Непрерывное и полунепрерывное литье

Непрерывным литьем называют процесс получения протяженных отли­вок посредством свободной непрерывной заливки расплава в водоохлаждае-мую форму (кристаллизатор) и вытягивания из нее сформированной части отливки. Данный способ называют полунепрерывным литьем, если наклады­вается ограничение на подачу металла (по времени или массе).

Исходя из расположения кристаллизатора и технологической оси процесса (направления вытяжки заготовки), непрерывное (полунепрерывное) литье под­разделяют на горизонтальное и вертикальное. При горизонтальном литье металл отливки меньше подвержен окислению и загрязнению шлаковыми включениями, поскольку он сначала попадает в специальный металлоприемник (например, в разливочную печь), а уже из него в кристаллизатор. Вертикальное литье является более эффективным при получении полых заготовок.

В зависимости от материала рабочей полости литейные формы (кри­сталлизаторы) 2 (рис. 14.11) подразделяют на металлические (выполненные из меди, алюминия, стали) или графитовые. В последнем случае использу­ются графитовые вставки, которые могут быть монолитными или полыми. Благодаря высокому комплексу теплофизических свойств графита (термо­стойкость, высокая теплопроводность, низкий коэффициент трения, несма­чиваемость металлами) графитовые кристаллизаторы получили приоритет­ное применение по сравнению с металлическими.

Рис. 14.11. Схема установки непрерывного горизонтального литья:

1 — раздаточная печь; 2 — литейная форма (кристаллизатор); 3 — затвердевшая

часть отливки; 4 — ролики для вытяжки отливки; 5 — пила (резак)

Внутренняя рабочая полость кристаллизатора, непосредственно контак­тирующая с расплавом, охлаждается водой (рис. 14.11). Она формирует в соответствии с конфигурацией своего поперечного сечения профиль буду­щей отливки. При выборе протяженного размера кристаллизатора учитыва­ются теплопроводность и технологические свойства материала отливки, а также площадь ее поперечного сечения. Так, для литья сплавов на основе алюминия и меди используют кристаллизаторы длиной до 300 мм, а стали и чугуны льют в значительно (в 3—5 раз) более длинные формы.

В кристаллизаторе возникает большой градиент температур по сечению отливки, что создает условия для ее последовательного затвердевания. При этом завершение затвердевания происходит либо в кристаллизаторе, либо уже вне его. Для регулирования скорости кристаллизации отливки (по ее периметру) специально вводят в зазор между графитовой вставкой и корпу­сом формы (кристаллизатора) слой теплопроводной пасты. Обычно толщина этого слоя плавно изменяется от минимальной (в верхней зоне отливки) до максимальной (в нижней). В случае затвердевания отливки вне кристаллиза­тора в ней некоторое время сохраняется еще жидкое ядро, активно отдающее свою теплоту поверхностному слою. При отсутствии внешнего интенсивного охлаждения это может привести к резкому нагреву поверхности. По мере удаления от формы жидкое ядро отливки охлаждается, при этом механизм кристаллизации может измениться от последовательного к объемному, что вызовет изменение свойств изделия.

На рис. 14.11 представлена схема установки для горизонтального литья. Расплав в кристаллизатор 2 поступает из раздаточной печи /. Затвердеваю­щая часть отливки 3 вытягивается (обычно в прерывистом режиме) из фор­мы 2 с помощью роликов 4. При этом отливку периодически разделяют на части определенного размера пилой (или резаком) 5. В процессе непрерыв­ного литья чугуна скорость вытяжки (при ее продолжительности 1—10 с)

колеблется в пределах 3,3—33 мм/с. В данном случае продолжительность остановки (2—20 с) в среднем значительно превышает время вытягивания. Полунепрерывное литье основано на получении отливки за один цикл с пе­рерывом в подаче расплава, необходимым для подготовки последующего цикла литья.

Преимуществами способа непрерывного литья являются: неограничен­ность длины отливки; однородность свойств отливки по длине; повышенная плотность металла; реализация направленного затвердевания; отсутствие литниковой системы; большой процент выхода годного металла; повышен­ные точность и чистота поверхности отливки; отсутствие операций выбивки форм, обрубки и очистки отливок; относительно невысокая стоимость ли­тейных форм; повышенная производительность труда.

К недостаткам данного способа литья можно отнести: возможность из­готовления отливок не очень сложной конфигурации; ограниченность но­менклатуры изделий.

Методом непрерывного (или полунепрерывного) литья изготавливают тру­бы с широким диапазоном размеров (диаметром до 1000 мм), втулки для гильз дизельных двигателей, заготовки для гаек, шестерен, прокатных валков и др.