3. Специальные способы литья

Специальные способы литья ориентированы в основном на повышение точности отливки. К ним относится литье в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, литье в металлические формы: в кокиль, под давлением и др.

Литье в оболочковые формы - процесс получения отливки путем свободной заливки расплавленного металла в оболочковые формы, которые изготавливают из кварцевого песка и фенолформальдегидной смолы. Форма состоит также из двух частей. Полуформы получают с помощью моделей, причем используется свойство смолы переходить из жидкого состояния (при 120С) в необратимое твердое: на разогретую модель засыпают формовочную смесь, которая вблизи поверхности модели плавится и затвердевает. Толщина оболочки достигает 6...8мм.

Литье по выплавляемым моделям применяют для получения высокоточных отливок сложной формы. Последовательность операций: изготавливают прессформу для получения модели детали. Расплавленный легкоплавкий сплав (обычно смесь парафина 50% и стеорина 50%) заливают под небольшим давлением (6 атм) в пресс-форму (рис.3.4а).

а) изготовление моделей отливки и литниковой системы,

б) сборка моделей в блоки,

в) нанесение оболочек на блоки,

г) удаление моделей из оболочек,

д) заформовывание оболочек,

е) заливка формы.

Рис. 3.13. Литье по выплавляемым моделям

После затвердевания модель вынимают из пресс-формы. Затем модели собирают в блоки с общей литниковой системой (рис.3.4б) и погружают в огнеупорную суспензию, после чего посыпают сухим песком и сушат на воздухе (рис.3.4в). Повторяя эти операции несколько раз, получают форму толщиной 5...8мм.

Модель выплавляется из формы при 120...150С горячим воздухом или паром (рис.3.4г). Готовую форму прокаливают до температуры 850...900С, после чего помещают в металлический контейнер, засыпают огнеупорным материалом (рис.3.4д) (заформовывают) и заливают расплавленным сплавом (рис.3.4е). После затвердевания блоки отливок выбивают из опок, керамическую корку отбивают от деталей, отрезают литники.

На многих предприятиях описанные операции механизированы или автоматизированы.

Литье в металлические формы: в кокиль и под давлением.

Кокиль - металлическая форма, которая заполняется жидким металлом под давлением гравитационных сил и обеспечивает высокую скорость формирования отливки. Полость отливки образуют металлическими или песчаными стержнями. Кокиль выдерживает от нескольких сот до десятков тысяч отливок и несмотря на его относительно высокую стоимость, при достаточном объеме производства его использование может оказаться выгодным.

Литье под давлением в связи с высокой стоимостью пресс-форм применяют в крупносерийном или массовом производстве. Один из вариантов реализации - с горизонтальной камерой сжатия - показан на рис. 3.5.

Рис. 3.14. Схема литья под давлением

Металл заливается в заливочное окно 1 камеры сжатия и поршнем 2 нагнетается в пресс-форму 3, состоящую из двух частей и стержня 4. После затвердевания сплава извлекают стержень 4, открывают пресс-форму и выталкивателями 5 удаляют отливку.

Так как сплав заливается в форму под большим давлением (до 100МН/м²) то, качество отливки получается более высоким, возможно получить отливку с толщиной стенки до 1,5мм, - в 2...3 раза меньше чем в кокиле.

Рис. 3.15 Штамповка из расплава

Сущность процесса штамповки из расплава: порцию расплава металла заливают в металлическую форму и затем нагружают пуансон, давление создаваемое которым используется для заполнения сложных полостей и уплотнения кристаллизующейся отливки (рис. 3.6). Этот процесс позволяет в значительной мере компенсировать усадку металла, устранить образование усадочных раковин, пор и получать высокопрочные отливки.

Технический контроль является завершающим этапом изготовления отливки. Он призван обнаружить возможные дефекты литья: коробление, горячие и холодные трещины, газовые и шлаковые раковины и т.п.

Брак может быть следствием ошибок в конструировании детали (отливки), технологии литья. Например, газовые раковины могут являться следствием большого содержания газов в исходном металле (плохое качество), пониженной газопроницаемости формы, недостаточной просушки формы и стержней, низкой температуры заливаемого сплава, не обеспечивающей выхода из него газов и т.п.

В заключение приведем сведения о точностных возможностях рассмотренных способов литья (таблица 3.1).

Таблица 3.3

№ п/п	Способы литья	Точность (квалитет)	Шероховатость поверхности
1	Литье в разовые песчаные формы	14...17	Rz 320...80
2	В кокиль	12...14	Rz 40...10
3	По выплавляемым моделям	9...11	Rz 40...10
4	Под давлением	8...12	Rz 20...10