Довідник - ливарне виробництво

Зі спеціальних способів лиття в даний час поширені лиття в металеві форми, відцентрове лиття, лиття під тиском, точне лиття по виплавлюваних моделях, лиття методом вакуумного всмоктування і лиття в оболонкові форми.

Удосконалення та впровадження спеціальних видів лиття дає можливість отримати виливки настільки близькі до остаточного вигляду виробу, що механічну обробку можна обмежити лише чистової і шліфуванням.

Літее в металеві форми (кокільне лиття)

При літее в металеві форми виходять виливки з хорошими механічними властивостями завдяки дрібнозернистому будовою металу внаслідок швидкого охолодження. Виливки мають досить точні обриси, майже не потребують обробки, а якщо в них і передбачається припуск на обробку, то в кілька разів менше, ніж при литві в пісок. При лиття в металеві форми відпадають земельне господарство, опоки, сушильні печі, а умови роботи стають більш гігієнічними (немає пилу від формувальної землі). Через масивності металевої форми вага відливаються деталей обмежений.

В даний час з успіхом застосовують автоматичні ливарні машини, в яких закривання і відкривання металевої форми механізовано. Видалення газів з газонепроникних форм проводитися через випори, через тригранні щілини і вентиляційні нитяні канали в площині роз'єму форми, достатні за перетину для виходу газів, але недостатні для витоку металу.

Матеріал для виготовлення металевої форми береться в залежності від що заливається в нього сплаву; зазвичай застосовують сірий чавун, рідше - маловуглецевої сталь. Температура форми перед заливанням повинна бути не нижче 200 o C для сталі; для чавуну - 200-300 o C; для алюмінієвих сплавів - 250-350 o C; для мідних сплавів - 150-200 o C (при масивних виливках - 120-150 o C).

Форми для продовження терміну їх служби змащують одним з наступних вогнетривких матеріалів: SiO2 (кварцовий борошном або маршалита), MgO (магнезитом), Al2 O3 (глиноземом, вогнетривкої глиною або бетоніта). FeO · Cr2 O3 (хромистоїзалізняку). Сполучною речовиною при цьому зазвичай служить рідке скло.

Перед заливанням мідних сплавів металеву форми не обмазують, а фарбують спеціальною фарбою з вареного масла з графітом (4%) або просто мастилом з парафіном (по 50%) і ін. Для алюмінієвих сплавів форми змащують складом з 30 г окису цинку і 30 г рідкого скла на 1 л води або 200 г крейди і 30 г рідкого скла на 1 л води.

відцентрове лиття

При відцентровому литті в обертову форму заливають розплавлений метал, який під дією відцентрових сил притискає її до стінок і, застигаючи, приймає бажану форму. Виливки виходять щільними, так як сторонні включення, так само як і гази, будучи легше металу, відтісняються відцентровою силою до внутрішньої поверхні форми, а основне тіло виливки набуває щільне здорове будова.

При відцентровому литті форми роблять з чавуну і хромонікелевої сталі. З внутрішньої сторони поверхні змащую тих шаром вогнетривкого матеріалу.

Подовжені деталі (циліндри, втулки) відливають на машині з горизонтальною віссю, а зубчасті колеса, кола, кільця, гребені гвинти і арматуру - на відцентровій машині з вертикальною віссю.

При відцентровому литті можна отримати виливки будь-якої форми, а не тільки тіла обертання. При так званому полуцентробежном лиття конфігурація відливаються деталей утворюється не тільки відцентровою силою, але і за допомогою стрижнів. Вісь обертання форми при цьому збігається з віссю симетрії виливки. При центрифугуванні метал в форму подається через стояк в центрі, а в порожнину форм, розташованих на горизонтальному столі, він потрапляє по ливникових каналах. Таким способом можна отримати виливки і не мають осі симетрії. Будь-якої конфігурації.

