Metode lijevanja metala. Lijevanje u suvremenoj proizvodnji. Glavni nedostaci metode lijevanja u ljuskaste kalupe

Sposobnost metala u rastaljenom obliku da ispuni sve šupljine čovjek je godinama koristio za proizvodnju raznih proizvoda.

Danas ih ima raznih metode lijevanja metala, koji se međusobno razlikuju u tehnologiji, budući da za svaki materijal moraju biti stvoreni određeni uvjeti kako bi mogao ispuniti sve šupljine unaprijed pripremljenog oblika. To je zbog različite fluidnosti metala - parametra koji karakterizira sposobnost taline da se brzo širi.

Razmotrimo detaljno koje se metode lijevanja metala sada koriste u industriji i koji se dijelovi ili praznine mogu dobiti uz njihovu pomoć.

Najpopularnije metode lijevanja metala:

• lijevanje u zemlju;


• Lijevanje pod pritiskom;


• centrifugalno lijevanje;


• lijevanje elektrotroskom;


• Brizganje;


• Statičko punjenje.

Da bismo razumjeli koje su značajke svake od metoda, upoznajmo se s njihovim tehnologijama.

Lijevanje metala u zemlju

Ovaj je postupak poznat od davnina, a danas se koristi uglavnom za izradu pojedinačnih odljevaka.

Najvažnija prednost tehnologije lijevanja metala u zemlju je njena niska cijena, a nedostatak je veliki intenzitet rada.

Proces počinje činjenicom da se u posebnoj radionici izrađuje model budućeg odljeva, za to se koriste drvo i drugi materijali.

Zatim se priprema kalupni pijesak koji sadrži zemlju i druge dodatke. Nakon toga se izrađuje kalup u koji se ulijeva talina.

Nakon hlađenja izradak se vadi iz kalupa i šalje na daljnju obradu, čisti se pjeskarenjem ili polira kako bi se u potpunosti uklonili ostaci kalupne zemlje.

Lijevano željezo je najprikladnije za ovu vrstu lijevanja jer ima izvrsnu fluidnost, a koriste se i drugi metali.

Lijevanje metala u kokili

Ova metoda lijevanja sastoji se u činjenici da se prije početka procesa spoji kalup (kalup za iverje), koji se sastoji od dva dijela, od kojih jedan sadrži jezgru.

Tekući metal se ulijeva u kalup, gdje se brzo hladi, a nakon nekoliko minuta dobiva se gotov odljevak koji se može izvaditi.

Ova metoda također koristi samo one materijale koji imaju dobru fluidnost, dok je brizganje prikladno za druge vrste.

Lijevanje pod pritiskom

Punjenje kalupa metalom u ovom slučaju vrši se pod visokim pritiskom zraka ili klipa. Primjena pritiska pomaže materijalu da poprimi čak i najsloženiju konfiguraciju oblika, ispuni svoje najfinije utore i ponovi sve zavoje.

Takve metode lijevanja metala zahtijevaju posebno jake kalupe, koji su izrađeni od čelika.

centrifugalno lijevanje

Za ovu metodu lijevanja koriste se pješčani ili metalni kalupi. Posebnost leži u činjenici da se tijekom procesa okreću oko osi okomito ili vodoravno.

Talina se ulijeva u kalup i pod djelovanjem centrifugalnih sila ispunjava njegov obod, zatim se skrućuje.

Ova metoda je najprikladnija za proizvodnju cijevi, prstenova i sličnih elemenata.

Lijevanje elektrotroskom

Tekući metal za ovu vrstu lijevanja dobiva se elektropretaljivanjem troske.

Kao kalup koristi se vodom hlađeni bakreni kalup u koji metal ulazi nakon taljenja, bez doticaja sa zrakom.

Statičko izlijevanje metala

Ovo je najjednostavnija metoda, u kojoj se talina ulijeva u fiksni kalup dok se potpuno ne napuni. Zatim se zamrzne i ukloni.

Metode lijevanja metala ove vrste omogućuju izradu odljevaka najjednostavnijeg oblika.

Prednosti i nedostaci tehnologije lijevanja metala

Proizvodnja metalnih proizvoda lijevanjem ima svoje prednosti i nedostatke.

Prednosti također uključuju relativnu jednostavnost tehnologije i visoke performanse dobra kvaliteta dobio odljevke.

Očigledni nedostaci su: potreba za korištenjem posebnih peći za taljenje, visoka energetska intenzivnost procesa, nemogućnost primjene metode na određene vrste metala.

Unatoč tome, mnogi industrijska poduzeća koristiti tehnologiju za proizvodnju raznih dijelova.

Osim toga, nedavno su se pojavile tehnologije koje omogućuju automatizaciju svih procesa što je više moguće, što ih je učinilo manje radno intenzivnim.

Prezentacija opreme i tehnologija za lijevanje metala na specijaliziranoj izložbi

Održat će se na proljeće na sajmištu Expocentra.

Na događaju međunarodne klase predstavit će se izlagači iz cijelog svijeta najnovije metode lijevanja metala i drugih tehnologija obrade, demonstrirat će opremu i alate te upoznati goste sa svojim najnovijim dostignućima.

E-ulaznice možete naručiti već sada kako ne biste propustili najvažniji metalski događaj godine.

Razvoj masovne proizvodnje odljevaka doveo je do usavršavanja poznatih i razvoja novih specijalnih metoda lijevanja. Pred ljevaonicom se postavlja zadatak dobivanja odljevaka koji svojim oblikom i dimenzijama maksimalno odgovaraju obliku i dimenzijama gotovog dijela, dok se vremenski najzahtjevnija operacija strojne obrade treba ograničiti samo na doradu i brušenje. To se može postići unaprjeđenjem i uvođenjem posebnih, točnijih metoda lijevanja kao što su lijevanje pod pritiskom, lijevanje pod pritiskom, centrifugalno lijevanje, livenje u kalupe, lijevanje u kokile itd.

U proizvodnji preciznih odljevaka u jednokratnim kalupima izbacuje se ili smanjuje strojna obrada odljevaka. Takve metode lijevanja uključuju lijevanje u kalupe za ljuske, livenje po investiciji, lijevanje u gipsane i staklene kalupe, lijevanje u modele od polistirenske pjene.

U polutrajnim oblicima (od šamota, kermeta, grafita), bez njihovog razaranja, može se dobiti nekoliko desetaka pa i stotina odljevaka.

U metalnom kalupu može se proizvesti nekoliko tisuća odljevaka s dimenzijama velike točnosti. Lijevanje metalnih kalupa uključuje lijevanje pod pritiskom, centrifugalno lijevanje, injekcijsko prešanje i drugi

5.1.1. Lijevanje u pješčane kalupe.

Za izradu velikih dijelova složenog oblika, u maloj i pojedinačnoj proizvodnji, koristi se lijevanje u pijesku. Slika 4.1 prikazuje primjer redoslijeda proizvodnje odljevka, tijela ventila, u pješčani kalup. Prema nacrtu dijela razvija se nacrt odljevka Sl. 1a. U modelarnici se izrađuje maketa od drva ili metala koja se sastoji od dva ili više dijelova, ovisno o tome značajke dizajna dijelovi koji osiguravaju njegovo izdvajanje iz kalupnog pijeska. Model imitira vanjske konture dijela i ležišta šipke (znakovi 1) kojima je šipka učvršćena u kalupu. U kaluparnici se jedna polovica modela postavlja na modelnu ploču, a donja se na nju učvršćuje. tikvica 4 kalupa.

Tikvica je pravokutna kutija i dio je kalupa. Tikvica, s modelom unutra, prekrivena je kalupnim pijeskom i zbijena. Skidam tikvicu s ploče, okrećem je na 180 0 Sl.5.1.c i postavljam drugu polovicu modela sa sustavom zatvarača 2, kao i gornju tikvicu 3. Gornja tikvica 3,

sl.5.1 napunite kalupni pijesak i zbijete ga.

U kutiji jezgre Sl.5.1g izrađena je šipka Sl.5.1e, koja oponaša unutarnju šupljinu lijevane gredice i oblik

znak, tj. mjesto njegove fiksacije u obliku. Mješavina jezgre koristi se kao materijal od kojeg se oblikuje jezgra.

Gornja tikvica se uklanja, model dijela i sustav zatvarača uklanjaju se s obje polovice kalupa, pokušavajući ne narušiti cjelovitost oblikovane smjese. Šipka 6 sl.5.1.e postavlja se u donju polovicu kalupa i zatvara gornjom polovicom kalupa. Šupljina nastala između jezgre i pijeska gornjeg i donjeg kalupa ispunjena je rastaljenim metalom kroz sustav zatvarača.

sl.5.2

Nakon što se metal stvrdne, kalup se rastavlja i uklanja se odljevak. Lijevana gredica se čisti od kalupnog pijeska, šipke se izbijaju, kanali se odrežu i čiste. Forma se može sastojati od dvije ili više tikvica. Na sl.5.2. prikazani su kalupi za dobivanje lijevane gredice remenice. Formiranje vanjskih kontura dijela provodi se u sljedećem nizu.

Oblikovanje donjeg dijela izratka izvodi se u donjoj tikvici 3, koja

instaliran na modelnoj ploči. Na modelnu ploču učvršćuje se model koji imitira odljevak do ravnine rastavljanja tikvice. Na tikvicu se postavlja okvir za punjenje i tikvica se puni kalupnim pijeskom. Kalupni pijesak zbija se prešanjem, trešenjem ili uz pomoć posebnih strojeva, pjeskarenjem ili pjeskarenjem.

Nakon oblikovanja, tikvica se pažljivo ukloni s modelne ploče i okrene na 180 0. Model mora imati takav oblik da se kalupni pijesak ne uništi kada se model izvadi iz tikvice, tj. predviđeni su potrebni odbici. Ugradite model rukavca 4, uspon 6, ispupčenje 5 sl.5.2.a i formirajte gornji polukalup.

Nakon zbijanja kalupnog pijeska uklanja se gornja polukalupa, s njega se uklanja model uzdizanja, ispupčenje, a s donjeg model odljevka. Prije montaže polukalupa ugrađuju se šipke 1 i 2 koje služe za oblikovanje središnje rupe i prstenastog udubljenja u odljevku. Šipke su izrađene od posebnih smjesa za kalupljenje koje osiguravaju veću propusnost plina, čvrstoću, neprianjanje.

U pojedinačnoj proizvodnji isti se dio može izraditi u tri tikvice, čije rastavne ravnine idu duž čeonih površina remenice. Ovim oblikovanjem isključena je izrada jedne od šipki 2. Model rukavca 4 i prirubnice 8 napravljeni su odvojivim tako da se mogu ukloniti iz kalupnog pijeska tijekom rastavljanja tikvice i vađenja modela. Srednja tikvica 10 osigurava proizvodnju prstenastog udubljenja remenice.

5.1.2. Lijevanje u metalne kalupe.

Lijevanje u metalne kalupe (hlađenje) ima prednosti u odnosu na lijevanje u pješčane kalupe: smanjeni su troškovi procesa lijevanja i zahtjevnost strojne obrade lijevanih trupaca; dižući se mehanička svojstva legure i proizvodnost rada. Ova metoda se uglavnom koristi u

serijsku i velikoserijsku proizvodnju. hendikep ovu metodu je veliki intenzitet rada proizvodnje metalnog kalupa.

Slika 5.3 prikazuje dizajn kalupa koji se sastoji od dvije polovice (1 i 4). Radna šupljina (10) oponaša vanjske konture lijevane gredice, a pješčane jezgre (5) oponašaju unutarnje šupljine i rupe.

Slično, kao u pješčanim kalupima, kanali za sustav zatvarača (8), otvori, predviđeni su u kalupu za uklanjanje plinova. Za međusobno usklađivanje dviju polovica kalupa ugrađeni su klinovi (15 i 3) koji ulaze u rupe za vođenje druge polovice kalupa. Dobivena lijevana gredica se gura iz kalupa sl.5.3 guralice kroz rupe (9). Na radnoj površini, kokila je pričvršćena plimom (7). Kalup može izdržati veći broj punjenja, ovisno o temperaturi legure koja se lije. Dizajn odljevka mora imati relativno jednostavna forma, koji omogućuje odvajanje dviju polovica kalupa nakon što se metal lijevane gredice stvrdne. Inače, u kalupu je potrebno predvidjeti mjesto za ugradnju dodatnih pješčanih jezgri koje tvore složenu površinu.

5.1.3. . Investicijski lijev.

Ova metoda omogućuje dobivanje odljevaka prema jednokratnim obrascima (pretopljeni, izgorjeli, topljivi) u višeslojnim, jednodijelnim, vatrostalnim kalupima. Dijelovi dobiveni ovom metodom možda neće zahtijevati naknadnu strojnu obradu, imaju vrlo složenu konfiguraciju i visoku kvalitetu površine. Metoda je dosta dugotrajna i preporučljivo ju je koristiti u izradi dijelova sa složenom i dugotrajnom strojnom obradom, kada se koriste teško obradivi materijali. Suština metode je sljedeća. Za dobivanje modela prema nacrtu odljevka Sl.5.4a izrađuje se metalni ili plastični kalup Sl.5.4.b, u pravilu rastavljiv, s kanalima za sustav zatvarača. Otopljena u peći Slika 5.4, legura niskog tališta koja se sastoji od 50% parafina i 50% stearina ulijeva se u kalup Slika 5.4 d .

sl.5.4.

Stvrdnuti model sl. 4.4.e se vadi iz kalupa i sastavlja u blok sl. 5.4e koji se sastoji od nekoliko modela povezanih zajedničkim sustavom lijevanja.

Sastavljeni blok se uranja u vatrostalnu kašu, posipa suhim pijeskom i suši na zraku.

Postupak se ponavlja nekoliko puta dok se ne dobije kalup debljine 5-8 mm. sl.5.4.g. Parafinski model, iz dobivenog bloka, topi se vrućim zrakom na 120-150 0 C, parom ili vrućom vodom. Ovako dobiveni oblik se kalcinira, a pretvara u postojanu keramičku ljusku. Na sl.5.4. prikazan je tehnološki slijed izrade kalupa.

Kalup se zalije rastaljenim metalom sl.5.4.z i nakon stvrdnjavanja odljevak se izbaci iz kalupa pri čemu se uništava keramička ljuska. Za potpuno čišćenje keramičkog kalupa, odljevci se tretiraju lužnatom otopinom i peru u vrućoj vodi.

Posljednjih godina u ljevaonica Posvuda se uvode posebne metode lijevanja koje imaju niz prednosti u odnosu na klasično lijevanje u jednokratne pješčano-glinene kalupe. Udio odljevaka dobivenih posebnim metodama u stalnom je porastu.

Posebne metode uključuju lijevanje: a) u trajne metalne kalupe (kokile), b) centrifugalno, c) pod tlakom, d) u jednokratne kalupe tankih stijenki, e) prema modelima ulaganja, f) kortikalno ili ljuskasto, g) elektrolijevanje troskom.

Posebne metode lijevanja omogućuju dobivanje odljevaka točnijih dimenzija s dobrom kvalitetom površine, što pomaže smanjiti potrošnju metala i zahtjevnost strojne obrade; poboljšati mehanička svojstva odljevaka i smanjiti gubitke od braka; značajno smanjiti ili eliminirati potrošnju materijala za oblikovanje; smanjiti proizvodni prostor; poboljšati sanitarno-higijenske uvjete i povećati produktivnost rada.

Većina operacija s posebnim metodama lijevanja može se lako mehanizirati i automatizirati.

Ekonomska izvedivost zamjene odljevaka u jednokratnim pješčano-glinenim kalupima jednom ili drugom posebnom metodom ovisi o opsegu proizvodnje, obliku i veličini odljevaka, korištenim legurama za lijevanje itd. Određuje se na temelju temeljite tehničko-ekonomske analize svih troškova vezanih uz novi tehnološki proces.

Jedan od najčešćih je lijevanje u kalupe. Rashladni kalup je čvrsti ili cijepani metalni kalup izrađen od lijevanog željeza ili čelika.

Kokile su dizajnirane za proizvodnju velikog broja identičnih odljevaka od obojenih metala ili legura željeza i ugljika. Otpornost kalupa ovisi o materijalu i dimenzijama odljevka i samog kalupa, kao io pridržavanju načina njegova rada. Približna otpornost kalupa od lijevanog željeza je 200 000 kositro-olovnih, 150 000 cinkovih, 50 000 aluminijskih ili 100,5000 željeznih odljevaka. Preporučljivo je koristiti rashladne kalupe u masovnoj i serijskoj proizvodnji (sa serijom odljevaka od najmanje 300 500 komada).

Prije lijevanja metala kalupi se zagrijavaju na temperaturu od 100-300 °C, a radne površine u dodiru s rastaljenim metalom prekrivaju se zaštitnim premazima. Premaz produljuje životni vijek kalupa, sprječava zavarivanje metala na stijenke kalupa i olakšava vađenje odljevaka. Zagrijavanje štiti kalup od pucanja i olakšava punjenje kalupa metalom. Tijekom rada održava se potrebna temperatura kalupa zbog topline koju oslobađa izliveni metal. Nakon stvrdnjavanja odljevak se uklanja trešenjem ili izbacivačem.

Hladno lijevanje omogućuje smanjenje potrošnje metala za uspone i uspone, dobivanje odljevaka veće točnosti i površinske obrade te poboljšanje njihovih fizičkih i mehaničkih svojstava. Međutim, ova metoda lijevanja ima i nedostatke. Brzo hlađenje metala otežava dobivanje tankostijenih odljevaka složenog oblika i uzrokuje opasnost od pojave teško rezljivih površina u odljevcima od lijevanog željeza.

Brizganje- jedna od najproduktivnijih metoda za dobivanje preciznih oblikovanih odljevaka od obojenih metala. Bit metode leži u činjenici da tekući ili kašasti metal ispunjava kalup i kristalizira pod prevelikim pritiskom, nakon čega se kalup otvara i odljevak uklanja.

Prema načinu stvaranja tlaka razlikuju se: lijevanje pod tlakom klipa i plina, vakuumsko usisavanje, tekuće utiskivanje.

Najčešće je oblikovanje odljevaka pod tlakom klipa u strojevima s toplom ili hladnom kompresijskom komorom. Legure koje se koriste za injekcijsko prešanje moraju imati dovoljnu fluidnost, uzak temperaturno-vremenski interval kristalizacije i ne smiju kemijski djelovati s materijalom kalupa. Za dobivanje odljevaka razmatranom metodom koriste se legure cinka, magnezija, aluminija i legure na bazi bakra (mjedi).

Injekcijskim prešanjem proizvode se dijelovi uređaja: bubnjevi strojeva za brojanje, tijela fotoaparata i dijelovi tijela težine do 50 kg, glave cilindra motora motocikla. U odljevcima se mogu dobiti rupe, natpisi, vanjski i unutarnji navoji.

Sl.5 Posebne metode lijevanja

a - pod pritiskom; b - centrifugalni.

Slika 5, a prikazuje redoslijed dobivanja odljevka na klipnom stroju (s hladnom vertikalnom komorom za kompresiju). Rastaljeni metal se dovodi u dijelovima u vertikalnu komoru za prešanje 2. Kada se kreće prema dolje, klip 1 pritišće metal, pomiče petu 4 prema dolje, zbog čega se kanal za dovod 3 otvara i metal ulazi u šupljinu kalupa 5 .. Nakon punjenja kalupa i držanja 3-30 s, klip i peta se podižu, dok peta odsijeca kanal i istiskuje ostatak preše b. Pomični dio kalupa 8 pomiče se udesno, a odljevak 7 se lako uklanja. Unutarnje šupljine i rupe u odljevcima izrađuju se metalnim šipkama.

Prije početka rada kalup se zagrijava i podmazuje. Tijekom rada održava se potrebna temperatura i povremeno se podmazuje kalup.

Kalupi su izrađeni od legiranih alatnih čelika (3Kh2V8, KhVG, Kh12M, itd.) I podvrgnuti kaljenju s visokim kaljenjem. Cijena kalupa je 3,5 puta veća od cijene kalupa.

Trajnost kalupa, ovisno o veličini i obliku odljevaka, iznosi 300,500 tisuća odljevaka od legura cinka, 30,50 tisuća odljevaka od aluminija i 5,20 tisuća odljevaka od bakra. Produktivnost klipnih strojeva doseže 500 odljevaka na sat.

U uvjetima masovne proizvodnje, upotreba injekcijskog prešanja je ekonomski opravdana, jer ova metoda omogućuje smanjenje radnog intenziteta dobivanja odljevaka za 10-12 puta, a radnog intenziteta mehaničke obrade za 5-8 puta.

Zbog visoke preciznosti izrade i osiguravanja povećanih mehaničkih svojstava odljevaka proizvedenih pod pritiskom, postiže se ušteda metala do 30,50% u odnosu na lijevanje u pojedinačnim kalupima. Stvara mogućnost potpune automatizacije procesa.

Metoda centrifugalnog lijevanja Uglavnom se koristi za izradu šupljih odljevaka kao što su okretna tijela (čahure, ljuske za klipne prstenove, cijevi, košuljice) od obojenih metala i legura željeza i ugljika, kao i bimetala. Bit metode sastoji se u ulijevanju tekućeg metala u rotirajući metalni ili keramički kalup (kalup). Tekući metal se pod djelovanjem centrifugalnih sila baca na stijenke kalupa, širi po njima i stvrdnjava.

Metodom lijevanja koja se razmatra, odljevci se dobivaju gusti, bez plinova i nemetalnih inkluzija, s fino zrnatom strukturom.

Centrifugalno lijevanje je visoko produktivno (40 .50 cijevi od lijevanog željeza promjera 200 .300 mm može se lijevati u 1 sat), omogućuje dobivanje šupljih odljevaka bez upotrebe šipki i bimetalnih odljevaka uzastopnim lijevanjem dviju legura ( primjerice čelik i bronca).

Uz visoku produktivnost i jednostavnost procesa, metoda centrifugalnog lijevanja, u usporedbi s lijevanjem u stacionarne pješčano-glinene i metalne kalupe, osigurava višu kvalitetu odljevaka, gotovo eliminira potrošnju metala za uspone i uspone, te povećava prinos dobrog lijevanje za 20,60%.

Nedostaci metode uključuju visoku cijenu kalupa i opreme te ograničen raspon odljevaka.

Investicijski lijev sastoji se od sljedećeg. Metal se izlijeva u jednokratni keramički kalup tankih stijenki, izrađen prema modelima (također jednokratnim) od sastava modela niskog tališta. Na taj se način dobivaju precizni odljevci od bilo kojih legura težine od nekoliko grama do 100 kg, koji praktički ne zahtijevaju strojnu obradu.

Dimenzionalna točnost i površinska obrada dobivenih odljevaka takvi su da omogućuju smanjenje količine strojne obrade ili odustajanje od nje, što je osobito važno kod izrade dijelova od teško obradivih legura;

Tehnologija izrade odljevaka prema modelima koji se izvode obuhvaća sljedeće faze: izradu kalupa za modele; dobivanje voštanih modela prešanjem sastava modela u kalupe; montaža bloka modela na zajedničkom ulagaču (kod malih odljevaka); nanošenje vatrostalnog premaza na površinu jednog modela ili bloka; modeli za taljenje iz vatrostalnih (keramičkih) kalupnih ljuski; kalupi za žarenje; ulijevanje metala u vruće kalupe.

Kalupi se izrađuju od čelika ili drugih legura prema nacrtu dijela ili njegovom standardu, uzimajući u obzir skupljanje mase modela i metala za lijevanje.

Sastav modela (na primjer, od parafina s dodacima cerezina, naftnog bitumena, smole, polietilena) u pastoznom stanju preša se štrcaljkom ili na stroju za prešanje.

Dobivene modele izvaditi iz kalupa i obložiti u više slojeva vatrostalnim premazom, više puta umočiti u vezivo i posuti. kvarcni pijesak. Svaki sloj premaza se suši. Model malih odljevaka sastavlja se u blokove prije presvlačenja, spaja ih (lemi) u zajednički sustav oklopa, a zatim oblaže blok.

Topljenje modela od keramičkih školjki vrši se vrućim zrakom ili vrućom vodom. Materijal modela skuplja se za ponovnu upotrebu, a dobiveni keramički kalup s glatkom radnom površinom dovodi se na kalcinaciju. Potonji je nužan za mehaničku čvrstoću forme i konačno uklanjanje materijala modela. Kalup se stavlja u čeličnu kutiju, prekriva kvarcnim pijeskom, ostavljajući lonac za lijevanje metala i kalcinira na temperaturi od 850-900 °C.

Metal se ulijeva u vrući kalup, što poboljšava fluidnost metala i omogućuje dobivanje najsloženijih odljevaka tankih stijenki.

Nakon hlađenja odljevak se čisti ručnim udarcima ili na pneumatskim vibratorima od sloja vatrostalne prevlake. U šupljinama i rupama uklanjaju se ostaci kalupa ispiranjem u kipućoj otopini kaustične sode, zatim se odljevak ispere u toploj vodi s dodatkom sode.

Odvajanje sustava žlijebova od odljevaka može se izvesti na tokarilicama i strojevima za glodanje, vulkanitnim abrazivnim kotačima i vibracijskim strojevima.

Investicijskim lijevanjem proizvodi se razni složeni odljevci za automobilsku i traktorogradnju, instrumentariju, za izradu dijelova zrakoplova, turbinskih lopatica, alata za rezanje i mjerenje.

Trošak 1 tone investicijskih odljevaka veći je od onih proizvedenih drugim metodama, a ovisi o mnogim čimbenicima (serijska proizvodnja dijelova, stupanj mehanizacije i automatizacije procesa ljevanja i procesa obrade odljevaka).

U većini slučajeva, smanjenje intenzivnosti rada strojne obrade, potrošnja metala i alata za rezanje metala pri korištenju preciznih odljevaka umjesto otkovaka ili odljevaka dobivenih drugim metodama, daje značajan ekonomski učinak. Najveći učinak postiže se pri prelasku na livenje dijelova, u čijoj strukturi troškova veliki udio imaju troškovi metala i glodanja, posebno kod uporabe teško obradivih konstrukcijskih i alatnih materijala.

Velika pozornost posvećuje se uvođenju investicijskog lijevanja, jer se većina operacija može lako mehanizirati i automatizirati. Zajedničkim naporima zaposlenika znanstveno-istraživačkih instituta i naprednih tvornica stvaraju se visokoučinkovite automatske linije i automatizirane radionice za investicijsko lijevanje.

Lijevanje školjki koristi se za dobivanje odljevaka težine do 100 kg od lijevanog željeza, čelika i obojenih metala. Tankostijeni (debljina stjenke 6,10 mm) kalupi izrađeni su od mješavine pijeska i smole: sitnozrnati kvarcni pijesak i termoreaktivna sintetička smola (3,7%). Smjesa pijeska i smole priprema se miješanjem pijeska i smole u prahu uz dodatak otapala ( hladan način) ili na temperaturi od 100-120 °C (vruća metoda), pri čemu smola obavija (oblaže) zrnca pijeska. Zatim se smjesa dalje usitnjava kako bi se dobila pojedinačna zrnca, presvučena smolom i utovaruje u spremnik. Kalup se izrađuje na metalnim modelima.

Model u sustavu zatvarača se fiksira na podmodelnu ploču, zagrijava na temperaturu od 200-250 °C i na njihovu radnu površinu nanosi se tanak sloj sredstva za odvajanje. Nakon toga se otvor bunkera zatvori modelnom pločom (model je unutra) i okrene se za 180°. Smjesa pada na zagrijani model, smola se topi i nakon 15,25 s na modelu se formira ljuska (polukalup) potrebne debljine. Lijevka se ponovno okrene za 180°, preostala smjesa se izlije na dno lijevka, a modelna ploča s polutvrdom ljuskom stavi se u peć za završno stvrdnjavanje na temperaturi od 300,400 °C 40,60 s. Uz pomoć specijalnih izbacivača polukalup se lako vadi iz modela.

Pričvršćivanje (montaža) poluoplata izvodi se metalnim nosačima, stezaljkama ili brzostvrdnjavajućim ljepilom. Jezgre od pijeska i smole za šuplje odljevke proizvode se na sličan način.

Sastavljeni kalupi za ljuske stavljaju se u posude radi veće krutosti, izvana se prekriju željeznom sačmom ili suhim pijeskom i zaliju metalom.Kad se odljevak stvrdne, kalup za ljuske se lako uništi.

Odljevci izrađeni u kalupima za ljuske odlikuju se visokom točnošću i čistoćom površine, što omogućuje smanjenje mase odljevaka za 20–40%, a intenzitet rada njihove strojne obrade za 40–60%. U usporedbi s lijevanjem u pješčano-glinenim kalupima, složenost izrade odljevaka smanjena je nekoliko puta. Na taj način se dobivaju kritični dijelovi stroja - koljenasta i bregasta vratila, klipnjače, rebrasti cilindri itd. Procesi izrade školjki mogu se jednostavno automatizirati.

Unatoč visokoj cijeni mješavine pijeska i smole, u usporedbi s mješavinom pijeska i gline, u masovnoj i serijskoj proizvodnji odljevaka postiže se značajan ekonomski učinak.

