Способы отливки чугунных труб

Чугунные канализационные трубы: виды, нормативные требования и способы литья

Традиционно чугунные трубы используются при устройстве внутренних и наружных канализационных сетей. Несмотря на то, что в продаже уже достаточно давно появились их полимерные аналоги, чугунные канализационные трубы так и не уступили своих позиций. Они надежны и долговечны, но укладывать и транспортировать их следует аккуратно. Чугун является хрупким материалом, поэтому при сильном ударе изделие может расколоться – особенно это касается серого чугуна.

Виды чугунных труб

Классифицируются трубы, исходя из:

• типа канализационной сети – на напорные и безнапорные;
• внешнего вида – на раструбные и безраструбные.

Канализационная чугунная труба напорная, имеющая маркировку ВШЧГ, изготавливается из высокопрочного чугуна, в состав которого входит графит шаровидной формы. Материал имеет улучшенные характеристики, по сравнению с серым чугуном, что позволяет ему конкурировать со сталью. Трубы ВШЧГ имеют несомненные преимущества:

• антикоррозийные свойства;
• механическую стойкость;
• морозоустойчивость;
• высокую прочность;
• выносливость при воздействии агрессивной среды.

Высокие технические показатели позволяют использовать чугунные трубы для наружной канализации марки ВШЧГ для монтажа инженерных сетей глубокого залегания и трубопроводов, подвергающихся повышенной нагрузке, к примеру, под автодорогами. Срок эксплуатации таких трубопроводов выше в 4-7 раз, по сравнению со стальными магистралями. Выпускаются трубы ВШЧГ с раструбами. В некоторых случаях на них устанавливают уплотнительные манжеты из резины.

Раструбные напорные трубы маркируются ЧНР. На строительном рынке они используются достаточно давно в различных сферах. Основным их преимуществом является долговечность. Они не так быстро ржавеют, как стальные трубы, а дополнительное покрытие битумом обеих поверхностей защищает их от коррозии.

Маркировка ЧК обозначает группу, представляющую безнапорные чугунные трубы для канализации. В их производстве используется серый чугун, в составе которого присутствует пластинчатый графит, за счет чего материал имеет малую прочность, в сравнении с другими видами чугунов. Трубы ЧК укладывают на участках самотечных канализационных сетей, не подвергающихся повышенным нагрузкам. При устройстве внутренней канализации их стыкуют с пластиковыми трубами через резиновые переходники, обеспечивающие надежное соединение.

Интересным фактом является возможность повторного использования ЧК труб после их демонтажа.

Безраструбные чугунные трубы с маркировкой SML появились сравнительно недавно. Они изготавливаются литьевым способом из чугуна с графитом, имеющим розеточную форму. Особенности безраструбных труб являются их преимуществами, а именно:

• защитное покрытие внутренней поверхности эпоксидными составами повышает пропускную способность, уменьшает вероятность заиливания, образования наслоений и появления коррозии;
• безраструбное соединение с помощью специальных хомутов обеспечивает герметичность стыков без использования дополнительных уплотнителей.

Также следует отметить, что SML трубы не нуждаются в шумозащите, пожароустойчивы, не боятся агрессивной среды, высоких и отрицательных температур, а сфера их применения достаточно разнообразна. Безраструбные трубы имеют четкие формы со стенками равномерной толщины. Подвергаясь дальнейшей термической обработке, они теряют хрупкость и приобретают большую прочность.

На сегодняшний день трубы маркиSML являются наиболее надежным вариантом при устройстве внутренних, а в некоторых случаях и наружных систем водоотведения. Но не стоит забывать о том, что безраструбные чугунные трубы монтируют на безнапорные трубопроводы.

Стандарты и нормативные требования

Производство любой продукции и предоставление услуг подчиняется определенным правилам и нормам. Имеют свои стандарты и чугунные канализационные трубы, ГОСТ, а также СНиП, регламентируют их размеры, характеристики, разновидности фасонных изделий, качество и внешний вид.

Трубы из чугуна должны иметь обязательную маркировку, в которой указывается:

• тип трубы (артикул);
• условный проход и длина;
• торговый знак;
• ГОСТ;
• год выпуска.

