Коротка характеристика технологічних методів отримання заготовок
Вилитими заготовками в машинобудуванні є переважно корпусні деталі – блоки та головки циліндрів, картери різноманітних агрегатів та вузлів, а також маточини коліс та коробки сателітів, гільзи циліндрів, колінчасті вали двигунів. Корпусні деталі у більшості випадків виготовляють з сірого чавуна виливанням в земля форми, які отримані машинною формовкою за металічними моделями, в стержневі та оболонкові форми.
Заготовки корпусних деталей з алюмінієвих сплавів отримують відливкою в земляні форми машинним формуванням за металічними моделями, в стержневі форми та лиття під тиском на ливарних машинах. Машинне формування дозволяє отримувати відливки більш точними за розмірами та близькими за масою завдяки кращому ущільненню форми та більш високої її точності, порівняно з ручним формуванням. Точність відливки в земляні форми складає 13-квалітет та для лиття у форми, що складаються з стержнів за шаблонами та конструкторами, дещо трохи вища – 12…14-й квалітет.
Виливання заготовок з кольорових та чорних металів в постійні металічні форми – кокіль забезпечує отримання точності відливка 9…12 –го квалітету з шорсткістю поверхні за Ra 20…Ra 10. продуктивність праці при цьому способі зростає в 2 рази порівняно з литтям у земляні форми, зменшуються витрати формувальних матеріалів та виробничі площі.
Виготовлення заготовок з кольорових металів та сплавів литтям під тиском на спеціальних ливарних машинах застосовують для таких складних тонкостінних відливків, як блоки циліндрів V- подібного 8 – циліндрового двигуна автомобілів. Відливання заготовок з кольорових металів та сплавів під тиском широко застосовують для малогабаритних деталей з товщиною стінок виливка 1 мм, наприклад для деталей карбюраторів. Доцентровим способом виготовляють відливки гільз циліндрів, втулок та ін. При цьому способі заливання матеріалу відбувається у форми, що обертаються. Точність заготовок 9-10-го квалітету точності.
Відливання в оболонкові форми забезпечує отримання заготовок 9-10 квалітету точності та шорсткість поверхні Ra 20…Ra 10; застосовується для відливання заготовок складних деталей, наприклад чавунних колінчастих та розподільних валів двигунів.
Оболонкова форма виготовляється з піщано-смоляної суміші, яка складається за масою з 90…95% кварцового піску та 10…5% термореактивної смоли пульвер-бакеліту (суміш фенолу та формальдегіду). Термореактивна смола має властивості полімеризації, тобто перехід в твердий стан при нагріванні до 300…3500С, формувальна суміш при розміщенні в ній металічної моделі, попередньо нагрітої до 200…2500С, прилипає до моделі утворюючи кірку товщиною 4…8 мм. Модель з кіркою на протязі 2…4 хв нагрівають в печі при температурі 340…3900С для затвердіння кірки. Потім модель виймають з твердої оболонки та отримують дві напівформи, що утворюють при з’єднанні оболонкову форму, в яку заливають метал. Виготовлення напівформ здійснюється за допомогою високовиробничих автоматичних машин.
Виливання за моделями, що виплавляються, які отримують пресуванням легкоплавких матеріалів, наприклад парафіну з стеарином, дозволяє отримувати заготовки складної форми високої точності (7…8 квалітет) з шорсткістю поверхні Ra 10...Ra 5 (шліцьові валики, зубчасті колеса і т.п.).
Гаряча штамповка широко застосовується для виготовлення стальних колінчастих та розподільних валів, поворотних цапф, хрестовин кардану т диференціалу, шестерень коробок передач та задніх мостів та ін. Штамповку ведуть на пресах чи молотах. Точність заготовок 12…14 квалітет. Штамповка заготовок колінчастих та розподільних валів на кувальних пресах на 24…45% зменшує припуск на механічну обробку, в 1,5…2 рази підвищує продуктивність праці та зменшує штампувальні нахили до 2…30 порівняно з штамповкою на молотах. Заготовки штампують в одному чи декількох рівчаках, виконаних в одному штампі. Штамповку розподільних валів, наприклад, ведуть в трьох рівчаках. В першому рівчаку відбувається підкочування, у другому та третьому – попереднє та кінцеве формоутворення.
Заготовки ряду деталей, наприклад заготовки шатунів, до кінцевого формоутворення в штампі на кривошипному пресі, піддають гарячому вальцюванню металу на кувальних вальцях. При цьому попереднє формоутворення заготовки здійснюється в обертальних секторах-штампах, розміщених на валках. Такий спосіб виготовлення заготовки дає значну економію матеріалу через зменшення заусенців, облою при кінцевій штамповці, підвищує продуктивність праці та точність штамповки в штампах.
Прогресивним способом являється гаряча штамповка на горизонтально-кувальних машинах (ГКМ), що забезпечує високу якість поковок завдяки розміщенню волокон в найбільш вигідних напрямках. Цим способом виготовляють заготовки масою від 0,1…100 кг, при цьому заготовки простої форми можна отримувати без облою, а заготовки складної форми – з облоєм, що не перевищує 1% маси заготовки. Після гарячої штамповки перед механічною обробкою здійснюється нормалізація заготовок.
Холодна штамповка (висадка) застосовується для виготовлення заготовок кріпильних та деяких малогабаритних деталей. Застосовується висадка з нагріванням СВЧ частини заготовки, що підлягає формоутворенню. Таким способом виготовляють, наприклад, заготовки штовхачів клапанів, ролики підшипників та ін..
Даний спосіб є найбільш економічний як в частині витрат матеріалів, так і в підвищенні продуктивності праці. Висадка здійснюється з каліброваного металу на висадочних пресах – автоматах.
Холодною листовою штамповкою в автомобілебудуванні виготовляють деталі кузова, диски коліс, масляні картери, кожухи, ковпаки та ін..
Заготовками з каліброваного матеріалу являються гарячекатані прутки для обробки деталей на токарно-револьверних верстатах більш точні холоднотягнуті (калібровані) прутки для виготовлення деталей на токарних автоматах, гарячекатані профілі, дріт та ін..
З каліброваного матеріалу виготовляють поршневі пальці, шкворні, повзункові валики і т.п. Точність холоднотягнутих прутків 8-10 квалітет.
До заготовок отриманих іншим способом відносяться штампо-зварні заготовки, наприклад картер заднього моста автомобіля типу ЗИЛ.
Перевагами штампо-зварних заготовок порівняно з литими є менші габарити та маса і більш високий коефіцієнт використання металу.
Виготовлення заготовок з металокерамічних матеріалів, наприклад направляючих втулок клапанів двигунів ЗИЛ, відбувається пресуванням суміші порошків (залізо-мідних, мідно-графітових та ін.) у прес-формах під тиском 500 – 100 МПа та подальшим спіканням нагрівом нижче точки плавлення основного компонента.
Все більш активно застосовується в виробництві автомобілів різноманітні пластмаси. Заготовки з пластмас отримують пресуванням, прес-литтям та іншими способами.
Основні вимоги до конструкції заготовок.До конструкцій заготовок ставлять такі вимоги: максимальне наближення форми та розмірів заготовки до деталі, мінімальна собівартість отримання заготовки, низька трудомісткість виготовлення, високий рівень технологічності при отриманні заготовки та її наступної обробки.