Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Обработка металлов -> Литье металлов -> Литье изделий из цинка -> Литье цинковых протекторов

Литье цинковых протекторов

Типоразмеры и конструкции протекторов

Для удовлетворения требований, предъявляемых к системам защиты подводной части корпусов, внутренней поверхности отсеков и цистерн судов всех типов, классов и назначений, а также различных сооружений и конструкций, нашли применение протекторы многочисленных типоразмеров, отличающиеся формой, размерами и конструктивным исполнением. Большой ассортимент типоразмеров протекторов (табл. 54), применяемых в различных странах [48], объясняется многообразием технических требований, предъявляемый к системам протекторной защиты (зона защитного действия и срок службы протектора; величина защитного тока, развиваемая протектором; способ крепления протектора и.др.).

По конструктивному исполнению цинковые протекторы подразделяются на литые со стальной арматурой и с контактным стержнем и на прессованные биметаллические прутковые с контактным сердечником. Для обеспечения надежного электрического контакта материала протектора с арматурой ее перед литьем или прессованием цинкуют любым из известных методов. В нашей стране нашли применение цинковые протекторы семи типоразмеров. Каждый тип протектора обозначен цифрой, которая указывает массу протектора (округленно), и четырьмя буквами: первая - П (протектор); вторая - К (короткозамкнутый); третья - О (одиночный); четвертая - Ц (цинковый сплав).

Рекомендуемые типоразмеры протекторов, .незначительно отличаясь по конструктивному исполнению (рис. 75), обеспечивают практически любой срок службы протекторной защиты - от одного года до 20 лет. Конструктивное исполнение и форма отечественных протекторов выбраны с учетом простоты технологии их отливки, обеспечения оптимальных электрохимических характеристик и срока службы.

Особенности технологии литья

Цинковые протекторы можно изготавливать литьем в разовые песчаные формы и в металлические кокили. Наиболее широко применяется литье протекторов в кокиль. На рис. 76 представлены разъемные металлические кокили для отливки протекторов.

Была разработана конструкция открытых неразъемных металлических кокилей (изложниц) для отливок простой геометрии, чтобы избежать дополнительного расхода металла на литниково-питающую систему (рис. 77).

Принципиальная схема установки для отливки протекторов (рис. 78) включает в себя устройство для загрузки чушкового (катодного) цинка в индукционную печь и карусельную машину с изложницами. Разливка протекторных сплавов на основе цинка в изложницы, установленные на карусельной машине или специальном столе, осуществляется с помощью разливочного ковша, перемещающегося по монорельсу над изложницами.

При литье протекторов всех типоразмеров в открытые изложницы резко снижается трудоемкость литья по сравнению с трудоемкостью литья в разъемные кокили и полностью исключаются возвратные отходы (литники, прибыли). Следует особо подчеркнуть и равномерный химический состав сплава ЦП1 по сечению литого протектора, что повышает эффективность и стабильность работы протекторов. Распределение элементов оценивали по данным химического анализа проб, взятых по специальной схеме от протектора П-КОЦ-18 (рис. 79).

Получение литого протектора в открытых металлических изложницах включает следующие операции:

а) подготовка изложницы к заливке (нагрев изложницы до 120-150°С, установка предварительно прогретого до 120-150°С закладного стержня); б) заливка цинкового сплава в изложницу при 460-480°С; в) выдержка отливки в изложнице для затвердевания и охлаждения до заданной температуры; г) удаление литого протектора из изложницы при 250-260°С. Продолжительность одного полного цикла при литье протекторов в металлические изложницы составляет от 8 до 30 мин в зависимости от массы протекторов и условий охлаждения.

Условиями охлаждения цинковых сплавов в металлических изложницах определяются в значительной мере кристаллическое строение литых протекторов и их важнейшие электрохимические свойства.

При рассмотрении макроструктуры протекторов П-КОЦ-18 из сплава ЦП1, залитых в изложницы с различной начальной температурой (рис. 80), выделяются три характерные зоны: корковая, столбчатых и неориентированных кристаллов. Наиболее однородная структура отливки (зона мелких однородных кристаллов) получена в изложницах с начальной температурой 20°С (а) и 160°С (б). Напротив, при литье сплава в изложницу с начальной температурой 310°С (в) четко обозначена зональность в кристаллическом строении протектора.

