Сообщение про литье металлов

Обновлено: 04.01.2025

Литье металла – это процесс изготовления металлических изделий путем заливки расплавленного металла в полость специальной литейной формы. Залитый в литейную форму горячий металл при охлаждении затвердевает и обретает вид конечного изделия.

Полученные в результате литья изделия (отливки) применяются в промышленности при изготовлении деталей в автомобильной промышленности и станкостроении, в производстве бытовой техники, в современной электронике, в ювелирном деле и в стоматологии.

Для литья могут быть использованы любые металлы, но в особенности те из них, которые обладают таким важным свойством, как жидкотекучесть, то есть способность принимать конфигурацию литейной формы. Этот параметр зависит от химического состава и структуры самого металла. Важную роль играет температура плавления: чем она ниже, тем легче металл поддается промышленному литью.

Сегодня способом промышленного литья изготовляют изделия из следующих металлов:

– черные металлы (стали, ковкий, чугун, литейный чугун, чугун с шаровидным графитом); – цветные металлы (медь, латунь и бронза, титан, а также никелевые, алюминиевые и магниевые сплавы); – редкие и драгоценные металлы (золото, серебро, платина).

Существует множество разновидностей литья: в песчаные формы, в многократные формы, в оболочковые формы, литье по выплавляемым моделям, литье по замораживаемым ртутным моделям, электрошлаковое литье и другие. Из них наибольшее распространение сегодня получили литье под давлением, статическая заливка, вакуумная заливка и центробежное литье.

Под статической заливкой понимается такой способ литья, при котором расплавленный металл заливается в полость неподвижной литейной формы и выдерживается до затвердевания.

Вакуумная заливка представляет собой способ литья в вакууме с применением многократных форм (например, графитовых). Данный метод используется для изготовления изделий из таких металлов, как титан, жаропрочные сплавы и литейные стали, которые перед заливкой в литейные формы предварительно плавятся в вакууме. Главным преимуществом вакуумной заливки является значительное снижение содержания газов в металле (вакуумная дегазация).

Для литья под давлением применяется специальная литейная машина, которая заполняет металлическую литейную форму (пресс-форму) расплавленным металлом под давлением в диапазоне от 7 до 700 МПа. Литье под давлением может осуществляться в двух типах литейных машин – с горячей и холодной камерой прессования. Чаще всего таким методом осуществляют литье изделий из сплавов на основе алюминия, меди, цинка и олова-свинца. Низкая температура плавления делает такие сплавы очень технологичными и помогает обеспечить отличные характеристики изделий.

Метод литья под давлением позволяет обеспечить высокое качество поверхности, высокую производительность и высокую точность размеров литого изделия, а также сводит к минимум потребность в механической обработке отливки. К недостаткам относятся ограничения к сложности конфигурации отливок, которые могут быть повреждены при отделении от пресс-формы, и к толщине изделия (предпочтительные изделия тонкого сечения).

Центробежное литье предполагает заливку расплавленного металла в литейную форму, вращающуюся вокруг вертикальной или горизонтальной оси. В результате действия центробежных сил происходит отбрасывание металла к периферии формы, металл заполняет все ее полости и при затвердевании образует отливку.

Формы для литья

Применяемые для литья литейные формы подразделяются на разовые (песочные) и многократные. Последние, в свою очередь, бывают металлические, графитовые или керамические огнеупорные.

Металлические формы (изложницы и кокили) для стали обычно изготавливают из чугуна, реже – из жаростойкой стали. Литье цветных металлов выполняется с использованием чугунных, медных и латунных форм. Изложницы представляют собой открытые литейные формы, кокили – закрытые формы, которые имеют внутреннюю полость, соответствующую конфигурации изделия, и литниковую (заливочную) систему. Заливка расплавленного металла в кокиль производится через небольшое отверстие в верхней части формы.

Ответ

Литье металлов — это процесс получения металлических изделий способом заливки (литья) расплавленного горячего металла в специальную форму. Такая форма, из которой родится будущая «отливка» (так называют полученное при литье металлов металлическое изделие) , получила название «литейной формы» . Рабочая часть литейной формы представляет собой полость, в которой металл при литье, охлаждаясь, затвердевает и получает вид конечного изделия.

Процессу литья можно подвергать любые металлы. Однако не все металлы обладают важным для литья свойством – жидкотекучестью, то есть способностью принять конфигурацию литейной формы. Жидкотекучесть зависит от свойств самого металла: его химического состава и структуры. Немаловажна температура плавления металла. Чем меньше температура плавления, тем легче поддается он промышленному литью. Из металлов самую высокую температуру плавления имеет сталь. Сталь — это черный металл, также как и чугун. Цветные металлы – это все оставшиеся металлы, которые не содержат в больших количествах железо. Для литья металлов хорошо подходят сплавы на основе меди, никеля, алюминия, магния, свинца и цинка. На сегодняшний день известно множество видов литья металлов.

Наиболее широкое применение получили следующие виды:

— литье в землю — литье по выплавляемым моделям — статическая заливка, литье в свободную металлическую форму (кокиль) — литье металлов под давлением, — литье с кристаллизацией под высоким давлением — центробежное литье, — вакуумная заливка.

Чаще всего используется метод статической заливки, когда осуществляется заливка металла в неподвижную литейную форму.

Отливки металлические находят применение в промышленности при изготовлении деталей в станкостроении, автомобильной промышленности, а также встречаются и в повседневной жизни: отливки из драгоценных металлов широко используют в ювелирном деле и при лечении зубов (коронки металлические, пломбы) , в современной электронике. Применяю отливки металлов и при изготовлении бытовой техники (светильниках, стационарных телефонах, пылесосах, стиральных машинах) .

Муравьи
Муравьи – это самые развитые и сильные насекомые. А еще они самые старые, ведь появились около 100 миллионов лет назад и жили вместе с динозаврами. Но в отличие от них дожили до наших дней. Этих животных на планете 12 тысяч видов! Некоторые
Творчество Стефана Цвейга
Стефан Цвейг австрийский писатель родился в 1881 году в столице Австро-Венгрии – Вене в семье негоцианта, владевшего текстильной мануфактурой. Творческий путь писателя начался в конце в 1900 году
Фернан Магеллан
Фернан Магеллан получил свою славу благодаря тому, что смог доказать то, что раньше было недоказанное. Он первым высказался о шарообразности на шей планеты, и смог это полностью доказать. Кроме этого он открыл пролив, который был назван в его честь,

Немного истории

По нынешнему размаху промышленности современная цивилизация всего за один год перерабатывает металл в таком объеме, на добычу которого в прежние времена ушла бы как минимум пара столетий. И дело не только в усовершенствованных технологиях и возросшей скорости производственных процессов. Такой объем металлопромышленной продукции — насущная потребность современного человечества.

В докладе по физике о литье металлов нельзя не уделить немного внимания зарождению и развитию литейного дела. Способность железа застывать в заданной форме при определенных условиях была высоко оценена людьми еще в древности. По предположениям многих ученых и исследователей, знакомство человечества с металлом осуществилось посредством метеоритов.

Метеоритное железо обладало всеми характеристиками, необходимыми для успешного литья (плавкостью и т. д. ). Именно это вещество положило начало зарождению литейного дела. Древние люди довольно быстро изучили основы процесса «укрощения» металла, после чего наступила стадия развития литья как составляющей жизнедеятельности. К эпохе Средневековья литейное дело было уже крупной отраслью с большим оборотом денежных средств.

На протяжении многих веков человечество постигало тайны металла и не напрасно. Сейчас познание уже достигло такого высокого уровня, что практически любой мастер-любитель может в домашних условиях изготовить простую и небольшую металлическую деталь.

Области применения

Технологический процесс литья металлов отличается востребованностью, так как его применение позволяет производить разнообразную продукцию высокого качества, не прибегая к громоздкому оборудованию и огромному количеству работников.

Этот способ производства используется для создания и выпуска различных металлических изделий, которые, в свою очередь, широко применяются в следующих отраслях:

автомобилестроительной;
авиационной;
машиностроительной;
электротехнической;
медицинской (в частности — стоматологической и ортопедической);
ювелирной и т. д.

На современном рынке металлопромышленности эта производственная технология пользуется высочайшим спросом. Более того, литье металлов входит в топовую десятку лучших мировых технологий, наиболее эффективных и самых применяемых.

Основные преимущества ХТС технологии:

низкая стоимость оснастки и короткие сроки её изготовления;
высокая прочность производимых форм/стержней;
ХТС может использоваться при изготовлении отливок практически любой конфигурации из черных и цветных сплавов;
гибкость при изготовлении многономенклатурной продукции;

Отличительные особенности литья в формы на основе ХТС от литья в землю:

нет наплывов и отклонений от линейных размеров;
можно получить чистовые поверхности без обработки
на обрабатываемые поверхности даются минимальные припуски (2-3 мм);
литейные поры и раковины практически отсутствуют;
масса отливки ниже за счет меньших припусков и лучшего качества поверхности.

Конечная стоимость отливки изготовленной по ХТС технологии оказывается сопоставима с литьем в землю, несмотря на то, что цена за кг при литье в формы ХТС выше, чем при литье в землю. Также необходимо учесть существенное снижение количества брака, сокращение временных затрат на механическую обработку детали и увеличение ресурса инструмента.

Связаться с нами и обговорить все детали литья на заказ вы можете, позвонив по указанным номерам или заполнив форму заявки непосредственно на сайте нашего предприятия. Литье алюминия ХТС — это достаточно сложный в техническом плане процесс, но и очень востребованный, поскольку обладает огромным количеством преимуществ перед другими методами литья.

Свяжитесь с нами:

Классификация литья

Литье включает в себя множество подкатегорий, значительно отличающихся друг от друга по самым разным критериям. Классификация литья металлов на основные разновидности отображена в таблице.

из черного;
из цветного;
из редкоземельного;
из сплавов на основе черного или цветного металла.

центробежного типа;
вакуумного типа;
статического (неподвижного) типа;
непрерывного типа;
электрошлакового типа;
посредством выжимания;
в песчаные формы;
в вакуумно-пленочные формы;
в оболочковые формы;
в формы из смесей холодного твердения;
в кокиль;
в землю;
под давлением;
по моделям выплавляемого типа;
по моделям газифицируемого типа;
по моделям замораживаемого типа и т. д.

точное;
грубое;
прецизионное.

бытовое;
декоративное;
медицинское;
техническое;
художественное.

Основными критериями считаются материал изделия и технология отлива. Поэтому стоит рассмотреть относящиеся к ним категории подробнее.

Материал отливок

Литью поддаются все существующие металлы, но их пригодность для этого процесса далеко не одинакова. Они отличаются друг от друга по своим литейным свойствам — ключевым параметрам для процесса. Главным показателем пригодности материала для литья служит его жидкотекучесть. Этот параметр отражает способность к заполнению литейной формы любой конфигурации. Степень жидкотекучести вещества находится в зависимости от следующих его характерных особенностей:

химического состава;
внутренней структуры;
температуры плавления.

Изготовление отливок — Основные этапы

Отливки изготовляют в литейном цехе. Последовательность операций производства отливки приведена на рис. 38

.
Отливки получают в литейной форме (рис. 39, ж) с полостью, соответствующей конфигурации отливки (рис. 39, а
).

Для образования полости в форме с конфигурацией, соответствующей наружной поверхности отливки, применяют деревянную или металлическую модель (рис. 39, б

), при помощи модели делают отпечаток в формовочной смеси, помещенной в рамках, так называемых опоках 1 и 2 (
рис. 39, в
).

Для получения в отливках отверстий внутренних полостей в форму помещают стержень 5 (рис. 39, г

). Стержни имеют конфигурации внутренней полости отливки. Они изготовляются в стержневых ящиках (
рис. 39, д
) из стержневых смесей, состоящих из песка и связующих веществ, сообщающих высушенным стержням необходимую прочность.

