- •Введение
- •1. Научно-технические проблемы и направления ресурсо- и энергосбережения
- •2. Повышение качества существующих и разработка новых сплавов
- •2.1. Использование экономичных легирующих
- •Материалов
- •2.2. Применение высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (вчшг)
- •2.3. Разработка новых цветных сплавов
- •2.4. Современные способы рафинирования и модифицирования цветных сплавов
- •2.4.1. Улучшение качества алюминиевых сплавов
- •2.4.2. Рафинирование алюминиевых сплавов
- •2.4.3. Флюсование алюминиевых сплавов
- •2.4.4. Фильтрация алюминиевых сплавов
- •2.4.5. Дегазация алюминиевых сплавов
- •2.4.6. Методы комплексного рафинирования и модифицирования алюминиевых сплавов
- •3. Усовершенствование и разработка новых технологических процессов и оборудования
- •3.1. Литьё в металлические формы (кокили)
- •3.2. Литьё в оболочковые формы
- •3.3. Литьё по выплавляемым моделям (лвм)
- •3.4. Литьё под давлением (лпд)
- •3.5. Литьё под регулируемым перепадом газового давления
- •3.5.1. Литьё под низким давлением (лнд)
- •3.5.1.1. Технико-экономические показатели литья под низким давлением
- •3.5.1.2. Разновидности процесса литья под низким давлением
- •3.5.2. Литьё с противодавлением
- •3.5.3. Литьё вакуумным всасыванием
- •3.6. Получение отливок магнитной формовкой
- •3.7. Производство отливок в магнитных формах
- •3.8. Технология получения отливок вакуумно-пленочной формовкой (впф)
- •3.9. Метод прессования форм воздушным потоком (импульсная формовка)
- •4. Регенерация и утилизация формовочных смесей
- •4.1. Основные технологические операции
- •Регенерации песков из отработанных смесей
- •4.2. Утилизация отработанных формовочных смесей
- •4.3. Промышленное апробирование
- •4.4. Отходы. Утилизация отходов в металлургии
- •4.5. Применение огнеупорных материалов
- •5. Повышение точности отливок и экономия жидкого металла
- •5.1. Снижение угара при плавке металлов
- •5.2. Переплав стружки цветных и чёрных металлов
- •5.3. Совершенствование конструкции плавильных печей, новые технологии плавки
- •5.4. Технологические возможности среднечастотной плавки
- •5.4.1. Технология плавки чугуна
- •5.4.2. Технология плавки цветных металлов
- •5.4.3. Конструкции индукционных тигельных печей средней частоты нового поколения
- •5.4.4. Система электропитания индукционных печей средней частоты. Система электропитания
- •6. Энергосбережение в литейном производстве
- •6.1. О решении проблем энергосбережения.
- •Энергопотребление предприятий
- •6.2. Совершенствование организации технологических процессов
- •6.2.1. Компьютеризация и автоматизация процесса
- •Проектирования отливок и изготовления оснастки
- •6.2.2. Экономия материалов при смесеприготовлении центробежным способом
- •6.2.4. Организация структуры производственных участков
- •6.2.5. Изготовление отливок с использованием холоднотвердеющих смесей (хтс) на основе абфк
- •6.2.6. Снижение расхода металла на прибыли
- •Заключение
- •Состав и свойства пенокерамических фильтров vukopor®
- •1. Пенокерамические фильтры типа vukopor® a
- •2. Пенокерамические фильтры типа vukopor® ld
- •3. Пенокерамические фильтры типа vukopor® нт
- •4. Пенокерамические фильтры типа vukopor® s
- •Выпускаемая продукция оао «эпром»
- •Препараты дегазирующие. Покровно-рафинирующие флюсы и покрытия
- •Принятые обозначения
- •Библиографический список
- •28. Питеркин с. В. Точно. Вовремя для России. Практика применения erp-систем / с.В. Питеркин. – Альпина Бизнес Букс, 2006. – 368 с.
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
2.2. Применение высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (вчшг)
В настоящее время ни один литейный конструкционный материал не может сравниться с ВЧШГ по разнообразию его технического применения и экономическим показателям, получаемым при дальнейшей эксплуатации деталей из этого чугуна.
Этот универсальный конструкционный материал обладает комплексом ценных физико-химических свойств, которые в сочетании с его высокими прочностными характеристиками и, особенно, повышенной пластичностью, делают его незаменимым для изготовления изделий особого назначения.