Lijevanje u kalupe koristi se za izradu dijelova uglavnom od legura na bazi željeza (lijevanog željeza, ugljičnog čelika i nehrđajućeg čelika), kao i od bakra i specijalnih legura.

U tvornici motocikala u Kijevu, rebrasti cilindri se na ovaj način lijevaju od modificiranog krom-nikl lijevanog željeza; u tvornici automobila Gorky, hale radilice od lijevanog željeza visoke čvrstoće dobivaju se u kalupima za školjke.

3. Izrada proizvoda pritiskom

OBRADA METALA TLAKOM - oblikovanje metalnih materijala mehaničkim putem bez skidanja strugotine.

Obrada metala pritiskom je skupina tehnoloških procesa, kao rezultat kojih se oblik metalnog obratka mijenja bez narušavanja njegovog kontinuiteta zbog relativnog pomaka njegovih pojedinačnih dijelova, odnosno plastične deformacije. Glavne vrste obrade metala su: valjanje, prešanje, izvlačenje, kovanje i štancanje. Omd se također koristi za poboljšanje kvalitete površine.

Uvođenje tehnoloških procesa koji se temelje na obradi metala, u usporedbi s drugim vrstama obrade metala (lijevanje, rezanje), stalno se širi, što se objašnjava smanjenjem gubitaka metala i mogućnošću osiguranja visoke razine mehanizacije i automatizacije tehnoloških procesa.

O.m.d. proizvodi se mogu dobiti sa stalnim ili povremeno promjenjivim presjekom (valjanje, izvlačenje, prešanje) i komadni proizvodi različitih oblika (kovanje, štancanje), koji po obliku i veličini odgovaraju gotovim dijelovima ili se malo razlikuju od njih. Komadni proizvodi obično se strojno obrađuju. Volumen uklonjenog metala u ovom slučaju ovisi o stupnju približavanja oblika i dimenzija kovanja ili utiskivanja obliku i dimenzijama gotovog dijela. U nizu slučajeva O. m. d. se dobivaju proizvodi koji ne zahtijevaju rezanje (vijci, vijci, većina proizvoda za utiskivanje lima).

Uz oblikovanje, obrada pod pritiskom može poboljšati kvalitetu i mehanička svojstva metala. Obrada metala pritiskom provodi se ili u "vrućem" (zagrijanom) ili "hladnom" (odgovara sobnoj temperaturi) stanju. Za mnoge metale i legure, obrada pod pritiskom je prvo vruća obrada kako bi se iskoristila povećana duktilnost zagrijanog materijala, nakon čega slijedi hladna završna obrada kako bi se osigurala visoka kvaliteta površine i točne dimenzije. Osnovne metode oblikovanja metala- kovanje, štancanje, valjanje, prešanje.

Kovanje i štancanje. Ručno kovanje je povijesno bila prva metoda oblikovanja obrade metala koja se koristi i danas. Prvi parni čekić, koji se pojavio 1843. godine, deformirao je metal silom padajućeg tereta, a para je služila za podizanje potonjeg. Nakon takvog čekića s jednostrukim djelovanjem, 1888. godine pojavio se čekić s dvostrukim djelovanjem, čija se gornja "žena" pri kretanju prema dolje dodatno ubrzava snagom pare. Kovanje i kovanje može se vršiti čekićem ili prešom. Kovanje je besplatno i u markama. Čekić za kovanje i preše za vruće utiskivanje sastoje se od gornjeg (učvršćenog na gornjoj glavi čekića ili preše) i donjeg dijela, na čijim dodirnim površinama postoje mlaznice za dosljedno oblikovanje proizvoda. Matrice za utiskivanje listova (rezanje, probijanje, savijanje itd.) sastoje se od dva glavna dijela - matrice i u njoj uključenog probijača, a ponekad isti dio pečata služi i kao probijač i kao matrica.

Kotrljanje. Redukcija valjkom je najčešći proces oblikovanja metala. Iako se G. Kort smatra "ocem" suvremenih metoda valjanja, čija prva valjaonica datira oko 1783. godine, povijesni dokumenti pokazuju da su se zlato i srebro za kovanje kovanica valjali u listove u Francuskoj već 1753. godine. mnogo različitih tipova valjaonica. , ali u gotovo svim takvim instalacijama, redukcija se provodi pomoću dva valjka koji se okreću jedan prema drugom. Valjci hvataju obradak, a on izlazi iz njih, smanjujući debljinu i povećavajući duljinu. Rezultirajuće bočno ili poprečno proširenje je u većini slučajeva beznačajno. Nazivi valjaonice obično označavaju vrstu proizvoda koji se proizvodi: blooming, ploča, ploča, traka, ploča. Prema temperaturi valjanog metala razlikuju se tople i hladne valjaonice.

Pritiskom. Mnogi metali i legure na povišenim temperaturama toliko su rastegljivi da se pod pritiskom mogu istisnuti kroz otvor matrice, poput paste za zube iz tube. Ovom metodom prešanja istiskivanjem, odnosno istiskivanjem, mogu se dobiti proizvodi složenog presjeka. Ekstruzijom se dobivaju npr. šipke, cijevi, profilirani proizvodi, kabeli s olovnim plaštom. Prešanjem bez isteka posebno se izvode operacije dubokog izvlačenja - pretvaranje ravnog obratka u rukavac.

Firmware. Postupak probijanja koristi se u proizvodnji bešavnih cijevi od lijevanih cilindričnih gredica i ekstrudiranih šipki. Zagrijani obradak zahvaćaju dva kosa (konusna) valjka bušilice, koji se okreću jedan prema drugome, te se napreduje u procesu spiralnog (helikoidnog) valjanja na trn učvršćen u sredini između valjaka. Od raznih uređaja za proizvodnju bešavnih cijevi najpoznatiji je Mannesmannov mlin za bušenje. Ne mogu se probušiti svi metali i legure, ali su čelik, bakar i neke legure na bazi bakra dovoljno rastegljivi za takvu obradu, koja zahtijeva vrlo velike deformacije.

Crtanje.Šipke i žica. Promjer šipke dobivene ekstruzijom ili valjanjem može se smanjiti provlačenjem kroz rupu na ploči za crtanje (vukovi ili matrice). Provlačenjem kroz niz matrica sa sve manjim rupama može se dobiti šipka malog promjera. Na isti način se može dobiti žica od šipke najmanjeg promjera. Sabijanje žice, posebno vrlo tanke, često se provodi kontinuiranim provlačenjem kroz niz matrica, čiji broj može doseći 12.

Cijevi. Crtanje cijevi obično se koristi za smanjenje vanjskog promjera cijevi ili debljine njezine stijenke, ili oboje. Hladno izvlačenje osigurava glatku površinu cijevi, točne dimenzije i poboljšana mehanička svojstva. Takvo "smanjenje" kod dimenzioniranja cijevi provodi se provlačenjem kroz matricu s blago smanjenom rupom, u čijem je središtu pričvršćen trn. Smanjenje debljine stijenke cijevi određeno je promjerom igle.

istiskivanje. Tanak metal se oblikuje ekstruzijom na tokarilici, pritiskom na rotirajući trn. Ova metoda je prikladna samo za proizvodnju simetričnih proizvoda s kružnim presjekom. Za ekstruziju proizvoda promjera koji varira duž osi, potrebne su sklopive igle koje omogućuju uklanjanje gotovog proizvoda.

4. Izrada nerastavljivih spojeva

Automatsko zavarivanje pod praškom. Bit procesa je da zavarivački luk 2 gori između elektrodne žice 1 i proizvoda koji se zavariva 9 ispod sloja rastresitog praška 6. Toplina luka topi osnovni metal, žicu za zavarivanje i prašak. Žica se mehanički dovodi u zonu gorenja luka, a stroj se pomiče duž zavarenih rubova uz pomoć elektromotora, takav postupak zavarivanja naziva se automatski; ako je samo dovođenje žice mehanizirano, onda je to mehanizirano zavarivanje pod praškom. Topeći se, fluks stvara mjehurić fluksa-plina 3 i tekuću trosku 5. Rastaljeni metal 4 kristalizira tijekom hlađenja i formira zavariti 8. Gotovo istovremeno s kristalizacijom rastaljenog metala dolazi do stvrdnjavanja rastaljenog fluksa - tekuće troske, tvoreći koru troske 7 (slika 1). Tlak u plinskom mjehuru je 5-9 g/cm3 (0,5-0,9 kPa). Ako tijekom zavarivanja izbije luk, to ukazuje na nedovoljan sloj topitelja. Vrste zavarivanja pod praškom prikazane su na sl. 2, s ovom vrstom zavarivanja, visoke performanse rada i osigurava dobivanje šava jednake čvrstoće s osnovnim metalom.

Riža. 1. Dijagram toka procesa automatskog zavarivanja pod praškom:

1 - elektroda, 2 - zavarivački luk, 3 - plinski mjehurić topitelja, 4 - rastaljeni metal, 5 - tekuća troska, 6 - topilac, 7 - kora troske, 8 - zavar, 9 - zavareni proizvod

Riža. 2. Vrste zavarivanja pod praškom:

a - jednolučni, b - jednolučni s podijeljenom elektrodom, c - dvolučni, d - trofazni luk;

1 - obradak koji treba zavariti, 2 - prašak, 3 - žice za zavarivanje koje dovode struju zavarivanja od izvora napajanja do luka za zavarivanje, 4 - elektroda

Elektrozavarivanje troskom. Suština procesa je sljedeća. U početnom razdoblju pod topilom nastaje zavarivački luk, zbog topline luka dolazi do taljenja talila i nastaje elektrovodljiva troska koja mora imati značajan omski otpor. Zavarivački luk nakon taljenja praška uz stvaranje elektrovodljive troske se gasi - usmjerava se, a struja koja prolazi kroz električki vodljivu rastaljenu trosku oslobađa takvu količinu topline koja je dovoljna za topljenje sljedećeg dijela praška, obični metal i žica. Rastaljeni metal zavarene kupke, kristalizirajući, tvori zavar (slika 3, b).

Riža. 3. Shema elektroslag zavarivanja:

1 - elektroda, 2 - zavareni metal, 3 - rastaljeni fluks - elektrovodljiva troska, 4 - rastaljeni metal, 5 - bakreni klizači, 6 - dovod vode za hlađenje klizača, 7 - zavar, 8 - topilac; Vsv - brzina zavarivanja

U praksi se ovaj proces (slika 3, a) događa između rubova osnovnog metala 2, koji se nalaze okomito s velikim razmakom. Za formiranje šava, tj. za držanje rastaljenog metala zavarene kupke, s obje strane spoja ugrađeni su bakreni klizači 5, koji se hlade vodom. U zonu zavarivanja dovodi se elektrodna žica 1, koja ispod sloja fluksa 8 pobuđuje gorenje zavarivačkog luka.

Prednosti ove vrste zavarivanja:

mogućnost zavarivanja u jednom prolazu metala velike debljine;

nema potrebe za uklanjanjem troske i podešavanjem načina zavarivanja za sljedeći prolaz, kao što je to učinjeno s drugim vrstama zavarivanja;

mogućnost izvođenja zavarivanja bez rezanja rubova i uklanjanja prskanja metala;

mogućnost korištenja gotovo neograničenog broja elektroda (žica) za zavarivanje;

isključenje toplinske obrade zavara pri zavarivanju čelika sklonih stvaranju pukotina skupljanja;

visoka produktivnost i ušteda fluksa.

Nedostaci ove vrste zavarivanja:

mogućnost zavarivanja metala debljine najmanje 16 mm;

zavarivanje je praktički moguće samo u okomitom položaju;

moguće je stvaranje nepovoljnih struktura zbog toplinske obrade šava i zone utjecaja topline.

Prema vrsti elektrode, elektrozavarivanje troskom dijelimo na zavarivanje žicom, pločastom elektrodom i zavarivanje potrošnim materijalom; prisutnošću oscilacija elektrode - bez oscilacija i s oscilacijama elektrode; prema broju elektroda sa zajedničkim dovodom struje zavarivanja - na jednoelektrodne, dvoelektrodne i višeelektrodne.

zavarivanje elektronskim snopom. Ova vrsta zavarivanja izvodi se u komorama s vakuumom do 10-4-10-6 mm Hg. Umjetnost. Godišnje. Toplina se stvara zbog bombardiranja metalne površine elektronima velike brzine, anoda je obradak koji se zavaruje, a katoda je volframova spirala.

Zavarivanje elektronskim snopom može se izvoditi bez oscilacija i s oscilacijama elektronskog snopa. Po smjeru oscilacija razlikuje se zavarivanje elektronskim snopom s uzdužnim, poprečnim, okomitim i složenim oscilacijama elektronskog snopa.

Plinsko zavarivanje temelji se na topljenju zavarenih i dodatnih metala visokotemperaturnim plamenom plina i kisika. Kao gorivo za izgaranje u kisiku koriste se acetilen, vodik, smjesa propan-butan, pare kerozina, benzin, gradski, prirodni, laki, nafta, koks i drugi plinovi.

Lagano zavarivanje Prema vrsti izvora svjetlosti dijeli se na solarne, laserske i umjetne izvore svjetlosti. U praksi se do sada uglavnom koristilo samo lasersko zavarivanje. Ova vrsta zavarivanja temelji se na korištenju posebne svjetlosne zrake koja topi metal. Za dobivanje jake svjetlosne zrake koriste se laserske instalacije.

Termitno zavarivanje sastoji se u činjenici da se dijelovi koje treba zavariti stavljaju u vatrostalni kalup, a termit, mješavina aluminija u prahu sa željeznim kamencem, ulijeva se u lončić postavljen na vrhu. Tijekom gorenja termita razvija se visoka temperatura (više od 2000ºS), formira se tekući metal, koji prilikom punjenja kalupa topi rubove zavarenih proizvoda i ispunjava prazninu, tvoreći zavar.

kontaktno zavarivanje. Kod ove vrste zavarivanja spoj se zagrijava i topi toplinom koja se oslobađa tijekom prolaska električne struje kroz kontaktne točke dijelova koji se zavaruju; kada se na ovom mjestu primijeni sila pritiska, nastaje zavareni spoj. Prema obliku zavarenog spoja razlikuju se točkasto, šavno, sučeono, reljefno, šavno-čeono kontaktno zavarivanje i zavarivanje po Ignatijevu. Točkasto zavarivanje se pak dijeli na jedno-, dvo- i višetočkovno.

Sučeono zavarivanje prema prirodi procesa dijeli se na zavarivanje s prekidima i kontinuiranim plamenom i otporno zavarivanje. Kontaktno zavarivanje može se izvoditi istosmjernom, izmjeničnom i pulsirajućom strujom. Otporno zavarivanje se prema vrsti izvora energije dijeli na kondenzatorsko, baterijsko, u magnetskom polju i u sustavu motor-generator.