. Схема технологического процесса изготовления отливки

. Последовательность изготовления отливки: а-чертёж детали; б-модель; в и г-процес изготолвения форм; д-стержневой ящик; е-стержень; ж-литейная форма; з-отливка

Модели и стержни изготовляются со стержневыми знаками. Стержневыми знаками (рис. 39, б

) называют выступающие в модели и в стержне части, не образующие непосредственно конфигурации отливки. Модельные знаки модели служат для образования углубления в форме, в которые устанавливают стержни. Рассмотрим последовательность изготовления отливки. В модельном цехе по чертежу детали (
рис. 39, а
) изготовляют из древесины или металла модель и стержневой ящик. Для удобства изготовления формы и стержня модель (
рис. 39, б
) и стержневой ящик (
рис. 39, д
) делают разъемными.

В формовочном отделении из формовочной смеси при помощи модели изготовляют форму. На плиту ставится половина модели и опока, в нее засыпается формовочная смесь и уплотняется. Опока переворачивается и на заформованную половину модели ставится вторая ее половина (рис. 39, в

) и модель литниковой системы 4, которая образует каналы для заливки металла в форму.

Затем ставится вторая опока, в нее засыпается формовочная смесь и уплотняется. Затем следуют следующие операции: поднимается верхняя полуформа; извлекаются из обеих полуформ половинки модели (рис. 39, г

); устанавливается в форму стержень 5 (
рис. 39, г
); накрывается верхняя полуформа (
рис. 39, ж
). В стержневом отделении по стержневому ящику (
рис. 39, д
) из стержневой смеси изготовляют стержень (
рис. 39, е
). Для повышения прочности стержней их сушат в сушильных печах.

В плавильном отделении в специальных плавильных печах расплавляют металл и заливают его в формы. После затвердевания металла в форме образуется отливка (рис. 39, з

), которую извлекают, разрушая форму.

И очистном отделении из отливок выбивают стержни, затем отбивают или отрезают литниковую систему 4 (рис. 39, з

), очищает отливку от пригоревшей формовочной смеси, зачищают остатки литника, при необходимости термически обрабатывают и подвергают отливку контролю. После очистки и контроля отлит, у направляют в механический цех для обработки или на склад готовой продукции.

Доклад на тему Литье металлов 8 класс физика

Литье металлов – это процесс заливки расплавленных металлов в специально подготовленные формы. С помощью литья в полые формы, можно получить заготовки очень сложной конфигурации, изготовление которых при ковке или штамповке невозможно – это корпуса автомобильных двигателей, водопроводные краны и задвижки, рабочие колеса турбин.

Для литейного производства используют железо-углеродистые сплавы, обладающие по своим физико-механическим свойствам низкой температурой плавления, высокой текучестью, устойчивостью к образованию трещин и раковин. Чем дольше горячий металлический сплав остается в жидком состоянии, тем быстрее он заполнит форму и преждевременно не затвердеет.

К таким легкоплавким и текучим материалам относятся:

черные металлы – чугуны и литейные стали;
цветные металлы - алюминий, магний, титан, бронза, латунь.

Для плавления металлов на производстве используют печи на твердом, жидком, газообразном топливе; электрические и индукционные печи.

Готовые отливки получают с помощью одно- и многоразовых форм, предназначенных для литья уникальных деталей или для серийного и массового производства:

песчано-глинистые формы – это предварительно изготовленные деревянные конструкции, состоящие из двух половинок, которые устанавливаются на формовочную смесь и заливаются горячим металлом; применяются в единичном производстве;
кокиль – это разъемные металлические формы, скрепленные между собой стержнями; используют для литья большого количества одинаковых деталей из чугуна;
литье под давлением – применяют для изготовления стальных отливок, ускоряя течение стали по кокилю с помощью сжатого воздуха или поршня;
формы из полистирола – используют для производства отливок сложных форм с большим количеством мелких деталей и отверстий.

После остывания и затвердения металла в формах, готовые отливки вынимают и очищают с помощью специальных инструментов.

Литейное производство – это сложный технологический процесс, в котором используются научные разработки в области физики, химии и материаловедения. Усовершенствование и улучшение свойств литейных сплавов оказывает непосредственное влияние на качество, точность и шероховатость получаемых отливок.

Способы литья металлов

Литье в землю. Данный метод является самым старинным. В древности металл выливали в формы, сделанные из глины и песка или в землю. Вроде ничего сверхъестественного, но непосредственно перед выливанием происходит большая подготовительная работа.

Изначально подготавливается в цехе модель для отливки, деревянная или металлическая. Модель помещается в землю или формовочную смесь. После модель вынимается и получается форма. Теперь в формы подается жидкий металл. Когда он застынет, заготовку извлекут из формы и доработают на шлиф станках.

Отливка в кокиль. Но, сегодня используются более новые способы отливки металла. Заливка в кокиль более совершенна и имеет ряд превосходств перед отливкой в землю. Металл твердеет достаточно быстро и при помощи одного кокиля можно отлить не менее ста заготовок. Но, в кокиль можно отливать только жидкотекучие металлы. Те материалы, которые не обладают нужной текучестью, подают под давлением, но уже не в кокиль, а в пресс форму. Кокиль уже не выдержит давления, а форма изготавливается из прочной стали.

Выплавляемые модели. Кроме моделей из металла или дерева, довольно давно смогли изготовить модель из парафина или другого легкоплавкого вещества. Такой вид модели для отливки металла покрывается специальной оболочкой и потом сформовывается в опоку. Сама модель при отливке расплавится, поэтому перед отливкой ничего извлекать не нужно, при этом точность и качество отливки данным способом очень высокое.

Литье металла в оболочку. Данный способ выгоден тогда, когда будущая заготовка не должна обладать строго точными размерами. Такие формы изготавливают из песка и смолы. Изначально предварительно изготавливают две половины модели и кладут их на плиту, которая разогрета до 250 градусов. На них насыпают смесь, которая и образует форму. Потом две готовые формы соединяют и заливают в них металл.

