Тема 6. Виготовлення виливок спеціальними способами лиття

Виробництво виливків в одноразових піщац₀._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, литтям під тиском, відцентровим лиття, литтям за виплавлюваними моделями, литтям 8 випалюваними моделями, 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.

6.1. 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 істоті 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 комбіновано 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, утворені на площині розкриття кокілю.

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

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, Подою 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. 6.1), 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. 6.1. Схема будови кокілю для відливання поршня:

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

З, б — бічні елементи і 4 — центральний елемент рознімного стрижня; 8 — нижня частина кокілю

Порівняно з литтям в одноразові форми кокільне ЛИТТЯ 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.

6.2. 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 формуванню 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 моди 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. 6.2) 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. 6.2, 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. 6.2, в). Згодом робочу поверхню обдува­ють стисненим повітрям, змащують емульсією, опускають стри­жень,

закривають прес-форму і цикл повторюють.

в

Рис. 6.2. Схема машинн для лиття під тиском з холодною горизонтальною камерою пресування: 1 — виштовхувач; 2 — рухомі і 4 — нерухома половини прес- форми; 3 — стрижень;

5 — ківш; 6 — циліндр; 6— поршень; 8 — виливок

Машина з гарячою камерою пресування складається з тигля 2 (рис. 6.3), циліндра 1, поршня 5, рухомої 8 і нерухомої, 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-форму крізь канал 4 (рис. 6.3, б). Після кристалізації металу поршень піднімається і рештки металу стікають в циліндр. Згод рухома половина прес-форми відходить вліво й виштовхувачі викидають виливок 7 (рис. 6.3, 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 продукт ніші 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 стінок близько 1 мм;

— висока продуктивність, зумовлена незначною кількість операцій;

— низька вартість виливків, виготовлених в умовах масового виробництва.

Недоліки:

— обмежена маса виливків;

— висока вартість прес-форми;

--- наявність у виливках газоповітряних пор.

Рис. 6.3. Схема машини для лиття під тиском з гарячою камерою пресування:

1 — циліндр; 2 — тигель;

З — отвір; 4 — канал;

4 — поршень; 6 — нерухома і

6 — рухома половини прес-форми;

7 — виливок; 9 — виштовхувач; 10 — газовий пальник

Дата добавления: 2015-06-04