Специальные способы литья
4.1 Литье в металлические формы (кокильное литье)
В настоящее время с успехом применяют автоматические литейные машины, в которых закрывание и открывание металлической формы механизировано. Удаление газов из газонепроницаемых форм производиться через выпоры, через трехгранные щели и вентиляционные нитяные каналы в плоскости разъема формы, достаточные по сечению для выхода газов, но недостаточные для утечки металла.
Материал для изготовления металлической формы берется в зависимости от заливаемого в него сплава; обычно применяют серый чугун, реже — малоуглеродистую сталь. Температура формы перед заливкой должна быть не ниже 200 °С для стали; для чугуна — 200-300 °С; для алюминиевых сплавов — 250-350 °С; для медных сплавов — 150-200 °С (при массивных отливках — 120-150 °С).
Формы для продления срока их службы смазывают одним из следующих огнеупорных материалов: Si02 (кварцевый мукой или маршалитом), MgO (магнезитом), А1203 (глиноземом, огнеупорной глиной или бетонитом), FeO • СГ2О3 (хромистым железняком). Связующим веществом при этом обычно служит жидкое стекло.
Перед заливкой медных сплавов металлическую форму не обмазывают, а окрашивают специальной краской из варенного масла с графитом (4%) или просто смазочным маслом с парафином (по 50%) и др. Для алюминиевых сплавов формы смазывают составом из 30 г окиси цинка и 30 г жидкого стекла на 1 л воды или 200 г мела и 30 г жидкого стекла на 1 л воды .[7]
Схема способа
Преимущества
При литье в металлические формы получаются отливки с хорошими механическими качествами благодаря мелкозернистому строению металла вследствие быстрого остывания. Отливки имеют довольно точные очертания, почти не требующие обработки, а если в них и предусматривается припуск на обработку, то в несколько раз меньше, чем при отливке в песок. При литье в металлические формы отпадают земельное хозяйство, опоки, сушильные печи, а условия работы становятся более гигиеничными (нет пыли от формовочной земли).
Недостатки
Из-за массивности металлической формы вес отливаемых деталей ограничен.
4.2. Центробежное литье
При центробежном литье во вращающуюся форму заливают расплавленный металл, который под действием центробежных сил прижимает ее к стенкам и, застывая, принимает желаемую форму. Отливки получаются плотными, так как посторонние включения, равно как и газы, будучи легче металла, оттесняются центробежной силой к внутренней поверхности формы, а основное тело отливки приобретает плотное здоровое строение.
При центробежном литье формы делают из чугуна и хромоникелевой стали. С внутренней стороны поверхности смазываю слоем огнеупорного материала.
Удлиненные детали (цилиндры, втулки) отливают на машине с горизонтальной осью, а зубчатые колеса, круги, кольца, гребни винты и арматуру — на центробежной машине с вертикальной осью.
При центробежном литье можно получить отливки любой формы, а не только тела вращения. При так называемом полуцентробежном литье конфигурация отливаемых деталей образуется не только центробежной силой, но и с помощью стержней. Ось вращения формы при этом совпадает с осью симметрии отливки. При центрифугировании металл в форму подается через стояк в центре, а в полость форм, расположенных на горизонтальном столе, он попадает по литниковым каналам. Таким способом можно получить отливки и не имеющие оси симметрии.
Преимущества
Высокая износостойкость. Высокая плотность металла. Отсутствие раковин. В продукции центробежного литья отсутствуют неметаллические включения и шлак. Малый расход металла.
Недостатки
Ликвация. Загрязнение свободной поверхности отливок неметаллическими включениями. Неточность свободной поверхности.
4.3. Литье под давлением
При литье под давлением расплавленный металл принудительно, под давлением поршня или сжатого воздуха, заполняет стальные формы и застывает в них. Производительность одной машины достигает 4000 и более отливок в смену.
В последнее время по способу литья под давлением весьма успешно отливают не только детали из легкоплавких металлов и легких сплавов, но и из сплавов меди — бронзы, латуни. Применяют литье под давлением и для армированных изделий, например, из цинковый и алюминиевых сплавов с залитыми в них стальными, латунными и бронзовыми втулками, сердечниками и т.п.
