Розділ 3.4 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 [8, 21], литтям під тиском [8, 22], відцентровим литтям [8, 23], литтям за виплавлюваними моделями [8, 24], литтям за випалюваними моделями [25], 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.

3.4.1. 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 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 (рис. 3.4.1), 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.

Рис. 3.4.1. Щілини для

виходу газів із порожнини

кокілю

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, водою 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. 3.4.2), 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. 3.4.2. Схема будови кокілю для відливання поршня:

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

З, 5 — бічні елементи і 4 — центральний елемент рознімного стрижня;

8 — нижня частина кокілю

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.