Основные виды литья для изготовления отливок. Можно ли отливать металлы в формах сделанных из материала
|
Определения литья в землюОпределим, какими терминами называют литейную технологию заливки металла в формы на основе песка. Аналогичными считаются формулировки: - Литье в песчаные формы, смеси;- Литье в песчано-глинистые формы, смеси;- Литье в землю.Все эти термины обозначают одну и туже технологию литья. Применение далее любого из названий, будем считать аналогами. Литейная продукция Литье в песчаные формы – метод литья металлов и сплавов, при котором расплавленный металл заливается в форму сделанную из плотно утрамбованного песка. Для связи песчинок между собой, песок смешивают с глиной, водой и другими связующими материалами.Более 70% всех металлических отливок производится с помощью процесса литья в песчаные формы.Основные этапы Есть шесть шагов в этом процессе: -Поместить модель в опоку с песком, чтобы создать форму. -В необходимых местах присоединяются литниковая система и выпоры. -Удалить из опоки модель и соединить полуформы. -Заполнить полость формы расплавленным металлом. -Выдержать застывающий металл в опоках согласно технологии.-Выбить отливку и освободить от литников и выпоров.
Опоки для формовочных материаловДля формовки используют две или несколько опок. Опоки изготавливаются в виде ящиков, которые могут быть соединены друг с другом и скреплены между собой. Модель утапливается в нижней части опоки вплоть до её самого широкого поперечного сечения. Затем монтируется верхняя часть модели. К нижней части опоки зажимами прикрепляется верхняя и туда добавляется и утрамбовывается формовочная смесь таким образом чтобы она полностью закрывала модель. В необходимых местах устанавливаются литники и выпора. Затем опока половинится и из неё вынимается модель, деревянные литники и выпора. Охлаждение металлаДля управления кристаллизацией структуры металла, в форму можно поставить металлические пластины, холодильники. Соответственно быстрое локальное охлаждения образует более детальную структуру металла в этих местах. В черной отливке эффект аналогичен закалке металла в кузнице. В других металлах, холодильники могут быть использованы для управления направленной кристаллизации отливки. При управлении способом охлаждения литья можно предотвратить внутренние пустоты или пористость внутри литья. ПроизводствоДля получения полостей в отливке, например, для охлаждающей жидкости в блоке двигателя и головок цилиндров используются стержни. Обычно стержни для литья ставятся в форму после удаления модели. После сушки опоку с формой устанавливают на литейный плац для заполнения расплавленным металлом, обычно сталь, бронза, латунь, алюминий, магний и цинк. После заполнения жидким металлом опоки не трогают до охлаждения отливки. После выбивки отливки, стержни удаляются из литья. Металл литников и прибылей любым способом должен быть отделен от отливки. Различные термические обработки могут быть использованы для снятия напряжений от первоначального охлаждения и добавить твёрдости в случае закалки в воде или масле. Поверхность литья может быть дополнительно упрочена дробеструйной обработкой, которая добавляет устойчивости к растрескиванию, растягивает и разглаживает шероховатую поверхность. Разработка технологииЧтобы было возможным удалить модель не нарушая целостности формовочной смеси все части модели должны быть предварительно рассчитаны технологом и иметь знаковые части для установки стержней. Небольшой уклон должен использоваться на поверхностях, перпендикулярных линии разъема, для того, чтобы была возможность удалить модель из формы. Это требование также распространяется на стержни, так как они должны быть удалены из полостей, которые они образуют. Выпора и стояки должны быть расположены так, чтобы обеспечить оптимальный поток металла в форму и газов из неё для того, чтобы избежать недолива литья. Способы литья в землюРазличают два способа литья в песчаные формы, первый с использованием «сырого» песка, так называемые сырые формы, а второй метод - жидкостекольный.Сырые формыМокрый песок, используются, чтобы сделать форму в опоке. Название произошло от того, что мокрым песком пользуются в процессе формования. "Сырой песок" – это смесь:-кремнеземистый песок (SiO2), или хромистые пески (FeCr2O), или циркониевый песок (ZrSiO4), от 75 до 85%, и другие составляющие, включая графит, глину от 5 до 11%, воды от 2 до 4%, других неорганических элементов от 3 до 5%, антрацит до 1%.Есть много формовочных смесей с глиной, но все они различны по пластичным свойствам смеси, качеству поверхности, а также возможностью применения в литье расплавленного металла в отношении пропускной способности для выхода газов. Графит, как правило, содержится в соотношении не более 5%, он частично сгорает при соприкосновении с расплавленным металлом с образованием и выделением органических газов. Сырые смеси как правило для литья цветных металлов не используются, так как сырые формы приводят к сильному окислению, особенно медного и бронзового литья. Сырые песчаные формы для литья алюминия не используют. Для алюминиевого литья используют более качественные формовочные смеси. Выбор песка для формовки зависит от температуры заливки металла. Температура заливки меди, стали и чугуна выше других металлов, поэтому, глина от воздействия высокой температуры далее не регенерируется. Для заливки чугуна и стали на основе железа как правило, работают с кварцевым песком – он относительно недорог по сравнению с другими песками. Так как глина выгорает, в новую порцию песчаной смеси добавляют новую порцию глины и некоторую часть старого песка. Кремний является нежелательным в песке, т.к. зерна кварцевого песка имеют тенденцию взрываться при воздействии высокой температуры во время заливки формы. Эти частицы находятся во взвешенном состоянии в воздухе, что может привести к силикозу у рабочих. В литейном цехе имеется активная вентиляция для сбора пыли. Мелкие древесные опилки (древесная мука) добавляется, чтобы создать место, при ее выгорании, для зерен песка, когда они расширяются без деформации формы. Технология ЖСС (жидко-стекольная смесь) Эта технология состоит в следующем:в состав формовочной смеси входит прокаленный песок без глины, затем его в специальной емкости перемешивают с жидким стеклом и перемешанной массой заливают модель. Залитую форму накалывают для последующего подвода углекислоты. Опоку накрывают колпаком и подают газ СО2. После чего залитый формовочный состав ЖСС приобретает твердость.В обоих методах, песчаная смесь остается вокруг модельной оснастки, образуя полости формы для заливки металла. Формовка жидкостекольными смесями позволяет получить две полуформы, которые после затвердевания собирают. Модель удаляется, образуя полость формы. Эту полость заливают жидким металлом. После того, как металл остыл отливки очищают от формовочного состава. Форма из ЖСС полностью разрушается при извлечении отливки.Точность литья напрямую связана с типом формовочной смеси и формовки. Сырые формы создают на поверхности отливки повышенную шероховатость. Поэтому литье в землю можно сразу отличить от литья по ЖСС и ХТС. Литье в формы из мелкого песка значительно чище и менее шероховато. Технология ЖСС позволяет изготавливать отливки с гладкой поверхности, особенно при использовании пластиковых моделей. В отдельных случаях, например при литье корпусных деталей, можно обойтись даже без механической обработки на больших поверхностях – это позволяет отливать крупногабаритные чугунные блоки цилиндров. Остатки пригоревшей к отливке формовочной смеси удаляются дробеструйной обработкой. С 1950 года, частично автоматизированные литейные процессы литья были переработаны для полностью автоматизированных производственных линий. Холодно твердеющая смесь (литье в ХТС)Использование органических и неорганических связующих, которые укрепляют формы для литья химически связывают песок. Этот тип формовки получил свое название от того, что он не требует просушки, как другие виды песчаной формовки. Литье в ХТС является более точным, чем литье в землю. Размеры форм ХТС меньше, чем при литье в песчаные смеси, но дороже. Таким образом, ХТС используется реже, в тех случаях, когда требуется более качественное литье. Наше предприятие готово поставлять вам отливки по ХТС. Формовка ХТСФормы из холодно твердеющей смеси, требуют быстрой формовки, в отличие от песчано-глинистых смесей, т.к. они содержат быстро твердеющие жидкие смолы, ускорители затвердевания и катализаторы. Вместо трамбовки смеси (как при литье в землю), формовочную смесь ХТС заливают в опоку и дожидаются, когда смола затвердеет. Обычно затвердевание происходит при комнатной температуре в течение 20 минут. Литье в ХТС значительно улучшает качество необработанных поверхностей стальной отливки по сравнению с другими технологиями литья в песчаных формах. Обычно для изготовления модельной оснастки по ХТС используют дерево, металл или пластик МДФ. Чаще других формовка холодно твердеющими смесями применяется при литье меди, литье алюминия, углеродистой стали, жаропрочной и нержавеющей стали, а также легированного чугуна, так как значительно снижает вероятность образования литейного брака. Похожие статьи: Следующие статьи: |
По чертежам и литейным технологиям, разработанных технологом или конструктором, опытный модельщик изготавливает модель детали из дерева, металла или пластмассы или пенополистирола. Металл в процессе охлаждения даёт усадку, и кристаллизация может быть неоднородной из-за неравномерного охлаждения. Таким образом, модель должна быть чуть больше, чем готовая отливка, с применением, так называемого, коэффициента усадки металла. Различные усадочные коэффициенты используются для различных металлов. Модели в процессе формовки оставляют в песке полости-отпечатки в форме, в которые помещают стержень из песка. Такие стержни иногда усиливается проволочной арматурой, которые используются для создания полостей, которые не могут быть сформированы основной моделью, например, внутренние проходы клапанов или места охлаждения в блоках двигателей.Литниковая система для входа металла в полости формы представляют собой направляющую и включает воронку, литники, которые поддерживают хороший напор жидкого металла, для более равномерного заполнения полости формы. Газ и пар, образующихся при литье выходят через проницаемые пески или через стояки, которые изготавливаются либо в самой модели, или в виде отдельных частей.www.litshtamp-po.ru
Бизнес идея литьё металлов в домашних условиях |на bizidei.ru. Бизнес идеи - Идеи, бизнес планы
Изделия и детали из легкоплавких цветных металлов, а также сплавов, таких как алюминий, медь, олово, латунь, свинец, цинк пользуются немалым спросом, поэтому их изготовление – занятие востребованное и прибыльное. Более того, заниматься этим делом может любой мастер-любитель, причем в домашних условиях.
Для литья металлов, прежде всего, следует изготовить литейную форму. Технология ее создания довольно проста. Литейные формы создаются в формовочных ящиках, которые для обеспечения хорошего контакта с формовочной землей изготавливаются из неструганых досок. Такое сооружение носит название опока. Опока должна иметь размеры, приблизительно в 1,5 раз превышающие размеры детали и состоит из двух частей: верхней, которая представляет собой рамку, имеющую две-три поперечины в середине и нижней - ящика с дном. Для того чтобы соединение двух частей опоки было прочным на ящике следует установить фиксаторы, а на рамке сделать углубления.
Состав формовочной земли следующий: 75 % - это чистый мелкий песок, 20 % - глина и 5 % - каменноугольная пыль. При этом все ингредиенты необходимо тщательно перемешивать пока не будет получена однородная масса.
Моделью для создания формы может выступать сама деталь или специальная модель, изготовленная из дерева или какого-либо другого материала. В случае, если в качестве модели для формовки выступает уже сработанная в некоторых местах деталь, такая как, например, защелка от замка двери автомобиля, то сработанные места следует нарастить шпатлевкой до размера новой детали. После того, как наращенные места полностью затвердеют их следует обработать напильником и зачистить шкуркой.
В процессе формовки нижнюю часть опоки следует засыпать формовочной землей, после чего слегка ее утрамбовать. Модель необходимо припудрить тальком или порошкообразным графитом и наполовину вжать ее в землю. Разместить модель следует таким образом, чтобы все выступы и другие части можно было легко вынуть из формы, не разрушая ее при этом. После этого землю в ящике следует снова посыпать тальком или графитом, установить на нижнюю часть опоки верхнюю, совмещая при этом фиксаторы с отверстиями.
