29 января, 21:11
€ — 84.1370 ↓
$ — 77.3674 ↓
Попова Анна
журналист, «Арматурный эксперт», ООО

Производство отливок стальных корпусов для арматуры: методы литья

Производство отливок стальных корпусов для арматуры: методы литья

  Стандарт ЦКБА 014-2004 регулирует процесс производства, общие технические требования, процедуру испытания и качество стальных отливок, которые до сих остаются одним из ведущих способов изготовления корпусов трубопроводной арматуры. Согласно стандарту, в зависимости от назначения, условий эксплуатации и ответственности изделий стальные отливки подразделяются на три группы:
• отливки общего назначения – отливки для деталей, конфигурация и размеры которых определяются только конструктивными и технологическими требованиями;
• отливки ответственного назначения – отливки для деталей, рассчитываемых на прочность и работающих при статических нагрузках;
• отливки особо ответственного назначения – отливки для деталей, рассчитываемых на прочность и работающих при циклических и динамических нагрузках.
Изготовление любой из трех классов отливки осуществляется на основе требований стандарта и заказчика, ключевыми при этом можно назвать следующие:
• На внутренних поверхностях корпусных деталей, соприкасающихся со средой, не допускаются пригар или неровности, препятствующие свободному проходу среды.
• На подлежащих механической обработке поверхностях отливок не допускаются видимые дефекты, глубина которых превышает припуски на механическую обработку.
• На необрабатываемых поверхностях отливок не допускаются раковины.
• Минимальная толщина стенки отливок после механической обработки должна быть не меньше расчетной толщины, но не менее 6 мм.
• Исправление дефектов заваркой должно производиться до окончательной термической обработки.
Сегодня, как отмечает стандарт, отливки могут быть изготовлены из различных сталей:
• нелегированных и легированных конструкционных сталей марок 15Л, 20Л, 25Л, 35Л, 20ХМЛ групп 1, 2, 3 по ГОСТ 977; марок 08Л, 08ТЛ группы 1; марок 20ХЛ, 20ХНЛ, 20ГМЛ, 15ХГСМЛ, 20ХН3Л групп 1, 2, 3;
• из хладостойкой стали марки 20ГЛ группы 3 по ГОСТ 21357;
• из низколегированной хладостойкой стали марки 15ГСЛ по ТУ У27.1-21871578-001:2008;
• из легированных сталей со специальными свойствами марок 20Х5МЛ, 10Х18Н9Л, 12Х18Н9ТЛ, 12Х18Н12М3ТЛ групп 1, 2, 3; марки 16Х18Н12С4ТЮЛ группы 3 по ГОСТ 977; марок 05Х18АН6М2ФЛ, 07Х20Н25М3Д2ТЛ, 05Х18АН5ФЛ, сплавов марок Н65МФЛ, Н60МФЛ групп 1, 2, 3 по настоящему стандарту;
• из экономнолегированной азотосодержащей марки стали 03Х18Н3АГ5Л – по ТУ У27.1-00218325-021.
  Более того, допускается применение любой другой марки стали, состав и свойства которой соответствуют основным требованиям к качеству.
  Процесс производства отливок может осуществляться разными способами. Наиболее популярным до сих пор остается литьё в песчано-глинистые формы, или, как его часто называют, литье в землю, – так изготавливают до 70–75 % отливок в мире. При таком способе литья заранее изготавливают деревянную или пластиковую модель – прототип детали, которую помещают в ящик и засыпают песком или формовочной смесью – она уплотняется и засушивается, а образовавшиеся полости заливаются расплавом металла через специальные отверстия – литники. После остывания форму разбивают и извлекают отливку, отделяют литниковую систему, удаляют облой и проводят термообработку. Сегодня также применяются вакуумируемые формы из сухого песка без связующего (песчано-глинистая смесь, песок в смеси со смолой и т. д.). В опоку (металлический короб без дна и крышки) засыпают формовочную смесь и утрамбовывают её, на поверхности разъёма каждой из полуформ делают отпечаток промодели (промодель соответствует форме отливки), затем соединяют две полуформы по поверхности разъёма и производят заливку металла. Преимуществом данного способа является практически неограниченный размер модели – литьем в землю изготавливают отливки самых больших диаметров. Недостатками являются ограниченная возможность изготовления сложных конструкций, применения разных сплавов (в основном малоуглеродистая сталь < 0,35 % С), низкое качество получаемого металла, точность получаемых отливок грубее 14 квалитета, шероховатость поверхности отливок и необходимость обработки резанием.
   Более качественным методом считается литьё в металлические формы. Оно также имеет несколько разновидностей. Как попытка автоматизировать изготовление разрушаемых песочных форм появился первый метод – литье в оболочковые формы, в котором нагретая металлическая модель обсыпается смесью песка с частицами неполимеризованного термореактивного материала или, при использовании плакированной смеси, вдувается в зазор между нагретой моделью и наружной контурной плитой. Выдержав эту смесь на поверхности нагретой заготовки определенное время, получают слой смеси, в котором частицы пластмассы расплавились и полимеризовались, образовав твердую корку (оболочку). При переворачивании резервуара излишняя смесь ссыпается, а корка снимается с модели, соединяется силикатным клеем, устанавливается в опоках и засыпается песком. Так же получают керамические стержни для формирования внутренних полостей отливок. Плюсами метода оболочкового литья являются значительное повышение производительности по сравнению с литьём в песчаные формы, а также управление тепловым режимом охлаждения отливки.
Литьё под давлением основано на принудительном заполнении рабочей полости металлической пресс-формы расплавом и формировании отливки под действием сил от пресс-поршня, перемещающегося в камере прессования, заполненной расплавом. Наиболее пригодны для этого метода цветные сплавы (цинковые, некоторые алюминиевые, латунные), гораздо труднее получать этим способом детали из стали – для их литья созданы специальные опытные литейные машины и пресс-формы. Преимуществами метода литья под давлением являются высокая точность, класс 1-4 по ГОСТ 26645-85 (10 квалитет), низкая шероховатость поверхности (практически не требует обработки) и возможность изготовления отливок значительной площади с малой толщиной стенок (менее 1 мм). Весьма разнообразны конструктивные особенности отливок, получаемых в формах литья под давлением, которые обладают очень высоким качеством.
  Центробежное литье осуществляется следующим способом: заполнение формы расплавом и формирование отливок происходят при вращении формы либо по горизонтальной, вертикальной или наклонной оси, либо по сложной траектории. Такая технология обеспечивает целый ряд преимуществ, зачастую недостижимых при других способах: высокая износостойкость, высокая плотность металла, отсутствие раковин, неметаллических включений и шлака. По сравнению с литьем в неподвижные формы центробежное литье имеет ряд преимуществ: повышаются заполняемость форм, плотность и механические свойства отливок. Обладает технология и недостатками: неточность размеров свободных поверхностей отливок, повышенная склонность к ликвации компонентов сплава, повышенные требования к прочности литейных форм.
   При литье в кокиль, т. е. в многоразовую металлическую разборную форму, в отличие от других способов литья в металлические формы (литьё под давлением, центробежное литьё и др.), заполнение формы жидким сплавом и его затвердевание происходят без какого-либо внешнего воздействия на жидкий металл, а лишь под действием силы тяжести. После очистки кокиля от старой облицовки, прогрева его до 200–300 °С и покрытия рабочей полости новым слоем облицовки осуществляется простановка стержней, закрывание частей кокиля, заливка металла, охлаждение и удаление полученной отливки. В кокилях получают отливки из чугуна, стали, алюминиевых, магниевых и др. сплавов. Сталь имеет относительно высокую температуру плавления, стойкость кокилей при получении стальных отливок резко снижается, большинство поверхностей образуют стержни, поэтому метод кокильного литья для стали находит меньшее применение, чем для цветных сплавов.
  При следующем способе литья – по выплавляемой модели – для получения отливок применяются неразъемные керамические оболочковые формы, получаемые по разовым моделям с использованием жидких формовочных смесей. Благодаря этому возможно получение сложных по форме отливок деталей высокой точности. Как правило, форма и литниковая система изготавливаются из легкоплавкого материала (наиболее широкое применение нашёл модельный состав П50С50, состоящий из 50 % стеарина и 50 % парафина). Модель окунается в жидкую суспензию на основе связующего и огнеупорного наполнителя, на ЛПС наносят суспензию и производят обсыпку, так наносят от 6 до 10 слоёв. С каждым последующим слоем фракция зерна обсыпки меняется для формирования плотной поверхности оболочковой формы. Из сформировавшейся оболочки выплавляют модельный состав, прокаливают, после чего оболочки поступают на заливку. Залитый блок охлаждают в термостате или на воздухе, когда блок полностью охладится, его отправляют на выбивку. В силу большого расхода металла и дороговизны процесса ЛВМ применяют только для ответственных деталей.
  Похож на метод по выплавляемой модели более современный метод литья по газифицируемым (выжигаемым) моделям – эта технология на данный момент является одной из самых перспективных и развивающихся. Ее основное отличие заключается в том, что модель удаляется (газифицируется) не до заливки, а в процессе заливки формы металлом, который, вытесняя «испаряющуюся модель» из формы, занимает освободившиеся пространство полости формы. Такая технология обеспечивает высокую точность получаемых отливок даже при сложной конфигурации (7-12 класс по ГОСТ 26645-85), качество и плотность металла в отливке, высокое качество поверхности отливок, минимальный припуск на механическую обработку (чаще всего необходимости в ней нет), полную идентичность отливок в серии. Для изготовления таких отливок используются стали – от простых углеродистых ст. 20-45 до высоколегированных, теплостойких и жаропрочных. Помимо легкости, скорости и экологичности данная технология является экономичной, поскольку на 1 тонну литья расходуют около 50 кг кварцевого песка, 25 кг противопригарных покрытий, 6 кг пенополистирола и 10 кв. м полиэтиленовой пленки. Более того, изготовленные таким образом отливки в 90 % случаев не требуют последующей механической обработки, что также снижает затраты времени и средств на изготовление продукции.


Анна Попова, журналист Медиа-центра «Арматурный эксперт»
Санкт-Петербург, январь 2016 года
25.01.2016 06:00
17
0
0
комментарии (0)

читайте также

11:05
17 Сентября 2015
Попова Анна
журналист, «Арматурный эксперт», ООО
56
0
0
Обзор. Об инновационных уплотнениях для арматуры и фланцев
Как новые конструкции и технологии помогают бороться с поломками и утечками в трубопроводной арматуре.
12:00
14 Сентября 2015
Попова Анна
журналист, «Арматурный эксперт», ООО
42
0
0
Рынок сильфонных уплотнений: рост или падение
По данным исследования, 71 % всех поставщиков сильфонов и узлов на их основе на рынке России являются отечественными производителями. Как же экономический кризис отражается на работе таких предприятий?
Наверх