книги из ГПНТБ / Вакуумная металлургия [сб. ст

В А К У У М Н А Я М Е Т А Л Л У Р Г И Я

Перевод с английского А. Л. СОБОЛЕВСКОГО, Е. Б. КАЧАНОВА, И. П. БАРМОТИНА

МОСКВА «МЕТАЛЛУРГИЯ» 1973

ый I

Л Ь Н О і О З А Л А

АННОТАЦИЯ

Описаны способы получения отливок в вакууме. Исследовано влия­ ние качества шихты, глубины вакуума, конструкции печи на количество неметаллических включений. Рассмотрены вопросы кристаллизации литейных сплавов при их выплавке в вакуумных печах. Разработаны промышленные методы контроля структуры сплавов вакуумной плавки. Показаны некоторые достижения и перспективы вакуумной дуговой плавки. Книга предназначается для научных и инженерно-техниче­ ских работников металлургической, машиностроительной и смежных с ними отраслей промышленности, специализирующихся в области тео­ рии и практики получения металла в вакуумных агрегатах.

В А К У У М Н А Я М Е Т А Л Л У Р Г И Я

Перевод с английского А. Л. Соболевского, Е, Б. Качанова, И, П, Бармотина

Р е д а к т о р ы и з д а т е л ь с т в а Е . К . П о л т о р а ц к а я , Л . А . Л е в ч е н к о в а

© Издательство «Металлургия». 1973 г.

040(01 )-73 d d ' 7 c i

ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ

умной металлургии Американского общества по вакуумной технике.

Всвете решений X X I V съезда КПСС о широком использовании новых металлургических процессов выпуск книги представляется своевременным и имеет актуальное значение.

Вкапиталистических странах (США, Англия, Япония, Франция, ФРГ и др.) в последние годы находят все большее применение новые металлургические процессы — вакуумная индукционная плавка, вакуумный дуговой и электрошлаковый переплавы и т. д. Эти про­ цессы позволяют получать сплавы и стали строго заданного состава,

практически чистые от неметаллических включений.

В настоящее время одной из важнейших областей применения вакуумной плавки является производство сталей и сплавов для ядер­ ных реакторов, ракетных и авиационных двигателей.

Для вакуумной плавки применяют специальные индукционные бессердечииковые печи, обеспечивающие быстрое расплавление ме­ талла и хорошее перемешивание, что важно для получения однород­ ных слитков. Наибольшее развитие в последние годы получили ваку­ умные печи полунепрерывного действия для отливки слитков и пор­ ционные печи для точного литья.

Вакуумные дуговые и электрошлаковые печи в настоящее время позволяют получать слитки массой до 40 т, что дает возможность изготовлять крупные поковки и штамповки.

Широкое применение новых металлургических процессов знаме­ нует собой создание новой отрасли металлургической практики — качественной специальной металлургии. Эти области применения нашли свое отражение в настоящем сборнике, который, несомненно, представит интерес не только для металлургов, но и для машино­ строителей.

А.Л. Соболевский

Е.Б. Качанов

И.П. Бармотин

У ДК 621.746 : 669.982

ПОЛУЧЕНИЕ ОТЛИВОК В ВАКУУМЕ

С.3. УРАМ

Впоследние годы получило широкое распространение производ­ ство сложных отливок в вакууме.

В работах [1—4] сделан обзор развития данного метода за де­ сять лет как в лабораторных, так и в промышленных условиях. Из

В основном получают отливки из качественных сплавов на основе никеля. Однако в настоящее время используют сплавы на основе кобальта и железа.

С ростом объема производства увеличиваются размер и сложность отливок.

Получение отливки диаметром 2,54 х48,26 см можно считать установившейся практикой. Однако можно получать отливки боль­ шего размера, и субсидирующая фирма [5] ВВС исследует возмож­ ность получения отливок диаметром 127 см и высотой 30,48 см. Со­ временная практика литья позволяет получать такие отливки как на воздухе, так и в вакууме.

При сравнении разных методов производства необходимо учи­ тывать экономический фактор.

Метод литья по выплавляемым моделям позволяет получать детали полые с очень маленькой толщиной стенки. Литые лопатки со стен­ кой 0,05 см производятся на нескольких предприятиях.

7

Получение отливок

Технологический процесс получения отливок на воздухе и в ва­ кууме в принципе одинаков. Основное различие состоит в степени

за качеством. Технологические операции получения отливок пока­ заны в виде диаграммы на рис. 1.

Для каждой отливки должна быть получена восковая модель. Прессформа для получения восковой модели должна обеспечить

керамический стержень с точной формой внутренней полости отливки, затем воск заливают в прессформу.

Полученные восковые модели при помощи воска сваривают в боль­ шие блоки. Это делают для получения общей литниковой системы, способной компенсировать усадку при затвердевании и в целях экономии.

Форму, называемую керамической коркой, получают путем по­ гружения восковой модели в сборе в керамическую краску и обсы­ пания специальным песком. Процесс повторяют несколько раз для получения формы толщиной —0,6 см. На рис. 2 показана такая форма и разрез ее дан на рис. 3. На рис. 2, 3 показана форма для отливки тонкостенных лопаток. Первые слои корки изготавливают из очень мелкого керамического материала для получения хорошей поверхности отливки, последующие слои изготавливают из грубого материала для получения прочности формы.

После удаления воска форму прокаливают. Обычно форму обжи­ гают при 975° С и подают для заливки металла из печи.

Горячую форму помещают в вакуумную камеру и заливают. Этот процесс более подробно описан в следующем разделе. В случае заливки на воздухе металл заливается в форму сразу же после извлечения из прокалочной печи.

8

В большинстве случаев поверхность отливок, полученных опи­ санным методом, вполне удовлетворительна. Поэтому требуется только обрезать литниковую систему и зачистить эти места.

Керамический стержень удаляют из отливки при помощи каусти­ ческой соды или плавиковой кислоты.

Контроль качества включает в себя визуальный осмотр поверх­ ности. Многие отливки проверяют по сложным калибрам для уточ­ нения правильности формы. Некоторые части отливок подвергают рентгеновскому контролю для определения внутренних дефектов. Очень часто отливки перед рентгеновским контролем подвергают травлению. Часто это делают для определения формы и размеров строения зерна.

Методы литья в вакууме

Целью применения вакуума является создание защитной атмо­

ходимы как легирующие для образования упрочняющих фаз в спла­ вах на основе никеля для придания прочности при повышенных тем­ пературах. Содержание алюминия и титана в количестве —0,2% является тем минимумом, при котором необходимо применять вакуум. В табл. 2 представлены распространенные литые сплавы, работаю­ щие при повышенных температурах. Эти сплавы содержат титан и алюминий в количествах > > 1 % , поэтому должны отливаться в ва­ кууме.

Таблица 2

Наиболее распространенные литейные сплавы на никелевой основе

Получение отливок в вакууме является процессом переплава. Это значит, что исключены рафинирование или добавка легирующих. Многие печи приспособлены для добавки легирующих, но только для экспериментальных целей. При промышленном производстве необходимо только переплавлять шихту, предварительно получен­ ную в других агрегатах.

Шихта во многом определяет свойства отливок. Необходимо, чтобы исходная шихта содержала меньше газов и включений. Исходная шихта должна иметь не только определенный химический состав и механические свойства. Обычно исходные заготовки изготавливают

10