18. Способы получения заготовок методом литья.

Литье – это технологический процесс получения фасонных деталей или заготовок путем заливки расплавленного Ме в литейную форму. После затвердевания Ме в форме получается литая деталь или заготовка называемая отливкой. Отливка подвергается дальнейшей механической обработке.

Разовые формы : 1) в песчано-глинистые формы с ручной и машинной формовкой (сталь, чугун, цв. Металлы и сплавы) . 2) оболочковые формы (песчано-глинистые): а) песчано-смоляные. б)химически твердеющие. в) жидко стекольные (нормальная сталь, латунью алюминий, кобальт, хром. 3) литье а) по выплавляемым моделям б) в замораживаемые модели в) по растворяемым моделям г) по газифицированным моделям (высоколегированные стали и сплавы, за исключением щелочных металлов, титана, жаропрочных сталей.

Многократные формы: 4) литье в неметаллические формы а) гипсовая б)песчано-цементная в) кирпичные г) глинистые д)графитовые е)каменные (все литейные материалы)

5) литье в кокиль (чугун, сталь, цветные сплавы, сталь аустенитного и ферритного класса)

6) литье под давлением (сталь, марганец, алюминий, цинк, олово, свинцово-медные сплавы).

7) центробежное а) машины с горизонтальной осью б) с вертикальной осью в) наклонной осью г)с вертикальной несимметричной осью (чугун, сталь, бронза)

8) литье выжиманием (марганец, алюминиевые сплавы)

9) вакуумное всасывание (медные сплавы)

10) литье под низким давлением ( чугун, алюминиевые сплавы)

11. непрерывное литье (сталь, чугун, цветные сплавы)

Определение величины припусков и размеров заготовок: допуск направлен в тело детали: для размеров элементов отливки, расположенных в одной части формы и не подвергающихся механической обработке, для остальных размеров – симметричный допуск. Ряды припусков устанавливаются в зависимости от сложности отливки и характера производства, а именно – меньшее значение припусков, т.е. первого ряда выбираются для простых отливок и для условий массового автоматического производства. Наибольший припуск – для сложных отливок, для индивидуального и мелкосерийного производства. Увеличение припуска дает увеличение лишнего металла детали, увеличение трудоемкости с увеличенными габаритами детали и уменьшение класса точности.

Точность отливки : 8-5-4-7-См0,8 ГОСТ 26645-85

8-класс размерной точности; 5-степень коробления отливки; 4-степень точности поверхностей отливки; 7-класс точности массы отливки; См 0,8 – допуск смещения.

Указание 1, 4 позиций обязательно.

В литейном производстве широко применяют специальные способы литья: в металлические формы (кокиле), цен­тробежное литье, литье под давлением, литье по выплавляемым моделям и дру­гие. Такими способами можно получить отливки высокой точности, с мини­мальными допусками по размерам, с высокой чистотой поверхности. Это со­кращает или совсем исключает механическую обработку металла, что особенно важно при использование дорогостоящих и дефицитных сплавов, снижает тру­доемкость и стоимость детали. Наряду с этим, каждый специальный способ ли­тья имеет свои особенности, ограничивающие область его применения. Напри­мер, литье по выплавляемым моделям применимо лишь для относительно не­больших изделий; центробежное литье - для получения труб и других изделий, имеющих форму тел вращения.

№

Способ изготовления от­ливок

Масса от­ливки,

Материал

Примечание

mах, т

1

2

3

4

5

Разовые формы

Литьё в песчано-

1

глинистые формы с руч­ной формовкой:

1а

В почве (с верхом)

200

По шаблону

100

В крупных опоках

100

В съёмных опоках со стержнями

35

Сталь, СЧ, КЧ, ВЧ, цветные металлы и сплавы

В почве (с верхней опо­кой с облицовочным слоем

из быстротвердеющей

25

смеси)

В стержнях

2

В почве (открытая)

0,15

В мелких и средних опоках

0,10

1б

Литьё в песчано-глинистые формы с ма­шинной формовкой

2

Сталь, СЧ, КЧ, ВЧ, цветные металлы и сплавы

Повышенная точность

2

Литьё в оболочковые формы:

0,15

Ответствен­ные

2а

песчано-смоляные

2б

химически твердеющие тонкостенные (0-20 мм)

0,2

2в

химически твердеющие толстостенные (50-150 мм)

40

2г

Жидкостекольные обо­лочковые

0,10

Углеродистые и коррозионно-стойкие стали, кобальт, хроми­стые и алюми­ниевые сплавы.

Точные от­ливки с высо­кой частотой.

3

Литьё по моделям:

0,15

Высоколегиро­ванные стали и сплавы (за ис­ключением ще­лочных металлов)

5 до 0,3 мм

За

По выплавляемым моде­лям

3б

По растворимым моде­лям

0,15

Титан, жаро-прочн. стали

Зв

По замораживаемым мо­делям

0,14

5 до 0,3 мм Øотв, до 1 мм

Зг

По газифицируемым мо­делям

0,15

Любые сплавы

Многократные формы

4

Литьё в формы:

Гипсовые

0,10

Сталь, чугун, цветные сплавы

Песчано-цементные

70

Кирпичные

200

Шамотно-кварцевые

100

Глинистые

50

Графитовые

0,014

Каменные

0,030

Металло-керамические и керамические

0,025

Литьё в кокиль

7

Чугун

4

Сталь

0,5

Цв. сплавы

В т.ч. в облицовочный кокиль

0,25

Сталь аустенитн. и ферритного клас­сов

Литьё под высоким дав­лением до 300 МПа с хо­лодной камерой прессо­вания

0,10

Mg, Al, Zn, Pb, Sn-сплавы и сталь

До 30 МПа с горячей ка­мерой прессования

0,08

В т.ч. с применением ва­куума

0,05

Си-сплавы

7

Центробежное литьё:

7а

Горизонтальная ось

0,6 (до 450)

Чугун, сталь и бронза

L÷D>1

7б

Вертикальная ось

0,05

1÷D<1

7в

Наклонная ось (α = 3-6°)

1,0

7г

Вертикальное несимметрич­ное

0,01

Не тела враще­ния

8

Штамповка жидких спла­вов

0,3

Цветные сплавы

Плотные от­ливки

В т. ч. с кристаллизацией под поршневым давлени­ем

0,01

Чугун и цветные металлы

В т. ч. из не­литейных ма­териалов (А1;биметаллы)

9

Литьё выжиманием

Панели до 1000x2500 мм2 δ = 2,5..5 мм

Mg и Al-сплавы

10

Вакуумное всасывание

0,01

Сu-сплавы

11

Последовательно направ­ленная кристализация (намораживанием)

0,012

Цв. сплавы

L до 3000мм, δ до 3 мм

12

Литьё под низким давле­нием (до 0,1 МПа)

0,03

Чугун и А1-сплавы

δ до 2 мм, h до500..600мм

13

Непрерывное литьё

-

Сталь,чугунцв. металлы и сплавы

Ø до 1000мм, b*h до 500*20 мм2

В т.ч. между двумя бес­конечными лентами

-

А1, А1-сплавы

Полосы b*h до 1600*50 мм2

Бесслитковая прокатка

-

Аl, А1-сплавы, Zn,Pb

δ до 12 мм, b до 1600 мм

Литьё в песчано-глинистые формы

В литейном производстве наиболее распространено получение литых деталей в разовых формах, изготовленных из песчано-глинистых и др. смесей. Разовая форма пригодна только для одной отливки. При выбивке готовой детали форму разрушают.

На рис. 1 приведена литейная форма. Форма состоит из двух полуформ, полученных набивкой (уплотнением) формовочной смеси в металлические рамки – опоки. Для изготовления верхней и нижней полуформ используют разъёмную модель. Отверстие в отливке получают с помощью стержня, отдельно изготовленного из стержневой смеси. При сборке формы стержень устанавливают в углубления, образованные в форме знаками модели.

Металл заливают через литниковую систему. Воздух и выделяющиеся газы удаляются через выпор. Готовую отливку извлекают из формы, отрезают литники, очищают поверхность от остатков формовочных материалов и направляют на мех. обработку.

Плиту 1, опрокидывающийся бункер 2, формовочная смесь 3, песчано-смоляная оболочка 4, выталкиватели 5, Форма с вертикальной плоскостью разъема 6, контейнеры 7, чугунная дробь 8.

Литьё по выплавляемым моделям

Сущность способа литья по выплавляемым моделям состоит в том, что вместо дерева или металла модель изготавливается из такого материала, который без разрушения формы можно выплавить или растворить и получить неразъёмную форму, что обеспечивает высокую точность отливок. Чаще всего материалом модели является легко выплавляемая воскообразная масса. Процесс литья по выплавляемым моделям применяют для получения отливок сложной конфигурации с толщиной стенки до 0,5 мм преимущественно из стали и жаропрочных сплавов, трудно обрабатываемых механическим способом. Преимущества этого способа: возможность изготовления деталей из сплавов, не поддающихся механической обработке; получение отливок с точностью размеров до 4-ого класса и шероховатостью до 6-ого класса чистоты, что в ряде случаев устраняет механическую обработку; возможность получения узлов машин, которые при обычных способах литья пришлось бы собирать из отдельных деталей.

пресс-формах 1, модель 2, модельные блоки 3, емкость 4, специальную жидкую огнеупорную смесь 5,

Литьё в кокиль

Кокиль – металлическая форма, которая заполняется расплавом под действием гравитационных сил. В отличие от разовой песчаной формы кокиль может быть использован многократно. Т.о., сущность литья в кокили состоит в применении металлических материалов для изготовления многократно используемых литейных форм, металлические части которых составляют их основу и формируют конфигурацию и свойства отливки.

Кокиль обычно состоит из двух полуформ, плиты, вставок. Полуформы взаимно центрируются штырями, и перед заливкой их соединяют рамками. Размеры рабочей полости кокиля больше размеров отливки на величину усадки сплава. Полости и отверстия в отливке могут быть выполнены металлическим или песчаными стержнями, извлекаемыми из отливки после её затвердевания и охлаждения до заданной температуры. Расплав заливают в кокиль через литниковую систему, выполненную в его стенках, а питание массивных узлов отливки осуществляется из прибылей (питающих выпоров). При заполнении кокиля расплавом воздух и газы удаляются из его рабочей полости через вентиляционные выпоры, пробки, каналы, образующие вентиляционную систему кокиля. Основные элементы кокиля: полуформы, плиты, вставки, стержни и т.д. – обычно изготавливают из чугуна или стали. Выше рассмотрен кокиль простой конструкции, но на практике используют кокили различных, в том числе весьма сложных конструкций.

Основные операции технологического процесса. Перед заливкой расплава новый кокиль подготавливают к работе: поверхность рабочей полости и разъём тщательно очищают от следов загрязнений, ржавчины, масла; проверяют лёгкость перемещения подвижных частей, точность их центрирования, надёжность крепления. Затем на поверхность рабочей полости и металлических частей наносят слой огнеупорного покрытия облицовки и краски. Слой огнеупорного покрытия предохраняет рабочую поверхность формы от резкого повышения её температуры при заливке, расплавлении и схватывании с металлом отливки.

После нанесения огнеупорного покрытия кокиль нагревают до рабочей температуры, зависящей в основном от состава заливаемого сплава, толщины стенки отливки, её размеров, требуемых свойств. Затем в кокиль устанавливают песчаные и керамические стержни. Если таковые необходимы для получения отливки; половины кокиля соединяют и скрепляют специальными зажимами, а при установке кокиля на кокильной машине с помощью её механизма запирания, после чего заливают расплав в кокиль. После охлаждения отливки до заданной температуры кокиль раскрывают, извлекают металлический стержень и удаляют отливку из кокиля. Из отливки выбивают песчаный стержень, обрезают литники, прибыли, выпоры, контролируют качество отливки. Затем цикл повторяется.

Поддон 1, две симметричные полуформы 2 и 3, металлический стержень 4, пульверизатор 5, песчаный стержень 6, отливка 7.

Литьё под регулируемым давлением

К литью под регулируемым давлением относят способы литья, сущность которых заключается в том, что заполнение полости формы расплавом и затвердевание отливки происходит под действием избыточного давления воздуха или газа.

Литьё под регулируемым давлением создаёт широкие возможности для управления заполнением формы расплавом. Если внутрь герметичной камеры а подавать сжатый воздух или газ под давлением Р_изб>Р_атм, то за счёт разницы давлений расплав поднимается по металлопроводу и заполняет форму до уровня,. Соответствующего Н=(Р_изб - Р_атм)/ρ. Такой способ заполнения называют литьём под низким давлением. Термин «низкое давление» используют потому, что подъём расплава и заполнения формы требуемое избыточное давление менее 0,1 МПа.