Föderale staatliche Bildungseinrichtung für höhere Berufsbildung "Ural Federal University benannt nach dem ersten Präsidenten Russlands B. N. Jelzin"

Institut für Werkstoffkunde und Metallurgie

Abteilung "Gießerei- und Härtetechnik"

Zusammenfassung der Vorlesungen zum Fach " Gießerei»

Vortrag 1

Grundbegriffe der Gießereiproduktion

Vorlesungsplan

1. Das Konzept der Gießerei.

2. Ein kurzer historischer Rückblick auf die Entwicklung der Gießereiproduktion. Die Rolle russischer Wissenschaftler bei der Entwicklung wissenschaftlicher Grundlagen und der Organisation der Produktion von Gussteilen und Barren.

3. Einteilung der Gießereilegierungen und Anwendungsbereiche.

Metalle sind aus dem modernen Leben nicht mehr wegzudenken. Metalle sind die Basis des technologischen Fortschritts, die Grundlage der materiellen Kultur der gesamten Menschheit. Aber Metall wird für eine Person nur dann nützlich, wenn Produkte daraus gewonnen werden. Es gibt drei Hauptarten der Herstellung von Metallprodukten. Dies sind die Gießereiproduktion, die Metallumformung und die Metallzerspanung. Der Kurs "Gießerei" widmet sich der ersten Art der Metallbearbeitung.

In dieser Zusammenfassung der Vorlesungen werden die theoretischen Grundlagen der Gießereiproduktion ausreichend detailliert betrachtet, außerdem werden die technologischen Prozesse zur Gewinnung verschiedener Produkte und die dabei verwendeten Geräte und Werkzeuge beschrieben.

Die Zusammenfassung der Vorlesungen ist der gießereitechnischen Herstellung von Eisen- und Nichteisenmetallen gewidmet. Es umreißt die Grundlagen der Theorie, der technologischen Prozesse und der Ausrüstung, die zur Herstellung von Gussstücken auf verschiedene Arten (in einzelnen Sand-Ton-Formen, nach Einbettmodellen, in einer Kokille, unter Druck usw.) entwickelt wurden.

Das Hauptaugenmerk bei der Präsentation des Materials wird auf die Berücksichtigung des physikalischen und physikalisch-chemischen Wesens der Prozesse einer bestimmten Technologie, der Konstruktionsmerkmale der Ausrüstung, des Zwecks der technologischen Modi, der verwendeten Ausrüstung und der Automatisierungswerkzeuge gelegt.

Neben der Präsentation von spezifischem Material für jede technologische Methode zur Gewinnung von Rohlingen wird besonderes Augenmerk auf die wichtigsten "Engpässe", Probleme technologischer Prozesse, Analyse von Wegen und Mitteln zu ihrer Lösung gelegt, um Produkte einer bestimmten Qualität zu erhalten und eine hohe Produktion zu erreichen Effizienz; Auf der Grundlage des gleichen Ansatzes werden auch die Aussichten für die Entwicklung jedes Prozesses betrachtet.

Das Konzept der Gießerei

Das Wesen der Gießereiproduktion reduziert sich auf die Gewinnung von Flüssigkeit, d.h. über den Schmelzpunkt erhitzt, eine Legierung der erforderlichen Zusammensetzung und Qualität und Gießen in eine vorbereitete Form. Nach dem Abkühlen verfestigt sich das Metall und behält die Form des Hohlraums, in den es gegossen wurde. Um also einen Guss durchzuführen, müssen Sie:

1) Bestimmen Sie die Materialien, die zum Schmelzen in die Charge eingebracht werden müssen, berechnen Sie sie, bereiten Sie diese Materialien vor (in Stücke schneiden, die erforderliche Menge jeder Komponente abwiegen); Materialien in den Schmelzofen laden;

2) Schmelzen - um ein flüssiges Metall mit der erforderlichen Temperatur, Fließfähigkeit, der richtigen chemischen Zusammensetzung ohne nichtmetallische Einschlüsse und Gase zu erhalten, das in der Lage ist, beim Erstarren eine feinkristalline Struktur ohne Defekte mit ausreichend hohen mechanischen Eigenschaften zu bilden;

3) Bereiten Sie vor dem Ende des Schmelzens Gießformen (zum Eingießen von Metall) vor, die in der Lage sind, der hohen Temperatur des Metalls, seinem hydrostatischen Druck und der Scheuerwirkung des Strahls ohne Zusammenbruch zu widerstehen und Gase durchzulassen aus dem Metall durch Poren oder Kanäle freigesetzt;

4) das Metall aus dem Ofen in die Pfanne geben und es den Formen zuführen; Gussformen mit flüssigem Metall füllen, dabei Strahlbrüche und Schlackeeintritt in die Form vermeiden;

5) Öffnen Sie nach dem Erstarren des Metalls die Formen und entnehmen Sie die Gussstücke daraus. PRODUKTION

6) Trennen Sie alle Angüsse vom Gussteil (in den Angußkanälen eingefrorenes Metall) sowie die gebildeten Gezeiten und Grate (aufgrund von Guss oder Form von schlechter Qualität);

7) die Gußstücke von den Partikeln des Form- oder Kernsandes reinigen;

8) um ​​die Qualität und Abmessungen der Gussteile zu kontrollieren.

Derzeit werden die meisten Gussstücke in einmaligen (Sand-)Formen hergestellt, die aus einer Formstoffmischung aus Quarzsand, feuerfestem Ton und speziellen Zusätzen hergestellt werden. Nachdem das Metall ausgehärtet ist, wird die Form zerstört und der Guss entfernt. Neben Einwegformen werden semipermanente Formen aus hochfeuerfesten Materialien (Schamotte, Graphit usw.) verwendet, die zum Gießen von mehreren zehn (50–200) Gussstücken verwendet werden, und Dauerformen aus Metall dienen zum Erhalten mehrere hundert, manchmal tausende Gussteile bis zum Verschleiss der Form. Die Wahl einer Gießform hängt von der Art der Produktion, der Art des zu gießenden Metalls und den Anforderungen an das Gießen ab.

Ein kurzer historischer Überblick über die Entwicklung der Gießereiproduktion. Die Rolle russischer Wissenschaftler bei der Entwicklung wissenschaftlicher Grundlagen und der Organisation der Produktion von Gussteilen und Barren

Die Gießerei ist eine der ältesten Formen der Metallbearbeitungskunst, die der Menschheit bekannt ist. Zahlreiche archäologische Funde, die bei Ausgrabungen von Grabhügeln in verschiedenen Teilen unseres Landes entdeckt wurden, bezeugen, dass im alten Russland Kupfer- und Bronzegüsse in großen Mengen hergestellt wurden (Kegel, Pfeilspitzen, Schmuck - Ohrringe, Handgelenke, Ringe, Hüte usw.). Bei den Ausgrabungen wurden in überlebenden Öfen und Öfen Steinformen gefunden, die zum Gießen von Hohläxten, Ringen, Armbändern, Metallperlen, Kreuzen usw. dienten. Die meisten im alten Russland gefundenen Gussteile wurden jedoch durch Gießen auf einem Wachsmodell erhalten.

Die Methode zur Herstellung des Modells ist originell: Aus Drahtschnüren wurde ein Muster gewebt, das eine Kopie des zukünftigen Produkts darstellt; Ton wurde auf dieses Wachsmodell aufgetragen, bis eine ausreichend feste Form erhalten wurde, nach dem Trocknen wurde die Form kalziniert, das Wachs geschmolzen und die Schnüre ausgebrannt, Metall wurde in den Hohlraum gegossen, der nach dem Abkühlen einen Guss mit komplexen Formen bildete wurde erhalten.

Im XI Jahrhundert. In Russland entstanden lokale Produktionszentren zum Gießen von Kirchengegenständen (Kupferkreuze, Glocken, Ikonen, Leuchter usw.) und Haushaltsgegenständen (Wasserkocher, Waschtische usw.). Neben Kiew wurden Nowgorod der Große, Ustjug der Große und Tver zu wichtigen Zentren für die Herstellung von Kupfergussprodukten. Der Einfall der Tataren verursachte eine Stagnation, die bis Mitte des 14. Jahrhunderts andauerte, danach begann die Gießereiindustrie zu steigen. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass ein zentralisierter Großstaat geschaffen wurde, in dessen Zusammenhang sich Städte zu entwickeln begannen und Waffen benötigt wurden, jetzt Schusswaffen. Von der Produktion geschweißter Kanonen wechselten sie zum Bronzeguss, sie gossen Glocken, schufen Kupfergusswerkstätten für Kunstguss. Mitte des 16. Jahrhunderts. Die Moskauer Artillerie nahm quantitativ den ersten Platz unter der Artillerie der europäischen Staaten ein.

Die Ära Petrine stellt einen Sprung in der Entwicklung der Gießereiproduktion dar. Große Tula- und Kaluga-Fabriken von Nikita Demidov und Ivan Batashov wurden gegründet. Die ersten Stahlgussteile wurden in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts erhalten. fast zeitgleich in verschiedenen europäischen Ländern. In Russland wurden sie 1866 im Werk Obukhov aus Tiegelstahl hergestellt. Allerdings stellte sich die Qualität der Gussteile als gering heraus, da die Gießeigenschaften von Stahl denen von Gusseisen deutlich unterlegen waren. Dank der Arbeit der russischen Wissenschaftler Metallurgen A.S. Lavrova und N. V. Kalakutsky, der die Entmischungsphänomene erläuterte und den Mechanismus des Auftretens von Schrumpfung und Gasschalen vorstellte sowie Maßnahmen zu ihrer Bekämpfung entwickelte, zeigte die Vorteile von Stahlguss vollständig auf. Daher werden von A.A. Iznoskov aus offenem Stahl im Werk Sormovo im Jahr 1870 erwiesen sich als so hochwertig, dass sie auf einer Ausstellung in St. Petersburg gezeigt wurden.

Nach dem Verlassen wissenschaftliche Abhandlungen der Begründer der Metallographie D.K. Chernov, der die Wissenschaft der Transformationen in Legierungen, ihrer Kristallisation, Struktur und Eigenschaften schuf, begannen sie mit der Wärmebehandlung, die die Qualität des Stahlgusses verbesserte. Die Theorie der metallurgischen Prozesse wurde in der höheren Schule von A.A. Baikov 1908 am St. Petersburger Polytechnischen Institut. Zwischen 1927 und 1941 Es gibt ein beispielloses Wachstum der Industrie für das ehemalige Russland, die größten mechanisierten Fabriken werden gebaut. Es werden Gießereien gebaut und in Betrieb genommen, die im Fließmodus arbeiten, mit einem hohen Grad an Mechanisierung, mit Förderern, mit einer Jahresproduktion von bis zu 100.000 Tonnen Guss.

Gleichzeitig werden Forschungsarbeiten durchgeführt, Theorien zu Arbeitsabläufen und Methoden zur Berechnung von Gießereiausrüstungen erstellt. Die wissenschaftliche Schule der Moskauer Höheren Technischen Schule wird von Prof. Dr. N.P. Aksenow.

Die weite Verbreitung der Gießereiproduktion erklärt sich aus ihren großen Vorteilen gegenüber anderen Verfahren zur Herstellung von Rohlingen (Schmieden, Stanzen). Beim Gießen können Rohlinge nahezu beliebiger Komplexität mit minimalen Bearbeitungszugaben hergestellt werden.

Zudem ist die Herstellung von Gussknüppeln deutlich günstiger als beispielsweise die Herstellung von Schmiedeteilen. Die Entwicklung der Gießereiproduktion bis heute verlief in zwei Richtungen:

1) Entwicklung neuer Gusslegierungen und metallurgischer Verfahren;

2) Verbesserung der Technologie und Mechanisierung der Produktion.

Auf dem Gebiet der Untersuchung und Verbesserung der mechanischen und technologischen Eigenschaften von Grauguss - der gängigsten und billigsten Gusslegierung - wurden große Fortschritte erzielt. Spezielle Gussarten werden weiter verbreitet und verbessert: Kokillenguss, unter Druck, in Schalenformen, Einbettmodellen usw., die genaue Gussteile liefern und folglich die Bearbeitungskosten reduzieren.

Einteilung von Gusslegierungen und deren Anwendungsgebiete

Im Durchschnitt machen Gussteile etwa 50 % der Masse von Maschinen und Mechanismen aus, und ihre Kosten belaufen sich auf 20–25 % der Maschinenkosten. Abhängig von der Methode zur Gewinnung von Gussknüppeln werden Legierungen in gegossen und verformt unterteilt. Gusslegierungen werden entweder direkt in der Gießerei aus den Originalkomponenten (Einsatzmaterialien) hergestellt oder in fertiger Form aus Hüttenwerken bezogen und erst vor dem Abgießen in Formen umgeschmolzen. Sowohl im ersten als auch im zweiten Fall können einzelne Elemente während des Schmelzprozesses oxidieren (ausbrennen), sich bei erhöhten Temperaturen verflüchtigen (sublimieren), mit anderen Bauteilen oder mit der Ofenauskleidung in chemische Wechselwirkung treten und zu Schlacke werden.

Um die erforderliche Zusammensetzung der Legierung wiederherzustellen, wird der Verlust einzelner Elemente darin kompensiert, indem spezielle Zusätze (Ligaturen, Ferrolegierungen), die in metallurgischen Unternehmen hergestellt werden, in die Schmelze eingebracht werden. Ligaturen enthalten neben dem Legierungselement auch das Grundmetall der Legierung und werden daher leichter und vollständiger von der Schmelze aufgenommen als ein reines Legierungselement. Beim Schmelzen von Nichteisenmetalllegierungen werden Ligaturen verwendet: Kupfer-Nickel, Kupfer-Aluminium, Kupfer-Zinn, Aluminium-Magnesium usw.

Beim Gießen von Eisenlegierungen werden Ferrolegierungen (Ferrosilizium, Ferromangan, Ferrochrom, Ferrowolfram usw.) häufig verwendet, um Legierungselemente einzuführen und die Schmelze zu desoxidieren. Bei der Desoxidation wirken die in Ferrolegierungen enthaltenen Elemente als Reduktionsmittel: Sie verbinden sich mit dem Sauerstoff des in der Schmelze gelösten Oxids, reduzieren das Metall und gehen nach ihrer Oxidation in die Schlacke über. Die Reinigung (Veredelung) der Schmelze durch Desoxidation trägt zu einer deutlichen Verbesserung der Qualität des Gussmetalls bei und erhöht dessen Festigkeit und Duktilität. Als Modifikatoren werden eine Reihe von Legierungen sowie nichtmetallische Materialien (Salze usw.) verwendet, die, wenn sie in geringen Mengen in eine Gusslegierung eingebracht werden, deren Gefüge und Eigenschaften erheblich beeinflussen, beispielsweise das Korn verfeinern und erhöhen die Stärke des Metalls. Um also hochfestes Gusseisen zu erhalten, wird eine Magnesiummodifikation verwendet.

Die Hauptkriterien für die Qualität von Gussmetall sind mechanische Eigenschaften, Strukturindikatoren, Wärmebeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit usw., die in den technischen Anforderungen angegeben sind.

Legierungen werden üblicherweise wie Metalle hauptsächlich in Eisen- und Nichteisenmetalle unterteilt, wobei letztere auch Leichtmetalle umfassen. Legierungen werden in Gruppen eingeteilt, je nachdem welches Metall die Basis der Legierung ist.

Die wichtigsten Legierungsgruppen sind:

Gusseisen und Stähle - Eisenlegierungen mit Kohlenstoff und anderen Elementen;

Aluminiumlegierungen mit verschiedenen Elementen;

Magnesiumlegierungen mit verschiedenen Elementen;

Bronzen und Messinge sind Kupferlegierungen mit verschiedenen Elementen.

Derzeit sind Legierungen der ersten Gruppe am weitesten verbreitet, d.h. Eisenlegierungen: Etwa 70 % aller Gussteile werden aus Gusseisen und etwa 20 % aus Stahl hergestellt. Die restlichen Legierungsgruppen machen einen relativ kleinen Teil der Gesamtmasse der Gussteile aus.

In der chemischen Zusammensetzung der Legierung werden die Hauptelemente (z. B. Eisen und Kohlenstoff in Gusseisen und Stahl), dauerhafte Verunreinigungen, deren Vorhandensein auf den Herstellungsprozess der Legierung zurückzuführen ist, und zufällige Verunreinigungen, die in die Legierung gelangt sind, unterschieden aus verschiedenen Gründen. Zu den schädlichen Verunreinigungen in Stahl und Gusseisen gehören Schwefel, Phosphor, Eisenoxid, Wasserstoff, Stickstoff und nichtmetallische Einschlüsse. Schädliche Verunreinigungen in Kupferlegierungen sind Kupferoxid, Wismut und in einigen von ihnen Phosphor. Die Eigenschaften von Zinnbronze werden durch Verunreinigungen von Aluminium und Eisen stark verschlechtert, bei Aluminiumbronze dagegen von Zinn. In Aluminiumlegierungen sollte der Gehalt an Eisen begrenzt sein, in Magnesium zusätzlich Kupfer, Nickel und Silizium. Gase und nichtmetallische Einschlüsse in allen Legierungen sind schädliche Verunreinigungen.

Die Anforderungen für jede Gusslegierung sind spezifisch, aber es gibt eine Reihe allgemeiner Anforderungen:

1. Die Zusammensetzung der Legierung muss die gewünschten Eigenschaften des Gussstücks gewährleisten (physikalisch, chemisch, physikalisch-chemisch, mechanisch usw.);

2. Die Legierung muss gute Gießeigenschaften haben - hohe Fließfähigkeit, Beständigkeit gegen Sättigung mit Gasen und die Bildung von nichtmetallischen Einschlüssen, geringe und stabile Schwindung während der Erstarrung und Abkühlung, Beständigkeit gegen Seigerung und Bildung von inneren Spannungen und Rissen in Gussteilen;

3. die Legierung sollte möglichst einfach in der Zusammensetzung sein, leicht herzustellen sein, keine toxischen Bestandteile enthalten, beim Schmelzen und Gießen keine stark umweltbelastenden Produkte abgeben;

4. Die Legierung muss nicht nur bei der Herstellung von Gussteilen, sondern auch bei allen nachfolgenden Vorgängen zur Herstellung von Fertigteilen (z. B. beim Schneiden, bei der Wärmebehandlung usw.) technologisch sein.

5. Die Legierung soll wirtschaftlich sein: möglichst wenige teure Bestandteile enthalten, minimale Verluste bei der Verarbeitung ihrer Abfälle (Angüsse, Ausschuss) aufweisen.

Kontrollfragen und Aufgaben

1. Was ist die Geschichte der Gießereientwicklung in Russland?

2. Welche Rolle spielen russische Wissenschaftler bei der Entwicklung der wissenschaftlichen Grundlagen und der Organisation der Herstellung von Gussteilen aus Eisen- und Nichteisenlegierungen?

3. Welche Produktionsverfahren gibt es für Gussknüppel?

4. Welche Formen können zur Herstellung von Formguss verwendet werden?

5. Wie werden Gusslegierungen eingeteilt?

6. Welche Anforderungen werden an Gusslegierungen gestellt?

7. Nennen Sie die Hauptanwendungsgebiete von Gusslegierungen.

8. Was ist das Wesen der Gießereitechnik?

1.1 Grundlegende Konzepte und Definitionen

Gießen oder Gießen ist ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks oder Endprodukts durch Gießen von geschmolzenem Metall in einen Hohlraum einer bestimmten Konfiguration, gefolgt von seiner Verfestigung.

Durch Gießen gewonnene Rohlinge oder Produkte werden als Gussteile bezeichnet.

Der beim Gießen mit flüssigem Metall gefüllte Hohlraum wird Kokille genannt.

Der Zweck der Form ist wie folgt.

1. Bereitstellung der erforderlichen Konfiguration und Abmessungen des Gussstücks.

2. Sicherstellung der vorgeschriebenen Maßhaltigkeit und Beschaffenheit der Gussteiloberfläche.

3. Bereitstellung einer bestimmten Abkühlungsgeschwindigkeit des gegossenen Metalls, die zur Bildung der erforderlichen Struktur der Legierung und der Qualität der Gussstücke beiträgt.

Je nach Nutzungsgrad werden die Formen in einmalig, semipermanent und permanent eingeteilt.

Einmalige Formen werden verwendet, um nur einen Guss zu erhalten, sie bestehen aus Quarzsand, dessen Körner durch eine Art Bindemittel verbunden sind.

halbpermanente Formen – Dies sind Formen, in denen mehrere Gussstücke erhalten werden (bis zu 10-20), solche Formen bestehen aus Keramik.

dauerhafte Formen – Formen, in denen mehrere zehn bis mehrere hunderttausend Gussteile erhalten werden. Diese Formen bestehen in der Regel aus Gusseisen oder Stahl.

Die Hauptaufgabe der Gießerei besteht darin, Gussstücke mit maximaler Annäherung der Form und Größe der Oberfläche an die gleichen Parameter des Fertigteils zu erhalten, um die Komplexität der nachfolgenden Bearbeitung zu reduzieren. Der Hauptvorteil der Formung von Rohlingen durch Gießen ist die Möglichkeit, Rohlinge nahezu beliebiger Komplexität mit unterschiedlichen Gewichten direkt aus flüssigem Metall zu erhalten.

Die Kosten für Gussprodukte sind oft viel geringer als für Produkte, die mit anderen Verfahren hergestellt wurden, jedoch sind nicht alle Legierungen zum Gießen geeignet, sondern nur diejenigen, die gute Gießeigenschaften haben. Die wichtigsten Gießeigenschaften sind.

1. Fluidität - die Fähigkeit eines flüssigen Metalls, eine Form zu füllen, wobei seine Konfiguration genau wiederholt wird.

Je höher die Fließfähigkeit, desto besser die Gusslegierung. Bei Stahl und Gusseisen nimmt diese Eigenschaft mit zunehmendem Schwefelgehalt ab und mit zunehmendem Phosphor- und Siliziumgehalt zu. Eine Überhitzung der Legierung über die Schmelztemperatur erhöht ihre Fließfähigkeit.

Die Fließfähigkeit wird anhand der Länge des Wegs bewertet, den das flüssige Metall vor der Verfestigung zurückgelegt hat. Silumin, Grauguss, Siliziummessing haben eine hohe Fließfähigkeit (>700 mm), Kohlenstoffstähle, weißes Gusseisen, Aluminium-Kupfer- und Aluminium-Magnesium-Legierungen haben eine mittlere Fließfähigkeit (350-340 mm), Magnesiumlegierungen haben eine geringe Fließfähigkeit.

2. Schrumpfung - eine Abnahme der Größe des Gussstücks während des Übergangs des Metalls von einem flüssigen Zustand in einen festen Zustand. Je geringer die Schwindung, desto besser die Gusslegierung. Unterscheiden Sie die volumetrische (Volumenreduzierung) und die lineare (Reduzierung der linearen Abmessungen) Schrumpfung. Diese Eigenschaft hängt hauptsächlich von der chemischen Zusammensetzung der Legierung ab. Die ungefähr lineare Schwindung beträgt 1 % für Gusseisen und 2 % für Stahl und Nichteisenmetalle. Natürlich hat jede Gusslegierungsmarke ihren eigenen Schwindungswert.

3. Neigung zur Liquation. Segregation wird als chemische Heterogenität im Volumen des Gussstücks bezeichnet. Je geringer die Seigerungsneigung einer Gusslegierung ist, desto besser ist sie.

In der Gießereiindustrie werden viele verschiedene Legierungen verwendet. Am gebräuchlichsten ist Grauguss, aus dem etwa 75 % der Gussteile in der Haustechnik (nach Gewicht), etwa 20 % aus Stahl, 3 % aus Sphäroguss und etwa 2 % der Gussteile aus Nichteisen hergestellt werden Metall-Legierungen.

Es gibt zwei Möglichkeiten, Metall in Formen zu gießen.

1. Konventionelles Gießen, bei dem das Metall die Form frei unter dem Einfluss der Schwerkraft ausfüllt. Dieses Verfahren beinhaltet das Gießen in Sand-Ton-Formen.

2. Spezielle Gießmethoden, davon gibt es ungefähr 15, die wichtigsten sind:

· Spritzguss;

· Schleuderguss;

Gießen in einer Kokille (in Metallformen);

Gießen in Schalenformen;

Feinguss, ausgebrannter oder Lösungsmittelguss.

Das Gießen in Sand-Ton-Formen ist das Hauptverfahren zur Herstellung von Gussteilen. Dieses Verfahren erzeugt Gussteile mit einfachen und komplexen Formen, die größten Gussteile, die mit anderen Verfahren nicht erhalten werden können.

Der Einsatz spezieller Gießverfahren ermöglicht eine Reduzierung des Ausschusses in der Gießereiproduktion. Beim Gießen in Metallformen sorgt der Schleuderguss für hochpräzise Gussteile. Außerdem sind spezielle Gießverfahren nur für relativ kleine Produkte (Gewicht bis 300 kg) anwendbar.

Um eine Gussform herzustellen, benötigen Sie einen Modellbausatz. Im Allgemeinen besteht ein Modellsatz aus einem Modell, einem Kernkasten und Modellen der Angusssystemelemente.

Das Modell ist ein Prototyp des zukünftigen Gusses, mit Hilfe des Modells wird hauptsächlich seine äußere Konfiguration geformt. Das Modell unterscheidet sich vom Gussteil durch das Material, das Vorhandensein von Kernmarkierungen (wenn das Gussteil hohl ist und ein Kern zur Bildung eines Hohlraums benötigt wird), das Vorhandensein eines Verbindungsstücks (wenn das Gießen nach einem abnehmbaren Modell durchgeführt wird), die Abmessungen die durch die lineare Schwindung der Legierung die entsprechenden Abmessungen des Gussteils überschreiten.

Der Kernkasten ist ein Teil des Modellsatzes, der für die Herstellung des Kerns bestimmt ist. Der Kern wiederum ist notwendig, um die innere Konfiguration des Gussstücks zu bilden (um Löcher zu erhalten).

Das Anschnittsystem ist eine Reihe von Kanälen in einer Gießform, die geschmolzenes Metall zuführen, Schlacke und nichtmetallische Einschlüsse einfangen, Gase aus der Form entfernen und das Gussstück während seiner Kristallisation mit flüssigem Metall versorgen.

1.2 Gießtechnik

Der technologische Prozess zur Herstellung von Gussstücken in Sand-Ton-Formen umfasst das Formen, d.h. die Herstellung einer Halbform und Kerne; Formenbau; Gießen der Schmelze, Ausschlagen und Reinigen von Gussteilen.

Zur Herstellung von Formen aus Formsanden werden Modellkolbenanlagen verwendet. Es umfasst Modelle, Musterkacheln, Kernkästen usw.

Betrachten Sie das Schema, um das Studium des Gussherstellungsprozesses zu erleichtern technologischer Prozess(Abb. 1).

Entsprechend der Bauteilzeichnung (Abb. 1, a) entwickelt der Gießereitechnologe eine Zeichnung des Modells und des Kernkastens. In der Modellwerkstatt werden nach diesen Zeichnungen ein Modell (Abb. 1, b) und ein Kernkasten (Abb. 1, c) hergestellt, wobei Zuschläge für die Bearbeitung und Schrumpfung der Legierung beim Abkühlen berücksichtigt werden. Um Auflageflächen für die Montage von Stangen zu erhalten, werden Stangenschilder an den Modellen angefertigt. Entlang des Kernkastens wird ein Kern geformt (Abb. 1, d), der so konstruiert ist, dass er einen inneren Hohlraum im Gussteil bildet.

Um die Form mit Metall zu füllen, gibt es ein Angusssystem, bestehend aus einer Schüssel, einem Steigrohr, einem Schlackenfang, Speisern und Entlüftungen (Abb. 1, e). Beim Zusammenbau wird eine Stange in die untere Schalungshälfte eingebaut, dann werden beide Schalungshälften verbunden und mit Ballast beladen. Die Formanordnung ist in Abb. 1 gezeigt. 1, gest.

In der Schmelzabteilung wird das Metall geschmolzen und in Formen gegossen. Das erkaltete Gussteil wird aus der Form geschlagen und in die Reinigungs- und Besäumabteilung verbracht, wo es von der Formkernmischung gereinigt und von Angussresten, Buchten etc. abgeschnitten wird.

Modelle sind Vorrichtungen, mit deren Hilfe im Formsand Abdrücke erhalten werden – Hohlräume, die der äußeren Gestalt der Gussstücke entsprechen. Löcher und Hohlräume in den Gussteilen werden mit Stäben geformt, die während ihrer Montage in die Form eingebaut werden.

Die Abmessungen des Modells übertreffen die entsprechenden Abmessungen des Gussstücks um den Wert der linearen Schwindung der Legierung, die 1,5–2 % für Kohlenstoffstahl, 0,8–1,2 % für Gusseisen, 1–1,5 % für Bronzen beträgt und Messing etc. e) Um die Herstellung von Modellen aus dem Formsand beim Formen zu erleichtern, müssen die Wände der Modelle Formschrägen aufweisen (bei Holzmodellen 1-3 0, bei Metall 1-2 0) 3) mittleren Wandkontakt Dicke.

Der Vorteil von Holzmodellen ist die Billigkeit und einfache Herstellung, der Nachteil die Zerbrechlichkeit. Modelle sind für Eisenguss rot, für Stahlguss blau lackiert. Die Abzeichen sind schwarz lackiert.

Metallmodelle werden meistens aus Aluminiumlegierungen hergestellt. Diese Legierungen sind leicht, oxidieren nicht und lassen sich gut bearbeiten.

Beim maschinellen Formen wird eine Metallmodellausrüstung normalerweise bei der Installation eines Modells mit der Installation eines Modells und eines Angusssystems auf einer Metallmodellplatte verwendet.

Die Stäbe werden in Kernkästen aus Holz oder Metall gegossen.

Das Formen erfolgt in der Regel in Kolben - starken und starren Metallkästen verschiedene Formen, bestimmt zur Herstellung von Gießerei-Halbformen in ihnen aus dem Formsand durch Verdichten.

Zur Herstellung von Formen und Kernen werden Mischungen aus natürlichen Sanden und Tonen unter Zugabe der erforderlichen Wassermenge verwendet. Die Qualität, Zusammensetzung und Eigenschaften von Materialien und Mischungen hängen von ihren Einsatzbedingungen in der Angussform ab.

Form- und Kernsande müssen folgende Eigenschaften aufweisen:

- Festigkeit (um die Unversehrtheit während der Montage, des Transports und der mechanischen Einwirkung aufrechtzuerhalten);

– Gasdurchlässigkeit;

- Feuerbeständigkeit (in Kontakt mit Metall sollten sie nicht schmelzen, sintern, zum Guss verbrennen, erweichen);

– Plastizität (behalten ihre Form nach dem Entladen);

– Nichtklebrigkeit der Mischung am Modell, Kernkasten und in der Trennebene der Form;

– Nicht-Hygroskopizität;

- Wärmeleitfähigkeit;

- leichte Entfernung der Mischung beim Reinigen von Gussteilen;

– Haltbarkeit, d.h. die Fähigkeit von Mischungen, Eigenschaften nach wiederholter Verwendung beizubehalten;

- Billigkeit.

Frische Formstoffe, also Sand und Ton, benötigen durchschnittlich 0,5 – 1 t pro 1 Tonne Guss, der Verbrauch an Mischungen für die Herstellung von Formen und Kernen liegt bei 4 – 7 Tonnen, wobei der Hauptanteil in den Mischungen gebrauchte Formstoffe sind Materialien dienen frische Materialien nur dazu, zu Staub zerfallende Sandkörner zu ersetzen und die Bindungsfähigkeit von Tonen zu erfüllen.

Der Kornanteil der Sande sollte hauptsächlich aus Quarzkörnern (SiO 2 ) bestehen, bei den besten Sandsorten beträgt der Gehalt an SiO 2 ³ 97 %, bei den schlechtesten der Gehalt an SiO 2 ³ 90 %.

Der Tonanteil des Sandes umfasst üblicherweise alle darin enthaltenen Partikel mit einer Größe von weniger als 0,022 mm.

Formtone sind Sande, die mehr als 50 % Tonsubstanzen enthalten. Tone werden in Formkörper und Bektonit unterteilt. Bektonite sind Tone, die hauptsächlich aus Montmoriglionit-Kristallen bestehen. Dieses Material quillt stark in Wasser auf, was die Bindungseigenschaften von Tonen erhöht. Becktonit wird zur Herstellung von Formen und Kernen verwendet, die keiner Trocknung unterliegen.

Gewöhnliche Formtone bestehen hauptsächlich aus Kaolin-Al 2 O 3 ·2SiO 2 ·2H 2 -Kristallen, die keine intrakristalline Quellung aufweisen.

Für Stahlguss nehmen sie den feuerfeststen Ton mit hoher thermochemischer Beständigkeit - mindestens 1580 ° C, für Gusseisen - mit einer durchschnittlichen Beständigkeit von mindestens 1350 ° C, für Nichteisenguss ist die thermochemische Stabilität von Tonen nicht begrenzt .

Zur Herstellung von Form- und Kernmischungen werden neben Sand und Ton auch organische und anorganische Bindemittel verwendet. Organische Bindemittel verbrennen und zersetzen sich bei hohen Temperaturen. Zu diesen Materialien gehören Leinöl, Trockenöl, Krepetel (Pflanzenöl, Kolophonium, weißer Alkohol), Torf und Holzpech, Kolophonium, Pektinleim, Melasse und eine Reihe anderer. Als anorganische Bindemittel werden Zement und Flüssigglas verwendet.

In Gießereien mit mechanisierter Erdaufbereitung wird ein einziger Formsand verwendet. In Betrieben mit einem geringeren Mechanisierungsgrad werden Schlichte- und Füllmischungen verwendet, erstere sind hochwertiger und dienen dazu, eine innere Schicht in Kontakt mit dem Guss zu bilden.

Materialien für die Kerne – Kernmischungen – werden in Abhängigkeit von der Konfiguration der Kerne und ihrer Anordnung in der Form ausgewählt. Sie müssen eine hohe Festigkeit, eine ausreichende Flexibilität, um die Metallschrumpfung nicht zu stören, und eine gute Gasdurchlässigkeit aufweisen. Bei der Herstellung von Gussteilen aus Stahl und Gusseisen werden zur Herstellung solcher Stäbe hochwertige Sand-Öl-Harz-Mischungen (reiner Quarzsand und ein polymeres Bindemittel – Harz oder flüssiges Glas) verwendet. Weniger verantwortungsbewusste Stäbe mit dickerem Querschnitt werden aus Mischungen hergestellt, die aus 91-97% SiO 2 und 3-4% Ton unter Zusatz von flüssigem Glas oder anderen Bindemitteln bestehen. Für massive Stangen werden Mischungen geringerer Qualität verwendet, die aus 30–70 % SiO 2 , 20–60 % recycelter Erde und 7–10 % Ton bestehen, der das Hauptbindemittel darstellt.

Um ein Anhaften zu verhindern und die Sauberkeit der Gussteiloberfläche zu verbessern, werden die Formen und Kerne mit einer dünnen Schicht aus Antihaftmaterialien überzogen. Für Rohformen sind Antihaftmaterialien Pulver, die pulverisierter Graphit (für Eisenguss) und pulverisierter Quarz (für Stahlguss) sind. Für trockene Formen werden Antihaftfarben hergestellt. Lacke sind wässrige Suspensionen der gleichen Materialien Graphit (für Gusseisen), Quarz (für Stahl) mit Bindemitteln. Lacke werden auf heiße Formen und Stäbe aufgetragen, die nach dem Trocknen nicht abgekühlt sind.

1.3 Gating-Systeme

Der Zweck des Angusssystems besteht darin, eine reibungslose und stoßfreie Metallzufuhr in die Kokille zu gewährleisten, thermophysikalische Phänomene in der Kokille zu regulieren, um ein hochwertiges Gussstück zu erhalten, und die Kokille vor eindringenden Schlackeneinschlüssen zu schützen. Die Elemente eines normalen Angusssystems sind der Angusstopf 1, das Steigrohr 2, der Schlackenfang 3, die Speiser 4, die das Metall direkt dem Gussstück zuführen. Das gesamte Angusssystem muss während des Gießens mit flüssigem Metall gefüllt sein, um zu verhindern, dass Schlacke und atmosphärische Luft in die Form gesaugt werden.

Beim Eingang von Gussstücken aus Stahl, Sphäroguss und einigen NE-Metalllegierungen mit relativ großer Schwindung werden diese durch das Angusssystem während des Erstarrungsprozesses mit flüssigem Metall versorgt.

, m2 ,

wobei Q die Masse des Gussstücks und der Gewinn ist, kg,

r - Dichte des Gussmaterials, kg / m 3,

m = 0,4-0,6 - Ablaufkoeffizient,

t = 4-9 s - Formfüllzeit,

g \u003d 9,81 m / s 2 - Beschleunigung des freien Falls,

H ist der durchschnittliche Druck, m (die Höhe der Säule aus flüssigem Metall in der Form, gemessen von der Oberkante des Trichters bis zum Massenmittelpunkt des Gussstücks).

Mit anderen Worten, das Angusssystem ist geschlossen und schafft Bedingungen, unter denen keine Schlacke durch den Trichter gelangt und keine Luft angesaugt wird, weil es ständig mit Metall gefüllt ist und die sich nach unten verengende Steigleitung den Druck hält. Gleichzeitig können Angüsse (Feeder) nicht das gesamte aus dem Steigrohr kommende Metall durch sich selbst führen, der Schlackenfilm auf der Metalloberfläche steigt bis zur Spitze des Schlackenfangs und nur reines Metall.

Um Luft aus der Form zu entfernen und das Füllen der Form mit Metall zu überwachen, sind vertikale Kanäle (Vorsprünge) an den oberen Teilen der Gussteile angebracht. Beim Gießen aus Stahl, Aluminiumlegierungen und einigen Arten von Bronzen, die sich durch hohe Schrumpfung auszeichnen, werden Ausbuchtungen durch Gewinne ersetzt. Ihr Hauptzweck besteht darin, das Gussstück während seiner Kristallisation mit flüssigem Metall zu füttern, um die Bildung von Lunkern an den Stellen der zuletzt erstarrten Gussstücke zu verhindern. Der übliche geschlossene oder offene Gewinn kann nur funktionieren, wenn er sich über dem Guss befindet. Das Metallvolumen im Kopf muss für den notwendigen ferrostatischen Druck auf das Gussmetall sorgen.

Umformmethoden

Das manuelle Formen wird hauptsächlich verwendet, um individuelle, sowohl kleine als auch große Gussteile mit komplexer Konfiguration zu erhalten.

Offenes Formen wird bei unkritischen Gussstücken mit ebener Oberfläche durchgeführt, z. B. Platten, die keine hohen Anforderungen an Aussehen und Oberflächenqualität stellen.

Ein solches Formen kann auf einem weichen Bett und auf einem harten Bett durchgeführt werden.

Mit einem schweren Gewicht bilden die Gussteile ein festes Bett darunter (Abb. 3), graben Sie ein 300–500 tiefes Loch. mm mehr als die Höhe des Modells, wird eine 100 dicke Schicht aus gebranntem Koks auf den Boden gelegt Millimeter, Zwei Rohre werden schräg von den Seiten zum Entfernen von Gasen platziert und die Mischung wird gestopft.

Bei der Herstellung der oberen Formhälfte wird zunächst die obere Hälfte exakt auf die Spikes auf der unteren Modellhälfte aufgesetzt, dann werden die Modelle der Steigrohre und Steigrohre platziert. Danach wird das Modell mit einer Verkleidungsmischung bedeckt und das gesamte Volumen mit einer Füllmischung gefüllt, und dann werden sie mit einer Stopfbuchse gestochen, um Gas zu entfernen. Durch Einschlagen aller vier Ecken der Zapfen wird die Position des Formkastens zum Formunterteil fixiert.

Jetzt entfernen sie den Kolben, stellen ihn auf den Boden, nachdem sie ihn um 180 ° gedreht haben. Beide Modellhälften vorsichtig herausnehmen, Schadstellen glätten, Hohlräume der Halbformen mit Staub abdecken, Stab in die untere Halbform einsetzen, Küvetten-Halbform genau an den Rändern auf den Boden setzen die verstopften Stifte, setzen Sie die Angussschale ein und laden Sie Lasten auf die obere Oberfläche der Form, um die Gefahr des Anhebens des gegossenen Metalls zu vermeiden, um Verbrennungen in der Nähe der Gießstelle der Form zu vermeiden.

Formen in Kisten

Das Gießen in Formkästen wird am häufigsten in Gießereien verwendet. Abhängig von den Designs der Modelle, den Bedingungen und der Art der Produktion hat es viele Varianten. Betrachten wir die typischsten von ihnen.

Auf Abb. 4 zeigt das Formteil gemäß dem abnehmbaren Modell. Gussteil (Abb. 4, a) wird nach dem Modell mit Zeichen für den Stab geformt, der im Guss einen Hohlraum bildet (Abb. 4, b). Auf dem Schild 1 (Fig. 4, in) Installieren Sie zuerst die Hälfte des Modells 2, und dann die Flasche 4, Das Modell wird mit einer dünnen Staubschicht bestäubt und mit einer Verkleidungsmischung bedeckt, und dann wird die gesamte Flasche mit einer Füllmischung gefüllt. Danach wird die überschüssige Mischung von der Oberseite entfernt und die Gasaustrittskanäle 3 angestochen Dann wird die Halbform um 180° gedreht und aufgesetzt

Schild (Abb. 4, d). Danach wird die Trennfläche mit Trennsand bestreut. Das Top 5 wird auf die untere Hälfte des Modells aufgetragen, wobei es streng auf die Spikes zentriert wird, dann wird der Kolben gealtert 6, Riser-Modelle 7 und Riser 8 und stopfen Sie sie in der gleichen Reihenfolge wie die untere Hälfte. Dann wird die Oberfläche geglättet, die Kanäle gestochen, die Umrisse der Angussschale gezeichnet und die Modelle von Steigrohr 7 und Entlüftungen entfernt. 8. Entfernen Sie dann die obere Formhälfte und drehen Sie sie um 180°. Modelle werden aus beiden Hälften entfernt, die beschädigten Stellen geglättet, mit Pulver bestreut, der Stab in die untere Hälfte der Form eingebaut, mit der oberen Hälfte der Form abgedeckt und die Form befestigt oder zum Gießen von Metall beschickt ( Abb. 4, e).

Das Gießen in zwei Formkästen nach einem einteiligen Modell ist in Abb. 2 dargestellt. 5. Modell des Formteils (Abb. 5, a) ohne unteres Stabzeichen werden sie auf einen Schild gelegt (Abb. 5, b), mit Verkleidung ausgekleidet und dann mit einer Füllmischung gefüllt und der Überschuss von oben geharkt. Wenn die Mischung unter das Modell fällt, wird die Formhälfte um 180 ° gedreht (Abb. 5, in) und schneiden Sie die Mischung entlang der Linie 3-4 . Nachdem Sie die gesamte Oberfläche des Verbinders geglättet haben, bestreuen Sie ihn mit Trennsand und bringen Sie die Stangenmarkierung 2 an , Sie stellen den oberen Kolben, Modelle des Speisers und der Speiser, füllen ihn mit Formsand, öffnen die Form, entfernen das Modell, stellen es fertig, bestreuen es mit Pulver, setzen den Stab ein, bedecken ihn mit der oberen Halbform, beladen ihn und unter Gießen (Abb. 5, G).

Gießereien in Russland sind Unternehmen, die Gussteile – Formteile und Rohlinge – herstellen, indem sie Formen mit flüssigen Legierungen füllen. Die Hauptverbraucher von Gießereiprodukten sind Unternehmen des Maschinenbaukomplexes (bis zu 70 % aller produzierten Gussknüppel) und der Hüttenindustrie (bis zu 20 %). Etwa 10 % der im Spritzgussverfahren hergestellten Produkte sind Sanitäreinrichtungen.

Gießen ist der beste Weg, um Werkstücke mit komplexer Geometrie zu erhalten, deren Konfiguration so nah wie möglich an das Endprodukt heranreicht, was mit anderen Verfahren (Schmieden, Schweißen usw.) nicht immer möglich ist. Im Gießverfahren werden Produkte unterschiedlichster Dicke (0,5 bis 500 mm), Länge (wenige cm bis 20 m) und Gewicht (wenige Gramm bis 300 Tonnen) gewonnen. Kleine Toleranzen sind ein vorteilhaftes Merkmal von Gussrohlingen, das es ermöglicht, die Kosten für fertige Produkte zu senken, indem der Metallverbrauch und die Kosten für die Bearbeitung von Produkten gesenkt werden. Über die Hälfte der in modernen Industrieanlagen verwendeten Teile werden durch Gießen hergestellt.

Die wichtigsten Arten von Rohstoffen in der Gießereiproduktion sind:

• Grauguss (bis 75%);
• Stahl - Kohlenstoff und legiert (20%);
• Temperguss (3%);
• Nichteisenlegierungen - Aluminium, Magnesium, Zinkkupfer (2%).

Der Gießprozess wird auf verschiedene Arten durchgeführt, die klassifiziert werden:

1) nach dem Verfahren zum Füllen von Formen:

• gewöhnliches Gießen;
• Gießen mit Isolierung;
• Spritzguss;
• Schleuderguss;

2) nach dem Verfahren zur Herstellung von Gussformen:

• in Einmalformen (Sand, Muscheln), die dazu bestimmt sind, nur einen Guss zu erhalten;
• in mehrfach verwendbaren Formen (Keramik oder Ton-Sand), hält bis zu 150 Füllungen stand;
• in dauerhafte Metallformen (z. B. Kokillen), die mehrere tausend Abgüsse aushalten.

Die am weitesten verbreitete Methode des Gießens in Sandformen (bis zu 80 Gew.-% aller weltweit durchgeführten Güsse). Die Technologie dieser Art des Gießens umfasst:

• Vorbereitung von Materialien;
• Aufbereitung von Form- und Kernsanden;
• Erstellen von Formen und Stäben;
• Aufhängung von Stäben und Montage von Formen;
• Metall schmelzen und in Formen gießen;
• Metallkühlung und Ausschlagen des fertigen Gussteils;
• Gussreinigung, Wärmebehandlung und Veredelung.

Die erste russische Gießerei (die sogenannte "Kanonenhütte") erschien 1479 in Moskau. Unter Iwan dem Schrecklichen erschienen Gießereien in Kashira, Tula und anderen Städten. Während der Regierungszeit von Peter dem Großen wurde die Herstellung von Gussteilen in fast dem gesamten Staat beherrscht - im Ural, im Süden und Norden des Landes. Im 17. Jahrhundert begann Russland mit dem Export von Gusseisen. Bemerkenswerte Beispiele russischer Gießereikunst sind die 40 Tonnen schwere Zarenkanone, die 1586 von A. Chokhov gegossen wurde, die Zarenglocke mit einem Gewicht von über 200 Tonnen, die 1735 von I.F. und M.I. Matorinen. 1873 gossen die Arbeiter des Werks Perm einen Chabot (der untere Teil, der den Aufprall aufnimmt) eines 650 Tonnen schweren Dampfhammers, der einer der gigantischsten Gussteile der Welt ist.

Die Gießerei ist eines der ältesten Handwerke der Menschheit. Bronze war das erste Gussmaterial. In der Antike waren Bronzen komplexe Legierungen auf Kupferbasis mit Zusatz von Zinn (5-7%), Zink (3-5%), Antimon und Blei (1-3%) mit Verunreinigungen aus Arsen, Schwefel, Silber (Zehntel von einem Prozent). Der Ursprung der Bronzeverhüttung und die Herstellung von Gussprodukten daraus (Waffen, Schmuck, Gebrauchsgegenstände etc.) verschiedenen Regionen bezieht sich auf 3-7 Jahrtausend v. Chr. und e. Anscheinend wurde das Schmelzen von nativem Silber, Gold und ihren Legierungen fast gleichzeitig gemeistert. Auf dem Gebiet, auf dem die Ostslawen lebten, entstand in den ersten Jahrhunderten nach Christus ein entwickeltes Gießereihandwerk. e.

Die Hauptmethoden, um Gussteile aus Bronze und Legierungen aus Silber und Gold zu erhalten, waren das Gießen in Steinformen und das Gießen auf Wachs. Steinformen wurden aus weichen Kalksteinfelsen hergestellt, in die eine Arbeitshöhle geschnitten wurde. Normalerweise wurden Steinformen ins Freie gegossen, so dass eine Seite des Produkts, die durch die offene Oberfläche der Schmelze gebildet wurde, flach ausfiel. Beim Gießen auf Wachs wurden zunächst Wachsmodelle als exakte Kopien zukünftiger Produkte hergestellt. Diese Modelle wurden in eine flüssige Tonlösung getaucht, die dann getrocknet und gebrannt wurde. Das Wachs brannte aus und die Schmelze wurde in den entstandenen Hohlraum gegossen.

Ein großer Schritt in der Entwicklung des Bronzegusses wurde gemacht, als mit dem Gießen von Glocken und Kanonen begonnen wurde (XV-XVI Jahrhundert). Das Geschick und die Kunst russischer Handwerker, die einzigartige Bronzegüsse herstellten, sind weithin bekannt - die Zarenkanone mit einem Gewicht von 40 Tonnen (Andrey Chokhov, 1586) und die Zarenglocke mit einem Gewicht von 200 Tonnen (Ivan und Mikhail Motorins, 1736).

Bronzen und später Messing waren viele Jahrhunderte lang das Hauptmaterial für die Herstellung von Kunstguss, Denkmälern und Skulpturen. Bis heute ist eine Bronzeskulptur des römischen Kaisers Marcus Aurelius (2. Jh. n. Chr.) erhalten. Weltweite Berühmtheit erlangten die Bronzedenkmäler für Peter den Großen in Leningrad (1775) und das Millennium of Russia-Denkmal in Nowgorod (1862). In unserer Zeit wurde ein gegossenes Bronzedenkmal für Juri Dolgoruky, den Gründer von Moskau, angefertigt (1954).

Im 18. Jahrhundert. An erster Stelle in Bezug auf Masse und Vielseitigkeit steht ein neuer Gusswerkstoff - Gusseisen, der als Grundlage für die Entwicklung der Maschinenindustrie in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts bis Anfang des 20. Jahrhunderts diente. Die Gießereiproduktion von Nichteisenmetallen und -legierungen bestand in der Gewinnung von geformten Gussstücken aus Zinnbronzen und Messing und Barren aus Kupfer, Bronze und Messing. Geformte Gussteile wurden nur durch Gießen in Sandformen hergestellt (damals sagten und schrieben sie "Erdformen", "in den Boden gießen"). Barren wurden mit einer Masse von nicht mehr als 200 kg durch Gießen in Gusseisenformen erhalten.

Die nächste Stufe in der Entwicklung der Gießereiproduktion von Nichteisenmetallen und -legierungen begann um 1910-1920, als neue Legierungen entwickelt wurden, hauptsächlich auf der Basis von Aluminium und etwas später auf der Basis von Magnesium. Gleichzeitig begann die Entwicklung von Form- und Knüppelgussteilen aus Sonderbronzen und Messingen - Aluminium, Silizium, Mangan, Nickel, sowie die Entwicklung der Herstellung von Barren aus Nickel und seinen Legierungen. 1920-1930. Zinklegierungen für den Druckguss entstehen. 1930-1940. Formguss aus Nickellegierungen entwickelt. Zeitraum 1950-1970 war geprägt von der Entwicklung der Technologie zum Schmelzen und Gießen von Titan und seinen Legierungen, Uran und anderen radioaktiven Metallen, Zirkonium und darauf basierenden Legierungen, Molybdän, Wolfram, Chrom, Niob, Beryllium und Seltenerdmetallen.

Die Entwicklung neuer Legierungen erforderte eine radikale Umstrukturierung der Schmelztechnologie und Schmelzausrüstung, den Einsatz neuer Formstoffe und neuer Methoden zur Herstellung von Formen. Der Massencharakter der Produktion trug zur Entwicklung neuer Prinzipien für die Organisation der Produktion bei, basierend auf einer umfassenden Mechanisierung und Automatisierung der Prozesse der Herstellung von Formen und Kernen, Schmelzen, Gießen von Formen und Bearbeiten von Gussteilen.

Die Notwendigkeit, die hohe Qualität von Gussknüppeln sicherzustellen, hat zu intensiven wissenschaftlichen Forschungen über die Eigenschaften flüssiger Metalle, die Wechselwirkungsprozesse von Schmelzen mit Gasen, feuerfesten Materialien, Schlacken und Flussmitteln, Raffinationsprozesse von Einschlüssen und Gasen sowie die Kristallisation von Metalllegierungen geführt bei sehr niedrigen und sehr hohen Kühlraten Füllvorgänge

Gießereien X Schmelzformen, Erstarrung von Gussstücken mit Begleiterscheinungen - volumetrische und lineare Schwindung, Auftreten einer anderen Struktur, Seigerungen, Spannungen. Der Beginn dieser Studien wurde in den Jahren 1930-1940 gelegt. akad. A. A. Bochvar, der die Grundlagen für die Theorie der Gießeigenschaften von Legierungen legte.

Ab 1920-1930. Zum Schmelzen von Nichteisenmetallen [Metallen und Legierungen] werden häufig Elektroöfen verwendet - Widerstand, Induktionskanal und Tiegel. Das Schmelzen von Refraktärmetallen erwies sich als praktisch nur unter Verwendung einer Bogenentladung im Vakuum und einer Elektronenstrahlerwärmung möglich. Derzeit wird das Plasmaschmelzen beherrscht, als nächstes steht das Laserstrahlschmelzen an.

1940-1950. Es gab einen massiven Übergang vom Gießen in Sandformen zum Gießen in Metallformen - Formen (Aluminiumlegierungen, Magnesium und Kupfer) zum Druckgießen (Zink, Aluminium, Magnesiumlegierungen, Messing). In den gleichen Jahren wurde im Zusammenhang mit der Herstellung von gegossenen Turbinenschaufeln aus hitzebeständigen Nickellegierungen das uralte Wachsgussverfahren, Feinguss genannt und heute Feinguss genannt, auf neuer Grundlage wiederbelebt. Dieses Verfahren lieferte Gussteile mit sehr geringen Bearbeitungszugaben aufgrund sehr genauer Abmessungen und hohe Reinheit Oberfläche, die aufgrund der äußerst schwierigen Zerspanbarkeit aller hitzebeständigen Legierungen auf Nickel- und Kobaltbasis notwendig war.

In den Jahren 1920-1930 im Rohlingsguss (Beschaffung von Barren für die anschließende Verformung zur Herstellung von Halbzeugen). Anstelle von Gusseisen wurden in den 1940-1950er Jahren wassergekühlte Formen verwendet. Es gibt eine Einführung des halbkontinuierlichen und kontinuierlichen Gießens von Barren aus Aluminium-, Magnesium-, Kupfer- und Nickellegierungen.

1930-1940. Die Konstruktionsprinzipien der Technologie zum Gießen von Formen und zum Erstarren von Gussstücken haben sich grundlegend geändert. Diese Änderungen waren sowohl auf einen starken Unterschied in den Eigenschaften neuer Gusslegierungen von den Eigenschaften von herkömmlichem Grauguss und Zinnbronze (Bildung starker Oxidfilme, große volumetrische Schrumpfung, unterschiedliches Kristallisationsintervall von Legierung zu Legierung) und auf eine erhöhte Anforderungen an Gussteile in Bezug auf Festigkeit, Dichte und Homogenität.

Im Gegensatz zu den alten sich verjüngenden wurden Designs für neue expandierende Angusssysteme entwickelt. Bei expandierenden Anlagen vergrößern sich die Querschnittsflächen der Kanäle vom Steigrohr zu den Aufgabetoren, so dass die Engstelle der Querschnitt des Steigrohres am Übergang zum Schlackensammler ist. Dabei kommt es unter Einwirkung eines sehr geringen Drucks in der ungefüllten Schlackengrube dazu, dass die ersten Anteile des aus dem Steigrohr in die Schlackengrube, die sich nicht füllen kann, fließenden Metalls aus der Schmelze in die Angüsse fließen. Dieser kleine Druck erzeugt eine entsprechend kleine Lineargeschwindigkeit der in den Formhohlraum eintretenden Schmelze. Die Schmelzstrahlen in der Form zerfallen nicht in Tropfen, fangen keine Luft ein; aber der Oxidfilm wird auf der Oberfläche der Schmelze in der Form zerstört, die Schmelze wird nicht mit Filmen verunreinigt. Aufgrund dieser Vorteile von expandierenden Angusssystemen werden sie derzeit verwendet, um kritische Gussteile aus allen Legierungen zu erhalten,

Eine weitere wichtige Errungenschaft in der Technologie zur Gewinnung hochwertiger Gussteile, die während der Entwicklung von Formgussteilen aus neuen NE-Metalllegierungen entwickelt und umgesetzt wurde, ist das Prinzip der gerichteten Erstarrung von Gussteilen. Die Erfahrungen bei der Herstellung von Gussstücken aus traditionellen, „alten“ Gusslegierungen – Grauguss und Zinnbronze – zeigten, dass es notwendig war, die Schmelzezufuhr zur Form zu verteilen, um vor allem eine sichere Füllung des Formhohlraums zu gewährleisten und das Verhindern seiner lokalen Erwärmung. Das Volumen von Grauguss ändert sich während der Kristallisation fast nicht, daher sind Gussteile aus dieser Legierung praktisch nicht von Schrumpfporosität oder Schalendicke betroffen und benötigen keine Gewinne.

"Alte" Zinnbronzen mit 8-10% Zinn hatten ein sehr großes Kristallisationsintervall, daher manifestierte sich beim Gießen in Sandformen jede volumetrische Schwindung in Gussteilen in Form einer fein verstreuten Porosität, die mit bloßem Auge nicht zu unterscheiden war. Es wurde der Eindruck erweckt, dass das Metall im Guss dicht war und dass sich die Nutzung der Erfahrung aus der Gewinnung von Eisenguss mit der Zufuhr von Metall zu seinen dünnen Teilen im Fall des Gusses von Bronzeprodukten rechtfertigte. Profite als technologische Flut an Gussteilen gab es einfach nicht. In der Form war nur eine Erhebung vorgesehen - ein vertikaler Kanal aus dem Formhohlraum, in dem das Auftreten einer Schmelze als Zeichen für das Füllen der Form diente.

Um hochwertige Gussstücke aus neuen Legierungen zu erhalten, hat es sich als notwendig erwiesen, eine gerichtete Erstarrung von dünnen Teilen, die natürlicherweise zuerst aushärten, zu massiveren und weiter zu den Speisern durchzuführen. Dabei wird der Volumenverlust bei der Kristallisation des jeweils zuvor erstarrten Bereichs durch die Schmelze des noch nicht erstarrten Bereichs und schließlich durch die zuletzt erstarrten Überschüsse ergänzt. Eine solche gerichtete Erstarrung erfordert eine sehr kompetente Wahl des Ortes der Schmelzezufuhr zur Form. Es ist unmöglich, die Schmelze in den dünnsten Abschnitt des Abschnitts zu bringen, es ist rationeller, flüssiges Metall in der Nähe des Gewinns zuzuführen, damit sich dieser Teil der Form während des Füllens erwärmt. Um eine gerichtete Erstarrung zu erzeugen, ist es notwendig, gezielt jene Teile der Form einzufrieren, an denen die Erstarrung schneller erfolgen soll. Dies wird durch Kühler in Sandformen oder spezielle Kühlung in Metallformen erreicht. Dort, wo zuletzt ausgehärtet werden soll, wird die Form bewusst isoliert oder beheizt.

Das bei der Entwicklung der Gussherstellung aus Aluminium- und Magnesiumlegierungen realisierte und formulierte Prinzip der gerichteten Erstarrung ist heute unabdingbar, um hochwertige Gussteile aus beliebigen Legierungen zu erhalten.

Die Entwicklung wissenschaftlicher Grundlagen für das Schmelzen von Nichteisenlegierungen, ihre Kristallisation und die Beherrschung der Technologie zur Herstellung von Formguss und Barren ist das Verdienst einer großen Gruppe von Wissenschaftlern, von denen viele eng mit der Hochschulbildung verbunden waren. Zuallererst sollten sie A. A. Bochvar, S. M. Voronov, I. E. Gorshkov, I. F. Kolobnev, N. V. Okromeshko, A. G. Spassky, M. V. Sharov umfassen.

Wissenschaftliche Entwicklungen u Herstellungsprozesse auf dem Gebiet der Gießereiproduktion von Nichteisenmetallen in unserem Land entsprechen den fortgeschrittenen Errungenschaften des wissenschaftlichen und technologischen Fortschritts. Ihr Ergebnis war insbesondere die Schaffung moderner Kokillenguss- und Druckgusswerkstätten im Wolga-Automobilwerk und in einer Reihe anderer Unternehmen. Große Spritzgießmaschinen mit einer Formschließkraft von 35 MN werden erfolgreich im Zavolzhsky Motor Plant betrieben, das Zylinderblöcke aus Aluminiumlegierung für das Wolga-Auto herstellt. Im Altai Motor Plant wurde eine automatisierte Linie zur Herstellung von Gussteilen durch Spritzgießen gemeistert. In der Sowjetunion wurde zum ersten Mal weltweit der Prozess des Stranggießens von Barren aus Aluminiumlegierungen in eine elektromagnetische Form entwickelt und beherrscht. Dieses Verfahren verbessert die Qualität der Barren erheblich und reduziert die Abfallmenge in Form von Spänen während des Drehens.

Die Hauptaufgabe der Gießerei in unserem Land ist eine deutliche Gesamtverbesserung der Gussqualität, die sich in einer Verringerung der Wandstärke, einer Verringerung der Bearbeitungszugaben und Angusssystemen ausdrücken sollte, während die ordnungsgemäßen Betriebseigenschaften der Produkte erhalten bleiben. Das Endergebnis dieser Arbeit)) sollte darin bestehen, den gestiegenen Bedarf des Maschinenbaus mit der erforderlichen Anzahl von Gussknüppeln zu decken, ohne die Gesamtproduktion an Gussstücken in Bezug auf die Masse wesentlich zu erhöhen.

Das Problem der Qualitätsverbesserung von Gussstücken ist eng mit dem Problem des sparsamen Umgangs mit Metall verbunden. Bei Nichteisenmetallen werden diese beiden Probleme besonders akut. Aufgrund der Erschöpfung der reichhaltigen Vorkommen an Nichteisenmetallen steigen die Kosten für ihre Produktion kontinuierlich und erheblich. Heute sind Nichteisenmetalle fünf- bis zehnmal teurer als Gusseisen und Kohlenstoffstahl. Daher ist der sparsame Einsatz von Nichteisenmetallen, die Reduzierung von Verlusten, die vernünftige Verwendung von Abfällen eine unabdingbare Voraussetzung für die Entwicklung der Gießereiproduktion.

In der Industrie steigt der Anteil an NE-Metalllegierungen, die durch die Verarbeitung von Abfällen - Besäumlinge, Späne, verschiedene Schrotte und Schlacken - gewonnen werden, ständig an. Diese Legierungen enthalten eine erhöhte Menge verschiedener Verunreinigungen, die ihre technologischen Eigenschaften und Leistungsmerkmale von Produkten beeinträchtigen können. Daher wird derzeit intensiv geforscht, um Verfahren zur Veredelung solcher Schmelzen zu entwickeln und um eine Technologie zur Gewinnung hochqualitativer Gussknüppel zu entwickeln.

ANFORDERUNGEN AN GUSSTEILE

Gussteile aus NE-Metall-Legierungen müssen eine bestimmte chemische Zusammensetzung, ein bestimmtes Maß an mechanischen Eigenschaften, die erforderliche Maßhaltigkeit und Oberflächenreinheit ohne äußere und innere Fehler aufweisen, Risse, Verklebungen, Durchgangslöcher und Brüchigkeit sind in Gussstücken nicht zulässig. Oberflächen, die Grundlage für die Bearbeitung sind, dürfen keine Durchbiegungen und Beschädigungen aufweisen. Zulässige Fehler, ihre Anzahl, Erkennungsmethoden und Korrekturmethoden werden durch Industriestandards (OSTs) und geregelt Spezifikationen.

Gussteile werden mit geschnittenen Angüssen und geschnittenen Speisern geliefert. Trimmstellen und Stümpfe auf unbehandelten Flächen werden bündig gereinigt. Die Ausbesserung von Mängeln durch Schweißen und Imprägnieren ist zulässig. Die Notwendigkeit einer Wärmebehandlung wird durch die technischen Gegebenheiten bestimmt.

Die Maßhaltigkeit von Gussteilen muss den Anforderungen von OST 1.41154-72 entsprechen. Toleranzen, einschließlich der Summe aller Abweichungen von den Maßen der Zeichnung, die in verschiedenen Phasen der Gussstückherstellung auftreten, mit Ausnahme von Abweichungen aufgrund vorhandener Gussschrägen, müssen einer der sieben Genauigkeitsklassen (Tabelle 20) entsprechen. In jeder Genauigkeitsklasse sind alle Toleranzen für jede Größe eines Typs (D, T oder M) für ein bestimmtes Gussstück gleich und werden entsprechend der größten Gesamtgröße festgelegt.

Die bearbeiteten Oberflächen der Gussteile müssen eine Bearbeitungszugabe haben. Der Mindestzuschlag muss größer sein als die Toleranz. Die Größe des Aufmaßes wird durch die Gesamtabmessungen und die Genauigkeitsklasse der Gussstücke bestimmt.

Die Oberflächenbeschaffenheit der Gussteile muss der angegebenen Rauheitsklasse entsprechen. Dies hängt von der Methode zur Herstellung von Gussteilen, den für die Herstellung von Formen verwendeten Materialien und der Qualität der Oberflächenvorbereitung von Modellen, Formen und Formen ab. Um Gussteile zu erhalten, die die oben genannten Anforderungen erfüllen, wenden Sie sich an verschiedene Wege Gießen in Ein- und Mehrwegformen.

KLASSIFIZIERUNG DER GUSSTEILE

Gemäß den Nutzungsbedingungen werden Gussteile unabhängig von der Herstellungsmethode in drei Gruppen eingeteilt: allgemein, verantwortlich und besonders verantwortlich.

Die Gruppe für allgemeine Zwecke umfasst Gussteile für Teile, die nicht auf Festigkeit berechnet werden. Ihre Konfiguration und Abmessungen werden nur durch konstruktive und technologische Überlegungen bestimmt. Solche Gussteile werden keiner Röntgenprüfung unterzogen.

Verantwortliche Gussteile werden für die Herstellung von Teilen verwendet, die auf Festigkeit berechnet sind und unter statischen Belastungen arbeiten. Sie werden einer selektiven Röntgenkontrolle unterzogen.

Gussteile für festigkeitsberechnete Teile, die zyklischen und dynamischen Belastungen ausgesetzt sind, gehören zu den besonders verantwortungsvollen Verwendungszwecken. Sie werden einer individuellen Röntgeninspektion, Fluoreszenzinspektion und Wirbelstrominspektion unterzogen.

Je nach Umfang der Abnahmeprüfungen sehen die Industrienormen OST 11.90021-71, OST 1.90016-72, OST 1.90248-77 eine Einteilung von Gussteilen aus NE-Metalllegierungen in drei Gruppen vor.

Gruppe 1 umfasst Gussstücke, deren Kontrolle der mechanischen Eigenschaften selektiv an Proben durchgeführt wird, die aus dem Körper von Kontrollgussstücken geschnitten wurden, mit gleichzeitiger Prüfung der mechanischen Eigenschaften an separat gegossenen Proben aus jeder Schmelze oder einer Stückprüfung an Proben, die aus gegossenen Rohlingen geschnitten wurden jedem Guss, sowie Stückdichtekontrolle (Röntgen).

Gruppe II umfasst Gussstücke, deren mechanische Eigenschaften an separat gegossenen Proben oder an zum Gussstück gegossenen Rohlingen geschnittenen Proben und auf Wunsch des Verbraucherwerks an aus Gussstücken geschnittenen Proben (selektiv) sowie stückig oder selektiv bestimmt werden Kontrolle für die Dichte von Gussstücken Röntgenverfahren. (Für Gussstücke der Gruppe IIa wird keine Dichtekontrolle durchgeführt).

Gruppe III besteht aus Gussstücken, bei denen nur die Härte kontrolliert wird. Auf Wunsch des Verbraucherwerkes werden die mechanischen Eigenschaften an separat gegossenen Mustern überprüft.

Die Zuordnung der Gussteile zu der entsprechenden Gruppe erfolgt durch den Konstrukteur und ist in der Zeichnung festgelegt.

Je nach Herstellungsverfahren, Oberflächengestaltung, Massen von maximaler geometrischer Größe, Wanddicke, Eigenschaften in Mörtel, Rippen, Verdickungen, Löcher, Anzahl der Stäbe, Art der Bearbeitung und Rauheit der bearbeiteten Oberflächen, Zweck und Besonderheit Technische Anforderungen die Einteilung der Gussteile in 5-6 komplexe Gruppen ist vorgesehen (Gießen in Sandformen und unter Druck - 6 Gruppen; Gießen in eine Kokille nach Einbettungsmustern und in Schalenformen - 5 Gruppen). In diesem Fall sollte die Anzahl der übereinstimmenden Zeichen nicht weniger als fünf oder vier für sechs bzw. fünf Schwierigkeitsgruppen betragen. Bei einer kleineren Anzahl von übereinstimmenden Merkmalen wird ein Verfahren zum Gruppieren derselben verwendet, indem sie sequentiell, beginnend von Gruppen mit höherer Komplexität zu Gruppen mit niedrigerer, zugewiesen werden und bei der Komplexitätsgruppe anhalten, bei der die erforderliche Anzahl von bedingt übereinstimmenden Merkmalen erreicht wird. Wenn die Anzahl der Merkmale in den beiden Gruppen gleich ist, ist es schwierig, das Gussstück der Gruppe zuzuordnen, für die das Merkmal "Oberflächenkonfiguration" verwendet wird.

GRUNDLAGEN DER SELTING TECHNOLOGIE

Die Kenntnis der Eigenschaften von Materialien und deren Wechselwirkungen mit Gasen und feuerfesten Materialien ermöglicht eine wissenschaftlich fundierte Schmelztechnologie. Die Entwicklung einer Schmelztechnologie für eine spezifische Situation umfasst die Auswahl eines Schmelzaggregats, der Energieart, die Materialauswahl für die Ofenauskleidung und die Bestimmung der erforderlichen Zusammensetzung der Atmosphäre im Ofen während des Schmelzens. Bei der Entwicklung einer Technologie lösen sie das Problem, wie eine mögliche Kontamination der Schmelze und Methoden zu ihrer Raffination verhindert werden können. Berücksichtigen Sie auch die Notwendigkeit einer Desoxidation und Modifizierung der Legierung.

Ein sehr wichtiges Thema ist richtige Wahl Chargenmaterialien, d. h. jene Materialien, die geschmolzen werden sollen. Bei der Technologieerstellung sorgen sie auch für eine Reduzierung des Verbrauchs von Metallen, Hilfsstoffen, Energie und Arbeit. Diese Probleme können nur in einer ganz bestimmten Situation gelöst werden.

Zu beachten ist, dass sich die obigen Angaben zu den Eigenschaften von Metallen und den ablaufenden Prozessen auf die Bedingungen eines „reinen“ Versuchs bezogen, bei dem der Einfluss anderer Prozesse bewusst minimiert wurde. In einer realen Situation kann dieser Einfluss einzelne Eigenschaften erheblich verändern. Darüber hinaus ist die Schmelze als System in einer realen Umgebung niemals im Gleichgewicht mit Umgebung, es ist entweder übersättigt oder untersättigt. In dieser Hinsicht ist die kinetische Seite des Prozesses von großer Bedeutung. Eine quantitative Beurteilung der Kinetik ist aufgrund der Unsicherheit der Gleichungen zur zeitlichen Beschreibung der Prozesse der Gassättigung, Entgasung, Wechselwirkung mit der Auskleidung etc. sehr schwierig, weshalb sich am Ende herausstellt, dass für eine korrekte Beurteilung über die Phänomenen, die beim Schmelzen auftreten, sind nicht nur quantitative Berechnungen einzelner Prozesse wichtig, sondern eine vollständigere Erfassung und Bewertung einer Vielzahl dieser Prozesse.

ENTWICKLUNG DER SELTING TECHNOLOGIE

Die Ausgangspunkte für die Schaffung einer Technologie zum Schmelzen eines Metalls oder einer Legierung sind seine Zusammensetzung, die die Basis, Legierungsbestandteile und Verunreinigungen umfasst, sowie ein bestimmtes Maß an mechanischen und anderen Eigenschaften der Legierung im Gussstück. Außerdem wird der Mengenbedarf an Schmelze pro Zeiteinheit berücksichtigt. Die Art des Schmelzofens wird aufgrund der Schmelztemperatur der Hauptkomponente der Legierung und der chemischen Aktivität sowohl dieser als auch aller Legierungskomponenten und der schädlichsten Verunreinigungen ausgewählt, gleichzeitig wird die Frage des Materials der Ofenauskleidung gelöst Zeit.

In den meisten Fällen wird das Schmelzen an Luft durchgeführt. Wenn die Wechselwirkung mit Luft auf die Bildung von in der Schmelze unlöslichen Verbindungen an der Oberfläche beschränkt ist und der entstehende Film aus diesen Verbindungen die weitere Wechselwirkung deutlich verlangsamt, werden üblicherweise keine Maßnahmen ergriffen, um eine solche Wechselwirkung zu unterdrücken. Das Aufschmelzen erfolgt dabei unter direktem Kontakt der Schmelze mit der Atmosphäre. Dies geschieht bei der Herstellung der meisten Aluminium-, Zink- und Zinn-Blei-Legierungen. Wenn der resultierende Film aus unlöslichen Verbindungen brüchig ist und die Schmelze nicht vor weiteren Wechselwirkungen schützen kann (Magnesium

und deren Legierungen), dann werden besondere Maßnahmen mit Flussmitteln oder einer Schutzatmosphäre getroffen.

Der Schutz der Schmelze vor der Wechselwirkung mit Gasen ist zwingend erforderlich, wenn das Gas im flüssigen Metall gelöst ist. Das Hauptziel besteht darin, die Wechselwirkung der Schmelze mit Sauerstoff zu verhindern. Dies gilt für das Schmelzen von sauerstofflöslichen Nickelbasislegierungen und Kupferlegierungen, bei denen die Schmelzen zwingend vor Wechselwirkungen mit der Ofenatmosphäre geschützt werden müssen. Der Schutz der Schmelze wird hauptsächlich durch die Verwendung von Schlacken, Flussmitteln und anderen Schutzbeschichtungen erreicht. Wenn solche Maßnahmen nicht ausreichen oder nicht möglich sind, Schmelzen in einer Atmosphäre von Schutz- oder Inertgasen vornehmen. Schließlich wird das Schmelzen im Vakuum verwendet, d. h. bei einem auf ein bestimmtes Niveau reduzierten Gasdruck. Um die Intensität der Wechselwirkung der Schmelze mit Sauerstoff zu verringern, werden in einigen Fällen Berylliumzusätze (Hundertstelprozent in Aluminium-Magnesium- und Magnesiumlegierungen), Silizium und Aluminium (Zehntelprozent in Messing) eingebracht.

Trotz des Schutzes sind Metallschmelzen immer noch mit verschiedenen Verunreinigungen über dem zulässigen Grenzwert belastet. Oft befinden sich zu viele Verunreinigungen in den Einsatzmaterialien. Daher wird während des Schmelzens häufig eine Schmelzreinigung durchgeführt - Reinigung von löslichen und unlöslichen Verunreinigungen sowie Desoxidation - Entfernung von gelöstem Sauerstoff. Viele Legierungen werden in modifiziertem Zustand verwendet, wenn sie eine feinkörnige Struktur und höhere mechanische oder technologische Eigenschaften erhalten. Der Modifizierungsvorgang wird als einer der letzten Schritte im Schmelzprozess unmittelbar vor dem Gießen durchgeführt. Bei der Entwicklung der Schmelztechnologie wird berücksichtigt, dass die Masse des erhaltenen flüssigen Metalls aufgrund von Metallverlusten in der Schlacke und Abfallverlusten immer etwas geringer sein wird als die Masse der Metallcharge. Diese Verluste betragen insgesamt 2-5 %, und je größer die Masse einer einzelnen Schmelze ist, desto geringer sind die Verluste.

Schlacke, die immer an der Oberfläche der Schmelze auftritt, ist ein komplexes System aus Legierungslösungen und Mischungen von Oxiden des Hauptbestandteils der Legierung, Legierungsbestandteilen und Verunreinigungen. Außerdem sind in der Schlacke zwangsläufig Oxide der Schmelzofenauskleidung vorhanden. Solche Primärschlacke, die natürlicherweise auf der Schmelze anfällt, kann vollständig flüssig, teilweise flüssig (ausgeronnen) und fest sein. Neben Oxiden enthalten Schlacken immer etwas freies Metall. In flüssigen und käsigen Schlacken findet sich freies Metall in Form von einzelnen Tröpfchen - Kügelchen. Wenn die Oxide, aus denen die Schlacke besteht, unter ihrem Schmelzpunkt liegen, sind sie fest. Wenn die Schmelze gerührt und versucht wird, Schlacke daraus zu entfernen, werden diese Oxide, oft in Form von Gefangenschaft, in die Schmelze gemischt. So hat die gebildete und entfernte Schlacke trotz der Unschmelzbarkeit von Oxiden eine flüssige Konsistenz, was auf die große Menge an eingeschlossener Schmelze zurückzuführen ist. In solchen Schlacken beträgt die Menge an freiem Metall etwa 50 % der Gesamtmasse der entfernten Schlacke, während ihr Gehalt in wirklich flüssigen Schlacken 10–30 % nicht überschreitet.

Metallverluste beim Schmelzen von Abfällen werden durch ihre Verdunstung und Wechselwirkung mit der Auskleidung bestimmt, die sich in ihrer Metallisierung ausdrückt.

Das Metall in der Schlacke kann der Produktion wieder zugeführt werden. Dies gelingt am einfachsten gegenüber einem freien Metall, das in keine Verbindungen eingebunden ist. Das Brechen und Sieben der Schlacke ermöglicht die Rückgewinnung von 70-80 % des freien Metalls. Die verbleibende Schlacke ist ein gutartiger metallurgischer Rohstoff und wird an metallurgische Unternehmen geschickt, um die wertvollsten Komponenten zu isolieren.

Bei der Bestimmung der Metallverluste beim Einschmelzen von Abfällen und Schlacken ist die Verunreinigung der Einsatzstoffe mit fremden nichtmetallischen Verunreinigungen und Einschlüssen in Form von Öl-, Emulsions-, Wasser-, Schlacken-, Form- und Kernsandresten nicht zu vergessen. Die Masse dieser Verunreinigungen wird bei unaufmerksamer Arbeit automatisch als Masse des dem Schmelzen unterzogenen Metalls gezählt, und als Ergebnis wird ein unangemessen hoher Wert von Verlusten während des Schmelzens erhalten.

Ein wichtiger Aspekt der Technologie ist das Temperaturregime des Schmelzens, die Reihenfolge des Ladens von Einsatzmaterialien und das Einbringen einzelner Komponenten der Legierung, die Abfolge der technologischen Vorgänge für die metallurgische Verarbeitung der Schmelze. Das Schmelzen erfolgt immer in einem vorgeheizten Ofen, dessen Temperatur 100-200 ° C höher sein sollte als die Schmelztemperatur des Hauptbestandteils der Legierung. Es ist wünschenswert, dass alle in den Ofen geladenen Materialien auf 150–200°C erhitzt werden, damit keine Feuchtigkeit darin verbleibt. Das Einsatzmaterial, das den größten Anteil in der Probe ausmacht, wird zuerst in den Schmelzofen geladen. Bei der Herstellung einer Legierung aus reinen Metallen wird immer zuerst der Hauptbestandteil der Legierung geladen. Erfolgt das Schmelzen unter Verwendung von Schlacken und Flussmitteln, werden diese üblicherweise auf die geladene Metallcharge gegossen. Wenn die Produktionsbedingungen dies zulassen, wird eine neue Schmelze gestartet, wobei etwas Schmelze der vorherigen Schmelze im Ofen verbleibt. Das Laden der Charge in ein Flüssigkeitsbad beschleunigt den Schmelzprozess erheblich und reduziert Metallverluste. Zunächst wird eine feuerfestere Charge in das Flüssigkeitsbad geladen. Fügen Sie regelmäßig frische Schlacke oder Flussmittel hinzu und entfernen Sie gegebenenfalls die alte. Wenn die Technologie eine Desoxidation der Schmelze (Entfernung von gelöstem Sauerstoff) erfordert, wird diese so durchgeführt, dass die Bildung von schwer zu entfernenden und schädlichen nichtmetallischen Einschlüssen in der Schmelze vermieden wird und eine zuverlässige Entfernung der Desoxidation gewährleistet ist Produkte (siehe unten). Schließlich werden flüchtige und reaktive Legierungsbestandteile in die Schmelze eingebracht, um deren Verluste zu reduzieren. Anschließend wird die Schmelze raffiniert. Die Schmelze wird unmittelbar vor dem Gießen modifiziert.

Einführungsbedingungen bestimmte Typen Bauteile in ein Flüssigkeitsbad einzubringen oder zu legieren, ist es ratsam, die Schmelztemperatur des eingefüllten Materials und dessen Dichte durch Vergleich mit der Schmelztemperatur und Dichte der Legierung zu ermitteln. Es ist auch erforderlich, mindestens doppelte Diagramme des Zustands des Hauptbestandteils der Legierung mit Legierungsbestandteilen, Verunreinigungen und Modifikatoren und Additiven zu kennen.

In den allermeisten Fällen sind alle Legierungsbestandteile und Verunreinigungen in der flüssigen Basis der Legierung gelöst, so dass die Schmelze als Lösung betrachtet werden kann. Die Herstellung und Bildung einer solchen Lösung erfolgt jedoch auf verschiedene Weise. Hat der nächste feste Zusatzstoff einen höheren Schmelzpunkt als die Schmelze, so ist nur noch die übliche Auflösung des Feststoffes in der Flüssigkeit möglich. Dies erfordert eine aktive Zwangsmischung. Das feuerfeste Additiv kann eine geringere Dichte als die Schmelze haben, in welchem ​​Fall es auf der Oberfläche schwimmt, wo es oxidieren und sich in der Schlacke verfangen kann. Daher besteht die Gefahr, nicht in die vorgegebene Zusammensetzung der Legierung zu gelangen. Wenn ein solches "leichtes" Additiv einen niedrigeren Schmelzpunkt als die Schmelze hat, geht es in einen flüssigen Zustand über und somit wird seine weitere Auflösung in der Schmelze stark erleichtert. In manchen Fällen werden solche Zusatzstoffe zur Vermeidung von Oxidation und Verlusten mit Hilfe des sogenannten Glockenlochbechers, in den der zugegebene Zusatzstoff eingebracht wird, in die Schmelze eingebracht und dann in die Schmelze getaucht. Wenn das Additiv schwerer als die Schmelze ist, sinkt es auf den Boden des Flüssigkeitsbades, sodass es unwahrscheinlich ist, dass es oxidiert. Es ist jedoch schwierig, die Auflösung solcher Zusätze zu verfolgen, insbesondere wenn sie feuerfester als die Schmelze sind. Um eine vollständige Auflösung zu gewährleisten, ist eine ausreichend lange und gründliche Durchmischung der gesamten Masse der Schmelze erforderlich.

Zur Herstellung von Legierungen werden häufig Ligaturen verwendet. Dies ist die Bezeichnung für Zwischenlegierungen, die in der Regel aus dem Hauptbestandteil der Gebrauchslegierung mit einem oder mehreren Legierungsbestandteilen bestehen, jedoch in wesentlich höheren Anteilen als in der Gebrauchslegierung. Auf die Verwendung von Ligaturen muss in Fällen zurückgegriffen werden, in denen die Einführung der Additivkomponente in ihrer reinen Form aus verschiedenen Gründen schwierig ist. Solche Gründe können die Dauer des Lösungsprozesses, Verluste durch Oxidation, Verdunstung, Schlackenbildung sein.

Ligaturen werden auch beim chemischen Einführen verwendet aktive Zusatzstoffe, das in Luft in freier Form mit Sauerstoff und Stickstoff wechselwirken kann. Vorlegierungen werden auch häufig in Fällen verwendet, in denen ein reines Zusatzelement zu teuer ist oder überhaupt nicht erhalten wird, während die Herstellung von Legierungslegierungen bereits beherrscht wird, sie verfügbar und recht billig sind.

Schließlich ist es sinnvoll, Ligaturen zu verwenden, wenn es notwendig ist, sehr kleine Zusätze in die Legierung einzubringen. Das Gewicht des reinen Additivs kann nur wenige hundert Gramm pro mehreren hundert Kilogramm Schmelze betragen. Aufgrund verschiedener Verluste und ungleichmäßiger Verteilung ist es fast unmöglich, eine so geringe Menge der Legierungskomponente zuverlässig einzubringen. Die Verwendung einer Ligatur, die in viel größerer Menge eingeführt wird, beseitigt diese Schwierigkeiten.

Es ist zu beachten, dass die allgemeine Regel der Legierungsschmelztechnologie eine möglichst kurze Prozesszeit ist. Dies trägt dazu bei, Energiekosten, Metallverluste und die Verunreinigung der Schmelze mit Gasen und Verunreinigungen zu reduzieren. Gleichzeitig muss berücksichtigt werden, dass es für die vollständige Auflösung aller Komponenten und die Mittelung der Zusammensetzung der Legierung erforderlich ist, die Schmelze zu "kochen" - um ihr bei der höchstzulässigen Temperatur 10- 15 Minuten.

KLASSIFIZIERUNG DER SCHMELZÖFEN

Abhängig von der Produktionsgröße, den Anforderungen an die Qualität des erschmolzenen Metalls und einer Reihe anderer Faktoren werden in den Betrieben verschiedene Arten von Schmelzöfen zum Roh- und Formguss von NE-Metallen verwendet.

Je nach Art der zum Schmelzen von Legierungen verwendeten Energie werden alle Schmelzöfen in Brennstoff- und Elektroöfen unterteilt. Brennstofföfen sind in Tiegel-, Reflexions- und Schachtbäder unterteilt. Elektroöfen werden nach dem Verfahren zur Umwandlung elektrischer Energie in Wärmeenergie klassifiziert. In Gießereien kommen Widerstandsöfen, Induktions-, Lichtbogen-, Elektronenstrahl- und Plasmaöfen zum Einsatz.

In Elektro-Widerstandsöfen erfolgt das Aufheizen und Schmelzen der Charge durch die Wärmeenergie, die von den in der Decke oder in den Wänden des Schmelzofens installierten elektrischen Heizelementen stammt. Diese Öfen werden zum Schmelzen von Aluminium-, Magnesium-, Zink-, Zinn- und Bleilegierungen verwendet.

Induktionsöfen sind nach Funktions- und Konstruktionsprinzip in Tiegel und Kanal unterteilt. Tiegelöfen werden je nach Frequenz des Versorgungsstroms in Öfen mit erhöhter [(0,15-10) - 10 ^ 6 pro / s] und industrieller Frequenz (50 pro / s) eingeteilt.

Unabhängig von der Frequenz des Speisestroms beruht das Funktionsprinzip aller Induktionstiegelöfen auf der Induktion elektromagnetischer Energie im erhitzten Metall (Foucault-Ströme) und deren Umwandlung in Wärme. Beim Einschmelzen von Metall- oder anderen Tiegeln aus elektrisch leitfähigen Materialien wird Wärmeenergie auch durch die Tiegelwände auf das erhitzte Metall übertragen. Induktionstiegelöfen werden zum Schmelzen von Aluminium, Magnesium, Kupfer, Nickellegierungen sowie Stählen und Gusseisen eingesetzt.

Induktionsrinnenöfen werden zum Schmelzen von Aluminium-, Kupfer-, Nickel- und Zinklegierungen eingesetzt. Neben Schmelzöfen kommen auch Induktionskanalmischer zum Einsatz, die zur Raffination und Temperierung von flüssigem Metall eingesetzt werden. Schmelz- und Gießkomplexe, bestehend aus einem Schmelzofen - einem Mischer - einer Gießmaschine, werden zum Gießen von Barren aus Aluminium-, Magnesium- und Kupferlegierungen im kontinuierlichen Verfahren verwendet. Das Prinzip des thermischen Betriebs von Rinneninduktionsöfen ähnelt dem Funktionsprinzip eines Leistungsstromwandlers, der bekanntermaßen aus einer Primärspule, einem Magnetkreis und einer Sekundärspule besteht. Die Rolle der Sekundärspule im Ofen spielt ein kurzgeschlossener Kanal, der mit flüssigem Metall gefüllt ist. Wenn Strom durch den Ofeninduktor (Primärspule) geleitet wird, wird in dem mit flüssigem Metall gefüllten Kanal ein großer elektrischer Strom induziert, der das flüssige Metall darin erhitzt. Die in der Rinne freigesetzte thermische Energie erwärmt und schmilzt das Metall über der Rinne im Ofenbad.

Lichtbogenöfen nach dem Prinzip der Wärmeübertragung vom Lichtbogen auf das erhitzte Metall werden in Öfen mit direkter und indirekter Beheizung unterteilt.

In Öfen mit indirekter Erwärmung wird der Großteil der Wärmeenergie aus dem heißen Lichtbogen durch Strahlung und in Öfen mit direkter Wirkung durch Strahlung und Wärmeleitfähigkeit auf das erhitzte Metall übertragen. Öfen indirekter Einwirkung werden derzeit in begrenztem Umfang eingesetzt. Öfen mit direkter Wirkung (Elektrolichtbogenvakuum mit einer verbrauchbaren Elektrode) werden zum Schmelzen von feuerfesten, reaktiven Metallen und Legierungen sowie legierten Stählen, Nickel und anderen Legierungen verwendet. Lichtbogenöfen mit direkter Wirkung werden je nach Konstruktion und Funktionsprinzip in zwei Gruppen eingeteilt: Öfen zum Schmelzen in einem Schädeltiegel und Öfen zum Schmelzen in einer Form oder Form.

