Самые распространенные способы производства корпусных деталей шаровых кранов – отливка и поковка, которые, к тому же, имеют большое количество разновидностей. Так, отливки можно изготовить при помощи:
•Литья в песчаные формы
•Литья в кокиль
•Литья под давлением (ЛПД)
•Литья по выплавляемой модели (ЛВМ)
•Литья по газифицируемым (выжигаемым) моделям (ЛГМ)
•Центробежного литья
•Литья в оболочковые формы
Достоинствами традиционной технологии литья являются высокая точность заготовок с минимальными припусками на механическую обработку и большой коэффициент использования металла. К ее недостаткам следует отнести невысокое качество металла и трудность получения плотных заготовок, поскольку при плавке и разливке расплав насыщается газами, неметаллическими включениями, вредными примесями и склонен к структурной и химической неоднородности.
В связи с повышением требований к качеству изделий возникают новые, модификационные способы их изготовления – например, вакуум-пленочная формовка с использованием стержней по холодным ящикам, которая, к тому же, является экологически чистой (V-процесс) и гарантирует снижение стоимости отливок. Преимуществами по сравнению с остальными технологиями формовки являются следующие:
• форма обеспечивает минимальную температуру заливки металла за счет высокой заполняемости;
• самая низкая себестоимость отливок, на 25… 30% дешевле отливок в песчаной форме;);
• превосходное качество поверхности отливок без доводок;
• особо точные геометрические размеры, плоскостность и ребра отливок, минимальные допуски на механообработку отливок;
• возможность изготовления тонкостенных стальных отливок;
• точное воспроизведение форм и маркировок;
• обеспечение формовочного уклона до 0 град. или отрицательных уклонов с помощью отъемных частей модели;
• долгий срок службы моделей, изготовленных обычно из пластмассы или дерева, их низкий износ, нет контакта песка с моделью (только с пленкой);
• минимальный расход заливаемых материалов;
• отсутствие условий для образования "горячих трещин”;
• возможность выбивки отливок при высоких температурах, при выемке отливок из форм даже нет вибрации;
• меньше затрат на термообработку;
• нет необходимости в специальном обучении персонала.
Сегодня этот способ литья используется многими ведущими предприятиями отрасли. Вслед за европейскими, американскими и японскими заводами такие мощности появились на ЧЗПЛ, БАЗ, ПТПА и многих других заводах.
Еще одной достаточно прогрессивной технологией является центробежное электрошлаковое литье (ЦЭШЛ), которое в силу своих технологических особенностей лишено многих из вышеперечисленных недостатков. Сущность технологии заключается в электрошлаковом переплаве электрода в плавильной емкости, обеспечивающей накопление жидкого металла и шлака в нужных количествах, и последующей его заливке во вращающуюся форму.
Точность получаемой отливки определяется литейной формой. Поэтому использовали составной кокиль, изготовленный методом токарной обработки кольцевых заготовок, каждая из которых повторяет часть наружной конфигурации отливаемой детали. При сливе шлакометаллической струи в кокиль под действием центробежных сил происходит ее разделение. Шлак препятствует прилипанию отливки к стенкам литейной формы, располагаясь тонким и ровным слоем на ее поверхности.
Заготовки фланцев, полученные центробежным электрошлаковым литьем с модифицированием (ЦЭШЛM), удовлетворяют всем предъявляемым требованиям к выпускаемой продукции: это и геометрическая точность отливки, и высокие свойства металла. Так, припуск под механическую обработку по наружной поверхности составляет 2-2,5 мм, по высоте до 1 мм, по внутреннему диаметру 5-8 мм. Коэффициент использования металла при этом достигает 0,6—0,8. Это существенно снижает металлоемкость изделия и энергозатраты на его изготовление. Более того, электрошлаковый модифицированный металл отличается от металла, полученного открытой плавкой, мелкозернистой структурой, большей химической однородностью, отсутствием инородных окисных включений, воздушных пузырей, пор, раковин, трещин, низким содержанием вредных примесей серы и фосфора, равномерной плотностью металла по всему объему, а, следовательно, и изотропностью физико-механических свойств по всем направлениям. Эта технология используется такими производителями, как ЧЗЛП, ОЗДТ, ЛМЗ «МашСталь», ЗНО, ООО «Стандарт Нефтегаз» и др.
Второй метод изготовления деталей шаровых кранов – ковка. Поковки имеют более высокое качество металла, хотя и могут наследовать дефекты литых заготовок и слитков, используемых при этом. На производстве распространены кованные и штампованные методы изготовления поковок. Холодная ковка – это способ обработки предварительно нагретых изделий с последующей штамповкой. Метод горячей ковки является наиболее оптимальным, так как материал можно подвести очень точно в соответствие с необходимой формой, поверхность получается идентичной. Сам метод менее затратный.
Серьезные недостатки этой технологии — высокая стоимость заготовок, обусловленная применением большого количества промежуточных операций (ковка слитков на биллеты, разрезка их на заготовки, прошивка заготовок, раздача), низкий коэффициент использования металла и необходимость наличия дорогостоящего кузнечного и прокатного оборудования. В то же время поковки обладают рядом преимуществ: более плотная и надежная структура частиц металла изделия, а также меньший габаритный размер поковки и удельный вес, по сравнению с литыми аналогами.
Реферат подготовлен журналистом портала
«Арматурный эксперт» Анной Поповой, июль 2015 года