Лекция 7

Способы литья

Литье в землю

Недостатки этого метода заключаются в том, что поверхность детали получается шероховатой, охлаждение детали происходит очень медленно, то есть производительность будет низкой, также такой детали присущи низкие механические свойства, так как кристаллизация происходит длительное время и образуется крупнозернистая структура у детали.

Литье в оболочковые формы

Преимущества этого метода заключаются в высокой точности отлива, также получается низкая шероховатость поверхности и малый расход формовочного материала.

Недостатками этого метода являются ограничения по массе у детали (до 100кг), также формы можно использовать малое число раз (2÷3 раза), что способствует низкой производительности.

Литье по выплавляемым моделям

Модель изготавливается из парафина, стеарина, церезина и других материалов. В роли связующего выступает кварцевый песок совместно с этил силикатом.

Недостатком этого метода является то, что используемые формы однократного применения, у которых маленькая толщина оболочки, то есть детали получаются небольших размеров (до 10кг).

Непрерывное литье

Достоинства этого метода в том, что допустима неограниченная длина отливки, также осуществима высокая производительность.

Недостатки этого метода – форма изделий представляет собой деталь с однородным сечением.

Литье в кокиль

Повышенные механические свойства и плотность

Вследствие большой скорости охлаждения жидкого металла в кокиле образуется мелкокристал­лическая структура отливок, что способствует повышению их плотности и механических свойств.

Рекомендуемые материалы

Повышенная точность размеров и чистота поверхности отливок

Бла­годаря более точным и стабильным размерам металлических форм и более чистой их поверхности повышается точность размеров и чистота поверх­ности отливок. Точность отливок из алюминиевых и магниевых сплавов при литье в кокиль на два класса выше, чем при литье в песчаные формы.

Меньшие припуски на механическую обработку

Вследствие большей точности и чистоты поверхности отливок при литье в кокиль припуски на механическую обработку отливок на 40—50% меньше, чем при литье в песчаные формы.

Экономия формовочных и вспомогательных материалов

При литье в кокиль алюминиевых и магниевых сплавов применяют незначительную часть песчаных стержней, на которые расходуется меньше формовочных и вспомогательных материалов, чем при литье в песчаные формы.

По мере роста удельного веса литья в кокиль в общем производстве отливок расход формовочных и вспомогательных материалов резко сни­жается. Соответственно уменьшаются грузопоток и затраты на приготовление и транспортировку этих материалов.

Снижение брака

Более стабильные условия технологического про­цесса литья в кокиль по сравнению с литьем в песчаные формы дают возможность снизить брак.

Снижение расхода металла

Получение более точных отливок с мень­шими припусками на механическую обработку, уменьшение веса литни­ковой системы, а также увеличение с 20 до 30% использования отходов в шихте при литье в кокиль цветных сплавов позволяет уменьшить чер­новой вес отливок и снизить расход свежих чушковых материалов. Экономия свежих металлов при литье в кокиль достигает на отдельных отливках от 37 до 75%.

Снижение трудоемкости

При литье в кокиль сокращается производ­ственный цикл изготовления отливок, так как исключаются операции приготовления формовочных смесей и формовки, уменьшается объем изготовления и сушки песчаных стержней, плавки металла и отделки отливок. В результате значительно снижается трудоемкость производства отливок.

Снижение себестоимости

Перечисленные выше преимущества литья в кокиль приводят к снижению себестоимости отливок из цветных сплавов.

Кроме того, при литье в кокиль облегчается очистка и обрубка литья, значительно уменьшается число применяемого оборудования (фор­мовочных и стержневых машин, очистного и другого технологического и транспортного оборудования). Увеличивается съем литья с квадратного метра производственной площади и резко улучшаются санитарно-технические условия труда.

Литье под давлением

Литье под давлением является одним из самых прогрессивных методов получения отливок из цветных сплавов.

Сущность процесса литья под давлением состоит в том, что в стальную пресс-форму под большим давлением и с большой скоростью вводится рас­плавленный металл. При этом происходит мгновенное заполнение всей полости формы любой сложной конфигурации. Этот метод обеспечивает получение тонкостенных отливок с чистой поверхностью и точными раз­мерами. Литье под давлением по сравнению с другими способами получения отливок имеет ряд преимуществ:

Высокая точность размеров отливки

В основном точность размеров отливок соответствует 5-му классу точности по ГОСТу 2689-54. Точность размеров отливки зависит от точности изготовления пресс-формы, состава сплава и его температуры, температуры формы и продолжительности выдержки металла под давлением.

Высокий класс чистоты поверхно­сти отливок

Шероховатость поверх­ности отливок соответствует 6-му классу чистоты по ГОСТу 2789-59. Чистота поверхности отливок зависит в первую очередь от чистоты обра­ботки пресс-формы (ухудшается по мере износа формы) и от применяе­мых сплавов. Шероховатость поверх­ности алюминиевых и магниевых от­ливок соответствует 5-8-му классу чистоты.

Минимальный объем механиче­ской обработки отливок

В сочетании с высокой точностью размеров и вы­сокой чистотой поверхности  детали, отлитые под давлением, в большин­стве случаев не требуют последующей механической    обработки.

Минимальный расход металла

Этим методом можно изготовлять тонкостенные отливки, получение которых другими методами литья невоз­можно. Изготовление отливок без припусков на механическую обработку при­водит к минимальному расходу дорогостоящих цветных металлов.

