Виды литейного производства

Виды литейного производства

Глава 3. Производство литых заготовок и изделий

§ 17. Основные виды литейного производства

Литейное производство объединяет различные способы получения литых заготовок и изделий. В литейном производстве имеются два главных процесса: получение металла или сплава в жидком состоянии и получение отливки посредством затвердевания расплава в литейной форме. Продукция литейного производства – чушки, слитки, фасонные отливки.

Подавляющая масса металла, используемая в современной технике, на определенной стадии переработки подвергается плавке и затвердеванию, т. е. процессам, присущим литейному производству. Современное литейное производство состоит из производства слитков и фасонно-литейного производства.

Производство слитков имеет целью получение литых заготовок из чистых металлов и сплавов для последующей обработки давлением на полуфабрикаты в виде балок, рельсов, листов, ленты, фольги, прутков, проволоки, труб. Эту отрасль литейного производства называют также заготовительным литьем. Слитки имеют форму призм, плит, сплошных и полых цилиндров. Слитки получают литьем в изложницы (так называемое наполнительное литье) и непрерывным или полунепрерывным литьем. Главная трудность при получении слитков заключается в обеспечении равномерного химического состава во всем объеме слитка, в получении здорового плотного металла без пузырей, усадочных раковин, пор и окисных плен. В слитках наиболее желательна мелкая равноосная макроструктура, поскольку при такой структуре облегчается пластическая деформация и уменьшается вероятность разрушения металла. Желательно также, чтобы оси и ветви дендритов имели минимальные размеры, а выделения упрочняющих фаз были возможно более мелкими. Такое состояние макро- и микроструктуры достигается тем полнее, чем больше скорость охлаждения, поэтому повышение интенсивности отвода тепла от слитков при затвердевании, как правило, является одним из главных путей улучшения их качества.

Для облегчения обработки давлением слитки подвергают предварительному отжигу, который приводит к снятию внутренних напряжений и гомогенизации – выравниванию состава в микрообъемах.

Литье в изложницы является более старым способом получения слитков, но с его помощью и теперь получают большую часть стальных слитков.

Непрерывное литье слитков начало развиваться с 1940 г. Сущность этого способа литья слитков заключается в том, что жидкий металл поступает в водоохлаждаемый кристаллизатор, затвердевает там и в виде слитка непрерывно вытягивается из кристаллизатора. Процесс может быть полностью непрерывным, когда вытягиваемый слиток на ходу режется на мерные заготовки. Чаще процесс осуществляется как полунепрерывный, когда после вытяжки слитка длиной 3 – 6 м литье прекращается.

Особые случаи полунепрерывного литья имеют место при получении слитков дуговой, электронной и плазменной плавкой, а также злектрошлаковым переплавом. В этих процессах плавка и затвердевание совмещены в одном узле плавильного агрегата – в кристаллизаторе, а литья как такового нет: слиток непрерывно наплавляется сверху либо в глухом кристаллизаторе, либо в проходном с непрерывной вытяжкой. Такие способы получения слитков применяются для высококачественных сталей, титана, молибдена, циркония и других тугоплавких редких металлов и их сплавов.

Кроме обычных трудностей но обеспечению постоянного химического состава, высокой плотности без пузырей, усадочных раковин при получении слитков непрерывным и полунепрерывным литьем остро встают вопросы внутренних термических напряжений. Из-за интенсивного охлаждения эти напряжения достигают столь большой величины, что могут вызывать разрушение слитков. Особенно остро эта проблема стоит при получении слитков больших сечений.

Фасоннолитейное производство объединяет процессы, с помощью которых получают фасонные отливки, т. е. литые заготовки, очень близкие по форме к будущей детали. От последней фасонная отливка отличается припусками на механическую обработку и специальными технологическими литейными приливами в виде выпоров, прибылей, литниковой системы. Выпоры необходимы для вывода воздуха и газов из литейной формы в ходе ее заполнения расплавом. Прибыли представляют собой массивные приливы, размещенные возле утолщений на отливке. Они предназначены для пополнения усадки – убыли объема при кристаллизации расплава. Литниковая система представляет собой систему каналов (литниковая чаша – воронка, стояк, шлаковик-коллектор, литники-питатели), по которым жидкий металл поступает в рабочую полость литейной формы. Литниковая система необходима для того, чтобы заполнить форму спокойными потоками металла, без разбрызгивания и захвата газовых пузырей и окисных плен. В литниковой системе удерживаются неметаллические загрязнения, имеющиеся в расплаве. С помощью литниковой системы в определенной мере создаются условия направленного затвердевания отливки, обеспечивающие отсутствие усадочных пороков – раковин и пористости.

Фасоннолитейное производство по характеру использования литейных форм подразделяется на литье в разовые формы и литье в постоянные формы. В первом случае литейная форма используется один раз, так как при извлечении из нее полученной отливки она разрушается. Во втором случае литейная форма используется многократно – до нескольких сотен тысяч раз. Разовую литейную форму изготавливают из песчано-глинистых смесей с добавками воды или специальных связующих веществ, путем уплотнения ее вокруг модели. Основную массу фасонных отливок (более 90% по массе) получают в настоящее время из чугуна и стали литьем в разовые песчано-глинистые формы. Главное преимущество этой разновидности фасоннолитейного производства заключается в минимальных производственных затратах. Получение крупных отливок массой несколько сот килограммов и более практически невозможно какими- либо иными способами. Серьезный недостаток данного технологического процесса – невысокая точность размеров отливок. Это связано с самим способом изготовления форм, при котором приходится извлекать модель из уплотненной формовочной смеси, а форму собирать из двух – трех и более частей.

В последние 30 лет большое распространение получил процесс литья по выплавляемым моделям. Этот процесс предназначен для получения небольших отливок, обеспечивая весьма высокую точность их размеров. В данном процессе модель, изготовленную заранее из легкоплавкой органической массы, в процессе получения литейной формы не извлекают, а выплавляют.

Постоянные литейные формы изготовляют из чугуна и сталей. Применяют их в основном для получения фасонных отливок из алюминиевых и цинковых сплавов. Поскольку изготовление металлической литейной формы обходится весьма дорого, этот способ применяется при достаточно крупносерийном производстве. Применение металлических литейных форм позволяет существенно повысить точность размеров отливок и качество металла по механическим свойствам и плотности. Литье в металлические формы можно разделить на кокильное литье и литье под давлением, Кокильное литье получило название от слова “кокиль”, которым обозначают металлическую литейную форму, заливаемую жидким металлом обычным способом. При литье под давлением жидкий металл запрессовывается в литейную форму с усилием до нескольких десятков тонн. Процесс ведется на специальных машинах; литейная форма называется прессформой.

Читайте также:
Аргоновая сварка из инвертора своими руками

Главные трудности фасоннолитейного производства заключаются в обеспечении необходимой точности размеров отливок и заданного уровня механических свойств. Очень важным является получение здоровой плотной отливки, не имеющей усадочных пороков в виде раковин, пористости или рыхлоты. Это достигается правильно организованным ходом затвердевания, при котором объемная усадка, проявляющаяся при кристаллизации металла, непрерывно и беспрепятственно восполняется жидким металлом из прибылей или литниковой системы.

В получении здоровой фасонной отливки очень большую роль играют литейные свойства сплавов (см. далее), а также правильная конструкция самой детали. Много осложнений при фасонном литье вызывает появление трещин от затрудненной линейной усадки. Проблема решается как регулированием состава сплава, так и технологическими приемами (окраска литейных форм, стержней, подбор связующих, нагрев формы и др.). Увеличение скорости охлаждения при получении фасонных отливок, вызывающее измельчение макро- и микроструктуры металла, является одним из главных способов повышения механических свойств фасонного литья. Кроме того повышение скорости охлаждения улучшает условия питания отливки, т. е. условия восполнения объемной усадки в ходе затвердевания. Это также благоприятно сказывается на свойствах.

Основные виды литья для изготовления отливок

Литьё в песчаные формы

Литьё в песчаные формы — дешёвый, самый грубый, но самый массовый (до 75-80 % по массе получаемых в мире отливок) вид литья. Вначале изготовляется литейная модель (ранее — деревянная, в настоящее время часто используются пластиковые модели, полученные методами быстрого прототипирования), копирующая будущую деталь. Модель засыпается песком или формовочной смесью (обычно песок и связующее), заполняющей пространство между ею и двумя открытыми ящиками (опоками). Отверстия в детали образуются с помощью размещённых в форме литейных песчаных стержней, копирующих форму будущего отверстия. Насыпанная в опоки смесь уплотняется встряхиванием, прессованием или же затвердевает в термическом шкафу (сушильной печи). Образовавшиеся полости заливаются расплавом металла через специальные отверстия — литники. После остывания форму разбивают и извлекают отливку. После чего отделяют литниковую систему (обычно это обрубка), удаляют облой и проводят термообработку .

Новым направлением технологии литья в песчаные формы является применение вакуумируемых форм из сухого песка без связующего. Для получения отливки данным методом могут применяться различные формовочные материалы, например песчано-глинистая смесь или песок в смеси со смолой и т.д. Для формирования формы используют опоку (металлический короб без дна и крышки). Опока имеет две полуформы, то есть состоит из двух коробов. Плоскость соприкосновения двух полуформ — поверхность разъёма. В полуформу засыпают формовочную смесь и утрамбовывают её. На поверхности разъёма делают отпечаток промодели (промодель соответствует форме отливки). Также выполняют вторую полуформу. Соединяют две полуформы по поверхности разъёма и производят заливку металла.

Литьё в кокиль

Литьё металлов в кокиль — более качественный способ. Изготавливается кокиль — разборная форма (чаще всего металлическая), в которую производится литьё. После застывания и охлаждения, кокиль раскрывается и из него извлекается изделие. Затем кокиль можно повторно использовать для отливки такой же детали.

Литьё в кокиль, кокильное литьё, способ получения фасонных отливок в металлических формах — кокилях. В отличие от других способов литья в металлические формы (литьё под давлением, центробежное литьё и др.), при литьё в кокиль заполнение формы жидким сплавом и его затвердевание происходят без какого-либо внешнего воздействия на жидкий металл, а лишь под действием силы тяжести . Основные операции и процессы: очистка кокиля от старой облицовки, прогрев его до 200—300°С, покрытие рабочей полости новым слоем облицовки, простановка стержней, закрывание частей кокиля, заливка металла, охлаждение и удаление полученной отливки. Процесс кристаллизации сплава при литье в кокиль ускоряется, что способствует получению отливок с плотным и мелкозернистым строением, а следовательно, с хорошей герметичностью и высокими физико-механическими свойствами. Однако отливки из чугуна из-за образующихся на поверхности карбидов требуют последующего отжига. При многократном использовании кокиль коробится и размеры отливок в направлениях, перпендикулярных плоскости разъёма, увеличиваются.

В кокилях получают отливки из чугуна, стали, алюминиевых, магниевых и др. сплавов. Особенно эффективно применение кокильного литья при изготовлении отливок из алюминиевых и магниевых сплавов. Эти сплавы имеют относительно невысокую температуру плавления, поэтому один кокиль можно использовать до 10000 раз (с простановкой металлических стержней). До 45 % всех отливок из этих сплавов получают в кокилях. При литье в кокиль расширяется диапазон скоростей охлаждения сплавов и образования различных структур. Сталь имеет относительно высокую температуру плавления, стойкость кокилей при получении стальных отливок резко снижается, большинство поверхностей образуют стержни, поэтому метод кокильного литья для стали находит меньшее применение, чем для цветных сплавов. Данный метод широко применяется при серийном и крупносерийном производстве.

Литьё под давлением

ЛПД занимает одно из ведущих мест в литейном производстве. Производство отливок из алюминиевых сплавов в различных странах составляет 30—50 % общего выпуска (по массе) продукции ЛПД. Следующую по количеству и разнообразию номенклатуры группу отливок представляют отливки из цинковых сплавов. Магниевые сплавы для литья под давлением применяют реже, что объясняется их склонностью к образованию горячих трещин и более сложными технологическими условиями изготовления отливок. Получение отливок из медных сплавов ограничено низкой стойкостью пресс-форм.

Читайте также:
Гидравлический выпрессовщик сайлентблоков своими руками

Номенклатура выпускаемых отечественной промышленностью отливок очень разнообразна. Этим способом изготовляют литые заготовки самой различной конфигурации массой от нескольких граммов до нескольких десятков килограммов. Выделяются следующие положительные стороны процесса ЛПД:

  • Высокая производительность и автоматизация производства, наряду с низкой трудоёмкостью на изготовление одной отливки, делает процесс ЛПД наиболее оптимальным в условия массового и крупносерийного производств.
  • Минимальные припуски на мехобработку или не требующие оной, минимальная шероховатость необрабатываемых поверхностей и точность размеров, позволяющая добиваться допусков до ±0,075 мм на сторону.
  • Чёткость получаемого рельефа, позволяющая получать отливки с минимальной толщиной стенки до 0,6 мм, а также литые резьбовые профили.
  • Чистота поверхности на необрабатываемых поверхностях, позволяет придать отливке товарный эстетический вид.

Также выделяют следующие негативное влияние особенностей ЛПД, приводящие к потере герметичности отливок и невозможности их дальнейшей термообработки:

  • Воздушная пористость, причиной образования которой являются воздух и газы от выгорающей смазки, захваченные потоком металла при заполнении формы. Что вызвано неоптимальными режимами заполнения, а также низкой газопроницаемостью формы.
  • Усадочные пороки, проявляющиеся из-за высокой теплопроводности форм наряду с затрудненными условиями питания в процессе затвердевания.
  • Неметаллические и газовые включения, появляющиеся из-за нетщательной очистки сплава в раздаточной печи, а также выделяющиеся из твёрдого раствора.

Задавшись целью получения отливки заданной конфигурации, необходимо чётко определить её назначение: будут ли к ней предъявляться высокие требования по прочности, герметичности или же её использование ограничится декоративной областью. От правильного сочетания технологических режимов ЛПД, зависит качество изделий, а также затраты на их производство. Соблюдение условий технологичности литых деталей, подразумевает такое их конструктивное оформление, которое, не снижая основных требований к конструкции, способствует получению заданных физико-механических свойств, размерной точности и шероховатости поверхности при минимальной трудоёмкости изготовления и ограниченном использовании дефицитных материалов. Всегда необходимо учитывать, что качество отливок, получаемых ЛПД, зависит от большого числа переменных технологических факторов, связь между которыми установить чрезвычайно сложно из-за быстроты заполнения формы.

Основные параметры, влияющие на процесс заполнения и формирования отливки, следующие:

  • давление на металл во время заполнения и подпрессовки;
  • скорость прессования;
  • конструкция литниково-вентиляционной системы;
  • температура заливаемого сплава и формы;
  • режимы смазки и вакуумирования.

Сочетанием и варьированием этих основных параметров, добиваются снижения негативных влияний особенностей процесса ЛПД. Исторически выделяются следующие традиционные конструкторско-технологические решения по снижению брака:

  • регулирование температуры заливаемого сплава и формы;
  • повышение давление на металл во время заполнения и подпрессовки;
  • рафинирование и очистка сплава;
  • вакуумирование;
  • конструирование литниково-вентиляционной системы;

Также, существует ряд нетрадиционных решений, направленных на устранение негативного влияние особенностей ЛПД:

  • заполнение формы и камеры активными газами;
  • использование двойного хода запирающего механизма;
  • использование двойного поршня особой конструкции;
  • установка заменяемой диафрагмы;
  • проточка для отвода воздуха в камере прессования;

Литьё по выплавляемой модели

Ещё один способ литья металлов — по выплавляемой модели — применяется в случаях изготовления деталей высокой точности (например лопатки турбин и т. п.) Из легкоплавкого материала: парафин, стеарин и др., (в простейшем случае — из воска) изготавливается точная модель изделия и литниковая система. Наиболее широкое применение нашёл модельный состав П50С50 состоящий из 50 % стеарина и 50 % парафина, для крупногобаритных изделий применяются солевые составы менее склонные к короблению. Затем модель окунается в жидкую суспензию на основе связующего и огнеупорного наполнителя. В качестве связующего применяют гидролизованный этилсиликат марок ЭТС 32 и ЭТС 40, гидролиз ведут в растворе кислоты, воды и растворителя (спирт, ацетон). В настоящее время в ЛВМ нашли применения кремнезоли не нуждающиеся в гидролизе в цеховых условиях и являющиеся экологически безопасными. В качестве огнеупорного наполнителя применяют: электрокорунд, дистенсилиманит, кварц и т. д. На модельный блок (модель и ЛПС) наносят суспензию и производят обсыпку, так наносят от 6 до 10 слоёв. С каждым последующим слоем фракция зерна обсыпки меняются для формирования плотной поверхности оболочковой формы. Сушка каждого слоя занимает не менее получаса, для ускорения процесса используют специальные сушильные шкафы, в которые закачивается аммиачный газ. Из сформировавшейся оболочки выплавляют модельный состав: в воде, в модельном составе, выжиганием, паром высокого давления. После сушки и вытопки блок прокаливают при температуре примерно 1000 для удаления из оболочковой формы веществ способных к газообразованию. После чего оболочки поступают на заливку. Перед заливкой блоки нагревают в печах до 1000. Нагретый блок устанавливают в печь и разогретый металл заливают в оболочку. Залитый блок охлаждают в термостате или на воздухе. Когда блок полностью охладится его отправляют на выбивку. Ударами молота по литниковой чаше производится отбивка керамики, далее отрезка ЛПС.Таким образом получаем отливку.