Для легкоплавких свинцовых и оловянных сплавов формы делают из углеродистой стали, выдерживающей до 50тыс. отливок. Для цинковых сплавов применяют хромоникелевую сталь, выдерживающую до 100 тыс. отливок. Для отливок из алюминиевых сплавов лучшим материалом для форм служит хромовольфрамовая сталь. [7]
Схема способа
Преимущества
Вынутая из формы готовая отливка не требует дальнейшей обработки. При помощи литья под давлением можно получить очень тонкостенные детали (до 0,1 мм) с резьбой, отверстиями и сложной формы. Точность размеров деталей, отлитых под давлением, очень высокая (0,1-0,01 мм). Все отливки получаются совершенно одинаковыми и взаимозаменяемыми. Изделия имеют очень мелкозернистую структуру, которая обеспечивает повышенные механические качества. Полное исключение трудоёмких операций изготовления.
Недостатки
Недостатками литья под давлением являются необходимость применения дорогостоящих стальных форм и специальной установки для сжатого воздуха, а также ограниченные размеры и вес отливок. Большие трудности представляет литье под давлением стальных деталей. Высокая стоимость пресс-форм, сложность и трудоёмкость изготовления.
4.4. Литье в оболочковые (корковые) формы
К передовым технологическим способам литья, позволяющим изготовлять наиболее точные отливки с минимальной механической обработкой, с уменьшением расхода металла на стружку относиться литье в оболочковой форме.
Для получения литья в оболочковые формы на нагретые металлические плиты с закрепленными на них металлическими моделями и литниковой системой наносится слой песчано-бакелитовой смеси. Нагретая до 150-200 °С модельная оснастка расплавляет бакелит. Который смачивает зерна формовочного материала, прилипающего к модели. Избыток смеси, не прилипший к модели, удаляется, а модельная плита с коркой смеси толщиной 7-10 мм помещается в печь, нагретую до 300-350 °С, где быстро (1-3 мин.) происходит затвердевание корки на модели. Жесткая корка, снятая с модели (полуформа), спаривается с соответствующей ей другой оболочковой полуформой и заливается металлом.
Материалом для оболочковых форм, заливаемых, чугуном или цветными металлами и сплавами, служит мелкозернистый кварцевый песок с 10% бакелитовой смолы. С целью улучшения поверхности стальных отливок иногда применяют хромистый железняк, хромомагнезит, магнезит и другие добавки, повышающие огнеупорность, но удорожающие стоимость песчано-смоляной смеси.
Схема способа
+Преимущества
Замена обычной песчаной формы только оболочкой (коркой) сокращает расход формовочных смесей на 50-90 %, повышает точность размеров и чистоту поверхности отливки, увеличивает съем с квадратного метра производственной площади, снижает стоимость отливки.
+Недостатки
Отливки получаются не такими точными, как при литье по выплавляемым моделям, но гораздо точнее, чем в земляных формах. [5]
4.5 Непрерывное литье
Заключается в возможности создания условий направленной кристаллизации и питания отливки.
Непрерывное литье — это прогрессивный материала и трудосберегающий технологический процесс, позволяющий повысить качество отливок, производительность и улучшить условия труда.
Процесс непрерывного литья осуществляется следующим образом (рис. 6.1). Расплав из ковша 1 равномерно и непрерывно поступает в водоохлаждаемую металлическую форму-кристаллизатор 2.Частично затвердевшая часть 3отливки (слитка, прутка, заготовки прямоугольного, квадратного сечения, трубы) непрерывно извлекается валками 4или иными устройствами; если требуется, отливка разрезается на заготовки пилой 5.
Схема способа
+Преимущества:
Важнейшим технологическим параметром процесса непрерывного литья является интенсивность охлаждения расплава, определяющая скорость кристаллизации отливки и соответственно ее качество, а также производительность процесса.
+Недостатки:
Непрерывное литье не позволяет получать отливки сложной конфигурации. Конфигурация изделия определяется возможностью его непрерывного извлечения из кристаллизатора.
Список литературы:
1. http://www.megalit.su/content/output/history/
2. http://delta-grup.ru/bibliot/14/51.htm
3. http://www.vstu.ru/chairs/mitlp/index.shtml
4. http://ru.wikipedia.org
5. П. Н. Аксенов. Технология литейного производства, М: 1957..
6. М. И. Жебин. Изготовление форм и приготовление литейных сплавов, М: 1982.
7. Ю. А. Степанов. Технология литейного производства, М: 1983