Получение отливки хомута тягового с конкурентными себестоимостью и качеством по специальной технологии ЛГМ

Хомут тяговый (черт. 106.00.001) является составной частью автосцепного устройства грузовых вагонов железных дорог колеи 1520 мм, что обуславливает очень высокие требования к качеству литья. За период освоения корпусного ЖД-литья по ЛГМ-технологии, отработано множество специальных технологических приемов, оснастки и оборудования, которые обеспечивают возможность применения специальных технологий для повышения качества литья. На основании практического опыта в данном вопросе автор приводит технологию получения отливок "хомут тяговый" с конкурентными себестоимостью и качеством по специальной технологии ЛГМ, с ее возможностями и преимуществами без дополнительных затрат.
База для получения качественного литья закладывается на этапе изготовления пеномоделей, которые изготавливаются из полистирола R 240 (R 160) с размером гранул 0,5...0,8 мм. Масса пеномодели должна быть 290...315 г, это достигается режимом предварительного вспенивания и задува вспененных гранул в пресс-форму. Задув предварительно вспененного полистирола должен производиться в предварительно прогретую до 40...55°С пресс-форму. Пеномодель хомута изготавливается в полном объеме без сочленения отдельных элементов, особенно это касается тяг. Возможно изготовление из двух частей с разъемом вне продольного или поперечного сечения тяг хомута. При массовом производстве проследить качество мест сочленения очень проблематично, в результате чего краска может стать разъединительным элементом в напряженном сечении хомута, В каждой тяге необходимо выполнить по одному газоходному каналу O8 мм с раструбом на выходе порядка 20х24 мм. Раструб закрыть одним слоем стеклоткани Т10. Крепление стеклоткани на пеномодели выполнить клеем для сборки пеномоделей. Перед покраской раструб защищается липкой лентой, снимаемой после высыхания краски. Окраска пеномодели и лйтниково -питающей системы (ЛПС) производится краской ДС - 1 с добавлением перлита по общепринятой рецептуре. В нижней части каждой окрашенной модели необходимо выполнить 15...20 шт наколов проволокой 00,3 мм. Очень важно при изготовлении пеномодели обеспечить равную ее плотность в разных частях и элементах. ЛПС выполняется с вакуумным мультипликатором жидкого металла. Коэффициент мультипликации составляет 2,5...3, в зависимости от целостности верхней пленки (см. Рис.1). Сама ЛПС изготавливается из пустотелых пенопо-листирольных элементов с базовым диаметром 50 мм. Для гарантии эффективности работы вакуумного мультипликатора применяется метод 2-х пленок.

Все вышеуказанное обеспечивает низкую себестоимость изготовления кустов пеномоделей и закладывает базу для получения литья высокого качества.

Отличительной особенностью хомута тягового является обеспечение размеров между тягами. Для этого устанавливаются технологические перемычки, которые в последствии вырезают. Формовка кустов производится в контейнерах моделей 921, 922 на вибростолах моделей 622 или 8632 с частотой виброуплотнения 100 Гц. Засыпка песка и его виброуплотнение производится послойно через 150...200 мм высоты слоя песка. В остальном формовка производится по общепринятой методике для двух пленочного варианта. Заливка форм производится из стопорного ковша, что обеспечивает, кроме общеизвестных преимуществ, высокое давление в полости отливки и дополнительно усиливает действие вакуумного мультипликатора жидкого металла в форме. С целью обеспечения предсказуемой усадки, температура заливаемого металла должна быть в пределах 1620... 1640°С. При отклонениях температуры в любую сторону изменяется и усадка. В реальной практике отклонение температуры заливки металла от указанной влечет за собой и изменение процента усадки металла в отливке. В отдельных частях отливки изменение усадки может достигать более ±1% соответственно изменению температуры заливки. Кроме температуры заливки на локальную усадку влияет плотность пеномодели в отдельных ее частях. Аналогично с температурой изменяется процент усадки металла отливки в зависимости от изменения локальной плотности модели. Для обеспечения эффективной работы ЛПС с вакуумным мультипликатором необходимо применять контейнеры вышеуказанных моделей. Данный принцип построения ЛПС в сочетании с указанными контейнерами позволяет не применять традиционные прибыли для стального литья. Такую ЛПС можно прировнять к прибыли под избыточным давлением, согласно классической технологии ПГФ.

Используя технологические возможности контейнеров моделей 921 или 922 в форму, при заливке и кристаллизации жидкого металла, подается азот и кислород. Кислород создает среду CO₂, что снижает науглераживание отливки, а азот - производит объемное азотирование отливки, что повышает ее механические характеристики. Для обеспечения вышеуказанного в контейнер необходимо подавать порядка 5 дм3/мин кислорода и 15 дм³/мин азота. Это обеспечивается конструктивом контейнеров в автономном режиме без участия рабочего, равнораспределенно на каждую отливку. Кроме указанного, потоки азота и кислорода, имея вертикальный вектор "вверх", обеспечивают направленную кристаллизацию отливок снизу вверх, за счет охлаждения этими потоками.

Применяемая компоновка куста с вакуумным мультипликатором подразумевает высокие уровни давления жидкого металла на наполнитель формы - песок. Для этого плотность виброуплотнения формы должна быть порядка 1,8 т/м³. Такую плотность могут обеспечить только двухтактные вибростолы моделей 622 и 8632. В противном случае возможен прорыв жидкого металла в наполнитель формы и, соответственно, опасная ситуация для обслуживающего персонала.
Для гарантированной работы вакуумного манипулятора в реальных условиях применен технологический прием двух пленок. Этот прием хорошо зарекомендовал себя в зимний период работы для стабилизации уровня вакуума в контейнере. Заливка формы производится под вакуумом 0,45...0,55 кг/см² в течении 30...40 сек. Выдержка под вакуумом после окончания заливки - 3 мин. Для обеспечения указанных выше режимов система вакуумирования должна быть настроена на отбор газов из контейнера с производительностью не менее 6 м³/мин для каждого контейнера, находящегося под заливкой и в процессе выдержки под вакуумом. Кроме того, после окончания выдержки отливок под вакуумом, вакуумная система должна обеспечивать отбор газов от каждого контейнера на уровне 0,05...0,1 м³/мин. Это исключает распространение взрывоопасных газообразных продуктов разложения полистирола в окружающую среду в зоне продолжающейся заливки контейнеров. Время охлаждения отливок в контейнере не менее 6 -х часов. Сквозняки в зоне выбивки не допустимы. В итоге все вышеизложенное обеспечивает конкурентное качественное литье при низкой себестоимости.

Примечания:

1. Для реализации вышеизложенного необходимы специализированные контейнеры моделей 921 или 922 и двухтактный вибростол модели 622 или 8632. Манипуляции с азотом, кислородом и вакуумным манипулятором при температурах жидкой стали в контейнерах общего назначения опасны и непредсказуемы.

Опубликовано: ИТБ "Литьё Украины", №04 (152) 2013 г.