Rich--house.ru

Строительный журнал Rich—house.ru
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Основные виды литья для изготовления отливок

Классификация способов литья

В настоящее время существует несколько десятков способов получения отливок. Их классификацию можно провести по разным критериям. По возможности многократного использования литейных форм можно выделить способы литья в разовые, полупостоянные и постоянные формы.

Разовая форма предназначена для получения отливок при однократной заливке сплава в нее. После затвердевания и охлаждения отливки форма разрушается. В полупостоянные формы можно производить несколько последовательных заливок сплава. Постоянные формы, изготовляемые чаще всего из металлических сплавов, предназначены для многократного использования. В зависимости от вида сплава и стойкости форм в них осуществляют от нескольких сотен до десятков тысяч заливок.

Различают разовые объемные и тонкостенные, а также оболочковые формы. В объемных формах полость, формирующая конфигурацию отливки, оформляется сплошным массивом формовочного материала, ограниченным по периферии стенками специальной оснастки, которая называется опокой. Пример конструкции разовой литейной формы приведен на рис. 1.1.

Несмотря на большой расход формовочных материалов (до 5 т на 1 т отливок), объемные формы наиболее распространены в промышленности, так как они обеспечивают наибольшую универсальность производства и простоту формообразования.

При изготовлении тонкостенных форм на поверхность модели наносят относительно тонкий (от 10 до 100 мм) слой облицовочной формовочной смеси. Для оформления этого слоя используют материалы с различным механизмом твердения (жидкостекольные смеси, песчано-смоляные смеси и т. д.) и различные методы подачи и уплотнения смеси. Пример конструкции тонкостенной формы приведен на рис. 1.2.

В соответствии с ГОСТ 18169-86 под многократными формами понимают литейные формы, предназначенные для заливки сплавом более одного раза. Среди них можно выделить полупостоянные и постоянные формы.

Полупостоянные формы рассчитаны на изготовление в них от пяти до нескольких сотен отливок. Их изготовляют из шамота, графита, а в качестве связующих используют глину, цемент и жидкое стекло. При производстве крупных отливок основную часть объема формы выполняют из кирпича. Особую разновидность полупостоянных форм составляют металлокерамические формы, выдерживающие до 500-700 заливок. После извлечения отливки перед очередной заливкой полости форм обязательно подвергаются частичному восстановительному ремонту.

Постоянные формы выдерживают от тысячи до нескольких десятков тысяч заливок. Как правило, постоянные формы изготовляют из металлических сплавов. Однако при массовом и крупносерийном производстве отливок несложной конфигурации массой до 500 кг применяют графитовые постоянные формы, позволяющие получать до 5-10 тыс. отливок из чугуна и стали в одной форме. Постоянные формы, в которых расплав кристаллизуется без дополнительного силового воздействия, называются кокилями. Слово «кокиль» в переводе с немецкого языка (Kokille) дословно означает «скорлупа». Формы, предназначенные для заливки и кристаллизации сплава под давлением, называются пресс-формами.

Учитывая многообразие способов литья и принципов, на которых они основаны, можно выделить следующие классификационные признаки способов литья:

2) основа материала формы;

3) природа связующих добавок;

5) способ уплотнения смеси;

6) способ упрочнения формы;

7) способ воздействия на жидкий расплав;

8) способ заливки сплава;

9) способ силового воздействия на расплав в процессе заливки и кристаллизации;

10) способ поверхностного или объемного упрочнения сплава в отливке.

Признаки 3-6 относятся к формам, изготовляемым из дисперсных материалов. Признак 4 включает различные виды оснастки, применяемой для изготовления формы: наличие и тип опок, их количество; материал и тип моделей (деревянная, металлическая, выплавляемая, растворимая, выжигаемая, газифицируемая и т. д.); наличие и тип шаблонов, контрольных сечений, стержневых ящиков и т. п. Для уплотнения смеси (признак 5) применяют разнообразные способы: ударное воздействие трамбовкой, метание смеси, уплотнение встряхиванием, пескодувное и пескострельное уплотнение, прессование, импульсное воздействие, взрывное воздействие, вакуумирование и т. д.

Учитывая большие затраты энергии на операцию уплотнения смеси, следует признать весьма перспективным применение методов, основанных на специальных принципах уплотнения смеси. К ним можно отнести вакуумно-пленочную формовку, при которой необходимая прочность формы обеспечивается за счет создания разрежения в порах смеси. Смесь при этом не содержит связующих добавок. При литье в замороженные формы также отпадает необходимость в применении специальных связующих материалов, так как роль связующего выполняет вода, которая при затвердевании связывает зерна песка друг с другом.

Особое место занимает технология формообразования с применением жидких самотвердеющих смесей (ЖСС). В состав ЖСС входят поверхностно-активные вещества (ПАВ) и отвердитель. Присутствие ПАВ обеспечивает образование пены в смеси, что делает ее жидкоподвижной. ЖСС «заливается» в опоку и под действием отвердителя самопроизвольно в течение некоторого времени упрочняется. Применение ЖСС исключает операцию уплотнения смеси.

Для упрочнения форм применяют методы теплового, химического и физического воздействия. При тепловом воздействии происходят процессы сушки, окисления масляных связующих, поликонденсации песчано-смоляных смесей, затвердевания жидкого стекла в жидкостекольных смесях и т. п. Упрочнение за счет протекания химических процессов происходит в холоднотвердеющих песчано-смоляных смесях (XTC) с использованием катализаторов, в жидкостекольных смесях при продувке их углекислым газом, в металлофосфатных, цементных, этилсиликатных и других смесях. Для упрочнения смесей применяют прокаливание, обжиг, вакуумирование, воздействие магнитных полей.

В настоящее время для получения необходимых эксплуатационных свойств отливок используют разнообразные способы воздействия на жидкие металлические расплавы: термовременную обработку, модифицирование, ввод дисперсных инокуляторов (суспензионное литье), перемешивание расплава, продувку газами, обработку его флюсами и шлаками, вакуумирование, воздействие магнитных и электростатических полей и т. д.

Подавляющее большинство отливок получают свободной заливкой сплава из ковша под воздействием гравитационного поля Земли. Однако непрерывно возрастает роль процессов, основанных на специальных способах заливки: под воздействием регулируемого перепада давлений (литье под низким давлением (ЛНД), литье вакуумным всасыванием (ЛBB), литье с противодавлением (ЛПрД) и др.), под поршневым или компрессионным высоким давлением до 15 МПа (литье под давлением (ЛПД)), с помощью электромагнитных насосов.

Особое место занимают непрерывные процессы получения отливок, при которых осуществляется свободная заливка в неподвижную форму-кристаллизатор в условиях непрерывного вытягивания из нее затвердевающей отливки при непрерывном подводе сплава в форму из разливочного ковша. Для формирования отливок применяют разного вида кристаллизаторы, формирующие устройства или валки.

При некоторых способах литья процессы заливки и формирования отливки совмещаются во времени. К ним относится литье намораживанием, наплавкой и выжиманием. При литье выжиманием подвижная часть формы деформирует затвердевшую часть расплава и выжимает жидкую. После совмещения подвижной и неподвижной частей формы в полости между ними окончательно формируется отливка. Для получения отливок способом наплавки (электрошлаковое литье) источником жидкого металла служит электрод, который плавится за счет тепла, выделяющегося при протекании тока от электрода через слой шлака между ним и наплавляемой отливкой. Этим способом получают отливки наиболее ответственного назначения.

По способу силового воздействия на кристаллизующийся расплав можно выделить:

• совокупность обычных способов литья в гравитационном поле без дополнительных силовых воздействий;

• ЛПД, где формирование отливки осуществляется под высоким поршневым или компрессионным давлением;

• литье под регулируемым давлением, при котором перепады прилагаемых к расплаву давлений относительно невелики (не более 0,01 МПа);

• центробежное литье, где формирование отливки осуществляется в поле центробежных сил инерции, возникающих при вращении формы;

• жидкую штамповку, при которой залитый в форму-матрицу расплав в процессе кристаллизации деформируется подвижной частью формы — пуансоном;

• способы литья с применением наложения на кристаллизующийся расплав вибрации, ультразвуковых колебаний и магнитно-гидродинамических воздействий.

Для обеспечения поверхностного и объемного упрочнения отливок применяют их поверхностное и объемное армирование порошками, волокнами, конструкционной арматурой, например трубками для принудительной циркуляции в будущей детали охлаждающей жидкости, обеспечивающей необходимый термический режим ее эксплуатации.

Каждый способ литья отличается от других хотя бы по одному из вышеперечисленных критериев. В настоящее время зафиксировано 54 принципиально отличающихся друг от друга способов литья, которые применяются на практике. Из них 64 % основаны на использовании дисперсных формовочных материалов, 30 % — на применении форм из сплошных материалов (металлические, графитовые и т. п.) и 6 % способов не требуют литейных форм. Путем уплотнения формы отливки изготовляются в 59 % способов, в 6 % — без уплотнения, в 29 % — путем литья и последующей механической обработки. В 75 % способов применяется свободная заливка форм, в 6 % — непрерывная. Количество способов литья увеличивается со временем по экспоненциальному закону.

В литературе широко распространено деление способов литья на традиционные (обычные) и специальные. Однако четких критериев, по которым тот или иной способ можно отнести к специальным или обычным, нет. С нашей точки зрения, к специальным целесообразно отнести способы литья в специальные формы, использование нетрадиционных способов заливки сплава, а также различные способы воздействия на жидкий и кристаллизующийся расплав. Среди специальных способов литья можно выделить:

• литье в постоянные формы;

• литье в специальные тонкостенные разовые керамические, оболочковые, углеродные формы, получаемые по выплавляемым, выжигаемым и растворяемым моделям;

• способы получения отливок с использованием внешних воздействий на жидкий и кристаллизующийся расплав (литье под давлением, литье под регулируемым давлением, жидкую штамповку, центробежное литье, литье выжиманием, электрошлаковое литье, литье с применением электромагнитных, ультразвуковых воздействий и вибрации);

• непрерывное и полунепрерывное литье;

• способы получения композиционных и армированных отливок.

Остальные способы литья относятся к традиционным. Их основу составляют способы литья в объемные разовые и полупостоянные формы при гравитационной заливке сплава. В настоящее время с помощью этих способов получают подавляющее большинство отливок (до 75 %).

СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК

§ 5. Классификация способов получения отливок и разновидности литейных форм

1. Классификация способов получения отливок. Современное литей­ное производство располагает следующими способами изготовления от­ливок: 1) в песчано-глинистых формах с ручной и машинной формовкой; 2) в металлических формах; 3) под давлением; 4) по выплавляемым мо­делям; 5) в оболочковых формах; 6)ч центробежным литьем; 7) электро­шлаковым литьем; 8) под низким давлением; 9)’ вакуумным всасыванием; 10) выжиманием; 11) жидкой штамповкой.

Область применения этих способов определяется многими фактами: типом производства (единичное, серийное, массовое); массой отливок (мелкие — до 100, средние — до 1000, крупные — более 1000 кг); точ­постью и чистотой поверхности отливок; литейными свойствами сплавов; жономической целесообразностью использования того или иного способа.

2. Разновидности литейных форм. Для получения отливок использу­ют различные литейные формы, отличающиеся: сроком службы (разо­вые, многократные); состоянием перед заливкой (сухие, подсушенные, сырые, химически твердеющие, самотвердеющие) и технологией изготов­ления (вручную, на машинах, по выплавляемым моделям и др.).

Разовые формы изготавливают из песчано-глинистых, песчано-смоля-ных формовочных смесей, и служат они для получения только одной отливки. По толщине стенок разовые формы могут быть толстостенные (30—250 и более мм), тонкостенные (10—20 мм) и оболочковые (до 10 мм). Разовую форму изготавливают разъемной, состоящей из нижней и верхней нолуформ. К разовым формам относят также неразъемные формы, изго­товленные по выплавляемым моделям (см. § 16). После заливки разовую форму разрушают для освобождения затвердевшей отливки.

Многократные разъемные формы изготавливают из шамота, асбеста, алебастра, цемента и других огнеупорных материалов. Такие формы вы­держивают несколько десятков и сотен заливок. После заливки многократную форму раскрывают, не разрушая ее, извлекают готовую отливку и снова собирают для очередной заливки.

Многократные формы (кокили) изготавливают металлическими: из чу­гуна, стали и иногда из медных и алюминиемых сплавов. От температуры плавления сплава, из которого получают отливку, зависит срок службы кокиля. Так, в одном кокиле можно изготовить до нескольких сотен от­ливок из стали, до нескольких тысяч отливок из чугуна и до сотен тысяч отливок из сплавов цветных металлов. Из-за высокой стоимости кокили используют только в серийном и массовом производстве отливок. Отливка извлекается .из кокиля специальными толкателями, которые при рас­крытии половин кокиля выходят из своих гнезд и выталкивают отливку.

§ 6. Изготовление отливок в разовых формах

I. Общее понятие о разовой форме. В настоящее время около 90 %
отливок наготавливают в разовых песчано-глинистых формах. На
ри

§ 7. Модельные комплекты для ручной и машинной формовки

1. Состав и назначение модельного комплекта. В модельный комплект входят: 1) модель будущей отливки; 2) один или несколько стержневых ящиков (если отливка имеет полости или отверстия); 3) модели литниковой системы; 4) подмодельная доска (при ручной формовке) или модельная плита (при машинной формовке).

С помощью модели в литейной форме получают отпечаток наружной конфигурации отливки. В стержневых ящиках изготавливают песчаные

5

Рис. 111.6. Модельный комплект.

стержни, обеспечивающие получение внутренней полости отливки. При формовке на подмодельную доску устанавливают модель или полу­модель.

Модельный комплект должен: отвечать форме и размерам отливки с учетом линейной усадки металла и припусков на механическую обра­ботку; быть достаточно прочным; не изменять размеры при хранении и многократном использовании; его конструкция не должна затруднять набивку формы и удаление из нее модели или стержня из стержневого ящика; быть легким и недорогим.

2. Модельный комплект для ручной формовки изготавливают для се-
рийного производства из твердых пород древесины (клен, бук, береза),
а в единичном — из ели и сосны. Неразъемные модели используют для
отливок несложной конфигурации, которые могут быть заформованы в
одной полуформе. Для сложных отливок модель изготавливают разъем-
ной, что позволяет удалять ее из формы без разрушения последней. С этой
же целью вертикальные стенки модели, перпендикулярные плоскости
разъема формы, делают с уклоном в пределах от 0,5 до 3° (нижний предел
для высоких моделей, верхний — для низких). Размеры модели по
сравнению с размерами детали увеличивают на величину линейной усадки
металла, из которого изготавливают отливку, и на величину припусков
на механическую обработку, предусмотренных ГОСТами и нормативами.

На рис. III.6 дан чертеж отливки (а), рисунок разъемной модели (б) и стержневого ящика со стержнем (в) для нее. В отличие от отливки модель вместо отверстия имеет выступающие части 1, называемые стержневыми знаками. Знаки образуют в форме отпечатки, на которые устанавливают изготовленный в стержневом ящике стержень 3. Стержневой ящик со­стоит из двух половин, которые, как и полумодели, в процессе формовки «•псдиняются с помощью центровочных шипов 2.

3. Литниковая система (рис. II 1.7, а) состоит из литниковой чаши 1,
ШОЯка 2, шлакоуловителя 3 и питателей 4. Литниковая чаша уменьшает
динамический напор струи металла и частично отделяет шлак. Стояк,
Соединяющий литниковую чашу со шлакоуловителем, делают конусным.
Шлакоуловитель трапецеидального сечения размещают в верхней иоло-

г

Рис. 111.7. Литниковая система.

вине формы в плоскости разъема. Он должен задержать шлаковые и зем­ляные включения, не допустив их в полость формы. Это достигают пониже­нием скорости металла в шлакоуловителе, изменяя направление его дви­жения. При торможении металла шлаковые включения всплывают и задерживаются в шлакоуловителе. Хорошо очищает металл шлакоулови­тель гребенчатого типа (рис. III.7, б). При машинной формовке исполь­зуют фильтровальную огнеупорную сетку 5, которую устанавливают в воронку (рис. 111.7, в) или в шлакоуловитель (рис. III.7, г). Питатели подводят металл непосредственно в полость формы. Размещают их в ниж­ней полуформе в плоскости разъема.

Литниковая система во время заливки должна быть заполнена жидким металлом, так как разрыв струи приводит к всасыванию воздуха и шлака в полость формы, а также к образованию окисленных плен в месте разрыва. Поэтому между элементами литниковой системы выдерживают определенное соотношение: суммарная площадь сечения всех питателей (Рп) должна быть меньше площади сечения шлакоуловителя (Рш), который в свою очередь, имеет сечение меньшее, чем стояк (Рс), например: Рп: Рт: Рс = 1,0 : 1,2′: 1,4. К литниковой системе относится также выпор — вертикальный канал 4 (рис. III.4), располагаемый в самой верх­ней точке отливки. Он служит для выхода воздуха из полости формы при ее заливке, а также для сбора всплывающей грязи и контроля заполнения формы металлом.

Читать еще:  Способы изготовления матриц для штамповки сталей

4. Модельный комплект при машинной формовке изготавливают из сплавов легких металлов. Металлические полумодели закрепляют винтами на металлических плитах. На этой же плите монтируют модели литнико­вой системы. Такие плиты называют модельными. Так как при машинной формовке две полуформы изготавливают отдельно на разных машинах, то полумодели закрепляют на координатных модельных плитах, чтобы обеспечить совпадение двух полуформ ори их сборке.

На рис. III. 8 показаны верхняя 3 и нижняя 2модельные плиты с опо­ками 7. Полумодели верхняя 4 и нижняя / зафиксированы контрольными штифтами 5 и закреплены винтами 9. Таким же образом закреплены мо­дели шлакоуловителя 6 и питателя 8.

Способы литья чугунных отливок

Различные производства используют около 15 способов литья, основные из которых:

  1. литье в песчаные формы (“землю”);
  2. литье в ЖСС (жидкие самоотвердевающие смеси);
  3. литье в оболочковые формы;
  4. литье в кокиль (металлические защищенные формы);
  5. литье по выплавляемым моделям;
  6. литье под давлением.

1.Литье в песчаные формы

Точность геометрических размеров, шероховатость поверхности отливок, полученных в песчаных формах, во многих случаях не удовлетворяет требованиям современной техники. Литье в песчаные формы обеспечивает невысокое качество поверхности (ниже Rz =320 мкм), низкую точность (ниже 16 квалитета), трудно автоматизируется и не обеспечивает удовлетворительные условия труда.

Поэтому быстрыми темпами развиваются специальные способы литья: в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, кокильное, под давлением, центробежное и другие, позволяющие получать отливки повышенной точности, с малой шероховатостью поверхности, минимальными припусками на механическую обработку, а иногда полностью исключающие ее, обеспечивают высокую производительность труда и т. д.

2. Литье в ЖСС

Для получения более высоких качественных показателей применяют литье в формы из жидких самоотвердевавщих смесей (ЖСС). Этот способ литья применяют в любом виде производства.

Способ применяют для изготовления больших корпусов приборов из чугуна и алюминиевых сплавов с толщиной стенки 4…6 мм, точностью 14…16 квалитета, шероховатостью поверхности Rz =80…40 мкм.

Процесс можно легко механизировать в автоматизировать.

3.Литье в оболочковые формы

Этот способ является, как и предыдущие, способом литья в разовые формы. Для изготовления тонких оболочковых форм нужно в 20-30 раз меньше формовочных материалов, чем для песчаных или форм из ЖСС. Способ применяют для чугунных, стальных и для алюминиевых отливок, простой конфигурации без внутренних полостей в серийном производстве.

Литье в оболочковые формы, которые изготавливают из формовочных смесей (кварцевый песок с термореактивной связующей смолой) по горячим моделям.

В качестве связующего для изготовления оболочковых форм в производстве используется пульвербакелит – смесь фенолоформальдегидной смолы C ФП-011Л с 7% уротропина.

Уротропин применяется как ускоритель отвердевания. Малотоксичен, относится к 3кл опасности, ПДК – 9 мг/м 3 (ГОСТ 1381-73).

В настоящее время альтернативы термореактивным смолам на основе фенолоформальдегида для изготовления оболочковых форм по технологичности и качеству поверхности форм не найдено.

Способ обеспечивает получение шероховатости поверхности Rz =80…40 мкм, и точность – 12…14 квалитет. Способ легко можно механизировать и автоматизировать.

4. Литье в кокиль

В приборостроении литье в кокиль (кокиль – это металлическая форма, имеющая защитную огнеупорную облицовку на рабочей поверхности) применяют в серийном и массовом производстве.

Экономическая целесообразность кокильного литья зависит от стойкости металлической формы

Качественные параметры отливок: точность 12…13 квалитет, шероховатость поверхности – Rz =80…20 мкм.

Преимущества литья в кокиль на основе производственного опыта:

1. Повышение производительности труда в результате исключения трудоемких операций смесеприготовления, формовки, очистки отливок от пригара. Поэтому использование литья в кокили, по данным различных предприятий, позволяет в 2 – 3 раза повысить производительность труда в литейном цехе, снизить капитальные затраты при строительстве новых цехов и реконструкции существующих за счет сокращения требуемых производственных площадей, расходов на оборудование, очистные сооружения.

2. Повышение качества отливки, обусловленное использованием металлической формы, повышение стабильности показателей качества: механических свойств, структуры, плотности, шероховатости, точности размеров отливок.

3. Устранение или уменьшение объема вредных для здоровья операций выбивки форм, очистки отливок от пригара, их обрубки, общее оздоровление и улучшение условий труда, меньшее загрязнение окружающей среды.

4. Механизация и автоматизация процесса изготовления отливки, обусловленная многократностью использования кокиля.

Литье в кокиль следует отнести к трудо- и материалосберегающим, малооперационным и малоотходным технологическим процессам, улучшающим условия труда в литейных цехах и уменьшающим вредное воздействие на окружающую среду.

5.Литье по выплавляемым моделями

Литье по выплавляемым моделям применяют в приборостроении для изготовления отливок различной сложности из любых сплавов массой от нескольких граммов до нескольких килограммов с толщиной стенок 0,4-20 мм, точностью размеров до 12 квалитета и шероховатостью поверхности до Rz =20 мкм. Способ применяют при любом виде производства.

Процесс литья заключается в изготовлении моделей из легкоплавкого материала, покрытия моделей тонкой огнеупорной оболочкой , выплавление модельного материала из огнеупорной оболочки и заливки освободившейся от моделей полости металлом.

6.Литье под давлением

Литье под давлением является самым производительным способом изготовления тонкостенных деталей сложной конфигурации в серийном и массовом производстве.

Процесс литья заключается в заливке расплавленного металла в камеру сжатия машины и последующем выталкивании его через литниковую систему в полость металлической формы, которая заполняется под давлением.

Наиболее полно требованиям удовлетворяют сплавы на основе цинка, алюминия, магния и меди.

При литье под давлением получают высокое качество отливок. Достижимая точность: 9-11 квалитет по размерам, получаемым в одной части литейной формы и 11-12 квалитет по размерам, получаемым в двух частях формы.

Материаловед

12. Выбор способа литья

При выборе способа изготовления отливки определяющими факторами являются технические требования, предъявляемые к изделию, и технико-экономические показатели (себестоимость детали в изготовлении, экономически оправданная серийность и др.), учитывающие расход металла, стоимость оборудования и технической оснастки.

Важную роль при выборе способа литья играет серийность производства. Размер серии и тип производства в зависимости от массы отливок можно определить по табл. 13.1. Отливки по массе подразделяют на мелкие (до 100 кг), средние (101 – 1000 кг), крупные (1001 – 5000 кг) и очень крупные (свыше 5000 кг). В единичном, мелкосерийном и серийном производствах отливки часто изготавливаются литьем в песчаные формы, по выплавляемым моделям. В крупносерийном и массовом производствах применяют литье под давлением, в кокиль, в оболочковые формы, центробежное литье, литье в сырые песчаные формы, изготавливаемые на формовочных машинах или автоматических линиях, и др.

В табл. 13.2 приводятся данные для выбора способа литья в зависимости от требований к отливкам (габариты отливок, точность их размеров, чистота поверхности), а также возможностей способа литья (серийность производства, коэффициент использования металла, процент выхода годных изделий, себестоимость процесса литья). При выборе способа литья надо обязательно учитывать его возможности по обеспечению нужной конфигурации отливки, требуемого качества структуры металла и уровня механических и специальных эксплуатационных свойств.

Таблица 13.1. Годовой выпуск отливок в зависимости от их массы и серийности производства

серийности

Выбранный способ литья должен обеспечить качественное литье для данного сплава и при проведении последующей термической обработки отливок.

Отметим, что минимальные толщины стенок отливок можно получать лишь на сплавах с оптимальными физико-химическими и литейными свойствами. Иначе эти значения будут существенно больше.

Трудность выбора способа литья вызвана тем, что нередко отливка может быть изготовлена сразу несколькими способами, которые обеспечивают требуемые свойства литой детали. В этом случае решающими факторами, обусловливающими выбор рационального способа литья, являются серийность производства и экономичность процесса. Эти факторы (см. табл. 13.1 и 13.2), наряду с техническими характеристиками способа литья, могут помочь правильно выбрать технологический процесс литья.

Таблица 13.2. Технические возможности и сравнительные показатели различных способов литья

  1. Способы литья: П – в песчаные формы, Д – под давлением, К – в кокиль, В – по выплавляемым моделям, О – в оболочковые формы, Ц – центробежное литье.
  2. Согласно ГОСТ 26645 – 85 с изменением №1, 1989г
  3. Номер квалитета (ГОСТ 25346 – 89) определялся по классу наибольшей размерной точности отливки (ГОСТ 26645 – 85) для каждого способа литья путем сопоставления значений допусков.
  4. Согласно ГОСТ 26645 – 85 с изменением №1, 1989г
  5. Ед – единичное, Мс – мелкосерийное, С – серийное, Кс – рупносерийное, Мас – массовое.
  6. М – мелкие, Ср – средние, Кр – крупные, Окр – очень крупные.

Сущность и основные способы литья

Литье – формообразование из жидкого (расплавленного) металла путем заполнения им полости заданной формы и размеров с последующей кристаллизацией. Продукция литья называется отливкой.

Сущность литья сводится к получению жидкого металла нужного химсо-става и заливке его в заранее приготовленную литейную форму.

В процессе кристаллизации и охлаждения залитого металла формируются ос-

новные механические свойства отливки, определяемые макро- и микроструктурой сплава, его плотностью, наличием неметаллических включений, внутренних напряжений и т. п.

Широкое применение литья обусловлено такими преимуществами, как

возможность изготовления отливок практически любой конфигурации массой от долей грамма до сотен тонн; относительная простота и невысокая стоимость технологической оснастки; возможность получения изделий из малопластичных материалов (чугуны, силумины, литейные бронзы и латуни), переработка которых другими способами затруднена или невозможна.

В принципе получить отливку можно из любого материала, однако для

получения изделий высокого качества применяют сплавы, обладающие необходимыми литейными свойствами: достаточной жидкотекучестью, возможно малой усадкой, однородностью (малой склонностью к ликвации), легкоплавкостью, малой газопоглощаемостью, трещиноустойчивостью и некоторыми другими.

Жидкотекучесть – способность сплава воспроизводить рельеф литейной

формы. При недостаточной жидкотекучести форма заполняется не полностью (недолив), и отливка бракуется. Высокой жидкотекучестью обладают силумины, серые (литейные) чугуны, кремнистые бронзы.

По технологическим признакам литейное производство включает в себя ряд способов, классификация которых определяется государственными стандартами. ГОСТ 18169–86 устанавливает свыше 50 способов литья, среди которых наибольшее применение в производстве получили: литье в песчаные формы (в землю), в оболочковые формы, в металлические формы (кокили), по выплавляемым моделям, под давлением воздуха или поршня, центробежное и некоторые другие.

Обработкой металлов давлением называется механическая обработка, за-

ключающаяся в пластическом деформировании или разделении материала без снятия стружки.

В процессе пластического деформирования изменяется структура металла и повышаются его механические свойства, поэтому наиболее тяжелонагру-женные детали получают обработкой давлением.

По физической сущности обработка металлов давлением является процес-

сом пластической деформации. Пластическая деформация монокристалла

происходит либо путем сдвига (скольжения), либо путем двойникования.

Механизм пластической деформации поликристаллов значительно слож-

нее. Это объясняется тем, что в поликристаллах зерна отличаются между со-

бой по форме и размерам, обладают неодинаковыми физико-механическими

свойствами и различно ориентированы плоскостями и направлениями сдвига

по отношению к деформирующей нагрузке.

Различают два вида деформации поликристаллических тел:

• внутрикристаллитную – по зерну;

• межкристаллитную – по границам зерен.

Первая, так же как и в отдельном монокристалле, протекает путем сдви-

га и двойникования, вторая – путем поворота и перемещения одних зерен от-

носительно других. Оба вида деформации протекают в поликристаллических

Виды литья

Известно множество разновидностей литья:

в песчаные формы (ручная или машинная формовка);

в многократные (цементные, графитовые, асбестовые формы);

в оболочковые формы;

по выплавляемым моделям;

по замораживаемым ртутным моделям;

литьё под давлением;

по газифицируемым (выжигаемым) моделям;

литьё с утеплением.

Так как разновидности литья различаются одновременно по многим разнородным признакам, то возможны и комбинированные варианты, например, электрошлаковое литьё в кокиль.

[Править] 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 илиформовочной 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 отделяютлитниковую систему(обычно это обрубка), удаляютоблойи проводяттермообработку.

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 песокв 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.

[Править] 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. В отличие от других способов литья в металлические формы (литьё под давлением, центробежное литьё и др.), при литье в кокиль заполнение формы жидким сплавом и его затвердевание происходят без какого-либо внешнего воздействия на жидкий металл, а лишь под действиемсилы 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 чугунаиз-за образующихся на поверхности карбидов требуют последующегоотжига. 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.

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.).
Читать еще:  Запорно-регулирующая арматура для системы отопления

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.

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.

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.

Методы литья металлов

Способность металла в расплавленном виде заполнять любые полости человек использует уже много лет для изготовления различных изделий.

В наше время существуют различные методы литья металлов, которые отличаются друг от друга технологией, поскольку для каждого материала нужно создать определенные условия, чтобы он мог заполнять все полости заранее подготовленной формы. Это связано с разной жидкотекучестью металлов – параметром, который характеризует способность расплава быстро растекаться.

Рассмотрим подробно, какие методы литья металлов сейчас используются в промышленности, и какие детали или заготовки можно получить при их помощи.

Самые популярные методы литья металлов:

  • Литье в землю;
  • Литье в кокиль;
  • Центробежное литье;
  • Электрошлаковое литье;
  • Литье под давлением;
  • Статическая заливка.

Чтобы понять, в чем заключаются особенности каждого из методов, познакомимся с их технологиями.

Литье металлов в землю

Это процесс знаменит с древних времен, в наши дни он используется преимущественно для изготовления единичных отливок.

Самое главное преимущество технологии литья металла в землю – ее невысокая стоимость, а недостаток – высокая трудоемкость.

Процесс начинается с того, что в специальном цеху изготавливают модель будущей отливки, для этого используют дерево и другие материалы.

Затем готовится формовочная смесь, она содержит в своем составе землю и другие добавки. После этого изготавливается литейная форма, в которую и заливается расплав.

После остывания заготовку извлекают из формы и отправляют на дальнейшую обработку, ее очищают пескоструйным методом или шлифуют, чтобы полностью удалить остатки формовочной земли.

Для такого литья лучше всего подходит чугун, поскольку он имеет отличную жидкотекучесть, также используются и другие металлы.

Литье металла в кокиль

Данный метод литья заключается в том, что форма (кокиль), состоящая из двух частей, одна из которых содержит стержень, соединяется перед началом процесса.

Жидкий металл заливается в форму, там он быстро остывает, и уже через несколько минут получается готовая отливка, которую можно извлекать.

Для этого метода также используются только те материалы, которые обладают хорошей жидкотекучестью, а для других видов подходит литье под давлением.

Литье металла под давлением

Заполнение формы металлом в этом случае осуществляется под высоким давлением воздуха или поршня. Применение давления помогает материалу принимать даже самую сложную конфигурацию формы, заполнять ее тончайшие канавки и повторять все изгибы.

Такие методы литья металлов требуют особенно прочных форм, которые изготавливаются из стали.

Центробежное литье

Для этого способа литья используются формы из песка или металла. Особенность заключается в том, что они вращаются вокруг оси вертикально или горизонтально во время процесса.

Расплав заливается в форму и под действием центробежных сил заполняет ее периферию, затем он затвердевает.

Таким методом целесообразнее всего изготавливать трубы, кольца и подобные элементы.

Электрошлаковое литье

Жидкий металл для этого вида литья получают при помощи электрошлакового переплава.

В качестве литейной формы используется кристаллизатор из меди с водным охлаждением, в него и попадает металл после плавления, не соприкасаясь с воздухом.

Статическая заливка металла

Это самый простой способ, при котором расплав заливается в неподвижную форму до полного ее заполнения. Затем он застывает и извлекается.

Методы литья металлов такого типа позволяют изготавливать отливки самой простой формы.

Достоинства и недостатки технологии литья металлов

Изготовление металлических изделий при помощи литья имеет свои преимущества и недостатки.

К преимуществам можно отнести относительную простоту технологий и высокую производительность, также хорошее качество полученных отливок.

