Файл: Сосненко, М. Н. Развитие литейного производства.pdf

в литейных цехах; создание и внедрение в производст­ во нового способа уплотнения смесей под высоким удельным давлением. Многие из этих изобретений за­ патентованы, а лицензии на их использование купле­ ны фирмами США, Японии, Франции и других стран.

Возросшие возможности отечественного приборо­ строения h электроники позволяют ученым-литейщи­ кам глубже исследовать процессы литейного произ­ водства и, в частности, всесторонне изучать явления теплового взаимодействия между литейной формой, расплавом и формирующейся отливкой. Это помогло установить механизм формирования отливки в литей­ ной форме, сделанной из различных материалов, раз­ работать методы расчета тепловых процессов литья, обеспечивающих получение литых конструкций с за­ ранее заданными свойствами.

Таким образом, имеются все основания полагать, что в настоящее время литейное производство пере­ стало быть «темным» делом. Однако это ни в коей мере не означает, что все проблемы решены. Непрерывное развитие общественного производства и совершенст­ вование народного хозяйства СССР ставят перед ли­ тейщиками все новые и более сложные задачи. Вот почему романтика поиска и научных открытий — ха­ рактерная черта работы современного специалисталитейщика. В его распоряжении находится арсенал новейших достижений технологии, науки и техники, помогающих обуздать капризный расплавленный ме­ талл.

Свято чтя традиции и память об Андрее Чохове, Иване и Михаиле Моториных, В. П. Екимове и других замечательных русских «литцах», творцах Царь-пуш­ ки, Царь-колокола, памятников Петру Первому «Мед­ ный всадник», Минину и Пожарскому и многих дру­ гих произведений литейного искусства, используя их опыт и мастерство, советские скульпторы и литейщи­ ки открыли новую славную страницу в области худо­ жественного литья. Столицу нашей Родины украшают уникальные по уровню исполнительского мастерства произведения литейного искусства, созданные за время Советской власти и особенно за последние годы. К ним в первую очередь следует отнести памятники осно­ вателю Москвы — князю Долгорукову, великим ПИ-

13

сателям классикам русской литературы М. Горькому и Н. В. Гоголю, замечательному советскому поэту В. В. Маяковскому и многим другим нашим великим соотечественникам. Наглядным примером мастерства

Как и в былые времена, поддерживая и развивая славные традиции, плодотворно трудятся мастера-ли­ тейщики Касли. За последние годы ими созданы пре­ красные бюсты и барельефы К- Маркса, В. И. Лени­ на, а также ряда политических деятелей — Р. Люк­ сембург, С. М. Кирова и других. В 1936 г. каслинцы отлили бюст французского писателя Анри Барбюса.

Больших успехов в художественном литье доби­ лись мастера-литейщики мытищинского завода «Мо­ нумент». Высокохудожественную продукцию выпус­ кает цех художественного литья Московского дерево­ обрабатывающего комбината № 3. Здесь творят ку­ десники. Они «перевоплощают» скульптуры в вечный металл — бронзу. За сравнительно короткое время ими отлиты памятники П. И. Чайковскому, А. С. Гри­ боедову, М. В. Ломоносову, Ю. А. Гагарину и другим.

В дореволюционной России литейное дело было слугой «двух господ» — искусства и промышленности, так как наряду с колоколами и скульптурами произво­ дило заготовки деталей машин. В настоящее время оно выросло в самостоятельную отрасль промышленности. Не монументы и скульптуры, а детали космических ракет и сверхзвуковых самолетов, многотонные лопас­ ти и корпуса турбин крупнейших в мире ГЭС, огром­ ные форштевны кораблей-лайнеров, ажурные корпуса точных приборов, детали металлорежущих станков, автомобилей и других машин являются основной про­ дукцией современного литейного производства.

