2.3 Специальные методы литья

Отливки, получаемые литьем в песчаные формы, имеют малую точность и большой припуск на механическую обработку. Для устранения недостатков этой технологии созданы специальные методы литья.

2.3.1 Литье в оболочковые формы. Сущность литья состоит в том, что металл заливается в тонкую оболочковую форму, состоящую из песчано-смоляной смеси, в которой формируется отливка.

Технология получения отливок в оболочковых формах, состоит из следующих операций:

- приготовление формовочной смеси, состоящей из кварцевого песка и бакелитовой синтетической смолы (6-7%) в виде порошка;

- изготовление металлической модельной оснастки;

- подогрев модели до 200-300^оC;

- образование оболочки (δ=5-15 мм) в результате размягчения и необратимого затвердевания смолы;

- сборка половин оболочек и литников путем склеивания;

- заливка металлом.

Достоинствами этого способа литья является: возможность получения отливок сложной формы с более высоким классом точности, малый расход формовочных материалов, возможность автоматизации процессов.

Недостатками являются: дороговизна, ограниченность веса отливок (до 100 кг). Кроме того, этим способом нельзя получать малоуглеродистые или безуглеродистые отливки (например, для магнитопроводов), т.к. происходит науглероживание металла за счет углеродосодержащих компонентов песчано-смоляной формы.

2.3.2 Литье по выплавляемым моделям. При производстве литья этим способом модели изготавливаются легкоплавкими (из парафина и стеарина). После окончания формовки эти модели не извлекаются, а выплавляются, образуя полость литейной формы.

Технологический процесс литья состоит из следующих этапов:

- изготовление эталона модели отливки;

- изготовление (по эталону) пресс-формы для отливки модели;

- отливка моделей из легкоплавкой смеси (50% парафина + 50% стеарина);

• изготовление литейной формы путем окраски модели смесью, состоящей из 70% кварцевого песня и 30% гидролизного этилсиликата (толщина окраски 1-1,5 мм);

• выплавление моделей горячей водой или воздухом;

• прокаливание формы при 900°С;

• заливка формы металлом.

Достоинствами этого способа является то, что можно получать отливки почти любой конфигурации, высокой точности и чистоты поверхностей.

Наиболее экономично получать мелкие, но сложные и ответственные детали, не требующие дальнейшей механической обработки, а также детали из труднообрабатываемых сплавов с низкими литейными свойствами. Недостатком такого литья является его дороговизна.

2.3.3 Литье в металлические формы (кокиль). Металлические формы могут быть разъемными и неразъемными. Стержни обычно для кокилей наготавливаются песчаными. Перед заливкой на рабочую поверхность формы, подогретую до 200^оС и более, наносят огнеупорное покрытие (окраску) с целью уменьшения термического удара и скорости охлаждения.

Для литья в кокиль созданы специальные станки, полуавтоматы, существуют заводы-автоматы. Получают отливки из стали и цветных металлов и сплавов (Sn, Al , Сu, Mg, бронзы и др.).

Основными достоинствами литья в кокиль является высокая точность отливок, мелкозернистая структуре, высокая прочность, отсутствие формовочной смеси. В одной форме можно получать несколько тысяч отливок.

К недостаткам следует отнести дороговизну форм, ухудшение жидкотекучести металла возможность отбеливания поверхности (образование ледебурита) у чугунных отливок.

2.3.4 Литье под давлением. Сущность этого способа литья состоит в том, что расплавленный металл заливается в камеру специальной машины, а затем под действием пора или сжатого воздуха подается через литниковые каналы в полость металлической формы, где затвердевает под избыточным давлением. Сочетание двух особенности процесса - металлической формы и высокого давления на жидкий металл позволяет получать отливки сложной конфигурации и высокого качества.

Эти способом в основном получают отливки из алюминиевых, цинковых и медных сплавов весом от нескольких граммов до 50 кг.

Достоинства литья под давлением те же, что и в кокиль, а также возможность изготовления отливок малой толщины стенок (до I мм). Недостаток - плохая газопроницаемость формы.

2.3.5 Центробежное литье. Этот способ изготовления отливок, при котором залитый во вращающуюся форму металл подвергается действию центробежных сил. Форму вращают до полного затвердевания металла.

Существуют центробежные литейные машины с вертикальной осью вращения, на которых отливают кольца, фланцы, венцы для шестерен и др., а также с горизонтальной осью вращения, предназначенные для отливки труб, втулок, гильз и др.

Основными достоинствами центробежного литья являются:

• высокая плотность отливок (усадочная и газовая пористость отсутствует);

• меньший расход металла, т.к. отсутствует литниковая система;

• отсутствие стержня;

• хорошая заполняемость формы металлом.

К недостаткам центробежного литья следует отнести:

• трудность получения качественных отливок из сплавов, склонных к ликвации;

• неточность диаметра полости отливок со свободной поверхностью.

Кроме рассмотренных способов, существует и другие способы, позволяющие получать различные отливки, как по форме, так и по размерам. Это - литье выжиманием, выдавливанием, ва­куумным всасыванием, полунепрерывное и др.

2.3.6 Технико-экономическими показателями работы литейных цехов являются: годовой выпуск отливок в тоннах; выпуск отливок на одного рабочего; съем литья с 1 м² производственной площади цеха; выход годного металла (в % от массы металлозавалки и жидкого металла), процент брака литья; уровень механизации; себестоимость 1 т литья.

В структуре себестоимости литья основную долю затрат составляют затраты на металл (до 80%). Производя технико-экономический анализ литейного производства, особое внимание необходимо обращать на стадии и элементы технологического процесса, которые непосредственно связаны с возможными потерями металла на угар, разбрызгивание, брак и т.п.

Большое влияние на себестоимость оказывает объем производства, уровень механизации и автоматизации технологических процессов. Так, например, себестоимость 1 т чугунного литья составила 170 у.е., а крупных специализированных цехов с объемом производства более 10000 т в год – 112 у.е., выпуск литья на одного производственного рабочего и съем с 1 м² площади цеха составляет соответственно 22,5 и 24,0; 4,2 и 5,0 т.