Elektronenstrahlschmelzöfen werden zum Schmelzen hochschmelzender und reaktiver Metalle und Legierungen auf Basis von Niob, Titan, Zirkonium, Molybdän, Wolfram sowie für eine Reihe von Stahlsorten und anderen Legierungen eingesetzt. Das Prinzip der Elektronenstrahlerwärmung beruht auf der Umwandlung der kinetischen Energie des Elektronenflusses in Wärmeenergie beim Auftreffen auf die Oberfläche der aufgeheizten Ladung. Die Freisetzung von Wärmeenergie erfolgt in einer dünnen Oberflächenschicht des Metalls. Das Erhitzen und Schmelzen erfolgt im Vakuum bei einem Restdruck von 1,3-10^-3 Pa. Das Elektronenstrahlschmelzen wird verwendet, um Barren und geformte Gussstücke zu erhalten. Beim Elektronenstrahlschmelzen ist es möglich, das flüssige Metall deutlich zu überhitzen und lange im flüssigen Zustand zu halten. Dieser Vorteil ermöglicht es, die Schmelze effektiv zu veredeln und von einer Reihe von Verunreinigungen zu reinigen. Mit Hilfe eines Elektronenstrahls

Durch das Schmelzen des Metalls können alle Verunreinigungen entfernt werden, deren Dampfdruck den Dampfdruck des Grundmetalls deutlich übersteigt. Hohe Temperatur und tiefes Vakuum tragen auch zur Reinigung des Metalls von Verunreinigungen aufgrund der thermischen Dissoziation von Nitridoxiden und anderen im Metall gefundenen Verbindungen bei. ESR-Elektroschlacke-Umschmelzofen nach dem Funktionsprinzip Es handelt sich um einen Widerstandsofen mit indirekter Erwärmung, bei dem die Wärmequelle ein Bad aus geschmolzener Schlacke einer bestimmten chemischen Zusammensetzung ist. Umgeschmolzenes Metall in Form einer Verbrauchselektrode wird in eine Schicht (Bad) aus flüssiger elektrisch leitfähiger Schlacke getaucht. Elektrischer Strom wird durch die verbrauchbare Elektrode und die Schlacke geleitet. Die Schlacke wird erhitzt, die Endfläche der Abschmelzelektrode wird geschmolzen, und Tropfen flüssigen Metalls, die durch die Schicht aus reaktiver Schlacke hindurchtreten, werden infolge des Kontakts mit ihr gereinigt und in der Form in Form eines Barrens geformt. Die Schlacke schützt das flüssige Metall vor der Wechselwirkung mit der Luftatmosphäre. ESU-Öfen werden hauptsächlich zur Herstellung von Barren aus hochwertigen Stählen, hitzebeständigen, rostfreien und anderen Legierungen verwendet. Das ESU-Verfahren wird auch zur Herstellung von großformatigen Gussteilen verwendet: Kurbelwellen, Gehäuse, Armaturen und andere Produkte.

In Plasmaschmelzöfen ist die Wärmeenergiequelle ein Strom ionisierten Gases, das auf eine hohe Temperatur erhitzt wird (Plasmalichtbogen), der bei Kontakt mit dem Metall dieses erhitzt und schmilzt. Um einen Plasmafluss zu erhalten, sind Schmelzöfen mit speziellen Geräten ausgestattet - Plasmabrennern. Das Plasmaverfahren zum Erhitzen und Schmelzen von Legierungen wird in Badöfen, in Schmelzanlagen zur Herstellung von Barren in einer Kokille und zum Schmelzen von Metallen in einem Skulltiegel eingesetzt.

Plasmabadöfen werden hauptsächlich zum Schmelzen von Stählen und auch Nickelbasislegierungen eingesetzt. Mit Plasma-Kokillenschmelzöfen können Barren aus Stählen, Beryllium, Molybdän, Niob, Titan und anderen Metallen hergestellt werden. Plasmaöfen zum Schmelzen im Skulltiegel sind für das Formgießen von Stählen, hochschmelzenden und reaktiven Metallen bestimmt.

HERSTELLUNG VON GUSSTEILEN AUS ALUMINIUMLEGIERUNGEN

Sandguss

Von den obigen Verfahren zum Gießen in Einwegformen ist das Gießen in feuchte Sandformen das am weitesten verbreitete bei der Herstellung von Gußstücken aus Aluminiumlegierungen. Dies liegt an der geringen Dichte der Legierungen, der geringen Krafteinwirkung des Metalls auf die Form und niedrigen Gießtemperaturen (680-800 °C).

Zur Herstellung von Sandformen werden Form- und Kernmischungen verwendet, die aus Quarz- und Tonsanden (GOST 2138-74), Formmassen (GOST 3226-76), Bindemitteln und Hilfsstoffen hergestellt werden. Die Herstellung von Hohlräumen in Gussstücken erfolgt mit Hilfe von Kernen, die hauptsächlich aus heißen (220-300 ° C) Kernkästen hergestellt werden. Zu diesem Zweck wird plattierter Quarzsand oder eine Mischung aus Sand mit einem duroplastischen Harz und einem Katalysator verwendet. Für die Herstellung von Stäben werden häufig Sandstrahlmaschinen und -anlagen mit einer Position sowie Mehrpositions-Karussellanlagen verwendet. Die der Trocknung unterzogenen Stäbe werden auf Schüttel-, Sandblas- und Sandschießmaschinen oder manuell aus Mischungen von Öl (4GU, C) oder wasserlöslichen Bindemitteln hergestellt. Die Trocknungszeit (3 bis 12 Stunden) hängt von der Masse und Größe des Stabs ab und wird üblicherweise empirisch ermittelt. Die Trocknungstemperatur wird je nach Art des Bindemittels eingestellt: bei Ölbindemitteln 250-280 °C, bei wasserlöslichen Bindemitteln 160-200 °C. Zur Herstellung großer Massivstäbe werden zunehmend kalthärtende Mischungen (CTS) oder flüssige selbsthärtende Mischungen (LSS) verwendet. Kalthärtende Mischungen enthalten Kunstharze als Bindemittel, und Orthophosphorsäure dient üblicherweise als Kalthärtekatalysator. YCS-Mischungen enthalten ein Tensid, das die Schaumbildung fördert.

Die Stangen werden durch Kleben oder durch Gießen von Aluminiumschmelzen in spezielle Löcher in den ikonischen Teilen zu Knoten verbunden. Die Schwindung der Legierung beim Abkühlen sorgt für die notwendige Festigkeit der Verbindung.

Ein reibungsloses Füllen von Gießformen ohne Stöße und Turbulenzen wird durch den Einsatz von expandierenden Angusssystemen mit dem Verhältnis der Querschnittsflächen der Hauptelemente Fst: Fshp: Fpit 1:2:3; 1:2:4; 1:3:6 jeweils für die untere, geschlitzte oder mehrstöckige Metallzuführung in den Formhohlraum. Die Steiggeschwindigkeit des Metalls im Hohlraum der Form sollte 4,5/6 nicht überschreiten, wobei 6 die vorherrschende Wandstärke des Gussstücks ist, cm Die minimale Steiggeschwindigkeit des Metalls in der Form (cm/s) beträgt bestimmt durch die Formel von A. A. Lebedev .

Die Art des Angusssystems wird unter Berücksichtigung der Abmessungen des Gussstücks, der Komplexität seiner Konfiguration und der Position in der Form ausgewählt. Das Gießen von Formen für Gussstücke mit komplexer Konfiguration und geringer Höhe erfolgt in der Regel mit Hilfe von unteren Angusssystemen. Bei großen Gusshöhen und dünnen Wandstärken sind vertikal geschlitzte oder kombinierte Angusssysteme vorzuziehen. Formen für Gussteile kleiner Größe können durch die oberen Angusssysteme gegossen werden. In diesem Fall sollte die Höhe des in den Formhohlraum fallenden Metallschorfs 80 mm nicht überschreiten.

Um die Geschwindigkeit der Schmelze am Eingang des Formhohlraums zu verringern und die darin schwebenden Oxidfilme und Schlackeneinschlüsse besser abzutrennen, werden zusätzliche hydraulische Widerstände in die Angusssysteme eingeführt - Netze (Metall oder Glasfaser) werden installiert oder durch Granulat gegossen Filter.

Angüsse (Feeder) werden in der Regel zu dünnen Abschnitten (Wänden) von entlang des Umfangs verteilten Gussteilen gebracht, wobei die Bequemlichkeiten berücksichtigt werden: "ihre anschließende Trennung während der Verarbeitung. Die Zufuhr von Metall zu massiven Einheiten ist nicht akzeptabel, da dies die Bildung von Lunkern, Makrolockerungen und Schwindungs-„Fehlern“ auf der Oberfläche der Gussstücke in ihnen verursacht. Im Querschnitt haben Torkanäle meistens eine rechteckige Form mit einer breiten Seitengröße von 15–20 mm und einer schmalen Seite von 5–7 mm.

Legierungen mit engem Kristallisationsintervall (AL2, AL4, AL), AL34, AK9, AL25, ALZO) neigen zur Bildung konzentrierter Lunker in den thermischen Einheiten von Gussteilen. Um diese Schalen aus den Gussteilen zu bringen, ist die Installation von massiven Gewinnen weit verbreitet. Bei dünnwandigen (4-5 mm) und kleinen Gussteilen ist die Gewinnmasse 2-3 mal höher als die Gussmasse, bei dickwandigen Gussteilen bis zu 1,5 mal. Die Höhe des Gewinns wird abhängig von der Höhe des Wurfes gewählt. Bei einer Höhe von weniger als 150 mm wird die Höhe des Gewinns Nprib gleich der Höhe des Gussstücks Notl genommen. Für höhere Gussteile wird das Verhältnis Nprib / Notl gleich 0,3 0,5 angenommen. Das Verhältnis zwischen der Höhe des Gewinns und seiner Dicke beträgt im Durchschnitt 2-3. Die größte Anwendung beim Gießen von Aluminiumlegierungen sind die oberen offene Gewinne runder oder ovaler Querschnitt; Seitengewinne werden in den meisten Fällen geschlossen gemacht. Um die Effizienz der Gewinne zu steigern, werden sie isoliert, mit heißem Metall gefüllt und nachgefüllt. Die Erwärmung erfolgt in der Regel durch einen Aufkleber auf der Oberfläche der Formplatte aus Asbest, gefolgt von einer Trocknung mit einer Gasflamme. Legierungen mit einem breiten Kristallisationsbereich (AL1, AL7, AL8, AL19, ALZZ) neigen zur Bildung von verstreuten Schwindungsporositäten. Die Imprägnierung von Schrumpfporen mit Hilfe von Gewinnen ist unwirksam. Daher wird bei der Herstellung von Gussteilen aus den aufgeführten Legierungen nicht empfohlen, die Installation von massiven Gewinnen zu verwenden. Um hochwertige Gussteile zu erhalten, wird eine gerichtete Erstarrung durchgeführt, wobei zu diesem Zweck häufig Kühlschränke aus Gusseisen und Aluminiumlegierungen installiert werden. Optimale Bedingungen für die gerichtete Kristallisation werden durch ein vertikales Slot-Gate-System geschaffen. Um eine Gasentwicklung während der Kristallisation und die Bildung von Gasschwundporosität in dickwandigen Gussstücken zu verhindern, wird eine Kristallisation unter einem Druck von 0,4–0,5 MPa weit verbreitet verwendet. Dazu werden die Gussformen vor dem Abgießen in Autoklaven gestellt, mit Metall gefüllt und die Gussteile unter Luftdruck kristallisiert. Zur Herstellung von großformatigen (bis zu 2-3 m hohen) dünnwandigen Gussstücken wird ein Gießverfahren mit sequentiell gerichteter Erstarrung verwendet. Das Wesen des Verfahrens ist die sukzessive Kristallisation des Gussstücks von unten nach oben. Dazu wird die Gießform auf dem Tisch eines hydraulischen Aufzugs installiert und auf 500-700 ° C erhitzte Metallrohre mit einem Durchmesser von 12-20 mm werden darin abgesenkt und übernehmen die Funktion von Steigleitungen. Die Rohre sind fest im Angussbecher fixiert und die Löcher darin mit Stopfen verschlossen. Nachdem der Angusstopf mit der Schmelze gefüllt ist, werden die Stopfen angehoben und die Legierung fließt durch die Rohre in die Angussschächte, die durch geschlitzte Angüsse (Speisekörper) mit dem Formhohlraum verbunden sind. Nachdem der Schmelzspiegel in den Vertiefungen um 20-30 mm über das untere Ende der Rohre angestiegen ist, wird der Mechanismus zum Absenken des Hydrauliktisches eingeschaltet. Die Absenkgeschwindigkeit wird so gewählt, dass die Füllung der Kokille unterhalb des Flutspiegels erfolgt und das heiße Metall kontinuierlich in die Kokillenoberteile fließt. Dies sorgt für eine gerichtete Erstarrung und ermöglicht es, komplexe Gussteile ohne Schwindungsfehler zu erhalten.

Das Füllen von Sandformen mit Metall erfolgt aus Pfannen, die mit feuerfestem Material ausgekleidet sind. Vor dem Befüllen mit Metall werden frisch ausgekleidete Pfannen getrocknet und bei 780–800 °C kalziniert, um Feuchtigkeit zu entfernen. Die Temperatur der Schmelze vor dem Gießen wird auf einem Niveau von 720–780 °C gehalten. Formen für dünnwandige Gussstücke werden mit 730-750°C heißer Schmelze gefüllt, für dickwandige Gussstücke mit 700-720°C.

Gießen in Gipsformen

Das Gießen in Gipsformen wird dort eingesetzt, wo erhöhte Anforderungen an Gussteile in Bezug auf Genauigkeit, Oberflächenreinheit und Wiedergabe kleinster Details des Reliefs gestellt werden. Im Vergleich zu sandigen Gipsformen haben sie eine höhere Festigkeit, Maßhaltigkeit, bessere Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und ermöglichen es, Gussteile mit komplexer Konfiguration mit einer Wandstärke von 1,5 mm gemäß der Genauigkeitsklasse 5-6 zu erhalten. Formen werden nach Wachs oder Metall (Messing, Stahl) verchromten Modellen mit einer Verjüngung in Außenabmessungen von nicht mehr als 30 "und in Innenabmessungen von 30" bis 3 ° hergestellt. Modellplatten bestehen aus Aluminiumlegierungen. Um das Entfernen der Modelle aus den Formen zu erleichtern, wird ihre Oberfläche mit einer dünnen Schicht Kerosin-Stearin-Schmiermittel bedeckt.

Kleine und mittlere Formen für komplexe dünnwandige Gussteile werden aus einer Mischung hergestellt, die aus 80 "% Gips, 20 % Quarzsand oder Asbest und 60-70 % Wasser (bezogen auf das Gewicht der Trockenmischung) besteht. Mischungszusammensetzung für mittlere und große Formen : 30 % Gips, 60 % Sand, 10 % Asbest, 40-50 % Wasser Die Mischung zur Herstellung von Stäben enthält 50 % Gips, 40 % Sand, 10 % Asbest, 40-50 % Wasser wird durch Hydratation von wasserfreiem oder halbwässrigem Gips erreicht. Um die Festigkeit zu verringern und die Gasdurchlässigkeit zu erhöhen, werden Rohgipsformen einer hydrothermalen Behandlung unterzogen - sie werden 6-10 Stunden in einem Autoklaven unter einem Wasserdampfdruck von 0,13-0,14 gehalten MPa und dann tagelang an der Luft. Danach werden die Formen schrittweise bei 350-500 ° C getrocknet.

Ein Merkmal von Gipsformen ist ihre geringe Wärmeleitfähigkeit. Dieser Umstand erschwert es, dichte Gussteile aus Aluminiumlegierungen mit einem breiten Kristallisationsspektrum zu erhalten. Daher besteht die Hauptaufgabe bei der Entwicklung eines rentablen Angusssystems für Gipsformen darin, Lunkerbildung, Lockerheit, Oxidfilme, Heißrisse und Unterfüllung dünner Wandungen zu verhindern. Dies wird erreicht durch die Verwendung von expandierenden Angusssystemen (Fst: Fshl: EFpit == 1: 2: 4), eine niedrige Bewegungsgeschwindigkeit der Schmelzen im Formhohlraum, eine gerichtete Erstarrung der thermischen Einheiten zu den Steigern mit Hilfe von Kühlern, Erhöhung der Nachgiebigkeit von Formen durch Erhöhung des Quarzsandanteils in der Mischung. Dünnwandige Gussteile werden durch Vakuumabsaugung in 100–200 °C heiße Formen gegossen, wodurch Kavitäten bis zu einer Dicke von 0,2 mm gefüllt werden können. Dickwandige (mehr als 10 mm) Gussstücke werden durch Gießen von Formen in Autoklaven erhalten. Die Kristallisation des Metalls wird in diesem Fall unter einem Druck von 0,4–0,5 MPa durchgeführt.

Schalenguss

Das Gießen in Schalenformen ist zweckmäßig für die Verwendung in der Serien- und Großserienfertigung von Gussstücken mit begrenzten Abmessungen mit erhöhter Oberflächengüte, größerer Maßgenauigkeit und weniger Bearbeitung als beim Gießen in Sandformen.

Schalenformen werden unter Verwendung von heißen (250-300 °C) Metallwerkzeugen (Stahl, Gusseisen) im Bunkerverfahren hergestellt. Die Modellausrüstung wird nach 4-5. Genauigkeitsklassen mit Formneigungen von 0,5 bis 1,5% ausgeführt. Die Schalen werden zweischichtig hergestellt: Die erste Schicht besteht aus einer Mischung mit 6-10% duroplastischem Harz, die zweite aus einer Mischung mit 2% Harz. Zur besseren Entfernung der Schale wird die Modellplatte vor dem Einfüllen des Formsandes mit einer dünnen Schicht Trennemulsion (5 % Silikonöl Nr. 5; 3 % Waschmittel; 92 % Wasser) überzogen.

Für die Herstellung von Formschalen werden feinkörnige Quarzsande mit mindestens 96 % Kieselsäure verwendet. Die Halbformen werden durch Kleben auf speziellen Stiftpressen verbunden. Klebstoffzusammensetzung: 40 % MF17-Harz; 60 % Marshalit und 1,5 % Aluminiumchlorid (Härtungskatalysator). Die Befüllung der montierten Formen erfolgt in Behältern. Beim Gießen in Maskenformen werden die gleichen Angusssysteme und Temperaturbedingungen verwendet wie beim Gießen in Sandformen.

Die geringe Metallkristallisationsrate in Formschalen und die geringeren Möglichkeiten zur Erzeugung einer gerichteten Kristallisation führen zur Herstellung von Gussstücken mit schlechteren Eigenschaften als beim Gießen in Rohsandformen.

Feinguss

Feinguss wird zur Herstellung von Gussstücken mit erhöhter Genauigkeit (3.-5. Klasse) und Oberflächengüte (4.-6. Rauheitsklasse) verwendet, für die dieses Verfahren das einzig mögliche oder optimale ist.

Modelle werden in den meisten Fällen aus pastösen Paraffin-Stearin-Zusammensetzungen (1: 1) durch Pressen in Metallformen (gegossen und vorgefertigt) auf stationären oder Karussellanlagen hergestellt. Bei der Herstellung komplexer Gussteile mit Abmessungen von mehr als 200 mm werden zur Vermeidung von Verformungen der Modelle Substanzen in die Zusammensetzung der Modellmasse eingebracht, die die Temperatur ihrer Erweichung (Schmelzen) erhöhen.

Als feuerfeste Beschichtung bei der Herstellung von Keramikformen wird eine Suspension aus hydrolysiertem Ethylsilikat (30–40%) und Quarzmehl (70–60%) verwendet. Das Bestreuen von Modellblöcken erfolgt mit kalziniertem Sand 1KO16A oder 1K025A. Jede Schicht wird 10-12 Stunden an der Luft oder 0,5 bis 1 Stunde in einer Atmosphäre mit Ammoniakdampf getrocknet Die erforderliche Festigkeit der Keramikform wird mit einer Schalendicke von 4-6 mm (4-6 Schichten Feuerfest) erreicht Glasur). Um eine reibungslose Füllung der Form zu gewährleisten, werden expandierende Angusssysteme mit Metallzufuhr zu dicken Abschnitten und massiven Knoten verwendet. Gussteile werden normalerweise von einem massiven Riser durch verdickte Angüsse (Feeder) zugeführt. Bei komplexen Gussteilen ist es erlaubt, massive Gewinne zu verwenden, um die oberen massiven Einheiten mit der obligatorischen Füllung aus dem Riser anzutreiben.

Schmelzen von Modellen aus Formen Wird in heißem (85-90 C) Wasser durchgeführt, angesäuert mit Salzsäure (0,5-1 cm3 pro Liter Wasser), um eine Verseifung von Stearin zu verhindern. Nach dem Schmelzen der Modelle werden die Keramikformen bei 150-170 °C für 1-2 Stunden getrocknet, in Gefäße gestellt, mit Trockenspachtel abgedeckt und bei 600-700 °C für 5-8 Stunden kalziniert kalte und erhitzte Formen. Die Heiztemperatur (50-300 °C) der Formen wird durch die Wandstärke des Gussstücks bestimmt. Das Füllen von Formen mit Metall erfolgt in üblicher Weise sowie unter Verwendung von Vakuum oder Zentrifugalkraft. Die meisten Aluminiumlegierungen werden vor dem Gießen auf 720-750°C erhitzt.

Druckguss

Druckguss ist die Hauptmethode der Serien- und Massenproduktion von Gussteilen aus Aluminiumlegierungen, die es ermöglicht, Gussteile der Genauigkeitsklasse 4-6 mit einer Oberflächenrauheit Rz = 50-20 und einer Mindestwandstärke von 3-4 mm zu erhalten . Beim Gießen in eine Kokille sind neben Fehlern, die durch hohe Geschwindigkeiten der Schmelze im Formhohlraum und der Nichteinhaltung der Anforderungen der gerichteten Erstarrung (Gasporosität, Oxidfilme, Schwindungslockerung) verursacht werden, die Haupttypen von Gussfehlern die Unterfüllung und Risse. Das Auftreten von Rissen wird durch schwieriges Schrumpfen verursacht. Besonders häufig treten Risse in Gussteilen aus Legierungen mit einem breiten Kristallisationsbereich auf, die eine große lineare Schwindung (1,25-1,35%) aufweisen. Die Verhinderung der Bildung dieser Defekte wird durch verschiedene technologische Verfahren erreicht.

Um einen reibungslosen, ruhigen Metallfluss in den Hohlraum der Form zu gewährleisten, eine zuverlässige Trennung von Schlacke und Oxidfilmen, die sich während des Schmelzens und der Bewegung entlang der Angusskanäle im Metall bilden, und um deren Bildung in der Form beim Eingießen zu verhindern B. einer Kokille, werden Spreizanschnitte verwendet Systeme mit unterer, geschlitzter und mehrstufiger Metallzufuhr zu dünnen Abschnitten von Gussstücken. Bei der Zuführung von Metall zu dicken Abschnitten sollte die Beschickung der Zuführungsstelle durch die Installation eines Zuführungschefs (Gewinn) vorgesehen werden. Alle Elemente der Angusssysteme befinden sich entlang des Kokillenanschlusses. Folgende Querschnittsverhältnisse der Angusskanäle werden empfohlen: für kleine Gussteile EFst: EFsl: EFpit = 1: 2: 3; für große Gussteile EFst: EFsl: EFpit = 1: 3: 6.