В силу большого расхода металла и дороговизны процесса ЛВМ применяют только для ответственных деталей.

Процесс литья по выплавляемым моделям базируется на следующем основном принципе:

• Копия или модель конечного изделия изготавливаются из легкоплавкого материала.

• Эта модель окружается керамической массой, которая затвердевает и образует форму.

• При последующем нагревании (прокалке) формы модель отливки расплавляется и удаляется.

• Затем в оставшуюся на месте удалённого воска полость заливается металл, который точно воспроизводит исходную модель отливки.

Литьё по газифицируемым (выжигаемым) моделям

Литьё по газифицируемым моделям (ЛГМ) из пенопласта по качеству фасонных отливок, экономичности, экологичности и высокой культуре производства наиболее выгодно. Мировая практика свидетельствует о постоянном росте производства отливок этим способом, которое в 2007 году превысило 1,5 млн т/год, особенно популярна она в США и Китае (в одной КНР работает более 1,5 тыс. таких участков), где всё больше льют отливок без ограничений по форме и размерам. В песчаной форме модель из пенопласта при заливке замещается расплавленным металлом, так получается высокоточная отливка. Чаще всего форма из сухого песка вакуумируется на уровне 50 кПа, но также применяют формовку в наливные и легкоуплотняемые песчаные смеси со связующим. Область применения ЛГМ — отливки массой 0,1—2000 кг и более, тенденция расширения применения в серийном и массовом производстве отливок с габаритными размерами 40—1000 мм, в частности, в двигателестроении для литья блоков и головок блоков цилиндров и др.

Читайте также:
Биостеклофарфор или нержавейка что лучше

На 1 тонну годного литья расходуется 4 вида модельно-формовочных (неметаллических) материалов:

  • кварцевого песка — 50 кг,
  • противопригарного покрытия — 25 кг,
  • пенополистирола — 6 кг,
  • плёнки полиэтиленовой — 10 кв.м.

Отсутствие традиционных форм и стержней исключает применение формовочных и стержневых смесей, формовка состоит из засыпки модели песком с повторным его использованием на 95-97 %.

Центробежное литье и центробежный метод литья

Центробежный метод литья (центробежное литьё) используется при получении отливок, имеющих форму тел вращения. Подобные отливки отливаются из чугуна, стали, бронзы и алюминия. При этом расплав заливают в металлическую форму, вращающуюся со скоростью 3000 об/мин.

Под действием центробежной силы расплав распределяется по внутренней поверхности формы и, кристаллизуясь, образует отливку. Центробежным способом можно получить двухслойные заготовки, что достигается поочерёдной заливкой в форму различных сплавов. Кристаллизация расплава в металлической форме под действием центробежной силы обеспечивает получение плотных отливок.

При этом, как правило, в отливках не бывает газовых раковин и шлаковых включений. Особыми преимуществами центробежного литья является получение внутренних полостей без применения стержней и большая экономия сплава в виду отсутствия литниковой системы. Выход годных отливок повышается до 95 %.

В нашем производстве используют машины с горизонтальными осями вращения. Широким спросом пользуются отливки втулок, гильз и других заготовок, имеющих форму тела вращения, произведенные с помощью метода центробежного литья. Что такое центробежное литьё?

Центробежное литье — это способ получения отливок в металлических формах. При центробежном литье расплавленный металл, подвергаясь действию центробежных сил, отбрасывается к стенкам формы и затвердевает. Таким образом получается отливка. Этот способ литья широко используется в промышленности, особенно для получения пустотелых отливок (со свободной поверхностью).

Технология центробежного литья обеспечивает целый ряд преимуществ, зачастую недостижимых при других способах, к примеру:

  • Высокая износостойкость.
  • Высокая плотность металла.
  • Отсутствие раковин.
  • В продукции центробежного литья отсутствуют неметаллические включения и шлак.

Центробежным литьём получают литые заготовки, имеющие форму тел вращения:

  • втулки;
  • венцы червячных колёс;
  • барабаны для бумагоделательных машин;
  • роторы электродвигателей.

Наибольшее применение центробежное литьё находит при изготовлении втулок из медных сплавов, преимущественно оловянных бронз.

По сравнению с литьём в неподвижные формы центробежное литьё имеет ряд преимуществ: повышаются заполняемость форм, плотность и механические свойства отливок, выход годного. Однако для его организации необходимо специальное оборудование; недостатки, присущие этому способу литья: неточность размеров свободных поверхностей отливок, повышенная склонность к ликвации компонентов сплава, повышенные требования к прочности литейных форм.

Литьё в оболочковые формы

Литьё в оболочковые формы — способ получения фасонных отливок из металлических сплавов в формах, состоящих из смеси песчаных зёрен (обычно кварцевых) и синтетического порошка (обычно фенолоформальдегидной смолы и пульвер-бакелита). Предпочтительно применение плакированных песчаных зёрен (покрытых слоем синтетической смолы).

Оболочковую форму получают одним из двух методов. Смесь насыпают на металлическую модель, нагретую до 300°С, выдерживают в течение нескольких десятков секунд до образования тонкого упрочнённого слоя, избыток смеси удаляют. При использовании плакированной смеси её вдувают в зазор между нагретой моделью и наружной контурной плитой. В обоих случаях необходимо доупрочнение оболочки в печи (при температуре до 400°С) на модели. Полученные оболочковые полуформы скрепляют, и в них заливают жидкий сплав. Во избежание деформации форм под действием заливаемого сплава перед заливкой их помещают в металлический кожух, а пространство между его стенками и формой заполняют металлической дробью, наличие которой воздействует также на температурный режим охлаждающейся отливки.

Этим способом изготавливают различные отливки массой до 25 кг. Преимуществами способа являются значительные повышение производительности по сравнению с изготовлением отливок литьём в песчаные формы, управление тепловым режимом охлаждения отливки и возможность механизировать процесс.

Виды литья металлов и сплавов

Литье – это получение деталей заливкой металлического расплава в заранее подготовленные формы. Металл, залитый в формы постепенно, переходит в твердое состояние и приобретает вид готовой детали.

Детали, полученные таким видом обработки, используют практически во всех отраслях промышленности – при производстве авиационных двигателей, станкостроении, бытовой техники, ювелирном деле, стоматологии и пр.

Для такой формы обработки пригодны практически все виды металлов, особенно те, которые обладают таким свойством, как текучесть. То есть металл в жидком состоянии полностью заполняет литейную форму и принимает вид искомой детали. В литейном производстве применяют следующие металлы:

  • черные (стали, чугуны);
  • цветные (медь, алюминий, титан и их сплавы);
  • редкоземельные и драгоценные (золото, серебро и пр.).

Для получения деталей различных форм применяют различные технологии литья, среди них есть такие как – литье в землю, выплавляемым моделям и пр.

Виды литья металлов и сплавов

В промышленности применяют множество видов литья. Самым распространенным можно назвать литье в землю (песчаные формы). Кроме этого, широко применяют отливку расплавленного металла в многооборотные формы.

Читайте также:
Гибкий кабель канал своими руками

Каждый вид литья в состоянии обеспечить определенный уровень качества получаемых деталей. Каждый из них имеет свои технологические и экономические характеристики. Например, для производства канализационных люков из чугуна применяют литье в землю, а для производства корпусов двигателей применяют литье под давлением.

При производстве множества деталей применяют виды получения точных отливок среди них такие, как – статическое, вакуумное, центробежное и пр.

Статическая заливка металла

Статическая заливка подразумевает то, что расплав подается в литьевую форму и находиться в ней до полного затвердевания.

Вид вакуумной заливки применяют при обработке титана и его сплавов, жаростойких и литейных сталей. Эти материалы подвергают разогреву в вакууме. Такой подход позволяет заметно снизить количество газов в расплаве, этот процесс называют вакуумной дегазацией.

