Одержання заготовок деталей в ливарних цехах

Ливарне виробництво — це процес одержання фасонних відли­вок шляхом заповнення рідким металом заготовлених заздалегідь форм, в яких метал затвердіває. Таким чином можна виготовляти деталі різних розмірів та форм. Для виготовлення деталей складної форми відливання не можна замінити ніяким іншим технологічним процесом. Виливки можуть бути цілком готовими деталями або за­готовками деталей, які ще підлягають додатковій обробці. В основ­ному виливки — це литі напівфабрикати деталей.

Виливки виготовляють переважно з чавуну, сталі та сплавів кольорових металів. Щоб одержати виливки, розплавлений метал розливають у ливарні форми, виготовлені за моделями та рисунками деталей. Крім того, широко розповсюджене кокільне, відцентрове та точне лиття.

Кокільне лиття — це лиття у металеві форми з жаротривким внутрішнім облицюванням.

Відцентрове лиття застосовують, щоб виготовити обертові де­талі (муфти, шківи, шестірні та ін.).

Під час точного лиття із спеціальних сплавів та сталі виготов­ляють різноманітні складні деталі, що не потребують додаткової обробки.

При литті під тиском розплавлений метал заповнює металеву форму під високим тиском. Лиття під тиском — це високопродук­тивний процес, що дозволяє здобути дуже точні відливки, які майже не потребують дальшої механічної обробки.

Для виготовлення відливок роблять форми та стержні із спеціаль­них формувальних та стержневих сумішей. Розплавлений метал заливають у форми; коли відливка охолоне, її виймають з форми, після чого виймають стержень та очищають з відливки пісок. Всі ці роботи виконують за допомогою механізмів та спеціальних пристроїв.

Форми для заливки металу бувають разові та постійні. Разові форми виготовляють з формувальної суміші. В них можна зробити лише одну відливку. Постійні форми роблять з металу, в них мож­на виготовити велику кількість відливок. Для лиття під тиском та відцентрового лиття застосовують постійні металеві форми.

Процес відливання в разових формах поділяється на такі опе­рації:

1) виготовлення формувальних та стержневих сумішей;

2) виготовлення та просушування стержнів;

3) формування за моде­лями та шаблонами (вручну або за допомогою машин);

4) заливання форм металом;

5) вибивання та очищення відливок.

Моделі та стержневі ящики

Моделі виготовляють з дерева або металу. Форма моделі повинна повністю відповідати формі готової відливки. При виготовленні моделі треба враховувати припуски для механічної обробки деталей. Зважаючи на те, що всі метали при охолодженні зменшуються в розмірах, моделі треба виготовля­ти більшими від потрібних відливок на величину усадки. При цьому користуються усадочними метрами. Металеві моделі виготовляють для масового та серійного виробництва відливок, а дерев’яні — для кількох десятків відливок.

Щоб зберегти моделі від вологи і щоб поверхня їх була гладень­кою та непроникною для формувальної суміші, моделі вкривають лаком.

Моделі бувають цілі та роз’ємні. Роз’ємні моделі складаються з двох, трьох та більше частин і застосовуються тоді, коли неможли­во застосовувати цілі моделі.

Щоб було легше виймати частини роз’ємної моделі з форми, біч­ні поверхні їх роблять не перпендикулярними до площини роз’єму, а з формувальним нахилом, що коливається для дерев’яних моделей, в межах від 1 до 3°, а для металевих — від 1 до 2°.

Для виготовлення стержнів застосовують форми, які називають­ся стержневими ящиками (рис. 11). їх також виготовляють з де­рева або металу. Діаметр стержня повинен відповідати діаметру отвору виготовлюваної деталі.

Для формування виробів складної форми буває потреба в кіль­кох стержневих ящиках.

Модель і стержневі ящики, потрібні для формування відливки, називають модельним комплек­том даної відливки.

Виготовлення формувальних та стержневих сумішей

Стержневий-ящик

Стержневий ящик

 

Форму­вальні та стержневі суміші є матеріалом для виготовлення разових форм. Вони повинні відповідати таким вимогам:

  1. Бути пластичними, тобто здатними зберігати форму і доб­ре піддаватись формуванню (пла­стичність поліпшується залежно від збільшення кількості глини та води в суміші).
  2. Бути міцними, тобто зберігати форму під дією зовнішніх сил — поштовхів, неминучих при виготовленні форми (міцність також залежить від вмісту глини та вологи).
  3. Бути піддатливими, тобто стискуватися під тисненням відлив­ки, що зменшується в розмірах від усадки. Коли суміш не буде піддатливою, то у відливках можуть утворюватися тріщини. Най­кращу піддатливість має річковий пісок. Глина ж, навпаки, має по­гану піддатливість. Щоб поліпшити піддатливість, у формувальну суміш вводять добавки, що вигоряють, коли форми сушаться, на: приклад, деревну тирсу.
  4. Бути вогнетривкими, тобто мати властивість протидіяти ви­сокій температурі залитого у форму гарячого металу. Для такої суміші беруть кварцовий пісок та білу глину, що мають велику вогнетривкість.
  5. Бути газопроникними, тобто мати властивість пропускати гази. Коли гарячий метал стикається з вологими формами, виді­ляються пара води і гази, які повинні вільно проходити крізь стінки форми.