Um die Eintrittsgeschwindigkeit der Schmelze in den Formhohlraum zu verringern, werden gekrümmte Steigrohre, Glasfaser- oder Metallnetze und körnige Filter verwendet. Die Qualität von Gussteilen aus Aluminiumlegierungen hängt von der Steiggeschwindigkeit der Schmelze im Formhohlraum ab. Diese Geschwindigkeit sollte ausreichen, um das Füllen dünner Gussstücke unter Bedingungen erhöhter Wärmeabfuhr zu gewährleisten und gleichzeitig keine Unterfüllung durch unvollständiges Freisetzen von Luft und Gasen durch die Belüftungskanäle und Gewinnen, Verwirbeln und Fließen der Schmelze zu verursachen der Übergang von schmalen zu breiten Abschnitten. Die Steiggeschwindigkeit des Metalls im Formhohlraum beim Gießen in eine Form wird etwas höher angesetzt als beim Gießen in Sandformen. Die minimal zulässige Hubgeschwindigkeit wird nach den Formeln von A. A. Lebedev und N. M. Galdin berechnet (siehe Abschnitt "Sandguss").

Um dichte Gussstücke wie beim Sandguss zu erhalten, wird eine gerichtete Erstarrung durch richtige Positionierung des Gussstücks in der Form und Steuerung der Wärmeableitung erzeugt. Massive (dicke) Gießeinheiten befinden sich in der Regel im oberen Teil der Kokille. Dadurch ist es möglich, die Verringerung ihres Volumens während der Aushärtung direkt aus den darüber installierten Gewinnen zu kompensieren. Die Regulierung der Intensität der Wärmeabfuhr zur Erzeugung einer gerichteten Erstarrung erfolgt durch Kühlung oder Isolierung verschiedener Formteile. Um die Wärmeabfuhr lokal zu erhöhen, werden häufig Einsätze aus wärmeleitendem Kupfer verwendet, die durch Lamellen für eine Vergrößerung der Kühlfläche der Kokille sorgen, eine lokale Kühlung der Kokillen mit Druckluft oder Wasser erfolgt. Um die Intensität der Wärmeabfuhr zu verringern, wird eine 0,1-0,5 mm dicke Farbschicht auf die Arbeitsfläche der Form aufgetragen. Dazu wird eine 1-1,5 mm dicke Farbschicht auf die Oberfläche der Angusskanäle und -gewinne aufgetragen. Die Verlangsamung der Abkühlung des Metalls in den Speisern kann auch durch lokale Verdickungen der Kokillenwände, die Verwendung verschiedener schlecht wärmeleitender Beschichtungen und die Isolierung der Speiser mit einem Asbestaufkleber erreicht werden. Die Färbung der Arbeitsfläche der Form verbessert sich Aussehen Gussteile, trägt zur Beseitigung von Gasschalen und Nicht-Ton auf ihrer Oberfläche bei und erhöht die Widerstandsfähigkeit von Formen. Vor dem Lackieren werden die Formen auf 100-120 °C erhitzt. Eine zu hohe Heiztemperatur ist unerwünscht, da dies die Erstarrungsgeschwindigkeit der Gussstücke und die Lebensdauer der Form verringert. Die Erwärmung reduziert den Temperaturunterschied zwischen Gussteil und Form und die Ausdehnung der Form aufgrund ihrer Erwärmung durch das Gussmetall. Dadurch werden die Zugspannungen im Gussstück, die Risse verursachen, abgebaut. Das Erhitzen der Form allein reicht jedoch nicht aus, um die Möglichkeit einer Rissbildung auszuschließen. Es ist notwendig, das Gussteil rechtzeitig aus der Form zu entfernen. Das Gussstück sollte aus der Form entfernt werden, bevor seine Temperatur gleich der Temperatur der Form ist und die Schrumpfspannungen den Maximalwert erreichen. Üblicherweise wird der Guss in dem Moment entfernt, in dem er stark genug ist, dass er zerstörungsfrei bewegt werden kann (450–500 °C). Zu diesem Zeitpunkt hat das Gattersystem noch keine ausreichende Festigkeit erlangt und wird durch leichte Schläge zerstört. Die Haltezeit des Gussteils in der Form wird durch die Erstarrungsgeschwindigkeit bestimmt und hängt von der Temperatur des Metalls, der Temperatur der Form und der Gießgeschwindigkeit ab. Aluminiumlegierungen werden je nach Zusammensetzung und Komplexität der Konfiguration der Gussteile bei 680-750 °C in Formen gegossen. Die Gewichtsfüllgeschwindigkeit beträgt 0,15-3 kg/s. Dünnwandige Gussteile werden mit höheren Geschwindigkeiten gegossen als dicke.

Um das Anhaften von Metall zu vermeiden, die Lebensdauer zu erhöhen und das Herausziehen zu erleichtern, werden Metallstangen während des Betriebs geschmiert. Das gebräuchlichste Schmiermittel ist eine Wasser-Graphit-Suspension (3-5 % Graphit).

Teile der Formen, die die äußeren Umrisse der Gussstücke darstellen, sind aus Grauguss hergestellt. Die Wandstärke der Formen wird in Abhängigkeit von der Wandstärke der Gussstücke gemäß den Empfehlungen von GOST 16237-70 zugewiesen. Innere Hohlräume in Gussteilen werden mit Metall (Stahl) und Sandstäben hergestellt. Sandstäbe werden verwendet, um komplexe Hohlräume zu dekorieren, die mit Metallstäben nicht hergestellt werden können. Um das Herausziehen von Gussstücken aus Formen zu erleichtern, müssen die Außenflächen der Gussstücke eine Gussneigung von 30 "bis 3 ° zur Trennung aufweisen. Die Innenflächen von Gussstücken aus Metallstäben müssen eine Neigung von mindestens 6 ° aufweisen. Scharf Übergänge von dicken zu dünnen Abschnitten sind bei Gussstücken nicht zulässig Der Krümmungsradius muss mindestens 3 mm betragen Löcher mit einem Durchmesser von mehr als 8 mm bei kleinen Gussstücken, 10 mm bei mittleren und 12 mm bei großen Gussstücken werden mit Stangen hergestellt Das optimale Verhältnis der Tiefe des Lochs zu seinem Durchmesser beträgt 0,7 bis 1. Das Gießen in einer Kokille wird zweimal weniger zugewiesen als beim Gießen in Sandformen.

Luft und Gase werden mit Hilfe von Lüftungskanälen in der Trennebene und Stopfen in den Wänden in der Nähe tiefer Kavitäten aus dem Formhohlraum entfernt.

In modernen Gießereien werden Formen auf halbautomatischen Ein- oder Mehrstationen-Gießmaschinen installiert, bei denen das Schließen und Öffnen der Form, das Einlegen und Entfernen von Kernen, das Auswerfen und Entfernen des Gussstücks aus der Form automatisiert sind. Eine automatische Steuerung der Formheiztemperatur ist ebenfalls vorgesehen. Das Füllen von Formen auf Maschinen erfolgt mit Dispensern.

Um die Füllung dünner Formnester zu verbessern und Luft und Gase zu entfernen, die bei der Zerstörung von Bindemitteln freigesetzt werden, werden die Formen evakuiert, unter niedrigem Druck oder unter Verwendung von Zentrifugalkraft gegossen.

Squeeze-Casting

Squeeze Casting ist eine Form des Druckgusses und dient zur Herstellung von großformatigen plattenförmigen Gussteilen (2500 x 1400 mm) mit einer Wandstärke von 2-3 mm (Abb. 63). Zu diesem Zweck werden metallische Halbformen verwendet, die auf spezialisierten Gusspressmaschinen mit einseitiger oder zweiseitiger Konvergenz der Halbformen montiert werden. Unterscheidungsmerkmal Dieses Gießverfahren ist das zwangsweise Füllen des Formhohlraums mit einem breiten Schmelzfluss, wenn sich die Halbformen aneinander annähern. In der Gießform befinden sich keine Elemente eines herkömmlichen Angusssystems. Auf diese Weise werden Gussteile aus AL2-, AL4-, AL9-, AL34-Legierungen hergestellt, die ein enges Kristallisationsintervall haben.

^Die zulässige Anstiegsgeschwindigkeit der Schmelze im Arbeitsbereich des Formhohlraums beim Gießen von Aluminiumlegierungsplatten sollte zwischen 0,5 und 0,7 m/s liegen. Eine niedrigere Geschwindigkeit kann dazu führen, dass dünne Abschnitte der Gussstücke nicht gefüllt werden, eine zu hohe Geschwindigkeit kann zu Mängeln hydrodynamischer Natur führen: Welligkeit, Oberflächenunregelmäßigkeiten der Gussstücke, Einfangen von Luftblasen, Erosion von Sandkernen und der Formation von Rissen durch Fließbrüche. Das Metall wird in auf 250 bis 350 ° C erhitzte Metallbehälter gegossen. Die Regulierung der Abkühlgeschwindigkeit der Schmelze erfolgt durch Aufbringen auf die Arbeitsfläche des Formhohlraums

wärmeisolierende Beschichtung in verschiedenen Dicken (0,05-1 mm). Die Überhitzung von Legierungen vor dem Gießen sollte 15-20° über der Liquidustemperatur nicht überschreiten. Die Dauer der Konvergenz der Halbformen beträgt 5-3 s.

Niederdruckguss

Niederdruckguss ist eine weitere Form des Druckgusses. Es wurde bei der Herstellung von großformatigen dünnwandigen Gussteilen aus Aluminiumlegierungen mit engem Kristallisationsintervall (AL2, AL4, AL9, AL34) verwendet. Wie beim Kokillenguss werden die Außenflächen der Gussteile mit einer Metallform und die inneren Hohlräume mit Metall- oder Sandkernen hergestellt.

Für die Herstellung von Stäben wird eine Mischung aus 55 % Quarzsand 1K016A verwendet; 13,5 % Fettsand P01; 27 % pulverisierter Quarz; 0,8 % Pektinleim; 3,2 % Harz M und 0,5 % Kerosin. Eine solche Mischung bildet keine mechanische Verbrennung. Formen werden mit Metall durch Druck von komprimierter getrockneter Luft (18-80 kPa) gefüllt, die der Oberfläche der Schmelze in einem auf 720-750 °C erhitzten Tiegel zugeführt wird. Unter der Wirkung dieses Drucks wird die Schmelze aus dem Tiegel in die Metallrohrleitung und von dort in den Sammler des Angusssystems und weiter in den Formhohlraum gedrückt. Der Vorteil des Niederdruckgießens ist die Fähigkeit, die Geschwindigkeit des Metallaufstiegs im Formhohlraum automatisch zu steuern, was es ermöglicht, dünnwandige Gussteile von besserer Qualität als beim Schwerkraftguss zu erhalten.

Die Kristallisation von Legierungen in der Form erfolgt unter einem Druck von 10–30 kPa vor der Bildung einer festen Metallkruste und 50–80 kPa nach der Bildung einer Kruste.

Dichtere Gussteile aus Aluminiumlegierungen werden durch Niederdruckguss mit Gegendruck hergestellt. Das Füllen des Formhohlraums beim Gießen mit Gegendruck erfolgt aufgrund des Druckunterschieds im Tiegel und in der Form (10–60 kPa). Die Kristallisation des Metalls in der Form wird unter einem Druck von 0,4–0,5 MPa durchgeführt. Dadurch wird die Freisetzung von im Metall gelöstem Wasserstoff und die Bildung von Gasporen verhindert. Ein erhöhter Druck trägt zu einer besseren Ernährung massiver Gussbaugruppen bei. Ansonsten unterscheidet sich die Gegendruck-Gießtechnik nicht von der Niederdruck-Gießtechnik.

Das Gegendruckgießen kombiniert erfolgreich die Vorteile des Niederdruckgießens und der Druckkristallisation.

Spritzguss

Druckguss aus Aluminiumlegierungen AL2, ALZ, AL1, ALO, AL11, AL13, AL22, AL28, AL32, AL34, Gussstücke mit komplexer Konfiguration der 1.-3. Genauigkeitsklasse mit einer Wandstärke von 1 mm und mehr, gegossene Löcher mit Durchmesser bis 1,2 mm

gegossene Außen- und Innengewinde mit einer Mindeststeigung von 1 mm und einem Durchmesser von 6 mm. Die Oberflächenbeschaffenheit solcher Gussstücke entspricht 5-8 Rauheitsklassen. Die Herstellung solcher Gussstücke erfolgt auf Maschinen mit kalten horizontalen oder vertikalen Presskammern mit einem spezifischen Pressdruck von 30-70 MPa. Bevorzugt werden Maschinen mit horizontaler Ballenkammer.

Die Abmessungen und das Gewicht der Gussteile werden durch die Möglichkeiten der Spritzgussmaschinen begrenzt: das Volumen der Presskammer, der spezifische Pressdruck (p) und die Zuhaltekraft (0). Die Überstandsfläche (F) des Gussstücks, der Anschnittkanäle und der Presskammer auf der beweglichen Formplatte sollte die durch die Formel F = 0,85 0/r bestimmten Werte nicht überschreiten.

Um ein Nichtfüllen von Formen und Nichtschichten zu vermeiden, wird die Wandstärke von Oliven aus Aluminiumlegierungen unter Berücksichtigung ihrer Oberfläche vorgeschrieben:

Oberfläche

Guss, cm2 bis 25 25-150 150-250 250-500 St. 500

Wandstärke, mm 1-2 1,5-3 2-4 2,5-6 3-8

Die optimalen Neigungswerte für Außenflächen betragen 45 "; für Innenflächen 1 °. Der minimale Krümmungsradius beträgt 0,5-1" mm. Löcher mit einem Durchmesser von mehr als 2,5 mm werden durch Gießen hergestellt. Gussteile aus Aluminiumlegierungen werden in der Regel nur entlang der Sitzflächen bearbeitet. Die Bearbeitungszugabe wird unter Berücksichtigung der Gussteilabmessungen vergeben und beträgt 0,3 bis 1 mm.

Zur Herstellung von Formen werden verschiedene Materialien verwendet. Teile der Formen, die mit flüssigem Metall in Kontakt kommen, bestehen aus den Stählen ЗХ2В8, 4Х8В2, 4ХВ2С, Montageplatten und Halter der Matrizen - aus den Stählen 35, 45, 50, Stifte, Buchsen und Führungssäulen - aus dem Stahl U8A.

Die Zufuhr von Metall in den Hohlraum der Formen erfolgt über externe und interne Angusssysteme. Die Speiser werden zum Gießabschnitt gebracht, der der Bearbeitung unterzogen wird. Ihre Dicke wird in Abhängigkeit von der Wandstärke des Gussstücks an der Anlieferungsstelle und der gegebenen Art der Füllung der Form zugeordnet. Diese Abhängigkeit wird durch das Verhältnis der Speiserdicke zur Wanddicke des Gussteils bestimmt. Reibungslos, ohne Turbulenzen und Lufteinschlüsse, findet das Füllen von Formen statt, wenn das Verhältnis nahe bei eins liegt. Bei Gussstücken mit einer Wandstärke bis 2 mm haben die Speiser eine Stärke von 0,8 mm; bei einer Wandstärke von 3 mm beträgt die Dicke der Speiser 1,2 mm; mit einer Wandstärke von 4-6 mm-2 mm.

Um den mit Lufteinschlüssen angereicherten ersten Teil der Schmelze aufzunehmen, befinden sich in der Nähe des Formhohlraums spezielle Waschtanks, deren Volumen 20–40 % des Gussvolumens erreichen kann. Unterlegscheiben sind durch Kanäle mit dem Hohlraum der Form verbunden, deren Dicke gleich der Dicke der Speiser ist. Die Entfernung von Luft und Gas aus dem Hohlraum der Formen erfolgt durch spezielle Belüftungskanäle und Lücken zwischen den Stäben (Pushern) und der Formmatrix. Lüftungskanäle werden in der geteilten Ebene am festen Teil der Form sowie entlang der beweglichen Stangen und Auswerfer hergestellt. Die Tiefe der Lüftungskanäle beim Gießen von "Aluminiumlegierungen" wird mit 0,05 bis 0,15 mm und die Breite mit 10 bis 30 mm angenommen, um die Belüftung der Formen zu verbessern, werden die Hohlräume der Unterlegscheiben mit der Atmosphäre verbunden mit dünnen Kanälen (0,2-0,5 mm).

Die Hauptmängel von Gussteilen, die durch Spritzgießen erhalten werden, sind subkrustale Luft-(Gas-)Porosität aufgrund von Lufteinschlüssen bei hohen Geschwindigkeiten des Metalleinlasses in den Formhohlraum und Schrumpfporosität (oder Schalen) in thermischen Knoten. Die Bildung dieser Defekte wird stark von den gießtechnischen Parametern - Pressgeschwindigkeit, Pressdruck, Temperaturregime der Form - beeinflusst.

Die Pressgeschwindigkeit bestimmt den Formfüllmodus. Je höher die Pressgeschwindigkeit, desto schneller bewegt sich die Schmelze durch die Angusskanäle, desto größer ist die Schmelzeeintrittsgeschwindigkeit in den Formhohlraum. Hohe Pressgeschwindigkeiten tragen zu einer besseren Füllung dünner und langgestreckter Kavitäten bei. Gleichzeitig sind sie die Ursache des Lufteinschlusses durch das Metall und der Bildung subkrustaler Porosität. Beim Gießen von Aluminiumlegierungen werden hohe Pressgeschwindigkeiten nur bei der Herstellung komplexer dünnwandiger Gussteile verwendet. Der Pressdruck hat großen Einfluss auf die Gussqualität. Mit zunehmender Dichte nimmt die Gussdichte zu.

Der Wert des Pressdrucks wird normalerweise durch den Wert der Schließkraft der Maschine begrenzt, die den vom Metall auf die bewegliche Matrize ausgeübten Druck (pF) überschreiten muss. Daher gewinnt das lokale Vorpressen dickwandiger Gussteile, das so genannte Ashigai-Verfahren, zunehmend an Interesse. Der geringe Metalleintrag in den Formhohlraum durch Speiser mit großem Querschnitt und der effektive Vordruck der kristallisierenden Schmelze mit Hilfe eines Doppelkolbens ermöglichen dichte Gussteile.

Die Qualität von Gussteilen wird auch maßgeblich von den Temperaturen der Legierung und der Form beeinflusst. Bei der Herstellung dickwandiger Gussteile einfacher Bauart wird die Schmelze bei einer Temperatur von 20–30 °C unterhalb der Liquidustemperatur gegossen. Dünnwandige Gussteile erfordern die Verwendung einer um 10-15 °C über die Liquidustemperatur überhitzten Schmelze. Um die Größe der Schrumpfspannungen zu verringern und die Bildung von Rissen in Gussteilen zu verhindern, werden die Formen vor dem Gießen erhitzt. Folgende Heiztemperaturen werden empfohlen:

Gusswandstärke, mm 1 - 2 2-3 3-5 5-8

Heiztemperatur

Schimmelpilze, °С 250-280 200-250 160-200 120-160

Die Stabilität des thermischen Regimes wird durch Heizen (elektrisch) oder Kühlen (Wasser) von Formen gewährleistet.

Um die Arbeitsfläche der Formen vor Anhaftungen und Erosionseffekten der Schmelze zu schützen, die Reibung beim Herausziehen der Kerne zu verringern und das Herausziehen von Gussstücken zu erleichtern, werden die Formen geschmiert. Dazu werden fetthaltige (Öl mit Graphit oder Aluminiumpulver) oder wässrige (Salzlösungen, wässrige Zubereitungen auf Basis von kolloidalem Graphit) Schmiermittel verwendet.

Die Dichte von Gussteilen aus Aluminiumlegierungen steigt beim Gießen mit Vakuumformen deutlich an. Dazu wird die Form in ein geschlossenes Gehäuse gestellt, in dem das notwendige Vakuum erzeugt wird. Gute Ergebnisse lassen sich mit dem "Sauerstoffverfahren" erzielen. Dazu wird die Luft im Hohlraum der Form durch Sauerstoff ersetzt. Bei hohen Metalleintrittsgeschwindigkeiten in den Formhohlraum, die das Einfangen von Sauerstoff durch die Schmelze verursachen, wird in den Gussstücken keine subkrustale Porosität gebildet, da der gesamte eingeschlossene Sauerstoff für die Bildung von fein verteilten Aluminiumoxiden verbraucht wird, die sich nicht merklich auswirken die mechanischen Eigenschaften der Gussteile. Solche Gussteile können einer Wärmebehandlung unterzogen werden.

Qualitätskontrolle von Gussteilen und Korrektur ihrer Mängel

Abhängig von den Anforderungen der technischen Spezifikationen können Gussteile aus Aluminiumlegierungen unterzogen werden verschiedene Arten Kontrolle: Röntgen, Gammastrahlen oder Ultraschall zur Erkennung innerer Defekte; Markierungen zur Bestimmung von Maßabweichungen; lumineszierend zur Erkennung von Oberflächenrissen; Hydro- oder Pneumocontrol zur Beurteilung der Dichtheit. Die Häufigkeit der aufgeführten Kontrollarten ist in den technischen Bedingungen festgelegt oder wird von der Abteilung des Chefmetallurgen des Werks festgelegt. Erkannte Mängel werden, sofern die technischen Spezifikationen dies zulassen, durch Schweißen oder Imprägnieren beseitigt. Das Argon-Lichtbogenschweißen wird zum Schweißen von Unterfüllungen, Schalen und Rissen verwendet. Vor dem Schweißen wird die defekte Stelle so geschnitten, dass die Wände der Aussparungen eine Neigung von 30-42 haben Die Gussteile werden einer lokalen oder allgemeinen Erwärmung auf 300-350 ° C ausgesetzt. Die lokale Erwärmung erfolgt durch eine Acetylen-Sauerstoffflamme, die allgemeine Erwärmung erfolgt in Kammeröfen. Das Schweißen erfolgt mit denselben Legierungen, aus denen die Gussteile hergestellt sind, unter Verwendung eines nicht verbrauchbaren Materials Wolfram-Elektrode mit einem Durchmesser von 2-6 mm bei einem Argonverbrauch von 5-12 l / min. Die Stärke des Schweißstroms beträgt üblicherweise 25-40 A pro 1 mm Elektrodendurchmesser.