Центробежный метод отливки. Этот способ подходит для отливки заготовок, которые имеют форму тел вращения. Например, обода, трубы, шестеренки и другие детали. Форма во время заливки в нее металла вращается, при этом металл хорошо обволакивает стенки формы. Данный способ может похвастаться хорошим качеством изделий.

Электрошлак. Данный способ является современным. Данный способ довольно хорош для тех случаев, когда сложность отливки не велика. Например, с помощью электрошлакового литья выливают коленчатые валы.

Виды литья металлов и сплавов

Литье – это получение деталей заливкой металлического расплава в заранее подготовленные формы. Металл, залитый в формы постепенно, переходит в твердое состояние и приобретает вид готовой детали.

Детали, полученные таким видом обработки, используют практически во всех отраслях промышленности – при производстве авиационных двигателей, станкостроении, бытовой техники, ювелирном деле, стоматологии и пр.

Для такой формы обработки пригодны практически все виды металлов, особенно те, которые обладают таким свойством, как текучесть. То есть металл в жидком состоянии полностью заполняет литейную форму и принимает вид искомой детали. В литейном производстве применяют следующие металлы:

черные (стали, чугуны);
цветные (медь, алюминий, титан и их сплавы);
редкоземельные и драгоценные (золото, серебро и пр.).

Для получения деталей различных форм применяют различные технологии литья, среди них есть такие как – литье в землю, выплавляемым моделям и пр.

В промышленности применяют множество видов литья. Самым распространенным можно назвать литье в землю (песчаные формы). Кроме этого, широко применяют отливку расплавленного металла в многооборотные формы.

Каждый вид литья в состоянии обеспечить определенный уровень качества получаемых деталей. Каждый из них имеет свои технологические и экономические характеристики. Например, для производства канализационных люков из чугуна применяют литье в землю, а для производства корпусов двигателей применяют литье под давлением.

При производстве множества деталей применяют виды получения точных отливок среди них такие, как – статическое, вакуумное, центробежное и пр.

Статическая заливка металла

Статическая заливка подразумевает то, что расплав подается в литьевую форму и находиться в ней до полного затвердевания.

Вид вакуумной заливки применяют при обработке титана и его сплавов, жаростойких и литейных сталей. Эти материалы подвергают разогреву в вакууме. Такой подход позволяет заметно снизить количество газов в расплаве, этот процесс называют вакуумной дегазацией.

Для литья под давлением применяют специальное оборудование, которое заливает расплав в форму под давлением от 7 до 700 МПа. На практике применяют два типа оборудования, в одном применяют холодную форму, во втором разогретую. Литье под давлением применяют для получения деталей из цветных металлов. Невысока температура плавления, в сравнении со сплавами на основе железа, позволяет получать качественные отливки с относительно невысокими затратами.

Такой вид литья, как под давлением предоставляет возможность получения качественной поверхности отливок, соблюдения геометрических параметров, а также шероховатости и пр. Использование этого вида обработки металлов практически устраняет из технологического процесса производства деталей необходимость дальнейшей механической обработки. Но, такая технология не всегда позволяет выплавлять детали сложной формы.

Литье по замораживаемым ртутным моделям

Еще один вид литья выполняют по замораживаемым ртутным моделям. По сути, этот вид повторяет технологию литья по восковым моделям. Но есть и некоторые отличия. Так, ртуть обладает меньшим объемным расширением, чем воск 3,4% против 9%.
Ртутные модели применяют для работы с титаном, особо прочными сталями и некоторыми цветными металлами. Такой вид литья позволяет получать отливки диаметром порядка одного метра и весом до 140 кг. Порядок производства формы по ртутной модели включает в себя:

Заливку ртути, в форму, изготовленную из стали. Такая форма собирается из двух частей и плиты их разделяющей. Такой подход позволяет получить модель по частям.
После того как ртуть заполнила форму, ее погружают в смесь, состоящую из сухого льда и ацетона. Температура смеси составляет -73 °C. Погружение должно происходить с небольшой скоростью. Это позволяет не допустить образование пустот, заполнить все углубления и точно повторить все очертания модели.
По окончании процесса заморозки, разделяющую плиту удаляют и модель становиться одним целым.
Формирование литниковой системы и ее присоединение к полученной модели.
Полученную модель погружают в раствор керамики. Так, происходит получение начального слоя оболочки формы.
По мере просыхания первого слоя комплект погружают в керамический раствор более высокой плотности. Так получают второй слой. Для получения следующих слоев эту операцию необходимо выполнить несколько раз.
После того как форма готова из нее удаляют ртуть. Для этого в форму заливают этот же материал, но имеющим комнатную температуру.
Готовая форма должна быть помещена в печь, разогретую до 1010 °C и находится там, в течение двух часов. За это время из нее будут удалены летучие составляющие. После термической обработки форму охлаждают на воздухе.

Процесс литья в формы

Перед тем как заливать металлический расплав в такие формы, ее необходимо подогреть. Заливку такой формы выполняют в вакууме. Это обусловлено тем, в ней остаются пары ртути небезопасные для человека.

Использование такого вида литья позволяет получать отливки с небольшой толщиной стен.

Вакуумное литьё

Технологический процесс литья в вакууме применяют для производства особо точных отливок из стальных специальных сплавов. При выполнении вакуумного литья из формы удаляют газы. Это позволяет получать отливки с тонкими стенками и высоким качеством структуры металла.

Существует несколько видов литья в вакууме:

После удаления воздуха происходит всасывание металла в литьевую форму, которую размещают над расплавленным металлом. Кристаллизация проходит под воздействием атмосферного или повышенного давления.

Расплавленный металл попадает в форму под воздействием давления, при этом форма располагается под расплавленным металлом.

Литье может быть осуществлено в специальном оборудовании, которое оснащено вакуумированными пресс-формами.

Вакуумное литье металлов часто используют одновременно с вакуумной плавкой.

Электрошлаковое литьё

Существуют виды литья металлов, которые в силу своей сложности и дороговизны целесообразно использовать для получения отливок для особо ответственных деталей.

Электрошлаковое литье выполняют в несколько этапов:

Создание шихты, для этого применяют предварительно подготовленные электроды.
Затем, электроды подогревают снизу. Для этого через токопроводящий шлак пропускают электричество. Оно разогревает шлак, и полученное тепло прогревает электроды.
Стальной расплав рафинируют шлаком, который исключает его насыщение кислородом и освобождает его от примесей.
В этом процессе применяют формы, выполненные из металла и оснащенные системой водяного охлаждения. Именно в ней происходит остужение металла и формирование детали. Если существует необходимость в получении заготовок с внутренними пустотами, то для этого применяют металлическими стержнями.

Основное достоинство этого вида отливки металла заключается в том, получается расплав без посторонних примесей и равномерной структурой стали. Такой вид плавки применяют для получения специальных сплавов, которые, получить другими видами не получается.

Жаропрочное литье

Жаропрочное литье — это сложный технологический процесс, направленный на изготовление отливок. В процессе жаропрочного литья формы заполняют определенным сплавом и затем обрабатывают специальными средствами.

Литье это, пожалуй, самый экономичный вид получения заготовок и они отличаются высокими качественными свойствами. Область применения жаропрочного литья весьма обширна. Его выполняют при температуре 1000 °C. Литье этого типа позволяет продлить срок эксплуатации и повысить надежность узлов и агрегатов, которые работают в агрессивных средах. При выполнении жаропрочного литья применяют множество приспособлений:

решетки;
ленты;
поддоны;
горелки и пр.

Литейное оборудование для жаропрочного литья

Жаропрочное литье позволяет обеспечить получение таких качеств, как:

Прочность деталей под воздействием высоких температур.
Стойкость к перепадам температур.

Нержавеющее литье

Коррозионно-стойкие стали – это такой вид материала, в состав, которого входит некоторое количество легирующих элементов, придающие ей стойкость к воздействию коррозии, возникающей и от влаги, и от различных химических веществ.

Основную роль в придании коррозионной стойкости стали играет хром. Именно от его реакции с окружающей средой зависит образование защитной пленки, которая защищает металл от коррозии. Контроль над правильностью пропорций компонентов нержавеющей стали осуществляется еще на стадии подготовки к плавке. Нержавеющее литье отличается качеством поверхности, это тоже является важным фактором повышения стойкости стали к воздействию коррозии.

Непрерывное литье

Получение слитков и других изделий, во время перемещения расплава вдоль зон заливки и остывания называют непрерывным литьем. При этом сама литьевая форма может оставаться неподвижной или совершать определенные перемещения.

Такой вид разлива металла позволяет получать отливки неограниченной длины. Но на самом деле длина отливок напрямую зависит от размеров производственного помещения. Качество получаемого металла напрямую зависит от равномерности скорости перемещения и разлива расплавленного металла, времени кристаллизации и вида удаления отливки. Для ускорения процесса кристаллизации применяют водяное охлаждение. Еще одно преимущество непрерывной разливки металла – это небольшое количество отходов, получаемых во время работы. Кроме того, эта технология разливки металла позволяет снизить трудоемкость процесса и уменьшить количество необходимо оснастки и инструмента.

Двухкомпонентное литье

Двухкомпонентное литье пластмассы позволяет получать самую разнообразную продукцию. Процесс двухкомпонентного литья выглядит следующим образом:

В пресс-форму впрыскивают поверхностный материал, который затвердевает на рабочих поверхностях.
После впрыска и отвердевания материала, который будет располагаться на поверхности в форму, подают базовый материал.

Порядок подачи материала при использовании этой технологии может быть изменен в зависимости от параметров изготавливаемой продукции. Основная особенность такого вида получения деталей – это контроль над количеством материала. Если пропорции не соблюдены, то деталь может быть испорчена.

Технологии литья

Изготовление металлических изделий методом литья – это широко распространенный способ получения деталей сложной конфигурации без использования дорогостоящего оборудования. Производители используют различные технологии литья. Благодаря этому детали можно получить такой точности, что не требуется дальнейшая механическая обработка. Автоматизация и механизация технологического процесса позволяет поставить получение отливок на поток.

Для литья пригодны такие металлы и сплавы как:

черные:
сталь:
- конструкционная;
- легированная;
- серый;
- белый;
- половинчатый;
- цветные:
- медь:
  - бронза;
  - латунь;
  - силумин;
  - дюралюминий;
  - редкоземельные;
  - драгоценные.
  Для получения деталей определенного качества разрабатываются новые сплавы с различным процентным содержанием компонентов. От их наличия и количества во многом зависит температура плавления и жидкотекучесть расплава.
  
  Новая технология в литье – прогрессивный способ разливки. Позволяет снизить себестоимость продукции в отличие от конкурирующих предприятий. Кроме издревле известных способов литья в землю или песчано-глинистые формы, для увеличения количества отливок используются неразрушаемые металлические формы – кокили.
  
  Кроме перечисленных способов применяются такие методы литья как:
  - под давлением:
    - избыточным;
    - вакуумическим;
    - выплавляемым;
    - газифицируемым;
    Для литья чугуна с невысоким показателем шероховатости поверхности используются песчано-глинистые формы. Разлив производится как в опочные формы, так и в безопочные.
    
    Использование типа формы зависит от массовости получения отливок. Так, разовые формы разрушаются, чтобы извлечь отливку. Из-за невысокой прочности состава, формы, предназначенные для разлива под небольшим давлением, изготавливаются толстостенными. Благодаря введению специальных связывающих материалов, придающих дополнительную прочность, форма изготавливается небольшой толщины, но с использованием опоки.
    
    Для цветного литья используются более прогрессивные технологии.
    
    Литье алюминия из-за его низкой температуры плавления сопряжено с некоторыми трудностями. Если разлив производится в формы из металла, то под давлением и с использованием специальных смазок, чтобы исключить появление дефектов.
    
    Для получения ровной наружной поверхности и точного размера на изделиях, имеющих форму вращения, не только из алюминиевых, но и из других сплавов, используется центробежное литье. Центробежные силы распределяют расплавленный металл по форме равномерно. К тому же из расплава удаляются излишки воздуха и газов. Далее ознакомимся с некоторыми технологическими способами литейного производства.
    
    По газифицируемым моделям
    
    Получение формы происходит за счет неизвлекаемой модели, и заливка металла производится в неразъемную форму. При этом модель получают из пенопласта вспениванием при высокой температуре. При литье металла в форму, пенопластовая модель полностью выгорает, освобождая внутренний объем.
    
    Если модели для мелких деталей можно получить вспениванием состава, то крупные вырезают из склеенных плит. Резка производится вручную. Для этого используется нихромовая проволока. Поданное напряжение разогревает проволоку, что облегчает резку.
    
    Также модель может вырезаться на фрезерных или гравировальных станках с числовым программным управлением по заданному алгоритму. Подготовленная модель красится и дополнительно покрывается термостойким составом.
    
    Формовка при ЛГМ производится двумя методами. В первом случае для отливок несложных форм используются вибрационные столы, на которых происходит уплотнение формовочной смеси с использованием опок. Затем на опоку укладывается крышка и монтируется литниковый приемник.
    
    Во втором случае, когда изделие имеет сложную геометрию, формовку проводят под вакуумом. Чтобы закрытая форма не разрушилась, она подвергается действию пониженного давления вплоть до окончания заливки. Значение вакуумического давления невелико – порядка 4-5 ГПа.
    
    Заготовки для литья по газифицируемым моделям
    
    Температура разливаемого металла значительно выше, чем начало газификации пенопласта (560 °С). Газы, выделяемые пенопластом, из формы легко удаляются вакуумной системой. При этом отсутствует задымленность рабочей зоны.
    
    В качестве основного достоинства этого метода отмечают высокое качество отливок, которое можно получить литьем в обыкновенный или облицованный кокиль. Возможным это стало из-за того, что форма цельная.
    
    Литье по газифицируемым моделям
    
    На современном этапе литье по выжигаемым моделям применяется для отливки:
    - крупных и средних изделий на мелкосерийном производстве;
    - заготовок со сложной конфигураций и весом до 50 кг, к которым предъявляются требования повышенной точности размеров, на среднесерийном и крупносерийном производстве.
    Под давлением
    
    Технология литья под давлением предполагает быструю подачу расплава в форму путем использования компрессорных или поршневых механизмов. Благодаря автоматизации процесса литье под давлением считается высокопроизводительным.
    
    Таким способом можно получать детали:
    - сложной геометрической формы;
    - с достаточно тонкими стенками;
    - высокой точности;
    - с повышенной шероховатостью.
    Способ литья под давлением применяется для получения деталей в автомобилестроении. Они получаются небольшого веса, достаточной прочности, что позволяет снизить общую массу агрегата.
    
    Стоит отметить, что метод литья под высоким давлением имеет следующие достоинства:
    - возможность получения размеров 9 класса и грубее;
    - достигаемая шероховатость поверхности — 1,25 мкм;
    - минимальная размер стенок — 0,6 мм;
    - минимальным диаметром отверстий — 1 мм;
    - формирование наружной резьбы;
    - накатки, надписей на внешней стороне.
    К недостаткам относят следующее:
    - высока цена на сами формы;
    - разлив металлов с низкой температурой плавления;
    - повышенная вероятность образования внутренних дефектов в виде трещин и напряжений.
    Схема литья под давлением
    
    Широкое использование литья алюминия под давлением обусловлено:
    - малым значениями температуры в период кристаллизации;
    - пластичностью сплава;
    - хорошей жидкотекучестью;
    - инертностью к химическим реакциям;
    - невысоким объемом усадки.
    Рассматривая способы технологию поделить следующим образом:
    - камера прессования:
      - горячая;
      - холодная;
      - горизонтальный;
      - вертикальный;
      - поршневой;
      - компрессорный.
      Протекание процесса
      
      Расплав подается в специальную полость. Поршневым пальцем жидкий металл на большой скорости вгоняется во внутреннюю полость пресс-формы. После чего происходит охлаждение без снятия давления. После затвердевания пресс-форма разъединяется, и отливка извлекается. Для облегчения извлечения конструкция оборудуется толкателями.
      
      В кокиль
      
      При литье в кокиль, или в металлические формы, жидкий металл заливают свободно, то есть под действием гравитационных сил. Саму форму изготавливают разборной из двух частей, установленных на плиту. Для получения полостей и отверстий в предусмотренные канавки, в которые укладываются стержни. Для изготовления металлических форм используются стали и чугуны.
      
      Процесс отлива в кокиль
      
      Для удаления газов во время заливки предусматриваются вентиляционные каналы. Чтобы к внутренним поверхностям кокиля не прилипал расплав их облицовывают или красят огнеупорными составами. Толщина покрытия зависит от разливаемого металла и скорости его охлаждения. Перед покрытием полость формы очищается, а затем нагревается до температур 150 °С — 280 °С.
      
      Особенности получения отливок:
      1. Из-за высокой теплопроводности сплавы в кокиле быстро остывают, поэтому сплавы с малой жидкотекучестью должны иметь максимальную толщину стенок. Высокая скорость остывания формирует мелкозернистую внутреннюю структуру.
      2. Металлическая форма неподатлива, поэтому в отливке отсутствуют дефекты, вызываемые остаточными деформациями, а также предотвращает усадку. Получаемая точность заготовок: стали и чугуны – 7-11 класс, цветные сплавы – 5-9 класс.
      3. Отсутствие пригара.
      4. Достигаемая шероховатость поверхности соответствует R_z = 40-10 мкм.
      5. Кокиль – газонепроницаемая конструкция. Вентиляционные каналы и огнеупорные покрытия не могут полностью отвести газы. В связи с этим газовые раковины – это частое явление.
      - постоянные характеристики для получаемых отливок;
      - возможность использования песчаных стержней;
      - высокая производительность;
      - малое количество производимых операций;
      - чистая поверхность готовых изделий;
      - механизация работ;
      - невысокая квалификация работников.
      - значительная стоимость формообразующей оснастки;
      - ограниченная стойкость форм;
      - быстрое остывание расплава.
      В кокиль отливаются практически все металлы, но большинство отливок — это чугуны и литейные стали.
      
      В землю
      
      Литье в землю или в формы из смеси песка и глины — самый старый способ получения заготовок из расплавленного металла. Свыше 80% всего литья приходится на него. Отличается простотой и доступностью используемых материалов.
      
      Из древесины изготавливаются модельный и литниковый комплект. После того как модель готова, замешивается формовочная смесь. В состав самой простой входят песок, кварц и глина.
      
      Технология литья в землю
      
      Формовка производится и вручную и на машинах. Ручное изготовление форм применяется при изготовлении разовых или нескольких отливок и считается непродуктивной. Формовка на машинах используется на автоматизированных литейных линиях. Литейные формы состоят из двух половин и являются одноразовыми. После заливки и охлаждения, формы разрушаются. Больше половины отработавшего материала возвращается на формовочную операцию после очищения и восстановления.
      
      Прецизионное литье
      
      Прецизионное литье, обладающее повышенной точностью, применяется уже не одно десятилетие. С его помощью можно изделиям придать любую форму и при этом не увеличивать затраты на производство.
      
      Прецизионное литье металлов характеризуется тем, что отливки имеют:
      - любую форму;
      - высокую точность;
      - минимальные припуски.
      Данный способ литья используется при отливке мелких деталей весом от одного грамма до 10 кг.
      
      Литье металлов
      
      Человечество используем металлы и их сплавы несколько тысячелетий. Сначала металлы находили в виде самородков и россыпей, позже доисторические племена научились перерабатывать металлосодержащие руды. Проверенным способом получения изделий из металлов было литье в земляные формы.
      
      Литье в песчаные формы
      
      Отливали наконечники для стрел и мечи, сельскохозяйственные орудия и инструменты, утварь и украшения. За прошедшие с тех пор тысячелетия человек изобрел множество новых приемов обработки материалов и методов литья, включая литье под давлением, газифицируемые формы и порошковую металлургию. Старинный способ также сохранился, но используется в основном в скульптурных мастерских и художественных промыслах.
      
      Особенности литья металлов
      
      По сравнению с другими материалами, такими, например, как воск или гипс, литье металлов отличается некоторыми особенностями. Первая из них — высокая температура перехода из твердое в жидкое состояние. Воск, гипс и цемент затвердевают при комнатной температуре. Температура плавления металлов гораздо выше — от 231 °C у олова до 1531 °C у железа. Перед тем, как приступить к литью металла, его необходимо расплавить. И если олово можно расплавить в глиняной плошке на простом костре из подобранных рядом сучьев, то для плавления меди, не говоря уже о железе, понадобится специально оборудованная печь и подготовленное топливо.
      
      Олово Свинец
      
      Олово и свинец — самые мягкие и легкоплавкие металлы — можно отливать даже в деревянные матрицы.
      
      Для литья более тугоплавких металлов потребуются формы из смеси песка и глины. Некоторые металлы, как, например, титан, требуют для литья металлические формы.
      
      После заливки изделию требуется остыть. Многоразовые матрицы разбирают, одноразовые формы разрушают, и отливка готова к дальнейшей механической обработке или к использованию.
      
      Металлы для заливки
      
      Черные металлы
      
      В металлургической промышленности различают цветные и черные металлы. К черным относятся железо, марганец, хром и сплавы на их основе. Сюда входят все стали, чугуны и ферросплавы. Черные металлы дают более 90% мирового потребления металлических сплавов. Из стали производят корпуса и детали транспортных средств от самоката до супертанкера, строительные конструкции, бытовую технику, станки и другое промышленной оборудование.
      
      Чугун — отличный металл для литья крупных прочных и долговечных конструкций, не подверженных напряжениям изгиба или скручивания.
      
      Цветные металлы, в свою очередь, в зависимости от физических свойств, и прежде всего, удельного веса, делятся на две большие группы
      
      Легкие цветные металлы
      
      В эту группу входят алюминий, титан, магний. Эти металлы встречаются реже, чем железо, и стоят дороже. Их применяют в тех отраслях, где нужно снизить вес изделия — аэрокосмическая промышленность, производство высокотехнологичных вооружений, производство вычислительной и телекоммуникационной техники, смартфонов и малых бытовых приборов.
      
      Титан благодаря своему отличному взаимодействию с тканями человеческого организма широко применяется для протезирования костей суставов и зубов.
      
      Тяжелые цветные металлы
      
      Сюда относятся медь, олово, свинец, цинк и никель. Их применяют в химической промышленности, производстве электроматериалов, в электронике, на транспорте – везде, где требуются достаточно прочные, упругие и коррозионно-стойкие сплавы.
      
      Медь Цинк Никель и его сплавы
      
      Благородные металлы
      
      В эту группу входят золото, серебро, платина, а также более редкие рутений, родий, палладий, осмий, иридий.
      
      Первые три известны человеку с доисторических времен. Они редко (относительно меди и железа) встречались в природе и поэтому служили платежным средством, материалом для ценных украшений и ритуальных предметов.
      
      Золото и платина
      
      С развитием цивилизации золото и платина сохранили свою роль средства накопления богатств, однако стали весьма широко использоваться в промышленности и медицине из-за своих уникальных физико-химических свойств.
      
      Методы литья металлов
      
      Основные методы литья металлов следующие:
      
      Традиционный метод
      
      Металл поступает в форму под действием силы тяжести. Применяются песчано-глиняные или металлические матрицы. Недостаток метода — высокая трудоемкость изготовления форм и других операций, тяжелые условия труда и низкая экологичность
      
      Литье под низким давлением
      
      Суть метода заключается в том, что тигель с металлом и матрицы для отливок располагаются в герметичной камере. Металлопровод, сделанный из титанового сплава, опускается из формы в расплавленный металл. В это время в камеру подают низкое избыточное давление воздуха или инертного газа. Металл попадает в матрицу под давлением, скорость потока весьма высока и при этом регулируется. Форма заполняется полностью и равномерно.
      
      Метод позволяет получать высококачественные отливки, в том числе особо тонкостенные. Качество поверхности также превосходит отливки, получаемые традиционным методом. Литейные газы удаляются через отводящий трубопровод в систему очистки, откуда попадают в атмосферу. Метод отличается высокой автоматизацией операций, улучшенными условиями труда персонала и высокой экологичностью. К тому же при таком литье и материалы, и расход энергии существенно экономятся.
      
      Литье под высоким давлением
      
      Метод применяется как в черной, так и в цветной металлургии и позволяет получать наиболее точные и однородные отливки. Металл под высоким напором поступает в матрицу со скоростью до 120 м/с и мгновенно заполняет ее.
      
      Деталям, полученным таким методом, практически не требуется финишная механическая обработка. Таким методом можно отливать детали практически любой конфигурации, с тонкими стенками, с готовыми отверстиями и даже с готовой резьбой.
      
      Инжекционное литье
      
      Инжекционный метод от обычного литья под давлением тем, что металл попадает в матрицу в виде порошка, смешанного со связующим веществом. Формы делают из высокопрочных сталей.
      
      Высокая текучесть смеси позволяет заполнить мельчайшие детали рельефа форм самой сложной конфигурации, включающих внутренние полости. Достоинством этого метода является высокая точность поверхности, делающая ненужной дополнительную механическую обработку или сводящую ее к минимуму. Другим преимуществом является высочайшая физико-химическая однородность отливки.
      
      Существуют и другие методы литья деталей, имеющие нишевое применение.
      
      Основные способы литья металлов
      
      Литье в землю
      
      Традиционный способ. Изготавливается простая или составная модель из дерева или других модельных материалов, потом по модели делается матрица из песчано-глиняной смеси. Подробнее об этом способе читайте в соответствующей статье.
      
      Модель извлекают из формы, части ее собирают вместе, создают литниковую систему. Форму накалывают тонкими острыми иглами, чтобы обеспечить газоотведение. Производят отливку, ждут ее остывания,
      
      Литье в металлические формы
      
      Разъемную форму, называемую кокилем, изготавливают из металлических деталей. Части матрицы получают путем отливки или, если требуется обеспечить высокое качество поверхности и точность размеров, путем фрезерования. Формы смазывают антипригарными составами и производят заливку.
      
      Литье в металлические формы
      
      После остывания кокили разбирают, извлекают отливки, очищают. Металлическая матрица выдерживает до 300 рабочих циклов.
      
      Литье по газифицируемым моделям
      
      Модель выполняется не из дерева или воска, а из легкоплавкого и газифицируемого материала, преимущественно полистирола. Модель остается в форме и испаряется при заливке металла.
      
      Преимущества способа:
      - модель не требуется извлекать из матрицы;
      - можно изготовлять модели сколь угодно сложных отливок, не нужны сложные и составные формы;
      - существенно снижена трудоемкость моделирования и формования.
      Литье по газифицируемым моделям приобретает большую популярность на современных металлургических производствах.
      
      Формы для литья
      
      Самый древний вид форм — это формы из песчано-глиняной формовочной смеси, или «земли». Исторически центры металлургии возникали рядом с местами залегания уже готовых по своему составу для литья песков, например, рядом с всемирно известным Каслинским чугунным заводом. Смеси делятся на обмазочные и наполнительные.
      
      формы из песчано-глиняной формовочной смеси
      
      Для построения любой матрицы требуется модель — макет будущего изделия в натуральную величину, но несколько больших размеров — на величину литейной усадки.
      
      Модель помешают по центру опалубки, или опоки, и наносят на нее слой обмазочной смеси — термостойкой и пластичной. Потом начинают послойно, тщательно трамбуя каждый слой, заполнять опоку наполнительной смесью. Требования к наполнительным смесям намного ниже, чем к обмазочным — они должны выдерживать давление залитого металла, сохраняя конфигурацию отливки, и обеспечивать выход плавильных газов. После модель извлекают из формы и на ее место заливают расплав.
      
      Для отливок сложной конфигурации, имеющих замысловатые детали и внутренние полости, применяют составные модели и формы из нескольких частей.
      
      Литье также осуществляется и в металлические формы. Их применяют при больших тиражах отливаемых деталей, в тех случаях, когда требуется высокая точность размеров и низкая шероховатость поверхности отливки, а также для некоторых металлов, активных в нагретом состоянии. Температура плавления материала формы должна быть существенно выше, чем температура отливаемого расплава.
      
      Область применения
      
      Различные способы литья имеют свои преимущественные сферы применения.
      
      Так, литье в песчаные формы применяется при единичных отливках или малых сериях. Проверенный тысячелетиями способ понемногу уходит с промышленных предприятий, но продолжает использоваться на художественных промыслах и в скульптурных мастерских.
      
      Литье в металлические формы применяется в случаях, когда требуется
      - большие тиражи отливок;
      - высокая точность размеров;
      - высокое качество поверхности.
      Также литье в металл популярно в ювелирной промышленности и в производстве металлических украшений.
      
      Литье под давлением все шире используется предприятиями, сфокусированными на качестве своих изделий, следящими за экологией, охраной труда и эффективным расходованием материальных и энергетических ресурсов.
      
      Литье по газифицируемым моделям применяется в тех случаях, когда планируются большие тиражи отливок, требуется высокая точность и экономия трудоемкости.
      
      Читайте также: