как это работает / Хабр

Машина для литья под давлением (иллюстрация компании Rutland Plastics)

При разработке серийного продукта для рынка электроники вам понадобится корпус. И, скорее всего, он будет сделан из пластика. Для макетирования пластиковых деталей и создания прототипа корпуса используется 3D-печать, а для серийного производства — литье под давлением.

Технология литья под давлением — один из важнейших пунктов на пути продукта на рынок электроники. Поэтому независимо от наличия технического образования, вам стоит разобраться в сути этого процесса хотя бы на базовом уровне.

Все знают, что при разработке нового устройства самая затратная задача — это проектирование электроники, но не все понимают, что при постановке на производство большую часть бюджета на себя перетянет пластиковый корпус.

Это связано прежде всего с высокой стоимостью оснастки или так называемых пресс-форм. На практике стоимость форм для отливки корпуса становится одной из главных статей затрат при выводе нового продукта на рынок.

Основы литья под давлением

Литье под давлением — это относительно старая технология, она используется с конца 1800-х годов. В инжекторно-литьевых машинах установлен огромный винт (шнек), который направляет расплавленный пластик в пресс-форму под высоким давлением. Этот метод винтовой передачи был изобретен в 1946 году, и используется до сих пор.

Машины для литья под давлением — это, конечно, не то же самое, что современные высокотехнологичные аппараты для 3D-печати. В них нет ничего инновационного, но использование литья под давлением — это обязательное условие для создания большинства новых «железячных» продуктов.

Литьевая пресс-форма состоит из двух половинок (матрицы и пуансона), которые при смыкании образуют полость в форме нужной детали. В нее под высоким давлением заливают горячий жидкий пластик.

Высокое давление необходимо для того, чтобы пластик в вязкотекучем состоянии заполнил каждый уголок в полости пресс-формы.

Когда пластик остывает, две половинки пресс-формы раздвигаются, и из них извлекают готовую деталь корпуса.

Разработка дизайна и конструкции корпуса для серийного производства — это довольно сложная задача, а стоимость самих пресс-форм исчисляется десятками тысяч долларов. При этом литье под давлением остается одной из самых востребованных технологий, потому что только оно позволяет производить миллионы идентичных деталей по невероятно низкой цене за штуку.

Стоимость пресс-форм

Оснастка стоит дорого. А для производства большинства устройств требуется несколько пресс-форм, поэтому общая стоимость может оказаться весьма значительной. И чем больше деталей требуется произвести с помощью конкретной формы, тем дороже она будет стоить.

Это связано с тем, что «долгоживущая» пресс-форма должна работать в невероятно жестких условиях. Раз за разом она подвергается воздействию высоких температур и давления.

Эти две разрушительные силы работают на износ пресс-формы, пока в какой-то момент не появляются первые дефекты отливки.

Для создания стойких литьевых форм используются твердые металлы. Твердость металла зависит от того, сколько отливок нужно изготовить с использованием данной конкретной формы. Оснастку для изготовления 10 тыс. деталей, можно произвести ​​из более мягкого металла, по сравнению с той, что рассчитана на 1 млн деталей.

Например, для производства малых серий (до 10 тыс. шт.) широко используется алюминий. Для более крупных объемов производства переключаются на более твердый металл, например, сталь.

Однако чем тверже металл, тем сложнее сделать саму пресс-форму, и тем выше ее стоимость. Кроме того, для получения стальной оснастки потребуется намного больше времени. Это связано с тем, что литьевые формы создаются путем фрезерования, т.е. для твердой пресс-формы потребуется еще более твердый фрезерный инструмент.

Если компания или стартап без внешнего финансирования реализует проект с небольшим бюджетом, ей стоит попробовать найти производителя, который согласится амортизировать затраты на изготовление пресс-форм.

Например, если пресс-формы стоят 25.000 долларов, можно предложить заводу-изготовителю рассчитаться по следующей схеме: вы платите по доллару за каждую произведенную единицу из первых 25.000 изделий.

Конечно, такая схема сокращает прибыль на единицу продукции, но все же это весьма разумный метод финансирования, особенно по сравнению с банковским кредитом.

Дизайн для производства (Design for manufcturing, DFM)

Высокая стоимость пресс-форм — это лишь один из недостатков литья под давлением. Второй недостаток — это сложности и ограничения на этапе разработки дизайна и конструкции пластиковых деталей.

