Виды литья: литье под давлением, центробежное литье, литье в оболочку, литье по выплавляемым моделям, литье под давлением

Литье металлов

Литье металлов — производственный процесс, основанный на технологии заливки расплавленного, горячего металла в специальные формы, в результате чего получают отливки — отливки. Полость изложниц повторяет конфигурацию будущих заготовок и является рабочей частью формы, куда поступает жидкий металл. Здесь будущие заготовки охлаждаются, закаляются и принимают форму конечного изделия. Перед поставкой потребителю алюминиевые отливки проходят механическую обработку (точение, фрезерование, шлифование и полирование).

Этим методом получают алюминиевые отливки, которые благодаря своим уникальным химическим свойствам находят применение во многих областях: приборостроении, строительстве, автомобилестроении, производстве мебели (фурнитура и декоративные детали) и др. для их получения применяются разные технологии, выбор зависит от габаритов, комплектации и других требуемых от конечного продукта показателей.

Технология изготовления литьевых форм

Пресс-формы для литья пластмасс изготавливаются на основе разработанного проекта. 1. Из стальной отливки вырезается заготовка по параметрам будущего изделия. 2. Форма обрабатывается на фрезерных станках, шлифуется на шлифовальных станках. 3. Изделия проходят термообработку в специальных печах, хромирование и полировку. 4. Готовая продукция тестируется и тестируется в лабораториях. 5. Составляются линейные карты и подписываются двусторонние акты выполненных работ. 6. Бланки упаковываются и передаются заказчику.

По желанию заказчика специалисты установят и наладят оборудование, обучат технический персонал заказчика.

Откуда идут поставки сырья и оборудования

В качестве важнейших химических компонентов используются ферросплавы, соли щелочных металлов, борная кислота, бентонит и др. дсновные поставщики и условия поставки представлены в таблице:

Провайдер	Название сырья	Ориентировочная цена
ЛПИ (Челябинск)	Ферросплавы	45…80 руб/кг
DOMINIK GEORG LUH TECHNOGRAFIT GMBH (Германия), г. Екатеринбург	Графитовые электроды	400…600 руб/ч
BW KUNSTSTOFFE EK (Германия), Бийск, Белгород	Литейные электропечи	По требованию
SMO Crl (Италия)	Пресс-формы	20000…30000
SBM InfiSPA (Италия)	Механическое и погрузочное оборудование	80000…120000

Используется отечественное сырье, а также поставляемое из Китая, Швеции, Украины.

Есть ли возможность получать детали большего веса?

Да, такая технология существует. Но его можно использовать только в тех случаях, когда одновременно обрабатывается сто тонн стали и более. Сначала металл плавится в вакууме, а затем разливается не в формы, а в специальные ковши, которые также защищены от попадания воздуха в полость.

После этого готовый расплав можно распределить по формам, из которых также предварительно был откачан насосом воздух. Сталь, полученная в результате такого технологического процесса, достаточно дорогая. Применяется для ковки, а также некоторых видов того же литья, когда необходимо получить заготовки и детали высочайшего качества.

Чугун с шаровидным графитом.

Сферические графитовые включения придают чугуну пластичность и другие свойства, выгодно отличающие его от серого чугуна. Сферичность включений графита достигается обработкой чугуна магнием или церием непосредственно перед отливкой. Прочность чугуна с шаровидным графитом на растяжение составляет 400–850 МПа, пластичность – от 20 до 1 %. Правда, для чугуна с шаровидным графитом характерна низкая ударная вязкость для образца с надрезом. Отливки могут иметь как большую, так и малую толщину в сечении, массу — от 0,5 кг до нескольких тонн.

Подбор специалистов

Эта профессия включает в себя производство деталей из железа, стали или цветных металлов с помощью различных процессов литья, а также периодические испытания материалов для обеспечения качества. Специалист современного литейного производства — закройщик, плавильщик, формовщик — должен знать различные виды форм и материалов, обработку литейных инструментов, химические процессы, происходящие при литье.