Одно из важнейших преимуществ ВЧШГ как современного конструкционного материала – более высокий, чем у нелегированных сталей, предел текучести, который, по существу, определяет прочностные возможности чугуна.
Другая важная особенность ВЧШГ – его высокое сопротивление усталостному разрушению, что позволяет использовать этот материал для изготовления таких сложнонагруженных деталей, как коленвалы двигателей, цилиндры мощных компрессоров.
Например, при изготовлении из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом коленчатых валов расход материала на заготовки снижается на 24 – 56 %, уменьшается масса готового вала на 13 – 24 %, значительно снижается трудоёмкость механической обработки и более чем в два раза сокращается расход металла в стружку. Кроме того, на 8 – 10 % снижается масса готовой детали за счёт разности в плотности стали и чугуна.
Широкое применение высокопрочного чугуна (ВЧ) находит в труболитейном производстве благодаря высоким литейным свойствам, он обладает также коррозионной стойкостью. Сопротивление атмосферной коррозии ВЧ в 2 – 10 раз выше нелегированной стали, а в морской воде коррозионная стойкость выше в 2 раза.
Трубы из ВЧ имеют коррозионную стойкость, определённую по потере массы примерно такую же, как у труб, изготовленных из обычного серого чугуна (СЧ). Однако межкристаллитная коррозия у серого чугуна происходит значительно интенсивнее, что обусловлено различием форм графита в этих материалах. Поэтому считают, что по этому показателю эксплуатационная надёжность трубопроводов из ВЧ приблизительно на 30 % выше.
Особенный интерес представляет ВЧ для нефтяников и судостроителей. Изготовление труб из ВЧ экономически выгодно нефтеперерабатывающей, химической промышленности, для оснастки нефтеперегонных, нефтеналивных судов, в мелиорации и жилищном хозяйстве. Экономическая эффективность в этих сферах производства и потребления складывается из следующих преимуществ:
– применение чугуна с шаровидным графитом, материала с высокими прочностными и пластическими показателями, взамен обычного серого чугуна с пластинчатым графитом позволяет снизить металлоёмкость продукции за счёт уменьшения толщины стенок трубы (табл. 2.1);
– повышение срока эксплуатации трубопроводов за счёт применения коррозионностойкого материала для изготовления труб;
– устранение боя труб при изготовлении, транспортировке и монтаже трубопроводов.
Чугуны с шаровидным графитом нашли широкое применение для массового производства отливок для электрооборудования, станин, подшипниковых щитов, выводных устройств взрывозащищенных электродвигателей. Использование деталей из ВЧ способствует повышению надёжности и безопасности работы электрооборудования в шахтах, рудниках и на других производствах.
За последнее время разработаны сплавы аустенитного чугуна с шаровидным графитом марки ЧН5Г6Д5Ш взамен высоколегированных сталей 10X18H10TJI, 10X18H12M3TJI, 10X21H5TЛ, которые применялись для деталей производства насосов в химическом машиностроении и предназначены для перекачивания агрессивных, нейтральных, токсичных, взрывоопасных жидкостей и сжиженных газов.
Таблица 2.1
Сравнительные данные массы труб из СЧ и ВЧ
Номинальный диаметр трубы, мм |
Ствол |
Масса раструба, кг |
Масса трубы длиной 4 м, кг | |||||
Толщина стенки, мм |
Масса 1 пог. метра, кг | |||||||
СЧ |
ВЧ |
СЧ |
ВЧ |
СЧ |
ВЧ |
СЧ |
ВЧ | |
100 |
9,0 |
6,1 |
22,3 |
15,1 |
6,6 |
4,3 |
95,8 |
64,5 |
150 |
10,0 |
6,3 |
36,4 |
22,8 |
10,7 |
7,1 |
156,3 |
98,5 |
200 |
11,0 |
6,4 |
52,9 |
30,6 |
14,6 |
10,3 |
226,2 |
133,0 |
250 |
12,0 |
6,8 |
71,6 |
40,2 |
20,4 |
14,2 |
306,8 |
175,0 |
300 |
13,0 |
7,2 |
92,7 |
50,8 |
26,7 |
18,6 |
397,5 |
222,0 |
Испытание гидроабразивной стойкости рабочих органов насосов показали, что чугун марки ЧН5Г6Д5Ш обладает стойкостью в 1,5 раза выше, чем сталь 10Х18Н12МЗТЗ и в 1,3 раза – чем сталь 10Х21Н5ТЛ (рис. 2.1).
