Шестая лекция. Способы получения заготовок. Литье.

Различают следующие основные способы получения заготовок:

1) получаемые литьем (отливки);

2) получаемые обработкой давлением (кованые и штампован­ные заготовки);

3) заготовки из проката;

4) сварные и комбинированные заготовки;

5) получаемые методами порошковой металлургии.

Литьем получают заготовки практически любых размеров, как простой, так и очень сложной конфигурации практически из всех металлов и сплавов.

Качество отлитой заготовки характеризуют рядом показателей качества, важнейшими из которых являются:

1) точность размеров основных поверхностей;

2) отклонения пространственного расположения основных поверхностей;

3) шероховатость основных поверхностей;

4) глубина дефектного слоя основных поверхностей;

5) твердость основного материала.

Так, например, качество отливки зависит от условий кристаллизации металла в форме, определяемых способом литья. В некоторых случаях внутри стенок отливок возможно образование дефектов (усадочные рыхлоты, пористость, горячие и холодные трещины), которые обнаруживаются только после черновой механической обработки.

В литейном производстве для получения металлических отливок применяют более 50 разновидностей литья: литье в песчаные формы, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, литье в кокиль, центробежное литье, литье под давлением и др.

Литейная форма — это применяемая в литейном производстве форма для получения отливок, состоит из собственно формы для воспроизведения наружных контуров отливок и литейных стержней для образования внутренних полостей и отверстий. Литье в песчаные формы - это способ получения отливок в литейных формах, изготовленных из песчано-глинистых формовочных материалов и используемых для получения одной отливки

Рабочая часть литейной формы представляет собой полость, в которой материал, охлаждаясь, затвердевает и принимает требуемые конфигурацию и размеры.

Последовательность изготовления формы (формовка): а - эскиз детали; б - эскиз полу-модели; в - стержень (часть литейной формы, оформляющая внутренние полости отливки); г - изготовление нижней полу-формы; д - изготовление стержня; е - форма в сборе; 1 - базовый выступ; 2 - базовая впадина; 3 - знак; 4 - модельная плита; 5 - стержневой ящик; 6 - стержень; 7 - нижняя опока; 8 - зажимной болт; 9 - верхняя опока; 10 - вентиляционный канал; 11 - выпар; 12 - литниковая система; 13 - базовый штифт; 14 –полу-формы.

Заливка литейной формы заключается в равномерном заполнении литейной формы расплавленным металлом. Важное значение при заливке имеет обеспечение рациональной температуры заливки расплавленного металла, которая должна быть примерно на 100... 150° С выше температуры отвердения.

Для крупных отливок из серого чугуна температура заливки обычно находится в пределах 1230...1300°С, для мелких и средних отливок из серого чугуна — 1320... I400°С, для тонкостенных отливок — 1360...1450°С. Высокопрочный и белый чугун заливают при температуре 1320...1450º С, углеродистую и низколегированную стали — при температуре 1520...1560° С. Для тонкостенных отливок из легированной коррозионностойкой стали 12Х18Н9ТЛ температура заливки достигает 1620° С.

Бронзу и латунь обычно заливают при температуре 1000...1100° С, алюминиевые и магниевые сплавы — при 680...760° С, титановые сплавы — при 1800...1860° С.

Небольшие отливки охлаждаются в форме в течение нескольких минут, а крупные, массой до 60 т — в течение нескольких суток и даже недель.

3.2 Примерная длительность охлаждения отливок Характеристика отливок		Длительность охлаждения, час
Масса отливок, кг	Средняя толщина стенок, мм	Стальные отливки	Чугунные отливки
До 10	5... 15	0,2...0,5	0,2...0,4
10 ...50	15...20	0,5...0,8	0,4... 0,6
50... 100	15 ...30	2...5	0,8...2,0
100 ...500	20... 50	6...8	4...6
500... 2 000	30... 80	18... 24	18...20
2000... 10000	50... 120	36...50	24... 36

Литье по выплавляемым моделям — это способ получения фасонных отливок из металлических сплавов в неразъемной обо­лочковой форме, рабочая полость которой образована удалением литейной модели выжиганием, растворением или выплавлением в горячей воде

Последовательность изготовления отливок литьем по выплавляемым моделям: а - чертеж отливки; б - изготовление модели; в - модель; г - блок; д - получение мягкой оболочки; е - форма в сборе: 1 - пресс-форма; 2 - стержень; 3 - модель; 4 - литниковая система; 5 - мягкая оболочка; 6 - контейнер; 7 - песок; 8 - керамическая оболочка.

Выплавляемую модель 3 получают путем заполнения (запрессовки) металлической пресс-формы 1 смесью парафина и стеарина в равных пропорциях. В пресс-формах модельный состав затвердевает и остывает. Затем отливки моделей 3 извлекают и объединяют в блоки путем соединения с отдельно изготовленными выплавляемыми моделями литниковой системы 4. За-тем на блок наносят несколько слоев огнеупорных материалов.

Полученная керамическая оболочка 8 имеет толщину стенок формы 2... 5 мм. После сушки последнего слоя модель выплавляют. Легкоплавкий состав удаляют в ваннах с горячей водой или перегретым паром под высоким давлением при температуре до 120º С. Затем оболочковую форму подсушивают на воздухе и помещают в контейнер 6.

После этого форму помещают в печь для прокаливания при температуре 800... 1100° С в целях удаления остатков модельных составов, влаги, а также завершения процессов ее твердения.

Заливка металла осуществляется в горячие формы. Температура формы зависит от состава литейного сплава. При заливке стали она составляет 800...900° С, сплавов на основе никеля — 900... 1000º С, меди — 600...700° С, алюминия и магния — 200... 250° С.

Достоинствами литья по выплавляемым моделям являются возможность получения отливок сложной конфигурации из практически любых сплавов, высокие качество поверхности и точность размеров отливок.