Спеціальні методи отримання відливок
Виготовлення відливок у разових піщано-глиняних формах при машинній і особливо при ручній формовці має ряд значних недоліків:
1. Невисока точність і недостатня чистота поверхні відливок;
2. Необхідність залишати значні припуски на механічну обробку;
3. Утворення крупнозернистої литої структури
Підвищення точності і чистоти поверхні відливок досягають використовуючи спеціальні методи лиття, до яких відносять: кокильне, під тиском, під низьким тиском, по виплавляємих (випалюємим) моделям в оболонковій формі , центробіжне, електрошлакове і деякі інші, не розглядаємі методи отримання відливок (вакуумним всмоктуванням, вижиманням, рідким штампуванням).
Виготовлення відливок в металевих формах
Сутність методу полягає в тому, що замість разової піщано-глиняної використовують металеву форму, яка називається кокилем. В порівнянні з піщано-глиняними формами кокилі приблизно в 60 раз мають більш високу теплопровідність, кокилі забезпечують дрібнозернисту структуру відливок, що підвищує їх міцність. При кокильному литті відпадає необхідність в модельно-опочному оснащенні, в формовочних і стержневих сумішах, що не тільки дає велику економію, але і знижає кількість пилу і зменшує санітарні умови праці; підвищується точність і чистота відливки; значно підвищується виробництво. Технологічний процес кокильного лиття можна легко механізувати.
1,3 - кокиль
2 - літник
4 – порожнина форми
5 – площина рознімання
Мал.11. Металева форма(кокиль).
Поряд з перевагами кокильного лиття є і недоліки: висока вартість кокилів дозволяє використовувати їх тільки в серійному і масовому виробництві; небезпека утворення тріщин у відливках із-за непіддатливості металевого кокиля; чавунні відливки в кокилі отримують відбіленими і вони потребують тривалого обжигу, що підвищує вартість їх виробництва.
Кокильне лиття в умовах крупносерійного і масового виробництва при виготовленні нескладних по конфігурації відливок з товщиною стінок від 3 до 100 мм із чавуна, сталі і кольорових металів.
Виготовляють кокилі із сірчаного чавуна, сталі, а також із кольорових сплавів литтям з послідуючою механічною обробкою.
Виготовлення відливок литтям під тиском
Сутність методу полягає в тому, що рідким металом примусово заповнюють металеву прес-форму під тиском, який підтримують до повної кристалізації відливки. Тиск забезпечує швидке і добре заповнення форми, високу точність і малу шорсткуватість поверхні відливки. Примусове живлення відливки рідким металом виключає можливість утворення усадочних раковин, пористості і не потребує установки прибутку. Прискорена кристалізація металів в металевій прес-формі під тиском обумовлює утворення дрібнозернистої структури. Завдяки зовнішньому тиску розчинені в металі гази залишаються в твердому розчині, що знижує газову пористість металу. Відливки отримані таким методом, як правило, не мають припусків на механічну обробку і після видалення із форми являються готовими деталями. Литтям під тиском можна отримати відливки з товщиною стінки до 0,5 мм, складної конфігурації і з отворами до 1 мм.
Висока вартість прес-форм, що мають складну конфігурацію і мають високу точність виготовлення, обумовлює доцільність застосування лиття під тиском тільки в крупносерійному і масовому виробництва тонкостінних відливок достатньо складної конфігурації із сплавів кольорових металів масою до 50 кг.
Лиття під тиском здійснюють на компресорних і поршневих машинах високого виробництва, які дають 200-400 відливок за годину. Поршневі машини випускають з гарячою або холодною камерою стиску, яка розміщена горизонтально або вертикально. Машини з гарячою камерою стиску, в яких камера знаходиться безпосередньо в розплаві, застосовують для отримання відливок із сплавів з низькою температурою плавлення на основі цинку, олова і свинцю. Машини з холодною камерою стиску, в яких камера стиску винесена за межі розплаву, використовують для отримання із більш тугоплавких кольорових сплавів на основі міді, алюмінію, магнію.
Мал. 12. Схема поршневих машин для литви під тиском
На машинах з вертикальною холодною камерою стиску мал.12 розплав 4 заливають в камеру стиску 5 (положення 1). Верхній поршень 1, опускаючись давить на розплав і на нижній поршень 10, який при русі вниз відкриває ливарний канал 3. Метал заповнює площину 2 прес-форми, яка складається із двох половин 6 і 7 (положення ІІІ). Об’єм рідкого металу повинен бути більше об’єму площини форми, щоб між верхнім і нижнім поршнем був залишок металу. Тиск верхнього поршня підтримують до повної кристалізації відливки, після чого прес-форму відкривають і відливку 9 разом з литником 12 виштовхують із форми штовхачами 8. Нижній поршень виштовхує на поверхню залишок металу 11 (положення ІІІ) і його відправляють в переплав.
Машини з гарячою камерою стискування мають більшу продуктивність і витрачають менше рідкого металу, однак їх не можна застосовувати для лиття сплавів з температурою плавлення більше 5000С із-за швидкого зношення поршнів.
В машинах з холодною камерою стискування поршень контактує з розплавом протягом короткого проміжку часу і тому має меншу ступінь зносу. Так можна значно підвищити тиск, що гарантує високу щільність і міцність відливок. Якщо в машинах з гарячою камерою стискування, тиск досягає 20 МПа, то в машинах з холодною камерою стискування при литті алюмінієвих і мідних сплавів тиск може досягати 100-300 МПа.