В будущую деталь для формирования литника необходимо поставить коническую пробку. Затем в опоку следует с избытком насыпать формовочную землю и утрамбовать ее. После этого необходимо аккуратно вынуть пробку под литник, снять верхнюю часть формы и вынуть модель. Обе части формы должны иметь углубления, точно отображающие форму детали. После того как обе половины формы подсохли их необходимо соединить и хорошо сжать для того, чтобы между нижней и верхней частями не оставалось щели. В результате получается готовая к заливке металлом форма.
Плавить металл следует в чугунной или в стальной емкости с носиком, через который расплавленный металл заливается в литниковое отверстие формы. Плавка осуществляется в небольшом горне или муфельной печи.
При осуществлении плавления цинка для того, чтобы предотвратить выгорание металла поверх металла в посуду имеет смысл насыпать слой древесного угля.
После того как металл расплавлен его в течение 4—5 минут следует для максимального прогрева выдерживать в печи. Это способствует наилучшему заполнению формы в наиболее тонких ее местах. А для того, чтобы форма не размывалась расплавленный металл необходимо заливать в нее тонкой, непрерывной струёй.
После того как металл полностью остыл форму необходимо разнять и вынуть готовую деталь. Как правило, детали, получаемые таким способом, обладают шероховатой поверхностью, а потому им необходима дополнительная чистовая обработка.
Существует и более сложная технология литья, но при этом она позволяет получать и более высококачественные и точные изделия. При этом технология доступна для использования в домашних условиях.
Технология состоит в том, что модель будущего изделия изготавливается из парафина, воска или другого легкоплавкого материала, после чего она заформовывается в неразъемной жаростойкой массе. При небольшом нагревании или даже кипячении в воде восковая модель выплавляется через отверстие из формы, а в полученную форму заливается расплавленный металл. Такой метод дает возможность повторять в изделиях мельчайшие элементы моделей.
Материал, который применяется для изготовления моделей, должен обладать температурой плавления от 50 до 90 градусов по Цельсию и плотностью, меньшей, чем плотность воды. Это необходимо для того, чтобы при выплавлении модели материал мог беспрепятственно всплывать на поверхность. Более всего этим требованиям удовлетворяют пчелиный воск, сплав одинаковых частей парафина и стеарина, зубопротезные воски.
Для получения точной формы, например, такой как сложной конфигурации ключ сначала следует при помощи оригинала изготовить форму из гипса и уже в ней отлить модель из воска.
Создание модели из воска почти не отличается от создания отливки. Разница состоит только в том, что заливка гипса не требует опоки, которую с успехом заменяет коробка из картона необходимых размеров.
Для создания восковой модели необходимо развести гипс до консистенции жидкой сметаны, вылить его в коробку и, пока он не загустел, вдавить в него модель-оригинал. При этом оригинал следует предварительно покрыть тонким слоем вазелина.
Вместе с тем по краям коробки на половину длины следует вдавить две спички, которые станут выполнять роль фиксаторов. После того как гипс затвердел его поверхность и выступающие части спичек-фиксаторов необходимо покрыть тонким равномерным слоем вазелина, после чего свежим раствором гипса залить верхнюю часть коробки.
Перед заливкой верхней части модели на ее край следует поставить металлическую вставку из гвоздя или толстой проволоки для создания литникового отверстия. После полного отвердевания гипса верхнюю часть следует отсоединить при помощи тонкого ножа от нижней, вынуть оригинал, а также литниковую вставку, придать конусную форму верхней части литникового отверстия, соединить обе половины формы и, ориентируясь на спички-фиксаторы, плотно сжать. В итоге получается готовая форма для восковой модели. Расплавленную массу из воска необходимо через литниковое отверстие залить в форму, и аккуратно вынуть после охлаждения. Если изделие обладает неправильной формой и большим количеством выступов, то помимо литникового отверстия для выхода воздуха, который вытесняется расплавленным воском, следует сформировать одно или несколько тонких отверстий. С готовой модели следует аккуратно удалить остатки литника, заусеницы и остатки воздуховыводящих каналов.
К готовой восковой модели следует присоединить изготовленный из воска литник, после чего готовую модель необходимо поместить в огнестойкую форму. Формовочная масса, которой заливается восковая модель, при литье изделий из алюминия и легкоплавких бронз состоит из следующих элементов (в массовых частях):
Первый состав: гипс -1, мелкий песок – 1, мел – 2, тальк – 2.
Второй состав: гипс – 1, мелкий песок – 2.
Третий состав: гипс – 1, кремнезем – 3.
Формовочную массу следует разводить водой до состояния сметаны. После этого ею можно полностью заливать восковую модель. Для осуществления этого процесса на дно емкости следует налить немного массы, аккуратно установить на нее восковую модель и залить массу вокруг модели, контролируя при этом, чтобы не образовывались пузырьки воздуха. Форма полностью отвердевает через 40-60 минут.
Если отливание изделия планируется из сплава или металла, температура плавления которого более 880 градусов по Цельсию, восковую модель необходимо предварительно обработать слоем примерно в 1 мм огнестойкой обмазки и только после этого заливать формовочную массу.
Также восковые модели можно обрабатывать смесью водного раствора жидкого стекла и талька. Покрытые смесью восковые модели необходимо присыпать чистым кварцевым песком, после чего снова покрывать смесью и присыпать песком. Всего такая операция повторяется от 4-х до 5-ти раз.
Если отливаемое изделие имеет достаточно большие размеры а, следовательно, и объем заливаемого в форму расплавленного металла тоже велик, то следует наносить от 6 до 7 слоев самодельной огнеупорной обмазки. После высыхания обмазки, модель следует для закрепления на 3 минуты погрузить в водный раствор аммиака (нашатыря).
После этого наступает время для выплавки из формы восковой модели. Для этого обычно форму кипятят в воде. Для того чтобы расплавленный воск мог легко выходить наружу и всплывать на поверхности воды литниковое отверстие должно располагаться в верхней части формы, погруженной в воду.
В случае, если отливаемая деталь обладает сложной поверхностью, для ее полного освобождения от воска во время кипячения следует неоднократно переворачивать форму. После того как восковая масса внутри формы полностью удалена внутри формы получается полость, которая точно соответствует модели. Перед осуществлением заливки металла форму следует прокалить в горне или муфельной печи. При этом сначала печь необходимо разогреть до 550—600 градусов по Цельсию, положить в нее форму и поднять температуру до уровня в 900 градусов по Цельсию. При такой температуре в зависимости от массы формы прокаливание может длиться от 2 до 4 часов.
Если в форму заливаются чугун или алюминиевые сплавы после прокаливания ее следует охладить до комнатной температуры. Если в форму заливаются бронза или латунь, форму необходимо охлаждать только до 500 градусов по Цельсию. Нержавеющую сталь следует заливать в форму, которая имеет температуру 850 градусов по Цельсию.
Стоит отметить, что в большие формы расплавленный металл затекает под воздействием собственного веса и вытесняет находящийся там воздух. Если же отливка имеет относительно небольшие размеры, то добиться изделия хорошего качества невозможно в силу того, что воздух не дает жидкому металлу возможности заполнить все полости формы. Тем не менее, эту трудность можно преодолеть, если поместить форму в ручную центрифугу. Там центробежная сила способствует вытеснению воздуха и позволяет металлу полностью заполнить все полости формы. Но осуществлять такую операцию следует быстро, в то время, пока металл все еще находится в расплавленном состоянии.
Готовая отливка вынимается из формы. После этого механическим способом следует удалить литник, а также каналы для отвода воздуха в случае их наличия. Готовое изделие при необходимости следует подвергнуть косметической обработке.
Другие материалы:Следующие материалы:
Предыдущие материалы
www.bizidei.ru
литье под давлением, сплавов в формы, технология
Человечество используем металлы и их сплавы несколько тысячелетий. Сначала металлы находили в виде самородков и россыпей, позже доисторические племена научились перерабатывать металлосодержащие руды. Проверенным способом получения изделий из металлов было литье в земляные формы.
Литье в песчаные формы
Отливали наконечники для стрел и мечи, сельскохозяйственные орудия и инструменты, утварь и украшения. За прошедшие с тех пор тысячелетия человек изобрел множество новых приемов обработки материалов и методов литья, включая литье под давлением, газифицируемые формы и порошковую металлургию. Старинный способ также сохранился, но используется в основном в скульптурных мастерских и художественных промыслах.
Особенности литья металлов
По сравнению с другими материалами, такими, например, как воск или гипс, литье металлов отличается некоторыми особенностями. Первая из них — высокая температура перехода из твердое в жидкое состояние. Воск, гипс и цемент затвердевают при комнатной температуре. Температура плавления металлов гораздо выше — от 231 °C у олова до 1531 °C у железа. Перед тем, как приступить к литью металла, его необходимо расплавить. И если олово можно расплавить в глиняной плошке на простом костре из подобранных рядом сучьев, то для плавления меди, не говоря уже о железе, понадобится специально оборудованная печь и подготовленное топливо.
Олово 
Свинец Олово и свинец — самые мягкие и легкоплавкие металлы — можно отливать даже в деревянные матрицы.
Для литья более тугоплавких металлов потребуются формы из смеси песка и глины. Некоторые металлы, как, например, титан, требуют для литья металлические формы.
После заливки изделию требуется остыть. Многоразовые матрицы разбирают, одноразовые формы разрушают, и отливка готова к дальнейшей механической обработке или к использованию.
Металлы для заливки
Черные металлы
В металлургической промышленности различают цветные и черные металлы. К черным относятся железо, марганец, хром и сплавы на их основе. Сюда входят все стали, чугуны и ферросплавы. Черные металлы дают более 90% мирового потребления металлических сплавов. Из стали производят корпуса и детали транспортных средств от самоката до супертанкера, строительные конструкции, бытовую технику, станки и другое промышленной оборудование.
Чугун
Чугун — отличный металл для литья крупных прочных и долговечных конструкций, не подверженных напряжениям изгиба или скручивания.
Цветные металлы, в свою очередь, в зависимости от физических свойств, и прежде всего, удельного веса, делятся на две большие группы
Легкие цветные металлы
В эту группу входят алюминий, титан, магний. Эти металлы встречаются реже, чем железо, и стоят дороже. Их применяют в тех отраслях, где нужно снизить вес изделия — аэрокосмическая промышленность, производство высокотехнологичных вооружений, производство вычислительной и телекоммуникационной техники, смартфонов и малых бытовых приборов.
Титан
Титан благодаря своему отличному взаимодействию с тканями человеческого организма широко применяется для протезирования костей суставов и зубов.
Тяжелые цветные металлы
Сюда относятся медь, олово, свинец, цинк и никель. Их применяют в химической промышленности, производстве электроматериалов, в электронике, на транспорте – везде, где требуются достаточно прочные, упругие и коррозионно-стойкие сплавы.
Медь 
Цинк 
Никель и его сплавы Благородные металлы
В эту группу входят золото, серебро, платина, а также более редкие рутений, родий, палладий, осмий, иридий.
Первые три известны человеку с доисторических времен. Они редко (относительно меди и железа) встречались в природе и поэтому служили платежным средством, материалом для ценных украшений и ритуальных предметов.
Золото и платина
С развитием цивилизации золото и платина сохранили свою роль средства накопления богатств, однако стали весьма широко использоваться в промышленности и медицине из-за своих уникальных физико-химических свойств.
Методы литья металлов
Основные методы литья металлов следующие:
Традиционный метод
Металл поступает в форму под действием силы тяжести. Применяются песчано-глиняные или металлические матрицы. Недостаток метода — высокая трудоемкость изготовления форм и других операций, тяжелые условия труда и низкая экологичность
Литье под низким давлением
Суть метода заключается в том, что тигель с металлом и матрицы для отливок располагаются в герметичной камере. Металлопровод, сделанный из титанового сплава, опускается из формы в расплавленный металл. В это время в камеру подают низкое избыточное давление воздуха или инертного газа. Металл попадает в матрицу под давлением, скорость потока весьма высока и при этом регулируется. Форма заполняется полностью и равномерно.
Метод позволяет получать высококачественные отливки, в том числе особо тонкостенные. Качество поверхности также превосходит отливки, получаемые традиционным методом. Литейные газы удаляются через отводящий трубопровод в систему очистки, откуда попадают в атмосферу. Метод отличается высокой автоматизацией операций, улучшенными условиями труда персонала и высокой экологичностью. К тому же при таком литье и материалы, и расход энергии существенно экономятся.
Литье под высоким давлением
Метод применяется как в черной, так и в цветной металлургии и позволяет получать наиболее точные и однородные отливки. Металл под высоким напором поступает в матрицу со скоростью до 120 м/с и мгновенно заполняет ее.
Деталям, полученным таким методом, практически не требуется финишная механическая обработка. Таким методом можно отливать детали практически любой конфигурации, с тонкими стенками, с готовыми отверстиями и даже с готовой резьбой.
Инжекционное литье
Инжекционный метод от обычного литья под давлением тем, что металл попадает в матрицу в виде порошка, смешанного со связующим веществом. Формы делают из высокопрочных сталей.
Высокая текучесть смеси позволяет заполнить мельчайшие детали рельефа форм самой сложной конфигурации, включающих внутренние полости. Достоинством этого метода является высокая точность поверхности, делающая ненужной дополнительную механическую обработку или сводящую ее к минимуму. Другим преимуществом является высочайшая физико-химическая однородность отливки.
Существуют и другие методы литья деталей, имеющие нишевое применение.
Основные способы литья металлов
Литье в землю
Традиционный способ. Изготавливается простая или составная модель из дерева или других модельных материалов, потом по модели делается матрица из песчано-глиняной смеси. Подробнее об этом способе читайте в соответствующей статье.
Технология литья в землю
Модель извлекают из формы, части ее собирают вместе, создают литниковую систему. Форму накалывают тонкими острыми иглами, чтобы обеспечить газоотведение. Производят отливку, ждут ее остывания,
Литье в металлические формы
Разъемную форму, называемую кокилем, изготавливают из металлических деталей. Части матрицы получают путем отливки или, если требуется обеспечить высокое качество поверхности и точность размеров, путем фрезерования. Формы смазывают антипригарными составами и производят заливку.
Литье в металлические формы
После остывания кокили разбирают, извлекают отливки, очищают. Металлическая матрица выдерживает до 300 рабочих циклов.
Литье по газифицируемым моделям
Модель выполняется не из дерева или воска, а из легкоплавкого и газифицируемого материала, преимущественно полистирола. Модель остается в форме и испаряется при заливке металла.
Литье по газифицируемым моделям
Преимущества способа:
- модель не требуется извлекать из матрицы;
- можно изготовлять модели сколь угодно сложных отливок, не нужны сложные и составные формы;
- существенно снижена трудоемкость моделирования и формования.
Литье по газифицируемым моделям приобретает большую популярность на современных металлургических производствах.
Формы для литья
Самый древний вид форм — это формы из песчано-глиняной формовочной смеси, или «земли». Исторически центры металлургии возникали рядом с местами залегания уже готовых по своему составу для литья песков, например, рядом с всемирно известным Каслинским чугунным заводом. Смеси делятся на обмазочные и наполнительные.
формы из песчано-глиняной формовочной смеси
Для построения любой матрицы требуется модель — макет будущего изделия в натуральную величину, но несколько больших размеров — на величину литейной усадки.
Модель помешают по центру опалубки, или опоки, и наносят на нее слой обмазочной смеси — термостойкой и пластичной. Потом начинают послойно, тщательно трамбуя каждый слой, заполнять опоку наполнительной смесью. Требования к наполнительным смесям намного ниже, чем к обмазочным — они должны выдерживать давление залитого металла, сохраняя конфигурацию отливки, и обеспечивать выход плавильных газов. После модель извлекают из формы и на ее место заливают расплав.
Для отливок сложной конфигурации, имеющих замысловатые детали и внутренние полости, применяют составные модели и формы из нескольких частей.
Металлические формы
Литье также осуществляется и в металлические формы. Их применяют при больших тиражах отливаемых деталей, в тех случаях, когда требуется высокая точность размеров и низкая шероховатость поверхности отливки, а также для некоторых металлов, активных в нагретом состоянии. Температура плавления материала формы должна быть существенно выше, чем температура отливаемого расплава.
Область применения
Различные способы литья имеют свои преимущественные сферы применения.
Так, литье в песчаные формы применяется при единичных отливках или малых сериях. Проверенный тысячелетиями способ понемногу уходит с промышленных предприятий, но продолжает использоваться на художественных промыслах и в скульптурных мастерских.
Литье в металлические формы применяется в случаях, когда требуется
- большие тиражи отливок;
- высокая точность размеров;
- высокое качество поверхности.
Также литье в металл популярно в ювелирной промышленности и в производстве металлических украшений.
Литье под давлением все шире используется предприятиями, сфокусированными на качестве своих изделий, следящими за экологией, охраной труда и эффективным расходованием материальных и энергетических ресурсов.
Литье по газифицируемым моделям применяется в тех случаях, когда планируются большие тиражи отливок, требуется высокая точность и экономия трудоемкости.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
stankiexpert.ru
Основные виды литья для изготовления отливок armtorg.ru
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.
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.
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.
armtorg.ru
Материалы, используемые при литье металлов
Среди прочих способов обработки металлов особое место занимает литье. Его используют как в тяжелой промышленности (для производства деталей машин, станков, верстаков и т.п.), так и при изготовлении бытовой техники, электроники. Кроме того, полученные таким образом заготовки из драгметаллов применяют ювелиры, и даже стоматологи (производство зубных протезов).
