Category: Блог

Зварювально-збиральне виробництво

Зварювання вважається одним із найбільш ефективних методів виробництва з металопрокату. З її допомогою створюються і великогабаритні складні конструкції, і невеликі вироби, де потрібна висока точність маніпуляцій. Зварювальні роботи застосовуються досить широко. Їх використовують у таких сферах, як машинобудівна, транспортна, будівельна. Обумовлений цей факт значною економією матеріалу (порівняно із заклепочними з’єднаннями або болтовими), а також високою міцністю зварних конструкцій, їхньою доступною вартістю.

Види зварювальних робіт

Прийнято класифікувати зварювальні роботи залежно від стану металу у зоні зварювання. Перший клас – це за способом з’єднання деталей конструкції, що зварюються (тут зварювання може здійснюватися одним з двох методів: тиском або плавленням). Другий клас – за видом використовуваної енергії (тут розрізняють термічний вид зварювання, термомеханічний та механічний).

Зварювання тиском має низку переважних (перед плавленням) особливостей. Найменша теплова дія на метал (нижче температура нагріву). Відповідно, на матеріал немає шкідливого впливу, який змінює його властивості. А також на операцію потрібно набагато менше енергетичних витрат.

Існують і певні «мінуси» даного способу, які обмежують його застосування. Сюди можна віднести необхідність використання складного обладнання, що забезпечує великі сили, які потрібні для здавлювання методом стиску зварюваних деталей. Крім того, у момент зварювання важливо забезпечити максимальну чистоту поверхонь. Інакше не можна буде гарантувати міцність з’єднання.

До зварювання тиском відносяться такі види:

  • Дифузійна;
  • Контактна;
  • Вибухом;
  • Тертям;
  • Електрозвуком.

Зварювання плавленням вважається більш універсальним методом. Для роботи важливо мати потужне джерело тепла, яке забезпечуватиме локальне нагрівання до розплавлення частин, що зварюються. Складні зварювальні агрегати не потрібні. На відміну від першого варіанту, джерело тепла подається до виробу (а не навпаки), це розширює можливості, дозволяючи виготовляти великогабаритні конструкції.

До зварювання плавленням відносяться наступні технології:

  • Електрошлакова;
  • Дугова;
  • Лазерна;
  • Термітна;
  • Електронно-променева;
  • Газова.

Складальні роботи

Складання – це також технологічний процес, який входить до завершального етапу комплексу робіт з механічної обробки деталей. Сюди входять роботи із з’єднання елементів у єдину конструкцію.

Складання здійснюється перед зварювальними роботами. Хоча це настільки тісно пов’язані один з одним операції, що проводяться вони, як правило, в одному цеху. Для складання застосовуються інструменти наступних видів: розмічувальні, вимірювальні, складальні та інвентарні пристрої.

Зварні конструкції поділяються на два типи: решітчасті та просторові. Перші, це радіощогли, радіовежі. Другі – опори ліній електропередач, легкі колони, башти, щогли, тощо. Для кожного з перерахованих вище типів конструкцій застосовуються етапи складання, стикування і безпосередньо зварювання.

Глибоке свердління

Свердлінням називається механічний процес, метою якого є утворення отворів за допомогою інструментів, що обертаються. Отвори прийнято класифікувати на звичайні (глибиною трохи більше 10 діаметрів) і глибокі (глибиною 10 діаметрів і більше). При глибокому свердлінні глибина отвору може у 150 разів перевищувати його діаметр. Звичайне свердління передбачає глибину трохи більше 5 діаметрів отвору.

Отвір, глибина якого дорівнює десяти та більше діаметрів обробляються із застосуванням технології глибокого свердління за допомогою спеціалізованого обладнання. Використовується дана технологія у різних виробничих сферах: сталеливарній, ядерній енергетичній, нафтогазовій, аерокосмічній, тощо. Завжди найважливішими параметрами кінцевого результату є висока якість обробки, геометрична точність та заданих розмірів отвору.

Ще один важливий фактор, що визначає якість обробки отвору, це формування стружки, яка легко виводиться, та безпосередньо її евакуація з готового отвору. Для якісного результату глибокого свердління важливо забезпечити дроблення стружки, що утворюється. Тоді можна уникнути її пакетування, й, відповідно, пошкоджень оброблюваної поверхні.

Глибоке свердління відноситься до розряду безперервних процесів. А тому вважається більш продуктивним, якісним у порівнянні з рештою технологічних способів.

Застосовувані інструменти

Для отримання глибоких отворів використовують спеціальні інструменти. Прийнято розрізняти три різновиди технологічних систем:

  • Ежекторна (двоштангова).
  • STS (одноштангова).
  • Рушневі (трубчасто-лопаткові) свердла.

