ЛИТЬЕ ТАНКОВЫХ БАШЕН ПО НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ

С. А. Гладышев, Г. А. Дробах, В. А. Иоговский, Ю. А. Кожевников

Вестник бронетанковой техники. 1988 г. №4.

С 1974 г. башни отечественных основных танков от­ливались в кокиль, облицованный жидкой самотвердеющей смесью (ЖСС). Эта технология позво­лила полностью исключить ручной труд формов­щиков и механизировать процесс изготовления форм и стержней. Со временем выявились и недостатки: большой расход формовочного песка (более 8 т на одну отливку); образование трудноудалимого пригара на внутренней и наружной поверхностях; не­стабильность массогабаритных параметров; повы­шенный расход металла на прибыли. Поэтому воз­никла необходимость создания новой технологии*, исключающей указанные недостатки, поддающейся более высокому уровню механизации, позволяю­щей резко снизить себестоимость отливок и повы­сить их качество при сохранении заданных свойств. С целью выявления трудоемких операций предва­рительно был проведен функционально-стоимостный анализ всего технологического процесса (наклад­ные расходы и амортизационные отчисления не учи­тывались).

В общем случае себестоимость отливки танковой башни определяется по формуле

С_общ = С_м + C_ф + C_обр + C_т.о + С_деф + С_м.о, (1)

где С_м – стоимость броневой стали (66,7%); C_ф – стоимость изготовления форм, стержней и формовочных материалов (10,1 %); C_обр – стои­мость обрубных и очистных операций (2,5%); C_т.о – стоимость термической обработки (10,5 %); С_деф –стоимость исправления дефектов (9,6%); С_мо – стоимость механической обработки (0,6%). Как видно из приведенных данных, себестоимость отливки зависит в основном от стоимости металла, изготовления формы и исправления дефектов; об­щий вклад этих составляющих достигает 86%. Анализ расхода металла показал, что масса отлив­ки одной башни формируется следующим образом:

М_м = М_пр + М_обр + М_т.о  + М_м.о + М_д + (2)

где М_пр – масса прибылей, литников, скрапа, бра­кованных отливок (46,5 %); М_обр –масса металла, обрубаемого при подгонке массогабаритных пара­метров (2,4%); М_т.о  – угар металла при термичес­кой обработке (2,2%); М_м.о –масса стружки, сни­маемой при механической обработке (9,5%); М_д – масса готовой детали (39,4 %).

Анализ приведенных данных показывает, что коэф­фициент использования жидкого металла по обще­принятой технологии составляет около 0,4; основ­ную долю потерь составляют прибыли и стружка, снимаемая при механической обработке.

Из результатов анализа следует, что снижение себестоимости отливки танковой башни может быть достигнуто за счет уменьшения массы прибылей и припусков на механическую обработку, а также за счет снижения стоимости изготовления литейной формы и уменьшения числа дефектов. Для осущест­вления указанной цели использовались современ­ные достижения литейного производства и опыт по­лучения крупных стальных отливок в чистом метал­лическом кокиле.

Предложен новый технологический процесс, основ­ные положения которого заключаются в следую­щем:

1) создаются условия направленной кристаллиза­ции, для чего продольная ось отливки танковой башни в форме располагается вертикально: мас­сивной (лобовой) частью вверх, а тонкой (кормо­вой) – вниз (рис. 1);

2) наружная поверхность отливки формируется чистым металлическим кокилем, внутренняя – ме­таллооболочковым стержнем, полученным путем заполнения смесью ЖСС зазора между литой обе­чайкой, приблизительно повторяющей внутренний контур отливки танковой башни, и стержневым ящиком; толщина облицовки центрового стержня составляет 80...100 мм;

3) торцевая часть отливки формируется металли­ческой плитой, в которой с целью сокращения объ­ема механической обработки сформирован «зуб» приваркой к внутренней стороне плиты специаль­ных секторов (рис. 2, 3); монтаж секторов на металлической плите производится с учетом минимального припуска на механическую обработку и усадку отливки при затвердевании и охлаждении; внутреннее кольцо имеет скос, позволяющий отлив­ке с целью предотвращения трещин перемещаться при усадке; совмещение металлической плиты и кокиля при сборке формы производится по штыре­вой системе:

