Заліковий модуль 2. ТЕХНОЛОГІЇ ВЕДУЧИХ ГАЛУЗЕЙ НАРОДНОГО ГОСПОДАРСТВА
Змістовий модуль 5. Система технологій машинобудування
5.1. Технологія ливарного виробництва
Одним із основних засобів виготовлення заготовок у машинобудівному виробництві є одержання їх заливанням розплавленого металу у відповідні форми. Через те, що виливанням можна одержати заготовки відливні дуже складних за формою деталей і що одержання їх таким способом економічно ефективне, виливання має дуже широке застосування. Литі частини складають половину, а іноді й 80% загальної ваги машин.
Велику частину виливків роблять із чавуну. Сировиною для чавуноливарного виробництва служить головним чином ливарний (сірий) чавун, одержуваний у виді чушок із металургійних заводів. Крім чушкового чавуну в шихту додають також чавунний брухт, відходи виливання, стружку й інші відходи металообробки. Стружку й інші дрібні відходи, щоб уникнути сильного їх вигоряння у процесі плавки, пресують для одержання з них брикетів. Великий брухт, навпаки, розбивають на шматки за допомогою копра.
Литво роблять не тільки з чавуну, але також із сталі і сплавів кольорових металів.
Плавку здійснюють головним чином на коксі (іноді на термоантрациті) із застосуванням флюсу (вапняку). У порівнянні з доменною плавкою руди витрата палива і флюсу при плавці шихти в ливарних цехах невелика: коксу витрачається приблизно 10% від ваги металевої частини шихти, флюсу – 2,5-5%.
Плавку чавуну виконують переважно у вагранках, подібних за конструкцією доменним печам, але значно менших розмірів. На відміну від доменної печі шахта вагранки має циліндричну форму. Внутрішній діаметр шахти від 0,5 до 3 м, а висота – 3,5-5,5 м. Завантаження вагранки окремими прошарками шихти здійснюють через колошник, а розплавлений чавун накопичується в горні та накопичувачі, відкіля його випускають у ківш для розливання у форми.
Продуктивність вагранок, залежно від їх розмірів, складає 1,5-10 т і більше рідкого металу за годину.
Крім вагранок у ливарному виробництві застосовують й інші види плавильних печей, у тому числі й електропечі.
Для одержання виливків чавун заливають у форми, що готують із формувальних матеріалів (формувальної землі) за допомогою відповідних моделей.
Формувальна земля – це суміш кварцового піску і вогнетривкої глини, у деяких випадках до неї додають невеличку кількість размолотого в порошок кам’яного вугілля (для захисту зерен піску від оплавлення і пригоряння до виливків), рослинної олії, мазуту або інших речовин як сполучних.
Формувальний матеріал попередньо сушать, подрібнюють і просівають.
При масовому виробництві замість земляних форм (використовуваних лише один раз) застосовують багаторазово використовувані металеві форми (кокілі). Кокільне виливання дозволяє одержувати виливки з чистішою поверхнею; воно в багато разів продуктивніше, ніж виливання в земляні форми, і потребує значно меншої виробничої площі.
Після затвердіння металу у формі з неї витягають виливок (земляна форма при цьому руйнується). Першою операцією з очищення виливка є видалення ливників, тобто металу, що затвердів у ливниковій системі.
Подальшу обробку заготовок, одержуваних у ливарному цеху, виконують на металообробних верстатах механічного цеху. Чим грубіший, із великими допусками, виготовлений виливок, тим більше праці й часу витрачається на його наступну обробку, тобто перетворення заготовки у відповідну деталь машини. При цій обробці губиться багато металу у виді відходів (стружки).
Для скорочення витрат праці на обробку виливків і втрат металу в даний час усе ширше впроваджують у виробництво методи точного виливання, які дають виливки високої точності, після чого вони потребують лише чистової обробки. Для одержання точних і чистих виливків застосовують заливання металу у форми під тиском і відцентрове виливання (заливання металу в обертову форму), що забезпечує точне заповнення форми металом. Зі сплавів кольорових металів таким шляхом тепер одержують деталі з точністю до сотих долей міліметра. Кокільне виливання (як й інші неземляні форми) теж дає виливки підвищеної точності. До методів точного виливання належать також виливання за виплавленими моделями і виливання у шкарлупчасті (оболонкові) форми. Ці методи виливання є прогресивними. Їх застосовують для одержання малих виливків складної форми і дуже точних розмірів. Отримані цими методами виливки не потребують механічної обробки.