2.1 Загальні відомості про ливарне виробництво

Сучасний стан ливарного виробництва визначається удосконаленням традиційних і появою нових способів лиття, безперервно підвищується рівнем механізації і автоматизації технологічних процесів, спеціалізацією і централізацією виробництва, створенням наукових основ проектування ливарних машин і механізмів.

Найважливішим напрямком підвищення ефективності є поліпшення якості, надійності, точності і шорсткості виливків з максимальним наближенням їх до форми готових виробів шляхом впровадження нових технологічних процесів і поліпшення якості ливарних сплавів, усунення шкідливого впливу на навколишнє середовище і поліпшення умов праці.

Лиття є найбільш поширеним методом формоутворення.

Перевагами лиття є виготовлення заготовок з найбільшими коефіцієнтами використання металу і вагової точності, виготовлення відливок практично необмежених габаритів і маси, отримання заготовок зі сплавів, що не підлягають пластичній деформації і важко оброблюваних різанням (магніти).

2.2 Класифікація литих заготовок

За умовами експлуатації, незалежно від способу виготовлення, розрізняють виливки:

­ загального призначення - виливки для деталей, які не розраховуються на міцність;

­ відповідального призначення - виливки для деталей, що розраховуються на міцність і працюють при статичних навантаженнях;

­ особливо відповідального призначення - виливки для деталей, що розраховуються на міцність і працюють при циклічних і динамічних навантаженнях.

2.3 Ливарні властивості сплавів

До основних ливарних властивостей сплавів відносять: жидкотекучість, усадку сплавів, схильність до утворення тріщин, газопоглинання, ликвацию.

Жидкотекучість - здатність розплавленого металу текти по каналах ливарної форми, заповнювати її порожнини і чітко відтворювати контури виливка. При високій жидкотекучести сплави заповнюють всі елементи ливарної форми.

Жидкотекучість залежить від багатьох факторів: від температурного інтервалу кристалізації, в'язкості та поверхневого натягу розплаву, температури заливки і форми, властивостей форми і т.д.

Усадка - властивість металів і сплавів зменшувати об'єм при охолодженні в розплавленому стані, в процесі затвердіння і в затверділому стані при охолодженні до температури навколишнього середовища. Зміна об'єму залежить від хімічного складу сплаву, температури заливки, конфігурації виливки.

Розрізняють об'ємну і лінійну усадку. У результаті об'ємної усадки з'являються усадочні раковини і усадкова пористість в масивних частинах виливки.

Для попередження утворення усадочних раковин встановлюють прибутки - додаткові резервуари з розплавленим металом, а також зовнішні чи внутрішні холодильники.

Лінійна усадка визначає розмірну точність отриманих виливків, тому вона враховується при розробці технології лиття і виготовлення модельного оснащення. Лінійна усадка становить: для сірого чавуну - 0,8...1,3%; для вуглецевих сталей - 2...2,4%; для алюмінієвих сплавів - 0,9...1,45%; для мідних сплавів - 1,4...2,3%.

Газопоглинання - здатність ливарних сплавів в розплавленому стані розчиняти водень, азот, кисень та інші гази. При затвердінні і наступному охолодженні розчинність газів зменшується, в результаті їх виділення у виливку можуть утворитися газові раковини і пори.

Розчинність газів залежить від хімічного складу сплаву, температури заливки, в'язкості сплаву і властивостей ливарної форми.

Ліквація - неоднорідність хімічного складу сплаву в різних частинах виливки. Ліквація утворюється в процесі затвердіння виливки, через різної розчинності окремих компонентів сплаву в його твердій і рідкій фазах.

Розрізняють ліквацию зональну, коли різні частини виливки мають різний хімічний склад, і дендритну, коли хімічна неоднорідність спостерігається у кожному зерні.

2.4 Ливарні сплави

Вимоги до матеріалів, що використовуються для одержання виливків:

­ склад матеріалів повинен забезпечувати отримання в виливку заданих фізико-механічних та фізико-хімічних властивостей;

­ властивості і структура повинні бути стабільними протягом усього терміну експлуатації виливки;

­ матеріали повинні володіти гарними ливарними властивостями.

1. Чавун є найбільш поширеним матеріалом для отримання фасонних виливків. Чавунні виливки складають близько 80% всіх виливків.

Широке поширення чавун отримав завдяки гарним технологічним властивостям і відносній дешевизні. З сірого чавуну отримують найдешевші виливки (в 1,5 рази дешевше, ніж сталеві, в кілька разів - ніж з кольорових металів).

2. Сталь як ливарний матеріал застосовують для одержання виливків деталей, які поряд з високою міцністю повинні володіти хорошими пластичними властивостями.

Використовуються: вуглецеві стали 15Л ... 55Л; леговані стали 25ГСЛ, 30ХГСЛ, 110Г13Л; нержавіючі стали 10Х13Л, 12Х18Н9ТЛ та ін.

3. Мідні сплави - бронзи і латуні.

4. Алюмінієві сплави. Виливки з алюмінієвих сплавів складають близько 70% кольорового лиття. Вони володіють високою питомою міцністю, високими ливарними властивостями, корозійною стійкістю в атмосферних умовах.

Найбільш високими ливарними властивостями володіють сплави системи алюміній - кремній (Al-Si) - силуміну АЛ2, АЛ9.

5. Магнієві сплави мають високі механічні властивості, але їх ливарні властивості невисокі.

2.5 Виготовлення виливків у піщано-глиняних формах

Для виготовлення виливків служить ливарна форма, яка являє собою систему елементів, що утворюють робочу порожнину, при заливці якої розплавленим металом формується виливок.

Лиття в піщані форми є найпоширенішим способом виготовлення виливків. Виготовляють виливки з чавуну, сталі, кольорових металів від кількох грам до сотень тонн, з товщиною стінки від 3 ... 5 до 1000 мм і довжиною до 10000 мм.

Сутність лиття в піщані форми полягає в отриманні виливків з розплавленого металу, затверділого у формах, які виготовлені з формувальних сумішей шляхом ущільнення з використанням модельного комплекту.