Вакуумная плавильно-литейная установка для плавки и литья жаропрочных сплавов по выплавляемым моделям
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
уумных 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 вакуумные плавильные установки с подогревом форм (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, обеспечивающей технологическую температуру формы в момент заливки металлом 1. Для загрузки формы под заливку шлюзовая камера откатывается от плавильной камеры;
между шлюзовой и плавильной камерой расположен затвор 2, обеспечивающий герметизацию плавильной камеры при загрузке и выгрузке залитых литейных форм;
блок загрузки шихты 5, обеспечивающий вакуумирование шихты и загрузку ее в тигель без разгерметизации плавильной камеры;
с противоположной стороны от шлюзовой камеры на плавильной камере имеется крышка с запорами, смотровым стеклом и натекателями. Крышка открывается при обслуживании и ремонте плавильной камеры 4;
блок вакуумной системы включает два форвакуумных (7) и один бустерный насос и обеспечивает создание разрежения в плавильной камере до 1310-3мм рт.ст.;
- блок силового электропитания 9, обеспечивающий плавку металла;
- блок электропитания 6, обеспечивающий управление параметрами технологического процесса и их регистрацию.
Регистрируемыми параметрами технологического процесса с записью на самописец являются: глубина вакуума в плавильной камере, температура металла по ходу плавки (замеряемая радиационным или термоэлектрическим пирометром), температура металла перед сливом в литейную форму, замеряемая термопарой погружения, температура печи подогрева. Проверка натекания проводится при холодном тигле не реже одного раза в неделю (лучше ежедневно перед началом рабочей смены). Глубина вакуума в плавильной камере оговаривается технологией на отливаемые детали и обычно находится в пределах (5-20)10-3 мм рт.ст.
Работа установки УППФ
Шихтовая заготовка поставляется в виде прутка диаметром 90 мм мерной длины в соответствии с массой блока отливаемых деталей. Наружная поверхность шихтовой заготовки обтачивается до снятия оксидного поверхностного слоя, и заготовка упаковывается в индивидуальный пакет. Усадочная раковина на торцах не допускается. Все мерные заготовки одной плавки маркируются одним номером. К каждой плавке заводом-поставщиком прилагается сертификат, в котором указывается химический состав плавки, в том числе и содержание вредных примесей свинца, висмута и других, что оговорено техническими условиями и стандартами. В сертификате приводятся и контролируемые механические свойства: жаропрочность, предел прочности, предел текучести, удлинение и сужение при температурах, оговоренных техническими условиями.
Мерная шихтовая заготовка через вакуумный шлюз 5, подается в тигель с помощью загрузочного устройства. Прокаленную керамическую оболочку из прокалочной печи устанавливают в печь подогрева литейной формы плавильной установки и накатывают блок шлюзовой камеры на плавильную камеру. Затем вакуумируют плавильную камеру и начинают расплавление шихтовой заготовки. По мере расплавления шихтовой заготовки во всех случаях на зеркале расплава присутствуют оксидные плены, которые удаляют путем:
восстановления оксидной плены углеродом, присутствующим в расплаве или специально вводимым с шихтой на зеркало расплава обычно в количестве 0,02 % (масс.) по известной реакции:
МеО + С = Ме + СО^
оседания плены на стенках керамического тигля благодаря более высокой смачиваемости оксидов (преимущественно А1203, ТiO2) с материалом керамики тиглей (электрокорунд, магнезит), чем смачиваемость этих материалов с расплавом.
Эти процессы эффективно протекают при температурах 1600 - 1650о С. Расплав перегревают и дают выдержку при этих температурах до полного удаления плены. Температура перегрева в указанных пределах для разных сплавов и материалов тиглей может изменяться и фиксируется в технологии на отливаемую деталь. Повышение температуры перегрева расплава сверх приведенной интенсифицирует процессы очистки металла от оксидных включений. Однако при определенных температурах перегрева начинаются реакции химического взаимодействия расплава с керамикой тигля, то есть восстанавливаются углеродом расплава оксиды керамики, ванна расплава начинает интенсивно кипеть, тигель подвергается эрозии, металл насыщается неметаллическими включениями от тигля. Такое кипение расплава не допускается технологией.
Пороговая температура начала интенсивного взаимодействия расплава с керамикой тигля понижается с повышением содержания углерода в сплаве и снижением суммарного содержания алюминия и титана, с повышением содержания хрома, неполным спеканием оксидов А1203 и Si02 при синтезе муллита (материала, применяемого для изготовления тиглей), при наличии в материале тиглей других оксидов, легко восстанавливаемых металлом, например Fe203 и других.
После очистки металла от неметаллических включений температура расплава снижается до технологической температуры заливки