Чугун марки ЧН5Г6Д5Ш является эррозионностойким и коррозионностойким материалом, который может заменить ряд высоколегированных сталей и цветных металлов при производстве герметичных насосов (рис. 2.2). В мире используют несколько вариантов контейнеров для хранения отработанного ядерного топлива, однако наиболее признаны в мировой практике контейнеры, изготовленные из чугуна с шаровидным графитом. Производство корпусов контейнеров из ВЧШГ во много раз дешевле по сравнению с изготовлением из стальных поковок (Х18Н10Т). При этом снижение затрат при производстве одного 100 тонного контейнера из ВЧШГ в сравнении со стальным составляет ~ 500 тыс. долларов США.
Рис. 2.1. Износ материалов в 10 %-ной гидроабразивной среде:
1 – сталь 10Х18Н12МЭЛТ; 2 – сталь 10Х21Н5ТЛ; 3 – чугун
ЧН5Г6Д5Ш
Механические свойства высокопрочного чугуна с шаровидным графитом вследствие шаровидной формы графита резко отличаются от свойств исходного серого чугуна. В табл. 2.2 для сопоставления приведены данные о механических свойствах литой стали, магниевого, серого и ковкого чугунов.
Из табл. 2.2 видно, что предел прочности при разрыве магниевого чугуна приближается к пределу прочности углеродистой стали (70 – 80 % от прочности стали) и значительно превосходит прочность серого и ковкого чугунов. Пластичность магниевого чугуна намного (в 5 – 15 раз) превышает пластичность серого чугуна и близка к пластичности стали, но она сильно зависит от химического состава и условий охлаждения чугуна и особенно от содержания фосфора. С экономической точки зрения применение магниевого чугуна считается вполне целесообразным. Высокие механические и хорошие литейные свойства магниевого чугуна, дешевизна и возможность получения его путем обычной ваграночной плавки дают и основание рассматривать магниевый чугун как новый конструкционный материал. Из этого чугуна можно в ряде случаев с большим технико-экономическим эффектом отливать изделия, обычно изготавливаемых из стали, ковкого чугуна, бронзы и других цветных металлов. Применение магниевого чугуна позволяет уменьшить вес чугунных отливок и повысить их эксплуатационные качества за счёт повышения прочности.
Рис. 2.2. Показатели скорости коррозии чугуна ЧН5Г6Д5Ш
в различных средах:
1 – 40 %-ный раствор КОН; 2 – 40 %-ный раствор NaOH; 3 – 3 %-ный раствор КСl; 4 – 10 %-ный раствор СаСl2; 5 – фенольная вода; 6 – перекись водорода; 7 – соляной раствор NaCl (30 г/л)
Таблица 2.2
Механические свойства труб из ВЧ, стали и серого чугуна
Показатель механических свойств |
Трубы из СЧ |
Трубы из ВЧ, центробежная отливка в кокиль |
Трубы из нелегированной стали | |||
Залитые в стационарную, вертикальную форму |
Центробежная отливка в кокиль |
Структура | ||||
Перлит |
Перлито-феррит |
Феррит | ||||
Предел прочности при растяжении, МПа |
140 – 180 |
200 – 250 |
650 – 900 |
500 – 650 |
440 – 520 |
350 – 420 |
Предел текучести, МПа |
– |
– |
45 – 60 |
34 – 45 |
28 – 36 |
23 – 30 |
Относительное удлинение, % |
< 1 |
< 1 |
3 – 8 |
8 – 15 |
12 – 25 |
– |
Модуль упругости, кПа |
0,6 – 0,9 |
0,9 – 1,4 |
1,6 – 1,8 |
1,6 – 1,8 |
1,6 – 1,8 |
1,6 – 1,8 |
Твёрдость НВ |
160 – 200 |
150 – 200 |
230 – 280 |
180 – 230 |
140 – 180 |
105 – 135 |
Ударная вязкость, МДж/м2 |
< 1 |
< 1 |
1 – 3 |
2 – 8 |
6 – 12 |
> 14 |
За последний период времени произошло расширение номенклатуры отливок ответственного назначения из магниевого чугуна в различных отраслях машиностроения: дизелестроении, компрессоростроении, судостроении, авто- и тракторостроении и т.д. Прокатные валки из магниевого чугуна обладают в 2 – 3 раза большей стойкостью, чем из отбелённого чугуна с пластинчатым графитом, а изложницы из магниевого чугуна служат в 2 – 2,5 раза дольше, чем из серого чугуна.