Спеціальні способи лиття

В сучасній технології застосовують передові способи лиття, при яких одержують заготовки, що мають форми та розміри гото­вої деталі і майже не потребують дальшої механічної обробки. Розрізняють такі види спеціального лиття: кокільне (в металеві форми), відбілене, лиття під тиском, відцентрове та точне.

Кокільне лиття — це заливання розплавленого металу в сталь­ні або чавунні форми. Для відливки чавуну та сталі застосовують при цьому піщані стержні, а для відливки алюмінійових та магні- йових сплавів — металеві стержні.

При кокільному литті чавуну та сплавів кольорових металів досягаються дуже точні розміри відливок, поліпшуються механіч­ні властивості та структура металу, але для відливання сталі ко­кільне лиття невигідне, бо коли відливка має складну форму, то ви­готовлення металевої форми дуже дороге, а кількість відливок, яку витримує форма, невелика — не більше 700, в той час як при відливках з чавуну такі форми витримують до 5000 заливок.

Форми вкривають всередині тонким шаром вогнетривкого обли­цювання, щоб запобігти відбілюванню чавуну; перед заливанням їх підігрівають до 300°С.

Відбілене лиття в основному застосовують для виготовлення прокатних валків та коліс вагонів. Відбілене лиття — це загарту­вання чавуну на потрібну глибину. Воно досягається за допомогою швидкого охолодження чавуну, залитого в металеву форму (кокіль). Тоді майже весь вуглець в загартованій частині хімічно з’єднуєть­ся з залізом і утворює цементит, що підвищує твердість чавуну. Відбілювання провадять на глибину від 12 до 30 мм, що залежить від призначення деталі та потрібної твердості.

Лиття під тиском застосовують для фасонних та точних від­ливок. Розплавлений метал заливають у форми під тиском поршня або стисненого повітря (рис. 13).

Форма для лиття під тиском

Форма для лиття під тиском (рис. 13)

1 — мундштук, 2 — нерухома частина форми, З — стержень, 4 — рухома частина форми, 5 — штовхач, 6 — виливок.

Лиття під тиском нині широко застосовують, при масовому ви­готовленні деталей з сплавів кольорових металів, які мають малу вагу. Таким способом можна одержувати деталі в готовому вигля­ді (з отворами, різзю, приливами та ін.); вони не потребують даль­шої механічної обробки.

Лиття під тиском провадять в поршневих та компресорних ма­шинах, що мають холодну або гарячу камеру. В поршневих маши­нах з гарячою камерою (рис. 14) метал подають у форму під тиском поршня через мундштук, і він тече в тигель, підігрітий пальником.

В циліндр метал іде через отвір. Тиск коливається в межах від 20 до 70 кг/см2. Таке лиття застосовують при відливанні деталей з олов’яних, свинцевих та цинкових сплавів, що мають невелику температуру плавлення.

Поршнева машина з гарячою камерою для лиття під тиском

Поршнева машина з гарячою камерою для лиття під тиском (рис. 14)

Для сплавів алюмінію та міді застосовують поршневі машини з холодною камерою, в яку заливають певну кількість розплавле­ного металу з окремої печі і пресують.

Компресорна машина для лиття під тиском

Компресорна машина для лиття під тиском (рис. 15)

В компресорних машинах тиск на метал здійснюється за допо­могою стисненого повітря. Ці машини застосовують для лиття алюмінійових сплавів (рис. 15). Розплавлений метал крізь отвір 2 іде з ванни 1 в черпак 3 (рис. 15, а), який повертається так, щоб отвір закрила пробка 6 (рис. 15, б), а мундштук 4 зайшов у литник 5. Через отвір 7 черпака надходить стиснене повітря, яке подає метал у форму.

Відцентрове лиття застосовують для найрізноманітніших ці­лей. Метал заливають у форму, що обертається навколо горизон­тальної або вертикальної осі, від чого метал притискується відцент­ровою силою до стінок форми, найбільш віддалених від центра. Структура металу виходить щільною, бо гази та неметалічні доміш­ки витискуються на поверхню, яка знаходиться ближче до центра обертання, звідки їх видаляють механічною обробкою. Обертання форми продовжують, доки метал повністю не затвердіє. Є три способи відцентрового лиття:

1) відцентровий;

2) напіввідцентровий та

3) спосіб центрифугування.

За допомогою відцентрового лиття відливають тіла обертання, що мають рівну зовнішню поверхню та гладенькі центральні отвори: труби, втулки, муфти та ін. Розплавлений метал заливають у фор­ми,1 що обертаються навколо своєї осі (вертикальної чи горизон­тальної).

Машини, що мають вертикальну вісь обертання, застосовують переважно для відливки кільцеподібних виробів з незначною ви­сотою.

Машини, що мають горизонтальну вісь обертання, застосовують для відливки деталей, які мають значну довжину. Швидкість обер­тання форми повинна забезпечувати виготовлення деталей, що мають однакову товщину стінок по всій довжині деталі чи виробу.

Схема установки для відцентрового відливання труб

Схема установки для відцентрового відливання труб (рис. 16)

В кінці форми (рис. 16) встановлено стержень 1; між кожухом 4 і формою 5 проходить вода, що охолоджує форму. Метал з ковша 7 по жолобу 6 іде в металеву форму, яка обертається електродвигу­ном 3 через шестірню 2. Машина рівномірно переміщує метал в на­прямку, який показано стрілкою, доки середній зріз жолоба не до­сягне кінця форми, після чого подача металу припиняється. Коли метал затвердіє, обертання припиняють і готовий виріб виймають з форми. Чавунні труби при цьому відбілюються від швидкого охо­лодження і тому їх треба після цього відпалювати.

Напіввідцентрове лиття (рис. 17), на відміну від відцентрового, застосовують для відливання фасонних тіл обертання, в яких внут­рішню поверхню одержують не за допомогою відцентрової сили, а за допомогою стержнів, причому виливки виходять більш точни­ми і потребують меншої механічної обробки, ніж при звичайному литті.

Схема відливання шестірні напіввідцентровим способом

Схема відливання шестірні
напіввідцентровим способом (рис 17)

1 — стіл машини, 2 — опоки, З — пристосу­вання для установки опок,                   4 — литникова во­ронка, 5 — ківш, б—надлишок, 7 —центральний стержень.

Центрифугуванням відли­вають вироби різноманітної форми, навіть і такі, що не мають осі обертання.

Стальні вироби, відлиті способом центрифугування, мають механічні властивості, не гірші від поковок, а ча­вунні відливки мають дрібно­зернисту структуру.

Точне лиття — це лиття, під час якого одержують дрібні деталі, що мають вагу менше 10 кг, із сталі, стеліту, твердих металів, які важко обробляти, та сплавів, які мають високу температуру плавлення (до 1600°).

Завдяки високій чистоті поверхні та точності розмірів деталей та виробів, одержа­них за допомогою точного лиття, не потрібна їх дальша меха­нічна’ обробка.

Процес точного лиття дуже складний і дорогий, але застосо­вувати його вигідно, бо цим способом можна одержати готові ви­роби з таких твердих металів і сплавів, обробка яких різанням становить значні труднощі. Цей спосіб часто дає можливість запо­бігти таким трудомістким способам обробки, як паяння, клепання, зварювання та ін. Способом точного лиття виготовляють різальні інструменти (свердла, фрези та ін.), лопатки газових турбін та інші вироби.

Запитання для повторення

  1. Які є спеціальні способи лиття?
  2. В чому полягає процес кокільного лиття?
  3. Для чого застосовують відбілене лиття?
  4. Як провадять лиття під тиском?
  5. Для чого застосовують відцентрове лиття ?
  6. Що таке точне лиття та як відбувається цей процес?