Положительные факторы применения «Фирам-процесса».

(По статье А. М. Блантера, И. А. Диброва и др., в ж. "Литейное производство" №8, 1988 г.)

При использовании «Фирам-процесса» в промышленности широкое примене­ние получили фильтры из ткани КС 11 ЛА, имеющей квадратные ячейки размером 1,6 мм. Максимальная пропускная способность одного тканого фильтра 2 т при тем­пературе заливаемого металла 1400° С и времени взаимного контакта фильтра и ме­талла до 2 мин. При изготовлении фильтров для отливок из чугуна с шаровидным графитом (ЧШГ) и стали на поверх­ность материала КС 11 ЛА наносятся специальные покрытия, обеспечивающие повы­шенную термостойкость фильтров.

В литниковой системе формы фильтры могут располагаться как горизонтально, так и вертикально. Обычно фильтр устанавливают непосредственно в разъем формы, а фиксируют его, прижимая верхней полуформой. Расчетная ширина полей защемления (максимальная 15 мм) обеспечивает надежное крепление фильтра в форме. Если при сборке формы используются уплотнительные жгуты, фильтр можно дополнительно укрепить с помощью таких же жгутов или закрепить в специальной стержневой рамке. Так как расход фильтровального материала определяется шириной полей защемления, использование стержневой рамки повышает коэффициент полезной площади фильтра.

Расход фильтровального материала на 1 т годных отливок из чугуна зависит от массы отливки, категории ее сложности и общей металлоемкости формы. Ниже приве­ден расход фильтровального материала S в зависимости от металлоемкости формы Q для серого чугуна.

Для отливок из ЧШГ, легированного чугуна и стали указанные нормы расхода увеличиваются в 1,2 - 1,6 раза.

Если в литниковой системе не установлен фильтр (керамический или сетчатый из кремнеземных нитей), наблюдается сильное завихрение потока, который захватыва­ет пузырьки воздуха и уносит их в полость формы. Обычно в таком случае в элементах литниковой системы размещают различные по конструкции местные сопротивления. При этом увеличивается масса литниковой системы и снижается коэффициент исполь­зования рабочей площади модельной плиты, «Фирам-процесс» перестраивает гидро­структуру металлопотока за фильтром и позволяет в течение всего времени заливки формы успокаивать поток расплава, придавая ему характер, близкий к ламинарному. Массу металла, расходуемого на литниковую систему, удается уменьшить на 8-110% за счет ликвидации традиционных элементов торможения (центробежные бобышки, гидравлические затворы, дроссели и др.) и применения элементов литниковой систе­мы, имеющих оптимальные размеры.

«Фирам-процесс» заметно влияет на протекание гидроудара в фазе заливки формы. Наличие в литниковой системе подвижного фильтра, плоскость которого всегда перпендикулярна к направлению ударной волны, обеспечивает ее эффек­тивное гашение за счет наложения не совпадающих по фазе и амплитуде колеба­ний фильтра, чего нет в литниковых системах с жесткими фильтровальными ма­териалами (керамическими, вспененными, из стержневых смесей и др.). Указан­ное обстоятельство позволяет получить «Фирам-процессом» отливки по­вышенной размерной и массовой точности и с меньшим механическим пригаром, чем при использовании традиционных литниковых систем.

Структура фильтра, представляющего собой тканую сетку с фиксированной ячейкой из кремнеземных волокон, подвергнутую специальной активирующей обра­ботке, обеспечивает поверхности фильтра высокую адгезионную активность по отно­шению к большинству оксидов, входящих в состав шлака. Все это в сочетании с разра­ботанными типовыми схемами расположения фильтра в литниковой системе обуслов­ливает высокую эффективность фильтрования металлопотока.

В обобщенном виде технологию «Фирам-процесса» можно представить как совокупность следующих физических явлений, одновременно протекающих в зоне расположения фильтровального элемента:

- гидроэффект, связанный с перестройкой структуры потока из развитого турбулентного в псевдоламинарный;

- сеточный эффект сепарации крупных шлаковых и газовых включений из металлопотока, вызванный торможением и дроблением его на ряд элементарных струй;

- адгезионный эффект взаимодействия материала фильтра по всей его смочен­ной поверхности с неметаллическими включениями экзогенного происхождения, на­ходящимися в расплаве;

- постоянное обновление поверхности фильтра за счет всплывания задержан­ных на ней частиц под действием Архимедовой силы или с помощью пузырьков сепа­рируемых газов;

- модифицирующий эффект воздействия материала фильтра на протекаю­щий металл, установленный при исследовании прочностных и пластических свойств отфильтрованного чугуна.

В результате совместного воздействия указанных явлений заметно увеличива­ется степень однородности отфильтрованного металла, улучшаются его структура и физико-механические свойства. Статистический анализ механических свойств металла отливок в широком диапазоне (по массе отливок) показывает, что применение фильтра повышает однородность свойств как в горизонтальных сечениях отливки, так и по ее высоте в положении заливки.

Повышение однородности металла существенно влияет на обрабатываемость литых заготовок, которую оценивали по результатам радиометрических измерений из­носа твердосплавных резцов при токарной обработке цилиндрических литых заготовок из серого чугуна массой 80 кг.

Анализ полученных результатов показывает, что износ режущего инст­румента при обработке фильтрованного чугуна уменьшается на 5-10%. При обработке отливок, полученных «Фирам-процессом», стойкость режущего инст­румента увеличивается на 6-8 %.

Применение «Фирам-процесса» не требует капитальных затрат. Переделка мо­дельных комплектов сводится, как правило, к замене отдельных элементов литнико­вых систем.

Экономия от использования «Фирам-процесса» при изготовлении чугун­ных отливок составляет в среднем 2% себестоимости жидкого металла.

«Фирам-процесс» широко применялся в станкостроении для отливок станин и деталей станков, в автомобильной промышленности при производстве блоков цилинд­ров, коленчатых валов, деталей гидросистем и других, в сельскохозяйственном маши­ностроении для отливок ходовой части машин и двигателей, в тяжелом и транспорт­ном машиностроении для отливок крупных деталей, ходовой части локомотивов, в химическом и нефтяном машиностроении.

Вернуться в раздел "Техническая информация"