4.Специальные технологии получения художественных изделий методом литья.

Основным способом художественного литья является литье в песчано-глинистые формы. Этим способом отливаются средние и крупные художественные отливки, такие как статуарное  каслинское некоторые другие. Однако точность размеров и чистота поверхности отливок во многих случаях не удовлетворяет требования художников, и они применяют специальные способы литья, доступные для изготовления сложнопрофильных отливок в разовые формы. Во время изготовления художественных отливок чаще всего применяют, а потому  требуют специального изучения: литье по выплавляемым моделям и эстрих-процессом, вакуум-пленочное литье, литье в гипсовые формы, микролитье, литье в корковые и замораживающие формы. Литье по газифицируемым моделям и литье в керамические формы по методу шоу тоже находят применение при  литье художественных отливок, но они имеют ограниченные применения. Литье в многоразовые формы дает чистую поверхность с высокой чистотой поверхности, но так как  из многоразовой формы извлечь художественную сложнопрофильную отливку невозможно, то о  специальных технических процессах, таких как литье под давлением, вакуумным всасыванием, кокильное, литье выжиманием и т.д. в курсе даются лишь общие представления.

К специальным способам литья относятся литьё в постоянные металлические формы, литьё по выплавляемым моделям, литьё в оболочковые формы, центробежное литьё, литьё под давлением и др.

Основным преимуществом этих способов литья является возможность получать более точные и с лучшей поверхностью отливки, уменьшить потери от брака, сократить расход металла и трудоёмкость механической обработки, а также улучшить санитарно-гигиенические условия и повысить производительность труда.

Рассмотрим некоторые из этих способов.

Литьё в металлические формы. Сущность способа состоит в получении отливок путём заливки расплавленного металла в металлическую форму, называемую кокилем. По конструкции эти формы могут быть неразъёмными и разъёмными. Неразъёмные кокили применяют для получения отливок сравнительно простой конфигурации, которые можно удалять без разъёма формы. Чаще всего используются разъёмные кокили, состоящие из двух и более частей. В таких кокилях можно получать более сложные и крупные отливки.

Металлические формы изготовляют из серых чугунов или легированных сталей. Стойкость кокилей зависит от материала и размеров отливки и самого кокиля.

Для увеличения срока службы кокиля и улучшения качества отливок внутреннюю поверхность форм покрывают облицовками и красками, которые образуют тонкое огнеупорное покрытие. Облицовки и краски наносят пульверизатором или кистью. Для чугунных отливок облицовку наносят два-три раза в смену до 1мм, окраску — перед заливкой на слой облицовки.

Внутренние полости в отливках получают путём применения металлических стержней, изготовляемых чаще всего из сталей марок У7, У8, У10. Для образования полости сложной конфигурации наряду с металлическими могут применяться и песчаные стержни.

Кокиль с вертикальной плоскостью разъёма показан на рис.43.

Рабочая температура кокиля зависит от вида заливаемого сплава и находится в пределах 200…300°С. Эта температура поддерживается в течение всего процесса работы. Заливка металла в холодный кокиль может привести к выбросу металла. Кроме того, подогрев формы смягчает тепловой удар, который испытывают её рабочие поверхности в момент заливки металла, и тем самым удлиняет срок службы формы.

Литьё в кокили применяется в основном при изготовлении деталей из цветных сплавов, обладающих меньшей температурой плавления и меньшей склонностью к образованию трещин. Стойкость металлических форм при заливке алюминиевых сплавов доходит до 300 тыс. заливок, а при отливке чугунных деталей обычно не превышает 150…300 заливок.

Технологический процесс кокильного литья состоит из следующих основных операций: подготовка кокиля к заливке (окраска, сборка, подогрев), его заливка жидким металлом, охлаждение отливки до её затвердевания, раскрытие кокиля и удаления из него отливки, удаления литников и зачистка отливки.

В массовом и серийном производстве применяют специальные машины для литья в металлические формы. При этом механизируются операции по закрыванию и открыванию форм, выемке отливок, установке и выемке стержней, выбивке отливок из формы.

Литьё в кокиль, особенно с использованием специальных литейных машин, позволяет в 3…4 раза повысить производительность по сравнению с литьём в песчано-глинистые формы.

Кроме того, при литье в металлические формы улучшаются механические свойства отливок, что обусловлено высокой скоростью охлаждения залитого металла; примерно на 30…40% уменьшается брак отливок; снижается трудоёмкость заливки, выбивки и очистки литья; резко сокращаются грузопотоки и необходимые площади производственных и складских помещений; примерно на 25…30% становится меньшей себестоимость отливок; значительно улучшаются санитарно-гигиенические условия труда.

Однако этому способу присущ ряд существенных недостатков. Главными из них являются высокая трудоёмкость изготовления металлических форм, особенно для производства фасонных отливок со сложными внутренними и внешними очертаниями; трудность получения тонкостенных отливок, что обусловлено высокой теплопроводностью стенок формы и возможностью преждевременного затвердевания металла в тонких сечениях отливки.

Область применения кокильного литья достаточно обширна, особенно для изготовления отливок из алюминиевых, магниевых и медных сплавов сравнительно несложной формы.

Литьё по выплавляемым моделям. Получение отливок этим способом производится в разовые оболочковые формы, получаемые выплавлением легкоплавких моделей, на которые предварительно нанесено огнеупорное покрытие. Этот способ литья особенно эффективен для получения сравнительно мелких деталей сложной конфигурации. Причём качественные отливки можно получить практически из любых сплавов.