Получив идеальный рабочий прототип, изготовленный на 3D-принтере, приходится уделить значительно больше времени и средств, чтобы адаптировать его для литья под давлением.

Ограничения серийного производства стоит учитывать уже на первых этапах разработки. Одни требования к форме отливок, такие как литейные уклоны, можно отложить по крайней мере до создания второго прототипа.

Другие требования, такие как равномерная толщина стенок и поднутрения, нужно реализовать с самого начала.

Литьевой уклон

Главная задача в работе с деталями, изготовленными за счет литья под давлением — правильно изъять их из формы. Как только пластик остынет, две половинки формы открываются, и мы получаем новую отлитую пластиковую деталь.

Любой 3D-дизайн для литья под давлением должен включать литьевой или технологический уклон для заполнения пресс-формы и беспрепятственного извлечения готового изделия. Литьевой уклон — это по сути небольшой угол наклона, который добавляется к любым вертикальным поверхностям, совпадающих с направлением извлечения изделия из пресс-формы. В большинстве случаев достаточно 1–2 градусов.

Примеры верной реализации поднутрения. Изображение предоставлено ICO Mold.

Некоторые эксперты считают, что поднутрения нужно реализовать в 3D-модели с самого начала.

И хотя учет поднутрений на раннем этапе разработки важен, он создает ненужные осложнения при создании первых прототипов. Поэтому лучше добавлять их в проект, когда вы будете полностью уверены в своем прототипе. Т.е. в большинстве случаев поднутрения стоит добавлять после первой или второй версии прототипа.

Выталкивающие штифты

Выталкивающие штифты или толкатели используются для удаления пластиковых деталей из пресс-формы. Как следует из названия, это небольшие цилиндрические штифты, которые выталкивают деталь из формы.

У толкателей нет стандартного положения, поэтому придется продумать, где они будут располагаться. В идеале они должны располагаться в самой прочной части отливки, чтобы предотвратить ее деформацию при извлечении из пресс-формы.

Стоит учитывать, что выталкивающие штифты, как правило, оставляют небольшие отметки на изделии. Если вы внимательно посмотрите на большинство пластиковых деталей, то сможете увидеть эти крошечные круглые метки, которые появляются в процессе выталкивания отлитой формы.

Это стоит учитывать при разработке продукта. Постарайтесь сделать так, чтобы толкатели соприкасались с отливкой в местах, которые не критичны для внешнего вида продукта. Можно даже попытаться скрыть метки толкателя под этикеткой или логотипом.

Двойной ход толкания

Некоторые пластиковые детали невозможно извлечь из простой двухкомпонентной формы в один прием, в таких случаях используют наклонные толкатели и механизм двойного выталкивания.

Наклонный толкатель — это составная часть пресс-формы, которая вставляется до начала отливки, а затем извлекается до раскрытия основных частей формы. Наклонный толкатель двигается перпендикулярно к направлению движения двух полуформ.

Стоит приложить все усилия, чтобы не использовать механизм двойного выталкивания, поскольку он значительно увеличивает сложность и стоимость пресс-формы.

Один из основных приемов, который позволяет отказаться от двойного выталкивания — отказ от использования поднутрений. Поднутрение — это выступ или углубление на поверхности отливки, препятствует выталкиванию изделия из пресс-формы за один ход толкания.

Ситуацию с поднутрениями зачастую можно исправить так: добавляем паз (прорезь) под выступом и используем единичное выталкивание вместо двойного.

В конструкции 1 из-за поднутрения потребуется двойной ход толкания. Паз в конструкции 2 позволяет отказаться от двойного выталкивания и снять деталь с пресс-формы за один ход. Изображение предоставлено Proto Labs.

Равномерная толщина стенки

Одна из важных особенностей литья под давлением, которая оказывает огромное влияние на дизайн устройства — это требование к равномерной толщине стенок отливки. Оно связано с тем, что залитый в форму пластик должен остывать с одинаковой скоростью по всей поверхности детали. При неравномерном охлаждении деталь может деформироваться.

Поэтому при разработке корпуса для литья под давлением вместо более толстых секций используются ребра. Корректное проектирование детали с равномерной толщиной стенок определенно требует опыта.