Для литья под давлением применяют специальное оборудование, которое заливает расплав в форму под давлением от 7 до 700 МПа. На практике применяют два типа оборудования, в одном применяют холодную форму, во втором разогретую. Литье под давлением применяют для получения деталей из цветных металлов. Невысока температура плавления, в сравнении со сплавами на основе железа, позволяет получать качественные отливки с относительно невысокими затратами.

Такой вид литья, как под давлением предоставляет возможность получения качественной поверхности отливок, соблюдения геометрических параметров, а также шероховатости и пр. Использование этого вида обработки металлов практически устраняет из технологического процесса производства деталей необходимость дальнейшей механической обработки. Но, такая технология не всегда позволяет выплавлять детали сложной формы.

Литье по замораживаемым ртутным моделям

Еще один вид литья выполняют по замораживаемым ртутным моделям. По сути, этот вид повторяет технологию литья по восковым моделям. Но есть и некоторые отличия. Так, ртуть обладает меньшим объемным расширением, чем воск 3,4% против 9%.
Ртутные модели применяют для работы с титаном, особо прочными сталями и некоторыми цветными металлами. Такой вид литья позволяет получать отливки диаметром порядка одного метра и весом до 140 кг. Порядок производства формы по ртутной модели включает в себя:

  1. Заливку ртути, в форму, изготовленную из стали. Такая форма собирается из двух частей и плиты их разделяющей. Такой подход позволяет получить модель по частям.
  2. После того как ртуть заполнила форму, ее погружают в смесь, состоящую из сухого льда и ацетона. Температура смеси составляет -73 °C. Погружение должно происходить с небольшой скоростью. Это позволяет не допустить образование пустот, заполнить все углубления и точно повторить все очертания модели.
  3. По окончании процесса заморозки, разделяющую плиту удаляют и модель становиться одним целым.
  4. Формирование литниковой системы и ее присоединение к полученной модели.
  5. Полученную модель погружают в раствор керамики. Так, происходит получение начального слоя оболочки формы.
  6. По мере просыхания первого слоя комплект погружают в керамический раствор более высокой плотности. Так получают второй слой. Для получения следующих слоев эту операцию необходимо выполнить несколько раз.
  7. После того как форма готова из нее удаляют ртуть. Для этого в форму заливают этот же материал, но имеющим комнатную температуру.
  8. Готовая форма должна быть помещена в печь, разогретую до 1010 °C и находится там, в течение двух часов. За это время из нее будут удалены летучие составляющие. После термической обработки форму охлаждают на воздухе.

Процесс литья в формы

Перед тем как заливать металлический расплав в такие формы, ее необходимо подогреть. Заливку такой формы выполняют в вакууме. Это обусловлено тем, в ней остаются пары ртути небезопасные для человека.

Использование такого вида литья позволяет получать отливки с небольшой толщиной стен.

Вакуумное литьё

Технологический процесс литья в вакууме применяют для производства особо точных отливок из стальных специальных сплавов. При выполнении вакуумного литья из формы удаляют газы. Это позволяет получать отливки с тонкими стенками и высоким качеством структуры металла.

Существует несколько видов литья в вакууме:

После удаления воздуха происходит всасывание металла в литьевую форму, которую размещают над расплавленным металлом. Кристаллизация проходит под воздействием атмосферного или повышенного давления.

Расплавленный металл попадает в форму под воздействием давления, при этом форма располагается под расплавленным металлом.

Литье может быть осуществлено в специальном оборудовании, которое оснащено вакуумированными пресс-формами.

Вакуумное литье металлов часто используют одновременно с вакуумной плавкой.

Электрошлаковое литьё

Существуют виды литья металлов, которые в силу своей сложности и дороговизны целесообразно использовать для получения отливок для особо ответственных деталей.

Электрошлаковое литье выполняют в несколько этапов:

  1. Создание шихты, для этого применяют предварительно подготовленные электроды.
  2. Затем, электроды подогревают снизу. Для этого через токопроводящий шлак пропускают электричество. Оно разогревает шлак, и полученное тепло прогревает электроды.
  3. Стальной расплав рафинируют шлаком, который исключает его насыщение кислородом и освобождает его от примесей.
  4. В этом процессе применяют формы, выполненные из металла и оснащенные системой водяного охлаждения. Именно в ней происходит остужение металла и формирование детали. Если существует необходимость в получении заготовок с внутренними пустотами, то для этого применяют металлическими стержнями.

Основное достоинство этого вида отливки металла заключается в том, получается расплав без посторонних примесей и равномерной структурой стали. Такой вид плавки применяют для получения специальных сплавов, которые, получить другими видами не получается.

Жаропрочное литье

Жаропрочное литье — это сложный технологический процесс, направленный на изготовление отливок. В процессе жаропрочного литья формы заполняют определенным сплавом и затем обрабатывают специальными средствами.

Литье это, пожалуй, самый экономичный вид получения заготовок и они отличаются высокими качественными свойствами. Область применения жаропрочного литья весьма обширна. Его выполняют при температуре 1000 °C. Литье этого типа позволяет продлить срок эксплуатации и повысить надежность узлов и агрегатов, которые работают в агрессивных средах. При выполнении жаропрочного литья применяют множество приспособлений:

  1. решетки;
  2. ленты;
  3. поддоны;
  4. горелки и пр.
Читайте также:
Гибкая плитка своими руками

Литейное оборудование для жаропрочного литья

Жаропрочное литье позволяет обеспечить получение таких качеств, как:

  1. Прочность деталей под воздействием высоких температур.
  2. Стойкость к перепадам температур.

Нержавеющее литье

Коррозионно-стойкие стали – это такой вид материала, в состав, которого входит некоторое количество легирующих элементов, придающие ей стойкость к воздействию коррозии, возникающей и от влаги, и от различных химических веществ.

Основную роль в придании коррозионной стойкости стали играет хром. Именно от его реакции с окружающей средой зависит образование защитной пленки, которая защищает металл от коррозии. Контроль над правильностью пропорций компонентов нержавеющей стали осуществляется еще на стадии подготовки к плавке. Нержавеющее литье отличается качеством поверхности, это тоже является важным фактором повышения стойкости стали к воздействию коррозии.

Непрерывное литье

Получение слитков и других изделий, во время перемещения расплава вдоль зон заливки и остывания называют непрерывным литьем. При этом сама литьевая форма может оставаться неподвижной или совершать определенные перемещения.

Такой вид разлива металла позволяет получать отливки неограниченной длины. Но на самом деле длина отливок напрямую зависит от размеров производственного помещения. Качество получаемого металла напрямую зависит от равномерности скорости перемещения и разлива расплавленного металла, времени кристаллизации и вида удаления отливки. Для ускорения процесса кристаллизации применяют водяное охлаждение. Еще одно преимущество непрерывной разливки металла – это небольшое количество отходов, получаемых во время работы. Кроме того, эта технология разливки металла позволяет снизить трудоемкость процесса и уменьшить количество необходимо оснастки и инструмента.

Двухкомпонентное литье

Двухкомпонентное литье пластмассы позволяет получать самую разнообразную продукцию. Процесс двухкомпонентного литья выглядит следующим образом:

  • В пресс-форму впрыскивают поверхностный материал, который затвердевает на рабочих поверхностях.
  • После впрыска и отвердевания материала, который будет располагаться на поверхности в форму, подают базовый материал.

Порядок подачи материала при использовании этой технологии может быть изменен в зависимости от параметров изготавливаемой продукции. Основная особенность такого вида получения деталей – это контроль над количеством материала. Если пропорции не соблюдены, то деталь может быть испорчена.

Типы литейного производства

Литейное производство разделяют на три основных типа: массовое, серийное и единичное.

Массовое производство характеризуется непрерывным выпуском отливок ограниченной номенклатуры большими партиями. Примером могут служить литейные цехи автомобильных, тракторных и других подобных предприятий.

Массовое производство позволяет механизировать и автоматизировать технологический процесс в целом и организовать его более экономично.

Серийное производство характеризуется определенной периодичностью выпуска отливок ограниченной или широкой номенклатуры партиями (сериями). Примером является выпуск литых заготовок станкостроительными заводами. При серийном производстве можно выделить сходные группы отливок по габаритным размерам и массе, а также механизировать и автоматизировать отдельные операции. Эти условия являются наиболее благоприятными для внедрения передовой технологии при изготовлении определенной группы отливок.

