Вакуумное прецизионное литье

В большинстве случаев готовая продукция из ВИП дальше поступает на переработку под вакуумом. Одним из таких применений является вакуумное прецизионное литье для производства литых компонентов высокого качества.

В основе лежит метод литья по выплавляемым моделям, т.е. заливку производят в предварительно подготовленные и подогретые керамические формы. Определенное количество предварительно легированного металла быстро переплавляется и заливается в подогретую керамическую форму под вакуумом.

Общепринятой процедурой получения отливок является литье с равноосной или с разоориентированной зерновой структурой. Тем не менее, для производства турбин сейчас все шире применяются отливки направленной кристаллизации и монокристаллические отливки. Этими методами на современном оборудовании можно добиться большего размера отливки.

Современная печь прецизионного литья оборудована современным управлением на основе ПК SCADA, которое позволяет контролировать плавильные и разливочные параметры и добиваться постоянных оптимальных металлургических свойств литых компонентов.

Для плавки объемом 15-200 кг компания Консарк предлагает двухкамерные горизонтальные или вертикальные печи полу-непрерывного процесса. В этом диапазоне также доступны установки для равноосной, направленной кристаллизации (НК) и получения монокристаллических отливок (МО).

В конструкцию двухкамерной печи входят плавильная камера с плавильным индуктором и зона подогрева форм для печей НК/МО. Плавильная камера изолирована от камеры форм с механизмом перемещения по средствам запорного клапана. Такая система позволяет плавить твердую шихту абсолютно обособленно от операции перемещения форм и их подогрева.

Отливки Направленной Кристаллизации и Монокристаллические Отливки

Благодаря своим улучшенным механическим свойствам при очень высоких рабочих температурах, отливки направленной кристаллизации и монокристаллические отливки применяются в аэрокосмической промышленности и промышленных газовых турбинах. Для литья таких компонентов печи должны контролировать процесс кристаллизации в отливке. Верхняя плавильная камера содержит зону нагрева форм, в которой керамические формы нагреваются до температуры выше температуры расплава перед разливкой. Зона нагрева форм подогревается индукционно, что дает возможность точного контроля градиента температуры в форме.

Модули помещены в водоохлаждаемые панели, а экран зоны охлаждения расположен непосредственно под зоной нагрева, благодаря чему создается высокий температурный градиент при кристаллизации литого компонента. Точная система электромеханического привода контролирует вывод формы из зоны нагрева через зону охлаждения так, чтобы создавался оптимальный температурный градиент и, следовательно, ориентация зерен или монокристалла в отливках.

Для изготовления отливок НК температура формы должна быть выше, чем температура плавления сплава в начале заливки. Это достигается за счет горячей зоны нагрева форм и последующим постепенным охлаждением в одном направлении, что делает процесс кристаллизации таким, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 1 - Отливка Направленной Кристаллизации

DS casting

Отливка направленной кристаллизации производится подобно монокристальной отливке с той разницей, что на дно формы добавляется селектор зерна, как показано на диаграмме внизу: -

SC casting

В печах вертикального типа для сфер применения НК/МО, механизм подъёма и опускания формы включает систему электромеханического или гидравлического привода, которая руководствуется определенными техническими требованиями. Такой уровень контроля необходим во время вывода из зоны нагрева формы для создания оптимальной ориентации зёрен в отливке. Компания Консарк может предложить как индукционный, так и резистивный нагрев зон нагрева формы - как с одиночным, так и с многозонным управлением, в зависимости от практического применения и/или предпочтения заказчика.

Замена Экрана НК/МК

В нижней части нагревателя форм печей НК/МК термически изолированный щит помогает создать резкий охлаждаемый градиент в зоне затвердевания. Этот экран является решающим фактором процесса. Экран обычно устанавливается в заданное положение во время настройки нагревателя, когда печь открыта и нагреватель находится в холодном состоянии.

Опционно компания Консарк может обеспечить возможность точно расположить и убрать/заменить экран в момент, когда плавильная камера находится под вакуумом и нагреватель форм не выключен. Данная функция значительно увеличивает производительность печи.

Большие Равноосные Вакуумные Печи Прецизионного Литья

Чтобы увеличить ассортимент вакуумных печей прецизионного точного литья, компания Консарк иметь в своем распоряжении ряд печей для размещения очень больших одиночных или нескольких отливок для Промышленных Газовых Турбин и других применений.

Используя две камеры вертикальной или горизонтальной конструкции, эта номенклатура больших печей может производить равноосные отливки из объема расплава в 150-500 кг.

Индукционное Силовое Оборудование

Мощность подается от тиристорного преобразователя источника питания производства компании Индуктотерм. Мощность к плавильному индуктору подается через вакуумную камеру посредством уплотненного водоохлаждаемого коаксиального силового токоввода или узла силового порта.

Органы Управления

Все установки компании Консарк поставляются с полностью интегрированной системой управления для безопасной и эффективной работы печи.

В дополнение к инициированным/дистанционным автоматическим органам управления, печи производства компании Консарк всегда оснащены программируемым логическим контроллером (ПЛК) и опцией системы управления SCADA, основанной на ПК, которые способствуют автоматизации для обеспечения последовательности между отливками.

В компьютерном режиме управления оператор имеет возможность для выбора предварительно заданных рецептов, или же ввода новой установки параметров рецепта. Возможности "обучения" были разработаны для произведения успешных операций в ручном режиме, таких например как скорость наклона тигля, позиционирования тигля (см. ниже - Управление Наклоном/ Разливкой) и расположения формы, для сохранения в памяти компьютера для будущего воспроизведения в автоматическом режиме. Большие возможности сбора данных включены наряду с функцией анализатора статистических данных.

Управление Наклоном/ Разливкой

Управление процессом разливки является решающим моментом в установках Вакуумного Прецизионного Литья. Для соответствия наиболее точным требованиям компания Консарк разработала серию наклонных и перемещающихся узлов силовых портов, предназначенных для быстрой и точной разливки металла из индуктора в формы. Индуктор может быть отклонен вокруг своей разливочной оси и одновременно перемещен для выдвижения сливного носка тигля максимально близко к форме. Управление как углом наклона, так и продольным перемещением индуктора, обеспечивается системой управления персонального компьютера и программируемого логического контроллера, используя автоматически предопределенную рецептуру, обеспечивая тем самым последовательность между каждой отливкой без каких-либо отклонений, могущих возникнуть у оператора установки.

Быстрая Смена Индукторов

Уникальное соединение системы индукторов, специально разработанное компаниями Консарк и Индуктотерм, позволяет использовать широкую линейку быстросменных плавильных индукторов в одной и той же печи, таким образом, повышая эксплуатационную гибкость и применяемость системы.