Как получать качественные стальные отливки

90 % всего производства металлов в мире составляет сталь. Она применяется в строительстве дорог и сооружений. Представьте, в современных стадионах, аэропортах, мостах основу делают как раз из стальных конструкций.

Сталь – это железоуглеродистый сплав, в котором содержание углерода варьируется от 0,1 до 2,14%. Причём в диапазоне от 0,6 до 2,14 % стали называют высокоуглеродистыми. Эти стали отличаются твердостью, но обладают пониженной пластичностью.

При получении стали в расплав могут быть добавлены, так называемые, легирующие элементы. Это могут быть марганец, хром, вольфрам, ванадий, кобальт и т.д. С их помощью железоуглеродистому сплаву задаются нужные свойства.

Классификация сталей

Сталь с низким содержанием углерода мягкая и податливая. Её ещё называют «строительной». Она легко режется и сваривается.

Конструкционную сталь используют для изготовления каркасов – скелетов строений, рельсов, кровельных работ.

Из инструментальной стали, обычно высоколегированной, изготавливают резцы, хирургические инструменты, режущие инструменты станков (, фрезы, резцы, свёрла, отливки из жаропрочных сталей), напильники.

Бывают стали и особого назначения – со специальной структурой и свойствами, например, сталь Гадфильда или аустенитные стали. Они используются в горнодобывающей, оборонной, промышленностях, в деталях и узлах для строительства судов, в электронике, ответственном машиностроении, где одновременны важны износостойкость, ударные нагрузки, а также пластичность – зачастую свойства, которые находятся в противоположных зависимостях друг от друга.

Получение сталей и отливок из них

Самое большое распространение для плавки стали получили электропечи. Они позволяют точно настроить температуру плавления и заливки металла.

Дуговые электропечи

Их ёмкость может достигать 420 тонн. В качестве источника тепла используется электрическая дуга, которая создаётся на графитовых электродах. Её мощность может достигать 600 В, а сила тока – 15 кА. Длина дуги регулируется и под её воздействием металл плавится, стекает на под печи и доводится по составу.

Индукционные электропечи

Принцип действия индукционных электропечей основан на преобразовании электрической энергии, излучаемой индуктором, в тепловую. За счёт этого металл нагревается и расплавляется.

Преимущества индукционных печей перед электродуговыми:

— сниженное потребление электроэнергии

— большая однородность металла

— меньший уровень шума

— лучшая экология за счет снижения объемов выбросов

— возможность получения высоколегированных сплавов с минимальными пределами

— более низкая цена огнеупорных и других материалов

— нет науглераживания от графитовых углеродов электродуговой печи

Отливки из стального расплава получают разными способами: литьё в песчано-глинистые формы, литьем в холоднотвердеющие смеси (ХТС), в оболочковые формы, по выплавляемым, а также по выжигаемым моделям.

Каждый способ имеет свои достоинства и недостатки и выбор способа зависит от номенклатуры литья и ещё множества факторов.

Например, литьё в песчано-глинистые формы – старый проверенный способ, но требует от технологов «чувства формовочной смеси», необходимо понимать процесс уплотнения. Кроме того, отливки, полученные по технологии ПГС, не такие точные, как при литье в ХТС формы или по выплавляемым моделям.