Półfabrykaty lane
Jak już wspominaliśmy w rozdziale czwartym, w silnikach samochodowych i ciągnikowych od dwudziestu lat, a w ostatnich latach również w dużych silnikach przemysłowych, stosowane są odlewane wały korbowe.
Zasadniczą zaletą lanych wałów korbowych w stosunku do wałów kutych jest możliwość uzyskania półfabrykatów o kształtach bardziej zbliżonych do gotowego wyrobu, a co za tym idzie — mniejszego zużycia materiału i uproszczonej obróbki mechanicznej. Na przykład w przypadku ośmiocylindrowego widlastego silnika samochodowego ciężar półfabrykatu kutego wynosił 41 kG, a lanego 29 kG. Różnica ta jest jeszcze większa dla wałów dużych silników, a więc przy porównaniu wałów lanych z wałami kutymi swobodnie.
Do wad wałów korbowych lanych należy zaliczyć:
1)mniejszą wytrzymałość odlewu w stosunku do odkuwki, przez co w wielu przypadkach konieczne jest powiększenie wymiarów w częściach bardziej obciążonych;
2)niebezpieczeństwo powstawania znacznej ilości braków przy odlewaniu (rakowatości, rzadzizny lub odkształcenia), których nie można usunąć przez hartowanie.
Istnieją dwa zasadnicze sposoby odlewania wałów korbowych:
3)formowanie i odlewanie poziome (formy piaskowe),
formowanie i odlewanie pionowe (formy rdzeniowe).
Metoda pierwsza jest łatwiejsza i prostsza. Nadaje się szczególnie do wałów o wykorbieniach w jednej płaszczyźnie, ale również wały przestrzenne (np. o 3 lub 6 wykorbieniach) mogą być wykonywane w ten sposób. W jednej formie odlewa się jeden lub dwa wały.
Przy stosowaniu drugiej metody odlewania każdy element wału formowany jest w osobnym rdzeniu. W ten sposób forma składa się z szeregu rdzeni w kształcie placków ustawionych jeden na drugim. Formowanie (po 1, 2 lub 4 wały w jednej formie) nawet najbardziej skomplikowanego wału korbowego jest przy tej metodzie stosunkowo łatwe, jakkolwiek utrzymanie odpowiedniej dokładności wymiarów podłużnych oraz wzajemne środkowanie rdzeni wymaga staranności i uwagi.
Wały korbowe ze staliwa o podanym poprzednio typowym składzie poddaje się przed obróbką mechaniczną obróbce cieplnej według następującego schematu:
4)nagrzewanie do 900°C, wygrzewanie w ciągu 20 minut;
chłodzenie w powietrzu do 650°C;
nagrzewanie do 760°C, wygrzewanie w ciągu 1 godziny;
chłodzenie z piecem do 540°C w ciągu 1 godziny;
dalsze chłodzenie w powietrzu.
Pierwsze nagrzewanie do 900 °C ma na celu częściowe rozłożenie wolnych węglików z wydzieleniem grafitu. Wskutek zawartości chromu w staliwie rozkład ten jest niepełny i część węglików utrzymuje się nadając wałowi dostateczną twardość. Celem drugiego nagrzania do 760°C jest otrzymanie perlitu ziarnistego dla polepszenia skrawalności. Po takiej obróbce wytrzymałość staliwa na rozciąganie wynosi około 50 kG/cm2.
Wały żeliwne poddaje się obróbce cieplnej zwykle według następującego schematu: nagrzewanie do 940°C, wygrzewanie w ciągu 5 godzin, chłodzenie do 845°C, hartowanie w oleju i odpuszczanie w temperaturze 700°C z wygrzewaniem w ciągu 2 godzin oraz chłodzeniem w powietrzu. W tym przypadku wytrzymałość żeliwa na rozciąganie wynosi około 70 kG/cm2.