Спеціальні види лиття.

§ 1. Класифікація спеціальних видів лиття.

До прогресивної технології ливарного виробництва відносяться спеціальні методи лиття:

1. Способи одержання точних виливків у разові форми (форми руйнуються після кожного заливання). Ці методи усувають або зменшують механічну обробку виливків. До них відносяться: лиття за витоплюваними моделями, лиття в оболонкові форми, лиття в скляні форми.

2. Лиття в напівпостійні форми. У таких формах можна одержати кілька десятків і навіть сотень виливків без руйнування форми. Такі форми виготовляють із шамоту, металокераміки й графіту.

3. Лиття в металеві форми. У таких формах можна виготовити кілька тисяч виливків з великою точністю розмірів. До лиття в металеві форми відносять наступні способи: лиття в кокіль, відцентрове лиття, лиття під тиском.

§ 2. Лиття точних виливків у разові форми.

1. Виробництво точних виливків за витоплюваними моделями.

Цим методом можна одержувати точні фасонні виливки товщиною стінок більше 0, 3 мм, масою від 1 г до 100 кг майже із всіх ливарних сплавів.

Готові виливки мають дуже чисту поверхню, що дозволяє різко скоротити об'єм механічної обробки виливків.

Спочатку по кресленню деталі готовлять еталон (зразок) виробу, що являє собою копію виливка з необхідними припусками й допусками. За еталоном виготовляють прес-форму з металу або якого-небудь іншого матеріалу. Конфігурація внутрішньої порожнини прес-форми повинна відповідати конфігурації виливка.

Для виготовлення моделі застосовують легкоплавкі матеріали, що мають низьку температуру плавлення й гарну рідкотекучість. Частіше застосовують парафін і стеарин, що змішуються в різних співвідношеннях (75 – 25%; 60 – 40%; 50 -50%). Іноді до цієї суміші додають дешеві каніфоль, полістирол і ін.

Для виготовлення витоплюваних моделей у прес-форму водять модельну масу при температурі 40...60º С і тиску 2...5 ат у розплавленому стані. Модель починає затвердівати у прес-формі й здобуває конфігурацію виливка. Потім прес-форму розбирають, модель виймають і прохолоджують до кімнатної температури.

Легкоплавкі моделі склеюють у вигляді блоку із загальною ливниковою системою й офарблюють, занурюючи в лицювальну рідку сполуку, що складається з 30...40% етилсилікату й 70...60% кварцового борошна. Товщина шару, що наноситься - 1...1, 5 мм. Облицьовану легкоплавку модель посипають кварцовим піском. Після цього блок моделей просушують при кімнатній температурі 5...6 г. Модель виплавляють із оболонки за допомогою гарячого повітря при 120...150 º С, паром або гарячою водою.

Готову форму прожарюють при температурі 850...900 º С, залишки легкоплавкого сплаву згоряють, поверхня форми стає гладкої й твердою. Потім форму заливають металом, а після охолодження деталі вибивають і очищають від оболонок.

Крім розглянутого методу існують ще кілька методів:

- Лиття по випалюваним моделям.

При цьому способі модель не витоплюють із форми, а випалюють. Модель виготовляють із полістиролу й заформовують, не витягаючи модель, форму заливають рідким металом. Модель при зіткненні з рідким металом випаровується й метал займає простір, де була модель.

- Лиття по розчинним моделям.

У цьому випадку модель виготовляють із солі (NaNO₃; KNO₃ і ін.). Після виготовлення форми по цій моделі, її розчиняють і таким способом видаляють із форми.

- Лиття по замороженим моделям.

При цьому способі модель виготовляють із водяних розчинів солей або ртуті. Рідкий розчин заливають у штамп і заморожують. По замороженій моделі виготовляють форму. Модель із форми видаляють нагріванням.

2. Лиття в оболонкові форми.

Являється різновидом лиття в разові піщані форми. Оболонкові форми виготовляють із формувальної суміші, що складається із кварцового піску й бакелітової синтетичної смоли (6...7%) у вигляді порошку. Сполучні матеріали мають здатність при нагріванні до 100 º С оплавлятися, коли ж температура нагрівання переходить за 160º С, вони необротно затвердівають.

На підігріту до 200…250 º С металеву модельну плиту з моделлю наносять високоміцну формувальну суміш. При зіткненні суміші з підігрітою моделлю утвориться однорідна оболонка, що з великою точністю відтворює контури нагрітої моделі. При утворенні оболонки товщиною 6...10 мм зайву суміш видаляють, а модельну плиту з напівтвердою оболонкою, що утворилася на ній, завантажують у піч, де витримують при 250...400 º С протягом 3...5 хвилин. За цей час у печі відбувається остаточне отвердіння оболонки й утворюється півформа. Тверда оболонка знімається з модельної плити й охолоджується. У такий же спосіб виготовляють другу півформу. Потім півформи скріплюють затиском або склеюють на спеціальних пресах. Потім форму встановлюють у контейнер (як опока), засипають навколо піском або важким дробом і заливають металом. При такому способі поверхня виливка виходить чистою.

§ 3. Лиття в напівпостійні форми.

1. Цементні форми.

На модель накладають цементну лицювальну суміш (цемент із піском) шаром 25...30 мм. Потім опоку засипають відпрацьованою цементною сумішшю. Після ущільнення роблять отвердіння півформи на повітрі. Для усунення пригару цементні форми офарблюють графітною фарбою.

2. Азбестові й графіто-азбестові форми.

Форму виготовляють шляхом заливання моделі сумішшю графіту, азбесту або алебастру. Після чого форму пресують протягрм 20 хвилин. Після просушування й прожарювання форму заливають.

3. Шамотні форми.

Шамотну масу шаром 50...60 мм набивають у металеві профільні опоки з моделлю. Після видалення моделі, форму просушують, прожарюють і заливають металом.

4. Металокерамічні форми.

На модель наносять лицювальний шар в 10...30 мм, що складається із чавунної стружки, азбесту, вогнетривкої глини й рідкого скла, а потім наповнювальну суміш у якій також утримується велика кількість чавунної стружки. Форму прожарюють і офарблюють графітом.

5. Графітові форми.

Графітовою масою засипають модель, пресують і після просушування форми заливають метал.

§ 4. Лиття в металеві форми.

Лиття в металеві форми є одним з найбільш прогресивних напрямків у ливарному виробництві. При цьому методі продуктивність праці підвищується в порівнянні з литтям у піщані форми в 4...5 разів, знімання лиття з 1 м² формувальної площі збільшується в 4...12 разів, брак знижується на 25...35%, лиття виходить більш точним.

Лиття в кокіль.

Литтям у кокіль наз. процес одержання фасонних виливків у формах, виготовлених із чавуну, сталі або ін. сплавів. Цей метод має ряд переваг у порівнянні з литтям у піщані форми:

- металева форма витримує велику кількість заливань (від кількох сотень до десятків тисяч);

- отримані виливки мають високу точність розмірів і кращу чистоту поверхні, вимагає меншого припуску на механічну обробку;

- усувається необхідність формувальної суміші;

- можна виготовити виливки зі сталі, чавуну й всіх видів кольорових сплавів.

Металеві форми зазвичай роблять із чавуну або сталі. Для одержання стійкості внутрішньої поверхні форми підігрівають до 200...250º С і покривають вогнетривкою обмазкою, що наноситься за допомогою пульверизатора.

Металева форма являє собою коробку, що складається з 2 половин, які взаємно центруються.

Рідкий метал заливають у кокіль через лійку, потім він надходить у порожнину кокілю знизу по ливниковим каналам. Для виходу з порожнини повітря, а також газів з металу влаштовують випори.

У масовому й серійному виробництві для лиття в кокіль застосовують спеціальні ливарні машини, у яких механізовані процеси відкривання й закривання форм, виїмка виливків, установка й виїмка стрижнів, вибивання виливків з форми.

Відцентрове лиття.

При відцентровому литті рідкий метал заливають в обертову форму; під дією відцентрофих сил метал наближається до стінок форми й твердне.

Форма приводиться в обертання на спеціальних машинах для відцентрового лиття, які виготовляють із різною віссю обертання: вертикальною, горизонтальною й похилою.

Деталі невеликої довжини, напр. бронзові втулки, відливають на машинах з вертикальною віссю обертання. Деталі великої довжини, напр. чавунні водопровідні труби, сталеві стовбури знарядь, відливають на машинах з горизонтальною віссю обертання.

Швидкість обертання форм визначається з умови якості одержуваних виливків і встановлюється тим більше, чим менше діаметр виливка. Частіше швидкість коливається в інтервалі 250…1500 об/хв.

Переваги відцентрового лиття наступні:

- відсутність літників, випорів, стрижнів;

- більша щільність і підвищені механічні властивості одержуваних виливків;

- можливість одержання більш тонкостінних виливків;

- високі техніко-економічні показники.

Недоліки:

- труднощі одержання якісних виливків з сплавів, що ліквірують;

- неможливість одержання отвору точного розміру у виливку.

Лиття під тиском.

Це найбільш продуктивний і економічний процес одержання точних фасонних виливків.

Сутність процесу в тім, що розплавлений метал заповнює сталеву форму під тиском поршня машини.

Звичайно під тиском відливають деталі із цинкових, алюмінієвих, магнієвих і мідних сплавів. Такі виливки не мають потреби в механічній обробці.

Для їхнього одержання застосовують поршневі машини. Розплавлений метал перебуває в сталевому тиглі, що становить одне ціле із циліндром. Усередині циліндра переміщується поршень. При русі поршня нагору метал через отвір, що відкривається, надходить у циліндр, звідки видавлюється через канал у форму.