Відцентрове лиття

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Лиття у відцентровій ливарній машині з горизонтальною віссю обертання

Відцентро́ве лиття́ (англ. centrifugal casting) — це спосіб формування виливок під дією відцентрових сил при вільному заливанні розплаву металу у виливницю, яка обертається[1].

Відцентровим способом отримують виливки (труби, втулки, кільця, бандажі залізничних і трамвайних вагонів тощо) з чавуну, сталі, сплавів на основі міді, алюмінію, цинку, магнію, титану. Цей спосіб лиття широко використовується у промисловості для отримання порожнистих виливок з вільною поверхнею.

Загальні принципи та різновиди відцентрового лиття[ред.ред. код]

За умов відцентрового лиття виливниця заповнюється розплавом під дією відцентрової сили, що суттєво перевищує сили гравітації. Відцентрові сили діють на розплав також і в період його твердіння, що забезпечує зростання густини та механічних характеристик виливок. Завдяки дії відцентрової сили з розплаву видаляються неметалеві включення (бульбашки повітря, шлак тощо), які, маючи густину набагато меншу, ніж метал, зосереджуються поблизу внутрішньої поверхні виливка і видаляються при обробці різанням, для чого припуск на обробку внутрішньої поверхні призначається більшим, ніж для зовнішньої.

Схеми роботи устаткування для відцентрового лиття: а) з вертикальною віссю обертання; б) з горизонтальною віссю обертання; в) для лиття методом центрифугування

Відцентрове лиття проводять на відцентрових ливарних машинах з горизонтальною або вертикальною осями обертання у металевих, піщаних, оболонкових формах і формах для лиття за моделями, що виплавляються. Розташування осі обертання обирають залежно від співвідношення висоти і діаметра виливка у вигляді тіла обертання. Деталі, що мають висоту, яка в декілька разів перевищує діаметр (втулки, гільзи, труби тощо), отримують на машинах з горизонтальною віссю обертання. Виливки більшого діаметра і малої висоти (диски, заготовки зубчастих коліс тощо) одержують на машинах з вертикальною віссю обертання. Виливки, отримані на машині з вертикальною віссю обертання, мають різностінність за висотою — товстіший переріз отримується у нижній частині.

Відцентровий спосіб лиття можна застосувати і для виготовлення фасонних виливків, які не є тілами обертання у тих випадках, коли рідкоплинність сплаву невисока. В цьому випадку метал, що заливається в центральний ливник через живильники при обертанні відкидається в периферійні зони форми, де формуються виливки. Відцентрову силу використовують для компенсації низької рідкоплинності сплаву задля заповнення усієї форми розплавом. Такий метод відцентрового лиття (коли вісь обертання форми не збігається з геометричною віссю деталей, що відливаються) називається центрифугуванням (англ. cenrifugation). Виливниці з метою оптимального розподілу сил інерції можуть здійснювати рух і по складніших траєкторіях, коли метод центрифугування поєднується з обертанням виливниць навколо власних осей симетрії.

Технологічні особливості[ред.ред. код]

Маса виливок може бути від декількох кілограм до 45 тонн. Товщина стінок може бути від декількох до 350 мм. Відцентровим литтям можна отримати тонкостінні виливки із сплавів з малою рідкоплинністю, що є неможливим при інших способах лиття. Частота обертання форми може досягати 3000 об/хв. Зазвичай, перед заповненням розплавом виливниці нагрівають до 200ºC.

Металеві форми виливниці виготовляють з чавуну і сталі без облицювання або з футеруванням формовою сумішшю, сухим піском або фосфоритною мукою. В процесі лиття виливниці ззовні охолоджують водою або повітрям. Теплозахисні покриття на робочу поверхню виливниці наносять для збільшення терміну її використання. Змінюючи теплопровідність покриття введенням до його складу речовин з різною теплопровідністю і змінюючи товщину шару можна зменшувати або збільшувати швидкість охолодження розплаву, тобто керувати в деякій мірі швидкістю твердіння виливка. Це є значимим при виготовленні виливків з чавуну, схильного до вибілювання із збільшенням швидкості охолодження. Товщина шару покриття переважно становить 0,5…0,7 мм.

Частоту обертання форми рекомендується визначати за формулою[2]

n = \frac{5520}{\sqrt{\rho \cdot r_2}},

де \rho — густина металу, г/см³;

r2 — внутрішній радіус циліндра, м.

Частоту обертання форм при литті фасонних виливків центрифугуванням визначають за формулою[2]:

n = \frac{30 v}{\pi \cdot r},

де v — колова швидкість точки виливка, найвіддаленішої від осі обертання, приймається рівною 3…5 м/с;

r — відстань від осі обертання до найвіддаленішої точки виливка, м.

Переваги та недоліки відцентрового лиття[ред.ред. код]

Відцентровий спосіб лиття має низку переваг:

  • зростання густини виливків внаслідок малої кількості міжкристалічних пустот усадкового і газового походження;
  • менші витрати металу через відсутність ливникової системи та зниження маси виливків;
  • виключення витрат на виготовлення стержнів для формування порожнин в циліндричних виливках;
  • можливість отримувати двошарові заготовки, шляхом почергового заливання у форму різних сплавів (сталь — чавун, чавун — бронза тощо).
  • покращення заповнення форми металом та зменшення браку (вихід придатних виливок досягає 95% і більше).

Недоліки відцентрового лиття:

  • важко виготовити виливки із сплавів, що схильні до ліквації;
  • неточність діаметра порожнини виливка;
  • забруднення вільної внутрішньої поверхні виливків лікватами та неметалевими включеннями, а у товстостінних виливків ця поверхня може мати пористість;
  • можливість появи дефектів у вигляді поздовжніх і поперечних тріщин, газових бульбашок;
  • для виготовлення виливків потрібні спеціальні машини;
  • ливарні форми дорогі, вони повинні мати високу міцність і герметичність у зв'язку з дією відцентрових сил та підвищеним тиском металу.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. ДСТУ 2541-94 Виробництво ливарне. Терміни та визначення.
  2. а б Лабораторна робота № 4 Відцентрове лиття в електронному посібнику «Технологія конструкційних матеріалів»

Джерела[ред.ред. код]

  • Афонькин М. Г. Производство заготовок в машиностроении./ М. Г. Афонькин, М. В. Магницкая- Л. : Машиностроение, 1987. — 254 с.
  • Емельянова А. П. Технология литейной формы. / А. П. Емельянова- М.: Машиностроение, 1986, — 224 с.
  • Технологія конструкційних матеріалів: Підручник / М. А. Сологуб, І. О. Рожнецький, О. І. Некоз та ін.; За ред. М. А. Сологуба. — 2-ге вид., перероб. і допов. — К.: Вища школа, 2002. — 374 с. ISBN 966-642-033-3
  • Попович В. В. Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство: [підручник для студ. вищ. навч. закл.] / В. В. Попович, В. В. Попович. — Львів: Світ, 2006. — 624 с. — ISBN 966-603-452-2.
  • Матеріалознавство і технологія конструкційних матеріалів / [навч. посібник для учнів проф. навч. закл.] /Хільчевський В. В., Кондратюк С. Є., Степаненко В. О., Лопатько К. Г. К.: Либідь,2002. — 328 с. — ISBN 966-06-0247-2.

Посилання[ред.ред. код]

  • Центробежное литьё Навчальний фільм (рос.)
  • Центробежное литьё в електронній книзі Зборщика А. М.  Конспект лекций по дисциплине «Специальные методы лиття» на сайті Української асоціації сталеплавильників (рос.)