Рис. 1. Общая технологическая схема литья танковой башни:

1 – прибыль; 2 – кокиль; 3 – отливка; 4 – металлообэлочковый стер­жень; 5 – металлическая плита; 6 – литниковая система

4) литниковая система расположена с наружной стороны металлической плиты, что обеспечивает сифонную заливку литейной формы; состоит она из воронки, стояка диаметром 90 мм, двух перпендику­лярных к нему литниковых ходов диаметром 40 мм, которые заканчиваются четырьмя питателями ди­аметром 40 мм каждый (подвод металла сосредо­точен в кормовую часть отливки);

5) прибыль устанавливается вверху в лобовой час­ти отливки.

Рис. 2. Конструктивная схема металлической плиты, форми­рующей торец отливок:

1 – крышка литниковой системы; 2 – полость для получения «зуба»; 3 – литниковая система; 4 – внутренняя поверхность плиты

Процесс отливки танковой башни в чистый метал­лический кокиль с металлооболочковым стержнем и кокилирующей плитой при вертикальном расположении продольной оси литейной формы включает ряд операций:

1. Металлический кокиль накрывается кокилирующей плитой и с помощью переносной газовой горел­ки (через отверстие в плите) нагревается до темпе­ратуры 250...300 °С. Нагретые кокиль и плита ок­рашиваются противопригарной краской на основе маршаллита. Расход краски на кокиль составляет 60...65 л, а на плиту – 20...22 л.

2. Устанавливаются все внутренние стержни в по­рядке, предусмотренном серийной технологией.

3. Полученная полуформа накрывается нагретой и окрашенной металлической плитой, на внешней стороне которой выполнена литниковая система.

4. Плита и кокиль скрепляются специальными ско­бами; собранная форма устанавливается верти­кально в кессоне.

5. Форма заливается металлом при температуре 1560 °С.

6. Контроль температурного режима охлаждения производится в характерных точках с помощью 10 термопар типа ВР5/20.

Время выдержки отливки в форме достигало 8...9 ч, что имеет весьма существенное значение при дефиците площадей и оснастки в литейном це­хе. Отливку, полученную по новой технологии, ис­следовали на плотность, вырезав из нее несколько- продольных и поперечных темплетов. В темплете из сечения отливки по поперечной оси дефектов необнаружено.

На других темплетах обнаружены небольшие зоны пористости, которые могут быть ликвидированы пу­тем изменения режима заливки и конструкции лит­никовой системы.

Рис. 3. Схема выполнения «зуба» по новой, (а) и традицион­ной (б) технологии:

1 – литая поверхность; 2 – «зуб» после механической обработки; 3– припуск на механическую обработку; 4 – отливка; 5–прибыль; 6– линия огневого реза

Новая технология имеет ряд преимуществ: умень­шается расход жидкой стали на одну отливку – на 4 т, потери металла при механической обработке – на 700 кг, расход формовочных материалов – в 5 раз; уменьшаются или полностью ликвидируются трудоемкие операции по удалению пригара.

Преимущества новой технологии позволяют не только уменьшить себестоимость отливок танковых башен, но и увеличить выпуск отливок при неиз­менном парке оборудования на тех же площадях литейного и механического цехов.

Такой технологический процесс хорошо поддается механизации. Экономические расчеты показали, что внедрение новой технологии на одном из заводов отрасли при существующем объеме производства даст эффект свыше 800 тыс. руб. в год.

Вывод. Новый технологический процесс произ­водства литых танковых башен позволяет эконо­мить жидкий металл и механизировать трудоемкие операции. С его помощью может быть повышена производительность труда и снижена себестоимость готовой продукции.

* В работе принимали участие В. М. Александров, И. М. Зис­ман, В. Е. Иванов, И. В. Исаков, А. М. Каркарин, В. А. Конд­рашов, И. А. Лещукова, Г. И. Марков, Б. №. Токмин, Е. А. Шадрин, В. И. Швецов.