Лиття під тиском

При лиття під тиском розплавлений метал примусово, під тиском поршня або стисненого повітря, заповнює сталеві форми і застигає в них. вийнята з форми готова виливок не вимагає подальшої обробки.

За допомогою лиття під тиском можна отримати дуже тонкостінні деталі (до 0,1 мм) з різьбленням, отворами і складної форми. Точність розмірів деталей, відлитих під тиском, дуже висока (0,1-0,01 мм). Всі виливки виходять абсолютно однакові і взаємозамінними. Вироби мають дуже дрібнозернисту структуру, яка забезпечує підвищені механічні якості.

Продуктивність однієї машини сягає 4000 і більше виливків в зміну.

Останнім часом за способом лиття під тиском досить успішно відливають не тільки деталі з легкоплавких металів і легких сплавів, а й зі сплавів міді - бронзи, латуні. Застосовують лиття під тиском і для армованих виробів, наприклад, з цинковий і алюмінієвих сплавів з залитими в них сталевими, латунними і бронзовими втулками, сердечниками і т.п.

Для легкоплавких свинцевих і олов'яних сплавів форми роблять з вуглецевої сталі, що витримує до 50 тис. виливків. Для цинкових сплавів застосовують хромонікелевої сталі, що витримує до 100 тис. Виливків. Для виливків з алюмінієвих сплавів кращим матеріалом для форм служить хромовольфрамовая сталь.

Недоліками лиття під тиском є ​​необхідність застосування дорогих сталевих форм і спеціальної установки для стисненого повітря, а також обмежені розміри і вага виливків. Великі труднощі представляє лиття під тиском сталевих деталей.

Лиття в оболонкові (коркові) форми

До передових технологічних способах лиття, що дозволяє виготовляти найбільш точні виливки з мінімальною механічною обробкою, зі зменшенням витрат металу на стружку ставитися лиття в оболонкової формі.

Для отримання лиття в оболонкові форми на нагріті металеві плити з закріпленими на них металевими моделями і ливникової системою наноситься шар піщано-бакелітовій суміші. Нагріта до 150-200 o C модельна оснастка розплавляє бакелит. Який змочує зерна формувального матеріалу, прилипає до моделі. Надлишок суміші, що не прилип до моделі, видаляється, а модельна плита з кіркою суміші товщиною 7-10 мм поміщається в піч, нагріту до 300-350 o C, де швидко (1-3 хв.) Відбувається затвердіння кірки на моделі. Жорстка кірка, знята з моделі (півформа), злучається з відповідною їй іншою оболонкової напівформи і заливається металом.

Матеріалом для оболонкових форм, що заливаються, чавуном або кольоровими металами і сплавами, служить дрібнозернистий кварцовий пісок з 10% бакелітовій смоли. З метою поліпшення поверхні сталевих виливків іноді застосовують хромовий залізняк, хромомагнезіт, магнезит і інші добавки, що підвищують вогнетривкість, але здорожують вартість піщано-смоляних сумішей.

Заміна звичайної піщаної форми тільки оболонкою (кіркою) скорочує витрату формувальних сумішей на 50-90%, підвищує точність розмірів і чистоту поверхні виливки, збільшує з'їм з квадратного метра виробничої площі, знижує вартість виливки.

Точне лиття по виплавлюваних моделях

У цьому способі лиття моделі виготовляється з легковиплавляемого матеріалу - парафіну зі стеарином і ін. На моделі, виготовлені з великою точністю, наноситься міцна оболонка, яка забезпечує проведення операцій витапліванія моделей, прожарювання і заливання рідким металом без застосування наповнювачів і опок, що ускладнюють раніше виробництво точного лиття по виплавлюваних моделях. На виплавляють модель наноситися кілька (2-5 шарів), що складаються з кварцовою борошна і гидролизованного розчину етилсилікату (або їх замінників). Останній шар наноситься з маси, що надає керамічної оболонці необхідну міцність після витоплювання моделі і прожарювання оболонки. Хороші результати забезпечуються складом з: 40-45% розчину рідкого скла з питомою вагою 1,32 і 60-65% по вазі кварцовою борошна (маршалита, меленого кварцового піску або плавленого кварцу), просіяного через сито № 100. нанесені шари, присипані піском , піддаються повітряній сушці при температурі 20-25 o C протягом не менше 4 год. Або Електросушкі (10 хв).