Якщо газопроникність суміші недостатня, то у відливках утво­рюються газові раковини (порожнини, наповнені газом). Добру газопроникність має крупний річковий пісок, глина ж, навпаки, по­гіршує газопроникність.

Формувальні суміші поділяються на облицьовувальні, наповню­ючі та єдині. Облицьовувальні суміші безпосередньо стикаються з металом. Товщина шару суміші дорівнює 20—30 мм. Від цих сумішей вимагається насамперед, щоб вони були міцними та газо­проникними. Заливати метал можна як у висушені форми, так і у вогкі. Заливання металу у вогку форму безпосередньо після формування економічно вигідне, але не завжди можливе. Міцність вогкої форми недостатня для крупного литва і тому таке литво виготовляють у висушених формах. Для заливання у вогку форму застосовують формувальні суміші, що мають від 8 до 12% глинистих речовин. Ці суміші називають пісними. Щоб зберегти чавунні від­ливки від пригоряння, до пісної суміші додають молоте кам’яне вугілля, що займає 5—12% обсягу форми. Крупинки вугілля, сти­каючись з розплавленим металом, виділяють гази, що створюють тонкий ізоляційний шар.

Для виготовлення сухих форм застосовують жирні формувальні суміші, що мають від 12 до 20% глинистих речовин. У ці суміші вводять органічні речовини (тирсу, торф та ін.), збільшуючи таким чином газопроникність та піддатливість форм.

Стержневі суміші поділяються на піщано-глинисті та піщано- маслянисті. Піщано-глинисті суміші застосовують для виготовлен­ня крупних отворів у каркасах.

Піщано-маслянисті суміші складаються з річкового та кварцо­вого піску з додатком в’яжучих речовин: лляної олії, яка при пере­мішуванні обволікає зерна піску, а при просушуванні окислюється, твердне та надає стержню міцності, каніфолі, яка вводиться до су­міші у вигляді порошку і при просушуванні розплавляється та зв’я­зує зерна піску, та ін.

Виготовлення свіжих формувальних та стержневих сумішей по­лягає в просушуванні матеріалів (піску, глини, кам’яного вугілля та ін.) при температурі 100—110°, в роздробленні глини та в просі­ванні і змішуванні формувальної суміші. Для цього у ливарних цехах є спеціальне устаткування.

Змішування провадять на бігунах (подрібнювальних машинах, в яких котки-бігунці розтирають та роздрібнюють матеріали). Для роздрібнення сухої глини, вугілля та коксу застосовують кульові млини, що являють собою барабан, в якому знаходяться стальні кулі. Просівають формувальні матеріали на спеціальних ситах (барабанних, колошникових, вібраційних та ін.). Заготовлену су­міш просівають та розпушують за допомогою розпушувачів. Свіжі формувальні суміші застосовують для облицьовування форм.

Наповнюючі суміші виготовляють з «оборотної» (горілої) землі, що утворюється при вибиванні відливок з форм.

Виготовлення разових форм

Формування може провадитись як вручну, так і за допомогою машин, з стержнями або без них. Машинне формування переважно застосовують для масового та серійного виробництва легких і середніх відливок, а ручне форму­вання — для одноразового виготовлення та дрібносерійного ви­робництва.

Виготовлення стержнів провадиться шляхом набивання стерж­невих ящиків стержневою сумішшю або шляхом обточування їх за шаблоном на спеціальних верстатах. Перед набиванням поверхні стержневих ящиків протирають, щоб до них не пристала стержнева суміш, а частини ящика скріплюють шипами Порожнину стержневого ящика поступово набивають стержневою сумішшю та утрам­бовують до певної щільності і за допомогою стальних прутків роб­лять канали для відведення газів. Після закінчення формування ящик розбирають, а стержень, якщо його треба сушити, обережно укладають на плиту для просушування.

Формування вручну може провадитися в опоках та в грунті за моделями чи шаблонами. Інструментами для формування є лопати, трамбовки (ручні та пневматичні), карасики для прорізування ка­налів та остаточної обробки форми, гачки, гладилки для вигладжу­вання форми, душники для пробивання в суміші отворів для ви­ходу газів. Продуктивність формування вручну дуже низька; окремі операції її (наприклад, набивання форм) дуже важкі для формувальників. При серійному та масовому виробництві застосо­вують машинне формування в опоках. Робітник лише керує машиною та виймає готову заформовану опоку. Форми та стержні, що підлягають просушуванню, сушать у спеціальних камерах, які називаються сушилками. Для сушіння форм температура в сушил­ках досягає 350°, а для стержнів—500°. Довгочасність сушіння коливається в межах від 1 до 12 годин залежно від товщини стерж­нів та стінок форм.

 

Запитання для повторення

  • Суть ливарного виробництва.
  • Які існують види лиття в сучасній промисловості ?
  • Які форми застосовують для одержання відливок у ливарних цехах?
  • В чому полягає процес одержання відливки у земляних формах?
  • З чого виготовляють формувальні суміші та які вимоги вони повинні задовольняти ?
  • Через що виникає брак відливок?
  • На яких механізмах приготовляють формувальні суміші ?
  • Як виготовляють разові форми ?
  • Як провадять формування ручним способом?
  • За допомогою яких інструментів виконують формувальні роботи?
  • Які ливарні властивості мають метали?