Ливарне виробництво - галузь машинобудування, що займається виготовленням фасонних деталей і заготовок шляхом заливання розплавленого металу в форму, порожнина якої має конфігурацію необхідної деталі.
В процесі лиття, при охолодженні метал в формі твердне і виходить виливок - готова деталь або заготовка, яка при необхідності (підвищення точності розмірів і зниження шорсткості поверхні) піддається подальшій механічній обробці. У зв'язку з цим перед ливарним виробництвом стоїть завдання отримання виливків, розміри і форма яких максимально наближена до розмірів і форми готової деталі. У машинах і промисловому обладнанні від 50% -ти до 95% -ти всіх деталей виготовляють способом лиття в землю.
Для виготовлення виливків в разових піщаних формах необхідна спеціальна ливарна оснастка, від конструкції і якості якої значною мірою залежить якість і трудомісткість виробництва лиття.
Ливарна оснастка за своєю роллю в процесі виготовлення відливок підрозділяється на формоутворювальну (основну) і універсальну (допоміжну).
Формотворна оснащення є модельний комплект, до якого входять: моделі, стрижневі ящики, елементи ливникової системи, модельні плити, шаблони для виготовлення форм і стрижнів.
Модель - пристосування для отримання внутрішніх робочих поверхонь в ливарної піщаної формі, які після заповнення розплавом утворюють виливок.
Відомо безліч різновидів лиття:
- в піщані форми (ручне або машинне формування);
- в багаторазові (цементні, графітові, азбестові форми);
- в оболонкові форми;
- по виплавлюваних моделях;
- по заморожувати ртутним моделям;
- лиття під тиском;
- за газифікованими (випалюваною) моделям;
Так як різновиду лиття розрізняються одночасно по багатьом різнорідним ознаками, то можливі і комбіновані варіанти, наприклад, електрошлакове лиття в кокіль.
Лиття в піщані форми - дешевий, самий грубий, але наймасовіший (до 75-80% по масі одержуваних в світі виливків) вид лиття. Спочатку виготовляється ливарна модель (раніше - дерев'яна, в даний час часто використовуються пластикові моделі, отримані методами швидкого прототипування), яка копіює майбутню деталь. Модель засипається піском або формувальної сумішшю (зазвичай пісок і сполучна), що заповнює простір між нею і двома відкритими ящиками (опоками). Отвори в деталі утворюються за допомогою розміщених в формі ливарних піщаних стрижнів, які копіюють форму майбутнього отвору. Насипана в опоки суміш ущільнюється струшуванням, пресуванням або ж твердне в термічному шафі (сушильної печі). Утворилися порожнини заливаються розплавом металу через спеціальні отвори - літники. Після охолодження форму розбивають і виймають виливок. Після чого відокремлюють литниковую систему (зазвичай це обрубка), видаляють облой і проводять термообробку. Лиття металів в кокіль - більш якісний спосіб. Виготовляється кокіль - розбірна форма (найчастіше металева), в яку проводиться лиття. Після застигання і охолодження, кокіль розкривається і з нього витягується виріб. Потім кокіль можна повторно використовувати для відливання такий же деталі. На відміну від інших способів лиття в металеві форми (лиття під тиском, відцентрове лиття та ін.), При лиття в кокіль заповнення форми рідким металом і його затвердіння відбуваються без будь-якого зовнішнього впливу на рідкий метал, а лише під дією сили тяжіння.
Лиття під тиском (ЛПД) займає одне з провідних місць в ливарному виробництві. Виробництво виливків з алюмінієвих сплавів в різних країнах становить 30-50% загального випуску (по масі) продукції ЛПД. Наступну за кількістю і різноманітністю номенклатури групу виливків представляють виливки з цинкових сплавів. Магнієві сплави для лиття під тиском застосовують рідше, що пояснюється їх схильністю до утворення гарячих тріщин і більш складними технологічними умовами виготовлення виливків. Отримання виливків з мідних сплавів обмежена низькою стійкістю прес-форм.
Номенклатура що випускаються вітчизняною промисловістю виливків дуже різноманітна. Цим способом виготовляють литі заготовки самої різної конфігурації масою від декількох грамів до декількох десятків кілограмів. Виділяються наступні позитивні сторони процесу ЛПД:
Висока продуктивність і автоматизація виробництва, поряд з низькою трудомісткістю на виготовлення однієї виливки, робить процес ЛПД найбільш оптимальним в умовах масового і великосерійного виробництв.