Единичное производство характеризуется выпуском разнообразных отливок в небольших количествах, а иногда отдельных сложных литых деталей для опытных образцов станков, приборов, машин. В единичном производстве значительный процент технологических операций выполняют вручную, так как различная номенклатура выпускаемых отливок не позволяет механизировать их производство. Примером единичного производства может служить выпуск уникальных корпусов турбин, станин, деталей экскаваторов, мощных прессов и других машин.

Основным производственным подразделением предприятия является цех, в котором изготовляется продукция (или часть ее) или выполняется определенная стадия производства. В машиностроении цехи, как правило, подразделяют на основные, вспомогательные и побочные.

Задачей основных цехов является изготовление основной продукции, предназначенной для реализации. Основные цехи машиностроительных заводов делят на заготовительные (литейные (чугунолитейный, сталелитейный, цех литья под давлением), кузнечный или кузнечно-прессовый, термический и др.), механические и сборочные.

Остальные характеристики литейной формы (объемная, оболочковая, опочная, безопочная, кесонная и т. д.), составы и свойства формовочных смесей, способы их уплотнения или упрочнения, характеристики отливок и сплавов для их изготовления, типы производства и другие характеристики, определяют лишь варианты этого технологического процесса и оборудование для выполнения конкретных операций.

Указанный технологический процесс и варианты его осуществления – предмет рассмотрения дисциплины «Технология литейного производства».

Из многочисленных разнообразных специальных технологий литья в первую очередь целесообразно выделить способы, обладающие характерными признаками, отличными от традиционной технологии.

Рассмотрим способы литья, отличающиеся применяемыми инструментами – литейными формами.

I. Литье в разовые неразъемные литейные формы из дисперсных огнеупорных материалов с сохранением заполнения формы гравитационным методом сверху из ковша через литниковую систему, как в традиционной технологии.

Особенность этого способа – использование разовой модели, которую для удаления из неразъемной формы разрушают до или в процессе заполнения формы расплавом. В этот способ входят литье по выплавляемым, выжигаемым, растворяемым и газифицируемым моделям. В настоящее время наибольшее распространение получило литье по выплавляемым моделям, а новым и развивающимся процессом является литье с использованием моделей из фотополимерных материалов.

II. Литье в полупостоянные или постоянные разъемные формы с сохранением заполнения формы гравитационным методом сверху из ковша через литниковую систему.

Общая характеристика этого способа – разборная литейная форма, состоящая из полупостоянных (или постоянных) и разовых элементов. Конструкция формы должна позволять извлекать отливку без повреждения многократно используемых элементов формы. Основной метод – литье в кокиль.

Известно также литье в углеродные (графитовые) формы.

Характерные признаки следующих способов – дополнительные воздействия на расплав при заполнении формы и затвердевании отливки. В этих случаях тип и конструкция литейной формы определяются требованиями к отливке и параметрами воздействия на расплав и кристаллизующуюся отливку.

Читайте также:
Гидропескоструйный аппарат своими руками

III. Литье с различными дополнительными воздействиями на расплав при заполнении формы в целях получения, главным образом, тонкостенных отливок или отливок с массивными и тонкими частями:

1) запрессовка металла в форму с высокими скоростями поршневой системы (литье под давлением), при этом применяются лишь металлические разъемные литейные формы (пресс-формы) и не исключается использование стержней и формообразующих вставок из дисперсных огнеупорных материалов;

2) литье под регулируемым, относительно невысоким газовым давлением (литье под низким давлением, с противодавлением, вакуумным всасыванием и др.), что позволяет применять разъемные и неразъемные литейные формы из любых материалов, обладающих достаточной огнеупорностью и прочностью;

3) центробежное литье фасонных отливок с возможностью использования разнообразных конструкций литейных форм. Однако при центробежном литье тел вращения (труб, втулок, гильз и др.) обычно применяют формы специальной конструкции – изложницы;

4) способы, основанные на других принципах заполнения формы (литье выжиманием, погружением форм в расплав и др.).

Конечно, воздействия на расплав продолжаются и после заполнения им формы, что способствует повышению плотности отливок и качества их поверхности.

Приведем способы, в которых наиболее значимо воздействие на расплав в период затвердевания. Такие способы используют для получения особо плотных отливок со специальной микроструктурой.

IV. Литье под всесторонним газовым давлением (автоклавное литье) с применением литейных форм из различных материалов; литье с кристаллизацией под давлением (жидкая штамповка) с использованием металлических форм.

V. Литье с воздействием на расплав, оказывающим существенное влияние на формирование микроструктуры отливок. К таким способам можно отнести способы с электрическим и электромагнитным воздействием на расплав до, во время или после его поступления в форму, с ультразвуковой обработкой расплава и др.

VI. Способы, основанные на формировании свойств отливок при непрерывных и полунепрерывных процессах литья: непрерывном литье с использованием стационарных и подвижных кристаллизаторов; литье вытягиванием из расплава и полунепрерывном литье для получения отливок постоянного профиля по длине; электрошлаковом литье, литье с последовательным заполнением, литье намораживанием и другие способы для получения фасонных отливок.

VII. Способы получения отливок с различными специальными свойствами: армированных отливок; отливок из композиционных материалов и др.

В производстве литых заготовок специальные технологии литья занимают значительное место. Традиционным литьем в песчано-глинистую форму получают 70…75 % отливок от общего объема производства и только 25…30 % отливок – специальными технологиями литья (это далеко не точно характеризует объем производства специальными технологиями литья). Как правило, специальными технологиями обычно изготовляют некрупные отливки из черных сплавов и большинство легких отливок из цветных сплавов. Поэтому по количеству получаемых отливок специальные технологии литья не уступают традиционному литью в песчано-глинистые формы.

Следует отметить, что влияние специальных технологий литья в промышленности не одинаково. Они обладают разной универсальностью, а некоторые из упомянутых выше способов находятся в стадии разработки или освоения. Описать все существующие методы в рамках одного учебника невозможно, так как это задача справочной и специальной литературы.

Почему литейщики выбирают ХТС-процесс

Почему литейщики выбирают ХТС-процесс

В литейном производстве, как и в любом другом, чтобы достичь оптимального соотношения «качество продукции – стоимость – затраты», необходимо менять подход к технологическому процессу, переходить на использование современных материалов, внедрять передовые технологии литья. Один из них – это литье в холодно-твердеющие смеси. ХТС, как говорят эксперты отрасли, – это полное управление процессом, контроль времени работы, производительности и качества литья.

Что представляют собой холодно-твердеющие смеси?

ХТС – это смеси, твердеющие на воздухе, в оснастке или вне ее под действием газообразных, порошкообразных и жидких отвердителей или катализаторов. Литье в холодно-твердеющие смеси используются при изготовлении отливок любой конфигурации из черных и цветных сплавов. ХТС можно легко адаптировать к различным требованиям по производительности, качеству (включая чистоту, размерную и массовую точность, товарный вид), возможностям инвестиций, экологическим и климатическим условиям, квалификации персонала.

ООО «Укрфаворит» (г. Мелитополь, Запорожская обл.) уже 12 лет помогает предприятиям переходить на литье в холодно-твердеющие смеси. ХТС позволяет изготавливать отливку по технологиям, основанным на использовании синтетических смол. «Укрфаворит» – компания-практик, которая провела более 1,5 тысяч испытаний на 500 предприятиях страны. Ее усилиями, начиная с 2008 года, более 200 украинских литейных предприятий из 640 уже освоили этот вид литья. Украинские литейщики говорят, что ХТС – это универсальный способ литья, позволяющий снизить себестоимость продукции за счет использования химической реакции вместо газа, и автоматизации процесса – вместо большого штата сотрудников.

Виды ХТС процессов

ХТС-процессы разделяются на Cold-Box процессы (используют для приготовления стержней) и No-Bake процессы (используют для приготовления форм). No-bake процессы, относящиеся к номенклатуре ХТС, заключаются в полимеризации смол под действием различного типа отвердителей. Процесс обусловлен протеканием экзотермической реакции, на его динамику влияют реакционность связующего, «сила» катализатора и температура.

Выделяют несколько видов NOBAKE процессов формовки:

  • Alpha-set процесс – щелочная система.
  • Pep-set процесс – фенол-уретановая система.
  • Furan-процесс — система кислотного отверждения.

В Украине наибольшее распространение получили два No-Bake процесса: alpha-set – его используют 37% предприятий и furan – 50%. Относительно новый pep-set процесс используется только одним процентом предприятий Украины. Использование Resol-co2 и amin процессов в Украине составляет 6%.

