Электрошлаковое литьё

Одним из способов получения фасонных отливок является электрошлаковое литье. Этот технологический процесс осуществляется в специальных кристаллизаторах – металлических литейных формах, охлаждаемых водой. Основой способа электрошлакового литья является переплав расходуемого электрода.

Этот электрод изготавливается из металла, который имеет необходимый химический состав. В качестве источника тепла, которое необходимо для осуществления плавления, используется шлаковая ванна, нагрев которой производится пропускаемым через нее электротоком.

Технологический процесс электрошлакового литья

В самом начале этого технологического процесса медный кристаллизатор, который охлаждается водой, заполняется расплавленным шлаком, имеющим определенный химический состав. После этого к расположенной внизу кристаллизатора затравке и к электродам, которые надлежит переплавить, подводится электрический ток. Следует заметить, что электропроводность шлаковой ванны мала. Когда через нее проходит электрический ток, то происходит выделение значительного количества тепла, благодаря чему она разогревается до температуры 1700°С и более. Происходит оплавление электродов, которые в нее погружены. Образуются капли расплавленного металла, которые, предварительно пройдя через шлаковую ванну, скапливаются в зоне кристаллизации. В итоге под слоем шлака образуется ванна металлического расплава.

Поскольку происходит плавление электродов, то образующийся в результате этого металлический расплав непрерывно пополняет ванну в верхней ее части, а в нижней за счет того, что тепло отводится через стенки кристаллизатора, расплав постепенно затвердевает. Когда происходит получение отливки, по мере того, как она затвердевает, оплавляющиеся электроды опускаются вниз. Если в готовом изделии требуется получить полость, то используют перемещающийся вверх и охлаждаемый водой металлический стержень.

Из всего сказанного выше можно сделать вывод о том, что смысл технологии электрошлакового литья заключается в совмещении по месту и времени приготовления расплава и заполнения литейной формы. Таким образом, происходит последовательное наплавление отливки.

В процессе электрошлакового литья литейная форма одновременно выполняет сразу две функции: она является тем устройством, в котором приготавливается расплав, и той емкостью, в которой формируется отливка. Это дает возможность использовать достоинства этого метода литейного производства для того, чтобы повышать качество металла готовых изделий. В технологии электрошлакового литья оно определяется теми особенностями, которые присущи этому способу образования отливок. Такие процессы, как проникновение капель расплава металла сквозь шлаковую ванну и их интенсивное взаимодействие со шлаком, направленная и последовательная кристаллизация расплава в условиях интенсивного охлаждения способствует тому, что из расплава удаляются растворенные в нем газы, а также различные неметаллические включения. В итоге кристаллическое строение отливки получается однородным и плотным.

Готовая отливка отличается также и высоким качеством поверхности, поскольку металлическая форма, в которой она отливается, изнутри покрыта тонким слоем шлака. Изделие после выемки не требует очистки, а зачастую его даже не приходится дополнительно обрабатывать резанием.

Существенным преимуществом электрошлакового литья является то, что для него совсем не нужно использовать специальные плавильные печи, готовить стержневые и формовочные смеси, применять прибыли и литниковые системы. Вместе с тем необходимо использовать специальные, предварительно отлитые или сделанные методом прокатки электроды, а также дорогостоящие и весьма сложные литейные формы.

Как показывает практика, электрошлаковое литье чаще всего используется для изготовления отливок наиболее ответственного назначения, к которым предъявляются повышенные требования, по качеству используемого металла, а так же к особым механическим свойствам.