Сам по себе способ литья металлов являет собой процесс, при котором металл в жидком состоянии заливают в предварительно подготовленную форму, которую называют «литейной». После этого металлу дают охладиться. При понижении температуры, он застывает, при этом повторяя форму заготовки.
Таким способом можно получать изделия практически из всех видов металла, однако каждый из них имеет свои физические и химические свойства, которые необходимо учитывать в производстве. Одной из важнейших характеристик, которая существенно влияет на литье металлов, является их возможность повторять литейную форму (иначе говоря – жидкотекучесть). Чем она выше, тем более точно соответствует изготовленная деталь форме. Кроме того, важную роль в этом процессе играет и температура, при которой материал становится жидким (температура плавления). Самая высокая она у стали. На сегодняшний день для литья используется несколько видов стали: от малоуглеродистой (то есть той, которая содержит в своем составе не больше 0,2% углерода) до высокоуглеродистой (тут содержание углерода превышает полпроцента). Сталь, в состав входит углерод в количестве от 0,2 до 0,5 процентов, называют среднеуглеродистой. Кроме того, выделяют низко- и высоколегированные стали. Первые содержат до 8 процентов легирующих элементов (хрома, титана, молибдена и прочих добавок, которые улучшают различные свойства стали). Если подобных вкраплений больше восьми процентов, то сталь называется высоколегированной.
Литье металлов можно проводить как с черметами (к ним относятся сталь, а также чугун: литейный и ковкий), так и с цветными металлами, такими, как алюминий, магний, никель, медь, титан. Содержание железа в них не очень высокое, поэтому, как правило, их используют в сплавах. Из них изготавливают весьма широкий спектр изделий, в основном – для широкого потребления. Они имеют хорошую коррозионную стойкость, как правило, весьма легкие и прочные. Сплавы на основе никеля к тому же довольно стойкие к изнашиванию, а также имеют хорошее сопротивление воздействию высоких температур. Такие же свойства характерны и для сплавов алюминия. К цветным относятся и драгметаллы, литые детали из которых имеют широкое применение в ювелирном деле, а также в стоматологической технике.
В тяжелой промышленности используют чермет: стали и чугун. Последний бывает двух видов: ковкий (в свою очередь, он делится на перлитный и обычный) и литейный, который являет собой сплав углерода, железа и кремния. Его недостатком является низкая ударная прочность и весьма невысокая пластичность.
Литье металлов проводят различными методами, выбор которых зависит от состава сплава (соответственно, от его характеристик: температуры плавления, органолептических показателей и пр.), объема производства и других показателей. Среди прочих способов, наиболее популярны следующие: вакуумная заливка, литье в землю, центробежное литье, статическая заливка (при этом сплав заливают в статически закрепленную литейную форму, это самый распространенный метод), а также литье под давлением (с кристаллизацией и без) и по выплавляемым моделям. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки.
tsen.ru
Как делают отливки. Изготовление отливок » Детская энциклопедия (первое издание)
Чтобы изготовить литую деталь, надо прежде всего сделать форму. Но из чего? И не приварится ли сплав к стенке формы? Удастся ли вынуть потом застывшую деталь, не повредив ее? Не пристанут ли к ней частицы формы? Таких вопросов много, и все их надо решить прежде, чем начинать отливку.
Чтобы изготовить в земляной форме литую деталь, прежде всего надо сделать деревянную модель (А). Затем половину модели и опоку кладут на подмодельную плиту (В) и засыпают землей (В).
В древние времена формы изготовляли из камня. Но выдолбить в камне точную форму довольно трудно. Легче сделать форму из мягкой, податливой глины. Однако от высокой температуры глина рассыхается, растрескивается и жидкий металл может вырваться наружу. Тогда стали делать формы из тончайшего песка, пропитанного связующими веществами.
Такой состав легко уплотняется и, что очень важно для литья, остается газопроницаемым. Это не единственный способ. Теперь применяют и земляные формы, и металлические, и гипсовые, и железобетонные, и восковые, и так называемые корковые.
Чтобы отлить какое-нибудь, даже простое изделие, нужно проделать очень сложную работу — не менее двенадцати операций. Например, нам надо отлить простую втулку из чугуна.
Сначала в модельном цехе изготовляют модель втулки. Модель — разъемная, состоит из двух половинок. Ее обычно делают из дерева или металла.
Затем в землеприготовительном отделений литейного цеха подготавливают землю для формы — формовочную смесь. Делают это специальные машины. Если надо отлить трубку, втулку или же какую-нибудь другую деталь с внутренними отверстиями, то приходится готовить еще одну смесь — для так называемых стержней. Это смесь песка со связующими материалами, получаемыми из нефти или синтетическим способом. Стержни и должны заполнить те места в форме, которым во втулке будут соответствовать пустоты.
Изготовление модели, подготовка формовочной и стержневой смеси — это начало сложного процесса литья. Теперь надо сделать стержни и земляные формы для наших втулок.
Стержни делают в стержневом отделении. Сюда из модельной передают стержневой ящик, который сделали вместе с моделью. Его внутренняя полость точно такая же, как и полость втулки.
Стерженщик наполняет ящик стержневой смесью и уплотняет ее. Сырой стержень вынимают из ящика и переносят в печь — сушило. В ней в течение нескольких часов поддерживается температура 150-300°, пока стержень не станет твердым. Затем его отправляют в формовочное отделение.
Землю в опоке уплотняют (Г), потом опоку с землей и моделью переворачивают (Д).
А в это время формовщик готовит земляную форму втулки. Он берет одну половину модели и кладет на металлическую плиту — подмодельную доску. На эту же доску он ставит металлический ящик без дна — опоку — так, чтобы половинка модели оказалась внутри нее. После этого в опоку набрасывают формовочную землю и уплотняют ее до тех пор, пока весь ящик не будет набит землей.
Затем опоку с землей переворачивают, чтобы половинка модели оказалась вверху. На нижнюю опоку формовщик ставит еще одну. В стенках этих опок снаружи сделаны петли. В них вставляются металлические штыри, и таким образом две опоки скрепляются друге другом.
На перевернутую опоку (Е) ставят вторую половинку модели и вторую опоку, которую скрепляют с первой (Ж). Затем все операции повторяются — насыпка земли, уплотнение ее (3).
В верхнюю опоку кладется верхняя половинка модели так, чтобы она точно попала на нижнюю половинку. Формовщик вставляет в верхнюю половину опоки два деревянных брусочка. Теперь ее можно тоже заполнить смесью и хорошо уплотнить. Плотность земли всюду должна быть одинаковой. Если брусочки извлечь, в форме останутся два отверстия. В одно будут заливать металл, а сквозь другое выйдут воздух и газы.
Потом из земли надо вынуть деревянную модель. Для этого опоки осторожно разбирают. В земле остается четкий отпечаток втулки. Его и стержень покрывают особой краской — противопригарной. Она не дает земле пригореть и пристать к отливке. Затем в полость формы вставляют стержень. Формовщик прорезает в земле канал, соединяющий отверстия для заливки с полостью формы,— литниковый ход. Все переносится на пол цеха.
Модель вынимают из формы (И), вставляют стержень (К), собирают форму снова и заливают ее металлом (Л). Готовую деталь выбивают из земли (М).
Нижнюю половину опоки накрывают верхней, на нее накладывают груз. Все готово: в земляной массе получилась форма, совершенно похожая на втулку.
Тогда подводят ковш с жидким металлом. Его выливают в отверстие формы — и отливка готова. Нужно только подождать, пока она остынет, и тогда ее можно вынуть — выбить из формы. При этом опоку сильно встряхивают или несколько раз ударяют по ней молотком.
На новорожденной отливке остаются наросты от литникового хода и отвода для газа — выпора. Их легко отделить одним-двумя ударами молотка. После этого отливку очищают от приставшей формовочной земли.
Земли для литъя требуется в десятки раз больше, чем металла.
Как видите, даже очень простая отливка требует больших хлопот. А результат? Из одной формы можно получить только одну отливку. Для следующей отливки надо начинать все сначала, разве только модель пригодится. А если требуется сделать сотни или тысячи одинаковых отливок в день? Не проще ли выточить на станке нужное изделие из бруска или полосы металла?
Нет, не проще! Способ, который мы описали, применяют только в тех случаях, когда требуется одна или несколько отливок. А когда одинаковых отливок нужно много, процесс в принципе остается таким же, но осуществляется совсем по-иному. Приготовление земли, засыпка ее в опоки, уплотнение, изготовление стержня, сборка форм, заливка, выбивка, очистка на большей части заводов механизированы и автоматизированы. Для этого создано много различных машин.
Литейщикам приходится иметь дело с большими массами песка и других сыпучих материалов. Для получения тонны отливки требуется около 5 м³ формовочной смеси и 0,5 — 0,7 м3 стержневой. По объему это в 40 раз больше нужного для отливки металла. В старых цехах подвоз земли, приготовление смеси, перенос опок с места на место производились вручную или на тачках. В современных литейных цехах все транспортные операции механизированы, цехи оснащены кранами, конвейерами.
В современных литейных цехах все операции по приготовлению и подвозу формовочной земли механизированы
Вы входите в литейный цех. Вас встречает шум мерно отбивающих такт формовочных машин. Здесь формовщику не приходится засыпать землю лопатками и утрамбовывать. Эту работу выполняют механизмы, приводимые в движение сжатым воздухом. Стол машины с установленной на нем опокой, моделью и формовочной смесью быстро и часто встряхивается. Формовочная смесь уплотняется лучше, чем это мог бы сделать самый искусный формовщик.
В цехах массового производства для перемещения опок и их заливки устроены заливочные конвейеры. Это цепь тележек, движущихся с небольшой скоростью по рельсам. Конвейер проходит недалеко от формовочных машин.
Сборщики сталкивают формы на тележки. Затем формы заливают металлом. За время движения по конвейеру форма охлаждается и поступает на выбивной участок. Особый кран снимает ее с конвейера. Пустые опоки возвращаются к формовщикам. От приставшей земли литье очищают разными способами.
В цехах массового производства для перемещения опок и их заливки устраивают конвейер.
Наиболее совершенный из них — гидравлический (очистка водой).
Созданы и первые автоматические литейные цехи, например цех-автомат, который из алюминиевого сплава изготавливает поршни для автомобилей. На всем пути — от поступления в цех брусков сплава до упаковки поршней — человеческая рука к ним не прикасается.
Отливки здесь делаются не в земляных формах, а в металлических — кокилях.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Выбор материала Литейные без земли. Литье в кокиль.
de-ussr.ru
Литьё металлов. Методы и способы литья металлов. » Портал инженера
Застывая, металл сохраняет форму того сосуда, в который был залит в жидком виде. Эту особенность металла человек использовал при получении изделий способом литья.
 |
 | Наша страна издавна славилась искусными литейщиками. В Московском Кремле стоят «Царь-пушка» массой 40 т, отлитая Андреем Чоховым в конце XVI в., и «Царь-колокол» массой 200 т, изготовленный знаменитыми литейщиками Иваном и Михаилом Моториными в первой половине XVIII в. Во многих странах мира известны художественные изделия Каслинского чугунолитейного завода на Урале. |
Одно из главных качеств литейного материала — способность растекаться, или жидкотекучесть. Металл или сплав в жидком состоянии должен быть подвижным и невязким, легко заполнять любую сложную форму, быстро проникать в её тончайшие извилины.
Из сплава с хорошей жидкотекучестью можно получить отливку с тонкими стенками.
Если металл растекается медленно, то из него тонкостенная отливка не получится: он застынет, прежде чем заполнятся все извилины формы.
 | Чугунные чушки. Один из лучших литейных материалов — чугун. Он обладает отличной жидкотекучестью. У стали жидкотекучесть меньше, и приходится прибегать к различным ухищрениям, чтобы заставить сталь заполнить всю форму. |
Литьё металла в землю.