Профессиональное обучение включает в себя:

• Теоретическая профессиональная подготовка;
• Практика в компании непосредственно на рабочем месте;
• Практика или курсы переподготовки.

Последний этап предназначен для литейщиков, желающих повысить свою квалификацию. Среди них могут быть операторы производства, инженеры, менеджеры, металлурги, сотрудники службы качества, специалисты по охране труда.

В обязательную программу обучения или переподготовки входят:

1. Основы металлургических процессов (материалы, термодинамика).
2. Виды снаряжения.
3. Вторичные металлургические процессы (разливка, смешение металлов, охлаждение).
4. Формы, их конструкция и содержание.
5. Ошибка литья.
6. Моделирование литейных процессов.

Сущность и основы

В литейных цехах изделия получают путем плавления исходного материала, заливки его в форму и последующего затвердевания. Литейные заводы выпускают широкий спектр продукции: от компонентов двигателя до разнообразной тары для пищевой промышленности. В литье получают все изделия из чугуна, до половины деталей из алюминия, до 20% изделий из стали и т.д.

Вся литейная технология основана на понятии текучести, когда материал, нагретый до температуры, превышающей его температуру плавления, превращается в высоковязкую жидкость. При этом должен соблюдаться эффект непрерывности тока в нужном направлении. Это дает возможность отливать в процессе застывания расплава нужные заготовки.

Все литые металлы имеют сложную структуру, поэтому на текучесть влияют:

1. Вязкость.
2. Поверхностное натяжение.
3. Природа поверхностной оксидной пленки.
4. Наличие, содержание и состав включений.
5. Метод отверждения.
6. Химический состав основного материала.
7. Физико-механические свойства, прежде всего, удельный вес и температура плавления.

Текучесть определяют по результатам химических анализов и технологических испытаний применительно к конкретному литейному материалу.

Если раньше процесс течения жидкого металла контролировался плохо, что приводило к различным дефектам литья – неравномерной структуре конечного продукта и пористости, то ситуация изменилась. Для получения отливок оптимального качества и минимизации производственных затрат освоены процессы компьютерного моделирования, в результате которых можно прогнозировать расход и наличие различных охлаждающих эффектов. Именно они обуславливают пористость формованного изделия.

3D-моделирование позволяет настроить:

• Вязкость расплава;
• Интенсивность охлаждения;
• Степень пористости.

Читайте также: Как сэкономить дома

Разработанная технологом пространственная модель отливки с учетом вышеперечисленных факторов позволяет оптимизировать конструкцию детали (обеспечить ее оптимальную конфигурацию), спроектировать литейное оборудование и создать наилучшую последовательность операций уже на этапе этап технологического проектирования.

Стали.

Различают пять классов стали для промышленного литья: 1) малоуглеродистая (с содержанием углерода менее 0,2 %); 2) среднеуглеродистая (0,2–0,5 % углерода); 3) высокоуглеродистые (более 0,5% углерода); 4) низколегированные (менее 8% легирующих элементов) и 5) высоколегированные (более 8% легирующих элементов). Среднеуглеродистые стали составляют основную массу отливок из черных металлов; такие отливки обычно представляют собой промышленные изделия стандартизированного качества. Различные типы легированной стали предназначены для достижения высокой прочности, пластичности, ударной вязкости, коррозионной стойкости, жаростойкости и сопротивления усталости. Литые стали по своим свойствам аналогичны кованым сталям.

Предел прочности такой стали составляет от 400 до 1500 МПа. Масса отливок может варьироваться в широких пределах – от 100 г до 200 т и более, толщина сечения – от 5 мм до 1,5 м. Длина отливки может превышать 30 м. Сталь – универсальный материал для литья. Благодаря высокой прочности и пластичности он является отличным материалом для машиностроения.

Литье в песчаные формы

Литье отливок в песчаные формы — самый распространенный и дешевый способ литья. Начальным этапом этого метода является изготовление отливки модели. Раньше его изготавливали из дерева, но на современном производстве изготавливают формы из пластика. Модель заполнена специальной смесью песка и вяжущего, которая уплотняется прессованием. Литье осуществляется заливкой расплава в образовавшиеся полости через специальные отверстия. После остывания форму разбивают и вынимают, если в дальнейшем необходимо пройти обработку.

В современном производстве технология литья в песчаные формы осуществляется с помощью вакуумных форм, которые заполняются песком. Для получения формы используют металлическую фляжку, состоящую из двух бездонных ящиков, которые засыпают песком и утрамбовывают. На поверхности контакта снимается отпечаток будущей модели, соответствующий форме отливки. Соединив две формы, заливают расплав.

Основное технологическое оборудование

При рассмотрении структуры оборудования, входящего в состав литейного цеха, можно различать оборудование специальное и оборудование общего назначения. К первой группе относятся агрегаты, без которых невозможен важнейший технологический процесс – получение готового изделия из металла.

Механизмы, относящиеся ко второй категории, играют вспомогательную роль и обеспечивают функционирование первой. Это включает:

• лифты,
• подача,
• крановая ферма,
• бункеры,
• трансформеры,
• перевозчиков и ряд других.

Основное технологическое оборудование весьма разнообразно, и подбирается в соответствии с производственной спецификацией, особенностями номенклатуры изделий и материалов, используемых для их получения. Эта группа агрегатов требует более подробного рассмотрения.

Читайте также: Бороны: особенности прицепных тракторных борон ГВК-6, характеристики роторных моделей для минитрактора ГВР-630

Плавильные печи

Плавильная печь является важнейшим технологическим узлом литейного производства, предназначенным для получения сплава заданного химического состава. Это оборудование различается по способу нагрева и может работать на разных засыпных материалах.

Печи бывают следующих видов:

• Индукция.
  Принцип работы устройства основан на индукционном плавлении металла при прохождении через него вихревых токов. Индуктор используется для создания электромагнитного поля. Печи этого типа отличаются высокой скоростью плавления шихты, простотой обслуживания, экономичностью и экологичностью. Кроме того, есть возможность быстрого перехода с одного сплава на другой.
• Электрическая дуга.
  Нагрев металла осуществляется электрической дугой на постоянном или переменном токе. Установка позволяет осуществлять выплавку с окислением для получения конструкционной стали или обеспечивает безокислительный процесс производства легированных марок.
• Газ.
  Источником тепла является газовоздушная смесь. Эти устройства обеспечивают точный контроль температуры, поэтому их используют для плавки цветных и драгоценных металлов.

Литейные машины

В зависимости от метода прессования различают формовочные машины горячего и холодного прессования. Последний имеет довольно узкую специализацию и предназначен для сплавов на основе меди, алюминия и магния.

Формовочное оборудование предназначено для изготовления пресс-форм. Он позволяет получить сжатые формы и обеспечивает высокое качество отливок.

Разновидности тигля

Существует большой выбор тиглей. Емкости могут отличаться друг от друга:

1. Материал изготовления
2. Форма чаши
3. Размер

При выборе тигля для плавки металла следует учитывать все вышеперечисленные факторы. Если материал или форма чаши выбраны неправильно, в металлической отливке могут появиться дефекты и химические загрязнения.

Часто страдает долговечность самого тигля.

Окончание подготовительного этапа

И вот пришло время, пожалуй, самой ответственной части операции. Фляги очень осторожно разъединяют, стараясь не нарушить целостность песка. После этого в земле остаются два четких и детальных оттиска будущей детали. После этого они покрываются специальной краской. Это делается для того, чтобы расплавленный металл не вступал в непосредственный контакт с песчаным грунтом. Технология литья металла не должна допускать этого, так как в противном случае качество готового изделия может значительно ухудшиться.

Если это необходимо, одновременно вырезается дополнительный портовый проход, необходимый для заливки расплава. Колбы снова складываются и соединяются как можно плотнее. Как только формовочная смесь немного подсохнет, можно приступать к литью.

