Производство заготовок способом литья.

Готовые литейные формы заполняются подготовленным для заливки жидким металлом. Для плавления металла в литейном производстве используются вагранки, конверторы, электропечи дуговые и сопротивления и другие плавильные агрегаты.

Заполнение форм жидким металлом – это сложный процесс. Большое значение при заливке имеет температура металла, продолжительность заливки, размеры отливок, литейные свойства металла, очертания формы и литейная форма. Заливка форм осуществляется двумя способами:

- расплавленный металл подается в ковше к формам.

- формы, укладываются на конвейере и последовательно подводятся к неподвижному ковшу.

Остывшие отливки выбиваются из форм с помощью вибрационных машин. Образовавшиеся литники, через которые заливался металл, удаляются. Очищаются места пригара смеси. Если необходимо отливки подвергаются термической обработке. Если обнаруживаются небольшие дефекты литья, то их устраняют всеми доступными методами: заваркой, пайкой, металлизацией, пропиткой, специальными составами и т.д.

Литье в песчано-глинистые формы является наиболее общераспространенным. Для изготовления отливок данным способом применяют большое число различных приспособлений, которые называют литейной оснасткой, В комплект оснастки входят: модели, модельные плиты, стержневые ящики, и др. Технологический процесс литья в песчано-глинистые формы связан с большим грузооборотом вспомогательных материалов и очень трудоемок. Он включает подробные выполнения всех операций, перечисленных ранее, т.е. изготовление моделей, формовочных смесей и стержневых смесей, изготовление форм, заливку металла, удаление отливок из форм и их обработку.

Изготовление несложной формы в двух опоках, т.е. в жестких рамках для предотвращения разрушения формы, производятся следующим образом: на подмодельную плиту устанавливают модель, затем модель припудривают тальком или графитом и опоку доверху наполняют формовочной смесью, утрамбовывают её, а излишек смеси удаляют линейкой рис. 10.1. После этого опоку переворачивают вместе с плитой. Затем плиту снимают и на нижнюю опоку ставят верхнюю опоку а за плоскость разъема формы посыпают сухим кварцевым песком. Нижнюю опоку также наполняют формовочной смесью, установив предварительно литниковый стояк и выпор. Первый из них при извлечении стояка и выпора образует канал для заливки металла, а второй для выхода воздуха и газов. Далее осторожно разъединяют опоки на линии их соединения и в верхней опоке прорезают канал шлакоуловителя, а в нижней канал питателя, затем удаляют модель и вновь соединяют опоки. В результате форма готова для отливки. Для уплотнения смеси, удаления модели применяются машины. В настоящее время применяются главным образом для отливки крупногабаритных, сложных и единичных изделий. Однако оно достаточно сложнее по технологии осуществления. Получаемые отливки не однородны по структуре металла, нуждаются в термообработке для выравнивания структуры, не отличаются чистотой поверхности, возможны значительные дефекты в виде пустот и др.

Рис. 10.1. Схема формовки пустотелой втулки: а – модель втулки: 1 – нижняя половина модели; 2 – верхняя половина модели; б – форма в нижней опоке, в – форма в верней опоке, г – собственная форма со стержнем

Литье под давлением заключается в том, что расплавленный сплав заполняет форму под большим давлением. При этом способе устраняются такие недостатки литья в песочно-глинистые формы как: дефекты поверхности, пустоты; достигается точность размеров и формы, более высокая производительность, можно получать сложные по конфигурации и тонкостенные отливки. Применяется преимущественно для изготовления мелких деталей с использованием главным образом легкоплавких сплавов: алюминия, магния, цинка и др. Машины для литья под давлением имеют камеры давления поршневого и компрессорного действия.

Центробежное литье применяется для изготовления чугунных труб и других небольших деталей (гильзы, кольца и др.) рис. 10.2. При этом способе центробежные силы оттесняют жидкий сплав к внутренней поверхности формы и уплотняются. Вращение формы может быть вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Данный способ имеет следующие преимущества: исключается необходимость изготовления стержней для внутренних отверстий труб, отсутствует расход металла на литниковые системы, улучшаются поверхности и т.д. К недостаткам можно отнести ухудшение качества внутренней поверхности изделия и их точность.

Рис. 10.2. Схема машин для центробежного литья: а – при горизонтальной оси вращения, б – при вертикальной оси вращения: 1 – вращающаяся форма, 2 – ковш, сменный желоб, 4 – электродвигатель

Электрошлаковое литье (ЭШЛ) – это способ получения фасонных отливок в водоохлаждаемой металлической форме – кристаллизаторе, основанной на применении электрошлакового переплава (ЭШЛ) расходуемого электрода. Сущность заключается в том, что приготовление расплава совмещено по месту и времени с заполнением литейных формы: отливка последовательно наплавляется в форме. Используется для получения отливок из специальных сталей и сплавов и отливок ответственного назначения, к которым предъявляется повышенные требования по качеству и механическим свойствам металла.

Литье вакуумным способом состоит в том, что металл заполняет литейную форму благодаря разрежению, создаваемого в ней вакуумным насосом. После затвердевания носок формы – кристаллизатора поднимается из ванны с жидким металлом. В полость формы впускается воздух и застывшая деталь извлекается. Литье по выплавляемым моделям имеет особенно большое значение при получении отливок из тугоплавких и трудно поддающихся механической обработке сплавов, например, высоколегированных сталей, твердых сплавов и др. Получение деталей по этому способу основано на изготовлении моделей из легкоплавкого материала – воска, стеарина, парафина и др. Применяются для получения отливок наибольшего веса (2-3кг) и мелких деталей в авиапромышленности и автотракторостроении.

Сущность способа состоит в том, что детали получают заливкой в неразъемные, тонкостенные керамические формы, изготавливаемые с помощью моделей из легкоплавких составов. Легкоплавкие модели получают методом запрессовки модельного состава при t= 42-45 C в металлические пресс-формы. Огнеупорные покрытия наносятся методом окунания в ванну с обмазкой – смесь тонкоразмолотого кварцевого песка и связующего гидролизированного раствора этилсиликата. Покрытие состоит из 3 слоев. После каждого слоя модель сушится на воздухе. Модельный состав выплавляется при t= 80-85 C горячим воздухом, паром, водой. Обжиг формы осуществляется в специальных печах при t= 900-950 C. Заливка форм производится сразу же после обжига. Преимуществом данного способа является: возможность изготовления практически из любых сплавов отливок сложной конфигурации, тонкостенных, с малой шероховатостью поверхности, резким сокращением отходов за счет сокращения припусков на обработку. Однако наряду с этим, недостатками способа являются: многооперационность процесса изготовления форм, его длительностью, сложность управления качеством отливок и т.д. Наиболее эффективен для литья при массовом и серийном производствах. Кроме рассмотренных специальных способов литья используются и некоторые другие. Наибольший интерес может представлять способ непрерывной кристаллизации, сущность его заключается в следующем: в металлическую форму или металлоприемник наливают жидкий металл, на который затем давят пуансоном с давлением (1000-2000)×10⁵Па. Здесь металл может не перетекать по матрице (форме), а кристаллизируется под давлением, уплотняясь при этом, или металл перетекает по форме под действием пунсона. Второй вариант называют чаще штамповкой жидкого металла. Совокупные воздействия давления и высокой скорости охлаждения приводят к получению плотных отливок с мелкозернистой структурой. В результате металл имеет повышенные физико-механические свойства.