Трубы малого диаметра транспортируют пачками до трех тонн. Это могут быть контейнера или перемотанные проволокой связки. Трубы укладывают в виде штабелей не более двух-трехметровой высоты на выровненные площадки, а между рядами прокладывают деревянный брус.

По требованиям техники безопасности, штабеля с трубами следует ограждать боковыми опорами или предусматривать другие меры по предотвращению самоскатывания.

Наружные трубопроводы

Для напорных канализационных сетей чугунные трубы изготавливаются трех классов, обозначающихся буквами: ЛА, а также А или Б. Они имеют одинаковые величины по условному диаметру ( 65-1000мм) и по длине (2-10м), а отличаются – по массе в пересчете на погонный метр и толщине стенки.

В нормативных документах определяются предельно допустимые отклонения некоторых параметров:

• по массе – не более 5 процентов;
• по длине – 20мм;
• по диаметру – в зависимости от условного значения диаметра.

Стандартами устанавливается также возможная кривизна труб, отклонение от перпендикулярности оси трубы к плоскости ее торца и др. Изнутри и снаружи, в соответствии с ГОСТ, труба чугунная канализационная в качестве защиты должна иметь покрытие из нетоксичных и безопасных материалов, не препятствующих правильной герметизации стыков. Нанесенный слой не должен:

• обладать сопутствующим неприятным, тяжелым запахом;
• растворяться и размягчаться в канализационных стоках при температуре до 60 градусов;
• иметь сколы, отслоения и какие-либо трещины.

Производителям разрешается отступать от правил по нанесению защитного покрытия, но только по требованию второй стороны – заказчика.

Внутренние трубопроводы

Для систем внутридомовых канализационных сетей имеются свои нормы и условия, по которым они изготавливаются и монтируются. В документах указываются основные размеры, требования к качеству производимых труб, правила их приемки и эксплуатации.

Кроме информации о чугунных трубах, ГОСТ рассматривает и регламентирует конструкции, форму и размеры фасонных элементов трубопроводов:

• раструбов и отводов;
• патрубков и отступов;
• хвостовиков и муфт;
• тройников и крестовин;
• ревизий и колен.

Стандартами предусмотрен минимальный и максимальный диаметр канализационной чугунной трубы (50-150мм), а также полезная длина без учета раструба (750-2200мм ).

К чугунным трубам для внутренних сетей предъявляются следующие требования:

• допустимое отклонение условного диаметра – не более 2мм, а по длине – 0,9 процента;
• отсутствие дефектов отливки, способных повлиять на правильность монтажа или беспроблемную эксплуатацию;
• возможность противостоять гидравлическому давлению 0,1МПа.

В качестве антикоррозийной защиты поверхность трубы обрабатывают битумной мастикой с температурой размягчения не ниже 60 градусов. На покрытии не должны присутствовать отслоения, пузыри или трещины. Оно должно быть сплошным, ровным и не липким.

Производство чугунных труб

Отливают чугунные трубы двумя способами:

Каждый из них имеет свои особенности и преимущества.

Центробежное литье

Жидкий чугун поступает во вращающуюся форму, где благодаря воздействию центробежных сил оседает на ее стенках, равномерно распределяясь по ним. На завершающем этапе металл кристаллизуется, и получается готовое изделие. От объема заливаемого в форму чугуна зависит толщина стенки трубы.

Способ центробежного литья отличается:

• высочайшей производительностью;
• экономичностью;
• качественными показателями готовых изделий;
• невостребованностью в дополнительных площадях под формовочные и сушильные процессы;
• полной автоматизацией.

Хотя при центробежном литье можно получать сложные очертания изделий, все они ограничены только лишь формой вращения, а используемое в производстве оборудование является дорогостоящим. Все это относится к недостаткам данного вида литья. К тому же, по технологии должно происходить строгое дозирование металла, иначе результаты будут неудовлетворительными.

Полунепрерывное литье

Заключается процесс полунепрерывного литья в свободном поступлении жидкого чугуна в специальную форму, называемую кристаллизатором. В нем металл охлаждается и твердеет под действием холодной воды, омывающей форму. Еще не совсем остывшую заготовку постепенно извлекают из кристаллизатора под действием двигающегося вниз механизма. После остывания, сформованную отливку нарезают на нужную длину.

