Технологія виготовлення виливків

Однією з важливих передумов отримання високоякісних виливків є добрі ливарні властивості сплавів.

Ливарні властивості сплавів

До ливарних властивостей сплавів належать рідкоплинність, усадка, схильність до ліквації та вбирання газів.

Рідкоплинністю називають здатність розплавленого металу добре наповнювати порожнину ливарної форми й точно відтво­рювати виливком конфігурацію цієї порожнини. Рідкоплинність залежить від температури й хімічного складу сплаву виливка.

Зі зростанням температури рідкоплинність підвищується. Фос­фор, кремній і вуглець поліпшують рідкоплинність сталі, а сір­ка й неметалеві вкраплення погіршують її. Залежно від рідко-плинності того чи іншого сплаву вибирають мінімальну товщину стінок виливка.

Усадка — це зменшення розмірів виливка під час охолод­ження від температури заливання аж до кімнатної. На її зна­чення впливають хімічний склад і температура заливання ме­талу в форму. З підвищенням температури заливання усадка зростає. Розрізняють лінійну та об'ємну усадку

Ліквація спричинює хімічну неоднорідність в різних зонах виливка. Найнебезпечніша зональна ліквація, оскільки вона позначається на неоднорідності структури та властивостях. На ліквацію впливають хімічний склад сплаву та швидкість його охолодження. Найбільше сприяють ліквації у сталях і чаву­нах сірка, фосфор і вуглець. Унаслідок збільшення швидкості охолодження зменшується схильність сплаву до зональної ліквації.

Розплавлений метал здатний розчиняти гази (азот, водень, кисень) і виділяти їх під час охолодження. Виділені гази, які не вийшли в атмосферу, залишаються в металі у газових поро­жнинах. Для зменшення частки розчинених газів у рідкому металі застосовують його вакуумну дегазацію

Спеціальні способи лиття

Виробництво виливків в одноразових піщано-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 литтям, литтям за виплавлюваними моделями, литтям за 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.

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 істотно 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 комбінованою 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 мм (рисунок 5), утворені на площині розкриття кокілю. Кокілі виготовляють з чавунів, сталей, рідше — зі сплавів алюмінію. Для регулювання швидкості охолодження залитого металу й підвищення теплостійкості кокілю його робочу поверх­ню покривають теплоізоляційним матеріалом різної товщини.

Рисунок 5 - Щілини для виходу газів із порожнини кокілю

Кокільним литтям виготовляють виливки з чавунів, сплавів алюмінію, магнію, міді, рідше — зі сталей і сплавів титану.

Порівняно з литтям в одноразові форми кокільне лиття має 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.