Основные особенности литейных технологий изготовления заготовок деталей: литье в землю, литье в оболочковые формы, литье в кокиль, литье под давлением
Технологическая часть
Литье в песчано-глинистые формы (литье в землю). Это самый древний вид литья. При всей внешней простоте диапазон особенностей этой технологии настолько широк, что простирается от примитивной простоты и дешевизны до тончайшего совершенства, имя которому искусство. Изготовление литейных форм по своей физической сущности аналогичную строительству норок ребенком в песочнице. Ребенок кладет одну руку на песок, засыпает ее сверху песком, желательно влажным, и утрамбовывает его второй рукой. После утрамбовки песка руку из него ребенок вытаскивает и там остается "норка", по размерам и форме напоминающая его засыпаемую песком руку. В реальной технологии литья в землю используется модель того изделия, которое будут отливать. Модели чаще всего изготавливают из дерева, реже - из пластмассы, еще реже- из металлических материалов. В подавляющем большинстве случаев модели приходится изготавливать разъемными, при этом плоскости разъема чаще всего совпадают с плоскостями симметрии изделий. Аналогичным образом изготавливают и модели литниковой системы- системы "каналов", по которой расплавленный материал будет поступать в литейную форму. Половинки моделей, включая модели литниковой системы, укладывают плоскостями разъема на модельную плиту, на которую ставят и опоку- своеобразный "ящик" без дна и крышки и эту опоку заполняют специальной песчано-глинистой смесью(формовочной смесью). Эту смесь утрамбовывают и опоки (верхнюю и нижнюю) с утрамбованной смесью вместе с половинками моделей переворачивают. Половинки моделей осторожно извлекают из утрамбованной смеси и в опоках остаются полуформы моделей и литниковой системы. Для получения литейных форм достаточно соединить верхнюю и нижнюю опоки плоскостями, которые лежали на модельной плите.
Если в отливке должны быть какие-либо полости, то в соответствующее место формы перед соединением опок вставляют так называемые стержни из специальной "стержневой" смеси. Эти стержни препятствуют заполнению расплавленными материалом той части формы, где должна быть полость.
Качественные отливки можно получить из тех конструкционных материалов, которые обладают хорошими литейными свойствами: прежде всего, высокой жидкотекучестью, малой усадкой, малой склонностью к образованию трещин и т.п. Для производства отливок чаще всего используют сплав черных металлов.
Литье по выплавляемым моделям. Модели изготавливают в пресс-формах из легкоплавкого материала (воск или стеарин), которые попеременно погружают в клеевой состав и в "кипящий" песок, наращивая тем самым слой склеенного песка на поверхностях моделей. Затем все это помещают в печь или кипяток, где легкоплавкий материал моделей расплавляется и вытекает из форм и они помещаются в печь для прокаливания. Получается прочная, но хрупкая оболочка, в которую заливают расплавленный материал, а после затвердевания форма легко разрушается от небольшой динамической нагрузки, например, от удара молотком или от небольшого нажатия прессом. Так как материал моделей достаточно мягок, крупногабаритные модели изготавливать не рекомендуется из-за их возможной деформации под действием собственного веса. Мелкие же модели можно "приклеивать" к литниковой системе из такого же материала в большом количестве. получается своеобразная "виноградная гроздь", ветки которой - литниковая система, а виноградинки - модели. Таким образом, возможно изготовление многоместных литейных форм, т.е. одновременное изготовление нескольких отливок, что обеспечивает высокую производительность процесса и возможность применения данной технологии в условиях серийного и массового производства. Отливают по этой технологии изделия из алюминиевых, медных сплавов, чугуна, углеродистых и легированных сталей. Габариты отливок: max- 170х120х75 мм, min- 5х5х5 мм Вес отливок: max- 25 кг, min- 0.03-0.04 кг.
Литье в оболочковые формы. Технология изготовления литейных форм такая же, как и по выплавляемым моделям, но сами модели делают так же, как для литья в землю. Это позволяет делать литейные формы по простой и дешевой технологии и получать крупногабаритные отливки, но производительность процесса значительно ниже, чем при литье по выплавляемым моделям.
Литье в кокиль. Кокиль - это металлическая форма многоразового использования, что обеспечивает достаточно высокую производительность процесса, но требует гораздо больших затрат на ее изготовление.
Литье под давлением. Расплавленный материал подается в литейную форму под достаточно большим давлением, что позволяет значительно снизить риск получения брака в виде раковин и пористости, но усложняет и удорожает систему подачи материала в форму, которая должна обладать к тому же повышенной прочностью.
В практике наибольшее применение нашли следующие процессы литья под давлением: литье под низким давлением, литье под низким давлением с противодавлением, литье вакуумным всасыванием, литье вакуумным всасыванием с кристаллизацией под давлением (вакуумно - компрессионное литье). Образцы отливок из алюминиевых и цинковых сплавов, полученных литьем под давлением. Габариты отливок: max- 300х400х100 мм min- 30х50х10 мм. Вес отливок: max- 15 кг min- 0.1 кг.