Характер затвердевания протекторов П-КОЦ-18 определяют методами выпивки и термометрии. По методу выливки металл, залитый в изложницу, через определенные промежутки времени выливают, опрокидывая изложницы. После вытекания жидкого остатка в изложнице остается твердая корка-оболочка. По толщине твердых корочек бк (мм) и их массе тк (кг) оценивают характер затвердевания сплава в зависимости от начальной температуры изложницы.

Представленные в табл. 56 данные по изменению толщины и массы корочки через определенные промежутки времени свидетельствуют о влиянии интенсивности теплоотвода на характер и скорость затвердевания сплава цинка ЦП1.

Время полного затвердевания протектора П-КОЦ-18 в металлических изложницах с начальной температурой 20, 160 и 310°С различно и составляет 215, 255 и 440 с соответственно.

Методом термометрии определяют температурные поля протектора и изложницы. Схема расположения термопар для снятия температурных полей в литом протекторе и металлической изложнице приведена на рис. 81. 

Анализ температурных полей, полученных при затвердевании протектора П-КОЦ-18 в металлических изложницах с начальной температурой 20, 160 и 310°С, дает дополнительные сведения о характере затвердевания сплава и состоянии изложниц в период охлаждения отливки. При этом если при затвердевании сплава в изложницах с начальной температурой 20 и 160°С отвод тепла от литого протектора осуществляется за счет аккумуляции тепла металлическими изложницами, температура которых поднимается с 20 и 160 до 180 и 230°С соответственно, а также некоторого теплоизлучения через открытую литниковую часть протектора, то при затвердевании сплава в изложницах с начальной температурой 310°С отвод тепла от протектора осуществляется в основном за счет теплоотдачи через стенки изложницы (температура изложницы практически не изменяется и составляет 310-330°С) и некоторого теплоизлучения с открытой литниковой части протектора.

Таким образом, различные условия охлаждения приводят к изменению температурного перепада по сечению литого протектора, изменяя тем самым его кристаллическую структуру и свойства. Поскольку металлическая изложница применяется для отливки протекторов многократно в течение смены, то важной задачей управления процессом литья для получения доброкачественных протекторов со стабильной структурой и свойствами является поддержание температуры изложницы перед началом очередной заливки на одном уровне. При установившемся процессе литья начальная температура изложницы будет постоянной при постоянной продолжительности литейного цикла, которая зависит от времени затвердевания и охлаждения протектора и изложницы до заданной начальной температуры.

Известно (рис. 82), что изменение продолжительности затвердевания и охлаждения протектора П-КОЦ-18 в металлической изложнице (кривая 1) и продолжительности ее охлаждения (кривая 2) до заданной температуры зависит от принятого значения начальной температуры изложницы. Заданным начальным температурам изложниц отвечает и определенная продолжительность полного литейного цикла (кривая 3).

На рис. 82 видно, что для различных заданных начальных температур изложницы время литейного цикла одно и то же. Поэтому для выбора продолжительности цикла следует учитывать условия охлаждения, определяемые начальной температурой изложницы, при которых обеспечиваются однородная структура и стабильные свойства сплава. Так, для отливки протектора П-КОЦ-18 температура изложниц перед литьем должна составлять 120-160°С. В этих условиях достигается хорошее качество протекторов при продолжительности литейного цикла 10-14 мин.

В табл. 57 представлены основные параметры процесса отливки протекторов других типоразмеров из сплава ЦП1 при условии поддержания начальной температуры изложницы в пределах 120-160°С. Рекомендуемые технологические режимы литья обеспечивают высокие и стабильные свойства протекторов из сплавов на основе цинка. Опыт применения таких протекторов показывает, что они имеют срок службы, на 10-20 % больший, чем протекторы, изготовленные при отклонениях от показанных выше технологических параметров.

Пути повышения качества протекторов

Повышение качества цинковых протекторов неразрывно связано с разработкой новых марок литейных протекторных сплавов и прогрессивных технологических процессов плавки и литья, обеспечивающих повышение технико-экономических показателей производства и применение литых протекторов.

При промышленном производстве протекторов из сплавов на основе цинка возникают трудности в получении однородных по составу и структуре отливок даже в пределах одной плавки. Качество протекторов, зависящее от химического состава и структуры литого металла, изменяется в процессе плавки литья в результате первичных (изменение химического состава сплава) и вторичных (изменение технологических параметров при плавке и литье) литейно-металлургических факторов.

