Розділ 3.4 СПЕЦІАЛЬНІ СПОСОБИ ЛИТТЯ

Виробництво виливків в одноразових піщано-глиняних фор­мах має багато недоліків. Головні з них: незадовільна якість поверхні й невисока точність розмірів виливків, висока вар­тість форм, яка становить близько 50 % вартості виливків,

антисанітарні умови праці, спричинені запорошеністю ливар­них цехів. Тому частка виробництва виливків у одноразових формах поступово скорочується, натомість зростає кількість виливків, виготовлених спеціальними способами: кокільним литтям [8, 21], литтям під тиском [8, 22], відцентровим литтям [8, 23], литтям за виплавлюваними моделями [8, 24], литтям за випалюваними моделями [25], литтям в оболонкові форми тощо. Перелічені способи лиття здатні істотно поліпшити якість ви­ливків, скоротити витрати на механічну обробку, зменшуючи припуски, поліпшити умови праці, ширше механізувати й ав­томатизувати виробничі процеси й здешевити ливарне вироб­ництво.

Лиття в кокіль

Кокіль (coquille — оболонка (фр.)) — це металева форма, яку наповнюють рідким металом під дією сил гравітації. Внут­рішня порожнина виливка створюється пісковим або метале­вим стрижнем. Особливістю кокілю є можливість багаторазово­го використання й висока його теплопровідність, яка істотно впливає на утворення структури виливка. Значна швидкість охолодження залитого металу сприяє формуванню дрібнозер­нистої структури і, окрім цього, для виливків з чавунів і сталей — виникненню відповідно відбіленого або загартованого поверх­невого шару високої твердості.

Для простих за конфігурацією виливків зі зовнішнім нахи­лом використовують суцільні кокілі, а для складних виливків — рознімні з вертикальною, горизонтальною або комбінованою поверхнями розкриття. Рознімні частини кокілю центрують між собою, а перед заливанням їх надійно фіксують у складеному положенні. Під час наповнення порожнини кокілю розплавле­ним металом з неї виходить повітря крізь випори, а гази, розчи­нені в металі, — крізь спеціальні щілини глибиною 0, 3...0, 5 мм (рис. 3.4.1), утворені на площині розкриття кокілю.

Кокілі виготовляють з чавунів, сталей, рідше — зі сплавів алюмінію. Для регулювання швидкості охолодження залитого металу й підвищення теплостійкості кокілю його робочу поверх­ню покривають теплоізоляційним матеріалом різної товщини.

Рис. 3.4.1. Щілини для

виходу газів із порожнини

кокілю

 

Значного поширення набули покриття багаторазового викорис­тання, які наносять на нагріту поверхню кокілю у вигляді суспензій за допомогою пульверизатора або пензля. До складу суспензій входять один або декілька вогнетривких матеріалів у вигляді дрібних порошків (кварц, циркон, оксид хрому, ок­сид цинку, тальк, графіт) і зв'язувальна речовина (рідке скло, зволожена вогнетривка глина та ін.). Покриття багаторазово­го використання (оксид алюмінію, вольфрам, молібден) нано­сять на робочу, поверхню кокілю методом високотемператур­ного напилення. Рідкі покриття одноразового використання на основі олив або мазуту наносять перед кожним заливанням форми. Під час стикання з рідким металом вони вигорають, утворюючи тонку захисну плівку. Щоб підтримувати оптималь­ний температурний режим в межах 200... 400 °С, робочу поверх­ню кокілю спочатку нагрівають газовим полум'ям або електрич­ним струмом, а при експлуатації охолоджують повітрям, водою або оливою.

Кокільним литтям виготовляють виливки з чавунів, сплавів алюмінію, магнію, міді, рідше — зі сталей і сплавів титану.

Нижче зображена схема будови металевої форми для ви­ливання поршня, яка складається з бічних половин 2 і 6 (рис. 3.4.2), нижньої частини 8, двох суцільних стрижнів 1 і 7 та рознімного стрижня, що має центральний 4 й два бічних елементи 3 і 5. Сплав потрапляє в порожнину кокілю через ливниковий канал (на рисунку не зображений). Після крис­талізації металу та його охолодження до заданої температури виймають центральний елемент рознімного стрижня, після чого — бічні його елементи й наостанку — суцільні стрижні. Насамкінець розкривають бічні половини кокілю й виштов­хують виливок.

Рис. 3.4.2. Схема будови кокілю для відливання поршня:

1, 7 — суцільний стрижень; 2, 6 — бічна половина кокілю;

З, 5 — бічні елементи і 4 — центральний елемент рознімного стрижня;

8 — нижня частина кокілю

Порівняно з литтям в одноразові форми кокільне лиття має такі переваги:

— багаторазове використання кокілю — від сотні до десят­ків тисяч разів;

— більші точність розмірів, якість поверхні й механічні вла­стивості отримуваних виливків;

— вища продуктивність праці, бо не потрібно чистити вили­вки та виготовляти ливарну форму кожного разу;

— ліпші санітарні умови праці;

— ширші можливості механізації та автоматизації процесу.
Недоліки лиття в кокіль:

— через високу вартість металевої форми лиття в кокіль вигідне лише в серійному й масовому виробництвах;

— обмежені можливості виготовлення тонкостінних вилив­ків, зумовлені швидким охолодженням залитого металу.

Лиття під тиском

Суть лиття під тиском полягає в тому, що наповнення металевої прес-форми й подальша кристалізація сплаву відбу­ваються під великим тиском. Завдяки ретельно виготовленим прес-формам і тиску на рідкий метал виливки мають гладку поверхню й точні розміри, а швидке охолодження сприяє фор-

муванню дрібнозернистої структури. Цим способом отримують виливки складної конфігурації масою від кількох грамів до де­сятків кілограмів зі сплавів алюмінію, цинку, магнію, міді, рід­ше — з чавунів і сталей.

Щоб захистити прес-форму від взаємодії з розплавленим металом й полегшити виймання виливка, перед кожним зали­ванням змащують робочу поверхню прес-форми емульсією, го­ловними складовими якої є олива і вода. Після випаровування води на гарячій поверхні прес-форми залишається тонкий шар мастильного матеріалу. Метал наповнює прес-форму з великою швидкістю, що є перешкодою для повного виходу з її порожни­ни повітря й газу, який утворився під час згорання мастильно­го матеріалу. Ось чому виливки, отримані литтям під тиском, мають газоповітряні пори. Щоб зменшити пористість, вакууму­ють прес-форму, наповнюють її порожнину суцільним (не пере­мішаним з газами) струменем металу або використовують ме­тал у твердо-рідкому стані.

Прес-форми для сплавів кольорових металів виготовляють з легованих сталей, а прес-форми для чавунів і сталей — зі спла­вів на основі молібдену й вольфраму.

Усі сучасні машини для лиття під тиском поділяють на ма­шини з холодною й гарячою камерою пресування. Камерою пресування служить циліндр і поршень.

Розрізняють машини з холодними вертикальною та горизон­тальною камерами пресування. Перевагу віддають машинам з горизонтальною камерою пресування, бо вони продуктивніші. Машина з холодною горизонтальною камерою пресування складається з циліндра 6 (рис. 3.4.3) з вікном для заливання металу, поршня 7, рухомої 2 і нерухомої 4 половин прес-форми та стрижня 3. Порцію металу заливають ковшем 5 у вікно ци­ліндра. Після цього поршень пересувається вліво, витісняє ме­тал із циліндра в порожнину прес-форми (рис. 3.4.3, б), ство­рюючи тиск від 40 до 200 МПа. По охолоджені виливка до зада­ної температури виймають стрижень, відводять рухому полови­ну прес-форми вліво і за допомогою виштовхувача 1 викидають з неї виливок 8 (рис. 3.4.3, в). Згодом робочу поверхню обдува­ють стисненим повітрям, змащують емульсією, опускають стри­жень, закривають прес-форму і цикл повторюють.

-------------------------------------------------------- 327

Рис. 3.4.3- Схема машини

 

для лиття під тиском з холодною горизонтальною камерою пресувапня: 2 — виштовхувач; 2 — рухома і 4 — нерухома половини прес-форми; 3 — стрижень; 5 — ківш; 6 — циліндр; 7 — поршень; 8 — виливок

 

Машина з гарячою камерою пресування складається з тиг­ля 2 (рис. 3.4.4), циліндра /, поршня 5, рухомої 8 і нерухомої 6 половин прес-форми та виштовхувачів 9. Необхідна температу­ра металу в тиглі підтримується газовим пальником 10. Крізь отвори 3 метал затікає в середину циліндра. Рухаючись вниз, поршень витісняє метал з циліндра в порожнину прес-форми крізь канал 4 (рис. 3.4.4, б). Після кристалізації металу пор­шень піднімається і рештки металу стікають в циліндр. Згодом рухома половина прес-форми відходить вліво й виштовхувачі викидають виливок 7 (рис. 3.4.4, в). Машина оснащена гідравліч­ним приводом. Тиск, створюваний в камері пресування, стано­вить 10... 100 МПа. У машинах з гарячою камерою пресування немає операції заливання металу, з огляду на що вони продуктив­ніші порівняно з машинами з холодною камерою пресування. Водночас постійне перебування циліндра й поршня у контакті з

розплавленим металом негативно позначається на тривалості їх

експлуатації.

Машини з гарячою камерою пресування використовують для виробництва виливків зі сплавів цинку та магнію.

Лиття під тиском посіло міцні позиції в масовому виробниц­тві. Цим способом виготовляють блоки циліндрів автомобіля, деталі фотоапаратів, біноклів та ін.

Переваги лиття під тиском перед кокільним литтям:

— підвищена точність розмірів і висока якість поверхні ви­ливків;

— можливість виготовлення виливків з товщиною стінки близько 1 мм;

— висока продуктивність, зумовлена незначною кількістю операцій;

— низька вартість виливків, виготовлених в умовах масово­го виробництва.

Недоліки:

— обмежена маса виливків;

— висока вартість прес-форми;

— наявність у виливках газоповітряних nop.

Відцентрове лиття

Під час відцентрового лиття кристалізація металу відбу­вається тоді, коли діють відцентрові сили у формі, яка оберта­ється. Ці сили, значно перевищуючи сили гравітації, відтиска­ють метал до стінок форми, внаслідок чого в центрі форми вини­кає порожнина й тому зникає необхідність у застосуванні стриж­ня. Шлаки та гази, які мають меншу густину порівняно з рідким металом, витісняються на вільну поверхню, через що виливок стає щільним. Кристалізація починається від стінок металевої форми й закінчується на вільній внутрішній поверхні виливка. Щоб збільшити стійкість металевої форми, її охолоджують і ро­бочу поверхню покривають вогнетривким порошком.

Відцентровим литтям найчастіше виготовляють вироби, що мають вигляд тіл обертання (труби різного призначення, кіль­ця, біметалеві втулки, гільзи двигунів внутрішнього згорання, бандажі коліс трамвайних і залізничних вагонів), матеріалом яких може бути чавун, сталь або сплави кольорових металів. Маса виливків може становити від кількох кілограмів до кіль­кох десятків тонн.

Машини для відцентрового лиття бувають і з горизонталь­ною, і з вертикальною віссю обертання.

Машина з горизонтальною віссю обертання складається з циліндричної металевої форми / (рис. 3.4.5, а), покришки 3 і

жолоба 2. Перед заливанням металу формі надають обертально­го руху. Метал із ковша 4 потрапляє в жолоб, а з нього — у форму. Під час відливання довгих труб жолоб переміщається від одного краю форми до протилежного, що дає змогу рівномірно розподілити метал у формі.

У машині з вертикальною віссю обертання (рис. 3.4.5, б) на залитий метал, крім відцентрової сили, діє ще й сила гравіта­ції, яка спричинює різну товщину стінки виливка по висоті. Щоб не допустити великої різниці, товщини стінки, висота ви­ливка повинна бути меншою за його внутрішній діаметр.

Переваги відцентрового лиття порівняно з литтям в однора­зові пісково-глиняні форми:

— зникає потреба в застосуванні стрижнів для виливків з

циліндричним отвором;

— отримують виливки зі сплавів з низькою рідкоплинністю.

Недоліки:

— складно виготовляти якісні виливки зі сплавів, схильних

до ліквації;

— вільна поверхня характеризується порівняно низькою точ­
ністю розмірів.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: