Что такое отливки

Литье играет ключевую роль в металлургии и производстве металлических изделий. Этот процесс включает заливку расплавленного металла в форму, где он застывает и принимает заданную форму. Литье позволяет создавать металлические изделия сложной формы, которые трудно или невозможно получить другими методами обработки металла. Оно подходит для массового производства изделий, так как позволяет быстро и эффективно создавать большое количество одинаковых деталей.

Литье также позволяет экономить материал, минимизируя отходы металла, что важно при работе с дорогими сплавами. Технологический процесс предоставляет возможность использовать широкий спектр металлических сплавов, включая те, которые трудно обрабатывать другими методами. Литые изделия обладают высокой прочностью и долговечностью благодаря однородной структуре и возможности контролировать состав сплава. Литье находит широкое применение в различных отраслях промышленности — автомобилестроении, авиакосмической сфере, строительстве и производстве бытовой техники.

Общие методы литья отливки

За всю историю металлургии изобретено несколько методов литья, которые можно использовать в промышленных масштабах. В результате получают готовые детали или полуфабрикаты, которые называют общим термином — отливки. Часть из них используют без дальнейшей обработки, часть приводят в нужный вид разными способами металлообработки, например, нарезают резьбу, обтачивают или фрезеруют.

Литье отливки в песчаные формы

Литье в песчаные формы, или песчаное литье — один из наиболее распространенных и древних методов производства металлических изделий. Процесс включает использование песка в качестве основного материала для создания формы, в которую заливается расплавленный металл. Этапы:

1. Сначала создается модель будущего изделия, которая может быть выполнена из дерева, пластика или другого подходящего материала. Модель должна точно соответствовать форме и размерам конечного изделия.
2. Модель помещается в ящик (опоку), и вокруг нее набивается специальная песчаная смесь, состоящая из песка, связующего вещества и воды. После уплотнения песка модель удаляется, оставляя полость, повторяющую форму изделия.
3. Расплавленный металл заливается в песчаную форму через литниковую систему, состоящую из канала, питателей и вентиляционных отверстий. Важно, чтобы металл заполнил форму полностью и без дефектов.
4. После заливки металл оставляют остывать и затвердевать в форме. Когда металл достаточно остынет, песчаная форма разбивается, и литое изделие извлекается.
5. Литое изделие очищается от остатков песка и литниковой системы. При необходимости проводятся дополнительные операции — обрезка, шлифовка и обработка поверхности.

Литье отливки в кокиль

Литье в кокиль — тоже распространенный метод получения отливок, который заключается в использовании многоразовых металлических форм (кокилей). Этот метод имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами литья, благодаря чему находит применение в различных отраслях промышленности. Основные этапы кокильного литья:

1. Кокиль изготавливается из стали или чугуна, и представляет собой многоразовую форму. Поверхность кокиля покрывают специальными составами для облегчения извлечения отливки и увеличения срока службы формы.
2. Расплавленный металл подготавливается в плавильных печах и доводится до нужной температуры. Чаще всего для кокильного литья используются алюминий, магний, цинк и их сплавы.
3. Расплавленный металл заливается в кокиль, где он охлаждается и затвердевает. Процесс заливки может осуществляться как вручную, так и автоматически с использованием специальных литейных машин.
4. После заливки металл оставляют остывать и затвердевать в кокиле. Когда металл достаточно остынет, кокиль открывают и извлекают готовую отливку.
5. Отливка очищается от остатков литниковой системы и любых дефектов, которые могли возникнуть во время процесса литья. При необходимости проводятся дополнительные операции, такие как обрезка, шлифовка и обработка поверхности.

Литье отливки под давлением

Литье под давлением, или пресс-литье — высокоэффективный и точный метод производства металлических изделий, который характеризуется заливкой расплавленного металла под высоким давлением в металлические формы (кокили). Метод широко используется для массового производства деталей, требующих высокой точности и качества поверхности. Основные этапы:

1. Металлические формы, используемые для литья под давлением, изготавливаются из стали или чугуна. Формы состоят из двух половин, которые плотно соединяются перед заливкой металла. Для облегчения извлечения отливки и увеличения срока службы формы поверхности покрываются специальными составами.
2. Расплавленный металл (алюминий, цинк, магний или их сплавы) подготавливается в плавильных печах и доводится до нужной температуры.
3. Расплавленный металл впрыскивается в форму под высоким давлением (от 10 до 175 МПа) с помощью специальной литейной машины. Высокое давление обеспечивает быстрое заполнение формы и минимизирует образование пустот и дефектов.
4. После заливки металл быстро охлаждается и затвердевает в форме. Когда металл достаточно остынет, форма открывается, и готовая отливка извлекается. Формы закрываются и процесс повторяется для следующей отливки.
5. Отливка очищается от литниковой системы и любых дефектов, которые могли возникнуть во время процесса литья. При необходимости проводятся дополнительные операции — обрезка, шлифовка и обработка поверхности.

Литье отливки по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям, или инвестиционное литье — метод производства высокоточных металлических изделий, при котором используется модель из легкоплавкого материала (обычно воска или пластика), которая затем покрывается керамической оболочкой и выплавляется перед заливкой металла. Этот метод позволяет получать детали с высокой точностью и сложной геометрией. Основные этапы:

1. Первым шагом является создание восковой модели будущего изделия. Модель может быть изготовлена вручную или с использованием автоматизированного оборудования. Для массового производства часто используются многоместные пресс-формы, которые позволяют одновременно изготавливать несколько восковых моделей.
2. Восковая модель покрывается керамическим шламом и обсыпается огнеупорным порошком. Этот процесс повторяется несколько раз, пока не будет достигнута нужная толщина и прочность керамической оболочки. После каждого слоя модель высушивается.
3. Когда керамическая оболочка полностью сформирована и высушена, восковая модель выплавляется и удаляется. Это оставляет внутри керамической оболочки полость, точно повторяющую форму восковой модели. Выплавление производится в автоклаве или в печи.
4. Расплавленный металл заливается в керамическую форму через литниковую систему. Металл заполняет полость и повторяет форму оригинальной восковой модели. Этот процесс может осуществляться как под действием силы тяжести, так и под давлением для улучшения заполнения формы.
5. После заливки металл оставляют остывать и затвердевать внутри керамической формы. Когда металл достаточно остынет, керамическая оболочка разбивается, и готовое изделие извлекается.
6. Изделие очищается от остатков керамики и литниковой системы. При необходимости проводятся дополнительные операции, такие как шлифовка, обрезка и механическая обработка для достижения требуемых размеров и качества поверхности.

Литье отливки по газифицируемым моделям

Литье по газифицируемым моделям (ЛГМ, lost foam casting), является одним из современных методов литья, который использует модели из пенополистирола или других газифицируемых материалов. Этот процесс позволяет получать сложные металлические изделия с высокой точностью и минимальным количеством операций по механической обработке. Основные этапы литья:

1. Модель будущего изделия изготавливается из пенополистирола или другого газифицируемого материала. Модель может быть выполнена как единое целое или состоять из нескольких частей, которые затем склеиваются. При массовом производстве модели изготавливают с использованием пресс-форм.
2. Модель из пенополистирола покрывается огнеупорным покрытием для улучшения качества поверхности отливки и предотвращения разрушения модели при заливке металла. Затем модель помещается в ящик для литья и засыпается песком. Песок уплотняется вокруг модели, образуя форму.
3. Расплавленный металл заливается непосредственно на модель из пенополистирола. Под действием высокой температуры модель испаряется (газифицируется), и металл заполняет образовавшееся пространство. Этот процесс продолжается до полного заполнения формы металлом.
4. После заливки металл оставляют остывать и затвердевать в песчаной форме. Когда металл достаточно остынет, форма разбирается, и готовая отливка извлекается.

Центробежное литье отливки

Центробежное литье — метод литья, при котором расплавленный металл заливается в вращающуюся форму. В процессе вращения металла под действием центробежной силы металл равномерно распределяется по внутренней поверхности формы, образуя отливку. Этот метод особенно эффективен для производства цилиндрических деталей, таких как трубы, втулки, кольца и подшипники. Основные этапы:

1. Форма для центробежного литья может быть изготовлена из металла или другого прочного материала, способного выдерживать высокие температуры. Форма устанавливается на вращающийся вал.
2. Металл плавится до требуемой температуры. В зависимости от требуемого изделия и материала выбирается соответствующий сплав, например, сталь, чугун, бронза или алюминий.
3. Расплавленный металл заливается в форму, которая вращается с высокой скоростью (от 300 до 3000 оборотов в минуту). Центробежная сила распределяет металл по внутренней поверхности формы, создавая равномерный плотный слой.
4. После заливки металл оставляют остывать и затвердевать под действием центробежной силы. Это способствует формированию плотной и однородной структуры материала, улучшая его механические свойства.
5. После полного затвердевания металл останавливают вращение и извлекают готовую отливку из формы.

Литье отливки в оболочковые формы

Литье в оболочковые формы — процесс, при котором используется тонкая керамическая оболочка для создания высокоточных и сложных металлических изделий. Этот метод применяется в производстве мелких и средних деталей, где требуются высокая точность и гладкая поверхность. Основные этапы:

1. Модель будущего изделия изготавливается из воска или пластика. Для массового производства могут использоваться многоместные пресс-формы, что позволяет одновременно изготавливать несколько моделей.
2. Модель погружается в керамическую суспензию, которая затем затвердевает, образуя тонкий керамический слой на поверхности модели. Этот процесс повторяется несколько раз для достижения нужной толщины и прочности оболочки.
3. Каждое покрытие керамической суспензией сопровождается обсыпкой оболочки огнеупорным порошком, что увеличивает прочность и термостойкость.
4. После формирования керамической оболочки восковая или пластиковая модель выплавляется и удаляется, оставляя внутри керамической оболочки полость, точно повторяющую форму модели.
5. Расплавленный металл заливается в керамическую форму. Полость заполняется металлом, и процесс продолжается до полного заполнения формы.
6. Металл оставляют остывать и затвердевать в керамической оболочке. После затвердевания оболочку разбивают, и готовая отливка извлекается.

Цветное литье отливки

Цветное литье отливки относится к процессам литья металлов, отличных от черных (железо и его сплавы). Включает литье цветных металлов — алюминия, меди, магния, цинка, а также их сплавов, например, бронзы, латуни. Цветное литье используется в различных отраслях промышленности благодаря ряду уникальных свойств этих металлов, таких как легкость, коррозионная стойкость, высокая проводимость и хорошие механические свойства. Для цветного литья доступны все методы, названные выше, но преобладают более точные, чем песчаное, например, литье в кокиль, центробежное, в оболочковые формы.