Отчет о научно-исследовательской работе по теме: «Исследование возможности использования заготовок, полученных методом центробежного электрошлакового литья в арматуростроениии»
Объектом исследования являются заготовки фланцев по ГОСТ 12821–80, изготовленные методом центробежного электрошлакового литья.
Цель работы — определить возможность использования заготовок, полученных методом центробежного электрошлакового литья в арматуростроении в замен поковок и штамповок.
По результатам исследований сделаны выводы и даны рекомендации по применению заготовок.
Введение
Наиболее широко для изготовления фланцев применяется технологии ковки, штамповки, литья, после которых следует механическая обработка заготовок. Эти технологии имеют свои достоинства и недостатки.
Изделия, полученные ковкой, отличаются высокими механическими свойствами, но с большой их анизотропностью. При этом от литых заготовок и слитков наследуются дефекты, часть которых не устраняются в процессе ковки. Кроме того, при ковке возможен угар легирующих элементов из металла; низкий коэффициент использования металла (КИМ): для поковки КИМ = 0,2–0,4; высокая стоимость заготовок, обусловленная большим количеством промежуточных операций (разрезка, прошивка заготовок и т.д.); необходимо применение дорогостоящего кузнечно-прессового оборудования.
Недостатки заготовок, полученных литьем — структурная и химическая неоднородность по всему телу отливки, неметаллические включения, газовые раковины, поры; насыщение жидкого металла водородом, кислородом; наличие вредных примесей (серы и фосфора) — снижают механические свойства литого металла и ухудшают служебные характеристики изделий в процессе их эксплуатации.
В связи с этим получение литых заготовок, максимально приближенных по форме и размерам к готовому изделию и по качеству, не уступающих горячедеформированным, является актуальной задачей, решение которой возможно при использовании технологии центробежного электрошлакового литья (ЦЭШЛ). Металл заготовок, полученных ЦЭШЛ, имеет высокие физико-механические свойства и геометрическую точность отливок (КИМ — 0,7–0,8).
Качественный литой металл получается в процессе ЦЭШЛ за счет переплава расходуемого электрода в системе синтетических флюсов. Флюсы обеспечивают рафинирование и очистку жидкого металла в гарнисажной плавильной емкости от серы и фосфора, а также защиту металла от вредного воздействия окружающей среды и сохраняют заданный химический состав переплавляемого металла, так как препятствуют в процессе плавки контакту окружающего воздуха с металлом. Жидкий флюс (шлак) является надежной защитой жидкого металла от воздействия газовой среды в процессе переплава, накопления и заливки жидкого металла в литейную форму установленную на планшайбе центробежной машины.
При заливке жидкого металла в металлическую форму флюс препятствует привариванию отливки к стенкам литейной формы и образованию в отливке усадочных полостей и раковин. За счет действующих при вращении литейной формы центробежных сил, наружная поверхность отливки максимально приближается к геометрии готового изделия, поэтому припуск на механическую обработку составляет 1,5–3 мм.
Настоящая работа проводилась ЗАО «НПФ «ЦКБА»
Объект и параметры испытаний
Объектом исследования являются заготовки фланцев по ГОСТ 12821–80 изготовленные методом центробежного электрошлакового литья по ГУ 1025501380266–002–27.52–06
В лабораторных исследованиях участвовали две заготовки фланцев DN 150, PN 40 из стали 09Г2С–Ш и образцы для проведения испытаний «разрушающими методами контроля».
Заготовки фланцев были механически обработаны. Готовые фланцы были подвергнуты «неразрушающим методам контроля»:
- заключение № 155/06 от 09.06.06 г. ультразвуковая дефектоскопия;
- заключение № 06/06 от 14.06.06 г. цветная дефектоскопия;
- заключение № 11/06–2006 от 08.06.06 г. рентгенографическое исследование.
В ходе исследования во фланце 150–40 были обнаружены внутренние дефекты. Было принято решение вырезать участок с дефектом и направить его на металлографические исследования. Из оставшегося металла фланцев были изготовлены дополнительные образцы для проведения испытаний «неразрушающими методами контроля»:
- результаты контроля разрушающими методами.
Заключение
Результаты проведенных испытаний дают основание для следующих выводов и рекомендаций:
- Фланцы, полученные методом центробежного электрошлакового литья, показали хорошую плотность и однородность металла.
- Испытания подтвердили достаточный уровень механических свойств литого металла, соответствующих толстолистовому и поковочном исполнению.
- Основным местом контроля считаем кромку под приварку фланца так как к этому месту предъявляется наиболее жесткие требования к контролю. Контроль приварной кромки не выявил, каких либо дефектов на обоих исследуемых фланцах.
- Обнаруженный дефект носит случайный характер. Попадание шлака в тело фланца связанно с некачественной очисткой лотка перед сливом от застывших крупиц росплеска шлаков предыдущего слива.
- Считаем возможным применение литых заготовок фланцев, полученных методом центробежного электрошлакового литья, к применению вместо поковок и штамповок в трубопроводной арматуре.
Оригинал публикаций — http://omskzkz.ru/science/otchet—o—nauchno—issledovatelskoy—rabote.php, © ООО «Завод кольцевых заготовок».