Металлические литые корпуса

Если честно, когда слышу про металлические литые корпуса, первое что всплывает — это вечная дилемма между серым чугуном и ВЧШГ. Многие до сих пор считают, что раз уж корпус, то надо лить потолще — и получают трещины от остаточных напряжений. У нас на АО Шаньси Боин Литье через это прошли, когда для промышленных роботов делали.

Почему материал решает не всё

Вот смотришь на чертёж — вроде бы всё просчитано. Берёшь серый чугун СЧ20, а после механической обработки вдруг вылезают раковины в зоне крепления фланцев. Причём на этапе контроля ультразвуком всё чисто. Мы такое в корпусах для воздушных компрессоров наблюдали — пришлось менять конфигурацию литниковой системы.

Как-то раз для сельхозтехники делали партию — заказчик требовал снизить массу. Перешли на ВЧШГ, но не учли, что у него ударная вязкость выше. В результате несколько корпусов дали микротрещины при транспортировке по гравийным дорогам. Пришлось добавлять рёбра жёсткости — не по ГОСТу, конечно, но сработало.

Сейчас на https://www.byzz.ru в разделе продукции видно — мы специально указываем, для каких нагрузок какие марки чугуна используем. Не потому что хотим усложнить, а потому что на практике каждый тип оборудования требует своего подхода.

Технологические компромиссы

Литьё металлических корпусов — это всегда баланс между стоимостью оснастки и качеством поверхности. Помню, для автомобильных корпусов КПП делали сложную пресс-форму с медными холодильниками — в теории должно было дать идеальную поверхность. На практике — при первых запусках появились спаи в зоне перехода толщин стенок.

Интересный случай был с корпусами для гидросистем. Там где по расчётам требовалась толщина 8 мм, при литье стабильно получалось 6.5-7 мм. Оказалось, проблема в скорости заливки — металл не успевал заполнить тонкие сечения перед кристаллизацией. Пришлось переделывать всю систему питания.

Сейчас мы в АО Шаньси Боин Литье для таких случаев держем отдельные patterns — не самые современные, но проверенные временем. Иногда старые деревянные модели надёжнее новых стальных.

Что не покажет контроль ОТК

Самое коварное в литых корпусах — это скрытые дефекты, которые проявляются только при эксплуатации. Например, в корпусах промышленных роботов мы как-то обнаружили микропористость в зонах крепления приводов. При статических нагрузках всё нормально, а при вибрации — постепенное развитие трещин.

Ещё момент — термическая обработка. Казалось бы, обычный отжиг для снятия напряжений. Но если перегреть хотя бы на 20-30 градусов — в сером чугуне начинается рост графита, прочность падает на 15-20%. При этом визуально корпус выглядит идеально.

На нашем производстве сейчас для ответственных корпусов внедрили контроль по сечению — пилим выборочно каждую десятую отливку. Жестоко, но другого способа поймать внутренние дефекты пока не нашли.

Практические наблюдения по конструкции

За 15 лет работы заметил — самые надёжные корпуса получаются когда конструктор сам хоть раз видел процесс литья. Например, плавные переходы между стенками — в теории все знают, на практике постоянно делают резкие изменения сечения. Потом удивляются, почему в этих местах горячие трещины.

Особенно критично для автомобильных корпусов — там где вибрационные нагрузки. Мы как-то переделывали крепление кронштейнов три раза, пока не пришли к овальным отверстиям вместо круглых. Не по учебникам, зато работает.

Сейчас в новых разработках стараемся сразу закладывать технологические допуски — не те что по стандартам, а практические, накопленные годами. Например для корпусов воздушных компрессоров даём +1.5 мм на коробление после обработки — спасает от брака при финальной сборке.

Экономика против качества

Всё чаще сталкиваемся с требованием снизить цену любой ценой. Но с литыми корпусами это не работает — дешёвая шихта даёт нестабильный химический состав, упрощённая литниковая система увеличивает брак. В итоге экономия на материалах оборачивается потерями на исправление дефектов.

У нас в АО Шаньси Боин Литье был период когда пытались конкурировать с мелкими литейками — снижали цену за счёт упрощения контроля. В результате вернулись к прежней схеме — лучше объяснить клиенту почему наша отливка дороже, чем потом разбираться с рекламациями.

Сейчас видим тенденцию — серьёзные производители готовы платить за предсказуемое качество. Особенно для промышленных роботов и спецтехники, где простой дороже самой отливки.

Перспективы и тупиковые ветки

Пробовали внедрять 3D-печать форм для экспериментальных корпусов — получилось быстрее, но дороже в 3 раза. Для мелких серий может и оправдано, но для серийного производства пока невыгодно.

Интересный опыт был с комбинированными корпусами — часть стальная штамповка, часть чугунное литье. Технически возможно, но экономически нецелесообразно из-за сложности сборки.

Сейчас сосредоточились на оптимизации существующих процессов — улучшаем качество поверхности, уменьшаем припуски на механическую обработку. Иногда простые решения дают больший эффект чем модные технологии.