Литейное производство

Литейным производством называют процесс получения литых за­готовок, называемых отливками, путем заливки расплавленного ме­талла в рабочую полость литейной формы. Полученные отливки приобретают конфигурацию и размеры рабочей полости.

Технология получения отливок складывается из следующих ос­новных операций:

• изготовление литейной формы;

• расплавление металла и заливка его в рабочую полость литей­ной формы;

• кристаллизация металла в литейной форме и охлаждение от­ливки;

• выбивка отливки из формы; если форма разовая, то ее разру­шают, если металлическая, ее раскрывают;

• обрубка прибылей и литниковой системы и при необходимо­сти очистка поверхностей отливки;

• термическая обработка и, как правило, направление на меха­ническую обработку для снятия припуска и получения точных размеров и необходимой шероховатости поверхности.

Литье является наиболее простым и дешевым промышленным способом получения заготовок, в том числе имеющих сложную гео­метрическую форму.

Литейные свойства. Металлы и сплавы, используемые для произ­водства отливок, должны иметь хорошие литейные свойства: обла­дать жидкотекучестью, небольшой литейной усадкой и невысокой температурой плавления.

Жидкотекучесть — это способность металлов (сплавов) в рас­плавленном состоянии хорошо течь и заполнять рабочую полость литейной формы. Чем больше жидкотекучесть металла, тем тоньше может быть получена стенка отливки. В общем случае жидкотеку­честь улучшается с понижением вязкости расплавленного металла, уменьшением поверхностного натяжения и повышением температу­ры. У железоуглеродистых сплавов с увеличением содержания угле­рода, кремния и фосфора жидкотекучесть улучшается. Сера жидко­текучесть ухудшает.

Литейная усадка — это уменьшение объма и литейных размеров при затвердевании расплавленного металла и охлаждении отливки. Литейная усадка обычно составляет 0,6—3%. Усадка тем опасна, что может приводить к образованию трещин и усадочных раковин.

Наибольшее распространение среди литейных сплавов получили серый и ковкий чугуны, углеродистая и легированная стали, силу­мин (сплав алюминия), бронзы и латуни (сплавы меди).

Литейные формы. Литейные формы предназначены для заливки в них металла и образования отливки. Устройство литейной формы схематически представлено на рисунке. В качестве примера взята песчано-глинистая форма. Основными элементами литейной формы являются рабочая полость и литниковая система. В рабочей полости 1 формируется тело отливки. Конфигурация рабочей полости соот­ветствует конфигурации изготавливаемой детали, а ее размеры соот­ветствуют размерам детали плюс припуски на литейную усадку и по­следующую механическую обработку. Внутри отливки и на ее поверхности в соответствии с чертежом детали могут быть различные оверстия и полости, для образования которых в литейную форму при ее сборке устанавливают соответствующие элементы, называе­мые стержнями 9. Стержни бывают металлические или керамические и их удаляют при выбивке отливки из формы.

Рисунок - Принципиальная схема литейной формы: — рабочая полость; 2 — литниковая чаша; 3 — стояк; 4 — дроссель; 5 — шлакоуловитель; 6 — питатель; 7 — прибыль; 8 — выпор; 9 — стержень; / — верхняя опока; II — нижняя опока

Литниковая система служит для подвода расплавленного металла в рабочую полость и питания отливки в процессе кристаллизации металла. Она состоит из литниковой чаши (воронки) 2, стояка 3, дросселя 4, регулирующего скорость заливки и предот­вращающего подсос воздуха в стояк, шлакоуловителя 5, служащего для задержки неметаллических включений, питателя 6, подающего расплавленный металл в рабочую полость непосредственно либо, как показано на рисунке, через боковую прибыль 7 и выпора 8. Прибыль - это массивный прилив, затвердевающий в последнюю очередь. Он питает отливку при охлаждении и кристаллизации ме­талла и предотвращает образование в ней усадочных раковин. При­были могут быть бокового или верхнего расположения. Выпоры - это вертикальные каналы, устанавливаемые на самых высоких мес­тах отливки и служащие для выхода газов, образующихся при за­ливке в форму жидкого металла.

Литейные формы бывают постоянные и разовые.

Постоянные формы - это металлические формы (кокили), их используют многократно.

Разовые формы предназначены для изготовления одной отлив­ки, их разрушают для извлечения отливки. К ним относятся песчано-глинистые формы, оболочковые формы и формы для литья по выплавляемым моделям. Для изготовления разовых форм исполь­зуют формовочные смеси, литейную оснастку и формовочный инст­румент.