чепур-ной А.Д. Электрошлаковая технология в машиностроении / Под ред. Патонг Б.Е. - К.: Техника, 1984. - 215 с.
5. Патон Б.Е., Медовар Б.И, Саенко В.Я. Новые возможности электрошлаковых технологий в машиностроении. «Металлургия машиностроения», 2003, № 1, с. 2-5.
6. Шабалин В.Н., Радченко В.Г., Жеребцов С.Н., Еремин E.H. Оптимизация технологических параметров центробежного электрошлакового литья стальных фланцев. Ползунов-ский альманах. - 2003. - № 3-4. - С. 23-25
Системы менеджмента качества - механизм эффективного управления
В. М. ЧИСТИН, с. н. е., канд. техн. наук, член-корр. Академии проблем качества, НЦСМ. г. Новосибирск
О необходимости эффективного управления сегодня говорят все - от президента и губернаторов до рабочих предприятий. Становится все более понятным, что наличие ресурсов -не единственная основа благосостояния. Необходимо сделать эти материальные ресурсы продуктивными и проистодитель-ными а это уже задача управгения. В мировой практике давно уже используются инструменты такого управления, оформленные в виде международных стандартов ИСО серии 9000. В настоящее время - это системы менеджмента качества ГОСТ Р ИСО 9001-2001 (ИСО 9001-2000), которые приняты более чем в 160 странах и внедрены на более чем 700 тысячах предприятий. Предполагается, что к 2010 г. число компаний которые сертифицировали свои системы качества может соста-
вить 1 млн. 100 тыс. И этот интерес вполне объясним и понятен - данные системы качества являются основой повышения конкурентоспособности продукции (услуг). Об этом говорилось и в Постановлении № 113 от 2.02.1998 г. Правительства РФ, но до сих пор нэ понято многими руководителями российских предприятий. В России сертифицированс немногим более 2-х тысяч предприятий, в Новосибирске и области - 40 предприятий (список прилагается).
Вопрос обеспечения конкурентоспособности предприятий становится особо острым в свете вступления России в ВТО. Госстандартом России на конференции з октябре 2003 г. определены по данному вопросу следующие задачи и пути их решения:
