1.8 Загальна характеристика спеціальних способів лиття.

Спеціальні способи лиття – це способи, які суттєво відрізняються від основного промислового способу виробництва литих заготовок у разових об’ємних піщаних формах. У промислових умовах ці способи раніше використовували рідко і тільки для виготовлення окремих виливків або їх невеликих партій.

Поступово розвиваючись, спеціальні способи лиття набули значного поширення: понад 20% всього литва виготовляють у промисловості цими способами.

Обсяг випуску виливків, виготовлених спеціальними способами лиття, постійно зростає внаслідок застосування цих способів лиття для виготовлення складних металомістких литих деталей масового виробництва, таких як корпуси електродвигунів, блоки циліндрів, колінчасті та розподільні вали двигунів внутрішнього згоряння, східці ескалаторів, букси вагонів тощо.

До спеціальних способів лиття, які набули промислового використання, належать такі:

– за витоплюваними моделями;

– в оболонкові форми;

– під тиском;

– в металеві форми;

– відцентрове лиття.

Останні роки розвивається перспективний спосіб лиття за газифікованими моделями.

Деякі параметри виливків, виготовлених спеціальними способами лиття, наведено в табл. 1.8.

Виливки, які виготовляють цими способами, мають суттєві переваги порівняно із виливками, виготовленими в разових об’ємних піщаних формах:

– за конфігурацією та розмірами виливки максимально наближаються до готових деталей;

– значно менший обсяг механічного оброблення їх порівняно із заготовками, виготовленими іншими способами, наприклад, литтям у піщані форми.

Коефіцієнт використання металу наближається до 85…90%.

Таблиця 1.8 – Параметри виливків, виготовлених спеціальними способами лиття

Параметр	Способи лиття
	за витоплюваними моделями	в оболонкові форми	під тиском	у металеві форми (у кокіль)	відцентрове
Сплави	сталь	чавун, сталь	кольорові сплави	усі сплави	усі сплави
Маса виливків, кг	0,005…70,0	Чавунних 0,03…50,0; сталевих 0,05…120,0	0,015…25,0	Чавунних 0,1…10,0; алюмінієвих 0,1…50,0	5,0…40,0 (унікальні до 45000)
Товщина стінок виливків, мм	1,0 і більше	Із чавуну 3,0 і більше; із сталі 3,5 і більше	Із цинкових сплавів 0,8…3,0; із магнієвих і алюмінієвих – 1,5…4,0; із мідних сплавів – 2…4	Із сталі 6,0 і більше; із чавуну 5,0 і більше; із алюмінієвих сплавів 2,5 і більше	5,0…30,0 (унікальні до 350)
Припуски на механічне оброблення, мм	0,5…2,0	2,0….4,0	0,3…1,0	1,5…4,0	2,0…3,0
Коефіцієнт використання металу	0,93	0,90	0,95	0,75	до 1,00

Використання спеціальних способів лиття в багатьох випадках підвищує трудомісткість технологічних процесів виготовлення виливків і їх собівартість. Проте завдяки економії металу і зменшенню обсягу оброблення різанням знижується загальна вартість деталей.

Спосіб лиття за витоплюваними моделями: придатний для виготовлення виливків з будь-яких ливарних сплавів масою від декількох грамів до десятків кілограмів з товщинами стінок від 1 мм.

Найчастіше спосіб використовують для виготовлення сталевих виливків складної геометрії масою до 1,5 кг та з великим обсягом механічного оброблення.

Цей спосіб єдиний, який використовують для виготовлення точних виливків з важкооброблюваних жароміцних та жаростійких сплавів.

Ефективним є спосіб і в тих випадках, коли можна виготовити цілий вузол машини, який раніше виготовляли зварюванням або складанням з декількох деталей.

Суттєвою перевагою цього способу є те, що ним не передбачається використання стрижнів.

За умови правильного вибору номенклатури виливків для лиття за витоплюваними моделями можна однією тонною литих заготовок замінити дві тонни металопрокату і зекономити при цьому до 1000 верстато-годин внаслідок зменшення обсягу механічного оброблення.

Спосіб лиття в оболонкові форми: із застосуванням оболонкових стрижнів використовують в умовах масового і великосерійного виробництв виливків із чавунів, сталей та інших сплавів.

Цим способом виготовляють литі деталі автомобілів, тракторів, текстильних машин, мотоциклів, різної арматури тощо.

Зменшення припусків на механічне оброблення забезпечує суттєве скорочення обсягу оброблення різанням, а маса виливків через підвищення їх точності зменшується на 10…15%.

Ефективним є використання оболонкових форм для виготовлення чавунних виливків з тонкими ребрами (ребристі циліндри автомобільних і мотоциклетних двигунів з повітряним охолодженням тощо), для яких необхідно використовувати сухі об’ємні піщані форми.

Оболонкові форми слід використовувати для виготовлення виливків масою від 0,1 до 60,0 кг.

Виливки більшої маси виготовляти цим способом недоцільно, оскільки зменшується їх точність і спотворюється геометрія внаслідок жолоблення оболонок під дією високих температур і значної маси металу під час заливання форм.

Спосіб лиття під тиском: використовують у масовому і великосерійному виробництвах для виготовлення тонкостінних складних виливків із сплавів на основі кольорових металів. За умови правильного вибору номенклатури литих деталей і використання вольфрам-молібденових прес-форм спосіб лиття під тиском може бути застосований для виробництва сталевих виливків практично із будь-яких марок сталей. Це суттєво поліпшить техніко-економічні показники виробництва виливків порівняно з литтям у разові об’ємні піщані форми.

На жаль, використання цього способу лімітується високою вартістю прес-форм, наявністю у виливках газової поруватості та неможливістю використання піщаних стрижнів.

Спосіб лиття в металеві форми: використовують у масовому, великосерійному та серійному виробництвах для виготовлення виливків із сплавів на основі заліза та кольорових металів із застосуванням піщаних та металевих стрижнів. Лиття в металеві форми використовують для виготовлення тонкостінних виливків із сірих і високоміцних чавунів з товщиною стінок 8…10 мм, виливків простої конфігурації із сталей – понад 6 мм.

За умови правильно налагодженої технології виливки, які виготовляють у металевих формах, майже не мають внутрішніх дефектів.

Використання способу лиття в металеві форми обмежується через непіддатливість металевої форми, що призводить до утрудненої усадки сплавів і ймовірності утворення гарячих тріщин у виливках складної геометрії.

Відцентровий спосіб лиття: використовують у масовому, великосерійному і серійному виробництвах для виготовлення виливків, які мають форму тіл обертання (труби, гільзи, кільця підчіпників тощо), із будь-яких сплавів, у тому числі із сталей з великим діапазоном за масою.

Суттєвою перевагою цього способу є високий вихід придатного литва через відсутність ливникової системи і надливів, який може досягати 90…95%, а коефіцієнт використання металу, наприклад, для труб – до 1.

Порожнисті виливки виготовляють без стрижнів, що спрощує і здешевлює технологічний процес їх виробництва.

Використовують такі різновиди відцентрового лиття:

– у металеві виливниці без покриття;

– у виливниці, футеровані піщаною сумішшю (сирою або сухою);

– у виливниці, покриті тонким теплоізоляційним шаром.