Мінімальні припуски на мехобработка або не потребують такої, мінімальна шорсткість необроблюваних поверхонь і точність розмірів, що дозволяє домагатися допусків до ± 0,075 мм на сторону.
Чіткість одержуваного рельєфу, що дозволяє одержувати виливки з мінімальною товщиною стінки до 0,6 мм, а також литі різьбові профілі.
Чистота поверхні на необроблюваних поверхнях, дозволяє надати литві товарний естетичний вигляд.
Також виділяють наступні негативний вплив особливостей ЛПД, що призводять до втрати герметичності виливків і неможливості їх подальшої термообробки:
Повітряна пористість, причиною утворення якої є повітря і гази від вигоряючої мастила, захоплені потоком металу при заповненні форми. Що викликано неоптимальними режимами заповнення, а також низьку газопроникність форми.
Усадкові пороки, які проявляються через високу теплопровідності форм поряд з утрудненим умовами харчування в процесі затвердіння.
Неметалеві і газові включення, що з'являються з-за неретельному очищення сплаву в роздавальної печі, а також виділяються з твердого розчину.
Лиття по виплавлюваних моделях. Ще один спосіб лиття металів - по виплавленої моделі - застосовується у випадках виготовлення деталей високої точності (наприклад лопатки турбін і т. П.) З легкоплавкого матеріалу: парафін, стеарин і ін. (В найпростішому випадку - з воску) виготовляється точна модель вироби і литниковая система. Найбільш широке застосування знайшов модельний склад П50С50 що складається з 50% стеарину і 50% парафіну, для великогабаритних виробів застосовуються сольові склади менш схильні до викривлення. Потім модель занурюється в рідку суспензію на основі сполучного і вогнетривкого наповнювача. В якості сполучного застосовують гідролізований етилсилікат марок ЕТС 32 і ЕТС 40, гідроліз ведуть в розчині кислоти, води та розчинника (спирт, ацетон). В даний час в ЛВМ знайшли застосування кремнезоля що не потребують гідролізі в цехових умовах і є екологічно безпечними. Як вогнетривкого наповнювача застосовують: електрокорунд, дістенсіліманіт, кварц і т. Д. На модельний блок (модель і ЛПС) наносять суспензію і виробляють обсипання, так наносять від 6 до 10 шарів. З кожним наступним шаром фракція зерна обсипання змінюються для формування щільної поверхні оболонкової форми. Сушка кожного шару займає не менше півгодини, для прискорення процесу використовують спеціальні сушильні шафи, в які закачується аміачний газ. З сформувалася оболонки виплавляють модельний склад: в воді, в модельному складі, випалюванням, паром високого тиску. Після сушіння і витоплення блок прокаливают при температурі приблизно 1000 для видалення з оболонкової форми речовин здатних до газоутворення. Після чого оболонки надходять на заливку. Перед заливанням блоки нагрівають в печах до 1000. Нагрітий блок встановлюють в піч і розігрітий метал заливають в оболонку. Залитий блок охолоджують в термостаті або на повітрі. Коли блок повністю охолоне його відправляють на вибивання. Ударами молота по літніковой чаші проводиться відбиття кераміки, далі відрізка ЛПС.Такім чином отримуємо виливок.
Переваги цього способу: можливість виготовлення деталей зі сплавів, що не піддаються механічній обробці; отримання виливків з точністю розмірів до 11 - 13 квалітету і шорсткістю поверхні Ra 2,5-1,25 мкм, що в ряді випадків усуває обробку різанням; можливість отримання вузлів машин, які при звичайних способах лиття довелося б збирати з окремих деталей. Лиття по виплавлюваних моделях використовують в умовах одиничного (досвідченого), серійного і масового виробництва.
Відцентрове лиття - це спосіб отримання виливків у металевих формах. При відцентровому литті розплавлений метал, піддаючись дії відцентрових сил, відкидається до стінок форми і твердне. Таким чином виходить виливок. Цей спосіб лиття широко використовується в промисловості, особливо для отримання пустотілих виливків (з вільною поверхнею).
Лиття в оболонкові форми - спосіб отримання фасонних виливків з металевих сплавів у формах, що складаються з суміші піщаних зерен (зазвичай кварцевих) і синтетичного порошку (зазвичай фенолоформальдегидной смоли і пульвер-бакеліта). Краще застосовувати плакованих піщаних зерен (покритих шаром синтетичної смоли).