Тема 2.3. Особливості виготовлення виливків зі спеціальними властивостями

1. Особливості ливарної форми та ливникових систем під час виробництва виливків із високолегованих сталей

Для ливарного виробництва головною метою є отримання якісного виливку. Ця умова залежить від виплавленого сплаву та форми, в яку заливається сплав. Ливарній формі притаманні різноманітні властивості, які впливають на якість виливків, тому їх знання та вміння управляти ними при розробленні технології і виробництві виливків є головним завданням. Треба правильно підібрати формувальну та стрижневу суміш. Властивості формувальних та стрижневих сумішей повинні враховувати властивості кожної марки сталі, для якої їх використовують, і тільки за цих умов можна гарантувати високу якість і експлуатаційну надійність виливків. До формувальних матеріалів відносять сукупність природних та штучних компонентів. З природних матеріалів для приготування формувальних і стрижневих сумішей застосовують кварцеві піски і глини, а з штучних – різноманітні сполуки, які готують хімічними методами.

При виготовленні виливків із спеціальних сталей в залежності від серійності виробництва, маси, конфігурації та габаритних розмірів виливків використовують такі ж типи формувальних та стрижневих сумішей і такі ж методи формоутворення, що і при виробництві литих деталей із чавуну і кольорових сплавів. І все ж різниця між цими технологіями полягає в тому, що при литті спеціальних сталей в складах сумішей враховують особливості їх властивостей, які обумовлюються впливом легувальних елементів на ці властивості.

При виробництві сталевих виливків застосовують переважно разові ливарні форми, які виготовляють традиційними методами формоутворення (трамбуванням, пресуванням, струшуванням, вібрацією, а також піскометним, піскодувним та піскострільним способами). Використовують і спеціальні методи лиття (в оболонкові форми, за моделями, що витоплюються або газифікуються, в керамічні і графітові форми та ін.).

Конструкція ливникової системи та розміри їх елементів визначають такі важливі фактори технологічного процесу виготовлення виливків:

- швидкість заповнення ливарної форми рідким металом;

- напрямок потоку рідкої сталі в порожнині ливарної форми;

- розігрівання окремих частин форми і виливка;

- напрямленість процесу Тверднення металу у формі;

- витрати металу на виготовлення якісного виливка.

Конструкція ливникових систем для одержання сталевих виливків не передбачає уловлювання шлаку, який випадково попадає в порожнину ливникових каналів. Ливникову систему конструюють з урахуванням того факту, що шлак відокремлюється від металу в стопорному або чайниковому ковшах.

2. Формувальні та стрижневі суміші

До формувальних матеріалів відносять сукупність природних та штучних компонентів. З природних матеріалів для приготування формувальних і стрижневих сумішей застосовують кварцові піски і глини, а з штучних - різноманітні сполуки, які готують хімічними методами. В свою чергу, в залежності від функції, яку виконують формувальні матеріали в суміші, їх поділяють на наповнювачі, зв'язувальні компоненти і спеціальні добавки.

Наповнювачі є основою формувальних і стрижневих сумішей, тому що їх вміст в сумішах найбільший у порівнянні з іншими складовими. Наповнювач повинен забезпечити достатню вогнетривкість, газопроникність суміші в ущільненому стані, не вступати у взаємодію з оксидами сплаву, який заливається в форму, бути дешевим і доступним та ін. Як наповнювачі використовують формувальні піски на основі кварцу, глинозему (корунд, електрокорунд, шамот, дистенсиліманіт), циркону, хроміту, хромомагнезиту, магнезиту.

До зв’язувальних матеріалів відносять речовини, які надають формувальним та стрижневим сумішам міцність в ущільненому стані або після сушіння, хімічного тверднення та заморожування. Зв’язувальні компоненти надають сумішам міцність, а також впливають на газопроникність, газотвірність, формуємість, живучість, липкість до модельної оснастки, гігроскопічність, піддатливість, токсичність та ін. в якості зв’язувальних компонентів глини (каолінову,бентонітову), рідке скло, неорганічні зв’язувальні компоненти (цемент, фосфати), ЛСТ.

Допоміжні матеріали. До них відносять велику групу матеріалів, які виконують в сумішах різні функції з метою досягнення ними необхідних технологічних властивостей.

Вогнетривкі пилоподібні матеріали використовують як наповнювачі керамічних сумішей, протипригарних фарб, а також їх додають у формувальні та стрижневі суміші з метою зниження поруватості форм і стрижнів і усунення механічного пригару. Такими матеріалами є шамот, хроміт, магнезит, хромомагнезит, дистенсиліманіт, корунд, цирконієві порошки.

Затверджувачі. Найкращим затверджувачем рідкого скла є вуглекислий газ. В рідко скляних сумішах затверджувані неорганічні порошкоподібні матеріали: нефеліновий шпат, ферохромовий шлак, цемент, гіпс, карбід кальцію, феросиліцій та ін.

Піноутворювачі. До них відносять поверхнево-активні речовини. Їх використовують для переведення пластичної суміші в рідкоподібний стан. З їх допомогою приготовляють рідкотекучі самотвердкі, а також рідкотекучі суміші, які твердіють в гарячій оснастці.

Також додають домішки для підвищення живучості сумішей (крохмаліт, каустична сода); домішки для покращення піддатливості форм та стрижнів (деревина тирса); домішки для підвищення текучості сумішей (нафтовий бітум розчинений в уайтспіріті, ЛСТ).