Difuzijsko zavarivanje provodi se zbog međusobne difuzije atoma dodirnih dijelova uz relativno dugo izlaganje povišenoj temperaturi i neznatnu plastičnu deformaciju.

Zavarivanje pod pritiskom plina temelji se na zagrijavanju krajeva šipki ili cijevi duž cijelog opsega višeplamenskim plamenicima do plastičnog stanja ili taljenju i naknadnom sabijanju šipki vanjskom silom.

ultrazvučno zavarivanje Temelji se na kombiniranom učinku mehaničkih vibracija ultrazvučne frekvencije i malih tlačnih sila na dijelove koji se zavaruju.

Zavarivanje trenjem. Kada se jedna od šipki okrene i njezin kraj dođe u kontakt s krajem fiksne šipke, krajevi šipki se zagrijavaju i zavaruju uz primjenu aksijalne sile.

Hladno zavarivanje temelji se na sposobnosti metalnih kristala da se spoje pod značajnim pritiskom.

Indukcijsko zavarivanje pod pritiskom. Ova vrsta zavarivanja temelji se na zagrijavanju krajeva spojenih šipki ili cijevi visokofrekventnom strujom do plastičnog stanja, nakon čega slijedi djelovanje aksijalnih sila radi postizanja trajnog spoja.

5. Tehnologije obrade metala

Većina dijelova strojeva izrađuje se strojnom obradom. Oblici takvih dijelova su valjani proizvodi, odljevci, otkovci, štancanje itd.

Proces obrade dijelova rezanjem temelji se na formiranju novih površina deformacijom i naknadnim odvajanjem površinskih slojeva materijala uz stvaranje strugotine. Dio metala koji se uklanja tijekom obrade naziva se dodatak. Ili, drugim riječima, dodatak je višak (koji premašuje veličinu crteža) sloj izratka ostavljen za uklanjanje alatom za rezanje tijekom operacija rezanja.

Nakon uklanjanja dodatka na strojevima za rezanje metala, obradak dobiva oblik i dimenzije koje odgovaraju radnom crtežu dijela. Da bi se smanjio intenzitet rada i trošak izrade dijela, kao i radi uštede metala, veličina dodatka bi trebala biti minimalna, ali u isto vrijeme dovoljna da se dobije kvalitetan dio i s potrebnom hrapavošću površine.

U suvremenom strojarstvu postoji tendencija smanjenja volumena rezanja metala povećanjem točnosti izvornih obradaka.

Osnovne metode obrade metala rezanjem. Ovisno o prirodi posla koji se obavlja i vrsti alata za rezanje, razlikuju se sljedeći načini rezanja metala: tokarenje, glodanje, bušenje, upuštanje, urezovanje, provlačenje, razvrtanje itd. (slika 12).

Okretanje- rad obrade tijela rotacije, zavojnih i spiralnih površina rezanjem rezačima na strojevima grupe za tokarenje. Prilikom tokarenja (sl. 12.1), obradak se informira rotacijsko kretanje(glavno kretanje), a alat za rezanje (rezač) - sporo translatorno kretanje u uzdužnom ili poprečnom smjeru (kretanje posmaka).

Mljevenje- visokoučinkovit i raširen postupak obrade materijala rezanjem, koji se izvodi na strojevima za glodanje. Glodalo prima glavno (rotacijsko) kretanje, a obradak prima kretanje posmaka u uzdužnom smjeru (slika 12.2).

bušenje- operacija obrade materijala rezanjem radi dobivanja rupe. Rezni alat je svrdlo koje izvodi rotacijsko kretanje (glavno gibanje) rezanja i aksijalno kretanje posmaka. Bušenje se izvodi na strojevima za bušenje (slika 12.3).

Blanjanje- metoda obrade ravnina ili ravnih površina. Glavno kretanje (pravocrtno povratno) izvodi zakrivljena blanjalica, a posmak (pravocrtno, okomito na glavno kretanje, isprekidano) izratka. Blanjanje se izvodi na strojevima za blanjanje (slika 12.4).

klesanje- metoda obrade ravnina ili oblikovanih površina rezačem. Glavno kretanje (pravocrtno povratno) izvodi glodalo, a posmak (pravocrtno, okomito na glavno kretanje, isprekidano) vrši obradak. Urezovanje se izvodi na strojevima za urezivanje (slika 12.5).

mljevenje- postupak dorade i dorade strojnih dijelova i alata skidanjem tankog sloja metala s njihove površine brusnim pločama na čijoj se površini nalaze abrazivna zrna.

Glavno kretanje je rotacijsko, koje izvodi brusna ploča. Kod kružnog brušenja (slika 12.6), obradak se istovremeno okreće. Kod ravnog brušenja, uzdužno pospremanje obično se izvodi izratkom, a poprečno se vrši brusnim kotačem ili izratkom (slika 12.7).

Istezanje- proces čija je produktivnost nekoliko puta veća od blanjanja, pa čak i glodanja. Glavno kretanje je pravocrtno, a rjeđe rotacijsko (sl. 12.8).

U izradi dijelova od teško rezljivih materijala rezanjem sve veće mjesto zauzimaju električni i kemijske metode obrada. To je zbog posebnih fizikalno-mehaničkih svojstava ovih materijala, prvenstveno visoke čvrstoće i tvrdoće, koje dostižu ili čak premašuju ove pokazatelje za suvremene alatne materijale, što u nekim slučajevima onemogućuje isplativo korištenje konvencionalne metode rezanja. Osim toga, električne i kemijske metode omogućuju izradu površina složenih oblika, osiguravaju veću točnost obrade i kvalitetu površine, što povećava učinkovitost proizvedenih dijelova.

U instrumentaciji su od posebnog značaja elektron-ionske metode obrade (Aelionics), odnosno korištenje elektronskih i ionskih zraka za izradu integriranih sklopova i poluvodičkih elemenata. Difrakcija elektrona omogućuje dobivanje submikroskopskih struktura.

električni nazivaju se procesne metode koje koriste električnu energiju izravno u tehnološke svrhe dovodeći je u procesnu zonu bez međupretvorbe u druge vrste energije. Pretvorba električne energije u drugu vrstu energije (toplinska, kemijska itd.) događa se izravno u materijalu koji se obrađuje. U skladu s tim, električne metode obrade dijele se na

elektrotermički, koristeći uglavnom toplinsko djelovanje električna struja

elektrokemijski, koristeći svoje kemijsko djelovanje,

elektroerozijski, koristeći erozivno djelovanje struje,

elektromehanički koristeći svoje mehaničko djelovanje.

Elektrokemijska obrada (ECM) provodi se istosmjernom strujom niskog napona u okruženju pokretnih vodljivih tekućina - elektrolita. Uklanjanje materijala uklonjenog sloja događa se zbog njegovog anodnog otapanja, tj. pretvaranja električne energije u energiju kemijskih veza; kao rezultat toga, materijal uklonjenog sloja se pretvara u kemijske spojeve koji se lako uklanjaju iz zone tretiranja.

Elektroerozivna obrada (EDM) provodi se pomoću pulsnog električnog plinskog pražnjenja, što uzrokuje erozijsku destrukciju materijala uklonjenog sloja.

Elektromehanička obrada (EMT) koristi mehaničko djelovanje električne struje; tako, elektrohidraulička obrada koristi djelovanje udarnih valova koji nastaju pulsnim slomom tekućeg medija, elektromagnetsko prešanje - pulsno oblikovanje silama međudjelovanja između magnetske struje vodiča i magnetskog polja induciranog u obratku.

Metode obrade snopa (JIMO) temelje se na korištenju fokusiranog snopa s visokom gustoćom energije za uklanjanje materijala od udara; materijal se uklanja isparavanjem zbog pretvorbe električne energije izravno u toplinu.

Metode kemijske obrade su one koje koriste kemijsku energiju izravno u tehnološke svrhe; u ovom slučaju, obrada dijela, tj. Uklanjanje određenog sloja metala, provodi se u kemijski aktivnom okruženju. To uključuje, na primjer, kemijsko mljevenje.

Pozivaju se kemijske metode obrade materijala, u kojima se uklanjanje sloja materijala događa zbog kemijskih reakcija u zoni obrade. Prednosti kemijskih metoda obrade:

a) visoka produktivnost, osigurana relativno visokim brzinama reakcije, prvenstveno odsutnošću ovisnosti produktivnosti o veličini tretirane površine i njezinom obliku;

b) mogućnost obrade posebno tvrdih ili viskoznih materijala;

c) izuzetno niski mehanički i toplinski učinci tijekom obrade, što omogućuje obradu dijelova niske krutosti s dovoljno visokom točnošću i kvalitetom površine.

Dimenzionalno duboko jetkanje (kemijsko glodanje) najčešća je metoda kemijske obrade. Preporučljivo je koristiti ovu metodu za obradu površina složenih oblika na dijelovima s tankim stijenkama, dobivanje cjevastih dijelova ili listova s ​​glatkom promjenom debljine duž duljine, kao i pri obradi značajnog broja malih dijelova ili okruglih dijelova s ​​velikim ; broj obrađenih mjesta (perforacija cilindričnih površina cijevi). Lokalnim uklanjanjem ovom metodom iz viška materijala u neopterećenim ili malo opterećenim zrakoplovima i projektilima može se smanjiti ukupna težina bez smanjenja njihove čvrstoće i krutosti. U Sjedinjenim Državama korištenje kemijskog mljevenja smanjilo je težinu krila nadzvučnog bombardera za 270 kg. Ova metoda vam omogućuje stvaranje novih strukturnih elemenata, kao što su listovi 1 promjenjive debljine. Kemijsko mljevenje također se koristi u proizvodnji tiskanih krugova za elektroničku opremu. U tom slučaju, dijelovi navedeni shemom uklanjaju se s ploče od izolacijskog materijala, prekrivene s jedne ili obje strane bakrenom folijom, jetkanjem.

Produktivnost kemijskog mljevenja određena je brzinom skidanja materijala u dubinu. Brzina jetkanja raste s povećanjem temperature otopine za oko 50-60% za svakih 10 °C, a također ovisi o vrsti otopine, njezinoj koncentraciji i čistoći. Miješanje otopine tijekom procesa luženja može se vršiti komprimiranim zrakom. Proces jetkanja je određen egzotermnom reakcijom, pa se dovod komprimiranog zraka donekle hladi, ali u osnovi se konstantnost temperature osigurava postavljanjem vodenih spirala u kadu.

Dip jetkanje ima niz nedostataka – korištenje ručni rad, djelomično razbijanje zaštitnih filmova na neobrađenim površinama. Pri obradi niza dijelova više obećava metoda jetkanja mlazom, u kojoj se lužina dovodi mlaznicama.

Sredstvo za povećanje produktivnosti kemijskog mljevenja je uporaba ultrazvučnih vibracija s frekvencijom od 15-40 kHz; u ovom slučaju, produktivnost obrade se povećava za 1,5-2,5 puta - do 10 mm / h. Proces kemijske obrade također se znatno ubrzava utjecajem infracrvenog zračenja usmjerenog djelovanja. U tim uvjetima nema potrebe za nanošenjem zaštitnih premaza, budući da je metal podvrgnut snažnom zagrijavanju duž određenog kruga grijanja, a preostala područja, budući da su hladna, praktički se ne otapaju.

Kombiniranim metodama rezanja skida se određeni sloj metala istodobnim djelovanjem više fizičkih bitnih pojava ili kombinacijom različitih načina opskrbe energijom. Primjeri kombiniranih metoda obrade su gore razmotrene metode obrade koje se temelje na termomehaničkim učincima - rezanje zagrijanim obradcima; metode obrade koje se temelje na istovremenom mehaničkom i kemijskom djelovanju na rezni sloj, npr. mehanička obrada s dovodom aktivnih reznih tekućina u zonu rezanja. Ovo također uključuje dolje navedeno elektrokontakt obrada (ECO), koja se provodi uklanjanjem materijala izrezanog sloja kao rezultat kombinacije elektrotoplinskog, elektroerozijskog i mehaničkog djelovanja. Drugi primjer je anodno-mehanički obrada (AMO) - koristi elektrokemijske, elektroerozivne i mehaničke učinke na radni komad koji se obrađuje. Trenutno se koristi metoda anodno-mehaničke obrade teško obradivih materijala s nametanjem vibracija niskih i ultrazvučnih frekvencija, metoda vibracijskog bušenja s uvođenjem istosmjerne struje u zonu rezanja, elektroerozijska i elektrokemijska obrada ultrazvučnim oscilacijama. elektrode se razrađuju.

U ovom predavanju govori se o glavnim značajkama procesa izrade odljevaka lijevanjem, tehničkim i ekonomskim pokazateljima glavnih metoda izrade odljevaka, kao i čimbenicima koji određuju izbor racionalne metode izrade odljevka projektiranog dijela. Daju se podaci o svojstvima lijevanja talina i njihovom utjecaju na projektirane dimenzije i oblik proizvoda.

13.1 Glavne značajke procesa lijevanja

Lijevanje se široko koristi za proizvodnju oblikovanih od nekoliko grama do stotina tona. Mnogi proizvodi (motori s unutarnjim izgaranjem, turbine, kompresori, strojevi za rezanje metala itd.) masa lijevanih dijelova je 60-80% ukupne mase. Uz pomoć lijevanja moguće je dobiti proizvode najsloženije konfiguracije, što je nemoguće drugim metodama dobivanja praznina.
Karakterizira ih smanjena čvrstoća u usporedbi s otkovcima, različita mehanička svojstva u različitim dijelovima odljevaka te sklonost stvaranju nedostataka i naprezanja. Kvaliteta odljevka ovisi o tehnologiji lijevanja i dizajnu dijela, stoga projektant mora poznavati glavne značajke tehnologije lijevanja i pouzdano vladati tehnikama koje osiguravaju izradu visokokvalitetnih odljevaka uz najniže troškove proizvodnje.
Optimalna konstrukcija lijevanog dijela treba najpotpunije odgovarati tehnološkim mogućnostima odabrane metode lijevanja u smislu osiguranja minimalnih troškova i željenih svojstava proizvoda. Kvalitetu lijevanja određuju dvije skupine tehnoloških čimbenika.
Prva skupina čimbenika povezana je s uvjetima za izlijevanje taline, kvalitetom izrade i određuje mogućnost dobivanja zadane konfiguracije, točnosti i svojstava površinskog sloja odljevka.
Druga skupina čimbenika povezana je s uvjetima taline, hlađenjem odljevka i određuje mogućnost dobivanja dijela sa zadanom strukturom, kao i vjerojatnost raznih nedostataka (šupljine, pukotine, unutarnja naprezanja itd.) pojavljujući se u njemu. Ovi čimbenici uglavnom utječu na fizičko-mehaničke i povezane radne karakteristike materijala za odljev.

13.2. Tehničko-ekonomski pokazatelji glavnih metoda izrade odljevaka

Razmotrite tehničke i ekonomske pokazatelje glavnih metoda proizvodnje odljevaka - lijevanje u pješčanim kalupima, u kalupima za ljuske, investicijsko lijevanje, hladno i centrifugalno lijevanje, injekcijsko prešanje. Posljednjih pet načina se nazivaju poseban.
Kalupi su alati za izradu odljevaka koji se prema broju ispuna dijele na jednokratne i višekratne, kao i prema materijalu kalupa: pijesak, metal i dr. Ovisno o broju odljevaka u kalupe, postojeće metode lijevanja mogu se podijeliti u dvije skupine:

LIJEVANJE U POJEDINAČNIM KALUPIMA

Lijevanje u pijesak (PF) - najčešća metoda lijevanja. U strojogradnji proizvode 75-80% odljevaka (težinski). Izrada kalupa () provodi se zbijanjem kalupnog pijeska kako bi se dobio točan otisak modela u kalupu i dala mu dovoljnu čvrstoću.
Ovisno o veličini odljevka i vrsti, ručno ( film) ili strojno oblikovanje ( film). U pješčanim kalupima mogu se dobiti odljevci najsloženije konfiguracije i težine do nekoliko stotina tona (tablica 13.1).

Tablica 13.1

Tehnološke mogućnosti glavnih metoda lijevanja

Indeks
Materijal za lijevanje		Čelik, lijevano željezo, obojeni metali	Čelik, lijevano željezo, legure obojenih metala	Čelik, lijevano željezo, legure obojenih metala, specijalni legure	Čelik, lijevano željezo, legure obojenih metala	Legure obojenih metala	Čelik, lijevano željezo, legure obojenih metala
Maksimalna masa odljevaka, kg					7000 - lijevano željezo, 4000 - čelik, 500 - legura obojenih metala
Najveća veličina odljevka, mm		Neograničen
Debljina stijenke, mm
		Neograničen					Neograničen
Klasa točnosti lijevanja
Hrapavost površine, Ra, mm
Minimum (po strani), mm
Koeficijent težinske točnosti, KW, %
Relativna cijena 1 tone odljevaka
Ekonomski opravdana serijska proizvodnja, kom/god		Neograničen

PF - lijevanje u pijesak; OF - lijevanje u kalupe za ljuske; VM - investicijsko lijevanje; K - lijevanje u kalupe; PD - injekcijsko prešanje; C - centrifugalno lijevanje

U pješčanim kalupima odljevci se izrađuju pretežno od čelika, lijevanog željeza, a rjeđe od obojenih metala. Ova metoda se široko koristi u pojedinačnim i serijska proizvodnja. Njegova uporaba u masovnoj proizvodnji moguća je samo uz visok stupanj mehanizacije. Na taj način se dobivaju odljevci prirubnica, poklopaca, čahura, okvira, kućišta pumpi, mjenjača itd.
Glavni nedostaci odljevaka dobivenih lijevanjem u pijesak su velika hrapavost površine zbog krupnozrnate strukture pijeska. Osim toga, moguće je kalupljenje pijeska na površinu odljevka, a niska točnost zbog pomaka šipki i grešaka u izradi i montaži pojedinih dijelova kalupa.
Teško je izraditi odljevke složene konfiguracije, s tankim stijenkama, visokim i uskim rebrima za ukrućenje, rupama malog promjera i drugim sličnim elementima. Dobiveni odljevci su uglavnom masivni, debelih stijenki, što omogućuje velike kritične površine za strojnu obradu. Unatoč činjenici da je trošak odljevaka dobivenih ovim metodama minimalan, trošak njihove strojne obrade je veći nego za odljevke dobivene posebnim metodama lijevanja.
Vrlo značajan nedostatak lijevanja u PF je potreba za skladištenjem, transportom i obradom velikih količina kalupnog pijeska (do 10-12 tona po 1 toni odljevaka).
Za potpuno ili djelomično uklanjanje ovih nedostataka koriste se posebne metode lijevanja.

Lijevanje u kalupe (SHM) (film) sastoji se u činjenici da je potrebno izraditi dva polukalupa debljine 6-20 mm koristeći zagrijanu metalnu ploču od kalupne smjese koja se sastoji od pijeska i fenol-formaldehidne smole kao veziva. Gotove polukalupe za ljuske spajamo brzostvrdnjavajućim ljepilom na specijalnim prešama ili spajamo spajalicama, prethodno u njih ugradivši šipke za lijevanje.
Kutije s ljuskom mogu se izraditi na sličan način pomoću kutija s grijanom jezgrom. Nakon sastavljanja, kalupi se stavljaju u jednodijelne posude koje se posipaju pijeskom ili sačmom.
Pijesak-katran sadrži sitnozrnati pijesak, koji ima veliku pokretljivost kao rezultat prisutnosti rastaljene smole. To omogućuje postizanje visoke točnosti otiska i male hrapavosti površine odljevka. Prilikom izlijevanja tekućeg metala nastaje tanki plinski omotač koji sprječava kalupni pijesak. Kao rezultat toga, može se postići dimenzijska točnost koja odgovara 4...11 stupnjeva, dok parametar hrapavosti površine doseže Ra vrijednosti od 40...10 µm (tablica 13.1.).
Lijevanje u kalupe za ljuske omogućuje smanjenje, u usporedbi s lijevanjem u pješčane kalupe, volumena strugotine i radovi čišćenja za oko 50%, potrošnja metala - za 30-50%, smanjuje količinu naknadne strojne obrade za 40-50%, potrošnja kalupnog pijeska - za 10-20 puta ( film). Proces lijevanja može se potpuno mehanizirati.
Glavni nedostatak lijevanja školjki je visoka cijena veziva (fenol-formaldehidne smole). Kalupi za lijevanje izrađuju se pomoću skupljih metalnih kalupa. Lijevanje u OF uglavnom se koristi za dobivanje odljevaka dijelova kao što su čahure, spojnice, prirubnice itd. Visokokvalitetni odljevci tankih stijenki mogu se dobiti od lijevanog željeza, ugljičnog ili legiranog čelika i obojenih metala.

Investicijski lijev (IM) (film) je tehnološki proces za čiju se provedbu koriste jednodijelni modeli od materijala s niskim talištem na bazi parafina, polistirena ili drugih termoplastičnih polimera. Modeli se, zajedno s elementima sustava zatvarača, prekrivaju s nekoliko slojeva tekuće kalupne smjese koja se sastoji od fino dispergiranog vatrostalnog materijala i veziva (obično etil silikata ili tekućeg stakla), uz međusušenje svakog sloja. Nadalje, model se topi i dobiva se tanka šuplja keramička ljuska debljine 1,5–4,0 mm. Kalup za lijevanje stavlja se u tikvicu i izvana posipa pijeskom za dodatnu čvrstoću pri lijevanju metala. Zatim se ljuska kalcinira u peći na temperaturi od 900-1000ºS i metal se izlije odmah nakon što je kalcinacija završena, tj. u vrućem obliku.
Mehanička obrada dobivenih proizvoda je svedena na minimum ili se može potpuno eliminirati. Ujedno, ovo je najsloženija, najduža i dugotrajna metoda lijevanja.
Lijevanjem na VM ekonomski je povoljno proizvoditi izratke složene konfiguracije, koji su predstavljeni visoke zahtjeve točnost dimenzija i hrapavost površine. Odljevci se obično dobivaju od visokolegiranih čelika, legura obojenih metala i materijala otpornih na toplinu koji se slabo obrađuju rezanjem ili imaju niska svojstva lijevanja. Glavni dio ušteda kod ove metode lijevanja ostvaruje se smanjenjem mase izratka i volumena njegove obrade rezanjem.

Nakon izrade modela ulaganja, prema kojima će se izrađivati ​​odljevci, često se javlja potreba za njihovom brzom izmjenom i doradom. Ovaj problem je uspješno riješen s moderne tehnologije brza izrada prototipa, koja također dovodi geometriju rezultirajućeg modela što je točnije moguće u geometriju njegove računalne 3D reprezentacije.
Izrada prototipova (Rapid Prototyping - RP) je tehnologija za brzu proizvodnju prototipnih odljevaka, koja omogućuje korištenje računalnih trodimenzionalnih modela (3D) za izradu trodimenzionalnih fizičkih proizvoda bez izrade alata ( film). Tehnologija je postala dostupna pojavom 3D uređaja (printera) koji omogućuju sloj po sloj oblikovanje proizvoda (modela). Tradicionalni način izrade modela je naporan i ne dopušta izradu složenih oblika. 3D printeri u nekoliko sati formiraju geometrijski složene prototipove (modele) s unutarnjim elementima. Proces izgradnje je automatiziran i omogućuje dobivanje visokokvalitetnih, relativno jeftinih proizvoda u najkraćem mogućem roku.

Tri razmatrane metode lijevanja, sa svim njihovim razlikama, imaju jednu zajednička značajka- su za jednokratnu upotrebu i trošak njihove proizvodnje u potpunosti se prenosi na trošak dijela. Stoga je prirodno nastojati koristiti oblike za višekratnu upotrebu, osobito metalne.

LIJEVANJE U KALUP ZA PONOVNU UPOTREBU

Lijevanje pod pritiskom (K) (film) leži u upotrebi metalnog kalupa, koji se može proizvesti i sastaviti s velikom preciznošću. Visoka izdržljivost kalupa od lijevanog željeza uvelike se isplati njihovom visokom izdržljivošću: mogu izdržati do 8 ... 10 tisuća izlijevanja bakrenih legura; deseci i stotine tisuća odljevaka od aluminijskih i magnezijevih legura; 50…500 čeličnih odljevaka i 4000…8000 željeznih odljevaka.
Lijevanjem u kokili dobivaju se odljevci stabilnih i točnih dimenzija (4...11 stupnjeva), dok parametar hrapavosti može doseći Ra40...10 µm. Zbog visoke toplinske vodljivosti materijala kalupa, brzina je velika. To povećava mehanička svojstva odljevka za 10-15% zbog proizvodnje fino zrnate strukture, ali otežava izradu odljevaka s tankim stijenkama.
Pri prelasku s lijevanja u PF na lijevanje u rashladnom kalupu, potrošnja metala smanjuje se za 10-20% zbog smanjenja težine sustava zatvarača. Složenost strojne obrade zbog smanjenja i visoke točnosti dimenzija smanjuje se za 1,5-2 puta.
Lijevanje pod pritiskom ima broj tehnološke karakteristike, namećući stroga ograničenja na konfiguraciju odljevaka. Visoka toplinska vodljivost metalnog kalupa pridonosi brzo hlađenje protok rastaljenog metala i može uzrokovati njegovo skrućivanje prije dovršetka punjenja. Stoga je relativno teško lijevanjem u kalupe dobiti odljevke s tankim stijenkama, uskim rebrima i drugim sličnim elementima. To zahtijeva visoke temperature lijevanja, koje degradiraju karakteristike materijala za lijevanje i smanjuju trajnost kalupa. Možete koristiti posebne tehnološke metode, na primjer, predgrijavanje kalupa, nanošenje toplinsko izolacijskih premaza (obloga) na njegove unutarnje površine, korištenje razgranatog sustava zatvarača s mnogo hranilica itd. Međutim, sve ove mjere kompliciraju tehnološki proces i stoga nisu uvijek svrsishodni. Tehnološki napredniji su relativno jednostavni odljevci sa stjenkama ne tanjim od 3 mm (tablica 13.1).
Sljedeće ograničenje je zbog niske plinopropusnosti metalnog oblika, što sprječava uklanjanje plinova koji se oslobađaju iz taline tijekom njenog skrućivanja. Posljedica toga je povećano lijevanje metala, mala gustoća i nedovoljna nepropusnost. Stoga se kod projektiranja kalupa predviđa složeni sustav ventilacijskih kanala, a kod lijevanja dolazi do pražnjenja kalupa i taline te je ograničen raspon korištenih legura.
Određena ograničenja na konfiguraciju dijelova nameću zahtjevi za mogućnošću vađenja odljevka iz kalupa i metalnih šipki iz odljevka. Složene unutarnje šupljine i rupe često se moraju ispuniti pješčanim jezgrama.
U svakom slučaju, tehnološki najnapredniji odljevci su oni izrađeni od legura obojenih metala niskog tališta, koji osiguravaju maksimalnu trajnost kalupa.

Centrifugalno lijevanje (C) (film) sastoji se u ulijevanju tekućeg metala u rotirajući kalup (kalup), koji se okreće do kraja metala. Ovom metodom lijevanja dobivaju se praznine dimenzijske točnosti koja odgovara stupnjevima od 6…14, a hrapavost površine Ra80…20 µm.
Zbog rotacije kalupa postiže se veća gustoća metala za lijevanje, povećava se, praktički nema troškova za proizvodnju šipki. Ovom metodom lijevanja potrošnja metala je značajno smanjena, jer nema ili je vrlo mali sustav zatvarača. Kao rezultat djelovanja centrifugalnih sila, nemetalni uključci se nakupljaju na unutarnjoj površini odljevka i mogu se ukloniti strojnom obradom.
Nedostaci centrifugalnog lijevanja uključuju: netočne dimenzije, lošu kvalitetu unutarnje površine odljevka; poteškoće u dobivanju praznina od legura sklonih; mogućnost nastanka uzdužnih i poprečnih pukotina kao posljedica velikih centrifugalnih sila i teškog lijevanja.
Centrifugalno lijevanje koristi se za izradu cijevi, čahura (slika 13 a), zamašnjaka i zupčanika, naplataka (slika 13 b) itd.

Riža. 21.1. Sheme metoda za izradu odljevaka na centrifugalnim strojevima
a - s okomitom osi rotacije; b - s vodoravnom osi rotacije
1 - prazno; 2 - kutlača za izlijevanje; 3 - kalup; 4 - kalup za lijevanje.

Konkretno, cijevi od lijevanog željeza izrađuju se s promjerom od 50 ... 1000 mm s visokom produktivnošću. Odljevci se dobivaju od lijevanog željeza, ugljičnih i legiranih čelika, ponekad i od legura obojenih metala. Moguće je dobiti bimetalne proizvode. Tehnološke mogućnosti ove metode lijevanja dane su u tablici. 13.1.

Brizganje (D) (film) je taj tekući metal pod pritiskom sa velika brzina ispunjava šupljinu metalnog kalupa i kristalizira. Primjena pritiska potiče bolje punjenje, poboljšava točnost dimenzija odljevaka, smanjuje njihovu površinsku hrapavost kao rezultat njihovog bližeg kontakta s kalupom i omogućuje dobivanje složenijih odljevaka s tankim stijenkama. U tom smislu, moguće je lijevati izratke s debljinom stijenke do 0,5 mm, čija točnost dimenzija odgovara kvaliteti 3 ... 8, a hrapavost površine je Ra 10 ... 2,5 mikrona (tablica 13.1)

Riža. 13.1 Dijagram postrojenja za injekcijsko prešanje
a - punjenje komore; b - punjenje kalupa.

Nedostaci injekcijskog prešanja su:
- složenost i trajanje izrade kalupa, njihova visoka cijena i niska trajnost, posebno u proizvodnji odljevaka od legura s visokim talištem;
- teško je isključiti plin u odljevcima, što ne samo da smanjuje nepropusnost, već također ne dopušta toplinsku obradu proizvoda;
- niska usklađenost oblika uzrokuje pojavu zaostalih naprezanja;
- teško je izrađivati ​​i vaditi odljevke sa složenim šupljinama.
Uočeni nedostaci ograničavaju raspon odljevaka i legura od kojih se mogu izraditi.
Tlačnim lijevanjem dobivaju se odljevci tankih stijenki težine od nekoliko grama do nekoliko desetaka kilograma od legura cinka, aluminija, magnezija i bakra. Moguća je izrada armiranih odljevaka. Najčešće se ova metoda lijevanja koristi u automobilskoj, zrakoplovnoj, elektro i radio industriji te u izradi instrumenata. U usporedbi s pijeskom, težina odljevka je nekoliko puta smanjena.

Žigosanje čvrstog metala . Suština ovog tehnološkog procesa je u tome što se kalup za lijevanje metala postavlja na prešu, metal se lije na temperaturi nižoj od temperature likvidusa i primjenjuje se pritisak probijanja do 30 MPa ili više.
Za razliku od injekcijskog prešanja, gdje se metal lije u tekućem stanju, talina se u većini slučajeva odvija u slobodnom stanju, a pritisak utječe na punjenje kalupa, kod štancanja tekućeg metala, pritisak probijača ne opada sve dok završetak procesa kristalizacije. Visoki tlak u početnom trenutku primjene sile doprinosi potpunom otapanju plinova sadržanih u talini i punjenju taline najužim prazninama u kalupu. Tijekom procesa kristalizacije, pritisak uzrokuje plastičnu deformaciju skrutnutog metala i eliminira karakteristiku lijevanja u metalne kalupe; drobi kristalite i povećava homogenost mikrostrukture po presjeku izradaka. Osim toga, masline imaju karakteristike usporedive s onima obradaka dobivenih obradom pod pritiskom (toplo kovanje), a postiže se i najveća dimenzijska točnost odljevaka.
Žicanje u čvrstom metalu u biti je posredna metoda između lijevanja i kovanja u vrućem kalupu. Stoga zahtjev za proizvodnošću konstrukcija uključuje sva ograničenja koja su svojstvena injekcijskom prešanju, kao i dodatna koja se odnose na praznine dobivene volumetrijskim utiskivanjem.

13.3. Izbor racionalne metode lijevanja gredice projektiranog dijela

U procesu projektiranja tehnoloških proizvoda, dizajner mora osigurati ne samo njihova radna svojstva, već i optimizirati troškove proizvodnje.
Isti dio može biti izrađen od praznina dobivenih na različite načine. Temeljno načelo odabira metode dobivanja odljevka je osigurati da njegove dimenzije budu što bliže projektiranom dijelu. U ovom slučaju, potrošnja metala, obujam strojne obrade i proizvodni ciklus za izradu dijela značajno su smanjeni. Međutim, dok je u nabavna proizvodnja povećana potrošnja na tehnološka oprema i opreme, njihov popravak i održavanje. Stoga je pri odabiru metode dobivanja obratka potrebno izvršiti tehničko-ekonomsku analizu dviju faza proizvodnje - nabave i strojne obrade.
Glavni čimbenici koji određuju izbor metode za proizvodnju odljevka isti su kao i kod dizajna dijelova izrađenih od otkovaka. Dizajn i tehnološke značajke proizvoda su oblik i dimenzije izratka; potrebna točnost i svojstva površinskog sloja; tehnološka svojstva materijala obratka i program za izradu proizvoda.
Oblici i dimenzije obratka. Lijevanje u pješčane kalupe i modele za ulaganje omogućuje dobivanje složenih oblika s raznim šupljinama i rupama. Istodobno, neke metode lijevanja (lijevanje pod pritiskom, centrifugalno lijevanje itd.) postavljaju određena ograničenja na oblik odljevka i uvjete za njegovu proizvodnju.
Za lijevanje u pijesak, dimenzije izratka su praktički neograničene. Često je ograničavajući parametar u ovom slučaju minimalne dimenzije proizvoda (na primjer, debljina stijenke odljevka).
Oblik(skupina složenosti) i dimenzije(masa) odljevaka utječe na njihovu cijenu. Štoviše, masa obratka utječe aktivnije, budući da su troškovi opreme, alata itd. povezani s njom.
Zahtijevana točnost i svojstva površinskog sloja izratka. Točnost geometrijskih oblika i dimenzija praznina značajno utječe na njihovu cijenu. Što su veći zahtjevi za točnost odljevaka, to su veći troškovi njihove izrade. To je uglavnom određeno povećanjem troškova opreme, smanjenjem tolerancije na njezino trošenje, uporabom opreme s višim parametrima točnosti, povećanjem troškova njezina održavanja i rada itd.
Svojstva površinskog sloja izratka utječu na mogućnost njegove naknadne obrade i radna svojstva dijela (na primjer, čvrstoća na zamor, otpornost na habanje). Formira se u gotovo svim fazama proizvodnje izratka. Odabrana metoda određuje ne samo hrapavost, već i fizikalna i mehanička svojstva površinskog sloja.
Kao primjer, usporedimo prirobke proizvedene lijevanjem u pješčanim kalupima i pod pritiskom. U prvom slučaju dobiva se gruba netočna površina. Prilikom obrade takvog obratka rezanjem dolazi do neravnomjernog opterećenja alata, što zauzvrat smanjuje točnost obrade.
Izradak dobiven injekcijskim prešanjem ima nisku hrapavost (tablica 13.1), ali zbog velike brzine hlađenja i nedostatka savitljivosti nastaju zaostala vlačna naprezanja u površinskom sloju odljevka, što može dovesti do savijanja izratka i stvaranje pukotina.
Tehnološka svojstva materijala za odljev. Svaka metoda proizvodnje slijepih dijelova zahtijeva određeni skup svojstava lijevanja od materijala. Stoga tehnološka svojstva materijala često nameću ograničenja u izboru metode lijevanja. Dakle, ima visoka svojstva lijevanja, pa se odljevci od ove legure mogu dobiti svim poznatim metodama lijevanja. Pri izradi slijepih dijelova od visokolegiranih čelika koje karakterizira niska fluidnost, obično se koristi najskuplja metoda - investicijsko lijevanje.
Tehnološka svojstva utječu na cijenu izrade odljevaka. Na primjer, prijelaz u proizvodnji odljevaka od lijevanog željeza do čelika povećava troškove praznina (isključujući troškove materijala) za 20-30%.
Ako se oblozi od istog materijala dobiju različitim metodama lijevanja, tada će imati neidentična svojstva površinskog sloja (tablica 22.1). Dakle, pri izradi odljevaka lijevanjem u pješčane kalupe, hrapavost je Ra80-20 mikrona, a kod lijevanja pod pritiskom Ra 10-2,5 mikrona.
Vrsta utječe na izbor metode lijevanja. Na primjer, u uvjetima velike i masovne proizvodnje, metode lijevanja pomoću metalnih kalupa i kalupa za ljuske su isplative. Za dobivanje odljevaka od teško obradivih materijala u ovim uvjetima moguće je koristiti investicijsko lijevanje, au proizvodnji tankostjenih proizvoda od neželjeznih legura s T talinom. Sa smanjenjem broja identičnih proizvoda, samo jednostavan i jeftin alat može se isplatiti. Dakle, u maloj i pojedinačnoj proizvodnji koristi se lijevanje u pijesak pomoću drvenih modela. U isto vrijeme, odljevci imaju više preklapanja i nagiba lijevanja nego u proizvodnji slijepih dijelova posebnim metodama lijevanja. Proširenjem programa lijevanja postaje ekonomski isplativo koristiti metalne uzorke u lijevanju u pijesak i proizvoditi kalupe i odljevke na automatskim linijama ili koristiti skuplje posebne metode lijevanja. U tom slučaju moguće je dobiti izratke s visokim svojstvima površinskog sloja i s manjim dimenzijskim tolerancijama i dodacima za obradu.
Proizvodne mogućnosti poduzeća. Prilikom organiziranja proizvodnje novog tipa projektiranih dijelova, osim razvoja tehnoloških procesa, potrebno je utvrditi potrebu nabave nove opreme, proizvodnih pogona, dodatni materijali itd. U ovom slučaju odabir opreme, alata i materijala vrši se na temelju prethodne tehničke i ekonomske analize.
Proces dizajniranja proizvoda, čija bi proizvodnja trebala biti u uvjetima postojećeg poduzeća, trebao bi biti povezan s tehnološkim mogućnostima. Da biste to učinili, potrebno je imati informacije o vrsti i količini raspoložive opreme, proizvodnim područjima, mogućnostima baze za popravak, uslugama podrške itd.
Mnogi od spomenutih čimbenika međusobno su povezani. Na primjer, uvođenjem lijevanja u metalne kalupe može se značajno smanjiti potreba za proizvodnim prostorom u ljevaonici, smanjenjem gabarita strojeva, smanjenjem potrošnje materijala za kalupljenje itd. No, s druge strane, izrada i popravak kalupa zahtijeva dodatne troškove u alatnicama i radionicama za popravak.

13.4. Ljevačka svojstva legura i njihov utjecaj na proračunske dimenzije i oblik odljevaka

Svojstva odljevaka obuhvaćaju tehnološka svojstva metala i legura koja se očituju tijekom punjenja kalupa, kristalizacije i hlađenja odljevaka u kalupu. Najvažnija svojstva lijevanja su (volumetrijska i lijevačka), sklonost legura stvaranju pukotina, apsorbiranju plinova itd.
Fluidnost- to je sposobnost metala i legura da teku u rastaljenom stanju kroz kanale, ispunjavaju svoje šupljine i jasno reproduciraju konture odljevka.
Fluidnost lijevanih legura ovisi o temperaturnom području kristalizacije, viskoznosti i površinskoj napetosti taline, temperaturi metala i kalupa, tijekom lijevanja itd.
Komercijalno čisti metali i legure koji kristaliziraju na konstantnoj temperaturi (eutektičke legure) imaju bolju fluidnost od legura koje stvaraju čvrste otopine i skrućuju se u temperaturnom području. S povećanjem površinske napetosti fluidnost se to intenzivnije smanjuje što je kanal u kalupu tanji. S povećanjem temperature izlijevanja rastaljenog metala i temperature kalupa poboljšava se fluidnost. Povećanje toplinske vodljivosti materijala kalupa smanjuje. Dakle, pješčani kalup sporije odvodi toplinu, a rastaljeni metal ga ispunjava bolje od metalnog kalupa.
Fluidnost legura također ovisi o kemijski sastav: fosfor, silicij i ugljik poboljšavaju, a sumpor pogoršavaju. Sivi lijev sadrži više ugljika i silicija od čelika, te stoga ima bolju fluidnost.
Minimalna moguća debljina stijenke za razne legure za lijevanje nije ista i iznosi kod lijevanja u pijesak za odljevke od: malih - 3-4 mm, srednjih - 8-10 mm, velikih - 12-15 mm; i za čelične odljevke - 6-7 mm, 10-12 mm i 15-20 mm, respektivno.
Fluidnost metala određuje se izlijevanjem posebnih tehnoloških uzoraka i ocjenjuje linearnim dimenzijama ispunjene šupljine kanala određenog oblika. Najveću fluidnost ima sivi lijev, a najmanju legure magnezija.
Skupljanje- svojstvo legura za lijevanje da smanjuju volumen tijekom skrućivanja i hlađenja. Procesi skupljanja u odljevcima odvijaju se od trenutka izlijevanja rastaljenog metala u kalup do potpunog hlađenja odljevka. Postoji linearno i volumetrijsko skupljanje, izraženo u relativnim jedinicama.
Linearno skupljanje- smanjenje dimenzija odljevka kada se hladi od temperature na kojoj se formira čvrsta opna, sposobna izdržati pritisak rastaljenog metala, na temperaturu okoliš. Linearno skupljanje određeno je omjerom

ε lin \u003d (l f -l od) . 100% / l f,

gdje su l f i l from dimenzije kalupne šupljine i odljevka pri temperaturi od 20°C.

Na linearno skupljanje utječe kemijski sastav legure; temperatura punjenja; brzina hlađenja legure u kalupu; masa, dizajn odljevka i kalupa. Dakle, smanjuje se s povećanjem udjela ugljika i silicija. Skupljanje aluminijskih legura smanjuje povećani sadržaj silicija. Povećanje temperature ulijevanja legure u kalup dovodi do povećanja skupljanja odljevka. Vrijednosti linearnog skupljanja lijevanih legura dane su u tablici 13.2.

Tablica 13.2

Linearno skupljanje legura

		Linearno skupljanje, %
Lijevano željezo: siva modificirani i legirani Visoko legirano Velika snaga kovan Bijela	mali Srednji velika mali mali mali mali	1,0…1,25 0,75…1,0 0,5…0,75 1,25…1,75 0,5…1,25 0,5…2,0 1,5…2,0
Ugljični čelici	mali Srednji velika	1,8…2,2 1,6…2,1 1,4…1,8
Bronca (kositar, bez kositra) i mjed	mali Srednji velika	1,4…1,6 1,0…1,4 0,8…1,2
Aluminij i magnetske legure	mali Srednji velika	0,8…1,2 0,5…1,0 0,3…0,8

Bilješka: velike vrijednosti skupljanje se odnosi na jednostavne odljevke sa slobodnim skupljanjem, a manje - na složene odljevke s teškim skupljanjem.