Дефекты литейных сплавов

Перед завершением производственного цикла отливки необходимо проверить физические свойства и структурную целостность конечного продукта. Методы испытаний могут быть разрушающими и неразрушающими. Выбор метода дефектоскопии зависит от технологического назначения детали. Для некоторых чисто эстетических продуктов требуется только краткий визуальный осмотр для определения точности размеров, трещин и качества отделки. Для отливок, имеющих промышленное применение, все физико-механические свойства металла (пластичность, предел прочности, относительное удлинение, ударная вязкость, твердость и т д.) устанавливаются при испытаниях).

Наиболее распространенные ошибки при литье:

1. Ошибка усадки. Когда металл затвердевает после заливки в формы или отливки, он должен сжиматься. Когда металла недостаточно, усадка чугуна приведет к образованию отверстий или пустот в отливке. Существует много типов усадки в зависимости от причины. При осевой усадке материалу в центре дается больше времени для затвердевания по сравнению с металлом на периферии, что вызывает образование полости. Это может быть вызвано температурой заливки расплавленного металла, скоростью заливки, качеством сырья.
2. Дисперсная усадка. Изменение размеров элементов сплава может привести к усадке, при которой пустоты образуются перпендикулярно поверхности отливки. Высокое содержание азота или низкое содержание углерода могут вызвать такой отказ.
3. Иногда все отливки могут иметь одинаковую ошибку в размере. Причина в разной скорости твердения разных частей отливки.
4. Швы или шрамы. Это металлургический дефект, который характеризуется наличием углублений на поверхности отливки. Дефект вероятен при переходе графита в усадочные полости в процессе плавления.
5. Шлаковые включения. Это небольшие пятна на поверхности формованных изделий. Такие включения обусловлены загрязнением основного металла карбидами, кальцитами, оксидами и сульфидами.
6. Невыполнение отдельных разделов. Это вызвано наличием газа в определенных частях пресс-формы, снижением текучести материала. Необходимо будет увеличить температуру нагрева и/или выполнить плавку в вакууме.

Преимущества технологии

использование метода точного литья для изготовления готовых изделий имеет следующие преимущества:

• Изготовление отливок сложной формы с минимальными припусками;
• Возможности изготовления готовых изделий, состоящих из нескольких частей, для упрощения технологии производства;
• Производство опытных и единичных единиц, малых серий изделий;
• Снизить расход литейных материалов и материалоемкость, что влияет на снижение себестоимости продукции.

Для заказа точного литья обращайтесь к консультантам по машиностроению по телефонам, указанным на сайте.

Литье в кокиль

Это наиболее качественный метод литья, который осуществляется с помощью разборной металлической формы. После отверждения форму используют повторно. Но это делается после очистки. Особенностью этого метода является то, что затвердевание жидкого расплава происходит без внешнего воздействия. Полученные таким образом изделия имеют мелкозернистую, плотную структуру, что обеспечивает герметичность и хорошие механические свойства.

Кокильные прессы используются для получения отливок из различных сплавов, чаще всего алюминиевых и магниевых, имеющих низкую температуру плавления. При этом форму можно использовать до 1000 раз. Литье под давлением является очень эффективным методом массового производства деталей, поэтому с его помощью получают до 45% изделий.

Уход за литыми зубными протезирующими конструкциями

Независимо от того, сколько процентов зубов заменено мостовидным протезом или скрыто литыми зубными коронками, необходимо соблюдать гигиену полости рта. Для чистки зубов и литых протезов используют как обычные зубные щетки и пасты, так и зубную нить. Кроме того, ополаскиватели для зубов показали хорошие результаты в уходе за полостью рта. Они помогают эффективно удалять загрязнения с зубов, языка и из труднодоступных мест ротовой полости. Если вы не доверяете средствам гигиены полости рта из магазинов и аптек, для полоскания рта можно использовать водный раствор соли и соды или настои трав. Зубы чистят не реже двух раз в день, полоскают рот после каждого приема пищи.

Кроме того, после установки литых протезов на зубы существуют некоторые ограничения, которые необходимо учитывать. Необходимо отказаться от вредных привычек, связанных с полостью рта: нельзя грызть ногти, скрежетать зубами и открывать пакеты зубами.