• дает возможность выпуска длинномерных чугунных труб;
• экономит металл и материальные затраты (за счет отсутствия сменного оборудования);
• обеспечивает точность геометрии изделий.

Из недостатков данной технологии можно назвать трудоемкость извлечения трубных заготовок и сложность самого механизма, предназначенного для вытягивания наполовину готовых изделий.

Источник

Чугунное литье

Чугун — это сплав железа с углеродом и другими элементами. Является недорогим, прочным, износостойким, но хрупким конструкционным материалом, широко используемым в промышленности и строительстве.

Технология литья из чугуна

Технология литья из чугуна впервые была освоена в Китае около Х века н.э., в Европе впервые упоминается в 14 веке, как материал для производства пушек. В России первое «литье чугунное, для делания пушек пригодное» относиться к эпохе Ивана IV Рюриковича. Расцвет эпохи чугуна наступил в 19-20 веках. В это время из него делали мосты и трубопроводы, фонари и ограды, элементы архитектурного декора и несущие конструкции зданий. Кроме того, из того же материала отливали рельсы, детали станков, и двигателей. Отдельно стоит упомянуть чугунную посуду, утюги и отопительные приборы.

Чугун также являлся исходным компонентом для производства стали мартеновским способом. Объем его производства был важнейшим показателем экономической мощи страны и ее военного потенциала. С изобретением недорогих технологий производства и обработки сплавов алюминия и стали значение чугуна как конструкционного материала заметно снизилось. Широкое развитие производства высокопрочных пластиков и композитных материалов окончательно оттеснило чугун с передовых позиций.

Процесс литья из чугуна

Чугун производится в доменных печах — огромных сооружениях, высотой с десятиэтажный дом. После расплавления руды и удаления примесей происходит отливка чугуна в стальные формы — изложницы. Получающиеся слитки (чушки) – содержат чугун определенной марки и готовы к дальнейшему переделу. На литейных заводах из них отливают различные готовые изделия.

Процесс литья из чугуна

Основные этапы процесса литья из чугуна:

1. Подготовка модели готового изделия
2. Изготовление формы для отливки
3. Расплавление чугунных чушек
4. Отливка расплава в формы
5. Извлечение отливок и их окончательная обработка

Существует несколько методов изготовления моделей и подготовка форм

Основные методы чугунного литья

Современная промышленность использует много различных методов производства чугунного литья. Они сводятся к нескольким основным методам литья:

• в формы из глиняно-песчаной смеси (так называемое литье «в землю»)

внутрь формы помещается модель готового изделия, полностью повторяющаяся его форму, но превышающая его по размерам на величину литейной усадки. Глиняно-песчаная смесь трамбуется и уплотняется, обеспечивая полное прилегание к модели. Литье чугуна в форму осуществляется через специально предусмотренные отверстия — литники.

• в гипсовые формы (и из других отвердевающих растворов);
• в оболочковые формы;
• в кокиль (металлические защищенные формы);
• по выплавляемым моделям;
• под давлением.
• В газифицируемую модель

Специалисты различают несколько видов чугуна, в зависимости от содержания тех или иных примесей.

Серый чугун содержит от 2,9% до 3,7% графита и кремний, обладает отличными литейными свойствами:

• низкая температура плавления
• высокая текучесть расплава
• малая усадка.

Является подходящим материалом для корпусов станков и механизмов, поршней и блоков цилиндров двигателей. Высокая хрупкость исключает применение материала в деталях, работающих на изгиб и растяжение. Литье серого чугуна преимущественно проводится в песчаные формы и в кокиль.

Высокопрочный чугун, ВЧШГ, содержит графит в шаровидной форме. Этот вид графита отличается высокой вязкостью и ковкостью, пригоден для кузнечной обработки. Из него отливают трубы, трубопроводную арматуру, ответственные и высоконагруженные детали механизмов.

Изделия из высокопрочного чугуна производят также методом литья в газифицируемую модель. Литье чугуна производится в форму из песчаной смеси, уплотненной вокруг полистироловых блоков моделей.