В ежекторній системі застосовуються дві трубки, що являє собою конструкцією «одна всередині другої». Вони приєднуються до свердлильної голівки. Змащувально-охолоджувальна рідина (ЗОР) надходить усередину свердла, подається в проміжок між штангами. Вимивається стружка через внутрішню порожнину. Перевагою даного методу є відсутність вимоги високого тиску для мастила (порівняно з одноштанговою технологією). Використовується зазвичай для обробки середніх партій.

Друга система STS складається з однієї штанги, а рідина подається через спеціальний пристрій, розташований з торцевої частини заготовки. ЗОР подається під високим тиском, вимиваючи стружку, подібно до ежекторної системи, через штангу. Завдяки цьому стружка виходить швидко, не затримуючись, не залишаючи руйнівних слідів на стінках отвору. Сама ж одноштангова система вважається надійнішою.

STS-свердління використовується для низьковуглецевих і нержавіючих сталей, тобто з матеріалами, у яких важке стружкодроблення. Але оскільки для цього методу потрібне спеціальне обладнання, найбільш вигідно та ефективно його застосовувати на великосерійних виробництвах.

Застосування гарматних (ще одна назва) або рушничних свердлів відрізняється способом вимивання стружки. Її вихід забезпечується через зовнішню канавку V-подібного типу, якою оснащено свердло. Трубчасто-лопатковими свердлами оснащуються обробні центри. Головна умова для отримання високої якості обробки – забезпечити потрібний тиск подачі ЗОР. При цьому методі відпадає необхідність проводити зенкерування й розгортання.

Верстатне обладнання

Існують різні типи верстатного обладнання, глибоке свердління яких є основним технологічним процесом. У більшості це верстати для виробництва отворів в металевих циліндрах, що обертаються. При цьому сам інструмент (свердло) легко переміщається з певною подачею. Такий принцип дії схожий на токарний. Дане обладнання дозволяє виконувати механічну обробку з високими показниками точності та відрізняється воно продуктивністю середнього рівня. Щоправда, годиться цей метод лише для отворів співвісних осі заготовки.

Максимальної точності виготовлення отворів, а також більшої продуктивності праці дозволяють досягти верстати, де обертаються одночасно, але протилежно один одному, і свердло, і заготовка. При необхідності обробки ексцентричних отворів, а також важких заготовок застосовуються агрегати з інструментом, що обертається.

Верстатне обладнання для глибокого свердління буває різним: горизонтального або вертикального типів, вертлюжні, багатошпиндельні. Деякі можуть виконувати додаткові маніпуляції, такі як розточування отворів.

Оскільки в процес глибокого свердління обов’язковим вважається подача ЗОР під тиском з певною витратою, в системі обов’язково має бути налагоджене насосне обладнання: маслонасос або насос для перекачування в’язких рідин. Витрата рідини, необхідний тиск подачі мастильної рідини безпосередньо впливають на продуктивність обладнання.

Обробка металу (розточка, термічна)

Координатно-розточувальні роботи

Для механічної обробки металів застосовуються різні технології. Координатно-розточувальні роботи – один з їх різновидів, що є завершальним етапом цього виду обробки заготовок. Для якісного результату використовують техніки розточування, свердління отворів, фрезерування площини деталей з різним ступенем точності.

Класифікуються даного плану роботи за двома типами: обробка горизонтально-розточувальна та вертикально-розточувальна. Виконуються вони на отворах, отриманих під час лиття. Метою розточувальних операцій є розширення заданого отвору, збільшення його розміру та досягнення певного діаметру. Також усувається шорсткість поверхні заготовки.

Проведення робіт на спеціалізованих розточувальних верстатах, що працюють на малих швидкостях, дає можливість отримати в результаті високоточні до десятих часток міліметру показники.

Незважаючи на схожість координатно-розточувальних процесів зі свердлінням та фрезеруванням, їх головною особливістю є можливості виконувати унікальні операції. До таких відносяться:

  • Високоточне оброблення в пазах;
  • Отримання конічних отворів;
  • Фрезерування під різними кутами.

А як супутні роботи виступають: свердління отворів, чистове фрезерування торців, розмітка, перевірка міжцентрових та зенкерування отворів.

Спеціальне верстатне обладнання, що застосовується під час координатно-розточувальних робіт, має деякі переваги. Як правило, верстати обладнані поворотними столами, які дозволяють виконувати з високою точністю:

  • Обробку отворів, заданих у полярній системі координат;
  • Операції у похилих поверхнях;
  • Перпендикулярні отвори;
  • Проточення торцевих отворів.

Наочно та точно задавати координати для виконання певних операцій допомагає додаткова цифрова індикація на верстатах. Міжцентрові відстані можуть задаватися з точністю до 0,004 мм у системі координат, а точність між осями при тому становить 0,006 мм.

Термічна металообробка

Термообробка металів – це технологічний процес, який є невід’ємним етапом виготовлення деталей із вуглецевих та легованих сталей. Вона завжди позитивно впливає на експлуатаційні якості металу, відповідно, готового виробу. Застосовується для отримання підвищених параметрів міцності, твердості, зносостійкості, пружності, або, м’якості, податливості.

Виділяють три основні види термообробки:

  • Відпал;
  • Нормалізація;
  • Загартування.

Перший є технологією високотемпературної обробки металу. Спочатку сплав розігрівають до певної високої температури, потім витримують деякий час та надають повільному поступовому охолодженню. Метою відпалу є вирівнювання структури металу, покращення його властивостей пластичності зняття напруги.

Відпал підрозділяється на кілька типів: першого роду, дифузний, другого роду, повний і неповний, сфероідізуючий, изометричний, рекристалізаційний, світлий. Кожен з них дозволяє досягти певних структурних змін у металі, доводячи його до потрібного стану.

Нормалізація є високотемпературною обробкою металу. Сталь розігрівають на 30-50 градусів вище за температуру верхніх критичних точок АС3 або АСm. Потім виріб надають охолодженню, яке відбувається повільно на відкритому повітрі. Процес нормалізації має дві мети: перша, це усунення наклепу, друга – зняття внутрішньої напруги. Проводиться нормалізація в основному для вуглецевих та низьковуглецевих сталей. Підсумком процесу є дрібнозерниста структура металу.

Загартування потрібне у разі необхідності надання металу твердості та міцності. На відміну від нормалізації етап охолодження відбувається з високою швидкістю, у воді, олії чи інших рідинах. Результат процесу – зміцнений матеріал нерівноважної структури.

Термічна обробка металів має низку позитивних показників. Серед основних можна виділити: підвищення зносостійкості виробів, зниження браку під час виготовлення деталей, інструментів, економія на нових виробах за рахунок підвищення показників міцності сплаву, використовуваного для виготовлення деталей.

Частина I

Обробка металу (механічна, токарна, фрезерна та ін.)

Металообробка – це технологічний процес, що передбачає вплив на металеві вироби, метали. Основною метою різних видів впливів є зміна розмірів, форм, фізико-механічних характеристик, властивостей виробів. У сучасній промисловості існує цілий ряд найрізноманітніших методів та технологій для обробки металів. Усі вони застосовуються на виробництвах.

Механічна обробка

Цей вид обробки виробляється з метою зміни зовнішньої форми, конфігурації, розмірів виробу. Застосовується вона у разі необхідності підгону готової деталі під задані розміри. Використовуються при цьому ріжучі інструменти, металорізальні верстати, та метод зварювання.

Підсумкова деталь має ідеальні форми, рівну поверхню, потрібні розміри, що відповідають із точністю до міліметру відповідними кресленнями.

Токарна обробка

Металорізання включає кілька різновидів технологій. Однією з них є технологія точення або токарна обробка. Здійснюється вона із застосуванням спеціального інструменту – різця, яким оздоблені токарні верстати. Застосовується точення для деталей циліндричної, спіральної, гвинтової форми. Ця деталь, що підлягає обробці, закріплюється на верстаті, потім їй надається обертальний імпульс, а для різака – поступальний. Таким чином, різець обточує заготівлю у потрібному напрямку (вздовж або впоперек).

Обробка фрезою

Фрезерування – також метод із розряду металорізання, але в ньому деталі надається поступальний імпульс, а ріжучому інструменту, фрезі, навпаки, обертальний. Застосовується дана технологія, коли є необхідність обробити горизонтальну, фасонну, похилу або вертикальну поверхню, зубчасті колеса, зробити паз, канавку.

Особливістю фрезерування є уривчастість процесу різання кожним «зубом» фрези.

Довбання

Довбання – ще один метод із розряду механічної обробки металів. Здійснюється за допомогою спеціального, так званого довбажного верстатного обладнання. Спеціальний різець у вертикальній площині здійснює зворотно-поступальний рух. У горизонтальній площині відбувається рух подавання деталі.

Застосовується цей спосіб для одержання канавок, фасонних поверхонь невеликої висоти з великими поперечними розмірами.