Следует соблюдать осторожность с твердой пищей: карамель, кость и хрящ при пережевывании могут повредить материал и деформировать протезную структуру зуба. Лечащий врач после установки литой протезной конструкции для зубов в полость рта даст более подробные рекомендации по уходу за ней. Литье зубопротезных конструкций из драгоценных и недрагоценных материалов не так популярно среди стоматологов и их пациентов не просто так. Установка таких конструкций для зубных протезов улучшает внешний вид полости рта, повышает качество жизни и не требует чрезмерных финансовых затрат.

Литье под давлением

Этот метод гарантирует получение качественной поверхности, которую потом не нужно обрабатывать. Он очень продуктивен при получении деталей различной конфигурации весом от нескольких граммов до десятков кг.

Литье под давлением позволяет получать сложные детали, с наличием криволинейных поверхностей и различных каналов. При этом чаще всего используют цинк, магний, латунь и алюминий.

Технология LPD имеет много преимуществ:

• низкая цена;
• точность литья по размерам и конфигурации;
• многие отливки берутся из формы.

Но и эта технология имеет ряд недостатков: длительность процесса, дороговизна изготовления форм, сложность получения отливок, содержащих скрытые полости, а также возможность образования газовых карманов и усадочных трещин в заготовках.

Для производства алюминиевых отливок в ЛПД применяют специальное оборудование, оснащенное холодной горизонтальной камерой, предназначенной для прессования материала, и полуавтоматы для литья цинковых сплавов с горячей камерой прессования материала и с запирающим усилием.

Материалы для литья зубных протезов

Стоматолог и техник должны знать свойства материалов, используемых для изготовления протезных конструкций, чтобы давать пациентам необходимые рекомендации. В этом вопросе необходимо, чтобы стоматолог находился в тесном контакте с зубными техниками, и они могли объединить знания и умения для выбора наиболее удачного материала для изготовления протеза.

Важным при выборе материала является часть зубного ряда, на которую будет устанавливаться протез. Кроме того, учитывается, какой именно протез изготавливается: мостовидная конструкция для замены нескольких зубов, коронка на зуб или замок для фиксации конструкции. Это определяет нагрузку, которую протез будет испытывать во время операции в полости рта, так как он не должен деформироваться и сморщиваться при жевании.

Важным свойством является эластичность материала, которая должна оптимально сочетаться с его прочностью. Это особенно важно для материалов, из которых изготавливаются малые конструкции для протезов: кламмеры и вкладки. Они должны оставаться достаточно эластичными, чтобы выдерживать использование в ротовой полости.

Простота плавления и литья материала играет важную роль для техников, изготавливающих такие протезы. Чем меньше условий требуется для качественной отливки конструкции, тем лучше. Кроме того, внимание уделяется таким свойствам, как усадка материала после плавления. Нередко из-за чрезмерной усадки материала при отливке зубных протезов достигается брак. Поэтому специалистам важно знать свойства материалов, с которыми они работают. Причем это касается не только металлов и сплавов, но и воска, используемого для создания модели конструкции для протезов.

Зубные техники работают как с драгоценными металлами (золото, платина), так и с недрагоценными металлами и сплавами (титан и кобальт-хром). Как правило, срок службы протезов из благородных материалов на 5-6 лет больше, чем у более простых аналогов. Однако все эти материалы отвечают требованиям по плотности, прочности и легкости плавления и литья.

Литье по выплавляемым моделям

Этот метод позволяет отливать высокоточные отливки. Заранее изготавливается точная копия модели из керосина, воска и стеарина и других материалов, а также литниковая система. Применяется в случаях изготовления высокоточных деталей (например, лопаток турбин и др.).

На модельный блок наносится суспензия и посыпается огнеупорным наполнителем из кварца, дистенсилиманита, электрокорунда и др. деобходимо нанести 6-10 слоев, каждый из которых сохнет около получаса. Этот процесс ускоряется за счет сушильных шкафов, прокачиваемых газообразным аммиаком. При этом создается оболочка, из которой выплавляется модельный состав. Это делается в воде, паром под высоким давлением или сжиганием.

Следующим этапом литья по выплавляемым моделям является прокаливание блока плавлением при температуре 1000 градусов Цельсия. Затем нагретый блок устанавливают в печь и заливают в оболочку расплавленный металл. Последним этапом является охлаждение, штамповка и обрезка отливки. Преимуществом этого метода является литье отливок из сплавов, трудно поддающихся механической обработке. Эта технология используется как для производства отдельных деталей, так и в серийном производстве.

Металлы для заливки

Черные металлы

В металлургической промышленности различают цветные и черные металлы. К черным относятся железо, марганец, хром и сплавы на их основе. Сюда входят все стали, чугуны и ферросплавы. На черные металлы приходится более 90% мирового потребления металлических сплавов. Сталь используется для изготовления корпусов и деталей транспортных средств от скутера до супертанкера, строительных конструкций, бытовой техники, станков и другого промышленного оборудования.

Чугун

Чугун — отличный металл для отливки крупных, прочных и долговечных конструкций, не подвергающихся нагрузкам на изгиб или скручивание.

Цветные металлы, в свою очередь, в зависимости от их физических свойств, и прежде всего их удельного веса, делятся на две большие группы

Легкие цветные металлы

К этой группе относятся алюминий, титан, магний. Эти металлы встречаются реже, чем железо, и стоят дороже. Их используют в отраслях, где необходимо уменьшить вес изделия — аэрокосмическая промышленность, производство высокотехнологичного оружия, производство компьютерного и телекоммуникационного оборудования, смартфонов и мелкой бытовой техники.

Титан

Титан, благодаря прекрасному взаимодействию с тканями человеческого организма, широко применяется для протезов костей, суставов и зубов.

Тяжелые цветные металлы

К ним относятся медь, олово, свинец, цинк и никель. Их применяют в химической промышленности, производстве электротехнических материалов, в электронике, на транспорте — там, где требуются достаточно прочные, эластичные и коррозионностойкие сплавы.

Медь

Цинк

Никель и его сплавы

 

Благородные металлы

В эту группу входят золото, серебро, платина, а также более редкие рутений, родий, палладий, осмий и иридий.

Первые три известны человеку с доисторических времен. Они были редки (по сравнению с медью и железом) в природе и поэтому служили платежным средством, материалом для ценных украшений и ритуальных предметов.

Золото и платина

С развитием цивилизации золото и платина сохранили свою роль средства накопления богатства, но получили очень широкое применение в промышленности и медицине благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам.

Литье по газифицируемым моделям

Технология ЛГМ является наиболее выгодным решением с точки зрения экономичности, экологичности и высокого качества получаемых фасонных отливок. Этот метод все шире внедряется в мировое производство, особенно популярен он в США и Китае. Сначала делается копия модели из пенопласта и помещается в песчаную форму. Таким способом изготавливают отливки массой до 2 т и более, размерами от 40 до 1000 мм.

Этот метод активно используется в двигателестроении для получения головок цилиндров, отдельных блоков и других деталей. При этом для подходящей отливки массой 100 кг расходуется несколько видов нерудных материалов, предназначенных для формирования моделей форм:

• Антипригарное покрытие – до 25 кг;
• Кварцевый песок – 50 кг;
• Пенополистирол – 6 кг;
• Полиэтиленовая пленка – около 10 кв.

Литье в данном случае заключается в заполнении модели песчаным составом, с возможностью повторного использования в 95-97% случаев.

Стальная поковка

Стальная ковка появилась в Китае еще в глубокой древности для производства различных видов металлических изделий.

В то время как процедуры и инструменты, используемые для производства кованых деталей, менялись на протяжении веков (от использования наковальни, молотов и труда до автоматических машин, таких как гидравлические прессы), основной процесс ковки стали по-прежнему основан на применении тепловой энергии к твердым телам стальных слитков и их дальнейшая переработка в готовые изделия с применением механических (ударных) усилий.

Процесс ковки

Основной процесс ковки состоит из нескольких традиционных этапов:

• сырье (стальные блоки, блоки, заготовки) при необходимости разрезают на более мелкие куски,
• сырье нагревается до достижения необходимой температуры ковки (приложение тепла необходимо для того, чтобы сделать материал ковким и податливым); температура ковки зависит от типа металла и получается путем помещения материала в нагревательную камеру/печь;
• нагретый металл оказывает механическое усилие (давление) на нужную форму;
• полуфабрикаты подвергаются механообработке, чистовой и термической обработке

В конце процесса полученный продукт обладает исключительной прочностью, ударной вязкостью и износостойкостью за счет металлургической рекристаллизации и измельчения зерна в результате применяемой термической и механической обработки.

В зависимости от температуры, приложенной к сырью в процессе ковки, ковка делится на:

• холодная ковка стали: когда не применяется тепло, то есть процесс ковки происходит при комнатной температуре (в этом случае требуются более высокие механические усилия и металл имеет более низкую формуемость по сравнению с методами тепловой или горячей ковки);
• Горячекованая сталь: сырье нагревается до температуры от 800 до 950/1000°С°;
• Горячекованая сталь: при температуре нагрева выше 950/1000°С (и обычно ниже 1300°С) для придания металлу высокой пластичности и возможности ковки даже при умеренном механическом давлении.

Виды стальных поковок

«Кованая сталь с закрытыми штампами» — это процесс ковки, при котором штампы движутся навстречу друг другу и полностью или частично покрывают заготовку. На дно формы помещают нагретую заготовку, которая по форме или размеру приближается к готовой поковке.

Ковка в открытых штампах

«Кованая сталь с открытым штампом» — это процесс деформации куска металла между несколькими штампами, которые не полностью изолируют материал. Металлу придают форму штампами, которые «забивают» или «штампуют» материал посредством серии движений до тех пор, пока не будет достигнута желаемая форма.

Различия между ковкой в закрытом и открытом штампе

Ковкий чугун.

Существует две основные марки ковкого чугуна: обычная марка и перлитная. Отливки изготавливают также из некоторых легированных ковких чугунов. Прочность на растяжение высокопрочного чугуна составляет 250–550 МПа. Благодаря своей стойкости к усталости, высокой жесткости и хорошей обрабатываемости он идеально подходит для станков и многих других применений массового производства. Масса отливок колеблется от 100 г до нескольких сотен килограммов, толщина в сечении обычно не более 5 см.

Область применения

Различные методы литья имеют свои предпочтительные области применения.

Так литье в песчаные формы применяют для единичных отливок или небольших серий. Метод, проверенный тысячелетиями, постепенно уходит с промышленных предприятий, но продолжает применяться в ремеслах и в скульптурных мастерских.

Литье в металлические формы применяется в тех случаях, когда требуется

• большие тиражи отливок;
• высокая точность размеров;
• высокое качество поверхности.

Металлическое литье также популярно в ювелирной промышленности и при производстве металлических украшений.

Литье под давлением все чаще используется компаниями, которые ориентируются на качество своей продукции, контроль за состоянием окружающей среды, охраной труда и эффективным использованием материальных и энергетических ресурсов.

Литье по науглероженным моделям применяют в тех случаях, когда планируются большие серии отливок, требуется высокая точность и экономия труда.

Центробежное литье

Центробежное литье применяют для получения деталей в форме тела вращения из чугуна, алюминия, стали и бронзы. Расплав заливают в металлическую форму, которая вращается со скоростью до 3000 об/мин.

За счет центробежной силы расплав равномерно распределяется внутри формы, после кристаллизации формируется отливка. Этот метод позволяет получать двухслойные заготовки, состоящие из разных сплавов. Полученная таким образом отливка имеет высокую плотность и хорошие физико-механические свойства.

Большим плюсом центробежного литья является возможность формирования внутренних полостей без необходимости использования стержней, а также экономия сплава за счет отсутствия литниковой системы. При таком способе получается до 95% годных продуктов.

В производственном процессе используется оборудование, оснащенное горизонтальными осями вращения. Метод центробежного литья широко применяется для получения отливок втулок, вкладышей и других деталей, имеющих форму тела вращения.

Из чего изготавливаются формовочные смеси?

Основой являются различные качества песка и глины, а также вяжущие вещества. Их роль могут выполнять натуральные и синтетические масла, олифа, смола, канифоль и даже деготь.

Затем наступает время формовщиков, задачей которых является изготовление форм. Если проще объяснить, то это делается так: берется деревянный ящик, в него помещается половина формы (она тоже съемная), а отверстия между стенками модели и формы затыкаются дюбелем формовочный состав.

То же самое проделайте с другой половинкой и скрепите обе части булавками. Важно отметить, что в ту часть формы, которая будет находиться сверху при заливке, вставляются два специальных конуса. Один из них используется для заливки расплавленного металла, другой — для выпуска расширяющихся газов.

«Земляной» метод литья

Самый простой и древний метод — закапывание металла в землю. Но ее «простота» — понятие относительно условное, так как эта работа требует чрезвычайно кропотливой подготовки. Что это значит?

Сначала в модельном цеху изготавливается полноразмерная и максимально детализированная модель будущего литья. Также размер должен быть несколько больше получаемого изделия, так как металл по мере остывания будет оседать. Как правило, модель делается разъемной, из двух половинок.

После этого готовится специальный формовочный песок. Если в будущем изделии должны быть внутренние полости и пустоты, потребуется также подготовка стержней, а также дополнительный заливочный состав. Они должны временно заполнить «пустые» области готовой детали. Если вас интересует литье металлов в домашних условиях, помните об этом обстоятельстве, ведь в противном случае уже наполненную опоку можно просто разорвать на куски давлением, а последствия этого могут быть самыми печальными.

Технология литейного производства чёрных и цветных металлов

Литейные свойства материалов учитывают не только текучесть, но и уменьшение объема, происходящее при охлаждении отливки. Это явление называется усадкой; это 1… 3% от первоначальных размеров. Поскольку все металлы анизотропны*, различают линейную и объемную усадку, определяющую конечный баланс металла. Первый параметр важен для отливок с повышенным отношением длины к ширине, а второй параметр важен для отливок сложной формы.

В процессе охлаждения металла наблюдается сегрегация в структуре — неоднородность зерен, что обусловлено разными свойствами компонентов. Также образуются примеси и неметаллические включения. Расслоение отрицательно сказывается на свойствах конечного продукта, поэтому неоднородность структуры стараются уменьшить всеми допустимыми методами. В частности, действующий ГОСТ 26645-85 «Отливки из металлов и сплавов» ограничивает содержание фосфора, серы (а также их соединений — сульфидов и фосфидов), ряда газов — водорода, кислорода, а также количество шлак не удален с металла.

В зависимости от литейных свойств металлов принимается решение о выборе соответствующей технологии получения отливок. Различают свободное литье в формы (песчаные или металлические), литье под давлением, компрессионное литье, центробежное литье, а также комбинированные способы, например жидкостную штамповку.

Немного истории

По сегодняшним промышленным масштабам современная цивилизация всего за год перерабатывает металл в таком объеме, добыча которого в более ранние времена заняла бы не менее пары столетий. И дело не только в улучшенных технологиях и увеличении скорости производственных процессов. Такой объем металлопродукции – насущная потребность современного человечества.

В докладе о физике литья металлов нельзя не уделить внимания зарождению и развитию литейного дела. Способность железа затвердевать в заданной форме при определенных условиях высоко ценилась людьми в древности. По предположениям многих ученых и исследователей, знакомство человечества с металлом осуществлялось через метеориты.

Метеоритный чугун обладал всеми свойствами, необходимыми для успешного литья (плавкость и так далее). Именно это вещество положило начало рождению литейного производства. Древние люди довольно быстро постигли азы процесса «приручения» металла, после чего начался этап освоения литья как части жизни. К Средним векам литейное производство уже было крупной отраслью с большим денежным потоком.

На протяжении многих веков человечество постигало тайны металла и не зря. Сейчас знания уже достигли такого высокого уровня, что изготовить простую и небольшую металлическую деталь в домашних условиях может практически любой мастер-любитель.