Первичные литейно-металлургические факторы. Незначительные отклонения от требований стандарта на сплавы по содержанию легирующих элементов и превышение в сплавах предельно допустимых содержаний примесей приводят, как было показано выше, к существенному изменению протекторных свойств литого металла. На рис. 83 построены области, указывающие возможные значения содержания алюминия и железа в сплаве ЦП1 для случаев, когда заданы следующие граничные величины отрицательного потенциала, мВ: ф> 720 (область 1); 670 < ф < 720 (область 2); 620 <ф<670 (область 3) и токоотдачи (А ч/кг): Q > 750 (область 1); 700 < Q < 750 (область 2) ; 650 < Q < 700 (область 3). При этом наблюдаемый на практике при выплавке сплава ЦП1 разброс по содержанию в расплаве алюминия и железа (заштрихованный участок на рис. 83) вызывает изменение протекторных свойств сплава, особенно при изменении содержания примеси железа.

По этой причине производство протекторов из сплавов высокой чистоты связано с существенными трудностями из-за опасности загрязнения расплавов примесями и необходимости использования дефицитных шихтовых металлов высокой чистоты.

Повышение качества протекторных сплавов в этом случае возможно за счет введения в сплавы легирующих элементов, предотвращающих загрязнение расплавов катодными примесями и существенно снижающих стоимость протекторов.

Наибольший интерес представляет способ получения высококачественных цинковых сплавов, основанный на применении таких элементов-присадок, которые, взаимодействуя с примесями в расплаве, образуют тугоплавкие фазы (интерметаллические соединения, твердые растворы и т.п.), ликвирующие вследствие разницы в плотностях вновь образуемой фазы и расплава.

Особое место в изменении качества протекторных сплавов занимают нерегламентируемые примеси. Для цинковых сплавов вредными примесями являются не только железо, медь и свинец, содержание которых регламентируется стандартом на протекторы и контролируется при выплавке сплавов, но и водород, оксидные включения, содержание которых изменяется в расплавах в зависимости от качества шихты, условий плавки и литья. Очевидно, при разработке новых сплавов и технологии их приготовления необходимо принимать дополнительные технологические приемы (очистка, рафинирование, дегазация), способствующие повышению качества протекторов за счет снижения содержания всех вредных примесей.

 

Вторичные литейно-металлургические факторы. Анализ технологии приготовления протекторных сплавов выявил разброс технологических параметров плавки и литья, отражающийся на качестве протекторов.

Так, использование различного количества возврата и переплавов цинка при приготовлении сплава ЦП1 (рис. 84) приводит к изменению стационарного потенциала (-фс) и КПИ сплава с 762 до 836 мВ и с 74 до 89 % соответственно. Наилучшие протекторные свойства достигаются при выплавке сплава на предварительно однократно переплавленном цинке и на шихте с максимально возможным количеством возврата.

Повышение температуры выплавки сплава ЦП1 с 460 до 600°С (рис. 85) приводит к уменьшению КПИ сплава с 93,4 до 81,9 %. Существенно изменяется КПИ сплава и при изменении интенсивности охлаждения металла в форме.

 

Другими словами, повышение и стабилизацию свойств цинковых протекторов можно осуществлять также путем выбора и регулирования вторичных ли-тейно-металлургических факторов в процессе их плавки и литья.

Температура литья. Цинк и цинковые сплавы разливали в металлическую и неметаллическую формы при трех температурах: 723, 773 и 823 К соответственно. Цинк и цинковые сплавы, отлитые в неметаллическую форму, имеют высокие и близкие значения стационарных потенциалов: -фс = 800-840 мВ (рис. 86, а). В условиях анодной поляризации потенциалы образцов изменяются более существенно. Так, отрицательный потенциал цинка с повышением температуры литья уменьшается на 30-40 мВ. Для сплавов ЦП1 и ЦП2 некоторое разблагороживание (на 20-30 мВ) наблюдается при температуре литья 450°С (рис. 86, б, в), величина КПИ уменьшается в среднем для цинка на 12 %, сплава ЦП1 - на 7 % и сплава ЦП2 - на 4 %. Дальнейшее повышение температуры литья повышает КПИ цинка и сплава ЦП1, отлитых в неметаллическую форму. При литье в металлическую форму КПИ сплава ЦП1 снижается, а ЦП2 практически не изменяется.

 

Установленные выше закономерности в основном повторяются для цинка и цинковых сплавов, отлитых в металлическую форму (рис. 86, г-е), однако анодная активность при этом получена более высокая.

Скорость затвердевания. На примере цинка и цинковых сплавов на рис. 87 показано изменение электрохимических характеристик в зависимости от скорости затвердевания при зафиксированных температурах литья. При всех режимах с изменением скорости затвердевания - фc находится в интервале 800-840 мВ, а изменяется и интервале от -710 до -780 мВ. Наименьшую анодную активность имеет цинк. Цинковые сплавы имеют -фс = 740-780 мВ. Во всем интервале скорости затвердевания КПИ изменяется от 85 до 97 %. С ростом скорости затвердевания КПИ цинка и сплава ЦП1 снижается в среднем на 4-5 %, а сплава цинка ЦП2 повышается нa 7 %.

Сравнительный анализ электрохимических характеристик цинка и цинковых сплавов и их микроструктуры, полученной при различной температуре литья, показывает, что рост КПИ цинка достигается при формирований крупнозернистой структуры. Повышение температуры литья сплава ЦП1, как правило, приводит к увеличению количества второй фазы. Этим можно объяснить наблюдаемое снижение КПИ. Многофазный сплав ЦП2, отлитый в неметаллическую форму, имеет крупнозернистую структуру, огрубляющуюся с повышением температуры литья.

При литье в металлическую форму структура сплава ЦП2 металла становится мелкозернистой. Сопоставление указанных структур с КПИ сплава ЦП2 показывает, что для многофазных сплавов высокие электрохимические характеристики достигаются при измельчении структуры за счет более равномерного распределения структурных составляющих.

Таким образом, для однофазных протекторных сплавов (ЦП1) и нелегированного цинка оптимальные электрохимические свойства достигаются при образовании однородной крупнозернистой структуры металла. Наилучшие условия для получения такой структуры обеспечиваются при повышении температуры литья на 20-30 % от температуры ликвидуса сплавов, а также при литье сплавов в неметаллические или подогретые до 120-150°С металлические формы. Для многофазного сплава ЦП2 оптимальные электрохимические свойства достигаются при образовании однородной мелкозернистой структуры. Наилучшие условия для получения такой структуры обеспечиваются при температуре литья, превышающей температуру ликвидуса сплава на 10-15 %, а также при литье сплава в металлические водоохлаждаемые формы.

Очевидно, для обеспечения высоких и стабильных характеристик цинковых протекторов, снижения литейного брака и гарантирования эффективности их использования необходимо при разработке новых сплавов, а также их технологии плавки и литья учитывать влияние первичных и вторичных литейно-металлургических факторов на качество литых протекторов.

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2012.08.21   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

13:36 Трубы 377х50

13:35 Трубы 325х8

13:35 Трубы 168х16

11:48 Червячная пара

09:06 Зуборезные работы.

09:06 Ножи промышленные.

09:06 Пружины.

09:06 Червячные пары

09:05 Штампы

09:05 Наварка валов

НОВОСТИ

22 Июня 2017 18:37
Поворотный пешеходный мост через реку Халл в Англии (11 фото, 1 видео)

22 Июня 2017 17:08
Пилотируемый мультикоптер

23 Июня 2017 17:59
Вьетнамский импорт стали за 5 месяцев упал 12,3%

23 Июня 2017 16:50
”Силовые машины” и ”Сименс” ввели в эксплуатацию новый энергоблок Верхнетагильской ГРЭС

23 Июня 2017 15:08
Выпуск стали в ЕС в мае 2017 года вырос на 2%

23 Июня 2017 14:24
”ЦНИИТМАШ” заключил новый контракт с индийской компанией ”HEC”

23 Июня 2017 13:08
Турецкий импорт передельного чугуна за 4 месяца упал на 35%

НОВЫЕ СТАТЬИ

Особенности поиска работы в промышленности

Проектирование и возведение частных домов

Основные виды и особенности вывоза мусора

Особенности покупки квартир в новостройках

Основные виды и применение шаровых кранов

Принудительная циркуляция и рекуперация воздуха в промышленности

Электрические и другие типы карнизов для штор

Профессиональное дистанционное образование

Эстетичность и функциональность изделий из натурального гранита

Применение, конструктивные особенности и типы фрезерных станков с ЧПУ

Каркасные металлоконструкции – основа промышленных и жилых сооружений

Металлокассеты их виды и использование для обустройства фасадов

Принцип работы и особенности эксплуатации бытовых автоматических выключателей

Экономпанели и аксессуары к ним для оснащения торговых помещений

Мебельная фурнитура для шкафов

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Характеристики и общие особенности марки стали 40Х13

Свойства и особенности применения проката из нержавейки марки 20Х13

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.