Использование двойного хода толкания и неравномерной толщины стенок отливки — это две самые распространенные ошибки 3D-дизайнеров, которые не знакомы с техническими ограничениями литья под давлением.

Стоит удостовериться в том, что 3D-моделирование вашего устройства выполняет специалист, который знаком с этой технологией.

Примеры конструкций с одинаковой толщиной стенки. Изображение предоставлено ICO Mold.

Радиус / закругление углов

Идеальные углы и края деталей непрактичны для литья под давлением. Расплавленный полимер не сможет равномерно и полностью заполнить всю форму с острыми краями даже в условиях высокого давления. По крайней мере, не стоит на это надеяться при больших объемах производства.

Пример правильной конструкции угла. Изображение предоставлено ICO Mold.

Все края и углы должны быть закруглены или скошены, чтобы полимер заполнил их равномерно и полностью.

Холодные каналы против горячих каналов

Холодноканальная / горячеканальная подача пластика — это варианты литниковой системы, которая направляет расплавленный полимер в полости пресс-формы.

Широкий литниковый канал позволяет полимеру свободно течь при более низких давлениях. Однако широкие каналы требуют больше времени на охлаждение пластика и создают больше отходов производства, оба эти параметра влияют на себестоимость детали.

С другой стороны, узкий литниковый канал сокращает время охлаждения и уменьшает перерасход материала, и, в конечном счете, минимизируют стоимость отливки. Однако у него есть недостаток: для узкого канала требуется более высокое давление, чтобы протолкнуть расплавленный полимер в форму.

Существует решение, которое позволяет использовать узкие каналы при невысоком давлении — горячеканальная литниковая система.

Прямо в пресс-форму вдоль каналов устанавливают нагревательные элементы, которые поддерживают полимер в более жидком состоянии, благодаря им пластик заполняет пресс-форму при более низком давлении.

К сожалению, за все приходится платить, и у горячих каналов тоже есть свои недостатки: дополнительная сложность при изготовлении оснастки, которая всегда выливается в дополнительные затраты.

В большинстве случаев, по крайней мере, изначально, лучше использовать каналы без нагревательных элементов, т.е. холодноканальную литниковую систему. Всегда стоит начинать с самого простого и недорогого решения.

Линия разъема формы

Если вы внимательно рассмотрите любую пластиковую деталь, то увидите так называемую линию разъема. Она будет расположена в месте соединения двух частей пресс-формы.

Это место сопряжения двух полуформ никогда не бывает идеальным, по контуру всегда вытекает немного полимера. По мере старения и износа пресс-формы эта утечка становится все более заметной.

Очень важно выбрать оптимальное место для линии разъема. В идеале она должна размещаться на невидимой части устройства.

Одноместная и многоместная пресс-формы

На определенном этапе производства появляется возможность сокращения времени отливки за счет многоместных пресс-форм (их еще называют многогнездными). Они используются для увеличения скорости производства и снижения себестоимости заготовок.

Многоместные пресс-формы, как понятно из названия, позволяют создавать несколько копий одной детали за счет одной заливки полимера. Только не стоит использовать эти формы на старте, пока процесс не отлажен и еще не созданы идеальные отливки из одноместных форм. Целесообразно выпустить как минимум несколько тысяч единиц изделий до перехода на многоместные формы.

Как правило, предприниматели с ограниченным бюджетом по-максимуму используют свои одноместные формы, если только сам производитель не финансирует изготовление их пресс-форм.

Семейные пресс-формы

В большинстве случаев для каждой отдельной пластиковой детали в составе устройства используется отдельная форма. Для корпуса понадобится как минимум две части: верхняя и нижняя.

Но для большинства продуктов потребуется больше двух деталей из пластика. Пресс-формы очень дороги, а покупка нескольких пресс-форм сразу — это серьезное финансовое препятствие, поэтому нужно стремиться к минимальному количеству пластиковых деталей.

Альтернативный вариант минимизации необходимых пресс-форм — использование специального типа многоместных пресс-форм, так называемых семейных. Семейная пресс-форма позволяет объединить несколько различных деталей в одной отливке.

В то время как типичная многоместная (многознездовая) форма создает несколько копий одной и той же детали, семейная форма создает разные детали.

Звучит хорошо, правда? К сожалению, не всё так просто, за всё приходится платить. Основная проблема с семейными формами заключается в том, что каждая деталь в них должна быть примерно одинакового размера.