Самый древний способ литья — литьё в песчано-глинистые формы, или литье в землю. Однако этот способ, хотя его и считают простым, требует большой предварительной работы.
 |
Сначала в модельном цехе из дерева или металла делают модель будущей отливки. Она должна быть несколько большего размера, чем отливка, с учетом усадки металла при охлаждении. Модель (как и будущая форма) разъемная и состоит из двух половинок. В землеприготовительном отделении литейного цеха из земли и различных добавок готовят формовочную смесь. Если у отливки должно быть внутреннее отверстие или полость, то необходимо приготовить еще одну смесь — для стержней. Назначение стержней — заполнить те места в форме, которые в детали соответствуют отверстиям или полостям.
 | Формовочные и стержневые смеси готовят из специальных песков и глин и связующих материалов — растительных и минеральных масел, искусственной смолы, канифоли и т.д. Готовые смеси поступают к формовщикам, задача которых — изготовить литейные формы. Для этого на металлическую модельную плиту ставят одну половину модели разъёмом вниз (см. рис.), а затем металлический ящик без дна — опоку так, чтобы половина модели оказалась внутри него. Опоку плотно набивают формовочной землёй и переворачивают. Теперь половинка модели лежит в опоке разъёмом вверх. На эту опоку формовщик ставит ещё одну и скрепляет их штырями. Затем в верхнюю опоку устанавливают два деревянных конуса (на их месте в готовой форме останутся два отверстия для заливки металла и для выхода воздуха и газов) и плотно заполняют ее формовочной смесью. |
 | Теперь осталось вынуть из земли деревянную модель. Для этого опоки разъединяют и из каждой вынимают половинки модели. В земле остаются чёткие отпечатки двух половин детали (см. рис.). Их, а также заранее приготовленный стержень покрывают особой краской, чтобы жидкий металл не «пригорел» — не прилип к стенкам формы. В форму вставляют стержень и прорезают в земле канавку, соединяющую отверстие для заливки металла с полостью формы, — литниковый ход. На конец, верхнюю опоку снова кладут на нижнюю, соединяют их, и форма готова. Когда она немного подсохнет, в неё можно заливать металл. |
 |
Чугун для литья приготовляют в специальных печах — вагранках. Если отливки стальные, то сталь для них плавят в конвертерах, мартеновских и электрических печах. Для расплавления цветных металлов существуют свои плавильные печи.
Жидкий металл заливают в форму из ковша, который движется вдоль ряда опок, а иногда опоки на конвейере движутся мимо ковша. Когда металл застывает, отливку вынимают из формы. С помощью наждачных станков, пескоструйных или дробеструйных аппаратов отливку очищают от приставшей формовочной земли.
Литье в кокиль.
Вместе с тем давно уже появились и успешно используются другие, более совершенные способы литья. Один из них литье в кокиль — металлическую форму (см. рис.), состоящую из двух половин, в одну из них перед заливкой металла вставляют стержни. Затем обе половины кокиля скрепляют между собой и заливают жидкий металл. Здесь он очень быстро затвердевает, и уже через несколько минут можно вынимать деталь и заливать новую порцию металла. С помощью одного кокиля получают сотни и тысячи одинаковых отливок.
 |
Литьё металла в кокиль.
Однако таким способом можно получать отливки только из металлов или сплавов, обладающих хорошей жидкотекучестью. А для стали, например, у которой жидкотекучесть меньше, применяют литье под давлением (см. рис.). Жидкий металл под давлением сжатого воздуха или поршня хорошо заполняет любую сложную форму.
Однако обыкновенный кокиль не выдерживает большого давления и разрушается. В связи с этим формы для этого способа литья — пресс-формы — делают из прочной стали. Машины для литья под давлением выпускают по нескольку тысяч отливок за смену.
 |
Литьё по выплавляемым моделям.
 |  |
Издавна известен способ литья по выплавляемым моделям, сделанным не из дерева или металла, а из легкоплавкого воскообразного (парафин, стеарин) вещества (см. рис.). Такую модель покрывают огнеупорной оболочкой и заформовывают в опоку. Горячий металл расплавляет воск и заполняет оболочку, в точности повторяя форму модели. При этом способе модель не надо извлекать из формы, что позволяет получать очень точные отливки. Кроме того, этот процесс легко автоматизировать.
Литьё в оболочковые формы.
 |
 |
Иногда, когда отливка не требует большой точности, ее получают литьем в оболочковые формы (см. рис.). Их делают из смеси мелкого кварцевого песка с особой порошкообразной смолой. Этой смесью засыпают половинки металлических моделей, установленных на нагретой до 200—250°С металлической плите. Под действием тепла смола расплавляется, обволакивает и скрепляет зерна песка. На модели образуется песчано-смоляная корка. Затем модели вынимают, а плиту с оболочками ставят в печь, где они окончательно затвердевают. Наконец 2 полуформы оболочки соединяют между собой и заливают в полость металл.
Центробежное литьё.
 |
Так же широко распространено центробежное литьё, с помощью которого делают отливки, имеющие форму тел вращения, — трубы, шестерни, зубчатые ободы и т. п. Металл заливают во вращающуюся металлическую форму, при вращении он прижимается к стенкам формы, и это позволяет получать отливки высокой точности.
Электрошлаковое литьё.
 |
Один из современных способов — электрошлаковое литьё. В этом случае сначала получают жидкий металл методом электрошлакового переплава. Бездуговой переплав металлических электродов осуществляется за счет теплоты, выделяющейся при прохождении электрического тока через расплав электропроводящего шлака. Затем жидкий металл (не соприкасаясь с воздухом) поступает в водоохлаждающий медный кристаллизатор, являющийся литейной формой. Электрошлаковое литье применяется в основном для изготовления сравнительно несложных отливок, например коленчатых валов.
Источник: https://www.makuha.ru/
Обсудить на форумеingeneryi.info
