ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ В ЛИТЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
§ 57. Технико-экономические показатели
Широкое применение литых деталей по сравнению с заготовками, получаемыми другими способами, объясняется возможностью получения разнообразных деталей с весьма сложными наружными и внутренними поверхностями. При этом во многих случаях отливки имеют форму и размеры, близкие к готовым деталям, и подвергаются лишь незначительной механической обработке. Стоимость отливок в значительной мере зависит от характера производства (индивидуальное, крупносерийное), сложности литой детали, ее размера, веса, сплава, способа изготовления формы (машинный, ручной) и др. Отливки из чугуна, обладающие хорошими технологическими свойствами, наиболее дешевы. Выход годного металла от расплавленного чугуна составляет 50 - 80%, причем около 50 - 60% получается при изготовлении сложных отливок и 75 - 80% - при изготовлении отливок простой конфигурации (изложницы, поддоны, станины и др.). Расход металла на литниковую систему составляет- 15 - 30% от веса отливки. Отливки из стали дороже отливок из чугуна в 1,5 - 2,0 раза вследствие того, что изготовление их требует высокой температуры плавления, повышенного расхода свежих формовочных материалов (песка, глины) для изготовления форм и стержней, значительного расхода металла на литниковую систему и особенно на прибыли, применения термической обработки. Выход годного металла составляет 35 - 60%. Расход металла на литниковую систему составляет 20 - 30% и на прибыли обычные 80% и более, а на прибыли с экзотермическими или термоизоляционными обмазками около 30 - 50%. Ориентировочная стоимость отливок из разных сплавов без затрат на механическую обработку (в %).
Стоимость металла при производстве отливок от общей стоимости литой детали составляет: из серого чугуна, углеродистой стали - 35 - 60%, из высоколегированной стали и цветных сплавов - 50 - 80%. Около 75% всех отливок (по весу) изготовляют из чугуна и около 20% из стали. На долю цветных сплавов приходится небольшая часть от общего веса изготовляемых отливок вследствие большой их стоимости. Цветные сплавы применяют лишь для изготовления литых деталей при необходимости получать специальные свойства - теплопроводность, электропроводность, коррозионную стойкость, малый вес, низкий коэффициент трения и др. Практика работы литейных цехов показывает следующее. 1. Эффективность использования высокопрочного магниевого чугуна для коленчатого вала дизеля вместо кованого вала из легированной стали составила: вес заготовки кованого вала 6300 кг, литого 2100 кг; после механической обработки соответственно 1900 и 1700 кг; общая трудоемкость в часах - 1495 и 695. 2. Метод литья в металлические формы вместо песчаных снижает себестоимость отливок на 15 - 25%. Стоимость изготовления 1 т чугунных отливок (шестерен, фрикциона, картера и пр.) без учета стоимости металла и накладных расходов снизилась с 15 руб. 78 коп. до 10 руб. 04 коп. за счет сокращения расходов на приготовление формовочной смеси, изготовление форм, выбивку отливок, очистные работы. 3. Изготовление сложных отливок из алюминиевого сплава методом литья под давлением снижает себестоимость отливок (цилиндров двигателей внутреннего сгорания) на 20 - 35% по сравнению со стоимостью отливок, изготовленных из чугуна, за счет повышения точности размеров, снижения расхода металла, значительного сокращения механической обработки и высокой производительности труда. 4. Метод литья по выплавляемым моделям особенно эффективно использовать для изготовления изделий из сплавов, трудно поддающихся механической обработке, и в тех случаях, когда можно отдельные отливки соединять в один сложный узел. Для сравнения приводятся показатели, полученные при изготовлении направляющих турбинных лопаток способом литья по выплавляемым моделям и из кованых заготовок. Лопатки, изготовленные из литья по выплавляемым моделям из поковок
Вес заготовки в кг........................................... 0,35 4,85 Трудоемкость механической обработки в ч ...... 1,2 6 Число операций обработки .............................. 8 25
В настоящее время большинство лопаток изготовляется методами точной штамповки и литья по выплавляемым моделям.
§ 58. Контроль качества исходных материалов
Работниками отдела технического контроля, мастерами, технологами для обеспечения качества отливок в литейном цехе осуществляется контроль: 1) шихтовых материалов (химический состав металла, содержание серы и золы в коксе, содержание СаО в известковом камне); 2) формовочных материалов (зерновой состав кварцевого песка; прочность, газопроницаемость, технологические свойства крепителя); 3) формовочных и стержневых смесей (прочность, газопроницаемость, содержание влаги и др.); 4) модельно-опочной оснастки (размеры моделей, стержневых ящиков, отсутствие их повреждений, соответствие знаков моделей знакам стержней, наличие литейных уклонов; коробление опок; разработка направляющих,шпилек и отверстий в ушках опоки сверх допустимых по техническим условиям); 5) соблюдения технологического процесса изготовления отливки на всех участках цеха: а) плавильном (температура жидкого металла, режим плавки и заливки форм, химический состав металла); б) стержневом (правильность устройства вентиляции и установки арматуры в стержне, плотность набивки смеси, качество покрытия огнеупорной краской и сушки, размеры стержня); в) формовочно-сборочном (размеры формы, выводы вентиляционных каналов, плотность набивки, качество поверхности и сборки формы, установка стержней и др.).
§ 59. Контроль качества отливок
К основным способам контроля качества отливок относятся следующие. Наружный осмотр. Этот вид осмотра является самым быстрым способом контроля качества отливок, которому подвергаются все отливки после их очистки и обрубки. Внутренние пороки отливок обнаруживаются при механической обработке, но могут быть быстро обнаружены до механической обработки специальными способами контроля - просвечиванием рентгеновскими и гамма-лучами, ультразвуком, магнитной дефектоскопией и др. Проверка размеров отливок. При единичном и мелкосерийном производстве соответствие размеров отливки чертежным размерам проверяется разметкой. При крупносерийном и массовом производстве размеры отливки проверяются специальными контрольными шаблонами. Контроль веса отливок. Контроль производится взвешиванием отливок для определения соответствия веса нормальному или обусловленному техническими условиями. Обычно нормативный вес устанавливается по весу тех отливок, размеры которых находятся в пределах допусков. Испытание механических свойств. Обычно механические свойства сплава определяют на отдельно отлитых либо прилитых образцах. Испытание на растяжение производится по образцам, выточенным из брусков, а испытание прочности при изгибе (для чугунных отливок) - на образцах цилиндрической формы диаметром 30 мм), длиной 650 или 350 мм. Твердость отливки проверяется на прессе Бринеля. Микроструктуру определяют по образцам, взятым от отливок, или на специально отлитых пробах. Химический состав металла. Контроль осуществляется проведением химических реакций или спектральным анализом. При химическом анализе определяют содержание наиболее важных элементов; например, в чугуне и стали - содержание углерода, кремния, марганца; фосфора и серы, в бронзе- олова, цинка, свинца и т. д.
§ 60. Основные виды дефектов отливок, меры их предупреждения и исправления
Газовые раковины представляют собой полости в стенке отливки, имеют обычно сферическую форму и гладкую блестящую поверхность. Основными причинами их возникновения являются насыщенность жидкого сплава газами, низкая газопроницаемость формы или стержней, нарушение технологии заливки формы. Чтобы предупредить появление таких пороков, необходимо тщательно очищать шихтовые материалы, обеспечивать достаточно высокий перегрев сплава, строго соблюдать технологию заливки форм, применять смеси с высокой газопроницаемостью и низкой газотворной способностью. Стержни и формы необходимо тщательно вентилировать. 3емляные и шлаковые раковины - это пустоты в отливке, заполненные формовочной смесью или шлаком. Они обычно располагаются в верхних частях отливки. Земляные раковины образуются вследствие частичного разрушения формы, стержня или засорения формы. Шлаковые раковины образуются вследствие проникновения шлака в форму при заливке ее металлом. Возникновение земляных раковин можно предотвратить тщательным изготовлением и сборкой формы, а также применением смесей высокого качества. Для избежания шлаковых раковин необходимо перед заливкой сплава тщательно очищать зеркало металла от шлака, не прерывать струю металла при заливке формы и иметь правильное соотношение элементов литниковой системы. Усадочные раковины характеризуются шероховатой поверхностью с крупнокристаллическим строением и образуются в процессе охлаждения и усадки сплава. Одна из основных причин образования усадочных раковин - нетехнологичность конструкции литой детали. При конструировании литой детали следует обеспечить направленное затвердевание металла от нижних частей детали к верхним, которые должны питаться металлом из прибылей. Трещины представляют собой разрывы (сквозные трещины) или наружные (несквозные трещины) в теле отливки. Трещины в отливках разделяются на горячие и холодные; горячие возникают в отливках при высоких температурах, а холодные- в остывших отливках. Образование трещины является следствием торможения усадки металла неподатливыми формами и стержнями. В чугунных отливках горячие трещины появляются при температуре около 1050- 1100' С, при которой механическая прочность чугуна незначительна: металл не выдерживает сопротивления усадке и в отливке образуются трещины. Холодные трещины в чугунных отливках образуются под действием упругих напряжений, возникающих при термическом торможении усадки из-за неравномерного охлаждения отдельных частей отливки. Эти явления в чугунных отливках происходят после охлаждения их до температуры около 600' С. Основное средство предотвращения как горячих, так и холодных трещин - правильное конструирование литых деталей с соблюдением плавных переходов от толстых стенок к тонким и обеспечение необходимого химического состава металла, особенно фосфора и серы. Помимо этого необходимо устранять препятствия, тормозящие усадку, и изготовлять формы и стержни из податливых смесей. Пороки поверхности отливок - пригар, ужимины, наросты и др. образуются при использовании недоброкачественной формовочной смеси (низкие прочность и газопроницаемость). Во избежание этих пороков следует тщательно подбирать составы формовочных и стержневых смесей. Имеются и другие виды брака (недоливы, спаи, перекос, разностенность и др.), которые легко распознаются и устраняются строгим соблюдением технологического режима: применения для заливки металла с достаточно высокой температурой, качественной модельной оснастки и т. д. Основные способы исправления пороков отливок: электросварка, газовая сварка, металлизация, декоративное исправление замазками, пропитка различными составами и др. Заварка (раковин, трещин) производится специальными электродами из чугуна, стали, латуни и др. Пористость чугунных отливок устраняют пропиткой жидким стеклом с нашатырем, а отливок из цветных сплавов - пропиткой бакелитовым лаком. Раковины и пористость на необрабатываемых и неответственных местах, а также раковины, обнаруженные при механической обработке, обычно заделывают замазками на основе эпоксидной смолы. Стоимость исправления дефектов незначительная по сравнению со стоимостью отливки.
