Отливка

Когда говорят про отливка, многие сразу представляют идеальные детали с конвейера. Но на деле даже серый чугун может преподносить сюрпризы — то литейные раковины проявятся после обработки, то графит неравномерно распределится. Вот наша компания АО Шаньси Боин Литье как раз специализируется на литье из серого и высокопрочного чугуна, и я за годы работы убедился: теория — это одно, а когда стоять у опоки и смотреть, как металл заполняет форму — совсем другое.

Технологические нюансы серого чугуна

Серый чугун кажется простым материалом, но его поведение в форме зависит от мелочей. Помню, делали отливки тормозных суппортов для КамАЗа — вроде бы химический состав выдерживали строго, а на разрезах появлялись участки с перлитной структурой вместо ферритной. Пришлось пересматривать всю технологию охлаждения.

Важный момент — подготовка шихты. Мы на byzz.ru всегда указываем, что используем только проверенное сырье, но в цехе каждый раз приходится учитывать влажность кокса, температуру в вагранке. Бывало, из-за перепадов давления в воздуходувке получали недоливы в тонкостенных отливках для компрессоров.

С газовыми раковинами в верхних частях отливок боролись годами. Сейчас применяем вакуумирование форм, но раньше использовали обычные литниковые системы — и всегда был риск получить брак. Особенно сложно с массивными отливками для станин промышленных роботов — там и усадочные раковины, и напряжения возникают.

Проблемы с шаровидным графитом

ВЧШГ — материал капризный. Магниевый чугун склонен к образованию шаровидного графита, но если переборщить с модификатором — получаем цементит по границам зерен. Как-то раз партия отливок для сельхозтехники пошла в брак именно из-за этого — визуально нормально, а при механической обработке резец просто выкрашивал кромку.

Температура заливки — отдельная история. Для ответственных деталей, тех же крышек цилиндров, держим °C. Но если форма крупная, металл остывает неравномерно — в одних местах графит шаровидный, в других — вермикулярный. Это потом вылазит при динамических нагрузках.

Контроль качества — головная боль. На byzz.ru мы пишем про ультразвуковой контроль, но на практике часто совмещаем методы: и магнитную дефектоскопию, и даже старый добрый метод керосиновой пробы для выявления сквозных пор.

Опыт с автомобильными отливками

Картеры КПП — та еще задача. Толщины стенок разные, от 6 до 25 мм, и где тонко — там чугун может недобрать жидкотекучести, где толсто — возникают усадочные раковины. Пришлось разрабатывать индивидуальные системы питателей для каждой геометрии.

С коленвалами вообще особая история. Там и ликвация может проявиться, и внутренние напряжения после термообработки. Мы для таких деталей стали применять изотермический отжиг — дорого, но иначе биение получалось за пределами допуска.

Интересный случай был с крышками клапанов — вроде простая отливка, а при испытаниях на герметичность давали течь. Оказалось, проблема в газопроницаемости формы — песчано-глинистая смесь не успевала выводить газы из-за высокой скорости заливки.

Специфика сельхозтехники

Дисковые бороны — это всегда большие плоскости и ребра жесткости. Чугун здесь работает на абразивный износ, но если структура неоднородная — деталь истирается буквально за сезон. Пришлось подбирать специальные присадки для увеличения износостойкости.

Ступицы колес — казалось бы, проще некуда. Но когда начали поступать рекламации по трещинам, разобрались — проблема в концентраторах напряжений в местах перехода сечений. Теперь все радиусы скругления увеличили минимум до R5.

Для плужных лемехов вообще пришлось разрабатывать специальный состав чугуна — с повышенным содержанием хрома. Обычный серый чугун не выдерживал работы по каменистым почвам, кромка просто выкрашивалась.

Нюансы промышленного литья

С компрессорными отливками всегда сложность — они должны быть герметичными. Поршневые группы, крышки цилиндров — здесь любой дефект критичен. Мы для таких деталей внедрили пропитку термореактивными смолами, но это увеличивает цикл производства дней на пять.

Станины для промышленных роботов — здесь главное сохранение геометрии. Отливка получается массивная, до 300 кг, и коробление при остывании — обычное дело. Сейчас применяем принудительное охлаждение в опоках, но идеального результата добились не сразу.

Кронштейны и крепления — вроде бы простые вещи, но если не выдержать режим отжига, возникают остаточные напряжения. Был случай, когда после полугода эксплуатации кронштейн просто лопнул — микротрещины по границам зерен пошли.

Оборудование и оснастка

Формовочные линии — мы на byzz.ru гордимся современным оборудованием, но на практике даже на автоматической линии случаются сбои. То смесь не той плотности, то опока сместится при трамбовке. Ручной контроль никто не отменял.

Стержневые ящики — отдельная тема. Для сложных полостей (например, в головках цилиндров) используем песчано-смоляные стержни, но если температура стержня не совпадает с температурой заливки — получаем неспаи.

Литниковые системы постоянно дорабатываем. Для толстостенных отливок делаем рассекатели, для тонкостенных — увеличиваем количество питателей. Опытным путем пришли к тому, что для ВЧШГ лучше использовать сифонные системы.

Перспективы и проблемы

Сейчас все больше заказчиков требуют снижения веса отливок — но чугун есть чугун, его плотность не изменишь. Приходится оптимизировать конструкцию, делать ребра жесткости тоньше, но прочнее. Это требует пересмотра всей технологии отливка.

Экология — тема болезненная. Очистные сооружения, регенерация песка — все это удорожает производство. Но на byzz.ru мы постепенно внедряем замкнутые циклы, хотя это и сложно технически.

Кадры — особая боль. Молодежь не хочет идти в литейное производство, а опытные мастера уходят на пенсию. Приходится одновременно и автоматизировать процессы, и обучать новых специалистов — а это занимает годы.