Отчет о научно-исследовательской работе по теме: "Исследование возможности использования заготовок, полученных методом центробежного электрошлакового литья в арматуростроениии"

fastflip-icon.pngforms-icon.png
Сопроводительное письмоТитульный лист

Реферат

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.

В процессе работы проводились лабораторные исследования двух серийных заготовок фланцев DN 150, PN 40 производства предприятия ООО "Завод кольцевых заготовок".

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.

В настоящем отчете приведены результаты лабораторных исследований серийных образцов заготовок фланцев по ТУ 1025501380266–002–27.52–06 производства ООО "Завод кольцевых заготовок". Целью исследования является определение химического состава полученных заготовок фланцев и физико-механических свойств для оценки возможности применения их в арматуростроении.

Настоящая работа проводилась ЗАО "НПФ "ЦКБА" совместно с ООО "Завод кольцевых заготовок".


Объект и параметры испытаний

Объектом исследования являются заготовки фланцев по ГОСТ 12821–80 изготовленные методом центробежного электрошлакового литья по TУ 1025501380266–002–27.52–06 производства ООО "Завод кольцевых заготовок".

В лабораторных исследованиях участвовали две заготовки фланцев DN 150, PN 40 из стали 09Г2С–Ш и образцы  для проведения испытаний "разрушающими методами контроля".


fusion-tables-icon.pngfusion-tables-icon.png
Образец для испытания на ударный изгибОбразец для испытания на растяжение

Заготовки фланцев были механически обработаны.

fusion-tables-icon.png
Фланец DN150, PN 40


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.

fusion-tables-icon.pngfusion-tables-icon.png
Заключение №155/06 от 09.06.2006 г. (Лаборатория УЗК) Страница 1Заключение №155/06 от 09.06.2006 г. (Лаборатория УЗК) Страница 2
fusion-tables-icon.pngfusion-tables-icon.png
Заключение №06/06 от 14.06.2006 г. (Лаборатория ЦД)Заключение №11/06 от 08.06.2006 г.
fusion-tables-icon.pngfusion-tables-icon.png
Результаты контроля разрушающими методами. Страница 1Результаты контроля разрушающими методами. Страница 2


В ходе исследования во фланце 150–40 были обнаружены внутренние дефекты. Было принято решение вырезать участок с дефектом и направить его на металлографические исследования.

forms-icon.pngforms-icon.pngforms-icon.png
Заключение №1–021/325 от 25 декабря 2006г. по результатам металлографического исследования образцов
Заключение о составе металла
в окрестностях дефекта

Заключение о характере,
размерах и химическом составе
дефекта фланца


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:

  1. фланцы, полученные методом центробежного электрошлакового литья, показали хорошую плотность и однородность металла,
  2. испытания подтвердили достаточный уровень механических свойств литого металла, соответствующих толстолистовому и поковочном исполнению,
  3. 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,
  4. обнаруженный дефект носит случайный характер. Попадание шлака в тело фланца связанно с некачественной очисткой лотка перед сливом от застывших крупиц росплеска шлаков предыдущего слива. На предприятии ООО "Завод кольцевых заготовок" приняты организационные меры по контролю выполнения литейщиками требований техпроцесса и качественному контролю отлитых заготовок,
  5. считаем возможным применение литых заготовок фланцев, полученных методом центробежного электрошлакового литья, к применению вместо поковок и штамповок в трубопроводной арматуре.