Высокая прочность

Благодаря быстрому охлаждению отливки приоб­ретают мелкозернистую структуру и повышенную прочность. Чем меньше толщина стенки отливки, тем больше ее прочность.

По сравнению с другими способами литье под давлением позволяет полностью механизировать и автоматизировать технологический процесс получения отливок и имеет самый короткий производственный цикл. Указанные преимущества литья под давлением приводят к значитель­ному повышению производительности труда, улучшению условий труда и снижению себестоимости отливок в несколько раз.

Однако преимущества литья под давлением проявляются главным образом в крупносерийном и массовом производстве, когда очень быстро окупаются затраты на изготовление стальных пресс-форм. Стойкость пресс-форм зависит от применяемых сплавов и является одним из основных фак­торов, определяющих себестоимость деталей, получаемых литьем под давлением, и целесообразность применения этого способа.

Литье под давлением широко применяется в автомобилестроении, при­боростроении, авиационной промышленности, в радиотехнике и электро­промышленности, а также и в других отраслях машиностроения. Этому способствует создание все более мощных машин литья под давлением, позволяющих расширить ассортимент отливок, увеличить их габаритные размеры и сложность, а также повысить качество отливок.

Центробежное литье

Сущность процесса литья центробежным способом заключается в том, что заполнение формы жидким сплавом и кристаллизация его происходит под воздействием центробежных сил. Центробежным способом получают отливки, имеющие не только форму тел вращения, но и другие фасонные отливки.

Детали, имеющие форму тел вращения, например втулки, вкладыши подшипников, венцы, червячные колеса, барабаны и др., отливают на цен­тробежных машинах с вертикальной или с горизонтальной осью вращения.

Литье центробежным способом цветных сплавов широко распростра­нено. Объясняется это тем, что, наряду с повышением качества литья, значительно снижается расход цен­ных цветных металлов, уменьшается брак и снижается стоимость отливок.

Одним из преимуществ литья тяжелых цветных сплавов центробежным способом является то, что под действием центробежной силы неметалли­ческие включения, как более легкие, вытесняются на внутреннюю (свобод­ную) поверхность, откуда легко удаляются механической обработкой. Скорость вращения формы связана с температурным интервалом кри­сталлизации заливаемого сплава. Чем больше интервал кристаллизации, тем больше должна быть скорость вращения формы.

Литье под низким давлением

Особенностью этого способа является заполнение формы расплавом снизу вверх непосредственно из печи и кристаллизации отливки под действием низкого давления.

На крышку герметичного металлического тигля, поме­щенного в электропечь, установлена металлическая форма. Через крышку тигля проходит один или два металлопровода, немного не доходящих до дна тигля. Верхняя часть металлопровода через литниковую втулку сооб­щается с коллектором литниковой системы. Внутренняя полость отливки оформляется песчаным стержнем, внутри которого находится трубчатый литой каркас. На металлическую форму установлен песча­ный стержень  с фильтром из стружки. По трубопроводу в тигель подается сжатый воздух или инертный газ, который, оказывая давление на поверх­ность сплава, вытесняет его по металлопроводу вверх в литниковую систему и через нее в полость формы.

Сначала расплав подается медленно, затем, достигнув электрокон­такта в нижней части формы, включает дополнительное давление пневмосистемы и быстро заполняет полость формы. Достигнув второго электро­контакта, расплав включает прибор, прекращающий дальнейшее повышение давления пневмосистемы. Давление поддерживается на постоянном уровне до полного затвердения отливки. Стружковый фильтр пропускает воздух, вытесняемый из формы поступающим расплавом, но препятствует выходу металла, обеспечивая плавное торможение потока в конце заполнения полости формы.

После затвердевания отливки давление в тигле автоматически сбрасывается, форма раскрывается и отливка извлекается.

Люди также интересуются этой лекцией: 17 Теория солидаризма, её значение в развитии права.

Автоматическое управление скоростью заполнения формы металлом впервые осуществлено при разработке машин для литья под низким дав­лением. Литье под низким давлением применяется при изготовлении сложных крупногабаритных тонкостенных деталей из алюминиевых и магниевых сплавов.

Литье выжиманием

Для получения крупногабаритных тонкостенных деталей панельного типа изобрели новый способ литья в металлические формы со сближающимися стенками. Разработанный по этому принципу литей­ный процесс назван «литье выжиманием».

Залитый в нижнюю часть раскрытой формы (металлоприемник) жидкий сплав по мере сближения стенок закрываю­щейся формы поднимается и заполняет ее. При этом на стенках формы идет наращивание кристаллизующегося сплава, удаление избытка рас­плава наружу и соединение в одно целое закристаллизовавшегося сплава.

Литье выжиманием имеет следующие две особенности, определяющие его сущность как метода получения тонко­стенных деталей с большой поверхностью:

1. Процесс заполнения формы расплавом происходит сплошным пото­ком, сечение которого во много раз превосходит толщину стенки отливки. В результате намного снижаются гидравлические потери при заполнении полости формы и создаются условия замедленной кристаллизации сплава.

2. Формообразование отливки происходит в процессе сжимания потока жидкого сплава в два этапа. Сначала сплав кристаллизуется на стенках формы в виде корки с постепенным наращиванием толщины слоя за счет расплава, непрерывно подаваемого из металлоприемника в зоны кристал­лизации. Затем корки соединяются в цельную отливку с одновременным удалением избытка жидкого металла вместе с находящимися в нем загрязнениями.