Porosität in Gussteilen wird durch Imprägnieren mit Bakelitlack, Asphaltlack, Trockenöl oder Flüssigglas beseitigt. Die Imprägnierung wird in speziellen Kesseln unter einem Druck von 490-590 kPa durchgeführt, wobei die Gussstücke vorläufig in einer verdünnten Atmosphäre (1,3-6,5 kPa) gehalten werden. Die Temperatur der Imprägnierflüssigkeit wird auf 100°C gehalten. Nach dem Imprägnieren werden die Gussteile bei 65–200°C getrocknet, wobei die Imprägnierflüssigkeit aushärtet, und wiederholt kontrolliert.

Referenzliste

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6. Aluminiumlegierungen. Verzeichnis. Moskau: Metallurgie. 1983.

GIESSEREI, einer der technologischen Prozesse zur Gewinnung eines Produkts durch Füllen einer vorbereiteten Form mit geschmolzenem Metall, in dem sich das Metall verfestigt. Die Bedeutung der Gießereifertigung im Maschinenbau ist dadurch gekennzeichnet, dass mehr als 75 Gew.-% aller Teile von Maschinen und Werkzeugen gegossen werden. Die Herstellung von Teilen durch Gießen ist nicht nur ein einfaches und daher kostengünstiges Verfahren, sondern bei oft sehr komplexen Konstruktionen und großen Abmessungen der Teile – und das einzige. Das Gießverfahren kann auch Produkte aus solchen Metallen herstellen, die nicht geschmiedet werden können. In der Gießerei werden Maschinenteile einzeln, in Serie und teilweise in Massenfertigung hergestellt.

Die Gießereimaterialien sind: Gießereimaterialien (Gusseisen, Stahl, Kupfer und seine Legierungen, Aluminium und seine Legierungen usw.); Formstoffe (Sand, Ton usw.); Hilfsstoffe: Brennstoff, feuerfeste Materialien, Flussmittel usw. Die Haupttätigkeiten in der Gießerei sind wie folgt: 1) Herstellung von Formerde, 2) Formenherstellung (Formen), 3) Metallschmelzen, 4) Montage und Gießen der Form , Formen (Knockout), 6) Gussreinigung (Schneiden, Reinigen und Besäumen), 7) Wärmebehandlung (Glühen oder vollständige Wärmebehandlung).

Formen herstellen (Formen). In der Gießereiindustrie werden verwendet: temporäre Formen, hauptsächlich aus Ton und Sand, und permanente Metallformen, ch. Arr. aus Stahl. Während der Erstarrung nimmt das Volumen des Metalls ab (Schrumpfungsphänomen), sodass die Form um den Betrag der Schrumpfung größer als das Produkt gemacht wird. Das Phänomen der Schrumpfung spiegelt sich in der Festigkeit des Gussstücks wider, manchmal sogar in seiner Integrität, wenn beispielsweise die von flüssigem Metall umgebene Formmasse (Stäbe) zu fest und unnachgiebig ist und das Gussmetall beim Erstarren schrumpft. Daher sollte in temporären Formen die Formmasse sein formbar; Bei konstanten Formen ist es (abhängig von der Erstarrungsgeschwindigkeit des Metalls) erforderlich, Produkte rechtzeitig aus ihnen herauszuwerfen, was durch eine sehr präzise (zeitliche) Wirkung der entsprechenden Mechanismen erreicht wird.

Permanente Formulare wurden von Ch entwickelt. Arr. zum Gießen von NE-Metallen mit niedrigem Schmelzpunkt und teilweise für Gusseisen; Für Stahl werden Dauerformen selten verwendet, da es sehr schwierig ist (sogar für Gusseisen), ein Metall auszuwählen, das wiederholtem Erhitzen und Abkühlen widersteht. Besonders verbreitet ist das Gießen in Kokillen (Dauerkokillen) mit Metallhöckern aus Aluminiumlegierungen. Dauerformen umfassen die sogenannten langfristig wiederverwendbaren Formen (langlebige Formen), die von Holley Carburettor Co., Detroit, vorgeschlagen und patentiert wurden. Sie bestehen aus sehr haltbarem feuerfestem Material. Die ganze Schwierigkeit bei der Herstellung dieser Formen liegt darin, das geeignete Material (Kaolin, Magnesia, Bauxit) und seine gute Verbindung mit dem Gusseisenmantel zu finden. Die Oberfläche der feuerfesten Schicht kann ausgebessert werden, bis sie abgenutzt ist, wonach die feuerfeste Schicht erneut aufgebracht wird. Gusseisen und andere Metalle (außer Stahl) werden in solche Formen gegossen. Es gibt kein Bleichen von Gusseisen und der Guss ist gut verarbeitet.

Temporäre Formen werden unter Verwendung von Modellen oder Schablonen hergestellt, die eine exakte Kopie des Gusses sind (erhöht um den Schrumpfungsbetrag), und Kolben - rechteckige oder quadratische (selten runde) Kästen ohne Boden und Deckel. Die Küvetten dienen dazu, dem Formstoff Festigkeit zu verleihen und beim Formen möglichst wenig Formerde zu verbrauchen. Viel seltener wird im Boden ohne Kolben oder mit nur einem oberen Kolben geformt.

Schematisch ist der Formherstellungsprozess wie folgt. 1) Die Hälfte des Modells wird auf eine Modellplatte gelegt (Abb. 1). 2) Die untere Hälfte der Küvette wird auf die Platte gestellt und mit einigen mm Modellerde bedeckt (Abb. 2), um das Modell herum leicht verdichtet (in den meisten Fällen von Hand); danach wird Füllerde in die Küvette gegossen (bis oben und weiter), die dann verdichtet wird b. oder m. stark abhängig von der Größe und Art des Gussstücks; die Form ist belüftet (an mehreren Stellen mit einer Haarnadel durchbohrt).

3) Der gefüllte Kolben wird zusammen mit dem Modellbrett umgedreht (Abb. 3); die Unterbauplatte wird entfernt; die Oberfläche des unteren Kolbens wird mit Trennsand bestreut. 4) Auf die untere Modellhälfte wird die obere Modellhälfte aufgesetzt, mit einer Schicht Modellsand bedeckt, und der Oberkasten (Abb. 4), in dem die Gusstrichter- und Entlüftungsmodelle platziert werden (Abb. 5 ). 5) Nach dem Verdichten der Füllerde werden die Kolben getrennt und die Modelle von jeder Hälfte entfernt. 6) Ein Stab wird in die vom Modell befreite untere Form eingesetzt (Abb. 6), die separat hergestellt wird. 7) Der untere Kolben mit dem Stab wird mit dem oberen Kolben bedeckt (Abb. 7); die zusammengebauten Formkästen werden geladen, d. h. der obere Formkasten wird belastet, um zu verhindern, dass er schwimmt, wenn die Form mit flüssigem Metall gefüllt wird.

Verfahren zum Befüllen von Formkästen mit Formstoff und zum Verdichten sind in Abb. acht.

Formmaschinen werden in drei Haupttypen unterteilt: Press-, Rüttel- und Sandwerfer. Jede Formmaschine ist mit Vorrichtungen zum Lösen des Modells aus dem Formkasten ausgestattet. Die wichtigsten Methoden zum Lösen des Modells aus den Küvetten sind in Abb. neun.

Entsprechend den Methoden zum Lösen von Modellen aus den Formkästen werden Formmaschinen auch in Untergruppen unterteilt: 1) Maschinen mit Hubkasten, 2) Maschinen mit Wendeplatte und 3) Maschinen mit Räumplatte.

In ABB. Fig. 10 eine gewöhnliche Pressformmaschine (mit manuellem Vorpressen von unten); in Abb. 11 zeigt eine davon neueste Typen Rüttelpressen des Nichols-Systems, die mit Druckluft arbeiten.

Die Modellplatte dieser Maschine wird am Modellhalter B befestigt; Der Kolben (in der Abbildung nicht dargestellt) ist entweder mit der Modellplatte oder mit dem Rahmen E verbunden, der als Träger für den Kolben dient. Stellen Sie den Ventilgriff N nach rechts. Es gibt Schütteln; in diesem Fall strömt die Luft innerhalb des Kolbens B unter dem Kolben A hindurch, der die Musterplatte trägt. Der Kolbenhub wird automatisch gesteuert, indem die Fenster F durch die Unterkante des Kolbens angehoben werden. Durch diese Fenster strömt Luft in den Kolben B und in die Atmosphäre. Beim Schütteln stehen die Traversen H mit dem Pressblock über dem Kolben.

Dann wird der Ventilgriff N nach links gedreht. Dann geht die Luft durch einen weiteren Draht unter den Kolben B und hebt beide Kolben mit einer Modellplatte, den Rahmen D und E und einem mit Sand gefüllten Schüttelkolben an und drückt diesen gegen den Pressschuh, wodurch eine Abdichtung erreicht wird. Drehen Sie den Griff N wieder in die mittlere Position, wodurch der Auslass des Presszylinders geöffnet wird. Die beiden Kolben A und B, der Modellhalter D mit der Modellplatte und der Rahmen E, der die Küvette trägt, fallen nach unten, und neben dem Presskolben B dienen die Rundstangen G als Führungen, während das B-A-D-System mit der Modellplatte weiter nach unten fährt ; während das Modell aus der Form gezogen wird. Die Traverse mit dem Druckklotz ausgepumpt, ist es leicht, die Form abzunehmen. Vier Führungsstangen M im Schütteltisch sorgen für die exakte vertikale Bewegung des Halters Modell D. Die Stangen G in der unteren Position sind in ein Ölbad getaucht, ebenso wie die Führungen M, um eine gute Schmierung und ein ruhiges Fallen des Rahmens E zu gewährleisten, wozu die Sperrklinke C durch Bewegen des Fußhebels nach rechts gedreht wird. , also bei einem hohen Modell mit steilen Wänden nach der Zugmethode arbeiten. In beiden Fällen hilft der Vibrator an Rahmen D beim Entfernen des Modells. In ABB. 12 zeigt eine der vielen Konstruktionen eines Sandstrahlers – die neueste Formmaschine, die den Formkasten gleichzeitig mit Formerde füllt und diese durch Zentrifugalkraft verdichtet.

Das Formmaterial wird mittels eines Elevators auf eine Rüttelrinne und dann auf ein Band befördert, das es zum Sandschleuderkopf befördert; hier wird die Erde von einem schnell rotierenden Eimer des Arbeitskopfes aufgenommen, der einen Teil der Erde von der Gesamtmenge abschneidet und mit großer Geschwindigkeit (12-18 m / s) die Erde in den Kolben leitet, wo sie sich befindet verdichtet. Der Hauptvorteil des Sandwerfers im Vergleich zu anderen Arten von Formmaschinen besteht darin, dass er nicht wie bei anderen Formmaschinen an eine bestimmte Formkastengröße gebunden ist und daher nur der Sandwerfer das Problem der Mechanisierung löst Arbeiten zum Befüllen der Formkästen mit Formstoff und Verdichten des Formstoffs in Gießereien, in denen Einzelarbeit vorherrscht. Zudem hat der Sandwerfer eine extrem hohe Leistung.

Die inneren Umrisse des Teils, Hohlräume usw. werden mit Hilfe von Stäben oder Kegeln erhalten, die getrennt von den Formen in den sogenannten hergestellt werden. Kernkästen. Da die Konusse beim Gießen in den meisten Fällen von flüssigem Metall umgeben sind, kommt es ausschließlich auf die Frage der richtigen Belüftung an Bedeutung: Gasdurchlässigkeit der Zapfen b. viel höher als die Gasdurchlässigkeit der Form selbst. In ABB. 13 ist eine Zeichnung des Stabs (der Hälfte des Kernkastens).

Um die Gasdurchlässigkeit des Stabes zu erhöhen, wird darin eine Wachsschnur eingelegt ( voskovitsa), deren Wachs beim Trocknen schmilzt und so zurückbleibt. freien Durchgang für Gas. Um den Widerstand des Stabes gegen die Einwirkung einer Säule aus geschmolzenem Metall zu erhöhen, ist der Stab mit einem speziellen Metallrahmen versehen. Für die Herstellung solch kritischer und komplexer Gussteile, wie Autoblöcke, Kühler etc., werden sog. Ölstangen, die in den meisten Fällen aus reinem Quarzsand unter Zusatz verschiedener Bindemittel zur Bindung hergestellt werden; Von diesen sollte Leinöl als das beste anerkannt werden, aber es werden auch Bohnen-, Maisöl, Melasse, Dextrin, Gluten usw. verwendet.Mit Kegeln können Sie nicht nur die inneren, sondern auch die äußeren Umrisse des Teils erhalten ( kolbenloses Formen). Viele Fabriken in Amerika übernehmen diese Methode, lassen alle Formarbeiten weg und ersetzen sie durch Kernarbeiten, die keine sehr qualifizierten Arbeitskräfte erfordern.

Die hergestellten Formen werden mit fein gemahlener Kohle oder Graphit bestäubt oder mit einer speziell hergestellten Masse bemalt ( Beluga oder Farbe), das ist eine sehr flüssige Mischung aus feuerfestem Ton, Mehl und Leim; Bei der Endbearbeitung von Formen für den Eisenguss wird einer solchen Masse feiner Graphit oder Koks zugesetzt. Das Glätten der Oberfläche der Form mit einer Kelle ist verboten. Nach der Fertigstellung wird die Form entweder (häufiger) in einen Trockner gestellt und zum Gießen gesammelt, oder (seltener) kommt sie in ihrer Rohform in den Guss - Rohguss. Das Trocknen von Formen für verschiedene Metalle wird bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt: für Stahl 500-600°C, für Gusseisen 200-300°C, für Nichteisenmetalle 150-250°C. Dauer- und Langzeitformen werden vor dem Gießen immer leicht erwärmt (bis 75-100°C), für die nachfolgenden Abgüsse dagegen so weit abgekühlt, dass ihre Temperatur nicht höher als 75-100°C ist. Besonderes Augenmerk sollte auf die Trocknung der Stäbe gelegt werden, für die Durchlauftrockner erfolgreich eingesetzt werden, die es ermöglichen, die Trocknungstemperatur innerhalb streng definierter Grenzen mit einer Schwankung von ± 5°C zu steuern. Da die nasse Form formbarer ist als die trockene Form, kommen oft viele Gussteile, die nicht erfolgreich trocknen, nass heraus. Die Rohform erfordert jedoch besondere Aufmerksamkeit für die Zusammensetzung der Formmasse (eine hohe Porosität ist erforderlich, um nicht nur aus dem Metall freigesetzte Gase, sondern auch Wasserdampf zu entfernen) und eine ordnungsgemäße Verdichtung der Form. Nicht nachverdichten ("rufen") und die Formmasse nicht zu locker einfüllen (sonst wäscht das flüssige Metall die Wände der Form aus) - eine Aufgabe, die nur von einem sehr erfahrenen Arbeiter gelöst werden kann.

Schmelzen von Metall. Gießmaterialien müssen die folgenden Eigenschaften aufweisen: a) Fließfähigkeit, d. h. die Fähigkeit des geschmolzenen Metalls, die Form zu füllen; b) minimale Schwindung, d. h. die Fähigkeit des Gussstücks, seine Form beizubehalten; c) die geringste Tendenz zur Segregation; d) möglicherweise niedriger Schmelzpunkt. Fast alle Industriemetalle (mit Ausnahme von Aluminium) in ihrer reinen Form erfüllen diese Bedingungen nicht: Beispielsweise hat Eisen einen sehr hohen Schmelzpunkt und eine geringe Fließfähigkeit und eine hohe Schwindung; Kupfer hat zwar keinen sehr hohen Schmelzpunkt, aber aufgrund seiner zu hohen Tendenz zur Lösung von Gasen ist es sehr schwierig und erforderlich, dichte blasenfreie Gussteile zu erhalten spezielle Bedingungen Gussfehler zu vermeiden. Verunreinigungen anderer Metalle und Halbmetalle zum Grundmetall (Eisen, Kupfer usw.) verbessern die Gussqualitäten erheblich in Bezug auf Schmelzpunkterniedrigung, Verringerung des Schwindungskoeffizienten usw. Die Beimischung von Kohlenstoff zu Eisen in einer Menge von 1,7% oder mehr senkt die Schmelztemperatur von Eisen von 1528 ° C auf 1135 ° C, Schrumpfungskoeffizient - von 2% auf 1%; Die Beimischung von Zink oder Zinn zu Kupfer und Aluminium verbessert deren Gießeigenschaften erheblich. Die besten Gusseigenschaften haben Aluminium-Kupfer- und Aluminium-Silizium-Legierungen. Gussstahl wird in zwei Arten verwendet: mit einem C-Gehalt von 0,15 bis 0,18 % (Zugfestigkeit 36 ​​kg / mm 2) und von 0,30 bis 0,35 % (54 kg / mm 2); Mn< 0,6-0,8%, Si < 0,20%; S и Р обыкновенно менее 0,05%. Этот состав обеспечивает плотность отливки. Специальные стали для литья применяются редко. В табл. 1 приводятся наиболее употребительные литейные сплавы алюминия.

Um ein Gussteil mit den erforderlichen Qualitäten zu den niedrigsten Kosten zu erhalten, ist es notwendig zu wissen, unter welchen Bedingungen das Gussteil funktioniert, welche Qualitäten von ihm verlangt werden und welche Veränderungen im Metall während seines Umschmelzens auftreten werden. Auf dieser Grundlage erfolgt die Berechnung der Gebühr. Die Abgabe umfasst neben den ursprünglichen Gussmaterialien auch Gießereiabfälle (Angüsse, Vorlauf, Ausschussguss, Gießpfannenspritzer etc.) und Metallschrott.

Nachfolgend ein Beispiel für eine numerische Berechnung der Charge (nach Moldenka) von säurebeständigem Grauguss (Tabelle 2).

Es ist erforderlich, die Ladung der folgenden Zusammensetzung zu berechnen: 3,25 % C, 1,53 % Si, 1,25 % Mn, 0,20 % P, 0,05 % S. Für die Berechnung werden bestimmte Werte des Elementabfalls beim Schmelzen in einem Kupolofen genommen. Die Aufgabe besteht darin, die relativen Mengen zu bestimmen, in denen Gusseisengruppen gemischt werden müssenichII und III, um eine Mischung der Zusammensetzung (in %) zu erhalten: 1,82 Si, 1,91 Mn, 0,1 P, 0,016 S.

Dazu auf den M-Achsenn-Si (Abb. 14) lassen wir die entsprechenden Gehalte an Si und M beiseiten; Wenn wir die Punkte verbinden, die drei Gusseisen entsprechen (Gusslinien 4, 5 und 6), sehen wir, dass der Punkt der durchschnittlichen Zusammensetzung der erforderlichen Mischung innerhalb des Dreiecks I-II- liegt.III, was auf die Möglichkeit hinweist, die erforderliche Mischung aus diesen 3 Gusseisensorten zusammenzustellen. Wir verbinden die Eckpunkte des Dreiecks I-II-III mit dem Punkt O und setzen die Geraden IO fort,IIO und IIIO, bis sie sich mit gegenüberliegenden Seiten des Dreiecks an den Punkten a, b und c schneiden.

Dann nehmen wir eine beliebige Linie O 2 O 1 (Abb. 15), die in 100 gleiche Teile (100%) unterteilt ist, und zeichnen an den Enden dieser Linie gerade Linien 0 2 K und 0 1 L parallel zueinander bei einem beliebigen Winkel. Legen Sie vom Punkt O 1 die Segmente O 1 l, O 1 l beiseiteI, O 1 III, gleichoi,OII, ohIII. In gleicher Weise legen wir vom Punkt O 2 aus die Geraden O 2 a, O 2 beiseiteb und O 2 c, jeweils gleich Oa, Ob und Os. Indem man die Punkte a mit I, b mit verbindetII und c mit III lesen wir sofort auf der Geraden O 2 O 1, dass Gusseisen I zu 34% genommen werden muss, GusseisenII - 51 % und Gusseisen III - 15 %. Daher bestehen alle 150 kg Charge aus 34 kg Gusseisen I, 51 kg Gusseisen II, 15 kg Gusseisen III; 30 kg Eigenschrott und 20 kg Zukaufschrott.

Zum Schmelzen verschiedener Metalle werden Öfen unterschiedlichster Bauart verwendet: zum Schmelzen von Stahl - Herdöfen (sauer und basisch), kleine Bessemere (z. B. Tropenas, Robert); Gusseisen - Kupolöfen, Flammöfen und Tiegelanlagen; für Aluminium, Kupfer und deren Legierungen - verschiedene Ausführungen von Tiegel-, Flamm- und Elektroöfen. Das Kupolschmelzverfahren ist das wirtschaftlichste und daher auch das gebräuchlichste; die Verwendung von Schmelztiegeln ist durch die hohen Kosten des Verfahrens und die extreme Unbequemlichkeit der Herstellung von Gussstücken (z. B. stahlgeformte Gussstücke) aus Schmelztiegeln begrenzt. Flammenöfen für Nichteisenguss sind unbequem, da die oxidierende Wirkung der Flamme die Qualität des Metalls beeinträchtigt und im Raum freigesetzte Metalloxide eine schädliche Wirkung auf die Gesundheit der Arbeiter haben; außerdem ist es erforderlich, dass die Gießtemperatur von Nichteisenmetallen innerhalb sehr enger, vorgegebener Grenzen liegt (z. B. für Aluminium 700 ± 20 °C). In letzter Zeit wurden Elektroöfen verschiedener Systeme zum Schmelzen von Ch. Arr. Stahl und Buntmetalle. Der Hauptvorteil von Elektroöfen ist ihre Gleichgültigkeit gegenüber den chemischen Reaktionen, die während des Schmelzens stattfinden, und als Ergebnis ein reineres Metall; dann die Möglichkeit, den Grad der Überhitzung des Metalls, seinen geringeren Abfall usw. in einem sehr weiten Bereich zu regulieren. Um Gusseisen zu schmelzen, ist die Verwendung von Elektrizität viel teurer als das Schmelzen in Kuppeln und daher relativ selten, und dann nur in Form eines kombinierten Prozesses: Kupol-Elektroofen oder Kupol-Bessemer-Elektroofen, entsprechend den speziellen Anforderungen der Produktion. Beim Schmelzen von Nichteisenmetallen in Elektroöfen wird der Abfall reduziert: Beispielsweise beträgt der Messingabfall in Tiegeln 4-6%, in Elektroöfen 0,5-1,5%. Im Tisch. 3 zeigt Vergleichsdaten zu den Schmelzkosten von 1 Tonne Messing in Tiegeln und Elektroöfen des Ajax-Systems.

Gießtechnik. Die Zufuhr von geschmolzenem Metall zur Form ist einer der wichtigsten Vorgänge in der Gießerei; Metall perfekt zusammengesetzt (laut Analyse), geschmolzen und desoxidiert nach den besten Vorschriften, m. b. verdorben durch die ungeeignete Lieferung in die Form. Zunächst muss darauf geachtet werden, dass der in die Form eintretende Metallstrahl kontinuierlich ist und die Kanäle, die das Metall in die Form bringen, vollständig ausfüllt. Dazu ist es notwendig, das gegenseitige Verhältnis der Querschnitte von Anguss, Schlackenfang und Speisern richtig zu berechnen (Abb. 16); Bei einem Durchmesser des Tors von 20 mm, der Querschnittsfläche des Tors = 315 mm 2, sollte die Fläche des Schlackenfangs kleiner genommen werden, nämlich 255 mm 2, und die Summe von Die Flächen der Speiser sollten 170 mm 2 nicht überschreiten.

In ABB. 17-22 sind Beispiele für richtige und falsche Installationen von Angüssen, Schlackenfängern und Speisern.

Feige. 17, 18 und 19 geben Beispiele für eine korrekte Installation, FIG. 20 - Falsche Installation, da der Angussabschnitt zu klein ist und das Metall beim Gießen den Schlackenfang nicht vollständig füllt, wodurch die Schlacke in die Form gelangt und das Gussstück zerstört. In ABB. 21 zeigt die falsche Installation: Der Anschnitt ist direkt über dem Speiser platziert, die Schlacke tritt direkt in die Kokille ein. In ABB. 22 Der Anguss wird verschoben und direkt über dem Speiser platziert, die Schlacke tritt in die Form ein. Zwei Gewinne werden in Stahlgußstücke gelegt, um Lunker zu vermeiden. Gewinne in Stahlguss machen etwa 25-30% des Gewichts des Gussteils aus. Stahlkleinguss, Gusseisen (mit Ausnahme sehr wichtiger) und Nichteisenguss werden ohne Gewinn gegossen. Das Füllen von Formen erfordert ein gewisses Maß an Geschick. Bei Strahlbrüchen kann kein Metall in den Anguss gegossen werden. In einigen Fällen, wenn ein großer Druck erforderlich ist, versuchen sie, einen Stahlstrahl von der Pfanne direkt in den Anguss zu leiten und so zu erzeugen. Stahlschlag. Das Gießen von Stahl gilt als abgeschlossen, wenn das Metall im Gewinn erscheint. An dieser Stelle ziehen sie es bei großen Gussteilen vor, Metall im Kopf und nicht durch den Anguss hinzuzufügen. Dass. Es entsteht ein heißer Gewinn, der das Gussteil (mit einer Verringerung des Volumens des erstarrenden Metalls) von oben, aber nicht von unten (was schädlich ist) speist. Es wird empfohlen, das fertige Metall vor der Freigabe mit einem Silicospigel zu desoxidieren. Dieser Zusatz macht das Metall ruhiger und lässt sich gut gießen. Lunker bilden sich an den dicksten Stellen der Gussteile. Die allgemeine Ansicht, dass das Vorhandensein von Schrumpfblasen in Gussteilen die Festigkeit des Metalls verringert, ist nicht immer richtig: Die im Metall eingeschlossene Blase ist eine Kugel (wie ein Gewölbe) mit regelmäßig angeordneten Kristallen und bietet einen erheblichen Widerstand gegen Bruch, insbesondere gegen Quetschen. Das Schmieden dieser Blase bildet eine Falte, deren Vorhandensein das Metall bereits sicherlich schwächt. Um die Bildung von Schrumpfblasen zu vermeiden, werden Schleuderguss und Spritzguss verwendet.

Das Schleudergießen besteht darin, dass geschmolzenes Metall in eine schnell rotierende Metallform eingebracht wird, wo es unter Einwirkung der Zentrifugalkraft an der Außenfläche der rotierenden Form haftet. Dass. Sie können eine Vielzahl von Revolutionskörpern vorbereiten. Das Funktionsschema der Schleudergießmaschine ist in Abb. 23.

Als Form dient der Zylinder A. Mittels des Griffs C lässt sich die Form A entnehmen. zurückbewegt (auf der Zeichnung - nach rechts). Der Kolben am Ende der Spindel mit einer Kühlrippenfläche F bildet die Rückwand der Form. Zu Beginn des Gießens wird die Kokille A ganz fest gegen den Körper B gedrückt, danach wird die mit geschmolzenem Metall gefüllte Gießpfanne B in die Kokille D gerollt, die gleichzeitig in Rotation versetzt wird. Durch Drehen des Handrades E wird das flüssige Metall in die Form gegossen. Sobald das Metall aushärtet, wird die Form A auf dem Kolben nach rechts gefahren, wodurch das Gussteil extrudiert wird. Besonders verbreitet ist das Verfahren des Schleudergusses bei der Herstellung von Gusseisenrohren. Das Material, aus dem die Formen für Schleuderguss hergestellt werden, muss in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Schleudergussmaschine besonders sorgfältig ausgewählt werden. Für Formen mit hoher Erwärmung ist Gusseisen aufgrund seiner Wachstumsneigung (Volumenzunahme bei wiederholter Erwärmung) nicht zu empfehlen; Die Verwendung von Stahl ergibt die besten Ergebnisse. Ungefütterte, beheizte oder wassergekühlte Formen können aus Stahl hergestellt werden, aber ihre Lebensdauer ist kurz. Daher ist es vorzuziehen, Formen aus Nichrom (60 % Ni und 40 % Cr) oder aus Becket-Metall sowie aus einer Legierung der folgenden Zusammensetzung herzustellen: 80 % Ni und 20 % Cr. Diese Legierung hält lang andauernden und wiederholten Temperaturbelastungen über 1370°C stand. Es ist wichtig, dass die Stahlformen keine Hohlräume haben, die näher als 3 mm von der Innenfläche der Form entfernt sind, und dass diese Oberfläche vollkommen glatt ist; die Wandstärke wird so gewählt, dass sich die Form beim Gießen nicht über den kritischen Punkt des jeweiligen Metalls erwärmt.

Beim Spritzgießen wird geschmolzenes Metall unter hohem Druck in eine Metallform gespritzt, wodurch Teile entstehen, die so genau auf die vorgegebenen Maße passen, dass sie nicht weiter bearbeitet werden müssen. Dies ist insbesondere bei der Massenfertigung von kleinen und hochpräzisen Teilen (z. B. Meterware, kleine Maschinenteile) von Vorteil. Die wichtigsten industriellen Legierungen für den Druckguss sind Zink, Aluminium und teilweise Kupfer. Im Tisch. 4 zeigt die Eigenschaften verschiedener Legierungen, die zum Spritzgießen verwendet werden.

Maschinen zum Spritzgießen werden in zwei Hauptgruppen unterteilt. 1) Für Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt werden Kolbenmaschinen eingesetzt (Abb. 24).

Das Flüssigmetallbad enthält eine Pumpe, die durch einen Hebel oder Druckluft angetrieben wird. Beim Absenken des Kolbens wird das Metall durch die Düse in die Form gepresst. Kolbenmaschinen für Legierungen mit höherem Schmelzpunkt (Aluminium etc.) erwiesen sich als ungeeignet: Das Metall härtet zwischen Kolben- und Zylinderwand aus, was zu häufigem Reinigen und stark steigenden Gemeinkosten führt. 2) Für feuerfeste Legierungen werden daher Maschinen verwendet (Abb. 25 und 26), die mit einer speziellen Schaufel (Schwanenhals) ausgestattet sind, die mit Hilfe einer speziellen Vorrichtung jedes Mal die unbedingt erforderliche Portion des Metalls erfasst; das Metall wird in dieser Schaufel nur auf einer relativ kleinen Fläche der Druckluft ausgesetzt, was eine übermäßige Oxidation des Metalls vermeidet.

Casting-Knockout. Die schnelle Freigabe des geformten Produkts aus den Formen hat einen signifikanten Einfluss auf seine Integrität. Zu bedenken ist auch, dass ein heißer Guss beim Entformen durch einen ungeschickten Schlag leicht verformt wird. Es ist besonders wichtig, die zentralen Noppen der Gussteile so schnell wie möglich zu lösen. Dazu wird beim Kegeln der Teil des Rahmens, der das Skelett des Kegels darstellt, durch das „Schild“ herausgeführt, damit der Kegel nach dem Gießen mit einem Vorschlaghammer entlang dieses überstehenden Teils leicht herausgeschlagen werden kann und dadurch dem Gußstück ermöglichen, sich während seiner weiteren Abkühlung frei zusammenzuziehen.

Der Vorgang des Ausstoßens der Formkästen in modernen Gießereien ist vollständig mechanisiert. Die einfachste Vorrichtung für diesen Zweck ist, dass ein an einer pneumatischen Hebebühne aufgehängter Vibrator mit einer speziellen Vorrichtung verwendet werden kann. an der Flasche befestigt, die gleichzeitig leicht ansteigt; Der Vibrator wird dann aktiviert und nach einigen Sekunden wird der Kolben geleert. Bei einer anderen Ausschlagmethode werden die Kolben auf einen Rost gestellt, der mit Hilfe von Nocken in oszillierende Bewegung versetzt wird; Erde aus den Flaschen fällt durch den Rost. Damit die heiße Erde nicht mit zu großen Massen auf das Abtragsband fällt, sind unter dem Rost zwei Einzugswalzen installiert, die sie gleichmäßig auf das Förderband fördern. Das Ausschlagen der Stäbe erfolgt entweder manuell oder mittels eines Hochdruckwasserstrahls oder auf speziell konstruierten pneumatischen Rüttelmaschinen (Abb. 27) des Stoney-Systems.

Gussteile vom Wagen werden in speziellen Halterungen der Maschine mit einem Luftheber installiert, der sich an jeder Maschine befindet. Dann wird der Vibrator aktiviert und die Stäbe werden für 3-6 Sekunden ausgeschlagen.

Gussreinigung. Das aus der Form entnommene Gussteil weist eine Reihe von Gezeiten (Angüsse, Steiger und Übergänge) auf, die laut Produktzeichnung unnötig, aber während der Produktion notwendig sind. Die an Guss, Angüssen und stromaufwärts haftende Erde wird mit einem Stumpf entfernt, und die Gewinne werden mit einem Schnitt entfernt. Gereinigtes Gießen mit Gewinnen heißt schwarz und ohne Gewinnen - abgeschnitten oder sauber. Gusseisen b. Stunden verbleiben ohne Trimmen. In einigen Fällen ist die Reinigung des Gussstücks schwierig, zum Beispiel entsteht bei Metallexplosionen eine „Verstopfung“ im Gussstück, wenn die abgerissene Masse nicht in den Gewinn oder in die Extrusion entnommen wurde; bei falscher Einstellung des Gusskanals kann der Fräser den Gusskanal mit dem Gusskasten zerbrechen; in diesem Fall ist es besser, das Gussteil mit dem Gusskanal zum Beschneiden zu schicken; Beim Entfernen tiefer Knospen ist es sehr schwierig, eine dünne Knospe aus einer langen Röhre zu pflücken; In diesem Fall kann die Verschiebung des Rahmens während der Erstarrung des Metalls nicht nur dazu beitragen, die Integrität des Gussstücks aufrechtzuerhalten, sondern auch das Ausbrechen erleichtern. Die Reinigung der Außenfläche der Gussstücke von verbrannter Erde erfolgt in modernen Gießereien in rotierenden Trommeln oder mit einem Sandstrahl in Sandstrahlmaschinen und -kammern. Die erste Methode ist überwiegend in Amerika verbreitet, die zweite - in Europa. Nachteilig bei der Reinigung des Gussteils in gewöhnlichen Fässern ist der große Arbeits- und Zeitaufwand für das manuelle Be- und Entladen. Eine erhebliche Vereinfachung ergibt sich, wenn anstelle gewöhnlicher Trommeln Trommeln mit kontinuierlicher Wirkung verwendet werden (Abb. 28).

Die Trommel hat innere und äußere Hohlräume. Die Gussteile treten von der rechten Seite in den inneren Hohlraum der rotierenden Trommel ein. Gehärtete gusseiserne Kettenräder treten dort vom äußeren Hohlraum durch spezielle Schlitze ein. Mit einer langsamen Bewegung zum gegenüberliegenden Ende der Trommel hat das Gussteil Zeit, gereinigt zu werden. Vor Erreichen des Trommelendes fallen gusseiserne Kettenräder durch kleine Schlitze vom inneren in den äußeren Hohlraum der Trommel, von wo sie mittels spiralförmiger Führungen auf den Trommelkopf übertragen werden. Komplexere Gussteile, die bei der Reinigung in Trommeln einen hohen prozentualen Ausschuss aufgrund von Bruch befürchten könnten und die einer erheblichen Bearbeitung ausgesetzt sind, werden in kontinuierlichen Sandstrahlkammern gereinigt. Als sehr erfolgreich erwies sich die Methode der hydraulischen Reinigung von Gussteilen, die erstmals im Werk der Allis Chalmers Co. erfolgreich angewendet wurde. (Milwocky): Die Reinigungszeit wurde von Stunden auf Minuten reduziert. Das Gerät dient zur Reinigung von Turbinenrädern, Gasometerzylindern und ähnlichen schweren Gussteilen. Die Reinigung der Gussteile erfolgt in einer geschlossenen Betonkammer (Bild 29), die sich in der Mitte der Gießerei befindet.

Die Innenabmessungen der Kammer betragen 10370 x 18725 x 6100 mm. Die Dicke der Betonwände beträgt 305 mm. Um die Wände vor der erodierenden Wirkung des Wassers zu schützen, sind sie mit Stahlplatten verkleidet. In der Kammer befinden sich zwei Wendekreise mit einem Durchmesser von 3050 mm (hebt 100 Tonnen) und 6100 mm (300 Tonnen). Beide Kreise drehen sich auf Kugellagern und werden von Motoren mit 25 und 35 PS angetrieben. Der Dienstraum befindet sich in einer der Ecken der Kammer. Installierte 2 Apparate mit drei Düsen auf gleicher Höhe. Düsen m. b. in beliebiger Höhe platziert. Die Düse für den größeren Tisch hat einen Durchmesser von 27 mm, für den kleineren - 16 mm. Die 3500 l/min Pumpe wird von einem 300 PS Motor angetrieben. Bei zwei gleichzeitig arbeitenden Düsen beträgt der Wasserdruck 28 atü. Der bei der Reinigung entstehende Schmutz setzt sich in zwei unter dem Boden liegenden Auffangbehältern ab, aus denen er kontinuierlich mit einem Aufzug abtransportiert wird. Die Erde wird vom Wasser getrennt, auf 7 % Luftfeuchtigkeit gebracht und wieder in Produktion genommen. Der Vorteil dieser Reinigungsmethode sind die geringen Kosten, die völlige Staubfreiheit und die Tatsache, dass die Stabrahmen nicht altern und wiederverwendet werden können.

Wärmebehandlung. Nach der Reinigung wird das Gussteil manchmal einer Wärmebehandlung unterzogen. Stahlguss und Sphäroguss müssen geglüht werden. In Bezug auf Gusseisen wurde nun bewiesen, dass es geht. ähnlich wie Stahl einer Wärmebehandlung unterzogen, und die Struktur von Gusseisen-Ferrit-Graphit-Zementit verwandelt sich in eine Perlit-Graphit-Struktur mit einer Erhöhung der mechanischen Eigenschaften (Dehnung bis zu 8%, Zugfestigkeit bis zu 40-45 kg / mm 2 ). Erleichtert besonders die Wärmebehandlung durch Gießen von Gusseisen in Kokillen. Auch Bronzeguss kann in vielen Fällen eingesetzt werden. durch Wärmebehandlung verbessert. Aluminiumguss wird immer bei 500±10°C abgeschreckt und bei 140±10°C angelassen.

Grundprinzipien für die Gestaltung von Gießereien. Bei der Planung einer neuen Gießerei muss man zunächst die Lage der wichtigsten Schlossereien berücksichtigen und einen Standort für die Gießerei so wählen, dass die Gussteile möglichst einfach und kostengünstig an die Verarbeitungsbetriebe geliefert werden können möglich. Das Arbeitsprogramm der Gießerei d.b. mit den genauesten Einzelheiten, sowohl in quantitativer als auch in gewichtsmäßiger und allgemeiner Hinsicht, bestimmt, die es ermöglichen, die am besten geeignete Ausrüstung für den gegebenen Fall und das am besten geeignete technologische Verfahren auszuwählen. Das Schema zur Berechnung der Gießerei reduziert sich in diesem Fall auf Folgendes. Sie haben ein genaues Arbeitsprogramm und stellen ein Album von Formteilen zusammen, das sowohl die Grundprinzipien für die Organisation der einzelnen Arbeitsschritte des technologischen Prozesses als auch die Anzahl und Art der für die Produktion erforderlichen Kolben sowie erforderliche Menge Formstoffe und damit die Kraft des landwirtschaftlichen Gerätes. So erhalten. Arr. Richtdaten zum Verbrauch von Rohstoffen, zur Größe des erforderlichen Raums, beginnen, die einzelnen Vorgänge des Produktionsprozesses, seine mögliche Mechanisierung als Ganzes oder in einzelnen Teilen zu klären. Verschiedene Möglichkeiten zur Berechnung der relativen Position einzelner Gießereien ermöglichen es, die Frage der Organisation eines bestimmten Produktionsprozesses am besten zu lösen. Wenn das Programm nicht m. definiert mit b. oder m. akzeptabler Genauigkeit, dann müssen Sie die Haupt- und Nebenbetriebe der Gießerei nach den sogenannten Koeffizienten berechnen. In ABB. 30 zeigt die üblichen Arten von Gießereigebäuden;

Feige. A - Graugussgießerei für Einzelguss; B - Gießerei für Temperguss mit Installation von Flammenöfen; B-förmiger Stahl mit einer Abteilung für offene Herdöfen; G-förmiger Stahl mit Konvertern; D - Stahl mit Elektroöfen.

Arbeitsgefahren und Sicherheitsvorkehrungen. Alle in Gießereien ablaufenden Produktionsprozesse sind mit dem Auftreten bestimmter Berufsgefahren verbunden. So entsteht beim Vorbereiten und Verarbeiten von Formstoffen, beim Ausschlagen, Absplittern und Reinigen von Gussteilen eine große Staubmenge (von 20 bis 180 mg/m3). Eine ausreichende Belüftung sollte installiert werden, um die Staubbelastung in der Luft zu bekämpfen; Besonders günstig ist in diesem Zusammenhang der Einsatz eines hydraulischen Verfahrens zur Reinigung von Gussteilen. Bei Formarbeiten, bei denen das Formen auf dem Boden einer Gießerei erfolgt, sind die Arbeiter gezwungen, ihre Körper in einer gebeugten, oft höchst unnatürlichen Position zu halten, was zu Skelettverzerrungen führen kann. Diese Gefährdungen werden bei der Herstellung von Werkstücken auf Formmaschinen eliminiert. Niedrige Temperaturen in Gießereien im Winter (oft unter 0°C), hohe Feuchtigkeit, immer kalte und oft gefrorene Erdböden verursachen bei Gießern häufige Erkältungskrankheiten, insbesondere Rheuma. Bei der Wartung von Schmelzgeräten sind die Arbeiter den schädlichen Auswirkungen plötzlicher Temperaturschwankungen ausgesetzt. Beim Gießen aus geschmolzenen Metallen werden schädliche Gase freigesetzt. Von letzteren sind die wichtigsten die folgenden: Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid und Zinkoxid. Die CO-Konzentration in der Luft von Gießereien variiert im Durchschnitt zwischen 0,03 und 0,05 mg/l und erreicht in einigen Momenten des Gießens über den Formkästen bis zu 0,21-0,32 mg/l. (Das Institut für Arbeitsschutz hat einen Standard von 0,02 mg / l festgelegt.) Die Menge an Schwefeldioxid (SO 2) in der Luft von Gießereien erreicht je nach Art des verwendeten Metalls und Kokses 0,045-0,15 mg / l ( Norm 0,02- 0,04 mg/l). Das Einatmen von Zinkoxiddämpfen in Kupfergießereien führt bei Arbeitern zu Anfällen von Gießereifieber. Beim manuellen Einfüllen der Charge in Schmelzgeräte, beim Gießen von Metall in Kolben von Hand wird eine extrem große Muskelspannung beobachtet, die aufgrund der hohen Arbeitstemperatur zu stark ermüdendem Schwitzen führt. Diese Gefahren werden durch die Verwendung von Förderbändern, die Mechanisierung der Ladeöfen und des Transports sowie das pneumatische Ausstoßen der Kolben beseitigt.

Die meisten Unfälle in den Eisen- und Kupfergießereien ereignen sich durch Verbrennungen durch geschmolzenes und glühendes Metall beim manuellen Tragen oder Transportieren. Besonders schwerwiegende Folgen entstehen durch den Kontakt von geschmolzenem Metall oder Schlacke mit Feuchtigkeit (Explosionen). Um diese Phänomene zu beseitigen, müssen an Stellen, an denen keine Formteile vorhanden sind, gleichmäßige Wege aus Ziegeln, Beton, Stahlbeton usw. vorhanden sein, und der Hauptdurchgang sollte vorhanden sein. nicht schon 2 m; b. der Menschenstrom mit leeren Pfannen und geschmolzenem Metall ist ordentlich organisiert; Orte zum Gießen und Ausgießen von Schlacke müssen trocken sein; Eimer e. b. gut getrocknet und aufgewärmt; Pfannenabdeckungen sollten kleine Öffnungen haben, um Dämpfe aus der Beschichtung usw. zu entfernen. Arbeiter, die mit geschmolzenem Metall umgehen, sollten b. mit geeigneten Overalls, Schutzbrillen, Atemschutzmasken usw. ausgestattet sein, und das Hemd sollte nicht in die Hose und die Hose in die Stiefel gesteckt werden, und die Krempe des Hutes sollte es sein. niedergebeugt. Das Handformen wird von einer großen Anzahl von Stiften an den in der alten Formerde gefundenen Eisenstiften begleitet. Das Mittel des Kampfes besteht darin, die Erde durch einen Magnetabscheider zu führen. Beim Tragen von Pfannen mit flüssigem Metall muss deren Schwerpunkt unterhalb der Drehachse liegen (bis zu 50 mm), um ein Umkippen zu vermeiden. Alle Ketten, Seile und Kipphebel müssen mindestens alle 2 Monate voll belastet und mindestens alle 2 Wochen gründlich überprüft werden. Alle Maschinen müssen mit zuverlässigen Schutzvorrichtungen für Gefahrenstellen ausgestattet sein.

Zur Regulierung in gesetzgebende Ordnung Arbeitsbedingungen in Gießereien Das Volkskommissariat für Arbeit hat eine Reihe zwingender Vorschriften erlassen. Dazu gehören vor allem die „Sicherheitsregeln für die Arbeit in der Eisen- und Kupfergießerei“; Erlasse über die Beschränkung der Beschäftigung von Frauen und Jugendlichen bei den schädlichsten und gefährlichsten Arbeiten in Gießereien; Beschlüsse über Kurzarbeit und Zusatzurlaub für bestimmte Arbeitnehmergruppen (Kupfergießereien, Sandstrahler usw.).