Плазменный (плазменно-дуговой) переплав - ПП (ПДП)

Источником теплоты является плазма 3 (рисунок 2.18) (Тплазмы = 30000 С). Плазма образуется в плазматроне 1 (плазменном генераторе) в результате обжатия электрической дуги плазмообразующим газом (Ar - аргон; Не - гелий). Плазма расплавляет слиток улучшаемой стали 4. В результате расплавления образуется ванна расплавленного металла 5. Для обеспечения дегазации расплавленного металла процесс ведется в вакууме (вакуумной камере 2). Выделяющиеся в вакуум газы захватывают с собой часть неметаллических включений. При охлаждении и последующей кристаллизации формируется слиток улучшенной стали 6. Для ускорения процесса охлаждения в кристаллизатор подается охлаждающая жидкость (вода).

Преимущества:

- снижение содержания газов;

- снижение содержания неметаллических включений;

- снижение содержания серы и фосфора вследствие их выгорания при высоких температурах.

Недостатки:

- дороговизна способа;

- изменение химсостава металла, а следовательно и механических свойств стали, вследствие выгорание легкоплавких легирующих элементов.

Плазменный переплав применяют для получения высококачественных и особовысококачественных сталей и сплавов.

ЛЕКЦИЯ 4. ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

 ЛИТЬЕ

Литьѐ – технологический процесс получения заготовок или деталей в результате свободной или принудительной заливки расплавленного металла в полость литейной формы, которая соответствует конфигурации получаемого изделия (отливки).

Масса отливок может достигать от нескольких граммов до 350 тонн.

Литейные сплавы

Отливки получают из чугуна, стали, цветных металлов и сплавов.

Чугунные отливки составляют около 80 % всех отливок. Из серого чугуна получают самые дешевые отливки (в 1,5 раза дешевле, чем стальные, в несколько раз – чем из цветных металлов).

Сталь, как литейный материал, применяют для получения отливок деталей, которые наряду с высокой прочностью должны обладать хорошими пластическими свойствами. Чем ответственнее машина, тем более значительна доля стальных отливок, идущих на ее изготовление.

Отливки из цветных металлов и сплавов применяются для изготовления деталей, обладающих особыми свойствами (износостойкость, антифрикционные свойства, коррозионная стойкость). При этом отливки из алюминиевых сплавов составляют около 70 % цветного литья.

Свойства литейных сплавов

К основным свойствам литейных сплавов относятся жидкотекучесть, усадка, газопоглощение, ликвация, склонность к образованию трещин.

Жидкотекучесть

Жидкотекучесть - способность метала в расплавленном состоянии заполнять полость литейной формы, точно воспроизводя ее очертания.

Жидкотекучесть зависит от:

1. Температуры заливаемого метала (чем выше температура, тем лучше жидкотекучесть).

Температура заливаемого металла (Тзм) выбирается отдельно для конкретного материала. Как правило, Тзм = Тликвидус + (50….150), ° С.

2. Температуры литейной формы (чем выше температура, тем лучше жидкотекучесть).

3. Материала литейной формы (если материал литейной формы обладает высокой теплопроводностью и теплоотдачей, форму подогревают до температуры от 50-300 ° С для повышения жидкотекучести).

4. Структуры металла (твердые растворы и химические соединения обладают низкой жидкотекучестью, механические смеси -высокой)

5. Химического состава сплава (с увеличением содержания неметаллических включений, серы, кислорода и хрома жидкотекучесть снижается, а с повышением содержания фосфора, кремния, углерода и алюминия - возрастает);.

6. Интервала кристаллизации (чем уже интервал кристаллизации, тем выше жидкотекучесть).

Жидкотекучесть определяется по специальной технологической пробе, называемой спиралью (рисунок 3.1):

спираль 1 формируется в литейной форме, состоящей из верхней 2 и нижней 3 полуформ (рисунок 3.1,б) после заливки в нее расплавленного металла. Жидкотекучесть оценивается по величине l (рисунок 3.1,а). Чем больше l, тем лучше жидкотекучесть. При низкой жидкотекучести в отливке могут возникать такие дефекты, как недоливы и спаи. Рисунок 3.1 - Технологическая проба (спираль) 1 - спираль; 2 - верхняя полуформа; 3 - нижняя полуформа

Рисунок 3.1 - Технологическая проба (спираль)

1 - спираль; 2 - верхняя полуформа; 3 - нижняя полуформа

Усадка

Усадка – свойство металлов и сплавов уменьшаться в размерах при охлаждении в расплавленном состоянии, в процессе затвердевания и в затвердевшем состоянии при охлаждении до температуры окружающей среды (20 С). Усадка подразделяется на объѐмную и линейную.

Объѐмная усадка (ε v) – уменьшение объѐма сплава при его охлаждении от температуры заливки до температуры окружающей среды. Изменение объема зависит от химического состава сплава, температуры заливки, конфигурации отливки.

Линейная усадка (ε л) – уменьшение линейных размеров отливки при еѐ охлаждении до температуры окружающей среды. Линейная усадка составляет: для серого чугуна - 0,8…1,3 %; для углеродистых сталей - 2…2,4 %; для алюминиевых сплавов - 0,9…1,45 %; для медных сплавов - 1,4…2,3 %.

ε v ≈ 3 ε v

В результате усадки могут образовываться такие дефекты, как концентрированная усадочная раковина, усадочная пористость, горячие и холодные трещины, коробление

Газопоглощение

Газопоглощение - способность литейных сплавов в расплавленном состоянии растворять водород, азот, кислород и другие газы. Газопоглощение может привести к появлению таких дефектов, как газовые раковины и пористость.