Особенности ХТС процессов, их преимущества

Метод литья в холодно-твердеющую смесь основан на свойствах песчано-смоляной смеси отверждаться под воздействием катализатора. При этом:

  • обеспечивается чистота поверхности, соблюдается точность геометрических размеров отливки, достигается высокое качество изделий;
  • деформация при производстве форм отсутствует, количество дефектов минимальное;
  • за счет использования более простого оборудования себестоимость продукции снижается;
  • появляется возможность автоматизации процесса приготовления смесей;
  • сокращаются энергозатраты за счет отсутствия операции сушки;
  • снижается трудоемкость финишных операций;
Читайте также:
Вакуумный отжиг нержавейки

Иные виды литья: ПГС (литье в песчано-глинистые смеси), ЛВМ (литье по выплавляемым моделям), ЛГМ (литье по газифицируемым моделям), ЛПД (литье под давлением)

Существенную долю украинского литья (около 95%) получают, используя классические песчано-глинистые и холодно-твердеющие смеси. Оставшиеся 5% объёма литья распределены среди иных видов литья.

Песчано-глинистые смеси (ПГС) используются для изготовления литейных форм и стержней. Состоят в основном из 3 основных компонентов: песок, глина, вода. Для улучшения различных свойств смеси используются вспомогательные добавки.

К недостаткам песчано-глинистых смесей относятся:

  • большой объём вспомогательных материалов, а это – дополнительные производственные площади и спецоборудование для их переработки;
  • недостаточные точность и качество поверхности отливок, и как следствие – большие потери металла в стружку;
  • сложность и дороговизна механизации и автоматизации изготовления форм и получения отливок;
  • использование большого количества сыпучих материалов;

Альтернативными методами литья являются: литье по выплавляемым моделям, в оболочковые формы, в металлические формы (кокили), литье под давлением, центробежное литье и др. Различие этих способов: в материалах, используемых для формы; технологии изготовления формы; условиях заливки формы (свободная заливка и заливка под давлением); условиях формирования отливки (например, кристаллизация металла отливки под действием центробежных сил). Все это определяет технологические возможности способа литья и влияет на качество получаемой отливки.

  • Литье по выплавляемым моделям (ЛВМ). Для получения отливки применяются разовые точные неразъемные керамические оболочковые формы. Перед заливкой расплава модель удаляется из формы выплавлением. Такой вид литья чаще всего применяется для получения тонкостенных отливок сложной конфигурации. Каждая модель может быть использована для получения только одной отливки, так как в процессе изготовления формы она вытапливается.
  • Литье по газифицируемым моделям (ЛГМ) – для получения отливки используется модель, которая газифицируется при заливке расплавленного металла в форму. По этой технологии модели изготавливают из пенополистирола. При заливке металл испаряет модель и заполняет освобождающийся объем. До 90% отливок можно применять без механической обработки.
  • Литье под давлением (ЛПД) – способ, при котором сплав приобретает форму отливки под высоким давлением. Он применяется для сплавов цветных металлов из-за их низкой температуры плавления, и для некоторых сталей. Позволяет изготавливать отливки значительной площади с малой толщиной стенок (менее 1 мм).

Сравнивая все виды литейных процессов, эксперты отрасли делают ставки и отдают преимущество ХТС-процессу, который определяется современным уровнем управления, получением качественно новых характеристик формы, которые приводят к размерной точности и универсальности. Экологичность ХТС-процесса достигается за счет повторного использования песка и смол в качестве связующих.

Георгий Саркисян, начальник технического отдела ООО «Укрфаворит», говоря о ХТС-процессе, отмечает современный уровень компьютеризации управления процессом литья, получения технологических свойств формы, которые приводят к лучшему качеству поверхности, размерной точности и универсальности.

Собственник ООО «Укрфаворит» Елена Исаева миссию своей компании видит в том, чтобы сделать литье проще, а продукцию – лучше. «Предприятие, использующее в своей работе передовые технологии и современные материалы, получает высокую производительность за короткий срок, минимальное количество задействованных сотрудников, их безопасность и экологичность производственного процесса, – говорит Елена Исаева. – Мы 12 лет работаем с иностранными партнерами, были в Польше, Дании, Германии, Англии, посетили десятки предприятий с ХТС-процессом. В каждом таком цеху работает 50-60 человек, минимизирован человеческий фактор и само производство, до совершенства доведена автоматизация процессов и технологий. Вот к чему надо стремиться».

Для внедрения ХТС-процесса на производстве, безусловно, необходимы вложения. На старом оборудовании, со старыми мощностями неэффективно работать с материалами, которые используются в ХТС. Очень важно соблюдение в цеху температурного режима, от него зависит эффективность литейного процесса. Если собственник предприятия все-таки решится на инвестирование и модернизацию, то в недалеком будущем он получит снижение себестоимости производимой продукции. В ХТС-процессе не используется газ, а есть химическая реакция, которая позволяет производить продукцию в любых временных рамках.

Использование ХТС – это будущее каждого предприятия, которое стремится вперед, которое готово осваивать новые рынки и технологии, предприятия, думающего о своем завтрашнем дне, желающего зарабатывать в Европе, где всегда есть потребность в высококачественной продукции. Компания «Укрфаворит», как эксперт в литейной отрасли, оказывает помощь и сопровождение на всех этапах внедрения ХТС-процесса, в том числе, принимает участие в подготовке производства вплоть до запуска, осуществляет технологическую поддержку и помогает найти кадры, оказывает консультации по модернизации и закупкам оборудования, оснастки и высококачественных материалов для литейного производства.

Мы уверены в том, что создавать будущее необходимо сегодня, чтобы уже завтра ощутить все преимущества использования ХТС-процесса в производстве.

Обзор современных методов литья металла

Несмотря на многовековую историю литейного производства его технологии постоянно совершенствуются. Это позволяет исследователям и производственникам подробно исследовать явления, связанные с новыми параметрами процесса литья, способствуя получению бездефектных отливок хорошего качества. Имеются возможности для моделирования сложных процессов литья, что уменьшает количество литейных дефектов. Передовые методы литья включают производство пластичных отливок и их термический анализ, отливку композитов с металлической матрицей методом вихревого перемешивания, литьё алюминия с применением постоянного тока, процессы литья под давлением и так далее. Некоторые из этих способов рассматриваются далее.

  • Отливка по выплавляемым моделям
  • Кокильное литье
  • Под давлением
  • Под регулируемым давлением
  • В оболочковые формы
  • Центробежное литье
  • По газифицируемым моделям
  • Непрерывное литье
  • Литье металла в ХТС

Отливка по выплавляемым моделям

Литьё по выплавляемым моделям позволяет производить точные компоненты, сводя к минимуму отходы материалов, уменьшая энергоёмкость производства и снижая затраты на последующую обработку готовых отливок, причём любой степени сложности.

В технологии литья по выплавляемым моделям используется оболочка из керамики, гипса или пластика, которая формируется вокруг восковой формы. Затем эта форма плавится и удаляется в печи, а металл заливается в оболочку для создания отливки.

Процесс литья по выплавляемым моделям происходит в несколько этапов:

  • Создание исходного образца, в котором отражается конфигурация готовой детали, с поправкой на тепловую усадку заготовки;
  • Изготовление восковых образцов и создание деревянной модели. Она собирается таким образом, чтобы обеспечить доставку расплава ко всем труднодоступным частям отливки;
  • Создание оболочки пресс-формы, когда вся восковая модель окунается в керамическую суспензию, покрывается песчаной оболочкой и отправляется на сушку. Эти циклы повторяются до тех пор, пока не будет создана оболочка желаемой толщины, которая устанавливается по размерам и конфигурации готовой отливки. После высыхания керамической оболочки она становится достаточно прочной, чтобы удерживать расплавленный металл во время литья.
  • Удаление воска, для чего вся сборка помещается в паровой автоклав, чтобы растопить практически весь воск (остатки, пропитанные керамическим составом, сжигаются в печи). Тогда же удаляются и литники;
  • Расплавление и литьё. Форму предварительно нагревают до определенной температуры и заполняют расплавленным металлом, создавая металлическую отливку. С помощью процесса литья по выплавляемым моделям можно получить готовый продукт из любого сплава. В зависимости от его химического состава можно применить плавку на воздухе или в вакууме. Вакуумная плавка используется тогда, когда в сплаве присутствуют реактивные элементы.
  • Заключительные операции. После того, как отливка окончательно остынет, оболочка кристаллизатора отделяется от отливки путем вытеснения. При этом отрезаются остатки каналов, литников, а, при необходимости, выполняется пескоструйная обработка, шлифовка и механическая доводка отливки до размерам, обусловленным чертежом изделия.
Читайте также:
Газовые горелки для печей отопления своими руками

Технология включает стадию неразрушающего контроля, для чего используется флуоресцентный, магнитопорошковый, рентгенографический или другие методы проверки качества.

  • Широкий диапазон массы получаемых отливок – от мелких до 300…350 кг.
  • Универсальность и сложность формы, включая и такие, которые нельзя получить металлорежущей обработкой на станках.
  • Минимизация последующей механической доводки.
  • Высокая точность и низкая шероховатость готовой поверхности.

Литьё по выплавляемым моделям – хорошая альтернатива сварке, поскольку многие компоненты можно объединить в одну отливку сложной формы.

Поскольку инструмент довольно сложен в изготовлении, то данная технология полностью окупает себя в условиях серийного и массового производства.

Кокильное литье

Все виды литья в кокиль – это группа методов, особенно подходящих для получения отливок из цветных сплавов – алюминия, магния и латуни. Перед отливкой функциональные поверхности форм обрабатываются специальным каолином или аналогичным покрытием, которое позволит эффективно разделить поверхности. Формы, которые не могут быть извлечены из изложницы, часто изготавливаются с применением, песчаных стержней. После литья стержни уничтожаются.

По сравнению с литьём в песчаные формы, затвердевание кристаллизатора происходит быстрее за счет лучшей теплопроводности. Образуется отливка с относительно мелкой и плотной структурой материала, которая, в то же время, имеет лучшие механические свойства по сравнению с отливкой из того же материала, но отлитой в песчаную форму.

Преимущества кокильного литья:

  • вследствие более быстрого затвердевания кокильное литье обладает лучшими механическими свойствами и относительно мелкой и плотной структурой материала;
  • небольшая пористость поверхности;
  • высокая точность размеров и уменьшенные показатели шероховатости поверхности;
  • уменьшение коэффициента потерь металла.

Литье в кокиль представляет собой хороший выбор для производства отливок среднего размера для серий от 1000 до 10000 штук при минимальной производственной партии в 100 штук.

Процесс применяется для изготовления отливок средних по размерам корпусов приборов, крышек приводов, стоек, вставок латунных или стальных уплотнителей (гайки, корпуса подшипников, штифты и т. д.).

Под давлением

Литье под давлением – это производственный процесс, адаптированный под изготовление деталей в больших объёмах. Форма для отливки включает литниковый канал, по которому расплавленный материал выходит из сопла машины для литья под давлением. В форме имеется система каналов, которые соединяются с литником, (обычно внутри или как часть пресс-формы) и направляют расплавленный материал в полость пресс-формы. Часть канала после бегунка, называемая затвором, ведёт непосредственно в полость инструмента. После цикла литьевой формы (обычно длится всего несколько секунд) весь расплав охлаждается, оставляя затвердевшую отливку в литнике, направляющих и в полости пресс-формы.

Основным преимуществом метода литья под давлением является возможность массового производства отливок. Первоначальные затраты на внедрение и освоение производства достаточно велики, зато впоследствии стоимость единицы продукции становится чрезвычайно низкой.

  • низкий процент брака (в сравнении с традиционными производственными процессами, включая обработку на станках с ЧПУ);
  • снижение отходов производства вследствие малых потерь металла в литники, направляющие, и места расположения отверстий под выход расплава;
  • возможность получения деталей из термореактивных пластмасс.

Литье под давлением может быть воспроизведено в любом объёме, поскольку стойкость пресс-форм весьма высока. Это обеспечивает однообразие качества отливок и стабильность их характеристик при крупносерийном производстве.

Технология литья под давлением практически исключает любую доработку формы готовых изделий.

Под регулируемым давлением

Разновидность литья под давлением, которая обеспечивает лучшую управляемость процессом. Существует множество факторов, которые могут повлиять на качество конечного продукта. Нижеприведенные переменные играют важную роль в процессе литья под регулируемым давлением:

  • Скорость, с которой расплавленный металл вводится в полость пресс-формы,. Важно, чтобы расплавленный металл полностью заполнил полость до того, как он начнет затвердевать. Если скорость потока металла не идеальна, это отрицательно сказывается на прочности конечного продукта.
  • Давление впрыска, напрямую влияющее на скорость поступления расплавленного металла в полость пресс-формы. При литье под регулируемым давлением увеличивают давление впрыска, чтобы повысить герметичность. Для обеспечения структурной стабильности отливки используется сочетание высокого давления впрыска и увеличенных размеров литника. Это, в свою очередь, улучшает общие механические свойства отливки, в частности, прочность на растяжение.
  • Время, необходимое для того, чтобы расплавленный металл заполнил полость, зависит от скорости металла на затворе и площади затвора. Если затвор большой, скорость впрыска может быть низкой, но если затвор маленький, скорость впрыска должна быть высокой для того, чтобы полностью заполнить полость.
Читайте также:
Биостеклофарфор или нержавейка что лучше

Для литья под давлением используют сплавы металлов и сплавов, которые характеризуются повышенными литейными свойствами (жидкотекучестью).

Важным фактором, влияющим на литейную способность сплава, является интервал затвердевания. Если разница между точкой твердого и жидкого состояния сплава велика, литье под регулируемым давлением не применяют.

В оболочковые формы

Литьё в оболочку применяют для получения головок цилиндров, шатунов и других деталей машин, где требуется повышенная точность. Для данного процесса необходима песчаная форма, причём используется особый тип покрытого смолой песка.

Процесс обеспечивает ряд преимуществ:

  • возможность создавать сложные формы с высочайшей точностью;
  • низкие трудозатраты;
  • пригоден для большинства металлов и сплавов;
  • используется при любых масштабах производства;

Вначале песок тщательно перемешивается со смолой, которая действует как связующее. Затем песок засыпается в нагретую форму, температура которой обычно достигает 750…13000С. Нагретая форма инициирует реакцию с песком, покрытым смолой. Когда песок вступает в контакт с горячей формой, на внутренней её поверхности образуется оболочка. Далее излишки песка удаляют из формы, а затем удаляется и сама оболочка, для чего используются выталкивающие штифты. Выталкиватель встроен в саму форму, что позволяет легко удалить вновь созданную оболочку, при этом не повредив её.

Центробежное литье

Центробежное литье – это процесс, позволяющий получать высокопрочные отливки. Такую технологию выбирают для таких изделий, как корпуса компрессоров реактивных двигателей, гидравлических компенсационных колец, многих изделий оборонного назначения.

Этапы процесса центробежного литья начинаются с заливки расплавленного металла в предварительно нагретую головку. Пресс-форма может быть ориентирована либо по вертикальной, либо по горизонтальной оси в зависимости от конфигурации детали.

При вращении формы во время заливки расплавленного металла центробежная сила распределяет расплавленный металл в форме под давлением, в 100 раз превышающим силу тяжести. Комбинация этого давления, контролируемого затвердевания и вторичного рафинирования позволяет получать изделия высочайшего качества.

Когда пресс-форма начинает заполняться, более плотный расплавленный металл прижимается к стенке. Направленное отверждение прочного металла происходит от периферии пресс-формы к каналу, в то время как менее плотный материал, включая примеси, перемещается к внутреннему диаметру.

После затвердевания отливки деталь удаляют из пресс-формы, а остаточные загрязнения, сохранившиеся на поверхности отливки, подвергаются механической обработке – зачистке.

Вариантом технологии является центробежное литье в вакууме. Оно используется, когда точность детали и контроль воздействия атмосферы имеют решающее значение, поскольку некоторые сплавы, в том числе никель-кобальтовые сплавы, реактивны по отношению к кислороду.

Важно: центробежное литьё в вакууме обеспечивает очень высокую надежность изделий, часто используемых в аэрокосмической и военной промышленности.

По газифицируемым моделям

Представляет собой технологию получения отливок высокого качества с применением исходной модели (заготовки), полученной из материала, который при заливке расплавленного металла в форму насыщается выделяющимися газами.

В результате действия высоких температур, которое проявляется в процессе заливки расплава в форму, модель сначала разрушается, а затем расплавляется. Продукты разрушения в капелеподобном состоянии выдуваются непрерывным газовым потоком. При этом в зоне обработки, в зависимости от конструктивной схемы установки, создается либо отрицательное давление, либо вакуум. Под влиянием разницы давлений внутри и вне контейнера освободившееся место занимается металлическим расплавом, который детально воссоздаёт конфигурацию и размеры отливки.

Непрерывное литье

Процесс, который позволяет позволяет металлам и сплавам растягиваться, формироваться и затвердевать без необходимости прерывания заливки. При этом сокращаются отходы, повышается выход готовой продукции, улучшается экономическая эффективность производства.

Методом непрерывного литья под давлением изготавливаются аккумуляторные решётки. Использование системы роликов и форм с водяным охлаждением снижает вероятность попадания примесей и обеспечивает лучшее соотношение толщины.

Литье металла в ХТС

Ускорение процесса литья привело к разработке холоднотвердеющих смесей (ХТС), получивших широкое распространение. У них есть определенные недостатки. Например, некоторые самовысыхающие масла создают форму, которая требует длительных периодов сушки, особенно когда доступ воздуха к ней предотвращен. Синтетические смолы на основе мочевины, которые также разработаны для использования в качестве ХТС, обладают очень низкими температурами разрушения, что, в свою очередь, ограничивает универсальность получаемой формы. Песочные смеси, содержащие смолы кислотного отверждения на основе фурана (еще одно, но относительно новое связующее, отверждающееся на холоде), также обладают определенными ограничивающими характеристиками. Например, они имеют тенденцию вызывать прилипание формы к отливке, и выделение газов, которое обычно сопровождает заливку расплавленного металла в формы, становится очень выраженным и турбулентным.

Современные составы ХТС образуются с использованием связующих, содержащих по крайней мере одну этоксилиновую смолу дифенилметана или производных дифенола, к которой в качестве отвердителя добавляется хотя бы одно органическое соединение, содержащее множество реакционноспособных аминогрупп.

Очень хорошие результаты получаются, когда этоксилиновые смолы синтезируются из пара-замещенных производных дифенилметана, особенно из бисфенола. При этом их эпоксидный эквивалент превышает 170.

Среди органических соединений, которые могут быть использованы в качестве отвердителей, перспективны составы, имеющие множество реакционноспособных аминогрупп и особенно полимеры (линейные или кольцевые), которые включают от двух до пяти = NCH CH групп.

Различные виды литья металлов преимущества и недостатки [Часть 1]

Литье это производственный процесс во время которого жидкий металл заливается в полость формы, которая соответствует форме и размеру детали. Затвердевшая часть также известная как отливка, выбрасывается или выламывается из формы для завершения процесса. На результат процесса влияет множество факторов, например такие как: скорость заливки, скорость охлаждения во время затвердевания, температура формы во время заливки, материал и толщина покрытия штампа и д.р.

Читайте также:
Гибкая плитка своими руками

Технологический процесс:

Характеристики процесса:

  1. Можно производить детали любой формы, особенно детали со сложной формой внутренней полости.
  2. Сильная адаптивность, неограниченные типы сплавов и почти неограниченный размер отливки.
  3. Широкий источник материалов, отходы могут быть переплавлены, инвестиции в оборудование низкие.
  4. Высокий процент брака, низкое качество поверхности и плохие условия труда.

10 видов металлического литья металлов:

Что такое литье в песок

Детали из стали, железа и большинства цветных металлов и сплавов могут быть получены методом литья в песчаную форму.

Технологический процесс:

Литьё в песчаные формы

Технические характеристики:

  1. Подходит для изготовления заготовок сложной формы, особенно со сложной внутренней полостью;
  2. Широкая приспособляемость и низкая стоимость;
  3. Для некоторых материалов с плохой пластичностью, таких как чугун, литье в песчаные формы является единственным процессом формования для изготовления деталей или заготовок.

Область применения: Блок автомобильного двигателя, головка блока цилиндров, коленчатый вал и другие отливки.

2) Литье по выплавляемым моделям

Что такое литье по выплавляемым моделям (инвестиционное литье)?

Способ литья, который обычно означает изготовление шаблона из легкоплавких материалов (парафин, воск и др.) последующей запрессовки в пресс форму, поверхность шаблона покрыта несколькими слоями огнеупорных материалов, изготавливается точная модель изделия и литниковая система.

Технологический процесс:

Преимущества:

  1. Высокая точность размеров и геометрическая точность;
  2. Высокая шероховатость поверхности;
  3. Можно отливать сложные отливки, а список литейных сплавов не ограничены.

Недостатки: сложные процедуры и высокая стоимость

Область применения: данный метод подходит для производства мелких деталей сложной формы, с высокими требованиями к точности, или для другой обработки, которую трудно выполнить, например, лопаток турбинных двигателей.

3) Литьё металлов под давлением

Металлическая жидкость под высоким давлением с большой скоростью подается в полость прецизионной металлической формы, затем металлическая жидкость охлаждается и затвердевает под давлением, образуя отливку.

Технологический процесс:

111111111

Преимущества:

  1. Металлическая жидкость подвергается высокому давлению, высокая скорость потока во время литья под давлением.
  2. Хорошее качество продукции, стабильный размер и хорошая взаимозаменяемость.
  3. Высокая эффективность производства, формы для литья под давлением можно использовать много раз.
  4. Данный метод подходит для массового производства с хорошими экономическими преимуществами.
  1. При данном методе литья есть склонность к образованию мелких пор и усадке.
  2. Детали, отлитые под давлением, имеют низкую пластичность и не должны применяться для работы под ударной нагрузкой и вибрацией.
  3. Невысокая стойкость пресс-форм, особенно при литье сплавов с высокой температурой плавления (сталь, чугун, медные сплавы).

Область применения: литье под давлением сначала применялись в автомобильной промышленности и приборостроении, а затем постепенно распространились на различные отрасли, такие как сельскохозяйственное машиностроение, станкостроение, электронная промышленность, национальная оборонная промышленность, компьютеры, медицинское оборудование, часы, фотоаппараты и бытовая техника.

4) Литье под низким давлением

Литье под низким давлением (Кокильное литье)

На жидкий металл, находящимся в форме подается давление (0,02 – 0,06 МПа) под воздействием которого металл по металлопроводу поднимается вверх и заполняет полость литейной формы.

Технологический процесс:

Технические характеристики:

  1. Давление и скорость во время заливки можно регулировать, поэтому его можно применять для различных литейных форм (таких как металлические формы и песчаные формы), литья различных сплавов и отливок различных размеров.
  2. Применяется донно-инжекционное заполнение, заполнение металлической жидкостью стабильно, и нет явления разбрызгивания, что позволяет избежать вовлечения газа и эрозии стенки формы и сердцевины, что улучшает квалификацию отливок.
  3. Отливка кристаллизуется под давлением. Отливка имеет плотную структуру, четкие контуры, гладкую поверхность и высокие механические свойства. Это особенно полезно при литье крупных тонкостенных деталей.
  4. Устраняет необходимость заполнения стояка и повышает коэффициент использования металла до 90 – 98%.
  5. Низкая трудоемкость, хорошие условия труда, простое оборудование, легко осуществить механизацию и автоматизацию.

Область применения: В основном используется в традиционных изделиях (головка цилиндра, ступица, рама цилиндра и т.д.).

5) Центробежное литье

Центробежное литье

Это метод литья, при котором расплавленный металл заливается во вращающуюся форму, а форма заполняется и затвердевает под действием центробежной силы.

Технологический процесс:

Преимущества:

  1. Почти отсутствует расход металла в системе заливки и в системе стояка, что повышает производительность процесса.
  2. При производстве полых отливок можно отказаться от стержня, что позволяет значительно улучшить способность заполнения металлом при производстве длинных трубчатых отливок.
  3. Отливка имеет высокую плотность, малое количество дефектов, таких как поры и шлаковые включения, и высокие механические свойства.
  4. Легко производить составные металлические отливки стволов и рукавов.
  1. Существуют определенные ограничения при использовании в производстве отливок специальной формы.
  2. Диаметр внутреннего отверстия отливки не точен, поверхность внутреннего отверстия шероховатая, качество низкое, припуск на обработку большой.
  3. Отливка подвержена сегрегации по удельному весу.

Область применения: Центробежное литье впервые было использовано для производства литых труб. Процесс центробежного литья применяется в металлургии, горнодобывающей промышленности, транспорте, ирригационном и дренажном оборудовании, авиации, автомобилестроение и других отраслях промышленности где используют процессы центробежного литья для производства отливок из стали, чугуна и цветных углеродистых сплавов. Среди них наиболее распространено производство центробежно-литых чугунных труб, гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания и втулок валов.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
gmnu-nazarovo.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: