1.3. Лиття в багаторазові ливарні форми

У формах багаторазового використання можна виготовити сотні тисяч штук відливків. Ці форми виготовляють із чавуну, сталі, алюмінієвих та інших сплавів. Використання багаторазових форм має ряд переваг:

- відсутність стрижневих і фермових сумішей, модельно-опокового

обладнання, дільниць для звільнення форми від моделі та вибивання форм;

- зменшення кількості пилу в ливарному цеху та поліпшення санітарних

умов праці;

- обслуговування багаторазових форм не потребує фахових робітників;

- вища продуктивність праці;

- отримані відливки мають велику щільність, а також точність розмірів і малу шорсткість поверхні, що скорочує або зовсім вилучає механічне оброблення їх на різальних верстатах.

Недоліки лиття в металеві форми: велику вартість металевих форм, через що їх застосовують лише в серійному та масовому виробництві; деякі форми трудно виготовити для відливків складної конфігурації тощо. Серед відомих способів лиття в багаторазові форми найширше застосовують лиття в кокіль, відцентрове лиття, лиття під тиском тощо.

1. Підготовлення металевих форм до заливання розплавом.

а) на внутрішню поверхню, яка контактує з розплавом, наносять

вогнетривке покриття або спеціальну фарбу.

б) форми нагрівають до температури 100-300°С.

Для запобігання утворенню браку у форми вставляють газовиводи у вигляді трубок або форму чи розплав вакуумують

1.3.1. Лиття в кокіль «металеві форми»

Кокілем (від франц. «coguille» - черепашка, мушля) називають ливарну форму багаторазового використання, у якій отримують відливки. Форма може бути суцільною або збірною. Суцільні кокілі використовують для виготовлення малих відливків простої форми. Великі та складні відливки отримують у збірних кокілях, які складаються з двох півформ. Внутрішні поверхні відливків виготовляють за допомогою стрижнів, які в складній формі можуть бути розбірними. Найчастіше кокілі виготовляють із чавуну та сталі. Перед заливанням розплаву на внутрішню поверхню кокілю наносять покриття пульверизатором або помазком і вставляють газовиводи на глибину 0,2-0,5мм. Після кристалізації розплаву й охолодження відливок виштовхують або витрясають з кокілю. Унаслідок швидкого охолодження відливки, отримані в кокілях, мають дрібнокристалітну структуру і відповідно добрі механічні властивості. В одному кокілі можна виготовити 300-500 сталевих відливків масою 100- 150кг, 5000 дрібних відливків з чавуну або кілька десятків тисяч відливків з алюмінієвих сплавів. Лиття в кокіль - дуже продуктивний спосіб виготовлення відливків. Залежно від обсягу виробництва всі операції лиття в кокіль виконують ручним, механізованим та автоматизованим способами. Отримані відливки мають дуже10 точні розміри і малу шорсткість поверхні, що зменшує або зовсім вилучає механічне оброблення на різальних верстатах. Недоліком цього способу є велика вартість кокілів і труднощі в процесі виготовлення тонкостінних відливків

1.3.2. Лиття під тиском та інші способи лиття

а) лиття під тиском. Литтям під тиском називають спосіб виготовлення відливків, при якому форму заповнюють розплавом під тиском поршня. Лиття під тиском - один з найпродуктивніших способів виготовлення невеликих і точних за розмірами відливків в основному із сплавів кольорових металів. Відливки отримують у сталевих прес-формах. Розплав заповнює прес- форму під тиском поршня до 300 МПа. Після кристалізації розплаву й

охолодження відливка прес-форма розкривається і відливок виштовхується в контейнер. При цьому способі лиття можна виготовити відливки з малими отворами (діаметром до 2 мм), різзю та малою товщиною стінок (0,5 мм).

Прес-форму заповнюють розплавом за частки секунди. Одночаснозакупорюються газовиводи прес-форми і з її порожнини не повністю витісняється повітря та гази, що утворилися в процесі випаровування та згоряння покриття. Це спричинює утворення газових включень у відливках. Длязапобігання цьому прес-форму та розплав перед заливанням вакуумують. Відливки в прес-формах виготовляють на поршневих машинах. Найчастіше застосовують поршневі машини з холодною та гарячою камерами стискання.

1. Машини з холодною камерою стискання. Їх застосовують длявиготовлення відливків з алюмінієвих, магнієвих і мідних сплавів, а також із сталі та чавуну. Машина складається з прес-форми та камери стискання. Камери стискання можуть бути горизонтальними та вертикальними. Тиск поршня на розплав у машині з горизонтальною камерою стискання нижчий, ніж з вертикальною, і становить 40-200 МПа. Машини з горизонтальною камерою стискання застосовують частіше. Вони простіші в обслуговуванні й мають на 10-20% більшу продуктивність. На машинах з горизонтальною камерою стискання (рис. 4) розплав 2 заливають у камеру стискання 3 міркою (положення І) і подають поршнем 1 до прес-форми, яка складається з рухомої 4 та нерухомої 5 частин. Після кристалізації розплаву й охолодження відливка, яке триває кілька секунд (положення II), прес-форма розкривається; рухома частина прес-форми відходить вліво, відливок 6 разом із литником 7 відокремлюється від форми штовхачами 8 (положення III) і падає в контейнер (на рис. 4 не показано). І все починається спочатку. Рисунок 4 – Схема поршневої машини (із горизонтальною камерою стискання) для виготовлення виробів литтям під тиском11

2. Машина з гарячою камерою стискання. У цих машинах камера стискання розміщена безпосередньо в тиглі з розплавом і зазнає його дії. Тиск поршня на розплав становить 10-30МПа. Ці машини застосовують для виготовлення відливків із цинкових, магнієвих і алюмінієвих сплавів, які мають невисоку температуру плавлення. Тиглі виготовляють із матеріалів, які є корозієстійкими в цих розплавах. На цих машинах виготовляють відливки від кількох грамів до 25-30кг. Це дуже продуктивні машини (понад 3000 відливків за 1 год.). Недоліками лиття під тиском є малі розміри відливків (максимальна маса відливка 50 кг), їх пористість, велика вартість і складність виготовлення прес- форм.

б) відцентрове лиття. Відцентровим литтям називають спосіб виготовлення відливків у формі, яка обертається навколо своєї осі. У процесі відцентрового лиття застосовують форми з вертикальною (рис. 5,а) та горизонтальною (рис. 5,б) осями обертання. Рисунок 5 – Схема машин відцентрового лиття:

а – з вертикальною віссю обертання; б – з горизонтальною віссю обертання

Якщо діаметр відливка перевищує його висоту (шківи, труби, колеса тощо), то використовують форми з вертикальною віссю обертання. Форму з горизонтальною віссю обертання застосовують тоді, коли діаметр відливка значно менший ніж його довжина (гільзи, труби). В обох випадках вісь обертання форми збігається з віссю відливка і внутрішня порожнина його утворюється без допомоги стрижнів. Якщо потрібно виготовити фасонні відливки, внутрішню порожнину отримують за допомогою стрижнів. Такий спосіб називають центрифугуванням.

1. Форма з вертикальною віссю обертання. Розплав з ковша 1 заливають в обертову форму 2. На розплав діють гравітаційна та відцентрова сили. Під дією цих сил розплав 3 стікає до низу і притискається до стінок форми, кристалізується й утворюється відливок. Отримані відливки мають неоднакову товщину стінок: у нижній частині відливка товщина стінки більша, ніж у верхній. Для вирівнювання товщини стінки використовують різання на верстатах. Якщо відливки отримують із сплавів, які легко окислюються, то форму поміщають у вакуумну камеру.

2. Форма з горизонтальною віссю обертання. Цю форму використовуют для виготовлення чавунних і сталевих труб. Для полегшення заповнення розплавом і виймання відливка форма нахилена під кутом 5. Форма обертається навколо своєї осі за допомогою електродвигуна й охолоджуєтьсяводою. Розплав з ковша 1 по нерухомому жолобу 4 потрапляє в обертову форму2. Після заповнення форми розплавом 3 її обертання продовжується до повної кристалізації розплаву. Потім вимикають електродвигун і кліщами виймають трубу з форми. Чавунні труби подають на термічну обробку за температури 850-12 920°С для зняття внутрішніх напружень і вирівнювання фазового складу сплаву. Проте цей спосіб лиття має недоліки, одним з яких є посилення ліквації під впливом відцентрових сил у сплавах, схильних до неї. Хімічний склад виробів, отриманих з таких сплавів, неоднорідний. Відливки, отримані у формах з вертикальною віссю обертання, потребують додаткового оброблення різанням.

в) лиття витисканням. Цей спосіб лиття призначений для виготовлення тонкостінних великих за розміром виробів у вигляді панелей з алюмінієвих і магнієвих сплавів. Площа таких виробів дорівнює кільком квадратним метрам, товщина стінок - 2-5мм. Лиття витисканням проводять на автоматичних установках, складовою частиною яких є матриця (рис. 6). Матриця складається з рухомої 2 та нерухомої 3 частин. Розплавлений метал 1 (положення 1) заливають у матрицю, рухома частина якої переміщається паралельно нерухомій (положення II). Розплав заповнює внутрішню порожнину форми, а надвишок 5 зливається в ківш 6. Таким чином отримуємо виріб 4