Для улучшения механических свойств отливки из высокопрочного чугуна подвергают термической обработке. Ее основные этапы:

• нагрев до 850 °C;
• выдержка в нагретом состоянии несколько часов;
• медленное остывание в минеральном масле при 350 °C.

Термообработка повышает однородность материала и снимает внутренние напряжения в отливке, снижая вероятность возникновения трещин в процессе эксплуатации

Производство чугуна

Производство чугуна из ряда главных показателей экономической мощи страны отошло в ряд второстепенных, но не потеряло своего значения для экономики.

Лидером в производстве чугуна с почти десятикратным отрывом является Китай- 543,748 млн. т в год, следом идут Япония 66,943 млн. т, Россия — 43,945 млн. т и Индия — 29,646 млн. т. Китай производит более 50% мирового чугуна.

Чугун производится в доменных печах, подготовленная железная руда плавится вместе с добавками, в качестве топлива используется коксующийся каменный уголь или природный газ.

Основное потребление чугуна происходит сегодня в качестве компонента для выплавки стали. Развитие чугунного производства идет в основном в направлении повышения его энергоэффективности, экологичности и снижения издержек.

Уникальные свойства чугуна — дешевизна, прочность и коррозионная стойкость позволяют черному металлу уверенно смотреть в будущее.

Чугунные отливки

Чугунные отливки бывают разных размеров — от мелких деталей до многометровых станин крупных станков. Конфигурация их тоже бывает самая разнообразная — от простеньких втулок до изысканных литых решеток и ворот.

Отливки из чугуна также подразделяются:

1. по назначению – на общие и специальные, такие, как антифрикционные, жаропрочные и т.п.
2. по структуре материала – на ферритные, перритные и смешанные
3. По виду содержащегося графита — на шаровидные, пластинчатые, хлопьевидные и вермикулярные
4. По содержанию углерода — на белые, серые и отбеленные

В металлургической науке существуют и другие классификации чугунных отливок.

Способы литья

Наиболее современный способ это литье по газифицируемым моделям. Этот способ позволяет не только осуществлять литье чугуна, но и получать стальные отливки. Способ отличается экономичностью, экологичностью и возможностью повторного использования материала форм.

Способ состоит из следующих этапов.

Подготовка моделей

Модели делают из предварительно вспененного и подсушенного полистирола с размером зерна 0,3— 0,9 мм. (в зависимости от габаритов детали). Материал задувается в формы, запекается и охлаждается.

Литье по газифицируемым моделям

Модели склеивают или спаивают в блоки. Далее блоки опускают в ванну, чтобы нанести противопригарное покрытие и высушивают. Если конфигурация изделия сложная, то покрытие наносят из сопла.

Формовка

Блоки моделей помещают в опоку, размещенную на вибрирующем основании, постепенно засыпая их песчано-глиняной смесью, их «землей». Иногда засыпку производят слой за слоем, отдельно уплотняя каждый.

Засыпанные и уплотненные формы перевозят в заливочный цех. Вакуумный насос завершает уплотнение песка и придание ему достаточной прочности.

Заливка металла

Металл заливают прямо в материал модели. Жидкий расплав испаряет полистирольные модели и заполняет все детали рельефа.

Продукты сгорания полистирола удаляются вакуумным насосом прямо через стенки формы.

Завершающие операции

Отливки из чугуна остывают в форме. Темп снижения температуры и общая его длительность определяется весом детали, толщиной ее стенок и требованиями производственного процесса. Далее формы разбиваются, отливки очищаются от остатков противопригарной краски, удаляются литники.

Преимущества чугунного литья

Чугунное литье отличается от отливок из других материалов рядом преимуществ, таких, как:

• дешевизной
• высокой прочностью и износостойкостью
• высоким качеством поверхности, сводящим к минимуму последующую механическую обработку

Характеристики и применение чугуна

Важно отметить, что при использовании современных методов литья дешевле получается не только сама отливка, но и конечная продукция. Многие производства, в конце 20 века заменившие чугунные детали своих изделий на стальные, вернулись или планируют вернуться к проверенному временем материалу на новом этапе его развития.

Источник