Больших высот в своем развитии достигли сварка, обработка металлов давлением, холодная обработка металлов и др. Однако, как принято говорить на ма­ шиностроительных заводах, «все начинается с литья». Подавляющая часть металла начинает служить лю­ дям только предварительно пройдя через изложницы

14

или литейные формы. Конечно, заготовки деталей ма­ шин можно производить ковкой, штамповкой, свар­ кой и другими способами обработки. Однако наиболее простым и дешевым способом их получения считают литье. Почему? Потому, что характерной его особен­ ностью является универсальность, т. е. возможность получения самых разнообразных по конфигурации и техническим свойствам фасонных отливок из серого и ковкого чугуна, углеродистых и легированных сталей, бронз и латуней, алюминиевых, магниевых, титановых и других металлических сплавов. При этом масса отливок колеблется в пределах от 10 г до 300 т, дли­ на — от 1 см до 20 м, а толщина стенок — от 0,3 до

500 мм.

Высокие механические и эксплуатационные свой­ ства, а также экономичность отливок обусловливают их широкое применение в различных отраслях про­ мышленности, и особенно в машиностроении, где литые детали составляют от 25% (в сельскохозяйст­ венных машинах) до 90% (в металлорежущих стан­ ках) общей массы машин. С учетом этого литейное производство по праву считают основой машинострое­ ния.

В 1970 г. в нашей стране было произведено около 20 млн. т отливок, что намного превышает их выпуск

влюбой из капиталистических стран. В 1975 г. выпуск отливок должен возрасти до 25 млн. т.

Развитие литейного производства в нашей стране осуществляется гармонично. Это значит, что одновре­ менно с непрерывным ростом выпуска отливок огром­ ное внимание уделяется их качеству: совершенствова­ нию механических и эксплуатационных свойств, повышению точности и снижению шероховатости по­ верхности. Все это, вместе взятое, обеспечивает рост долговечности машин и литых конструкций. Благодаря ужесточению требований, предъявляемых к машинам,

впоследние годы заметно изменился характер произ­ водимых отливок. Вместо простых по конфигурации, тяжелых, с большой толщиной стенок заготовок ныне производятся сложные, тонкостенные и более легкие литые конструкции, повышенная прочность которых обеспечивается коробчатой формой, а также нали­

чием ребер жесткости. Повышение точности и качест-

15

Таблица 1

Точность и качество поверхности отливок

Воболочковые песчано­

ва поверхности отливок (табл. 1) в современных ус­ ловиях достигается благодаря всемерному развитию специальных методов литья (по выплавляемым и вы­ жигаемым моделям, кокильный, под давлением и др.).

В связи с отмеченными выше особенностями совре­ менных отливок, разработкой новых (высокопрочный чугун и др.), а также улучшением свойств давно ис­ пользуемых литейных сплавов, область применения фасонных отливок в машиностроении все более расши­ ряется за счет сокращения числа заготовок, получае­ мых ковкой, штамповкой, сваркой и другими способа­ ми. Дизельные и автомобильные коленчатые валы, выхлопные клапаны, распределительные валы, шату­ ны — вот далеко не полный перечень ответственных деталей машин, которые ранее производились из сталь­ ных поковок, а в последние годы стали получать

литьем.

Какими соображениями руководствуются конст­ рукторы, отказываясь иной раз от ковки в пользу

16

Рис. 1. Конструкции цилиндра высокого давления газовой тур­ бины:

о) — цельнолитая; б) — сварнолитая; 1 — верхняя и 4 — нижняя полови­ ны улиток; 2 — верхняя и 6 — нижняя средние части бочки цилиндра; 3 — верхняя и 7 — нижняя передние части бочки цилиндра; 5 — малый фланец нижней улитки.

стального литья? Главнейшими из них являются: анизатропность — неодинаковость свойств кованой стали при нагружении детали вдоль и поперек волокон, максимальное приближение формы отливок к окон­ чательной конфигурации изделия, а следовательно, меньшие потери металла на уклоны, напуски и при­ пуски на механическую обработку, а также меньшие затраты при подготовке производства, так как обра­ ботка металлов давлением отличается высокой стои­ мостью штампов и громоздкостью ковочных машин.

Одним из новых направлений технологии, обеспе­ чивающим получение крупногабаритных и сложных по конструкции стальных деталей машин, является сочетание литья отдельных частей с последующей их сваркой. Новая технология была успешно применена при изготовлении рабочих колес мощных турбин Братской ГЭС массой 100 т, Красноярской ГЭС — мас­ сой 270 т и Асуанской ГЭС. Последние выполнялись из высоколегированной кавитационностойкой стали. Колеса имели диаметр 7200 мм, высоту — 3610 мм и массу — 140 т.

-

С ЧЕГО НАЧИНАЕТСЯ

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

ществляется путем заливки расплавленного литейного сплава (расплава) в земляную форму. Такая форма называется разовой, так как служит для получения только одной отливки, после чего разрушается.

Форма (рис. 3, а) состоит из двух половин — полуформ 1 и 2, изготовляемых из песчано-глинистой сме­ си, которую уплотняют в металлических рамках 6 и 7, называемых опоками. Полость формы 3, имеющую очертания будущей отливки, получают с помощью мо­ дели 8 (рис. 3, в). Чтобы образовать в отливке отвер­ стие, в форму (при ее подготовке к заливке) устанав­ ливают стержень 4 (рис. 3, б), который изготовляют отдельно от формы из песчано-глинистой смеси, уплот­ няемой в стержневом ящике 10 (рис. 3, г). Для обес­ печения правильной установки и надежной фиксации стержня в форме предусматривают гнезда, которые называются знаками. Они образуются выступами 9 на модели (рис. 3, в). Полость формы заполняется рас­ плавом через каналы 5 (рис. 3, а), называемые литни­ ковой системой. Перед заливкой полуформы соеди­ няют и скрепляют скобами или наложением груза, что предупреждает подъем верхней полуформы под дей­ ствием давления поступающего в форму расплава.

На рис. 4 показаны стадии технологического про­ цесса изготовления литейной формы для получения отливок зубчатого колеса.

Рис. 2. Схема технологического процесса получения отливок

в разовой песчано-глинистой форме.

Рис. 3. Литейная форма (а), песчаный стержень (б), модель (s)- и стержневой ящик (г) :

—полуформы; 3 — полость формы; 4 — стержень; 5 — литниковая си­ стема; 6, 7 — опоки; 8 —- модель; 9 — знаки модели; 10—-части стержне­

вого ящика.

1. Набивка нижней полуформы: установка на под­ модельный щиток 1 модели 2 и опоки 3, насыпка и уплотнение формовочной смеси, удаление излишка смеси линейкой вровень с кромками опоки, накол га­ зоотводных каналов иглой — душником 4 (рис. 4,

аи б).

2.Поворот нижней полуформы на 180°, установка ее на верстак. Заглаживание плоскости разъема гла­ дилкой и засыпка ее разделительным песком, установ­ ка знака модели и опоки по штырям 5 и модели стоя­ ка 6 (рис. 4, в).

3.Набивка верхней полуформы. Она производит­ ся аналогично набивке нижней, с той лишь разницей, что в ней оформляют воронку и стояк литниковой сис­ темы (рис. 4, г).

4.Снятие верхней полуформы и ее отделка: сме­ тание разделительного песка, заглаживание разъема формы гладилкой, смачивание смеси вокруг знака стержня и у кромки отверстия стояка, извлечение зна­ ка модели с помощью подъема 7, накол газоотводно­ го канала в углублении знака стержня, припыливание формы серебристым графитом (рис. 4, д).

5.Отделка нижней полуформы: сметание разде­ лительного песка, заглаживание разъема формы гла­ дилкой, смачивание смеси водой вокруг . модели и в месте вырезания питателя, извлечение модели, про­ резание ланцетом питателя, припыливание формы се­ ребристым графитом, накол газоотводного канала в углублении знака стержня (рис. 4, <?).

21

гз

Рис. 4. Последовательность операций при ручной формовке.

6. Сборка формы: установка стержня 8 в знак ниж­ ней полуформы, накрытие верхней полуформы на ниж­ нюю по штырям, скрепление полуформ наложением на форму груза (рис. 4, е).

Приведенный пример формовки показывает, что процессы литья характерны многооперационностью, а

22