Литье в землю

Литье в землю — это древнейшая технология отливки металлов. Она известна человечеству так же, сколько и сами металлы — приблизительно с IV- III тысячелетия до н.э. Льют металл, конечно, не в чернозем, а в специализированную песчано-глиняную смесь.

В древние времена первые центры металлургии появлялись в местах, где недалеко пребывали россыпи самородных металлов и сделанные природой грунты, замечательно подходившие по собственному составу для производства форм. Такие центры литья в землю появились на Крите, в Альпах Баварии и на юге Уральских красивых гор, рядом с знаменитым Каслинским заводом. Уникальные формовочные грунты отдельных месторождений применялись для литейных форм вплоть до сегодня.

Не обращая внимания на то, что современная металлургическая наука регулярно разрабатывает сегодняшние технологические разработки литья и новейшие материалы для моделей и форм, древнейшая технология литья в землю не уходит во тьму веков, а успешно используется как на маленьких производствах и эстетических промыслах, так и на больших заводах.

Технология литья в землю

Литье в землю используется при выплавке множества металлов — как черных, так и цветных. В виде исключения могут быть металлы, химически энергичные в традиционном либо в нагретом до температуры плавления виде. Для них используются специализированные методы литья в землю и специализированные же составы для форм.

Технология литья в землю

Технология литья в землю разбивается на пару этапов:

1. изготовление модели
2. подготовка опоки
3. формовка земли в опоке
4. отливка металла
5. извлечение и обработка получаемой заготовки

Форма применяется для литья лишь единожды. Ее придется разрушить, чтобы извлечь отливку. Впрочем материал формовочной земли после переработки доступен для повторного применения.

Средневековая технология литья в землю детально показана в фильме А. Тарковского «Андрей Рублев». Один из героев, Наследственный мастер-литейщик, управляет отливкой бронзового колокола.

Формовочные материалы

Собой представляют смесь особо отобранных песков и глины, доля которой меняется от 2 до 50%. Доля устанавливается видом литья в землю и назначением земли. Архитектурное и скульптурное литье проводят в формы, содержащие 12-25%, для больших по размеру и отливок долю делают больше до 25%

Классификация формовочных смесей

Формовочные материалы по назначению разделяют на:

Находятся на поверхности внутри формы и контактируют с жидким расплавом. К ним предъявляют специальные требования по термической устойчивости, возможности сопротивляться температурным изменением, существенным поверхностным и объемным напряжениям. Отделочные составы имеют мелкодисперсную структуру для более точной передачи деталей рельефа литья. От них также требуется достаточная эластичность, чтобы покрывать модель и точно повторить ее конфигурацию. Также важна и газопроницаемость.

Изготовление формовочной смеси

Наполняют часть опоки между моделью и стенками. К ним предъявляют иные условия. Их основное назначение –

• держать форму отливки, перераспределяя механичные напряжения при литье и дальнейшем остывании
• обеспечить выход плавильных газов, просачивающихся сквозь массы смеси.

В случае выхода плавильных газов через литники, верхняя часть отливки будет испорчена. Там появляются пузыри и очень большие каверны.

Земли для литья в сырую форму применяют для отливок несложных по геометрии чугунных деталей. Земли для литья в подсушенную форму используют при приготовлении к точному, а еще к художественному литью.

Виды литейных моделей и их свойства

В довольно обычном случае в качестве модели для литья в землю применяют оригинал изделия. Но при этом благодаря литейной усадке невозможно соблюсти правильные размеры отливок.

В большинстве случаев же делают модель (или макет) — масштабную копию грядущего изделия, увеличенную на значение литейной усадки.

Модель для литья в землю

Материалы для моделей должны легко формоваться чтобы придать необходимой формы и очень легко обрабатываться для передачи деталей рельефа. Классически их изготовляют из древесины, воска, гипса и металлов. Совсем недавно начали применять также разные пластики. Печатают их и на 3D-принтерах.

Важные характеристики моделей:

• Крепость — нужна при трамбовке земли, чтобы сберечь конфигурацию изделия и его габариты.
• Легкость вынимания из формы. Поверхность макета тщательно отделывают, покрывают особенной смазкой. При сложной формы применяют разборную модель.
• Легкоплавкость и испаряемость (в случае выплавляемых/ выжигаемых моделей)

По конструкционной сложности есть такие виды моделей:

• Цельные
• Разъемные
• С отъемными частями
• Для полых отливок

Цельные модели

Используются для несложных изделий, без видимых выступов и впадин. Извлечение такого макета в ходе формовки не вызывает трудностей.

Применяются для макетирования обычных деталей, а еще барельефов, постаментов и прочих обычных эстетических отливок.

Разъемные модели

Используются для литья сложной геометрии, с большим рельефом поверхности, в большинстве случаев линия разъема проходит по плоскости симметрии детали. Модели для подобного рода изделий производят из 2-ух и более составляющих, которые формуются в различных опоках. Для литья в землю чрезвычайно важно, чтобы части макета не сдвинулись относительно друг друга. Для этого во время изготовления подмодели ее снабжают шипами и отвечающими им пазами. Пары пазы-шипы и фиксируют элементы во время формовки.

Для литья в землю изделий с особо сложной пространственной конфигурацией используют макеты с отъемными частями. Так, для вазы ручки не дадут извлечь модель из формы. По этому их изготовляют из древесины очень высокой плотности из 2-ух или более частей. Ручки вынимаются вовнутрь пустоты, в начале находящиеся снизу их части, а за ними — и верхние. Дабы получить полость в изделие, применяют специализированную часть формы, называемую стержнем. К материалу для стержней предъявляют специальные требования — он каждой стороной прикасается к поверхности отливки, по этому их производят из прочных сортов древесины. Стержень должен легко выходить из отливки.

Формовочные инструменты

По собственному назначению делятся на 2 главных вида

• Набивочные
  • Подмодельные доски
  • Лопаты и совки для земли
  • Сита
  • Трамбовки: с тупым концом для уплотнения поверхности и с узеньким концом для мест с непростым рельефом. Используют также и многофункциональные пневматические трамбовки со сменным наконечником.
  
  • Счищалка, или правило — для разравнивания смеси и убирания ее избытков
  • Душники-наколки. Тонкие острые стержни служат для прокалывания в земля тонких газоотводящих канальцев
  • Киянки — применяют для сплочения подмоделей и при их выколачивании.
  • Трепало — доска, опирающаяся на края формы. Уплотняет землю в случае использования макетов из малопрочных материалов.
  • Щетки. Очищать поверхность от остатков земли

Облицовочные

• Гладилки — для корректировки изъянов
• Режущие и колющие инструменты
• Кисти для нанесения покрытий
• Емкости — ведерки или мешки для хранения и нанесения порошковых покрытий.

Свойства формовочных смесей

Формовочную смесь определяют важные характеристики:

• Крепость определяет способность формы хранить собственную конфигурацию
• Эластичность — важна для способности формы повторить подробности контура и деталей поверхности модели.
• Газопроницаемость. Крупнозернистые составы легче пропускают газы.
• Огнеупорность. Материал не должен плавиться или спекаться, ухудшая однородность поверхности отливки
• Податливость
• Гомогенность. Однородность смеси гарантирует постоянство ее параметров в пространстве.
• Проводимость тепла. Материал сделанный качественно имеет невысокую теплопроводность. Это не даёт примыкающему к форме слою отливки очень быстро остывать, ухудшая собственные свойства
• Долговечность очень важна для многоразовых форм. Для единоразовых форм долговечность значит число циклов повторного применения земли после размельчения и просеивания.

Свойства формовочных смесей

Для смесей различных назначений на первоначальный план выходят разнообразные свойства. Так, для отделочных актуальны эластичность, огнеупорность и проводимость тепла, а для наполнительных важнее крепость и газопроницаемость.

Виды формовки

Определяются вариацией модели и подобранного метода литья.

По стандартной модели

Модель размещают на доске лицевой стороной вверх. Центруют ее относительно опоки. Покрывают отделочной смесью, позднее послойно добавляют наполнительную, тщательно уплотняя любой слой. В опоку добавляют землю до наполнения. Сняв верхнюю опоку, вынимают макет и делают литниковую систему. Собирают опоки вместе, прикрепляют и сушат.

По разъемной модели

Способ значительно облегчает технологию и увеличивает точность изготовления формы для литья. На доску помещают часть макета без шипов, устанавливают нижнюю опоку и формуют землю. По завершении конструкцию переворачивают, присоединяют к макету вторую часть, присоединяют верхнюю опоку и проводят ее набивку.

С фальшопокой

При особо сложной геометрии изделия применяю фальшопоку. Она не соприкасается с расплавом, а играет роль фигурной подмодельной доски.

Используется при художественном литье, особенно скульптурных композиций. Модель обставляют несколькими независимыми опоками, соприкасающимися собственными краями. Порой отливку разделяют на относительно обычные по форме участки, макетируют и льют их независимо, после этого объединяют готовые отливки.

Выполняется при литье в землю изделий конкретной формы. Отличают

• Тела вращения (цилиндрические, конусообразные и эллиптические)
• С прямыми углами или призматические.

Формовка земли выполняется шаблоном подобающей формы, приводимым в действие мощным шпинделем для тел вращения или двигающимся по специализированным направляющим для призматических форм.

Производственная технология сырых песчано-глинистых форм

Сущность метода состоит в изготовлении формы для литья из мокрой земли.

Сырая песчано-глинистая форма

Сырые песчано-глинистые формы применяют для заливки несложных по форме чугунных деталей с невысокими требованиями к качеству поверхности. Они дешевые, однако в них высок риск окисления готового изделия, по этому для литья из более ценных металлов такой способ не используется. Содержание глины в подобных смесях — от 5 до 12 %, воды- 2-4%, уголь — менее 1%.

Технология ЖСС

Технология жидко-стекольной смеси используется там, где вдвигаются довольно большие требования к качеству поверхности отливки. В смесевой состав добавляют жидкое стекло и получившимся составом заливают модель. В опоку вводят углекислый газ, Проходит реакция, и ЖСС приобретает твердость. Требуется получить две полуформы, которые по завершении их твердения и извлечения макета объединяют. Выходит оболочка, вокруг которой сформировывается наполнительная смесь.

Качество поверхности отливки, соприкасающейся со слоем гладкого стекла, очень часто дает возможность обойтись даже без следующей обработки механическим способом. Останки смеси сбиваются с отливки при помощи дробеструйной установки.

Прохладно твердеющая смесь

Для укрепления формовочного материала применяются химические вещества, связывающие частицы смеси. Такой способ обязан собственным наименованием тому, что для высыхания реагентов не требуется нагрев и просушка формы. В смесь прибавляются быстро схватывающиеся жидкие смолы, катализаторы и специализированные затвердители.

Литье в ХТС

Литье в сделанные из ХТС формы выделяется очень высокой касательно прочих видов земли точностью и наиболее хорошим качеством поверхности. Размеры форм ХТС ощутимо меньше, чем для литья в землю. Материалы для подобных смесей стоят намного больше.

ХТС используется в случае изготовления особо ответственных изделий, применения высококачественно стали, цветных металлов и специализированных чугунов.

Формовка ХТС

Работа с ХТС, в отличии от земли, просит быстроты — ведь время отвердевания смол с учетом применяемых катализаторов и отвердителей может составлять от 10 минут до получаса при 20 °С.

Трамбовка при данном варианте не требуется, важно лишь точно разместить модель в опоке и быстро залить тщательно смешанный и подготовленный состав. Материалы для оснастки в большинстве случаев используют такие, как дерево, металл или МДФ.

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