Технология литья в форму, или матрицу, основана на физическом свойстве жидкости затекать в твердые емкости, заполняя все их уголки. После этого жидкость застывает и образует твердую отливку, повторяющую все детали поверхности матрицы.
Разновидности литья в форму
Методом литья получают самые разнообразные изделия из металлов, для этого их предварительно нагревают, доводя до температуры плавления и перехода в жидкое состояние. Этот способ обработки металлов был освоен человечеством в IV-III тысячелетии до н.э. Температура плавления самых применяемых человеком металлов — от 213 °C у олова до 1538 °C у железа.
Кроме металлов, путем литья получают изделия из различных пластмасс. Их температура плавления намного ниже — в диапазоне 200-300 °C.
Также литьем получают изделия из смесей неметаллических веществ, химически отвердевающих при комнатной температуре — это смолы и пластмассы, гипс и цемент.
Содержание
- Основные виды литья в формы
- Литьё в оболочковые формы
- Литьё по выплавляемым моделям
- Литье по газифицируемым моделям
- Литье под давлением
- Центробежное литье
- Достоинства и недостатки литья в форму
- Вам также могут быть интересны статьи:
Основные виды литья в формы
Виды литья делятся по различным признакам.
По возможности повторного использования различают однократные (песчаные, оболочковые, выплавляемые модели, газифицируемые модели) и многократные формы — кокили, цементные, графитовые и асбестовые. Однократная разбивается, чтобы извлечь изделие. Многократные бывают разборные и неразборные, и обеспечивают повторное литье в форму от десятков до тысяч раз.
Однократные формы Многократные формы
Традиционные методы литья, освоенные человечеством еще в древности — в песчаные формы и в кокиль.
Прогрессивные виды технологии, разработанные в прошлом веке и завоевавшие популярность сегодня:
- в оболочковые формы;
- по выплавляемым моделям;
- центробежное;
- под давлением;
- по газифицируемым моделям;
Литьё в оболочковые формы
Для литья металлов данным способом готовят состав из песка и порошкообразного связующего, чаще всего фенолформальдегидных смол.
Модель, или макет нагревают до 300 °C и обсыпают подготовленной смесью. За короткое время (около минуты) на поверхности макета запекается упрочненный слой. Излишки смеси убирают.
Иногда плакированную смесь задувают в промежуток между разогретой моделью и фигурной опокой. Следующий этап — обжиг при температуре 650 °C для окончательного набора прочности. После извлечения макета половинки матрицы соединяют вместе – и она готова к отливке. Для того чтобы матрица не деформировалась весом поступающего в нее расплава, ее окружают металлическим ящиком, который заполняют дробью. Дробь улучшает также и график остывания изделия.
Литьё в оболочковые формы
Основные преимущества метода:
- существенное снижение трудоемкости и времени подготовки формы по сравнению с литьем в землю
- контроль режима остывания изделия
- процесс поддается механизации
Данный вид заливки пригоден для изделий весом до 30 кг.
Литьё по выплавляемым моделям
Выплавляемые модели – пожалуй, самый дорогостоящий и трудоемкий вид литья металлов.
Его используют для особо ответственных видов изделий высокой точности — таких, например, как турбинные лопатки. Точный макет будущей детали выполняется из вещества с низкой температурой плавления, такого, как воск. В производстве используется смесь парафин-стеарин в равных частях. Для более крупных видов изделий в состав добавляют соли, препятствующие короблению макета. Потом путем погружения макет покрывают 5-12 слоями специальной жаростойкой суспензии. В качестве основы берут гидролизованные силикаты, жаростойкой обсыпкой являются зерна электрокорунда или кварца.
Отливки по выплавляемым моделям
Для сушки применяют шкафы, наполненные аммиачным газом. Далее форму нагревают, чтобы из нее вытек парафин. Остатки состава удаляют паром, подаваемым под высоким напором. Следующая фаза подготовки — прокаливание при температуре около 100 °C. Эту операцию проводят для избавления от остатков, способных к газификации. Заливка осуществляется в подогретые до 1000 °C матрицы. После охлаждения изделия по заданному графику в термостате, матрицу разбирают и достают деталь.
Основное преимущество этого вида заливки — высокая точность соблюдения размеров и качество поверхности.
Другие преимущества
- возможно изготовление продукции из сплавов, плохо поддающихся механической обработке
- Можно отливать детали, которые другими видами литья пришлось бы лить по частям и впоследствии соединять в единый узел
Недостатки – низкий коэффициент использования металла и чрезвычайно высокая трудоемкость.
Литье по газифицируемым моделям
Представляет собой развитие вида заливки в песчаные формы с применением ручной или машинной формовки. Суть данного вида в том, что макет делают не из дерева, а из легкоплавкого пластика, чаще всего вспененного полистирола.
Литье по газифицируемым моделям
Модель размещают в опоке, после чего проводят послойную формовку песчано-глиняной смесью с уплотнением. В верхней части формы создают . Расплав заливают прямо поверх модели, полистирол плавится и газифицируется, выходя через формовочные массы вместе с другими литьевыми газами.
Преимущества этого вида заливки:
- трудоемкость подготовки форм снижается многократно
- можно моделировать и отливать за один раз детали любой, даже самой сложной формы
- не нужны составные макеты и сложные составные формы.
- Доступны большие серии изделий — в этом случае макеты также отливаются.
ЛГМ-это современный вид литья, приобретающий все большую популярность среди металлургов.
Литье под давлением
Отличается от традиционного вида заливки тем, что расплав поступает в форму не под действием гравитации, а под влиянием избыточного давления, создаваемого в отливочной камере напором газа или поршнем. Тигель с расплавом, система его нагрева, формы и металлопровод помещены в герметичную камеру и представляют собой единый механизированный и автоматизированный комплекс.
Литье под давлением
По достижении требуемой температуры расплава в тигель опускается металлопровод, выполненный из тугоплавкого титанового сплава, и в камеру подается напор воздуха. Под его воздействием расплав поднимается в матрицу и заполняет ее. Автоматика поддерживает постоянное давление в камере, поскольку объем ее увеличивается по мере расходования металла. Далее вентиляционные насосы откачивают литьевые газы в систему очистки воздуха. При этом виде заливка проводится как в одноразовые песчаные формы, включая газифицируемые модели, так и в многократные: кокили, цементные, графитовые и асбестовые. По окончании заполнения формы остаток металла стекает из металлопровода обратно в тигель.
Преимущества метода
- Высокая степень автоматизации литейных операций
- Исключение ручного труда во вредных условиях
- Экологичность
- Высокий коэффициент использования металла.
Недостатки
- Сложность оборудования
- Размер отливки ограничен размером герметичной камеры.
Данный вид популярен в цветной металлургии для крупных партий небольших и средних деталей.
Центробежное литье
Используется при производстве изделий, имеющих форму вращения — втулок, шестерен и т.п. Литье проводится в металлическую матрицу, вращающуюся с большой скоростью.
Центробежное литье
Центробежная сила прижимает жидкий металл к внешней стенке, где он и кристаллизуется. Метод позволяет получить исключительно однородные отливки. Возможно создание и многослойных деталей. Слои заливаются один за другим.
Достоинства и недостатки литья в форму
Отливка в форму, как и любая технология, имеет свои плюсы и минусы.
Плюсы:
- Точное повторение геометрии макета
- Производство изделий самой замысловатой геометрии
- Возможность изготовления большого количества идентичных деталей
- Низкая себестоимость продукции
Недостатки:
- Высокая трудоемкость
- Тяжелые условия труда и вред для экологии
- Сложность автоматизации процессов, особенно подготовки сложных форм
- Неоднородность состава и плотности материала отливок.
Современные виды литья во многом снимают эти недостатки. Так, использование ЛГМ многократно снижает трудоемкость подготовки, литье под давлением повышает однородность изделий и автоматизирует процессы во вредных условиях труда, центробежное и интрузионное литье позволяет получить абсолютно однородные отливки. Металлурги постоянно разрабатывают новые разновидности известных методов литья и изобретают принципиально новые его виды.
Источник: