Тема 5. Міжгалузеві технологічні процеси

Ливарне виробництво. Загальні відомості про виготовлення виробів литтям. Характе­ристика технологічних процесів лиття у разові ливарні форми: піщано-глиняні, оболонкові та форми, виготовлені за разовими моделями. Характеристика технологічних процесів лиття у багаторазові металеві форми: лиття у кокіль, під тиском, відцентрове лиття.

Основні технологічні процеси обробки металів і сплавів тиском. Чинники, що впли­вають на пластичність металів і сплавів. Вальцювання, види вальцювання. Види продукції вальцювання. Волочіння та пресування. Штампування та його види. Кування.

Порошкова металургія. Історія розвитку порошкової металургії та застосування її продукції. Способи виготовлення порошків: механічні та фізико-хімічні. Властивості порошків. Формування виробів із порошків. Способи формування виробів.

Матеріали порошкової металургії. Пористі порошкові матеріали. Конструкційні порошкові матеріали.

Основні технологічні процеси виготовлення нерозбірних з'єднань. Поняття про з'єднання та їх види.

Зварювання. Класифікація способів зварювання.

Термічні способи зварювання. Дугове зварювання, способи дугового зварювання. Електрошлакове зварювання. Газове зварювання. Електричне контактне зварювання. Зварювання лазером. Плазмове зварювання.

Термохімічні способи зварювання. Контактне зварювання. Дифузійне зварювання. Газопресове зварювання.

Механічні способи зварювання. Ультразвукове зварювання. Зварювання тертям. Зварювання вибухом. Контроль якості зварювання. Паяння, його переваги та недоліки.

Основні технологічні процеси механічної обробки заготовок. Основні способи обробки різанням. Різальні інструменти. Схема процесу різання та види стружки. Продуктивність обробки різанням і шляхи її підвищення.

Електрофізичні методи обробки матеріалів. Застосування ультразвуку в промисловості. Електроерозійна обробка. Різновиди електроерозійної обробки: електроіскрова, електроімпульсна та електроконтактна. Променеві методи обробки. Лазерна та плазмова обробки. Високошвидкісна обробка.

Виготовлення виробів литтям

32. і. Загальні відомості

про виготовлення виробів литтям

Лиття - один з найдавніших і найпоширеніших способів виготовлення виробів і заготівок для деталей машин і механізмів.

Литтям називають виготовлення заготівок для виробів заповненням, наперед виготовлених ливарних форм, розплавленим металом, сплавом або іншим конструкційним матеріялом.

Після кристалізації й охолодження металу або сплаву виріб витягують з форми та передають на механічне оброблення.

Відливками називають вироби, виготовленні литтям.

Ливарні форми можуть бути разовими та богаторазовими. Разові форми використовують лише один раз; для звільнення відливка від форми останню руйнують. Багаторазові форми використовують сотні й тисячі разів; відливки витягають з форми витрушуванням або виштовхуванням.

Перші вироби, отримані литтям, належать до ІІІ-ІІ тис. до н. е. Спочатку вироби виливали з бронзи, потім із чавуну. Значного розвитку чавунне лиття набуло в XIII-XIV ст. Деталі, вилиті зі сталі, 282 отримали лише в XIX ст., з алюмінієвих і магнієвих сплавів - кілька десятків років тому. Тепер виливають відливки з нержавіючих і жаро­міцних сталей, магнетних та інших сплавів з особливими властивостями.

Найдавнішим виробом, отриманим литтям, який маємо в Україні, є дзвін. Його відлито і 1341 р. Тепер він знаходиться на дзвіниці Свято- Юрського собору у Львові. Маса цього дзвону становить 415 кг.

Галузь машинобудування, яка займається виготовленням виробів литтям, називають ливарним виробництвом.

Жодна галузь машино- та приладобудування не обходиться без деталей, виготовлених литтям. Частка деталей, виготовлених литтям, у машинах становить близько 50%, а у верстатах - близько 80%. Литтям виготовляють блоки циліндрів і поршні двигунів внутрішнього згоряння, лопаті газових турбін тощо.

Найбільшу кількість відливків - близько 70% загальної маси - виливають із сірого чавуну, далі йдуть сталеві відливки, відливки з мідних, алюмінієвих та інших сплавів.

32.2. Ливарні сплави та їх властивості

Чисті метали мають незначні ливарні властивості, тому з них не виготовляють відливків. Із сплавів для виготовлення відливків використовують лише ті, які мають добрі ливарні властивості.

Ливарними сплавами називають ті сплави, які мають добрі ливарні властивості.

До них належать чавуни, сталі, бронзи, сілюміни тощо.

Найважливіші ливарні властивості сплавів - текучість розплаву, усадка, ліквація, температура плавлення.

Текучістю називають здатність розплаву швидко заповнювати порожнину ливарної форми.

За доброї текучості розплав точніше відтворює внутрішню конфі­гурацію форми, ніж за поганої. Найтекучішими є евтектичні сплави. Текучість сплавів залежить від температури нагрівання: з підвищенням температури текучість розплавів зростає. У процесі виготовлення відливків використовують сплави з оптимальною економічно вигідною температурою плавлення.

Усадкою називають властивість розплавів зменшувати свій об'єм при охолодженні від температури заливання до кімнатної.

Усадка залежить від хемічного складу сплаву, температури заливан­ня розплаву та інших чинників. Розрізняють усадку об'ємну та лінійну.

Так, лінійна усадка сірого чавуну дорівнює 1%, сталі -2%. Усадка спричиняє утворення раковин, пор, тріщин у відливках.

Ліквацією (від лат. «ІідиаНо» - розтоплення, розплавлення) нази­вають неоднорідність хемічного складу сплаву в різних частинах від­ливка після кристалізації й охолодження до кімнатної температури.

Ліквація залежить від хемічного складу сплавів і швидкості охолодження відливка. Так, у чавунах і сталях сірка, фосфор і вуглець збираються у верхній і центральній частинах відливка. Важкі компоненти сплавів (РЬ, 5л та ін.) збираються у нижній частині відливка. Ліквації запобігають перемішуванням розплавів перед заливан­ням у форми та прискореним охолодженням у процесі кристалізації.

Ліквація істотно впливає на властивості відливка: чим вона менша, тим кращі механічні властивості відливка.

Чавуни. Для виготовлення відливків використовують сірий і білий чавуни. Основну масу відливків виробляють із сірого чавуну. Це пояснюється його невеликою вартістю (порівняно з іншими сплавами), добрими ливарними властивостями, відносно невисокою температурою плавлення (1100-1200°С); великою текучістю розплаву, незначною усадкою (близько 1%). Відливки, отримані із сірого чавуну, майже в 1,5 рази дешевші, ніж зі сталі, і в кілька разів дешевші, ніж відливки із сплавів кольорових металів. Для виготовлення відливків вико­ристовують сірий чавун, який містить 2,7-3,6% С, 1,5-3,5% 5/, 0,4- 1,0% Мп, до 0,3% Р і до 0,1% 5. Із чавуну виготовляють деталі машин і механізмів, які не зазнають великих ударних навантажень.

Шихта складається з твердого чавуну або сталевого скрапу, феросплавів, палива (коксу) і флюсів у певних пропорціях.

У ливарних цехах чавун плавлять переважно в печах стовбурного типу, які називають вагранками.

Сталі. Порівняно з чавунами розплавлені сталгмають-гірші ливарні властивості: меншу текучість, що утруднює заповнення ливарної форми, більшу усадку (>2%), вищу температуру плавлення (1400-1540°С). Проте добрі механічні властивості сталевих відливок надають сталі широкого використання в ливарному виробництві.

Відливки виробляють із доевтектоїдних вуглецевих сталей, які містять до 0,8% С

Крім вуглецевих сталей відливки виробляють із конструкційних лего­ваних сталей, зносостійких та інших сталей з особливими властивостями.

Для ливарних цехів сталь виплавляють у кисневих конвертерах, мартенівських та електричних печах.

3. Сплави кольорових металів. Для виготовлення відливків вико­ристовують мідні, алюмінієві та інші сплави, які мають добрі ливарні властивості.

Мідні сплави розплавляють у дугових, індукційних і полуменевих печах. Полуменеві печі використовують рідше, оскільки в них витрачається багато палива, а пічні гази окиснюють мідні сплави.

Для розплавлення алюмінієвих сплавів використовують електричні печі спеціальної конструкції.

32.3. Лиття в разові ливарні форми