Литье в форму

Технология литья в форму, или матрицу, основывается на физическом свойстве жидкости затекать в твёрдые емкости, наполняя все их уголки. После чего жидкость застывает и образовывает твёрдую отливку, повторяющую все детали поверхности матрицы.

Методом литья получают очень разные изделия из металлов, для этого их заранее греют, доводя до температуры плавления и перехода в состояние жидкости. Данный вариант обработки металлов был освоен человечеством в IV-III тысячелетии до н.э. Температура плавления самых используемых человеком металлов — от 213 °C у олова до 1538 °C у железа.

Помимо металлов, путем литья получают изделия из разных пластмасс. Их температура плавления ощутимо ниже — в диапазоне 200-300 °C.

Также литьем получают изделия из смесей неметаллических веществ, химически отвердевающих при температуре 20 градусов — это смолы и пластмассы, гипс и цемент.

Главные виды литья в формы

Виды литья распределяются по самым разным признакам.

Если есть возможность повторного применения отличают однократные (песочные, оболочковые, выплавляемые модели, газифицируемые модели) и многократные формы — кокили, цементные, графитовые и асбестовые. Однократная разбивается, чтобы извлечь изделие. Многократные бывают разборные и неразборные, и предоставляют еще одно литье в форму от десятков до тысяч раз.

Классические методы литья, освоенные человечеством еще в античности — в песочные формы и в кокиль.

Прогрессивные виды технологии, разработанные в минувшем веке и завоевавшие востребовательность сегодня:

• в оболочковые формы;
• по выплавляемым моделям;
• центробежное;
• под давлением;
• по газифицируемым моделям;

Литьё в оболочковые формы

Для литья металлов этим вариантом приготавливают состав из песка и порошкообразного связующего, очень часто фенолформальдегидных смол.

Модель, или макет греют до 300 °C и обсыпают подготовленной смесью. В минимально возможное время (около минуты) на поверхности макета запекается упрочненный слой. Остатки смеси удаляют.

Порой плакированную смесь задувают в зазор между разогретой моделью и фигурной опокой. Другой этап — обжиг при температуре 650 °C для окончательного набора прочности. После извлечения макета половинки матрицы объединяют вместе – и она готова к отливке. Для того чтобы матрица не деформировалась весом поступающего в нее расплава, ее окружают железным ящиком, который наполняют дробью. Дробь делает лучше также и график остывания изделия.

Литьё в оболочковые формы

Важные достоинства метода:

• большое снижение трудоемкости и времени подготовки формы если сравнивать с литьем в землю
• контроль режима остывания изделия
• процесс поддается механизации

Этот вид заливки подходит для изделий весом до тридцати килограмм.

Литьё по выплавляемым моделям

Выплавляемые модели – пожалуй, очень дорогой и сложный вид литья металлов.

Его применяют для особо ответственных видов изделий большой точности — подобных, к примеру, как турбинные лопатки. Точный макет будущей детали делается из вещества с невысокой температурой плавления, такого, как воск. В изготовлении применяется смесь парафин-стеарин в одинаковых частях. Для очень крупных видов изделий в состав добавляют соли, мешающие короблению макета. Потом путем погружения макет покрывают 5-12 слоями специализированной огнеупорной суспензии. В виде основы берут гидролизованные силикаты, огнеупорной обсыпкой являются зерна электрокорунда или кварца.

Отливки по выплавляемым моделям

Для сушки используют шкафы, наполненные аммиачным газом. Дальше форму греют, чтобы из нее вытек парафин. Останки состава убирают паром, подаваемым под высоким напором. Следующая фаза подготовки — прокаливание при температуре примерно 100 °C. Данную операцию проводят для спасения от остатков, способных к газификации. Заливка выполняется в подогретые до 1000 °C матрицы. После охлаждения изделия по заданному графику в термостатическом клапане, матрицу разбирают и достают деталь.

Важное достоинство данного вида заливки — большая точность выполнения размеров и качество поверхности.

• допустимо изготовление продукции из сплавов, плохо поддающихся обработке механическим путем
• Можно отливать детали, которые остальными видами литья понадобилось бы лить по частям и после объединять в единый узел

Минусы – невысокий показатель применения металла и чрезвычайно высокая сложность.

Литье по газифицируемым моделям

Собой представляет развитие вида заливки в песочные формы с использованием ручной или машинной формовки. Суть этого вида в том, что макет делают не из древесины, а из легкоплавкого пластика, очень часто пенополистирола.

Литье по газифицируемым моделям

Модель располагают в опоке, после этого проводят послойную формовку песчано-глиняной смесью с уплотнением. Сверху формы делают литниковую систему. Расплав заливают прямо сверху модели, полистирол плавится и газифицируется, выходя через формовочные массы одновременно с остальными литьевыми газами.

Преимущества данного вида заливки:

• сложность подготовки форм уменьшается неоднократно
• можно моделировать и отливать за 1 раз детали любой, даже самой замысловатой формы
• не требуются составные макеты и непростые составные формы.
• Доступны большие серии изделий — в данном случае макеты также отливаются.

ЛГМ-это стильный вид литья, приобретающий очень большую популярность среди металлургов.

Литье под давлением

Выделяется от классического вида заливки тем, что расплав поступает в форму не под воздействием гравитации, а под воздействием лишнего давления, создаваемого в отливочной камере напором газа или поршнем. Тигель с расплавом, система его нагрева, формы и металлопровод помещены в непроницаемую камеру и собой представляют единый механизированный и автоматический комплекс.

Литье под давлением

По достижении необходимой температуры расплава в тигель опускается металлопровод, сделанный из тугоплавкого титанового сплава, и в камеру подается напор воздуха. Под его влиянием расплав подымается в матрицу и заполняет ее. Автоматика поддерживает стабильное давление в камере, потому как объем ее возрастает по мере расходования металла. Дальше вентиляционные насосы откачивают литьевые газы в систему воздушной очистки. При этом виде заливка проходит как в единоразовые песочные формы, включая газифицируемые модели, так и в многократные: кокили, цементные, графитовые и асбестовые. По завершении наполнения формы остаток металла течет из металлопровода назад в тигель.

• Большая степень автоматизации литейных операций
• Исключение ручного труда во вредных условиях
• Экологичность
• Большой коэффициент применения металла.

• Сложность оборудования
• Размер отливки ограниченный размером герметичной камеры.

Этот вид популярен в цветной металлургии для больших партий маленьких и средних деталей.

Центробежное литье

Применяется при производстве изделий, которые имеют форму вращения — втулок, шестерен и т.п. Литье проходит в железную матрицу, вращающуюся с высокой скоростью.

Центробежная сила жмет жидкий металл к внешней стенке, где он и кристаллизуется. Метод дает возможность получить исключительно гомогенные отливки. Возможно создание и многослойных деталей. Слои заливаются друг за другом.

Плюсы и минусы литья в форму

Отливка в форму, как и каждая технология, имеет собственные минусы и плюсы.

• Точное повторение геометрии макета
• Производство изделий самой замысловатой геометрии
• Возможность изготовления немалого количества похожих деталей
• Низкая себестоимость изделия

• Высокая сложность
• Тяжёлые условия труда и ущерб для экологии
• Сложность автоматизации процессов, особенно подготовки замысловатых форм
• Неоднородность состава и плотности материала отливок.

Сегодняшние виды литья в большинстве случаев снимают данные недостатки. Так, применение ЛГМ неоднократно уменьшает сложность подготовки, литье под давлением увеличивает однородность изделий и автоматизирует процессы во вредных условиях труда, центробежное и интрузионное литье дает возможность получить полностью гомогенные отливки. Металлурги регулярно создают новые разновидности популярных методов литья и изобретают принципиально новые его виды.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.