Изготовление промышленных отливок

Категория:
Жаропрочное стальное литье


Изготовление промышленных отливок

Различные габаритные размеры, развес, конфигурация и сложность литых деталей газовой турбины ГТ-12-3 обусловливают необходимость при разработке литейных технологических процессов строго индивидуального подхода к каждой детали.

Наиболее крупногабаритные детали, как, например, верхняя и нижняя части улитки, формуются и собираются в горизонтальном положении, заливка же их производится в вертикальном положении.

форма после окончательной сборки и скрепления болтами погружается на 3/4 своей высоты в специально приготовленную яму. Для предупреждения утечки металла при заливке яма вокруг формы засыпается наполнительной смесью и тщательно утрамбовывается пневматическими трамбовками.

форма имеет три литниковых стояка с воронками, через которые производится заливка металла.

Средние по развесу и габаритным размерам отливки формуют, собирают и заливают в горизонтальном положении. Заливают формы через одноярусную, а иногда двухъярусную литниковую систему с подводом металла в наиболее массивные сечения отливки, располагаемые непосредственно под прибылями.

Наиболее низкие в положении при заливке детали (менее 500 мм), например, фланец улитки или внешняя часть газовпуска, имеющие четко выраженную направленность затвердевания, заливают при помощи сифонной литниковой системы.

Применяемая скорость подъема металла в форме должна быть максимальной и не должна нарушать положительный температурный градиент, который обусловливает качество отливки.

Питание литых деталей газовой турбины из стали аустенитного класса независимо от веса, габаритных размеров и др. осуществляется посредством прибылей закрытого типа.

В некоторых отливках по опыту НЗ им. Ленина применяются стерженьки для создания слабого саморегулирующегося давления, а в некоторых отливках воздушное давление от цеховой магистрали.

Металл в формы разливают из стопорных ковшей емкостью 3 и 10 т, в зависимости от веса отливки и емкости плавильного агрегата. Для обеспечения максимальной скорости заполнения форм металлом во всех случаях применяют стопорные ковши с разливочными стаканчиками максимального диаметра, равного 70 мм.

Внешняя часть газовпуска турбины низкого давления имеет удобную для литья форму, в которой предусмотрена «конструктивная» направленность затвердевания за счет сообщения ей конусности по всему сечению отливки. Нижняя часть отливки приблизительно в 2 раза тоньше верхней. Имеющийся круговой припуск на механическую обработку позволяет усилить направленность затвердевания металла, а при дальнейших технологических операциях существенно упрощает подготовку поверхности отливки для контроля качества ее за счет сокращения объема операций по снятию литейной корки.

Форму отливки изготовляют в парных опоках по неразъемной модели.

Наружная поверхность отливки выполняется в стержнях, внутренняя часть — непосредственно в форме, облицованной хромомаг-незитовой смесью.

Питание отливок осуществляется посредством двух прибылей закрытого типа. Для улучшения питания впервые делается попытка-использовать воздушное давление в прибылях от цеховой магистрали.

Ввиду четко выраженной конструктивной направленности, отсутствия острых углов, переходов, приливов и др. и, главное, незначительной высоты отливки (412 мм) форма заливается при помощи сифонной литниковой системы с рассредоточенным подводом металла через четыре питателя.

Рис. 1. Технологическая схема отливки внешней части газовпуска: 1 — литниковый стояк диаметром 80 мм; 2 — подводящий литниковый канал диаметром 56 мм; 3—питатель щелевой 40 X 80 мм; 4 — прибыль 600 X 200 X 400 мм; 5 —трубки для подвода воздушного давления в прибыль.

Контроль качества отливки после грубой механической обработки, а также после шлифования и полирования, керосиновой пробой, гамма-Дефектоскопйей, травлением и др. показывает плотный металл высокого качества и отсутствие пороков литейного происхождения.

Высокое качество отливки второй половины внешней части газовпуска, изготовленной по такой же технологии, полностью подтверждает целесообразность ее применения.

Воздушное давление от цеховой магистрали в данной отливке оказалось неэффективным, так как в верхних корках прибылей в местах подвода воздуха обнаружены небольшие отверстия, свидетельствующие об утечке воздуха из полостей усадочных раковин.

Сифонный подвод металла благодаря незначительной высоте отливки и хорошей технологичности конструкции обеспечивает спокойное заполнение формы металлом и практически не влияет на ухудшение положительного температурного градиента, предусматриваемого конструкцией и литейной технологией.

Рис. 2. Технологическая схема отливки внутренней части газовпуска:
1 — литниковый стояк диаметром 80 мм; 2 — подводящий литниковый канал диаметром 80 мм; J — питатель щелевой 150 X 50 мм; 4 — питатель щелевой 180 X 50 мм; 5 — прибыль; 6 — трубки для подвода воздушного давления.

Внутренняя часть газовпуска турбины низкого давления формуется в парных опоках по неразъемной модели.

Литейная технология аналогична технологии повторной опытной отливки внутренней части газовпуска. Питание отливки осуществляется одной общей прибылью, перекрывающей всю верхнюю часть отливки.

Металл поступает в форму через двухъярусну’Ь литниковую систему со щелевыми питателями, подводящими металл в наиболее массивные части отливки — боковые фланцы.

Заливают формы из двухстопорного ковша емкостью 10 т через разливочные стаканчики диаметром по 70 мм. Литниковая система имеет два стояка диаметром по 80 мм. Через щелевые питатели первого яруса на высоте 400 мм металл заполняет нижнюю часть формы.

По световому сигналу, установленному на высоте 500 мм, открывается второй стопор и металл до нижней кромки прибылей поступает через первый и второй ярусы.

Затем первый ярус выключается и прибыль заполняется только через второй ярус.

Рис. 3. Технологическая схема отливки верхней и нижней половин передней части цилиндра высокого давления: 1 — литниковый стояк диаметром 80 мм; 2 — подводящий литниковый канал диаметром 80 мм; 3 — распределительный литниковый канал диаметром 80 мм; 4 — питатель щелевой 120 X 20 мм; 5 — прибыль 280 X 420 X 500*.

На фланцах обеих половин отливок газовпуска по разъему наблюдались поверхностные разрозненные трещины глубиной до 25 мм и длиной до 200 мм.. При обработке они удаляются с припуском на механическую обработку.

Гамма-дефектоскопией было установлено полное отсутствие внутренних пороков в обеих отливках.

Передняя часть цилиндра высокого давления (верхняя и нижняя половины, рис. 67) в отличие от внешней части газовпуска подвергается механической обработке только с внутренней стороны.

На внешней части детали имеется кольцевое ребро толщиной 40 мм, идущее по всей цилиндрической части примерно посередине.

Условия для направленного затвердевания металла в форме создаются посредством конусного припуска с внутренней стороны отливки, удаляемого впоследствии при механической обработке.

Форма изготовляется в парных опоках по неразъемной модели.

Часть наружной поверхности отливки выполняется в стержнях; внутренняя поверхность — непосредственно в форме.

Питание отливки осуществляется посредством трех прибылей закрытого типа.

По аналогии с внешней частью гайовпуска заливают формы через сифонную литниковую систему с рассредоточенным подводом металла посредством четырех питателей.

Отмеченные мелом участки свидетельствуют о наличии на внутренней поверхности отливки двух незначительных по размеру пороков в виде рыхлости и надрыва глубиной около 3—5 мм. На наружной поверхности отливки литейные пороки отсутствуют. В целом качество отливки соответствует предъявляемым требованиям и подтверждает целесообразность применяемой технологии.

Деталь верхней половины передней части цилиндра отливалась по такой же технологии, что и нижняя половина. Однако наличие короткого горизонтального ребра (рис. 67, Р) с технологическим приливом оказалось достаточным, чтобы в месте его соединения с цилиндром образовались сквозные трещины.

Образование указанных пороков объясняется значительным местным перегревом, который возник из-за наличия изогнутого прилива к ребру, расположенного очень близко к цилиндрической части отливки, а также затрудненной усадкой отливки из-за того же прилива к ребру. В первой отливке, у которой загиб ребра расположен на значительно большем расстоянии от цилиндрической части, указанные пороки отсутствуют.

Повторная отливка верхней половины передней части цилиндра, выполненная специально для проверки этого предположения без загиба ребра, литейных пороков не имеет.

Задняя часть цилиндра высокого давления формуется в парных опоках по неразъемной модели. Внешняя часть отливки выполняется непосредственно в форме, внутренняя поверхность в стержнях. Питание отливки осуществляется посредством трех прибылей закрытого типа. Прибыли располагали симметрично по окружности. Ввиду значительной высоты отливки (800 мм) применяется двухъярусная литниковая система. В первом ярусе литниковой системы металл подводится двумя щелевыми питателями размером 120 X 20 в нижнюю часть отливки. Питатели второго яруса того же размера подводят металл в верхнюю, наиболее массивную часть отливки. Через третий питатель металл подводится в среднюю прибыль. Заливка металла в форму производилась из двух-стопорного ковша емкостью 10 т через разливочные стаканчики диаметром 70 мм каждый.

После грубой зачистки наружной поверхности отливки и после керосиновой пробы были обнаружены отдельные черновины величиной до 2 мм и участки с мелкой поверхностной пористостью. После дополнительной зачистки вся чернота была удалена.

Рис. 4. Технологическая схема отливки верхней половины задней части цилиндра высокого давления: 1 — литниковый стояк диаметром 80 мм; 2 — распределительный литниковый канал диамет-ром’ЯО мм; 3 — промежуточный литниковый канал диаметром 80 мм; 4 — питатель щелевой 120 X 20 мм; 5 — прибыль 320 X 480 X 500 мм.

Задняя часть цилиндра высокого давления формуется в парных опоках по неразъемной модели. Внешняя часть отливки выполняется непосредственно в форме, внутренняя поверхность в стержнях.

Отливка питается тремя прибылями закрытого типа, симметрично расположенными по окружности. Ввиду значительной высоты отливки (800 мм) применяется комбинированная двухъярусная литниковая система. Первый ярус литниковой системы представляет собой сифонный подвод металла через четыре щелевых питателя размером 120 X 20. По второму ярусу металл подводится через два щелевых питателя в верхнюю наиболее массивную часть отливки. Через третий питатель металл подводится в среднюю прибыль. Заливка металла в форму производится из двухстопорного ковша емкостью 10 т.

Рис. 5. Технологическая схема отливки нижней половины задней части цилиндра высокого давления: 1 — литниковый стояк диаметром 80 мм; 2 — подводящий литниковый канал диаметром 80 мм; 3 — распределительный литниковый канал диаметром 80 мм; 4 — питатель щелевой 120Х X 20 мм; 5 — прибыль 320 X 480 X 500 мм.

На внутренней поверхности отливки обнаружены мелкие трещины в виде сетки, которые механической обработкой были почти полностью устранены.

Верхняя часть улитки цилиндра высокого давления формуется и собирается в горизонтальном положении, а заливается форма в вертикальном, после поворота ее на 90°.

Питание отливки осуществляется посредством шести закрытых прибылей, устанавливемых на фланцах.

В отличие от первой опытной отливки, в которой наблюдалось значительное количество пороков в виде горячих трещин и рыхлот, промышленная отливка верхней части улитки заливалась при значительно более низкой температуре (1540°) посредством двухъярусной литниковой системы.

Через первый ярус литниковой системы по аналогии с первой опытной отливкой металл подводился в нижнюю боковую прибыль (шлакоуловитель), от которой через щелевой питатель, поступал в нижнюю часть формы. Через второй ярус литниковой системы металл подводился в наиболее массивные фланцы, на которых установлены прибыли, питающие всю отливку.

Рис. 6. Технологическая схема отливки верхней части улитки: 1 — литниковый стояк диаметром 80 мм; 2 — промежуточный литниковый канал диаметром! 80 мм; 3 — распределительный литниковый канал диаметром 80 мм; 4— питатель диаметром 56 мм; 5 — прибыль диаметром 450 мм, h = 500 мм; 6 — прибыль 750 X 500 ммг h =500 мм; 7 — прибыль 650 X 500 мм, h = 500 мм.

Результаты замеров в виде температурных кривых на этой же фигуре указывают на отсутствие направленности затвердевания металла отливки из-за подвода основной массы металла через первый (нижний) ярус литниковой системы.

Заливали металл из двухстопорного ковша емкостью 10 т.

На поверхности отливки наблюдалось значительное количество литейных пороков в виде раковин, рыхлот и горячих трещин, которые после вырубки и зачистки подвергались заварке и последующему контролю.

Рис. 7. Технологическая схема отливки нижней части улитки: 1 — литниковый стояк 1-го яруса диаметром 80 мм; 2 — литниковый стояк 2-го яруса диаметром 80 мм; 3 — литниковый стояк 3-го яруса диаметром 80 мм; 4 — распределительный литниковый канал 1-го яруса диаметром 80 мм; 5 — распределительный литниковый канал 2-го яруса диаметром 80 мм; 6 — распределительный литниковый канал 3-го яруса диаметром 80 мм; 7 — питатель щелевой 380 X 40 мм; 8 — питатель щелевой 420 X 140 мм; 9 — питатель щелевой 300 X 60 X 80 мм; 10 — питатель диаметром 40 мм; 11 — прибыль 850 X X 500 мм; h ‘ 600 мм; 12 — прибыль 890 X 465 мм, h = 600 мм; 13 — прибыль диаметром 430 мм, h = 600 мм.

Нижняя часть улитки высокого давления по аналогии с верхней частью улитки формовалась в горизонтальном положении. Заливали форму в вертикальном положении после поворота ее на 90°. Питание отливки осуществлялось посредством шести закрытых прибылей, установленных на фланцах.

Для заливки формы применялась трехъярусная литниковая система.

Через щелевой питатель первого яруса размером 380×40 металл подводится в самую нижнюю часть отливки.

Через щелевые питатели второго яруса металл поступал с двух сторон под фланцы и в средние по высоте части обоймы улитки. Через третий ярус литниковой системы наиболее горячий металл заполнял прибыли.

Показания термопар подтвердили наличие направленного затвердевания металла в форме, что указывает на целесообразность применения трехъярусной литниковой системы.

Заливали форму из двухстопорного ковша емкостью 10 т через разливочные стаканчики диаметром 70 мм каждый по особому режиму. Через первый ярус литниковой системы металл поступал в нижнюю часть отливки и создавал металлическую «подушку» толщиной около 500 мм. После этого открывался второй стопор и заливка велась одновременно через два стопора в течение 20 сек., после чего первый стопор закрывали, а металл продолжал поступать только через второй ярус до заполнения полостей прибылей на уровне 200 мм над фланцем. После этого ковш передвигали без перерыва струи на воронку третьего яруса литниковой системы и заливка продолжалась до заполнения прибылей металлом. Расстояние между второй и третьей воронками как можно более сокращалось, чтобы свести к минимуму разбрызгивание металла при переходе с одной воронки на другую.

Контроль за подъемом уровня металла в форме осуществляется с помощью электросветовой сигнализации.

Несмотря на сложную конструкцию отливки, качество ее было вполне удовлетворительное, имелось лишь незначительное количество поверхностных пороков в виде мелкой рыхлости.

Фланец нижней части улитки формовался в парных опоках по неразъемной модели. Внешняя часть отливки выполнялась в стержнях, внутренняя часть отливки —непосредственно в форме.

Питание отливки осуществлялось посредством трех прибылей закрытого типа, установленных симметрично по окружности.

Ввиду небольшой высоты отливки (388 мм) применялся сифонный подвод металла через три щелевых питателя размером 120 X 20 мм каждый.

За исключением двух участков мелкой пористости размером 20 х 20 мм, отливка пороков не имела.

Восемь обойм уплотнения состоят из шестнадцати половин, различных по размеру и весу. Часть обойм имеет круговой припуск на механическую обработку. Семь обойм отливались в вертикальном положении, а одна обойма для эксперимента в горизонтальном положении.

Для заливки обойм высотой около 500 мм применялась сифонная литниковая система, а для обойм выше 500 мм —двухъярусная литниковая система.

Обойма заднего уплотнения диаметром 670 мм и высотой 340 мм подвергается со всех сторон механической обработке, поэтому необходимая конусность для направленного затвердевания осуществляется за счет увеличенного припуска на механическую обработку.

Отливку формовали в парных опоках по неразъемной модели. Внешнюю часть отливки выполняли в стержнях, внутреннюю — непосредственно в форме. Питание отливки осуществляли посредством двух прибылей закрытого типа.

Рис. 8. Технологическая схема отливки фланца нижней части улитки: 1 — литниковый стояк диаметром 80 мм; 2 — подводящий литниковый канал диаметром 56 мм; 3 — питатель щелевой 120 X 20 мм; 4 — прибыль 230 X 350 X 400 мм.

Ввиду незначительной высоты отливки (340 мм) подвод металла в форму производится сифоном, аналогично подводу металла в переднюю часть цилиндра высокого давления.

Обойма № 1 подвергалась механической обработке только с внутренней стороны, поэтому необходимый уклон достигался посредством увеличения припуска на обработку только с внутренней стороны.

Деталь формовалась в парных опоках по неразъемной модели. Внешнюю часть отливки выполняли в стержнях, внутреннюю — непосредственно в форме. Питание отливок осуществляли посредством двух прибылей закрытого типа.

Ввиду того, что высота отливок достигала 760 мм, заливали формы посредством двухъярусной литниковой системы. Через четыре питателя первого яруса сечением 120 X 20 мм металл подводили в отливку снизу. Через два питателя второго яруса размером 220 X 20 металл поступал в подприбыльные зоны отливки.

Рис. 9. Технологическая схема отливки обоймы заднего уплотнения диаметром 670 мм: 1 — литниковый стояк диаметром 80 мм; 2 — промежуточный литниковый канал диаметром 80 мм; 3 — распределительный литниковый канал диаметром 80 мм; 4 — питатель щелевой 120 X 20 мм; 5 — прибыль 200X320X 400 мм.

Рис. 10. Технологическая схема обоймы № 1: 1 — литниковый стояк диаметром 80 мм; 2 — промежуточный литниковый канал диаметром 80 мм; 3 — распределительный литниковый канал диаметром 80 мм\ 4 — питатель щелевой 120 X 20 мм; 5 — питатель щелевой 220 X 20 мм; 6 — прибыль 320 X 460 X 500 мм.

Обойму уплотнения (верхняя и нижняя половины) с круговым припуском на механическую обработку и высотой 745 мм изготовляли в вертикальном положении с сифонной заливкой по технологии, аналогичной технологии обоймы № 1 (рис. 10).

Обойму № 2 с круговым припуском на механическую обработку отливали в парных опоках по неразъемной модели. В отличие от всех остальных обойм, в порядке эксперимента, формовка и заливка производились в горизонтальном положении. Верхнюю часть отливки выполняли в стержне. Питание отливки осуществлялось двумя прибылями. Металл подводили в форму с двух сторон через два щелевых питателя.

Рис. 11. Технологическая схема отливки обоймы № 2:
1 — литниковый стояк диаметром 80 мм; 2 — промежуточный литниковый канал № 1 диаметром 80 мм; 3 — промежуточный литниковый канал № 2 диаметром 80 мм; 4 — питатель щелевой 220 X 30 мм; 5 — прибыль 220 X 490 X 300 мм; 6 — подводящий литниковый канал диаметром 80 мм.

Все остальные обоймы заднего и переднего уплотнения с круговым припуском на механическую обработку и высотой не более 500 мм отливали в вертикальном положении с сифонной заливкой по технологии, аналогичной технологии обоймы заднего уплотнения.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум