Глава 3. Основные способы и средства получения заготовок

III.1 Получение заготовок и готовых деталей способом литья

III.1.1 Общие положения. Классификация способов литья. Требования, предъявляемые к отливкам. Особенности конструирования отливок

Литьём называется технологический процесс, осуществляемый путём заливки расплавленного металла или сплава в форму с последующим затвердеванием и извлечением отливки с литниковой системой и с формой.

Технологический процесс изготовления отливок включает следующие этапы:

1. проектирование чертежа отливки на основе рабочего чертежа изготовляемой детали;

2. выбор способа литья и проектирование необходимой технологической оснастки для получения модели, самой формы и других необходимых для литейного процесса элементов;

3. изготовление литейной технологической оснастки;

4. приготовление металла или сплава, а также вспомогательных материалов;

5. заливка расплавленного металла в форму, остывание металла и извлечение из формы готовой отливки с литниковой системой; удаление литниковой системы;

6. дробеструйная обработка отливки (для очистки поверхности);

7. очищенная отливка отправляется в термический цех, где подвергается термической обработке: обычно отжигу или нормализации, с целью улучшения структуры материала для повышения обрабатываемости заготовки резанием и уменьшения остаточных напряжений, которые приводят к короблению заготовки.

Все способы литья можно разделить на 3 основных класса в зависимости от применяемой литейной формы:

1. литьё в разовой форме;

2. литьё в полупостоянной форме;

3. литьё в постоянные металлические формы.

При литье в разовой форме при извлечении отливки форма разрушается.

Полупостоянные формы выдерживают 2…10 заливок металла. Литьё в полупостоянные формы применяется для получения отливок из металла и сплавов, температура плавления которых выше температуры, при которой может нормально функционировать стальная технологическая оснастка.

Постоянные формы дают возможность, в зависимости от способа и материала отливки, получать десятки, тысячи и даже десятки тысяч отливок в одной форме.

Рассмотрим классификацию способов литья.

I. Литьё в разовые формы

Основные способы:

1. литьё по выплавляемой модели;

2. литьё по выжигаемым моделям;

3. литьё по растворимым моделям;

4. литьё по замороженным моделям;

5. литьё в оболочковые формы;

6. литьё в стеклянные формы;

7. литьё в песчано-глинистые формы.

II. Литьё в полупостоянные формы

Основные способы:

1. литьё в цементные формы;

2. литьё в формы из шамота;

3. литьё в металлокерамические формы;

4. литьё в асбестовые и графитоасбестовые формы.

III. Литьё в постоянные металлические формы

Основные способы:

1. литьё в кокиль;

2. литьё под давлением;

3. центробежное литьё;

4. получение отливок вакуумным всасыванием;

5. полунепрерывное литьё;

6. получение отливок методом выживания;

7. литьё выдавливанием;

8. литьё под низким давлением.

Рассмотрим общие принципы конструирования отливок.

При конструировании отливок необходимо учитывать литейные свойства заливочного сплава:

а) жидкотекучесть;

б) кристаллизация;

в) усадка.

Под жидкотекучестью в сплавах понимается его способность проникать в полости формы и заполнять их. Жидкотекучесть определяет выбор оптимальной толщины стенок детали. Чем выше жидкотекучесть, тем тоньше может быть получаемая стенка. В то же время жидкотекучесть зависит от условий теплоотдачи в форме. В водоохлаждаемых стальных формах жидкотекучесть сплава падает очень быстро.

Кристаллизация является важнейшим показателем качества отливки. Кристаллизация сплава происходит в направлении, перпендикулярном поверхности теплоотдачи. Скорость кристаллизации меняется от максимальной у поверхности теплоотдачи до минимальной в центре стенки отливки. Одновременно с этим происходит рост кристаллов. Для создания мелкозернистой равномерной структуры желательно уменьшать толщину отливки.

Усадка – свойство металлов и сплавов уменьшаться в объёме при охлаждении. Различают линейную усадку и объёмную усадку. Линейная усадка вызывает образование трещин и коробление вследствие торможения усадки в отдельных частях отливки. Объёмная усадка приводит к образованию усадочных раковин, усадочной пористости в утолщённых местах отливки.

Перечисленные свойства сплавов определяют ровностенность, радиусы закруглений, плавные переходы, уклоны, отверстия и армирование.

[рисунки «а», «б»]