industrial

Низкие технологические возможности литья в песчано-глинистые формы привели к разработке ряда специальных видов литья, наиболее распространенными из которых являются

• литье в кокиль (металлические формы)
• литье под давлением
• литье по выплавляемым моделям
• литье в оболочковые формы

Литье в кокиль

Литье в кокиль имеет свою особенность - невозможность разрушения формы после заливки, поэтому кокиль проектируется так, чтобы отливку можно было извлечь простым переворачиванием формы или разъемом ее по плоскостям стыка. Это определяет ограничение по форме получаемых отливок: форма должна быть достаточно простой, иметь уклоны для легкого извлечения. Естественно, материал формы должен обладать достаточной жаростойкостью. Обычно таким способом производятся отливки из медных сплавов (температура плавления менее 1000°С) и из алюминиевых сплавов (температура плавления менее 650°С). Поэтому кокили изготавливают из стали (Т пл=1559° С) или чугуна.

Литье в кокиль ограничено возможностью изготовления крупногабаритных кокилей и обычно масса отливок не превышает 250кг. Литье в кокиль обладает следующими преимуществами:

• возможность многократного использования формы
• простота автоматизации процесса
• низкая себестоимость отливок
• большая точность получаемых отливок
• низкая шероховатость поверхности
• отсутствие в металле отливки неметаллических включений

Центробежное литье

Заполнение формы жидким металлом определяется его жидкотекучестью и силами, действующими на частицы жидкости. При обычных методах литья такие силы создаются за счет гравитационного поля земли (силы тяжести). Однако, в ряде случаев, этих сил недостаточно, чтобы обеспечить проникновение жидкости в тончайшие каналы формы. За счет быстрого вращения формы можно создать дополнительные, центробежные силы, действующие на расплав, которые могут значительно превышать силы тяжести и обеспечивать заполнение жидкостью тонких элементов формы. В промышленности это называется центробежное литье.

Центробежное литье служит для формообразование отливки, как например, при литье

• труб
• втулок
• дискообразных изделий

Центробежное литье широко применяется в ювелирной промышленности, когда требуется получение тонкого профиля на поверхности отливок, а сами они достаточно ажурны и форма для их отливки имеет тонкие каналы, куда, при обычных условиях заливки, жидкий металл просто не проникнет.

Литье в оболочковые формы

Литье в оболочковые формы появилось как попытка автоматизировать изготовление разрушаемых форм. На нагретую модель, выполненную из металла, насыпается смесь песка с частицами неполимеризованного термореактивного материала. Выдержав эту смесь на поверхности нагретой заготовки определенное время, получают слой смеси, в котором частицы пластмассы расплавились и полимеризовались, образовав твердую корку (оболочку) на поверхности модели. При переворачивании резервуара излишняя смесь ссыпается, а корка, с помощью специальных выталкивателей, снимается с модели. Далее, полученные таким образом оболочки , соединяют между собой склеиванием силикатным клеем, устанавливают в опоках и засыпают песком, для обеспечения прочности при заливке металла. Также получают керамические стержни для формирования внутренних полостей отливок.

Литье в оболочковые формы по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы имеет существенное преимущество - простоту автоматизации получения форм. Но надо отметить, что литьем в оболочковые формы невозможно получать крупногабаритные отливки и изделия особо сложной формы. Литье в оболочковые формы отливают:

• радиаторы парового
• радиаторы водяного отопления
• детали автомобилей и ряда машин

Литье по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям известно с древнейших времен, когда модель, выполненная из дерева или другого органического материала, выжигалась из формы при ее прокаливании на огне. Литье по выплавляемым моделям может быть оправдано только при создании уникальных художественных отливок, так как изготовление новой модели чрезвычайно трудоемко.

Обычно, трудности создания формы связаны с необходимостью извлечения модели из формы после ее уплотнения или затвердевания. Понятно, что не любая модель может быть извлечена и в ряде случаев желательно, чтобы после формовки модель как бы исчезла,"испарилась", освободив полость под заливку жидкого металла. В настоящее время модели изготавливаются из легкоплавкого материала - смеси стеарина и парафина, которая извлекается из формы выплавлением. Изготовление модели осуществляется отливкой в специальной металлической форме, которая выполняется с высокой точностью и поверхность ее полируется.

Литье по выплавляемым моделям: схема литья

Полученные модели (восковки) собираются в куст на модель литниковой системы выполненной также из лекгоплавкой смеси парафинов. Сборка их весьма проста, так как они легко соединяются местным расплавлением контактных зон, что производится нагретым ножом (шпателем). Полученная групповая модель погружается в суспензию, состоящую из мелкомолотого кварцевого песка и связующего (этилсиликат). На поверхности модели многократным окунанием в суспензию и взвесь песка и высушиванием создается толстая (4-8мм) керамическая корка. Извлечение модели из корки производят выплавлением в горячей воде, а остатки парафина удаляются при последующем прокаливании формы. Перед заливкой металла форма устанавливается в ящик и засыпается песком.

Литье по выплавляемым моделям имеет неоспоримое преимуществом в виде возможности получения чрезвычайно сложных по форме отливок (например, турбинных лопаток). Так как форма может быть получена из любой жаропрочной керамики, то нет ограничений по температуре плавления заливаемого металла. Высокая точность и низкая шероховатость поверхности получаемых изделий обеспечивается применением тонкодисперсных материалов для изготовления керамической формы. Литье по выплавляемым моделям в основном применяется для отливки:

• изделий из стали
• жаропрочных сплавов
• детали двигателестроения
• турбин и т.д.

Литье по выплавляемым моделям не позволяет получать крупногабаритные изделия, хотя в художественном литье возможности метода при создании уникальных изделий неограничены. В этом случае модель (восковку) изготавливает художник вручную.

Литье под давлением

Литье под давлением наиболее точный метод литья, обеспечивающий получение отливок, во многих случаях не требующих дополнительной механической обработки. Литье под давлением осуществляется путем впрыскивания расплавленного металл в форму где он застывает под давлением от 20 до 1000 атм, что обеспечивает получение низкой пористости металла.

Однако стенки формы подвергаются чрезвычайно высоким тепловым нагрузкам, поэтому в прессформах из сталей отливают таким методом сплавы на основе:

• алюминия
• цинка
• меди

Литье под давлением изделий из стали возможно только в формы, выполненные из жаропрочных сплавов на основе молибдена. Литье под давлением является рациональным только в серийном - массовом производстве из за трудностей изготовления формы и её высокой стоимости.

Литьем под давлением обычно производят

• металлические детали бытовой техники
• замки
• ручки дверей и окон
• детали автомобилей
• шасси радиоэлектронной аппаратуры и т.д.

Таблица 4.1 Сравнительные характеристики различных методов литья

Источник: журнал "Технология конструкционных материалов и материаловедение"

Автор: проф. Коротких М.Т.