2. Заготовки, получаемые методом литья

2.1. Характеристика основных методов получения отливок

Отливка в зависимости от способа литья может быть вполне законченной деталью либо заготовкой, которая превращается в окончательную деталь с помощью последующей механической обработки резанием.

В технологии литейного производства различают два вида литья:

а) в разовые формы, когда форма используется один раз и после формирования отливки разрушается (литье в песчаные формы, по выплавляемым моделям, в оболочковые формы и др.);

б) в многократные формы, когда в одной форме получают в процессе ее многократного использования до нескольких тысяч отливок (в кокиль, под давлением, центробежное, вакуумное и др.).

Процесс получения отливок в разовых формах, изготовленных из песчаных смесей на основе литейного песка с добавками глины, воды и специальных компонентов, включает следующие основные этапы:

— разработка чертежно-технической документации (технологии, графического документа на отливку, технических требований, чертежей оснастки, приспособлений и т.д.);

— изготовление модельно-опочной оснастки (моделей, стержневых ящиков, шаблонов, опок, приспособлений, специального инструмента и т.п.);

— приготовление формовочных и стержневых смесей;

— изготовление форм и стержней, сушка и покраска их рабочих поверхностей;

— сборка форм;

— подготовка металлических шихтовых материалов (литейных и передельных чугунов, ферросплавов, металлического лома и отходов собственного производства);

— плавка металла и заливка его в формы;

— выбивка отливок из форм;

— обрубка выпоров, питателей, прибылей и выбивка стержней;

— очистка поверхностей отливок, грунтовка, покраска.

Качество отливок, изготовленных в разовых формах из песчаных смесей, во многом определяется качеством моделей и применяемых смесей. В зависимости от сложности отливки и ее конфигурации изготавливают модели и стержневые ящики цельными или разъемными. Цельные обеспечивают более высокую точность заготовки. При единичном производстве модели и стержневые ящики изготавливают из древесины (сосны, дуба, бука). Упрочнение деревянных моделей и ящиков достигается металлизацией и металлическим армированием.

В серийном и массовом производстве заготовок в качестве материала модельной оснастки используют пластмассы и износостойкие сплавы. Такие модели и стержневые ящики отличаются высокой прочностью, мало изнашиваются и не подвергаются короблению. Значения формовочных уклонов формообразующих поверхностей модельных комплектов регламентируются ГОСТ 3212-92.

К прогрессивным формовочным и стержневым смесям в настоящее время относятся жидкоподвижные и холоднотвердеющие, сыпучие горяче-твердеющие и ферромагнитные.

Песчаные формы обладают многими ценными качествами: универсальностью применения, простотой изготовления, дешевизной, податливостью, газопроницаемостью и др., которые в совокупности недостижимы при использовании многократных форм. Однако условия труда литейщиков при использовании разовых песчаных форм остаются достаточно тяжелыми, а трудоемкость изготовления отливок таким методом в 2-50 раз выше, чем при использовании специальных способов литья.

Известно свыше 50 специальных способов литья, из которых наиболее распространены кокильное литье, центробежное, литье под давлением, по выплавляемым моделям, электрошлаковое, в оболочковые формы, литье с кристаллизацией под давлением (ранее называлось жидкой штамповкой), литье пластмасс, каменное, шлаковое и др.

Литье в металлические формы (кокильное, под давлением) получило широкое применение, так как при этом достигается повышенная точность размеров, снижается шероховатость поверхности, улучшается качество металла, устраняется необходимость приготовления формовочной, а часто и стержневой смесей, появляется возможность многократного применения литейных форм. Однако относительно высокая стоимость металлических форм и возможность образования отбела в отливках из сплавов черных металлов является недостатком этого способа литья.

Центробежный способ литья, применяемый в основном для получения отливок типа тел вращения, характеризуется большой производительностью и качеством отливок, высоким (до 95 %) коэффициентом использования металла, малыми припусками на обработку резанием. При этом способе увеличивается плотность металла отливки, представляется возможным отливать детали из металлов и неметаллических материалов с низкой жидкотекучестью, отпадает необходимость в формовочных и стержневых смесях, существенно снижается себестоимость заготовок. Недостатком способа является трудность получения качественных отливок из ликвирующих сплавов, невозможность получения отверстий точного размера, возможность образования отбела в чугунных отливках.

Литье под давлением, характеризующееся повышенной точностью и высоким качеством поверхности отливок, применяется в массовом и серийном производстве заготовок из сплавов цветных металлов. Обычно заготовки отливают с толщиной стенок не более 6 мм, так как при большей толщине они получаются пористыми.

При литье в оболочковые формы фактически получают готовые детали, поэтому этим методом изготавливают детали из жаростойких и труднообрабатываемых материалов. Способ высокопроизводительный, легко автоматизируется, но сравнительно дорогой.

Литье по выплавляемым моделям применяется для автоматизированного изготовления мелких деталей сложной конфигурации, преимущественно из стали. При этом объем последующей обработки резанием существенно снижается, а коэффициент использования металла растет.

При электрошлаковом литье механические свойства материала отливки не уступают соответствующим свойствам деформированных сплавов, структура характеризуется большой плотностью, стабильностью и изотропностью свойств. Способ применяется для изготовления деталей ответственного назначения - сосудов, работающих под давлением, цилиндров, коленчатых валов и др. Недостатком способа является высокая стоимость отливок и отсутствие окупаемости при производстве отливок небольшой массы.