3.3.  Матеріал та способи отримання заготовок корпусних деталей

Марку матеріалу для виготовлення корпусних деталей вибирають, виходячи зі службового призначення корпусу та умов його роботи. При цьому враховують вплив властивостей матеріалу та такі конструктивні параметри, як міцність та жорсткість конструкції, вібростійкість, стійкість проти спрацювання окремих поверхонь, габарити та маса деталі. Одночасно необхідно враховувати технологічні фактори, що визначають методи отримання заготовки, оброблюваність матеріалу та пов’язані з цим грошові витрати. У якості матеріалу для виготовлення корпусних деталей використовують, головним чином, сірий чавун, вуглецеву сталь, ковкий чавун, леговану сталь та сплави кольорових металів.

Сірий чавун є основним конструкційним матеріалом для виготовлення корпусних деталей. При відносно невисокій вартості він має хороші ливарні властивості, що дозволяє отримувати відливки складної конфігурації. Сірий чавун добре оброблюється та має непогані фізико-механічні властивості. Корпусні деталі металорізальних верстатів, корпуси сільськогосподарських та підйомно-транспортних машин, корпуси стаціонарних редукторів, відцентрових насосів виготовляють із сірого чавуна марок СЧ15, СЧ18, СЧ21. Для малонавантажених деталей типу кришок, плит, піддонів використовують чавун СЧ12. Корпусні деталі з направляючими, до яких пред’являють підвищені вимоги на зносостійкість, виготовляють із сірого чавуна СЧ21 та модифікованого чавуна марок СЧ32, СЧ35.

Плити супутників виготовляють зі сталей 30Л, 40Х, 12ХН3А, 20Х3ВМФ. Корпусні деталі ходової частини машин, що працюють під великим навантаженням виконують із сірого чавуна СЧ21, СЧ24, а також з ковкого чавуна КЧ35-10. Ковкий чавун та ливарні сталі 40Л, 40ЛК  використовують  для виготовлення корпусних деталей сільськогосподарських та дорожніх машин, що працюють в умовах вібрацій під знакозмінним навантаженням. Блоки циліндрів, головки блоків двигунів виготовляють із чавуна марок СЧ21, СЧ24 та алюмінієвих сплавів.

Корпуси високонапірних насосів,  компресорів  виготовляють із чавунів  підвищеної міцності СЧ24, СЧ28 або стального литва. Корпуси парових турбін, що працюють при температурі 250–400 °С та високому тиску, виготовляють із модифікованих чавунів підвищеної міцності або вуглецевої сталі 30Л. Корпуси електродвигунів відливають зі сталі 15Л.

Корпусні деталі, що працюють в агресивному середовищі (кислоти, луги, морська вода), виготовляють з корозійностійких матеріалів, таких як леговані хромисті або хромонікелеві сталі 12Х18Н9Т, 20Х23Н13, а також бронзи та ливарні латуні ЛК80-3Л. Для корпусних деталей малої маси широко використовують алюмінієві та магнієві сплави АЛ4, АЛ8, АЛ10В, АЛ13. Отримання з них точних відливок під тиском дозволяє значно зменшити трудомісткість обробки деталей різанням. Корпусні деталі з легких сплавів широко використовують в авіації та транспортному машинобудуванні.

Зварні корпусні деталі редукторів, зварні деталі типу кронштейнів, стояків, кутників у більшості випадків виготовляють з листової маловуглецевої сталі Ст3, Ст4. Штампо-зварювальні картери задніх мостів  автомобілів  виготовляють  з  листової  сталі  35,  40. У порівнянні з ливарними картерами вони мають менші габарити та масу, що дозволяє отримати більш високий коефіцієнт використовування металу.

Вибір заготовки означає визначення раціонального методу її отримання, призначення потрібних припусків на обробку різанням та визначення комплексу технічних вимог, що характеризують геометричну точність заготовки та фізико-механічні властивості її матеріалу.

Заготовки для корпусних деталей отримують литвом та зварюванням. При чому відливки складають біля 95 % заготовок, а головним ливарним матеріалом є чавун.

Головними способами отримання ливарних заготовок є: литво в піщану форму, в кокіль, під тиском, литво в оболонкові форми, а для малих за масою та габаритами деталей – литво за виплавлюваними моделями.

Для корпусних деталей найбільш широко використовують литво у піщану форму. В залежності від серійності та складності відливки використовують ручну або машинну формовку. У одиничному виробництві, а також при виготовленні складних відливок застосовують ручну формовку. Для крупних відливок використовують литво у землю, у інших випадках використовується формовка у парні опоки. Машинна формовка з використанням металевих або дерев’яних моделей не потребує робочих високої кваліфікації, її використовують для малих та середніх відливок у серійному та масовому виробництві. Вона забезпечує більш високу продуктивність. Машинна формовка у порівнянні з ручною дозволяє отримати більш якісні однорідні відливки зі сталими параметрами точності.

Литво у кокіль використовують для отримання фасонних відливок із кольорових сплавів, чавуна і сталі в умовах серійного та масового виробництва. Розміри відливок можуть досягати до 1,5 м, а маса – від декількох кілограмів до декількох тон. Відливки у кокіль мають більш високу точність розмірів (11-й, 12-й квалітети), параметр шорсткості поверхні відливок Ra 10–5 мкм. Усе це дозволяє у 2–3 рази зменшити припуски на обробку різанням.

Литво під тиском використовують в основному для отримання відливок корпусних деталей із кольорових сплавів. Цей спосіб забезпечує отримання фасонних відливок складної конфігурації з тонкими стінками та різними за розмірами отворами з внутрішніми або зовнішніми різьбами. Такі відливки мають хороший зовнішній вигляд, параметр шорсткості поверхні Ra 5–1,25 мкм. Металеві форми при цьому способі мають більш складну конструкцію, технічні вимоги на точність виготовлення форм значно вищі, ніж при використовуванні звичайного кокілю.  Це  дозволяє  отримати  точні  відливки  габаритами  до  500 мм,  у яких розміри відповідають 11–14-му  квалітетам точності,  а окремі розміри – 9-му, 10-му квалітетам. Такі корпусні деталі не потребують обробки різанням.

Литво в оболонкові форми одноразового використовування застосовують для отримання відповідальних фасонних відливок із різноманітних матеріалів у серійному та масовому виробництві. Заготовки таких корпусних деталей мають невеликі розміри (до 500–700 мм)  і  масу  не  більш 50 кг. Точність  розмірів  таких  відливок відповідає  12 – 14-му  квалітету,  параметр  шорсткості  поверхні  Ra 10–2,5 мкм. Висока точність розмірів відливки дозволяє зменшити припуски на обробку до 0,25–0,5 мм або взагалі виключити обробку різанням більшості поверхонь.

Зварні заготовки із сталі використовують, головним чином, в одиничному та мілко серійному виробництві для корпусів відносно  простої геометричної форми і для корпусів, підлеглих ударним навантаженням. Такі корпуси повинні бути достатньо жорсткими, мати симетричну форму та розташування зварних швів.

Корпусні деталі  підлягають термічній обробці – низькотемпературному віджигу, який забезпечує зняття внутрішнього напруження, підвищує в’язкість та стабілізацію розмірів деталі.  Інколи  застосовують  штучне  та природне старіння. Перед обробкою різанням заготовки піддають піскострумному або дробеструйному  очищенню  у  спеціальних  камерах,  а потім ґрунтують та красять поверхні, що не обробляються.