Содержание.

1. Введение

2. Характеристика отливки изготовляемой в литейной форме с дифференцированным отводом тепла.

3. Применение дифференцированного охлаждения для управления процессом направленного затвердевания.

4. Расчет технологических параметров отливки, изготавливаемой в песчано-глинистой смеси.

5. Расчет технологических параметров отливки, изготавливаемой в хромомагнезитовой смеси.

6. Расчет технологических параметров отливки, изготавливаемой в комбинированной форме.

7. Заключение.

Введение

Наиболее эффективным способом управлением процесса затвердевания крупных стальных отливок ответственного назначения является использование комбинированных форм, позволяющих создавать условия направленного затвердевания отливок.

В работе обосновывается эффективность использования комбинированных форм для создания направленного затвердевания и получения плотной отливки. В качестве примера выбрана отливка патрубковая обечайка центральной зоны парогенератора ПГВ-1000 с целью обеспечения достаточной плотности литого металла, удовлетворяющим требованиям ГОСТ.

Учитывая, что основную номенклатуру оборудования АЭС изготовляли из сталей перлитного класса типа 10ГН2МФА и 15ГНМФА, было предложено использование этих марок сталей для изготовления литых заготовок.

Различные скорости охлаждения отливки достигали за счёт использования материалов с различной теплоаккумулирующей способностью: песчаной смеси, хромомагнезита, а также с применением наружных металлических холодильников.

Глава 1. Характеристика отливки изготовляемой в литейной форме с дифференцированным отводом тепла.

Сложность обеспечения необходимой плотности металла во всех зонах такой крупногабаритной отливки связана с необходимостью создания условий направленного затвердевания и питания стенок с большим отношением длины к толщине не только по вертикали, но и в горизонтальном направлении.

Для обеспечения условий направленного затвердевания использован комбинированный способ: дифференцированное охлаждение нижних зон отливки за счёт материалов с различной охлаждающей способностью и технологические питающие напуски в подприбыльной зоне.

В этом случае величина технологических напусков минимальна и не приводит к значительному увеличению толщины стенки и развитию ликвационных явлений.

При изготовлении отливки обечайки можно ожидать развитие двух основных видов дефектов. Во-первых, образуются усадочные раковины и пористость, вызванные трудностью обеспечения направленного затвердевания, так как протяжённость стенок отливки равна 14 толщинам, что значительно превосходит суммарный радиус действия прибыли и края отливки, составляющий 4,5 толщины.

Наиболее распространенным способом создания направленного затвердевания является применение технологических клиновидных напусков, обеспечивающих постепенное увеличение толщины питаемой стенки по направлению к прибыли.

В этом случае, помимо большого расхода металла на изготовление отливки такой толщины по её сечению будет развиваться второй вид дефектов – внеосевая химическая макронеоднородность, которая при определённых условиях может иметь характер развития, недопустимый для отливок ответственного назначения.

В отличие от усадочных дефектов, концентрирующихся в центральной зоне отливки, внеосевая химическая макронеоднородность располагается на расстоянии 45…60 мм от поверхности на стыке зон столбчатых и равноосных кристаллов и представляет собой локальные скопления ликвационных примесей, вызывающих местные нарушения сплошности металла.

Характер развития этих пороков, имеющих ликвационную природу, зависит от параметров затвердевания отливки: общего времени и скорости перемещения границы затвердевания.

Вредные последствия внеосевой ликвации можно уменьшить за счет сокращения продолжительности затвердевания отливки до 250…300 мин и меньше.

Для получения доброкачественной и плотной отливки необходимо разработать и применить такие технологические способы, при которых по её высоте будет обеспечено не только направленное, но и быстрое затвердевание.

В реальных условиях единственным способом решения этой проблемы является способ регулирования направленного затвердевания за счет использования материалов с различной охлаждающей способностью. Целью этого способа является получение максимально возможного захолаживающего эффекта периферийных зон отливки, при котором достигается максимально возможная разница во времени затвердевания между зонами от основания отливки по направлению к прибыли.

В этом случае, сохраняя неизменную толщину стенки, обеспечены условия направленного затвердевания за счет использования набора смесей или материалов с различной охлаждающей способностью, расположенных послойно по направлению от основания к прибыли по мере уменьшения их теплоаккумулирующей способности.

Используемые при этом смеси и материалы нужно подбирать с таким расчетом, чтобы каждый последующий от периферии (дна) к прибыли слой должен обеспечивать постепенный прирост времени затвердевания отливки на величину, ориентировочно равной 20%.

Поэтому, для создания направленного затвердевания использовали песчаные и хромомагнезитовые смеси на жидком стекле, а также наружные холодильники в виде проката квадратного сечения толщиной, равной толщине питаемой стенки.

В нижней части отливки высотой 500 мм направленность затвердевания, и плотность металла обеспечивали за счёт торцевого эффекта и наружных металлических холодильников. Расположенные выше зоны рассматривались как бесконечные плиты; протяжённость каждой дифференцированно охлаждаемой зоны принимаем равной или меньше 4 модулям отливки, а радиус действия прибыли около 2 модулей.

Для дифференцированного охлаждения использовали песчаные, хромомагнезитовые на жидком стекле, хромомагнезитовую смесь с дробью, а также наружные холодильники в виде проката квадратного сечения толщиной, равной приведённой толщине питаемой стенки.

Использование данных формовочных материалов с повышенной охлаждающей способностью для создания дифференцированного охлаждения резко сокращают время существования двухфазной зоны, не оказывая при этом влияние на её ширину.

Это создаёт благоприятные условия для питания отливки, как за счёт возникающего положительного градиента температур, так и за счет разницы во времени существования двухфазных зон соседних частей отливки.

Материалы, рекомендуемые для создания дифференцированного охлаждения, приведены в таблице 1.

Таблица 1. Ориентировочные значения коэффициента затвердевания для различных условий охлаждения.

№№ п/п	Формовочные материалы	k, мм/мин1/2
1	Песчаная форма с добавлением 20%дроби с добавлением 40% дроби	8,2 10,5 12,0
2	Хромомагнезитовая форма с добавлением 20% дроби	11,0 12,3
3	Сплошной металлический холодильник с одной стороны, песчано-глинистая смесь – с другой	21,0
4	Песчаная/хромомагнезит	10,0
5	Хромомагнезит с дискретными холодильниками с одной стороны	15,0
6	Хромомагнезит с 10% дроби и дискретными холодильниками с одной стороны	17,5
7	Хромомагнезит с дискретными холодильниками с двух сторон	18,0