Volumetrijsko skupljanje- smanjenje volumena legure tijekom hlađenja u kalupu tijekom oblikovanja odljevka. Volumetrijsko skupljanje približno je jednako trostrukom linearnom skupljanju i manifestira se u odljevcima u obliku šupljina skupljanja, pukotina i savijanja.
skupljati školjke- relativno velike šupljine koje se nalaze na mjestima lijevanja, koje se posljednje stvrdnjavaju (slika 13.1, a). Prvo se u blizini stijenki kalupa formira kora od čvrstog metala. Zbog činjenice da je skupljanje taline tijekom prijelaza iz tekućeg u čvrsto stanje veće od skupljanja ovojnice, razina metala u neočvrslom dijelu odljevka smanjuje se na razinu Ah.
U sljedećem trenutku na kori raste novi sloj, a razina tekućine pada na razinu b-b. To se nastavlja sve dok proces stvrdnjavanja ne završi. Smanjenje razine taline tijekom skrućivanja dovodi do stvaranja koncentrirane šupljine skupljanja. Koncentrirane šupljine stezanja nastaju tijekom proizvodnje odljevaka od komercijalno čistih metala, eutektičkih legura s uskim intervalom kristalizacije.

Riža. 13.2 Shema formiranja ljuske skupljanja (a) i skupljanja (b):
1 - kora od tvrdog metala; 2 - novi čvrsti sloj metala; 3 - ljuska skupljanja;
4 - tekuća faza; 5 - odvojene stanice; 6 - poroznost skupljanja

poroznost skupljanja- nakupljanje šupljina nastalih u odljevku u širokom području kao rezultat skupljanja na onim mjestima odljevka koji su se posljednji skrutili bez pristupa rastaljenom metalu (Sl. 13.1, b). U blizini temperature solidusa, kristali se spajaju jedan s drugim. To dovodi do odvajanja stanica koje sadrže ostatke tekuće faze. Stvrdnjavanje malog volumena metala u takvoj ćeliji događa se bez pristupa dovodnoj talini iz susjednih ćelija. Kao rezultat skupljanja, u svakoj ćeliji se dobiva mala stezna šupljina. Mnoge od tih intergranularnih mikroskupljajućih šupljina tvore poroznost, koja se nalazi duž granica metalnih kristala.
Moguće je dobiti odljevke bez šupljina skupljanja i poroznosti zbog kontinuiranog dovoda rastaljenog metala u procesu do potpunog skrućivanja. U tu svrhu, na odljevke su ugrađeni profiti - spremnici koji omogućuju pristup rastaljenog metala do područja lijevanja koja se posljednja skrućuju.
Profit ne može uvijek osigurati pristup rastaljenog metala zadebljanom dijelu odljevka (Sl. 13.2, a). Na ovom mjestu nastaje šupljina skupljanja i poroznost. Instalacija na zadebljanom profitnom području (slika 13.2, b) sprječava stvaranje šupljine skupljanja i poroznosti.

Riža. 13.3 Načini za sprječavanje šupljina skupljanja, poroznosti i pukotina u odljevcima:
1.3 - dobit; 2 - školjka za skupljanje; 4 - vanjski hladnjaci;
5 - unutarnji hladnjak; 6 - lijevanje

Stvaranje šupljina skupljanja i poroznosti može se spriječiti ugradnjom vanjskih hladnjaka (Sl. 13.2, c) ili unutarnjih hladnjaka (Sl. 13.2, d) u kalup. Zbog visoke toplinske vodljivosti i velikog toplinskog kapaciteta hladnjaka, toplina se intenzivnije odvodi iz masivnog dijela odljevaka nego iz tankog dijela. To pridonosi izjednačavanju brzine skrućivanja masivnih i tankih dijelova, kao i eliminaciji šupljina skupljanja i poroznosti. Unutarnji hladnjaci izrađeni su od iste legure kao i odljevak. Kada se kalup napuni, unutarnji hladnjaci se djelomično rastale i zavaruju na metal za lijevanje.
U odljevcima, kao posljedica neravnomjernog skrućivanja tankih i masivnih dijelova i inhibicije skupljanja kalupa tijekom hlađenja, nastaju naprezanja koja su to veća što je popustljivost kalupa i jezgri manja. Ako vrijednost naprezanja premašuje vlačnu čvrstoću legure za lijevanje u određenom dijelu odljevka, tada nastaju pukotine u tijelu. Ako legura za lijevanje ima dovoljnu čvrstoću, duktilnost i sposobna je izdržati djelovanje naprezanja u nastajanju, tada kada se prekorači granica tečenja, geometrijski oblik odljevka je iskrivljen nakon što se ukloni iz njega.
vruće pukotine u proizvodima nastaju u procesu kristalizacije i skupljanja metala tijekom prijelaza iz tekućeg stanja u čvrsto stanje na temperaturi bliskoj temperaturi solidusa. Vruće pukotine prolaze duž granica kristala i imaju oksidiranu površinu. Sklonost legura stvaranju vrućih pukotina povećava se u prisutnosti nemetalnih uključaka, plinova (vodik, kisik), sumpora i drugih nečistoća. Osim toga, nastanak vrućih pukotina u odljevcima uzrokuju oštri prijelazi debljine u tanko, oštri kutovi, izbočeni dijelovi itd. Visoke temperature lijevanja povećavaju vjerojatnost nastanka pukotina zbog rasta metalnih kristala i temperaturnih razlika u pojedinim dijelovima odljevka. lijevanje.
Kako bi se spriječila pojava vrućih pukotina u odljevcima, potrebno je stvoriti uvjete koji pogoduju stvaranju sitnozrnate strukture; osigurati istovremeno hlađenje tankih i masivnih dijelova odljevaka; povećati fleksibilnost kalupa za lijevanje; ako je moguće, smanjiti temperaturu lijevanja legure.
hladne pukotine javljaju se u proizvodima kada je legura potpuno očvrsnula. Tanki dijelovi odljevka brže se hlade i skupljaju od debelih dijelova. Zbog toga se u odljevku stvaraju naprezanja koja uzrokuju pojavu pukotina. Hladne pukotine najčešće nastaju u tankostijenim odljevcima složene izvedbe od legura s visokim elastičnim svojstvima i skupljanjem pri niskim temperaturama, kao i niskom toplinskom vodljivošću. Opasnost od hladnog pucanja u odljevcima povećava se prisutnošću štetnih nečistoća u leguri (na primjer, fosfor u čelicima).
Da bi se spriječilo stvaranje hladnih pukotina, potrebno je osigurati ravnomjerno hlađenje odljevaka u svim presjecima pomoću hladnjaka, koristiti legure visoke duktilnosti, žariti odljevke itd.
Iskrivljenje- promjena oblika i dimenzija odljevka pod utjecajem naprezanja koja nastaju tijekom hlađenja. Krivljenje se povećava s niskom popustljivošću kalupa i jezgri, kompliciranjem konfiguracije odljevka i povećanjem brzine hlađenja, što uzrokuje neravnomjerno hlađenje između pojedinih dijelova odljevka i različita skupljanja. Kako bi se spriječilo savijanje, potrebno je stvoriti racionalan dizajn lijevanja koji osigurava ravnomjerno hlađenje. Primjena hladnjaka (unutarnjih, vanjskih) omogućuje izjednačavanje brzine hlađenja masivnih i tankih dijelova odljevka.
Segregacija- heterogenost kemijskog sastava legure u različitim dijelovima odljevka. Nastaje tijekom skrućivanja proizvoda zbog različite topljivosti pojedinih komponenti legure u njezinoj čvrstoj i tekućoj fazi. Što je ta razlika veća, to je nečistoća nehomogenije raspoređena po presjeku odljevka. Za smanjenje, povećajte brzinu hlađenja obratka.
Sklonost apsorpciji plina je sposobnost lijevanih legura u tekućem stanju da otapaju kisik, dušik i vodik. Njihova topljivost raste s pregrijavanjem taline (temperatura lijevanja). Kretanje metala u obliku u malim potocima ili turbulentnim tokovima također pridonosi povećanju topljivosti plinova. S prekomjernim sadržajem plinova, oni se oslobađaju iz taline u obliku plinskih mjehurića, koji mogu isplivati ​​na površinu ili ostati u odljevku, tvoreći plinske džepove, poroznost ili nemetalne uključke koji smanjuju mehanička svojstva i nepropusnost odljevci.
Kako bi se smanjili plinski džepovi i poroznost u odljevcima, taljenje metala treba se provoditi pod slojem topitelja ili u okolini zaštitnog plina koristeći dobro osušene materijale punjenja. Osim toga, potrebno je povećati plinopropusnost kalupa i jezgri, smanjiti vlažnost kalupnog pijeska, osušiti kalupe itd.
U odljevcima se također mogu pojaviti takvi nedostaci kao što su ispunjavanje, iskrivljenje, ljuske od troske itd.
nedopunjavanje nastaje kada je sustav zalijepa nepravilno projektiran, nedovoljno legura ili metala curi u konektor kalupa.
iskosa može biti uzrokovano netočnim sastavljanjem šipki ili kalupa, slučajnim pomicanjem polovica kalupa uzrokovanim vanjskim utjecajima.
Kako bi se spriječilo iskrivljenje odljevaka, potrebno je razraditi racionalniji dizajn i tehnologiju lijevanja.
ljuske troske nastaju sa smanjenom viskoznošću troske, nedovoljnom učinkovitošću sustava zatvarača, nepravilnim ili nepažljivim izlijevanjem.
spaljena- površinska greška koja je posljedica previsoke temperature izlijevanja, predugog vremena otvrdnjavanja, lošeg zbijanja ili loše kvalitete pijeska.
Vanjski nedostaci odljeva otkrivaju se vanjskim pregledom odmah nakon vađenja proizvoda iz kalupa ili nakon čišćenja, dok se unutarnji nedostaci otkrivaju radiografskim i ultrazvučnim metodama.
Kod radiografskih metoda (radiografija, gamagrafija) odljevci se izlažu rendgenskom ili gama zračenju. Uz pomoć ovih metoda otkriva se prisutnost defekta, veličina i dubina njegove pojave.
Na ultrazvučna kontrola val koji prolazi kroz stijenku odljevka, kada naiđe na granicu defekta (pukotina, ljuska, itd.), djelomično se reflektira. Intenzitet refleksije koristi se za procjenu prisutnosti, veličine i dubine nedostataka.
Pukotine u odljevcima otkrivaju se fluorescentnim pregledom, magnetskom detekcijom ili detekcijom grešaka u boji.
Uočeni nedostaci mogu biti ispravljivi i nepopravljivi. Stoga se iskrivljenje čeličnih odljevaka može ispraviti ravnanjem. Vanjski nedostaci zavareni su lukom ili plinsko zavarivanje. Kada su veliki odljevci nedovoljno ispunjeni, ponekad je moguće ispraviti nedostatke izlijevanjem tekućeg metala. Školjke i poroznost uklanjaju se impregnacijom ili zapečaćuju raznim kitovima, kitovima ili ljepilima. Nepopravljivi brak zahtijeva reviziju dizajna odljevka ili tehnologije njegove proizvodnje.

Pitanja za samokontrolu

1. Koji čimbenici utječu na kvalitetu dobivenog odljevka?
2. Formulirati tehnološke mogućnosti metoda izrade odljevaka u jednokratnim i višekratnim metalnim kalupima.
3. Koji čimbenici utječu na izbor racionalne metode lijevanja za izradu obrasca projektiranog dijela?
4. Koje metode lijevanja poznajete?
5. Koja svojstva odljevka utječu na kvalitetu dobivenih odljevaka? Navedite primjere talina s visokim i niskim svojstvima lijevanja.
6. Što kemijski elementi utjecati na svojstva lijevanja talina željezo-ugljik? Koji čimbenici utječu na fluidnost taline? Objasnite utjecaj fluidnosti na dizajn odljevka.
7. Navedite glavne čimbenike koji utječu na skupljanje u procesu dobivanja odljevaka. Koji se nedostaci pojavljuju u prazninama kao rezultat skupljanja?
8. Zbog kojih razloga dolazi do savijanja odljevaka tijekom njihove izrade?

Svi metali se mogu lijevati. Ali nemaju svi metali ista svojstva lijevanja, posebice fluidnost - mogućnost punjenja kalupa bilo koje konfiguracije. Svojstva lijevanja uglavnom ovise o kemijskom sastavu i strukturi metala. Temperatura topljenja je važna. Metali s niskim talištem laki su za industrijsko lijevanje. Od uobičajenih metala čelik ima najviše talište. Metali se dijele na željezne i obojene metale. Željezni metali su čelik, nodularni ljev i lijevano željezo. Obojeni metali uključuju sve druge metale koji ne sadrže značajnije količine željeza. Za lijevanje se posebno koriste legure na bazi bakra, nikla, aluminija, magnezija, olova i cinka. LEGURE.

Crni metali.

Postati.

Postoji pet klasa čelika za industrijsko lijevanje: 1) niskougljični (s udjelom ugljika manjim od 0,2%); 2) srednji ugljik (0,2–0,5% ugljika); 3) s visokim sadržajem ugljika (više od 0,5% ugljika); 4) niskolegirani (manje od 8% legirajućih elemenata) i 5) visokolegirani (više od 8% legirajućih elemenata). Srednje ugljični čelici čine većinu odljevaka od željeznih metala; takvi odljevci su u pravilu industrijski proizvodi standardizirane kvalitete. Različite vrste Legirani čelici dizajnirani su za postizanje visoke čvrstoće, duktilnosti, žilavosti, otpornosti na koroziju, otpornosti na toplinu i čvrstoće na zamor. Lijevani čelici po svojstvima su slični kovanim čelicima. Vlačna čvrstoća takvog čelika je od 400 do 1500 MPa. Masa odljevaka može varirati u širokom rasponu - od 100 g do 200 tona ili više, debljina u presjeku - od 5 mm do 1,5 m. Duljina odljevka može biti veća od 30 m. Čelik je univerzalni materijal za lijevanje . Zbog svoje velike čvrstoće i duktilnosti izvrstan je materijal za strojarstvo.

kovan lijev.

Postoje dvije glavne vrste nodularnog željeza: standardne kvalitete i perlitni. Odljevci se također izrađuju od nekih legiranih nodularnih lijeva. Vlačna čvrstoća nodularnog lijeva je 250-550 MPa. Zbog svoje otpornosti na zamor, visoke krutosti i dobre obradivosti, idealan je za alatne strojeve i mnoge druge masovne proizvodnje. Masa odljevaka kreće se od 100 g do nekoliko stotina kilograma, debljina presjeka obično nije veća od 5 cm.

Lijevano željezo.

Lijevano željezo uključuje širok raspon legura željezo-ugljik-silicij koje sadrže 2-4% ugljika. Za lijevanje se koriste četiri glavne vrste lijevanog željeza: sivo, bijelo, ohlađeno i polu. Vlačna čvrstoća lijevanog željeza iznosi 140-420 MPa, a kod nekih legiranih lijeva do 550 MPa. Lijevano željezo karakterizira niska duktilnost i niska udarna čvrstoća; za dizajnere, smatra se krhkim materijalom. Težina odljevaka - od 100 g do nekoliko tona. Odljevci od lijevanog željeza koriste se u gotovo svim industrijama. Njihova cijena je niska i lako se obrađuju.

Lijevano željezo s nodularnim grafitom.

Kuglasti uključci grafita daju livnom željezu duktilnost i druga svojstva koja ga povoljno razlikuju od sivi lijev. Sferičnost grafitnih inkluzija postiže se tretiranjem lijevanog željeza magnezijem ili cerijem neposredno prije lijevanja. Vlačna čvrstoća lijevanog željeza s nodularnim grafitom je 400–850 MPa, duktilnost je od 20 do 1%. Istina, za lijevano željezo s nodularnim grafitom karakteristična je niska udarna čvrstoća uzorka s urezima. Odljevci mogu imati veliku i malu debljinu u presjeku, težinu - od 0,5 kg do nekoliko tona.

Obojeni metali.

Bakar, mjed i bronca.

Postoji mnogo različitih legura na bazi bakra dostupnih za lijevanje. Bakar se koristi u slučajevima kada je potrebna visoka toplinska i električna vodljivost. Mjed (legura bakra i cinka) koristi se kada je potreban jeftin, umjereno otporan na koroziju materijal za razne opće primjene. Vlačna čvrstoća lijevanog mesinga je 180–300 MPa. Bronca (legura bakra i kositra, kojoj se mogu dodati cink i nikal) koristi se u slučajevima kada je potrebna povećana čvrstoća. Vlačna čvrstoća lijevane bronce je 250-850 MPa.

nikal.

Legure bakra i nikla (kao što je monel metal) imaju visoku otpornost na koroziju. Legure nikal-kroma (kao što su inkonel i nikrom) karakterizira visoka toplinska otpornost. Legure molibdena i nikla vrlo su otporne na solnu kiselinu i oksidirajuće kiseline na povišenim temperaturama.

Aluminij.

Lijevani proizvodi od aluminijskih legura u zadnje vrijeme sve se više koriste zbog svoje lakoće i čvrstoće. Takve legure imaju prilično visoku otpornost na koroziju, dobru toplinsku i električnu vodljivost. Vlačna čvrstoća lijevanih aluminijskih legura kreće se od 150 do 350 MPa.

Magnezij.

Legure magnezija koriste se tamo gdje je lakoća na prvom mjestu. Vlačna čvrstoća lijevanih magnezijevih legura je 170–260 MPa.

Titanij.

Titan, jak i lagan materijal, vakuumski se topi i lijeva u grafitne kalupe. Činjenica je da se tijekom procesa hlađenja površina titana može onečistiti zbog reakcije s materijalom kalupa. Stoga se titan izliven u bilo koje druge oblike, osim oblika od mehanički obrađenog i prešanog praškastog grafita, ispostavlja jako površinski onečišćen, što se očituje povećanom tvrdoćom i malom duktilnošću na savijanje. Lijevanje titana uglavnom se koristi u zrakoplovnoj industriji. Vlačna čvrstoća lijevanog titana je preko 1000 MPa uz relativno istezanje od 5%.

Rijetki i plemeniti metali.

Odljevci od zlata, srebra, platine i rijetkih metala koriste se u nakitu, zubnoj tehnici (krunice, plombe), neki dijelovi elektroničkih komponenti također se izrađuju lijevanjem.

METODE LIJEVANJA

Glavne metode lijevanja su: statičko lijevanje, lijevanje pod pritiskom, centrifugalno lijevanje i vakuumsko lijevanje.

Statičko punjenje.

Najčešće se koristi statičko punjenje, tj. ulijevanje u fiksni kalup. Ovom metodom rastaljeni metal (ili nemetal - plastična, staklena, keramička suspenzija) jednostavno se ulijeva u šupljinu fiksnog kalupa dok se ne napuni i drži dok se ne skrutne.

Brizganje.

Stroj za lijevanje ispunjava metalni (čelični) kalup (koji se obično naziva kalup i može biti višešupljinski) rastaljenim metalom pod pritiskom od 7 do 700 MPa. Prednosti ove metode su visoka produktivnost, visoka kvaliteta površine, precizne dimenzije lijevanog proizvoda i minimalna potreba za strojnom obradom. Tipični metali za injekcijsko prešanje su legure na bazi cinka, aluminija, bakra i kositra-olovo. Zbog svoje niske točke taljenja, ove legure su vrlo prilagodljive i dopuštaju niske tolerancije dimenzija i izvrsne performanse lijevanja.

Složenost konfiguracije odljevaka u slučaju injekcijskog prešanja ograničena je činjenicom da kada se odvoji od kalupa, odljevak se može oštetiti. Osim toga, debljina proizvoda je donekle ograničena; poželjniji proizvodi su tanki dijelovi, u kojima se talina brzo i ravnomjerno skrutne.

Postoje dvije vrste strojeva za injekcijsko prešanje - hladna komora i vruća komora. Strojevi s vrućim komorama uglavnom se koriste za legure cinka. Vruća komora je uronjena u rastaljeni metal; pod blagim pritiskom komprimiranog zraka ili pod djelovanjem klipa, tekući metal se istiskuje iz vruće komore za prešanje u kalup. U strojevima za lijevanje u hladnim komorama, rastaljena legura aluminija, magnezija ili bakra ispunjava kalup pod pritiskom od 35 do 700 MPa.

Brizgani odljevci koriste se u mnogim kućanskim aparatima (usisavači, perilice rublja, telefoni, svjetiljke, pisaće mašine) i vrlo široko - u automobilskoj industriji i proizvodnji računala. Odljevci mogu težiti od nekoliko desetaka grama do 50 kg ili više.

Centrifugalno lijevanje.

Kod centrifugalnog lijevanja rastaljeni metal se ulijeva u pješčani ili metalni kalup za lijevanje koji se okreće oko vodoravne ili okomite osi. Pod djelovanjem centrifugalnih sila, metal se baca iz središnjeg ulivka na periferiju kalupa, ispunjavajući njegove šupljine, i stvrdnjava se, tvoreći odljevak. Centrifugalno lijevanje je ekonomično i za neke vrste proizvoda (osnosimetrične vrste cijevi, prstenova, školjki itd.) je prikladnije od statičkog lijevanja.

Vakuumsko punjenje.

Metali kao što su titan, legirani čelici i superlegure tope se pod vakuumom i izlijevaju u više kalupa kao što je grafit pod vakuumom. Ovom metodom značajno se smanjuje sadržaj plinova u metalu. Ingoti i odljevci dobiveni vakuumskim lijevanjem ne teže više od nekoliko stotina kilograma. U rijetkim slučajevima, velike količine čelika (100 tona ili više), taljene konvencionalnom tehnologijom, izlijevaju se u vakuumskoj komori u kalupe ili lonce za lijevanje koji su ugrađeni u nju za daljnje lijevanje u zraku. Metalurške vakuumske komore velikih dimenzija ispumpavaju se sustavima s više pumpi. Čelik dobiven ovom metodom koristi se za izradu posebnih proizvoda kovanjem ili lijevanjem; ovaj proces se naziva vakuumsko otplinjavanje.

KALUP ZA LIJEVANJE

Kalupi za lijevanje dijele se na višestruke i pojedinačne (pješčane). Višestruki kalupi su metalni (kalijepi i kalupi), ili grafitni ili keramički vatrostalni.

Višestruki oblici.

Metalni kalupi (kalupi i kalupi) za čelik obično se izrađuju od lijevanog željeza, ponekad i od čelika otpornog na toplinu. Za lijevanje obojenih metala kao što su mjed, cink i aluminij, koriste se kalupi od lijevanog željeza, bakra i mjedi.

Kalupi.

Ovo je najčešći tip višestrukih kalupa za lijevanje. Najčešće se kalupi izrađuju od lijevanog željeza i koriste se za dobivanje čeličnih ingota za početno stanje proizvodnja kovanog ili valjanog čelika. Kalupi su otvoreni kalupi za lijevanje jer ih metal gravitacijom ispunjava odozgo. Također se koriste "prolazni" kalupi, otvoreni i odozgo i odozdo. Visina kalupa može biti 1–4,5 m, promjer je od 0,3 do 3 m. Debljina stijenke odljevka ovisi o veličini kalupa. Konfiguracija može biti različita - od okrugle do pravokutne. Šupljina kalupa lagano se širi prema gore, što je potrebno za izvlačenje ingota.

Spremni za izlijevanje, kalup se nalazi na debeloj ploči od lijevanog željeza. U pravilu se kalupi pune odozgo. Stijenke kalupne šupljine moraju biti glatke i čiste; prilikom izlijevanja morate osigurati da metal ne prska ili prska po zidovima. Izliveni metal se skrutne u kalupu, nakon čega se ingot izvadi ("ingot se skine"). Nakon što se kalup ohladi, očisti se iznutra, poprska bojom za kalupe i ponovno se koristi. Jedan kalup omogućuje vam da dobijete 70-100 ingota. Za daljnju obradu kovanjem ili valjanjem ingot se zagrijava na visoku temperaturu.

Kokili.

To su zatvoreni kalupi za lijevanje metala s unutarnjom šupljinom koja odgovara konfiguraciji proizvoda i sustavom za izlijevanje, koji se izrađuju strojnom obradom u bloku od lijevanog željeza, bronce, aluminija ili čelika. Kokila se sastoji od dva ili više dijelova, nakon čijeg spajanja ostaje samo mala rupica na vrhu za izlijevanje rastaljenog metala. Za oblikovanje unutarnjih šupljina u kalup se stavljaju gipsane, pijeskaste, staklene, metalne ili keramičke "šipke". Tlačnim lijevanjem dobivaju se odljevci od legura na bazi aluminija, bakra, cinka, magnezija, kositra i olova.

Lijevanje pod pritiskom koristi se samo u slučajevima kada je potrebno dobiti najmanje 1000 odljevaka. Resurs kalupa doseže nekoliko stotina tisuća odljevaka. Kalup odlazi u otpad kada se (zbog postupnog sagorijevanja rastaljenog metala) kvaliteta površine odljevaka počne nedopustivo smanjivati ​​i projektirane tolerancije za njihove dimenzije prestanu se održavati.

Grafitni i vatrostalni kalupi.

Takvi kalupi se sastoje od dva ili više dijelova, kada se spoje, formira se potrebna šupljina. Oblik može imati okomitu, vodoravnu ili nagnutu rastavnu površinu ili se može rastaviti na zasebne blokove; to olakšava skidanje odljevka. Nakon izbacivanja, kalup se može ponovno sastaviti i ponovno koristiti. Grafitni kalupi omogućuju stotine odljevaka, keramički kalupi samo nekoliko.

Grafitni višestruki kalupi mogu se izraditi strojnom obradom grafita, dok se keramički kalupi lako oblikuju i mnogo su jeftiniji od metalnih kalupa. Grafitni i vatrostalni kalupi mogu se koristiti za prelijevanje u slučaju nezadovoljavajućih odljevaka dobivenih tlačnim lijevanjem.

Vatrostalni kalupi izrađuju se od porculanske gline (kaolina) i drugih vrlo vatrostalnih materijala. U ovom slučaju koriste se modeli izrađeni od lako obrađenih metala ili plastike. Praškasti ili granulirani vatrostalni materijal se gnječi s glinom u vodi, dobivena smjesa se oblikuje i kalup se peče na isti način kao opeka ili posuđe.

Obrasci za jednokratnu upotrebu.

Mnogo je manje ograničenja za kalupe za lijevanje u pijesku nego za bilo koje druge. Prikladni su za izradu odljevaka bilo koje veličine, bilo koje konfiguracije, od bilo koje legure; najmanje su zahtjevni za dizajn proizvoda. Pješčani kalupi izrađuju se od plastičnog vatrostalnog materijala (obično silikatnog pijeska), dajući mu željenu konfiguraciju tako da izliveni metal nakon skrućivanja zadrži tu konfiguraciju i može se odvojiti od kalupa.

Kalupni pijesak dobiva se miješanjem pijeska s glinom i organskim vezivima na vodi u posebnom stroju.

U proizvodnji pješčanog kalupa predviđa gornji otvor za lijev s "zdjelicom" za izlijevanje metala i unutarnji sustav kanala za opskrbu odljevka rastaljenim metalom tijekom procesa skrućivanja, inače se u odljevku mogu stvoriti šupljine zbog do skrućivanja skupljanja (tipično za većinu metala).(skupljajuće ljuske).

Oblici ljuske.

Ovi kalupi su dvije vrste: materijali s niskim talištem (gips) i materijali s visokim talištem (na bazi finog silicijevog praha). Kalup za gipsane ljuske izrađuje se tako da se gipsani materijal s vezivom (brzovezujući polimer) gnječi na vodi do rijetke konzistencije i tom smjesom oblaže model za odljev. Nakon što se kalup stvrdne, reže se, obrađuje i suši, a zatim se dvije polovice kalupa “sparuju” i izlijevaju. Ova metoda lijevanja prikladna je samo za obojene metale.

Odljevak po izgubljenom vosku.

Ova metoda lijevanja se koristi za dragocjeni metali, čelik i druge legure s visokim talištem. Prvo se izrađuje kalup koji odgovara dijelu koji se lijeva. Obično se izrađuje od metala s niskim talištem ili (strojno obrađenog) mesinga. Zatim se punjenjem kalupa parafinom, plastikom ili živom (tada smrznutom) dobije model za jedan odljevak. Model je obložen vatrostalnim materijalom. Materijal kalupa za ljusku napravljen je od finog vatrostalnog praha (npr. prah silicijevog dioksida) i tekućeg veziva. Vatrostalni sloj obloge zbija se vibracijama. Nakon što se stvrdne, kalup se zagrijava, parafinski ili plastični model se otopi i tekućina iscuri iz kalupa. Zatim se kalup peče da bi se uklonili plinovi i u zagrijanom stanju se zalijeva tekućim metalom koji teče gravitacijom, pod pritiskom stlačenog zraka ili pod djelovanjem centrifugalnih sila (kod stroja za centrifugalni lijev).

Keramičke forme.

Keramički kalupi izrađuju se od porculanske gline, silimanita, mulita (aluminosilikata) ili drugih vrlo vatrostalnih materijala. U proizvodnji takvih kalupa obično se koriste modeli od lako obrađenih metala ili plastike. Vatrostalni materijali u prahu ili granulama miješaju se s tekućim vezivom (etil silikat) do konzistencije poput gela. Svježe izrađeni kalup je plastičan tako da se model iz njega može izvaditi bez oštećenja šupljine kalupa. Zatim se kalup peče na visokoj temperaturi i prelijeva talinom željenog metala - čelika, tvrde krhke legure, legure na bazi rijetkih metala itd. Ova metoda omogućuje izradu kalupa bilo koje vrste i prikladna je i za male- razmjera i velike proizvodnje.