При Електросушкі одночасно витоплюється модель, а при повітряному сушінні модель витоплюється 20-40 хв. В термостаті, нагрітому до 150-180 o C. При витоплюванні модельні комплекти поміщають літніковой чашею вниз.

Після витапліванія моделі оболонка нагрівається в прожарювальної печі, нагрітої до температури 600-650 o C. Потім температура підвищується до 900 o C зі швидкістю приблизно 100-150 o C на годину. Після досягнення в печі900 o C, прожарювання закінчується, оболонка віддаляється з печі і подається на заливку.

Для уникнення утворення окалини на виливок через доступ повітря через оболонку і в цілях забезпечення техніки безпеки оболонку перед заливкою металом поміщають в кожух з тонкого заліза на піддоні і засипають зазор сухим піском (а при необхідності швидкого охолодження - металевим дробом), накривши конічної кришкою литниковую чашу. Кришку перед заливкою металу видаляють.

Виливки виходять без швів (у форм немає роз'ємів), розміри виливків виходять точними, ніж при литті в землю, так як тут виключені причини втрати точності від расколачіванія форми моделлю при її отриманні, перекіс половинок форми, підйом верхньої опоки і роздуття форми під тиском рідкого металу і т.п. Точність виливків, одержуваних по виплавлюваних моделях, досягає ± 0,05 мм на 25 мм довжини виливки, а чистота поверхні виходить в межах 4-6-го класів за ГОСТ 2789-51.

Цим способом відливають зі сталі, чавуну і кольорових металів вироби від декількох грамів до 50 кг, а художні виливки - до 100 кг і розміром до 1,5 м.

Застосування точного лиття доцільно ля виготовлення деталей; 1) зі сталі і сплавів важко піддаються або не піддаються механічній обробці (ріжучий інструмент, який потребує тільки в заточенню його ріжучої кромки на наждачному колі); 2) складної конфігурації, що вимагає тривалої і складної механічної обробки, велику кількість пристосувань і спеціальних ріжучих інструментів, з неминучою втратою цінного металу у вигляді стружки при обробки (турбіни лопатки, частини механізму швейних машин, мисливських рушниць, лічильних машин); 3) художньої виливки з чорних і кольорових сплавів.

Є і багато інших областей застосування точного лиття по виплавлюваних моделях.

Лиття методом вакуумного всмоктування

Сутність лиття методом вакуумного всмоктування полягає в тому, що тонкостінна, безперервно охлаждаемая водою форма - кристалізатор, пов'язана з вакуум - системою, занурюється у ванну з розплавленим металом.

Вакуумним всмоктуванням заповнюється порожнину кристаллизатор, стінки якого завдяки охолодженню водою забезпечують інтенсивну кристалізацію від стінок до центру.

Необхідна товщина стінки виливка регулюється тривалістю витримки кристалізатора під вакуумом.

Отримання виливків методом вакуумного всмоктування здійснюється на спеціальній установці. Регулювання тривалості витримки кристалізатора під вакуумом можливо з точністю до 0,1 сек. при автоматичній установці включення і виключення вакууму.

Після зняття вакууму що не встигла закристалізуватися частина мітла стікає назад в ванну. Відлита заготовка випадає сама за рахунок усадки металу і конусності кристалізатора.

Бронзові виливки, отримані методом вакуумного всмоктування, мають кращу структуру і більш високі механічні властивості, ніж відливання, отримані іншими способами лиття.

Виготовлення виливків вакуумним всмоктуванням успішно застосовується, наприклад, при отриманні заготовок для втулок з кольорових металів. Цим способом усувається шлюб по газовим раковин і пористості.