Свердління

Технологія свердління дозволяє отримувати наскрізні або глухі отвори в заготовках. Цей спосіб також передбачає застосування верстатного обладнання. Збільшити отвір у діаметрі дозволяє метод зенкерування. Для отримання отворів із високоякісною поверхнею та точними розмірами використовується технологія розгортання. І остання у цьому розділі методика – зенкування, застосовується з метою отримати отвори під напівпотайні чи потайні головки заклепок, болтів.

Шліфування

Шліфування – це оздоблювально-довідковий процес, що відноситься до заключного етапу механічної обробки. Його мета: отримання деталі найточніших розмірів. Застосовуються при цьому шліфувальні абразивні круги або стрічки з абразивним напиленням – крупнозернисті та дрібнозернисті. При цьому поверхня деталі покращується, з неї видаляються найдрібніші дефекти, фактура стає рівною та гладкою.

Лазерне різання

Метод лазерного різання металів є найпрогресивнішим серед інших методів механічної обробки. Дана технологія дозволяє досягати ювелірної точності в розмірах деталі, високої швидкості обробки, мінімізації відходів, унеможливлює можливі недоробки, недоліки підсумкових виробів. Готова продукція (відводи, труби, арматура, швелер) після лазерної обробки відрізняється високою якістю, зовнішньою бездоганністю поверхонь.

Більш того, оскільки при різанні лазером метал нагрівається значно менше, на виході отримують деталь міцнішу, з високими показниками стійкості щодо деформацій. Відповідно, отриманий виріб служитиме в рази довше. Для обробки металевих заготовок та конструкцій саме лазерна технологія вважається ідеальною.

Продовження Частина II

Сфери застосування та процес виробництва поковок

Отже, сталеві поковки – це спеціальні металеві заготовки, для виготовлення яких використовуються технології кування або штампування. При цьому вони набувають форми та габарити необхідної деталі.

Основний ринок збуту сталевих поковок – це автомобілебудівна сфера, що передбачає виготовлення різноманітних шестерень, підшипникових форм. Також мають попит поковки в гірничодобувній, енергетичній, атомній напрямках промисловості.

Металеві поковки, як правило, є основою в процесі виготовлення конвеєрних верстатів, де вимоги до заготовок вкрай високі, адже їх точний розмір забезпечить ефективність виробництва.

Процес виготовлення поковок складається із трьох основних етапів:

  • Розрізання заготовок відповідно до потрібних розмірів майбутнього виробу;
  • Потім починається ковка та штампування;
  • Завершується процес етапом приймання ВТК.

Технологічний процес підготовки, що передує безпосереднє виготовлення поковок, становлять цілий комплекс робіт:

  • Напочатку розробляється ескіз майбутньої заготівлі, робляться креслення;
  • Здійснюються розрахунки: маси, розмірів, способів виплавки;
  • Вибирається тип устаткування того чи іншого виду поковок (прес, молот), визначається технологічна схема;
  • Визначаються операції кування, прораховується необхідна кількість режимів, переходів, підбираються інструменти, які потрібні для обраного виду технологічного прцесу;
  • Здійснюється розрахунок режимів: нагрівання, охолодження, температурних інтервалів;
  • Визначаються правила маркування, приймання, розміри проб, схеми вирізки, методи, які потрібні для випробувань, способи видалення дефектів з поверхні готової поковки.

Різновиди інструментів

Набір інструментів, що застосовуються під час кування або штампування поковок складають досить великий ряд. Їх навіть прийнято класифікувати за технологічним типом застосування. До основного інструментарію відносяться вирізні бойки, плоскі або фігурні, а також різні прикладні інструменти: кувалди, молотки, багатотонні преси. Ручний спосіб кування підвищує пластичність металу, але точність розмірів, форм злитків значно поступається штампованим виробам.

Універсальні інструменти застосовуються при дрібносерійному або поодинокому кувальному виробництві. Певний інструментальний набір дозволяє виготовляти металеві заготовки різних конфігурацій, габаритів. Застосовуються також універсальні кувальні машини: приводні пневматичні молоти, кувальні пароповітряні молоти, гідравлічні кувальні преси. Останній тип устаткування необхідний виготовлення великогабаритних важких злитків. Молоти використовуються при випуску невеликих деталей, болванок, прутків. Існує також клас підтримуючих інструментів для кування на молотах та пресах. До таких відносяться різного виду кліщі, стійки, патрони.

Будь-який набір інструментів для кування необхідний для переміщення, утримання, захоплення, вимірювання заготовок у поточному робочому процесі. Від оснащення виробництва залежить ефективність роботи всього цеху і безпосередньо якість заготовок, що випускаються.

Різновид поковок

Існують різні способи обробки металів. Одним з них є так зване вільне кування. Основним процесом цього кування є тиск. Сам спосіб являє собою цілий комплекс певних операцій, що чергуються між собою. У процесі проведення тих операцій початкова заготовка видозмінюється. Це і є результатом вільного розтікання металу по сторонах, в перпендикулярному напрямку руху інструменту, що заготовляє деформацію. Тому нерідко можна почути в ужитку назву процесу – вільне кування. Заготівлі, одержувані внаслідок кування, називаються поковками.

Різновиди поковок

Поковки класифікуються на види в залежності від типу сталі, що застосовується для їх виготовлення.

Вуглецеві вироби – мають високу міцність, застосовуються для конструкцій з арматури в будівництві, нафтохімічній, металургійній сферах промисловості. Пресові поковки – виробляються методом штампування, застосовуються в машинобудуванні, гірничодобувній, інших областях.

Молотові заготівлі – виготовляються за допомогою кувалд, молотів, таким поковкам властиві покращені показники гнучкості та твердості. Нержавіючі поковки – їм притаманна однорідність структури, що застосовуються в електропромисловості, суднобудуванні, для турбін, валів, їх маса обчислюється в тонах.

Леговані злитки – такі вироби доповнюються речовинами: хром, нікель, марганець, кобальт, кремній, та таке інше, відповідно, мають підвищений рівень твердості, стійкості щодо корозійних змін. Інструментальні заготівлі – тут застосовується легована або вуглецева сталь, поковки використовуються у сільському господарстві, як комплектуючі для техніки та сільгоспустанов.

Плюси та мінуси кування

Даний процес виготовлення металевих заготовок має низку переважних особливостей. До таких можна віднести наступні фактори:

  • Метал поковок наділяється найкращими якісними властивостями, показниками порівняно з виливками.
  • Кування дає можливість отримати габаритні заготовки, що за інших способів неможливо або не доцільно.
  • Оскільки ковка поковок здійснюється вроздріб, для їх виготовлення достатньо застосовувати машини, що обладнають (преси, молоти) виробництво, вельми невисокої потужності.
  • Застосовуючи універсальний інструмент, обладнання можна отримати якісні поковки за мінімальних витрат. Це для одиничного та дрібносерійного виробництва є економічно вигідним підприємством.

З вагомих недоліків даного методу отримання заготовок можна відзначити досить низьку продуктивність процессу, а також високу витрату металу, особливу трудомістку механічну обробку, необхідну зважаючи на великі напуски й припуски на поковках.

Лиття в піщані форми

Даний спосіб лиття складається з цілого ряду робочих етапів. Щоб зрозуміти їхню суть, слід спочатку розібратися з термінологічними поняттями, без яких неможливо обійтися з виробництва.

Отже, незалежно від обраного в тому чи іншому випадку способу лиття для отримання виливків потрібні спеціальні ливарні форми, порожнина яких відповідатиме конфігурації необхідної деталі або, як її називають моделі.

Модель – це металева або дерев’яна деталь із конфігурацією зовнішньої поверхні виливки. А для формування внутрішньої поверхні застосовується ливарний стрижень. Його встановлюють усередині форми. Він є складовим елементом форми. Виготовляється із спеціальної стрижневої суміші, до складу якої входять пісок, сполучні матеріали.

Рідкий метал заливається у простір, що утворюється між стрижнем та порожниною форми. Після затвердіння металу виходить виливок з отворами, порожнинами або іншим складним контуром усередині.

Форми: технологія виготовлення

Ливарна форма – це виробничий інструмент, робоча порожнина якого при заливанні в неї рідкого металу формує виливок заданої конфігурації. Для виготовлення таких форм беруться спеціальні формувальні суміші. Їхні складові, це пісок, глина, вода, сполучні матеріали.

Виготовляються ливарні форми у кілька етапів. На модельну плиту встановлюється опока, зверху на неї – наповнена рамка, по висоті рівного ступеня ущільнення формувальної суміші у формі. Потім з бункера опока та рамка наповнюються формувальною сумішшю. Там її ущільнюють (застосовуються для цього різні способи: ручний, машинний: пресування, струшування, піскострільним автоматом) та витягують із неї модель. Результатом цих маніпуляцій є ливарна форма.

Суміші: формувальні та стрижневі

Формувальна суміш являє собою багатокомпонентний формувальний матеріал, що відповідає за своїм складом усім умовам та вимогам технологічного процесу виготовлення неметалевих ливарних форм. Він, цей матеріал, засипається у так звані ливарні опоки. Із них і отримують як результат відбитки моделей.

Опока ливарна – теж інструмент виробництва, що допомагає утримувати формувальну суміш у процесі виготовлення, транспортування та заливання розплавленим металом ливарної форми.

Як було згадано вище, формувальні та стрижневі суміші складаються з ряду компонентів (пісок, глина, сполучні матеріали), що мають певні властивості. Їхній видобуток ведеться в заздалегідь досліджених кар’єрах. Головними вимогами, яким мають відповідати готові суміші, це гарна пластичність, плинність, газопроникність, висока міцність, протипригарність.

Остання властивість для виготовлення сталевих виливків має відповідати найвищим показникам. Тому для посилення протипригарності звичайна глина замінюється вогнетривкою. Для виготовлення великогабаритних злитків у формувальну суміш обов’язково додається хромистий залізняк.

Стрижні: застосування, виготовлення

Стрижень ливарний необхідний формування внутрішньої поверхні виливки. Для виготовлення застосовуються спеціальні суміші. При цьому суміш віддається ущільненню в стрижневому ящику (виконується це вручну або за допомогою спецтехніки). Складні конфігурації, об’ємні стрижні виготовляються окремими частинами, які згодом склеюються, збираються у вузли, встановлюються у форму.

Для посилення показників міцності та газопроникності стрижні надають сушінню у спеціальних сушарках безперервної дії. При певних температурах (від 150 до 300 градусів) в процесі сушіння сполучні матеріали у складі суміші спікаються, окислюються або завдяки внутрішнім хімічним реакціям в них склеюються один з одним частинки піску.

Процес лиття в піщані форми

Лиття цього типу – процес багатоступінчастий. Спочатку роблять форми, стрижні, потім їх збирають та заливають сплавом. Останній етап – вибивання виливків із форм, їх очищення, обрубування.
Обрубку проводять за допомогою пневматичних молотків та зубил, а для видалення заток використовують повітряно-дугове різання. Наступне очищення своєю метою має видалення з поверхні виливки пригарів (що складаються із залишків суміші). Цей етап проводиться у дробометній камері.

Пригари можуть виникати на поверхні злитків через проникнення рідкого металу у формені пори. Щоб унеможливити дефект цього плану, порожнину форми покривають спеціальною протипригарною фарбою. А для того, щоб уникнути виникнення газових раковин, що є наслідком інтенсивного газоутворення, на верхніх та нижніх напівформах робляться так звані вентиляційні канали.

Після очищення зливки надходять на механічну обробку в цех і вже в готовому чистому вигляді – на склад.

Способи розливання стали

Розливання сталі відноситься до розряду процесів складних, відповідальних, що впливають безпосередньо на якість металу. Від нього у прямій залежності перебувають наступні характеристики стали: кількість сторонніх включень, хімічна неоднорідність, газонасиченість, структура, якість поверхні заготовок. Справа в тому, що під час розливання у металі відбуваються різні фізико-хімічні реакції. Вони, власне, і визначають його підсумкову якість.

Розливання може здійснюватися одним з трьох існуючих способів:

  • так званим «дощовим» або у виливниці зверху;
  • «сифонним» або знизу у форми без дна;
  • безперервним литтям у водоохолоджувальні кристалізатори.

Спосіб безперервного розливання (останній), зважаючи на цілу низку переважних особливостей його перед литтям у виливниці, застосовується частіше у сталеливарному виробництві.

Спосіб «дощового» розливання

Для цього методу використовуються звичайні вуглецеві сталі. Розплавлений метал при дощовому розливанні подається у форму безпосередньо з ківшу. До переваг даного методу відносяться простота підготовки обладнання до процесу, нижча температура сталі, ніж при методі заливки знизу, виключення витрати матеріалу на литники.

Цей спосіб має також один, але вагомий недолік. У процесі розливання сталь подається у форму з великої висоти. При цьому утворюються бризки, що потрапляють на стінки виливниць і там швидко застигають. Вони ці бризки значною мірою ускладнюють процеси подальшої механічної обробки виливків, погіршуючи їх поверхню шляхом утворення на ній окисних пленів. Навіть прокатка не зливає ці плени із «тілом» виливки, а тому постає необхідність спеціальної зачистки поверхні, що є дуже трудомісткою операцією.

Розливання знизу

Для розливання знизу беруться леговані та високолеговані сталі. Сифонне розливання передбачає заповнення рідкою сталлю одночасно кількох виливниць. Цифра коливається у межах від чотирьох до шістдесяти штук. Метод цей базується на принципі сполучених судин. Усі форми встановлюються на спеціальному піддоні з центровим литником, куди надходить розплавлений метал. Заповнюються форми через канали знизу. При цьому забезпечується плавне, без розбризкування, заповнення форм, що дозволяє отримувати виливки із чистою, майже ідеальною поверхнею.

Крім того, явною перевагою даного способу є значне скорочення тривалості розливу, адже заповнювати великою кількістю металу можна одночасно кілька дрібних формених порожнин.

Але свої мінуси є й тут. При сифонній подачі сталі підвищується трудомісткість підготовчого процесу, збільшується витрата вогнетривів, металу на литники, з’являється необхідність розігріву металу до вищих температур, оскільки при протіканні сталь швидко охолоджується.

Безперервне лиття

Це найпрогресивніший метод. Процес виглядає так: у водоохолоджуваний кристалізатор, в якому відсутнє дно, безперервно надходить розплавлена ​​сталь. Злиток, із затверділою периферійною частиною та рідкою серцевиною витягується з нижнього отвору форми. Потім він проходить крізь зону вторинного охолодження, де повністю твердне, і далі подається для розрізання газовим різаком, що ділить його на заготівлі необхідної довжини.

Процес продовжується до спустошення розливного ківшу. Перед початком заливання в кристалізатор вводиться затравка, таке дно у формі хвоста ластівки. Вона витягується з форми разом із виливком.

Даний спосіб дозволяє отримувати зливки щільної дрібнозернистої структури, без усадкових раковин, з якісною поверхнею. Ці властивості виливки набувають завдяки спрямованому процесу затвердіння та безперервного живлення під час усадки. На виході майже немає браку. Кількість придатних виробів досягає 98% від маси металу, що розливається.

Установки безперервного розливання сталі (УНРС) оснащуються кристалізаторами, яких може бути від двох до восьми штук. Це дозволяє робити кілька злитків одночасно, що також позитивно впливає на швидкість отримання високоякісного результату.

Виливки: особливості виробництва

Виробництвом виливків або литих деталей займаються ливарні цехи. Продукція ця користується широким попитом у суспільстві, причому у різних сферах життєдіяльності людини. Лиття – найдешевший і найпростіший спосіб отримання заготовок або готових деталей, що мають складні геометричні форми. З його допомогою виготовляють виливки масою від кількох грамів до 300 тонн, розміром від кількох сантиметрів до двох десятків метрів.

Сам технологічний процес відбувається поетапно:

  • Спершу виготовляється ливарна форма за моделлю;
  • Потім виготовляються стрижні (круглі глиняні прутки, для формування у виливках внутрішніх отворів);
  • Розплавляється метал та заливається у формену порожнину;
  • Після кристалізації здійснюється вибивання злитка з форми;
  • Обрубування прибутків, литникової системи;
  • Після завершення процесу деталь за потреби передається на обробку (механічну, лазерну, термічну, та інші види).

Основним завданням будь-якого ливарного виробництва вважається отримання виливків, максимально наближених за формою та розмірами до параметрів необхідного виробу, деталі. При цьому останній технологічний етап (обробка) не повинен виходити за рамки процесів очищення та шліфування.

Матеріали виливків

Основна маса всіх виливків для машинобудування та великогабаритного обладнання виготовляється із сталі. Перед ливарним виробництвом ставиться завдання вибору металу з урахуванням його властивостей та вартості.

Сталь (яка є залізо-вуглецевим сплавом) ідеально підходить для виготовлення деталей складних форм, до яких згодом пред’являються жорсткі вимоги експлуатації – міцність, ударна в’язкість, та таке інше. Тут можуть бути використані три види ливарної сталі:

  • конструкційна,
  • інструментальна,
  • із спеціальними властивостями.

Перший вид йде на виробництво деталей, що призначені для механічних навантажень (статичного характеру, динамічного чи вібраційного). Такі сталі класифікують за їх складом (клас вуглецевих та клас легованих сталей) та структурним особливостям (клас феритно-перлітних та клас перлітних сталей).

Другий вид ідеально підходить для лиття різних інструментів різального, штампувального, міряльного характеру. Класифікуються метали залежно від їхнього хімічного складу. Так виділяють три класи: середньовуглецева, високовуглецева та легована сталь перлітного, мартенситного та карбідного типу.

Третій вид сталей, що мають підвищені властивості стійкості щодо корозії, жару, кислототривкості, зносостійкості, використовуються для виробів, що застосовуються в умовах впливу різних середовищ, навантажень, температурних режимів. Поділяються дані види сталі на два класи – феритний та аустенітний.

Процеси та обладнання

Розплавленню сталь надають у спеціальних плавильних печах. Звідти вона у рідкому стані надходить у так званий розливний ківш, що застосовується для розливу металу у виливниці або кристалізатори установок. Там відбувається затвердіння металу, який набуває потрібної форми деталі, що передається згодом на обробку.

Сталерозливний ківш оснащений вогнетривким кожухом з викладеною всередині вогнетривкою цеглою, дном у вигляді керамічної склянки з отвором, що відкривається для виливання через нього металу. Закриття-відкриття отвору здійснюється або вручну або за допомогою гідравлічного приводу, керованим дистанційно.

Підбирається ківш по ємності (від 5 до 260 т), враховуючи обсяг печі та шар шлаку, що досягає зазвичай 100-200 мм. Великі агрегати передбачають використання ковшів великих ємностей, не більше 350-480 т.

Виливниці – це чавунні відливні форми. Їх конфігурація безпосередньо залежить від виду використовуваної для виливки сталі, а розмір – від маси зливка. Киплячу сталь заливають у виливниці з розширеним низом, спокійну сталь – у виливниці з розширеним верхом.

Для виробництва економічно вигідним вважається виготовлення масивних виливків, оскільки при цьому значно скорочуються трудовитрати, втрата металу, тривалість розливання, а також знижуються витрати на вогнетриви.

Ливарне виробництво: завдання та технології

Ливарне виробництво займається випуском так званих фасонних заготовок і відноситься до такої промислової галузі як машинобудування. Ливарний процес – це заливання рідкого (розплавленого) металу у формувальну порожнину, що повністю повторює контури необхідної для отримання деталі. У процесі остигання метал твердне. Після звільнення його з форми виходить готовий виріб, що підлягає подальшій нескладній механічній обробці. Такі заготівлі отримали назву виливки.

Сьогодні більшість усіх деталей, призначених для промислового обладнання, агрегатів, машин, складних пристроїв, виготовляються саме шляхом лиття. Таким чином одержують блоки, циліндри, поршні для двигунів внутрішнього згоряння, робочі колеса насосів, лопаті газових турбін, станкові станини, інші комплектуючі.

Виробничі завдання

Головною метою виробничого ливарного процесу є виготовлення виливків, які повністю збігатимуться за габаритами, конфігурацією кінцевого виробу. Для цього застосовується спеціальне ливарне обладнання – форми. Від конструктивних особливостей таких форм загалом їх якості безпосередньо залежить як результат, так і трудовитрати на виробництво деталей.

До ливарних форм пред’являється ціла низка досить жорстких вимог. Наприклад, вони повинні бути максимально міцними, щоб витримувати високі навантаження, пластичні, вогнетривкі, непригораючі, газопроникні.

Ливарні форми класифікуються залежно від матеріалу виготовлення, кратності використання, ступеня участі у виробничому процесі. Так, згідно з першою класифікацією, форми бувають піщаними, металевими, та таке інше. З другою – одноразові та багаторазові (можуть витримувати до тисячі заливок). З третьою – основні (формоутворюючі) та допоміжні (універсальні).

У досягненні поставлених перед виробництвом цілей саме якість кожної ливарної форми грає найважливішу роль.

Технологія виробництва

Для отримання ливарних форм, що відповідають усім переліченим вище вимогам, зазвичай беруться такі метали, як ковкий або сірий чавун, вуглецева і легована сталь. Бронза, латунь, силумін також використовуються для виготовлення форм, але набагато рідше.

Технологія, що застосовується на виробництві, складається з декількох етапів:

  • Виготовлення ливарної форми;
  • Плавка металу та заповнення ним отриманої форми;
  • Затвердіння у формі металу, охолодження виливки;
  • Вилучення її з форми шляхом руйнування (при використанні одноразової форми) або розкриття (багаторазової);
  • Зняття прибутків (масивних припливів, які твердіють останніми, запобігають утворенню у виливку усадкових раковин), видалення литникової системи з виливки;
  • Очищення поверхні деталі (якщо потрібно).

Потім отриману виливку відправляють на термічну (за наявності таких вимог у кресленнях, техзавдання) або на механічну обробку, де кінцевої деталі задають необхідні розміри, доводять поверхню до потрібної чистоти.

Ця технологія дозволяє отримувати металеві вироби найскладніших форм. При цьому деталі відповідають усім встановленим стандартам якості, мають високі експлуатаційні показники, характеристики, не вимагають подальшої складної механічної обробки.

Існує кілька способів заповнення ливарної форми гарячим сплавом: під впливом високого або низького надлишкового тиску, гравітаційних чи відцентрових сил, інші. Сфера їх застосування безпосередньо залежить від типу виробництва: серійне, масове, одиничне.

Області застосування литих деталей

Ливарне виробництво передбачає випуск виробів із тугоплавких металів. Саме такі потрібні для застосування у наступних промислових сферах: авіабудуванні, ракетобудуванні, приладобудуванні, машинобудуванні, суднобудуванні, радіоелектроніці, атомній енергетиці. Хімічна ж промисловість використовує виключно деталі із жароміцних та стійких щодо корозії сплавів.