Явными недостатками являются: потребность в применении специальных плавильных печей, большая энергоемкость процессов, невозможность применения метода к определенным видам металла.

Несмотря на это, многие промышленные предприятия пользуются технологией для изготовления самых различных деталей.

Кроме того, в последнее время появились технологии, позволяющие максимально автоматизировать все процессы, что сделало их менее трудоемкими.

Презентация оборудования и технологий для литья металлов на специализированной выставке

На мероприятии международного класса экспоненты из разных стран мира представят новейшие методы литья металлов и других технологий обработки, продемонстрируют оборудование и инструменты, познакомят гостей со своими последними разработками.

Заказать электронные билеты можно прямо сейчас, чтобы не пропустить самое важное событие года в области металлообработки.

Литейная оснастка для литья металлов и сплавов

Литейное производство — одна из отраслей металлургии, специализирующаяся на переработке металлов и их сплавов, в частности, изготовлением деталей различных конфигураций методом заливки расплавленного металла в специальную форму, под принудительным давлением или естественным путем, с последующим охлаждением до застывания в форме нужной отливки — готового изделия или заготовки. В случае необходимости отливка затем подвергается механической обработке, для большей точности размеров либо уменьшения шероховатости поверхности. Таким образом, основная цель литейного производства – изготовление отливок, максимально соответствующих по форме и размерам конечному изделию.

Для получения качественных отливок на производстве используется специальная литейная оснастка — литейные формы, и от качества их исполнения и особенностей конструкции в большой степени зависит не только качество конечного изделия, но и трудозатраты на производство.

На производстве к качественной литейной форме предъявляют ряд требований , основные из них:

  • прочность (выдерживать нагрузки)
  • податливость (при усадке отливки уменьшаться в объеме)
  • газопроницаемость (при эксплуатации в литейной форме образуются газы)
  • огнеупорность (не поддаваться воздействию расплавленного металла)

По степени участия непосредственно в процессе литья литейная оснастка подразделяется на формообразующую (основную) и универсальную (вспомогательную). По количеству возможных заливок литейные формы бывают разовые и многократные, также есть подразделение форм по материалу, из которого они изготовлены (песчаные, металлические и т.д.).

  • литейные формы из металлов – чугуна и стали – выдерживают большое количество заливок, сотни и тысячи, поэтому относятся к многократным.
  • песчаные формы и формы по выплавляемым моделям эксплуатируются с помощью приспособлений – моделей, они являются разовыми, а сам процесс производства таких форм называется «формовка». С помощью модели оформляют внутренние рабочие поверхности в песчаной литейной форме, они заполняются расплавленным металлом и формируют отливку.

Весь комплект приспособлений, необходимых для производства отливок, и представляет из себя литейную оснастку, а часть оснастки, необходимая для формирования рабочей полости в литейной форме при формовке – модельный комплект.

Изделия, полученные на литейном производстве из тугоплавких сплавов, необходимы в таких отраслях, как авиастроение, приборостроение, ракетостроение, судостроение, радиоэлектроника и атомная энергетика, а из коррозионно-стойких и жаропрочных сплавов – в химической промышленности. На сегодняшний день от 50% до 95% деталей промышленного оборудования изготавливается именно методом литья.

В современном литейном производстве широко применяется около пятидесяти технологий литья , наиболее часто используются:

  • литье под давлением
  • литье в песчаные формы
  • литье по выплавляемым моделям
  • литье в металлические формы или кокиля
  • литье под низким давлением
  • литье в оболочковые формы
  • центробежное литье и др.

Коллектив Ульяновского Приборо-Ремонтного Завода обладает богатым опытом, позволяющим проектировать и изготавливать литейную оснастку для литья цветных металлов и сплавов, а именно: литья в кокиль, литья в песчаные формы (в землю), литья под давлением, а также осуществлять полный цикл изготовления пресс-форм для литья по выплавляемым моделям.

Модельные комплекты (оснастка) — литье в песчаные формы

Модельным комплектом называется технологическая оснастка, в том числе приспособления, которые формируют рабочую полость литейной формы; она включает в себя модели литниковой системы, модельные плиты, стержневые ящики, шаблоны сборочные и контрольные, а также литейную модель – приспособление, при помощи которого в литейной форме получается отпечаток, размерами и конфигурацией соответствующий необходимой отливке.

Читать еще:  Сварной метод соединения конструкций против болтового

При изготовлении модели обязательно предусматривают припуски на механическую обработку готовой отливки, эти припуски закладываются при проектировании в чертеже отливки. Также размеры модели должны превышать размеры отливки на размер литейной усадки используемого при литье сплава. Эти и многие другие технологические особенности должны быть учтены специалистами при проектировании.

Литейные модели бывают разъемные и неразъемные, состоящие из двух или нескольких частей. По материалу изготовления модели бывают, в основном, пластмассовые, металлические и деревянные, так как модель должна быть одновременно прочной и жесткой, но легкой. Деревянные модели, с целью избежания коробления, изготавливают из отдельных склеенных брусочков, при этом важно разное направление волокон дерева.

Модели из дерева имеют свои преимущества – простота изготовления, умеренная стоимость, небольшой вес, и недостатки – малый срок службы, коробление, гигроскопичность, неоднородность структуры. Модели из металла используются при производстве отливок в больших количествах, в массовом производстве. Такие модели более долговечны, имеют более точную рабочую поверхность, однако они подвержены окислению и имеют очень большую массу. В зависимости от специфики работы такой оснастки и требований к условиям ее эксплуатации модели изготавливают из различных сплавов – на основе алюминия, стали, бронзы, латуни и чугуна. Пластмассовые модели сочетают в себе достоинства металлических и деревянных моделей, так как обладают небольшой массой, хорошей точностью, прочные, не поддаются короблению, устойчивы к воздействию влаги. Как правило, изготавливаются пластмассовые модели из составов на основе формальдегидных и эпоксидных смол.

В последнее время литье в песчаные формы применяется на производстве редко, большей частью, на крупных заводах авиационного, машиностроительного и автомобилестроительного производства. Как следствие, конструкторов и технологов, специализирующихся по этому виду литья, немного. В коллективе нашего предприятия имеются специалисты, обладающие опытом работы в этой достаточно сложной сфере.

Основную сложность составляет наличие большого количества стержневых ящиков, отъемных частей, а также необходимость создания двухсторонних моделей. Мы можем изготавливать металломодельную оснастку из алюминия и из стали. На такой оснастке можно лить цветные и черные металлы и сплавы, а также чугун.

Литье в кокиль

Литье в кокиль производится либо в стационарные кокиля, либо на кокильных машинах и станках. Для изготовления этого вида оснастки необходим высокий уровень и квалификации инженерного состава, и инструментального производства.

Наше предприятие обладает всем необходимым для осуществления проектирования и изготовления кокилей любой сложности, в том числе и с последующей привязкой их к оборудованию заказчика. Чаще всего испытания изготовленной оснастки мы производим на собственном оборудовании. Для оказания технической помощи при запуске оснастки на предприятии заказчика мы можем организовать выезд к нему наших специалистов.

Литье под давлением цветных металлов и сплавов

В последнее время такой вид литья получил большое распространение. Отливки, получаемые в процессе литья под давлением, применяются в производстве мебели, бытовой техники, в автомобилестроении и многих других видах производства. Такие изделия очень прочные, герметичные и имеют хороший товарный вид. Оснастка для литья под давлением металлов и сплавов рассчитана на сотни тысяч, даже миллионы циклов литья, однако достаточно сложная для изготовления и дорогостоящая.

Для эксплуатации оснастки такого вида существует много разновидностей машин литья под давлением, модельный ряд постоянно обновляется. Они подразделяются на машины литья с горизонтальной камерой прессования и с вертикальной камерой прессования. Каждый из этих видов имеет свой ряд по габаритам, мощности, особенностям конструкции и производителям.

Наше предприятие успешно выполняло проектирование, изготовление и запуск в производство пресс-форм для пластмасс и металлического литья изделий, используемых в машиностроении, а также для производства продукции бытового назначения.

Пресс-формы для литья цветных металлов и сплавов под давлением могут быть разной степени сложности: с ползунами, с гидроцилиндрами, с наклонными толкателями, с вкладышами, одногнездные, многогнездные, с многими плоскостями разъема и т.д.. Для изготовления оснастки любой сложности у нас есть необходимый опыт и оборудование. В большинстве случаев имеем возможности и для эксплуатации этой оснастки на собственном оборудовании.

Литье по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям чаще всего применяется для получения тонкостенных отливок сложной конфигурации, как в машиностроении, так и в художественной промышленности. Это один из самых древних способов литья скульптур, колоколов, пушек. Характерная особенность данного вида литья – каждая модель может быть использована для получения только одной отливки, так как в процессе изготовления формы вытапливается, а сама формовочная смесь состоит не из однородного расплавленного металла, а из огнеупорного мелкозернистого, пылевидного материала в связующем растворе. Именно такой состав смеси способствует получению отливок с высоким качеством поверхности. Точность самого отпечатка модели обеспечивается с помощью увеличенной температуры металла, поэтому формовочные и связующие материалы должны обладать высокой огнеупорностью. Недостаток такого метода – сложный и длительный процесс изготовления отливок, для которого необходима специально изготовленная дорогостоящая оснастка и грамотные высококвалифицированные специалисты.

Такой вид литья используется для литья черных и цветных металлов и сплавов. Конструкция пресс-форм очень разнообразна и зависит от планируемой потенциальной производительности и оборудования, на котором оснастка будет эксплуатироваться.

В машиностроении восковые модели отливок изготавливаются в гипсовых, пластмассовых и металлических формах; сам технологический процесс, как правило, механизирован и автоматизирован. Методом литья по выплавляемым моделям производятся детали для авиационной, приборостроительной, машиностроительной и некоторых других отраслей промышленности, где применяются технологии литья труднообрабатываемых сплавов, жаропрочных и коррозионно-стойких.

Оснастка для литья по выплавляемым моделям бывает механизированной (конструкции аналогичны пресс-формам для литья под давлением) и ручной разборки (конструктивно более разнообразны и производят отливки более сложной геометрии). Если от изделия требуется высокая степень точности, прочности и герметичности, то алюминиевые отливки такого вида литья предпочтительнее, чем отливки литья под давлением. При литье по выплавляемым моделям из черных металлов изделия получаются более точными и красивыми, чем отливки в песчаные формы. Наше предприятие может выполнить любой заказ по проектированию и изготовлению оснастки для литья по выплавляемым моделям, в тои числе с привязкой к оборудованию заказчика.

Литьевая форма

Литьевая форма применяется в термопластавтоматах для изготовления объемных деталей различных конфигураций из пластика, металла, резины.

В пресс-форме литьевой машины может одновременно производится одна или несколько деталей. Используется в массовом или серийном производстве.

Рис. 1. Литьевая форма.

Что такое пресс-форма

Литьевые формы состоят из неподвижных матриц и подвижных пуансонов, имеющих внутри полость для формирования заготовок.

Материал внутрь формы подается с помощью литниковых систем, которые бывают холодноканальные, горячеканальные и комбинированные.

В некоторых конструкциях форм возможна установка закладных деталей.

Классификация литья

Литье пластмассы в пресс-форму применяется для создания тонкостенных изделий различной конфигурации.

Технология литья позволяет создавать армированные и пустотелые детали, многоцветные и соединяющие в себе различные полимерные материалы.

Требуемый показатель давления — от 80 до 200 Мпа. При более низком давлении могут образовываться полости или недоливы.

Превышение показателей может привести к образованию облоя.

Литье в песчаные формы

Один из самых распространенных видов литья объемных заготовок.

Применяется в автомобильной отрасли, станкостроении и других отраслях промышленности. Эта технология используются при массовом производстве, изготовлении небольших серий или единичных товаров простой или сложной формы.

При таком литье получаются изделия низкого качества. Возможно наличие пустот и различных посторонних включений.

Обычно литье в песчано-глиняные формы применяют для изготовления станин для металлообрабатывающей отрасли, корпусных элементов машин и оборудования, различных колес, колец и прочих объемных и тяжелых заготовок.

Литье в вакуумно пленочные формы

Технология применяется для отливок любого количества изделий весом от одного килограмма до десяти тонн, размерами до нескольких метров.

Формы изготавливаются в следующем порядке:
• вырезается модельный комплект из пенополистирола или других газонепроницаемых материалов;
• на модель накладывается предварительно нагретая синтетическая пленка;
• с помощью вакуумного устройства между модельным комплектом и пленкой создается вакуум, плотно притягивающий пленку к модели;
• на пленку накладывается слой меловой известняковой глины (опоки), засыпается сухим песком, трамбуется и укрывается герметично пленкой;
• из опоки при помощи вакуумного устройства удаляется воздух, модельный комплект вынимается из готовой полуформы.

Рис. 2. Литье в вакуумную форму.

Аналогично изготавливаются все детали и собираются в единую форму.

В течение всего технологического процесса составные элементы формы находятся под вакуумом.

В собранную форму заливается расплавленный металл. После охлаждения отливок вакуумное устройство отключается, вследствие чего песок удаляется из формы, отливка легко вынимается из формы.

Литье в кокиль

Кокиль — металлическая многооборотная форма из чугуна, алюминия или стали.

Литье в кокиль подходит для изготовления изделий из алюминия, цветных и черных металлов.

Технология литья в кокиль состоит из нескольких этапов:
• фиксация металлических полуформ;
• нагрев рабочей полости формы до температуры около 180°С;
• смазывание поверхности слоем защитного огнеупорного покрытия;
• заливка расплавленного сырья через литники;
• охлаждение формы;
• раскрытие кокиля и выемка отливки.

Рис. 3. Литье в кокиль.

Отливки в кокиль отличаются высоким качеством и геометрической точностью размеров.

Литье по выплавляемым моделям

Способ получения отливок заключается в изготовлении модели из легкоплавких составов в пресс формах. Затвердевшая модель вынимается из формы и покрывается несколькими слоями суспензии и обсыпки, образующими после высыхания керамическую скорлупу. Модель внутри скорлупы выплавляется, создавая оболочку формы с тонкими керамическими стенками.

В полученную форму заливается расплавленная смесь, которая после остывания образует изделие, точно повторяющее конфигурацию модели.

Детали, по выплавляемым моделям отличается высоким качеством и чистотой поверхности, не требуют дополнительной обработки.

Литье по газифицируемым моделям

Способ получения литых изделий с использованием моделей из материалов, которые превращаются в газ при контакте с расплавленным металлом. Больше всего подходит для этого вспененный полистирол.

Модели изготавливаются на модельных автоматах или путем заливки литейного полистирола мелких фракций под давлением в пресс-формы, с последующим спеканием под действием высоких температур.

Элементы моделей склеиваются или спаиваются в блоки, покрываются огнестойким покрытием путем облива или окунания и формируются на вибростоле в специальные опоки.

Расплавленный металл подается прямо на модельные блоки, выжигая и газифицируя полистирол.

Готовые отливки охлаждаются в формах, затем извлекаются и очищаются от антипригарного покрытия.

Технология литья по газифицируемым моделям позволяет выпускать изделия с гладкими точными формами.

Газы, образуемые при выжигании полистирола. удаляются при помощи вытяжных устройств.

Центробежное литье

Применяется для изготовления полых цилиндрических емкостей.

В основе технологии лежит принцип формирования отливок в поле центробежных сил.

Расплавленный металл из ковша(3) подается через заливочную воронку (2) во вращающийся цилиндр, внутренняя сторона которого (1) является формообразующей поверхностью.

Полученный пустотелый цилиндр после остывания и затвердевания металла извлекается из формы.

Рис. 4. Центробежное литье.

Литье в оболочковые формы

Технология применяется для изготовления особо точных деталей с повышенными требованиями к качеству.

Оболочковые формы изготавливаются из смоляно-песчаной смеси, термореактивных смол, кварцевого или цирконового песка на автоматических линиях.

Литье включает ряд последовательных операций:
• приготовление смеси;
• изготовление моделей в виде тонкостенных оболочек;
• сборка и подготовка форм к заливке;
• плавление металла и заливка в готовые формы;
• остывание и извлечение отливок;
• зачистка и дробеструйная обработка

Оболочковые формы применяются для изготовлени изделий из чугуна, стали, цветных металлов и алюминия.

Технология изготовления литьевых форм

Пресс формы для литья пластмасс изготавливаются на основании разработанного проекта.
1. Из стального литья вырезается заготовка по параметрам будущего изделия.
2. Форма обрабатывается на фрезерных станках, и шлифуется на шлифовальных машинах.
3. Изделия проходят термообработку в специальных печах, хромируются и полируются.
4. Готовые изделия тестируются и испытываются в лабораториях.
5. Составляются линейные карты и подписываются двусторонние акты выполненных работ.
6. Пресс-формы упаковываются и передаются заказику.

По желанию заказчика, специалисты компании «Имстек» выполнят установку и наладку оборудования, обучат технический персонал заказчика.

Определение стоимости изготовления литьевых форм

Стоимость пресс-форм определяется с учетом следующих показателей:
• исходного сырья;
• количество разъемных плоскостей;
• сложности и габаритов изделий;
• гарантированного производителем ресурса;
• количества гнезд в модуле.

Дешевле стоят машины с боковыми или прямыми литниками и холодноканальные системы.

Усадка

При изготовлении литьевых пресс-форм необходимо учитывать возможную технологическую усадку формообразующих деталей в процессе охлаждения.

Усадка может зависеть от следующих факторов:
• вида применяемых для изготовления пресс-форм материалов;
• наличия армирующих волокон;
• типа и размеров литника;
• равномерности распределения температуры;
• конструктивных особенностей форм.
Снизить усадочные явления поможет добавление в сырье армирующих волокон.

Проектирование конструкции литьевой формы

Разработка проекта литьевых форм выполняется на основании технического задания заказчика.
Выполняются необходимые расчеты, создается 3D модель будующего изделия, выполняются рабочие чертежи.

От грамотного проекта и выбранной технологии изготовления зависит качество и долговечность пресс-форм.

Деформация форм

Деформации литьевых форм может произойти при нарушениях технологии литья:
• превышение проектных параметров силы впрыска;
• сильного давления внутри формы;
• различные температуры поверхностных слоев при охлаждении заготовок;
• неправильно подобранной температуре расплава.

Отступление от проектных параметров литья могут привести к деформациям и преждевременному износу форм.

Сдвиг пуансонов

Смещения и перекосы пуансонов относительно матрицы могут произойти из-за увеличенного зазора между деталями, повреждения кромок или неравномерных нагрузок на направляющие колонны.

Сдвиг происходит из-за неправильного крепления пуансона или большого усилия при выталкивании детали из пресс форм.

Извлечение отлитых изделий

Готовые изделия извлекаются из пресс-форм с помощью сжатого воздуха, выталкивающих стержней, вкладышей или плит.

При отсутствии устройств для автоматического извлечения отливок, готовые изделия удаляются вручную.

Обслуживание литьевых форм

Для надежной и долговечной работы пресс-форм требуется регулярный осмотр и техническое обслуживание.

При смене оснастки проводите очистку направляющих штифтов и гнезд от смолы, смазки и прочих загрязнений.

Чтобы избежать коррозии, важно защищать устройство от влажности и смазывать форму антикоррозийными средствами.

Проверяйте на легкость движения подвижные элементы пресс-форм. При необходимости, выполняйте своевременно настройку.

Способы устранения дефектов, возникающих в процессе литья под давлением

В процессе литья под давлением могут проявляться различные дефекты, которые можно устранить, зная причины их образования:
1. Расслоения на поверхности изделий устраняются при повышении температуры расплава и понижении скорости впрыска.
2. Облой может появится при использовании большого объема впрыска или недостаточном смыкании пресс-формы.
3. Пустоты могут образовываться при недостаточном объеме впрыска или длительном и неравномерном охлаждении изделия.
4. Коробление изделий бывает из за низкой текучести материала, недостаточной скорости впрыска или неравномерного охлаждения изделий в форме.
5. Хрупкость и ломкость изделия возникает при малой толщине стенок изделий или низкой температуры форм при заливке.

Для профессионального обслуживания литьевых форм обратитесь в компанию «ИМСТЕК» выполняющую поставку, пусконаладку и техническое сопровождение литьевого оборудования.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector