Характеристики основних груп ливарних матеріалів

Ливарний матеріал			Частка в загаль ному обсязі, %	Серед ня лінійна усадка, %	Найменша товщи на стінки, мм	Температура заливання у форму, °С
Назва		Приклад
Сплави заліза	Ливарні сталі	15Л, 35Л, 45Л, Х18Н9ТЛ	22	2…2,5	>5…20	1400…1600
	Чавуни:		73	1…1,15	>3…15	1200…1400
	– ковкі	КЧ35
	– високоміцні	ВЧ45
	– антифрикційні	АСЧ1
	– сірі	СЧ15, СЧ20
	Сплави міді (ливарні):		5	1,5…2	>3…8
Кольорові сплави	– бронзи	БрО8Н4Ц2, БрО5Ц5С5				1100…1200
	– латуні	ЛЦ40Мц3Ж, ЛЦ40С				1000…1100
	Сплави алюмінію (ливарні)	АЛ2, АЛ4		1,0…1,4	>3…6	680…780
	Сплави магнію (ливарні)	Мл5, Мл15		1,2…1,5	>3…6	650…750
	Легкоплавкі сплави:				>2
	– на основі цинку	ЦАМ-10-5Л		0,9…1,2		450…500
	– бабіти	Б83, БН		1,5

Номенклатура деформівних матеріалів надзвичайно широка – серед них:

-сталі вуглецеві й леговані, наприклад, 20, 45, У8А, 15Х, 40ХН, 65Г, 18ХГТ, 12ХН3А, 1Х18Н10Т, ШХ15;

-сплави на основі міді: бронзи, наприклад, БрОЦС4-4-4, БрОФ7-0,2, БрБ2 і латуні – Л96, ЛС59-1;

-сплави на основі алюмінію, зокрема АК4, силумін СИЛ-00, дюралюміній Д16;

-сплави на основі магнію, наприклад, МА2, МА5.

Таблиця 7.2

Порівняльні характеристики основних ливарних способів

Назва способу	Тип вироб-ництва**	Матеріал виливка	Маса, кг	КВМ	Точність розмірів, квалітет	Шорст-кість поверхонь Ra, мкм
1.В піщано-глинясті форми *	О С М	Без обмежень	до 10000	0,55...0,7	16…(20) 15…(19) 14…18	20…80
2.В металеві форми (кокіль)	С, М	Кольорові метали; чорні метали (рідше)	до 5000	0,71...0,75	12…16 14…17	6,3…20
3.Точне литво:
–за моделями, що виплавляються	С, М	Важкооб-роблювані сталі	до 135	0,85…0,95	11…14	3,2…12,5
– в оболон­кові форми	С, М	Чавуни, кольорові сплави	до 80	0,85…0,90	12…15	6,3…20
–під тиском	С, М	Легко-плавкі й кольорові сплави алюмінію, міді	до 13	0,95…0,98	10…13	3,2…12,5
Примітки: * – найпоширеніший спосіб – до 90 % усіх виливок за масою отримують цим способом (його інша назва – лиття в піщані форми); ** О – одиничний, С – серійний, М – масовий

У заготівельних цехах прокат розділяють на групові (для декількох деталей) і штучні (окремі) заготовки різанням механічними пилами або різцями, рубають на механічних ножицях і пресах у штампах (тонколистовий прокат). Товстолистовий прокат розділяють здебільшого газовим або плазмовим різанням. Якщо прутковий прокат у стані поставки має надмірну криви­ну (недостатньо прямий), то його вирівнюють – правлять – на молотах, пресах або правильних верстатах. Заготовки з прокату використовують для деталей, форма яких близька до форми прокату, розділеного на окремі заготовки. Найчастіше – для гладких осей і ступінчастих валів з різницею діаметрів до 10…15 % (в одиничному й дрібносерійному виробництві допускається і дещо більша різниця діаметрів), втулок, дисків і зубчастих коліс із зовнішнім діаметром до 60…80 мм. КВМ способу дорівнює 0,5…0,7.

Для підвищення КВМ у масовому і великосерійному виробництві вигідно використовувати періодичний та спеціальний прокат. Наприклад, для ступінчастих валів – періодичний прокат, у якого розмір круглого поперечного перерізу змінюється по довжині відповідно до конфігурації деталі. Якщо форма заготовки з прокату значно відрізняється від форми деталі, то прокат після розділення додатково обробляють тиском або використовують комбінований спосіб.

Способи обробки тиском. Принципова схема процесу виготовлення заготовок:

-розділення прокату в стані поставки різанням або рубанням;

-нагрівання до температури вище температури рекристалізації матеріалу (для гарячої об’ємної обробки);

-кування, об’ємне чи листове штампування на молотах або пресах. Отриману заготовку називають кованкою, або поковкою (після об’ємної обробки тиском), і штамповкою (після листового штампування).

Обробкою тиском переробляють деформівні матеріали. Кованки мають дещо вищі механічні властивості, ніж заготовки, отримані різанням прокату, і значно вищі ніж у виливків близького за хімічним складом матеріалу. Крім того, процес штампування високопродуктивний; КВМ вищий ніж у випадку різання прокату. Тому його широко використовують у масовому і серійному виробництві для отримання заготовок валів (у тому числі і колінчастих), зубчастих коліс, важелів, вилок, втулок, кронштейнів. В одиничному виробництві замість об’ємного штампування використовують вільне кування. Точність об’ємного штампування зазвичай – 15…17 квалітети, вільного кування – гірше 17 квалітету; шорсткість поверхонь – Ra 20…80 мкм.

Листове штампування надзвичайно поширене в масовому і серійному виробництві завдяки високій продуктивності, точності (до ІТ 7…10), малому обсягу наступної механічної обробки (КВМ ≥ 0,9) і високим механічним властивостям матеріалу.

Комбінований спосіб. Принципова схема процесу:

• виготовлення елементів заготовки литтям, штампуванням або різанням прокату;

• попередня механічна обробка елементів;

• складання й зварювання. Отриману заготовку називають складеною або зварною, литозварною чи штампозварною.

Спосіб дає змогу отримувати заготовки складної конфігурації з простіших елементів. Його широко використовують для виготовлення середніх за розмірами й великогабаритних складних корпусних деталей (рами, станини, корпуси редукторів і засувок тощо) здебільшого в одиничному й серійному виробництві, а також невеликих і середніх простіших деталей (валів з великими фланцями, півосей автомобілів, клапанів ДВЗ, тяг, вилок, карданних валів) передовсім у серійному й масовому виробництві.

Важливою характеристикою можливості використання способу є добра зварюваність матеріалу заготовки. Найліпшу зварюваність серед чорних металів мають маловуглецеві сталі, найгіршу – чавуни, високовуглецеві і високолеговані карбідного класу сталі. Чим більший вміст у сплаві на основі заліза вуглецю і легуючих елементів, тим його зварюваність гірша.

Способи порошкової металургії. Принципова схема процесу:

• отримання порошків чистих металів, неметалів, сплавів і сполук;

• змішування порошків;

• пресування брикетів;

• спікання (термічна обробка).

Ця технологія має важливі переваги: можливість отримувати деталі з унікальними властивостями (тверді сплави, пористі фільтри, антифрикційні й фрикційні композити), висока точність (10…12 квалітети) і КВМ (до 0,98). Однак, вона ефективна для дрібних і відносно простих деталей масового й великосерійного виробництва та потребує специфічного обладнання.

Способи переробки пластмас і гуми. Неметалеві матеріали – пластичні маси, гума, папір, деревина, шкіра, азбест та інші – широко використовуються в машинобудуванні завдяки їх невеликій густині, високій технологіч­ності, високій продуктивності й точності методів їх переробки та специфічним властивостям (хімічній інертності, безшумності, електроізоляційним, антифрикційним чи фрикційним властивостям тощо). Способи переробки залежать від властивостей матеріалів. Так, гаряче пресування застосовують для виготовлення деталей переважно з термореактивних пластмас з порошковими або волокнистими наповнювачами. При цьому нагрівання потрібне для перетворення пресматеріалу у в’язкотекучий стан і наступної його полімеризації (тверднення). Великі плити (листи) і прутки з гетинаксу, текстоліту чи азботекстоліту та інші отримують гарячим пресуванням на хімзаводах. На машинобудівних заводах їх переробляють на деталі листовим штампуванням і різанням.

Литтям під тиском переробляють здебільшого термопластичні матеріали (термопласти): поліетилен, вініпласт, полістирол, поліамід тощо. Якщо подачу матеріалу здійснювати безперервно (на шнекових екструдерах), то можна отримати труби, прутки, профілі, плівку. Цей процес називають видавлюванням, або екструзією. Термопласти додатково можна зварювати.

Гуму на машинобудівних заводах переробляють гарячим пресуванням. Процес охоплює змішування сирої гуми (каучуку) з вулканізатором, наповнювачем, барвниками тощо, формування в підігрітій до 50…90 °С прес-формі під тиском 2…10 МПа і вулканізацію при 130…150 °С і тиску 0,1…0,4 МПа. Гуму в стані поставки у вигляді листів і труб переробляють вирубуванням або вирізуванням за шаблоном.

Усі неметалеві матеріали можна з’єднувати склеюванням і обробляти різанням.