Вакуумная плавильно-литейная установка для плавки и литья жаропрочных сплавов по выплавляемым моделям
Контрольная работа - Разное
Другие контрольные работы по предмету Разное
Содержание
Введение
Описание установки УППФ
Работа установки УППФ
Расчет вакуумной системы
Список использованной литературы
Введение
Расплавление металла шихтовой заготовки, подготовка расплава к заливке и заливка литейных форм являются операциями, определяющими металлургическое качество отливок и свойства металла отливок.
Плавка жаропрочных сплавов на никелевой или железоникелевой основе, легированных алюминием и титаном, при литье лопаток или других деталей ответственного назначения осуществляется в условиях вакуума или в инертной атмосфере. Это вызвано тем, что расплавы жаропрочных сплавов активно окисляются кислородом, образуя на поверхности зеркала жидкоподвижную пленку оксидов (плены), преимущественно титана, алюминия, хрома. Оксиды, попадая в литейную форму при заливке, образуют в отливке несплошности структуры металла, что является неисправимым браком в отливках.
Повышение требований к металлургическому качеству лопаток вызывает необходимость постоянного совершенствования технологии выплавки сплавов и технологии переплава шихтовых заготовок сплавов при литье лопаток.
Технология переплава шихтовых заготовок в литейном цехе постоянно совершенствовалась в связи с возрастающими требованиями к лопаткам по надежности и ресурсу работы, ростом рабочих температур лопаток, утонением толщины стенок, увеличением термических напряжений в лопатках при эксплуатации.
В 50-60-х годах при разработке и освоении в промышленности технологии литья охлаждаемых лопаток плавка и заливка металла осуществлялись в вакуумных печах периодического действия. В данном случае использовались набивные плавильные тигли, применялась шихта преимущественно открытой выплавки с использованием собственного возврата в количестве 50-80 %. С освоением технологии литья охлаждаемых лопаток без припуска на механическую обработку по газовому тракту и ужесточением контроля поверхностных дефектов лопаток при переходе от контроля методом цветной дефектоскопии на ЛЮМ-контроль стала очевидной необходимость рафинирования расплавов жаропрочных сплавов от неметаллических включений перед сливом в литейную форму. Попытки рафинировать расплав в рамках существующей технологии литья и используемого оборудования путем повышения глубины вакуума до 510-3 мм рт.ст., увеличение времени выдержки расплава при глубоком вакууме не дали положительных результатов, и вопрос полезности глубокого вакуума долгое время оставался дискуссионным. Результатом многочисленных исследований, проведенных в ВИАМ, явились следующие требования к процессу плавки жаропрочных сплавов при литье лопаток:
- шихтовая заготовка вакуумной выплавки специализированного металлургического предприятия, удовлетворяющая требованиям соответствующего ГОСТа;
плавильные печи вакуумные полунепрерывного действия, обеспечивающие герметизацию плавильной камеры в течение рабочей смены;
глубина вакуума в плавильной камере не более 510-3 мм рт.ст., при натекании не более 30 л/(мкмс);
быстросменный керамический тигель с ограничением срока эксплуатации.
Физический смысл вышеперечисленных требований к технологии сводится в первую очередь к обеспечению чистоты металла по неметаллическим включениям. Технические условия на шихтовую заготовку ограничивают содержание кислорода, азота, водорода. Из этих газов лишь водород находится в металле только в растворенном состоянии и при вакуумной плавке довольно легко удаляется из металла. Кислород и азот имеются в металле и в виде растворенных газов, но главным образом в составе неметаллических включений тугоплавких оксидов типа А1203, Ti02 и тугоплавких нитридов типа TiN, NbN и другие.
При переплаве исходной шихтовой заготовки содержание неметаллических включений в расплаве при определенных условиях может быть уменьшено, либо увеличено. Содержание кислорода и азота определяется парциальным их давлением в атмосфере печи, то есть прежде всего глубиной вакуума и величиной натекания, температурой расплава, взаимодействием расплава с футеровкой тигля, диссоциацией и растворением тугоплавких нитридов и другими факторами. При вакуумной плавке содержание кислорода снижается вследствие его взаимодействия с углеродом, присутствующим в сплавах в качестве легирующего элемента. Однако содержание кислорода не достигает тех значений, которые предсказывает термодинамика для реакций углерода с кислородом. По-видимому, причиной этого являются недостаточно изученные механизмы растворения огнеупоров.
Таким образом, чистота расплава металла по неметаллическим включениям в современном производстве лопаток ГТД достигается благодаря качественной по этим параметрам шихтовой заготовке, переплаву ее в вакуумных печах, обеспечивающих достаточную глубину вакуума при допустимом натекании и тигле, изготовленном из инертных к расплаву огнеупорных материалов.
Описание установки УППФ
Для литья лопаток в литейных цехах отрасли применяются УППФ) нескольких модификаций конструкции плавильных камер, которых не имеют принципиальных различий. Установка УППФ включает несколько функциональных блоков (рисунок 1):
- блок плавильной камеры с индуктором 10, закрепленным на вращающейся платформе, обеспечивающей поворот плавильного узла при сливе металла в форму 3;
блок шлюзовой камеры с печью подогрева литейных форм 11, обеспечи?/p>