Вибивання, взування, очищення та контроль лиття

В індивідуальному виробництві виливок з суничної форми виймають вручну, вибиваючи з опок формувальну суміш, щоб розм'якшити її ломом і б'ючи по поверхні форми і по стінках опоки.

В сучасних ливарних цехах вибивають лиття та стрижні з виливків механізованому шляхом на вибивних гратах.

Вибивається земля провалюється через решітку з форми, встановленої на опори. Вібратори проводять в дію стисненим повітрям, який підводять по трубі, натискаючи ногою на педаль.

Стрижні з виливків видаляються вручну або за допомогою пневмонических вібраційних машин, або струменем вода в гідравлічній камері. Виливок в камері поміщається на поворотний гратчастий стіл і на неї прямує з сопла діаметром 4-8 мм струмінь води під тиском 25-100 ат. Вода зі стрижневою сумішшю зливається через гратчасту підлогу камери в відстійник.

Вибивання виливків виробляють на решітках при температурі близько 1000 o. а транспортування їх в очисне й обрубних відділення - охолоджувальними конвеєрами.

Літники і прибутку на сталевому лиття видаляють дисковою пилкою і на відливання з інших в'язких металів стрічковими пилками. Для видалення прибутків застосовують також газове різання.

Вручну обрубка літників проводиться за допомогою молотка і зубила. У дрібних і середніх виливків літники видаляють на відрубних пресах; у дуже дрібних виливків щоб уникнути поломки їх - стрічковою пилкою. Затоки і інші нерівності вирівнюються ручними або пневмонічні зубилами.

Поверхня дрібних виливків успішно очищається від піску в обертових барабанах, в яких разом з виливками завантажуються зірочки з білого чавуну; крім того, вироби очищаються піскоструминними апаратами.

Очищення піскоструминними апаратами проводиться струменем стисненого повітря, що несе з собою кварцовий пісок. Піщинки, з силою б'ючись об поверхнівиливки, знімають з неї пригоріла землю, і поверхня стає чистою, матовою.

Останнім часом замість піску почали застосовувати дріб з білого чавуну, виготовлену шляхом розбризкування струменя рідкого чавуну струменем води або повітря. Дрібні краплі чавуну, швидко охолоджуючись водою, Тримаються білого чавуну. Їх відсівають у вигляді дробинок розміром 0,5-2 мм, а більші товчуть, і гострокутні уламки додають до дробу. При чавунної дробу пилу менше, і робота протікає в більш гігієнічних умовах. Витрата дробу 2,4-3,5 кг на 1 т лиття (менше, ніж витрата піску, в 25-35 разів) при тиску повітря до 5-6 ат.

Для очищення масивних виливків складної конфігурації застосовується гідравлічна очищення струменів води під тиском до 150 ат. Очищення проводитися швидко і при повній відсутності пилу, що дуже важливо з точки зору охорони праці робітників. При гідравлічної очистки попутно вимиваються з виливків і стрижні.

Механізація видалення стрижнів з виливків введенням гідроочістітельного пристрою і видалення стрижнів спільно з очищенням поверхні виливків від пригоріла суміші (пескогідравліческая очищення) знижує трудомісткість очищення приблизно в 10 разів.

До обрубки літників і очищення лиття оглядають, щоб з'ясувати, чи немає в виливках грубих дефектів, внаслідок яких передавати лиття в очистку і обрубка було б вже недоцільно. Є різноманітні класифікатори шлюбу (таблиці та інструкції). Ними користуються не тільки при контролі виливків, але і при боротьбі з браком і для попередження його.

Здійснюються контроль вихідної сировини і матеріалів, що надходять в ливарний цех, модельного і Опочня інвентарю, перевірка технологічних процесів, готової продукції на основі існуючих технічних умов. Контрольний відділ підпорядкований безпосередньо директору заводу.