Раздел третий

ОСНОВЫ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Глава I. Общие сведения

Сущность литейного производства состоит в получении отливок — литых металлических изделий путем заливки расплавленного металла или сплава в литейную форму.

Первые литые изделия получали еще в III—II тысячелетиях до н. э. сначала из бронзы, позже из чугуна. Значительное развитие литье из чугуна получило примерно с XIII—XIV вв. Стальные отливки начали получать в XIX в., литые детали из алюминиевых и магниевых сплавов — несколько десятков лет назад. В настоящее время в литейном производстве применяют множество самых различных сплавов.

Значение литейного производства исключительно велико. Нет ни одной отрасли машиностроения и приборостроения, где не применяли бы литые детали. В машиностроении масса литых деталей составляет около 50 % массы машин и механизмов, в танкостроении — около 80%, в тракторостроении—около 60 %, Это объясняется рядом преимуществ литейного производства по сравнению с другими способами получения заготовок или готовых изделий. Литьем получают детали как простой, так и очень сложной формы с внутренними полостями, которые нельзя или очень трудно получить другими способами. Во многих случаях это наиболее простой и дешевый способ получения изделий. Масса деталей колеблется от нескольких граммов до нескольких сот тонн.

Некоторые специальные способы литья позволяют получать отливки с высокой чистотой поверхности и точностью по размерам, что резко сокращает или исключает совсем их последующую механическую обработку. Кроме «традиционных» литейных сплавов: чугуна, стали, бронзы, литье все шире применяют для изготовления изделий из нержавеющих и жаропрочных сталей, магнитных и других сплавов с особыми физическими свойствами.

Наша страна уже много . лет занимает первое место в мире по производству отливок, а стального литья производит больше, чем все промышленно развитые страны вместе взятые.

Широкому развитию литейного производства, особенно за последнее десятилетие, способствует совершенствование старых и появление новых способов литья, непрерывно повышающийся уровень механизации и автоматизации технологических процессов, специализация и централизация производства.

1. Основные способы получения отливок

Литейная форма — это система элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой расплавленным металлом формируется отливка.

Первые формы для литья делали из камня или глины. Примерно с конца XVIII в. литейные формы начали изготавливать из специально приготовленной увлажненной смеси песка и глины. В настоящее время существует более ста различных способов изготовления литейных форм и получения отливок. Около 80 % от всей массы чугунных и стальных отливок получают в песчано-глинистых формах. Этим способом получают как мелкие, так и очень крупные отливки, литые детали простой и сложной формы не только из чугуна и стали, но также из различных цветных сплавов.

Прогрессивные способы получения отливок в формах, изготовленных из специальных смесей, например, самотвердеющих жидких, пластичных, имеют существенные технико-экономические преимущества по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы.

В литейном производстве широко применяют специальные способы литья: в металлические формы (кокили), центробежное литье, литье под давлением, литье по выплавляемым моделям и др. Такими способами можно получать отливки высокой точности. с минимальными допусками по размерам, с высокой чистотой поверхности. Это сокращает или совсем исключает механическую обработку на металлорежущих станках, дает экономию металла, особенно важную при использовании дорогостоящих и дефицитных сплавов, снижает трудоемкость и стоимость детали. Наряду с этим каждый специальный способ литья имеет свои специфические особенности, ограничивающие область его применения. Так, литье по выплавляемым моделям применимо лишь для относительно небольших изделий, центробежное литье — для получения труб и других изделий, имеющих форму тел вращения.

2. Развитие отечественного литейного производства

Свидетельством высокого искусства русских литейщиков-умельцев является «Царь-пушка» — чугунная отливка массой около 39 т, изготовленная Андреем Чоховым в 1585 г. Михаил Маторин в 1735 г. отлил уникальный бронзовый «Царь-колокол» массой около 200 т.

Мировую известность получило чугунное художественное литье Каслинского завода (Урал), основанного в XVIII в. Событием в истории литейного производства стала отливка шабота массой 620 т (для кузнечного молота) в 1873 г. на заводе в Мотовилихе (Пермь).

Развитию научных основ литейного производства во многом способствовали работы Д. К. Чернова, П. П. Аносова и других ученых.

Дореволюционная Россия по производству литья (0,5 млн. т в 1913 г.) занимала четвертое место в мире. Технический уровень производства был низким. Преобладал ручной труд.

В годы довоенных пятилеток была проведена коренная реконструкция литейного производства.

По объему литейного производства в 1936—1937 гг. наша Родина заняла второе место в мире (уступая США). В послевоенные годы наше литейное производство достигло нового высокого технического уровня, а по объему с 1967 г. занимает первое место в мире.

Большое значение для развития и совершенствования литейного производства имели решения о создании специализированных литейных цехов и заводов-центролнтов. Централизация и специализация в литейном производстве дают возможность наиболее полно использовать достижения научно-технического прогресса. Так, например, если затраты труда на 1 т литья в единичном и мелкосерийном производстве условно принять за 100 %, то в крупносерийном производстве они составляют примерно 60 %, в массовом высокомеханизированной производстве 35—40 %.

Если принять среднюю себестоимость продукции литейных цехов с выпуском более 50 тыс. т в год за единицу, то в цехах с выпуском менее 1 тыс. т она составляет 3,7.

Одной из главных задач литейного производства является ускорение роста производительности труда на основе нового высокопроизводительного оборудования, комплексной автоматизации и механизации. В настоящее время в литейном производстве работают около ста автоматических линий. В повышении эффективности литейного производства важнейшим направлением является улучшение качества, надежности, точности и чистоты поверхности отливок с максимальным их приближением к готовым деталям, снижение на 15—20 % массы литых деталей путем внедрения новых прогрессивных технологических процессов получения отливок и улучшение качества литейных сплавов.