В противном случае одна из полостей пресс-формы заполнится расплавленным полимером раньше других. Семейные формы должны проектироваться таким образом, чтобы все полости заполнялись полимером с примерно одинаковой скоростью. Это явно ограничивает возможности их применения. Маловероятно, что все детали корпуса будут сходного размера.

Выбор материалов

Сегодня в нашем распоряжении оказалось невероятное разнообразие полимеров в различными характеристиками. Два самых распространенных полимера в производстве электроники — поликарбонат (ПК / PC) и АБС-пластик (ABS /акрилонитрилбутадиенстирол).

Поликарбонат обладает гораздо более высокой устойчивостью к ударам и на вид кажется более качественным по сравнению с АБС. Однако ПК, конечно, дороже АБС.

Поликарбонат — самый популярный пластик в изделиях более высокого класса, его любят за прочность и эстетичный внешний вид.

Если качество поверхности имеет решающее значение для нового продукта, то лучше остановить свой выбор на ПК. Если же продукт рассчитан на низкую ценовую категорию, то лучше выбрать АБС.

Где работать с пресс-формами?

Где лучше производить пластиковые детали для своего устройства: на родине или в Китае? В большинстве случаев лучше начать работу с местным производителем в своей стране (если только вы не живете в стране, где промышленность развита очень слабо).

Затем, когда объемы превысят 10 тыс. штук, для снижения затрат можно переходить к китайскому производителю.

Китай — это просто идеальный выбор для крупносерийного производства. Только не стоит там затевать первичную разработку и отладку процесса. С местными производителями любые вопросы можно будет решить гораздо проще и быстрее.

Первый запуск и первые ошибки делать на местном уровне, а затем перемещать производство в Китай.

Примечание переводчика: важно учитывать, что перевозка пресс-формы из одной страны в другую (а тем более в Китай из Европы) — это сложная и дорогая затея. Поэтому мы выбираем для своих клиентов местных производителей прототипов, а серию — если она в сумме будет крупная — сразу размещаем в Китае с расчетом на амортизацию формы за несколько итераций производства. Ведь если запустить серийное производство у местных производителей, то и пресс-форма будет местная, а ее перевозка в Китай или создание второй формы в Китае себя не оправдает.

Заключение

Эта статья рассчитана на первое знакомство с особенностями литья под давлением. Но даже эти базовые знания помогут вам осознанно выбрать 3D-дизайнера для своего нового продукта.

Для неспециалиста не так уж важно понимать все нюансы этой технологии, достаточно получить общее представление о возможностях и сложностях серийного производства корпуса для электроники.

Теперь вы сможете задавать правильные вопросы при встрече со специалистами, которые займутся разработкой и производством корпуса вашего нового продукта.

ФОРМОВКА И ЛИТЬЁ

Дж. Стронг «Практика современной физической лаборотории». Глава XV ФОРМОВКА И ЛИТЬЁ Процесс формовки и отливки металлов очень мало изменился за всё время своего существования. Изменения затронули только обслуживающие аппараты, но сущность процесса осталась той же, какой была во времена доисторического человека. Процесс отливки металла казался удивительным искусством тем, кто никогда им не занимался, а специалисты ревностно охраняли секреты своего ремесла, чтобы другие не узнали, как оно несложно. Цель этой главы — познакомить читателя с деталями процесса отливки металлов. Только немногие лаборатории имеют оборудование для работы с расплавленным металлом, так что экспериментатор часто бывает вынужден пользоваться услугами специальных литеен. Однако в большинстве случаев экспериментатор имеет возможность изготовить в своей лаборатории модель, по которой будет сделана отливка. Этим он уменьшает расходы, так как затраты на изготовление модели в литейной могут во много раз превысить стоимость самой отливки. Для того чтобы правильно изготовлять свои модели, экспериментатор должен иметь представление обо всём рабочем процессе литья. Отливка по восковым моделям. Имеется два метода отливки металлических изделий: отливка по восковым моделям и отливка в песочных формах. Первый метод заключается в следующем. Восковую модель покрывают песком и огнеупорной глиной и затем обжигают, освобождая форму от воска. Получается готовая форма для заливки металла. Таким методом пользуются при отливке скульптур, золотых зубов, инкрустаций и во всех других случаях, когда требуется только одна отливка; ибо очевидно, что по олной модели можно отлить таким способом только одно изделие. Отсюда название метода «потеряный воск». Особенно удобно отливать таким путём небольшие детали неправильной формы из золота, серебра и платины. Экспериментатор, обычно, не любит изготовлять такие изделия из твёрдого металла, так как при этом приходится собирать стружку и опилки, которые слишком дороги, чтобы терять их. Преимущество метода отливки по восковым моделям состоит в том, что модель можно сделать сколь угодно сложной, независимо от наличия выемок. Елинственно, о чём следует позаботиться, это об устройстве отверстий для заливки металла и выхода воздуха. При отливке пустотелых скульптур внутренний сердечник обычно поддерживается в форме стержнями из того же металла, из какого должна быть отлита статуя. Материал, идущий на изготовление моделей, состоит из смеси пчелиного воска и парафина. Его можно получить уже приготовленным или без труда изготовить самому, так как пропорция воска и парафина не является строгой. Полученную смесь сначала размягчают, подогревая до тех пор, пока она не сделается пластичной, и затем лепят из   неё   руками   грубую   модель.   Окончательная   форма   придаётся   модели с помошью любого острого инструмента (рис. 394). Если мастер срезал во время обработки модели слишком много воска, то, взяв пинцетом кусочек воска и разогрев его в пламени, он может заполнить им нужное место, исправляя тем самым допущенную ошибку. На рис. 394 показано, как изготовляется оправка для намотки вольфрамовой спирали, используемой при испарении металлов. Этот пример выбран потому, что нарезать на оправке двойной спиральную канавку с помощью токарного станка весьма трудно. Из рисунка видно, как легко изготовить восковую модель такой оправки. Маленькие модели укрепляют на конце небольшого стержня. Чтобы снять модель, к стержню прикладывают кусок горячего металла; когда стержень достаточно нагреется, воск начнёт таять и модель соскользнёт с конца стержня. Для этой цели полезен инструмент, подобный описанному в главе, посвященной изготовлению кварцевых нитей. Когда модель закончена, её насаживают на заострённый металлический прут, который поддерживает модель во время изготовления формы. Затем прут вытаскивают и в форме остаётся канал, или литник, для заливки металла. На рис. 394 показано изготовление модели непосредственно на заострённом пруте, который одновременно служит для получения литника. То, что прут доходит до самого кончика модели, является, разумеется, особенностью лишь данного примера. Объясняется это тем, что воск сам по себе вряд ли оказался бы настолько прочным, чтобы выдержать навивку проволоки. Если требуется отлить изделие из свинца, гарта, баббита, олова и его сплавов, припоя или других подобных металлов, то форму можно делать из гипса. Если же предстоит отливка изделий из золота, серебра, меди, латуни или других металлов с высокой температурой плавления, то для изготовления   формы   следует   воспользоваться   специальным   материалом,   применяемым дантистами. Материал этот смешивается с водой и твердеет в течение одной минуты. Замешивают его так же, как и гипс (рис. 395). В миску наливают некоторое количество воды и всыпают в неё порошок, кроша его между пальцами до тех пор, пока порошок не достигнет уровня воды.    Пока   весь порошок  не будет  насыпан,  смесь размешивать   не  следует. Если в центре миски над водой осталась небольшая кучка порошка, то нужно подождать, пока она сделается влажной, и затем осторожно размешать содержимое миски, чтобы освободить его от пузырьков воздуха. После этого с  помощью мягкой кисти  осторожно покрывают модель приготовленной смесью (рис. 396). Прежде чем покрывать модель, прут, на котором она держится, слегка смачивают маслом, чтобы предотвратить прилипание к нему смеси. Затем быстро помещают модель внутрь специального сосуда, куда выливают содержимое миски. Пока смесь не затвердела, модель поддерживают при помощи штатива (рис. 397). Сосудом, в котором получают форму, может служить аккуратно отрезаный на токарном станке кусок трубы.  Дантисты пользуются усечённым конусом (наклон 5—10°), причём дном служит меньшее основание. Такой конус гарантирует, что при заливке металла форма останется внутри сосуда и не будет разбита. Это станет очевидным из следующего абзаца, где описывается процесс заливки металла в форму. Когда смесь затвердела, прут, поддерживающий модель, вытаскивают и вокруг оставшейся дыры (литника) делают воронку для приёма жидкого металла (рис. 398). При этом надо удалить каждый кусочек материала, упавший внутрь литника. Затем форму помещают на подставку и с помощью горелки Бунзена нагревают до красного каления, чтобы быть уверенным в отсутствии влаги и воска (рис. 399). Теперь форма закончена и готова к приему металла. Остался ещё не ясным вопрос о том, как заставить металл попасть внутрь формы. Если литник мал и мала масса металла, то поверхностное натяжение может помешать металлу пройти внутрь. Кроме того, препятствием является находящийся в форме воздух, удаляемый  дантистами  при   помощи следующего приёма. Форму помещают на металлический диск, в центре которого имеется отверстие, соединённое трубкой с небольшим резервуаром. На трубку надет зажим, запирающий её до тех пор, пока металл не будет расплавлен. К резервуару присоединён маленький ручкой насос, позволяющий уменьшить давление в резервуаре до половины или четверти атмосферного. После того как форма поставлена на диск, металл, находящийся в воронке формы, расплавляют с помощью пая ьной лампы. Когда металл полностью расплавлен, зажим снимают, и так как форма пориста, то воздух устремляется из неё в резервуар, а металл проходит внутрь. Конечно, воздух просачивается вокруг отливки, но это не существенно, так как давление в форме надо уменьшить всего на несколько секунд. Такой метод позволяет получать прекрасные отливки.На рис. 400 показана описанная выше установка, которую нетрудно собрать, воспользовавшись велосипедным насосом и небольшим числом лабораторных деталей.Другой способ заключается в том, что металл загоняют в форму паром. Как и прежде, металл расплавляют в верхней части формы, а затем быстро прижимают к форме большой кусок влажной глины. Образующийся при этом пар заставляет металл пройти внутрь. Когда применяют этот способ, необходимо ставить форму на сетчатую подставку, чтобы воздух, находящийся внутри формы, мог выйти через дно (рис. 401). Можно влить металл в форму, воспользовавшись простейшей центрифугой, состоящей из бруска, вращающегося вокруг вертикальной оси в горизонтальной плоскости. Брусок приводится во вращение пружиной, а подвижная защёлка не позволяет ему начать вращаться раньше, чем будет расплавлен металл. Форма укрепляется на конце бруска так, чтобы литник был обращен к оси вращения. Непосредственно перед литником помешают тигель (маленькое корытце из огнеупорного кирпича или другого подходящего материала) так, что жёлоб тигля примыкает к литнику. Остаётся взвести пружину, положить металл в тигель и нarpеть его с помощью ручной горелки. Когда металл расплавится, освобождают тормоз, брусок приводит во вращение и центробежная сила заставляет металл войти в форму. Необходимо, чтобы дно формы было достаточно прочным, в противном случае оно может не выдержать, и расплавленный металл будет разбрызган по комнате. Этим методом пользуются ювелиры и некоторые дантисты. На рис. 402 показана только что описанная конструкция центрифуги. Отметим, что для отливки детали, модель которой изображена на рис. 394, следовало бы воспользоваться, по-видимому, этим методом, так как требуемое количество металла вряд ли поместилось бы в воронку формы. При отливке по любому из описанных способов такие металлы, как золото, серебро, медь, латунь и т. д., следует во время плавления обильно посыпать бурой, чтобы предохранить их от окисления. Свинец, баббит, припой и другие металлы этого типа можно с той же целью посыпать порошком древесного угля. Модели для приготовления песочных форм. Обычно отливка всевозможных деталей независимо от их размеров и металла, из которого они должны быть отлиты, производится в песочных формах. Для приготовления песочных форм пользуются моделями из дерева или металла. Отливка в постоянных формах, хотя и является существенной, применяется лишь тогда, когда высокая стоимость металлических форм   оправдывается   большим количеством отливаемых деталей. Прежде чем приступить к изготовлению модели, следует в первую очередь составить точный чертёж отливаемой детали (рис. 403) Затем по этому чертежу изготовляют чертёж модели. Последний может быть выполнен на тонкой бумаге (рис. 404). Чтобы было удобно работать с этим чертежом, следует проставить на нём все необходимые размеры. Для того чтобы проиллюстрировать отливку в песочных формах, на рисунках показан процесс изготовления полярной оси телескопа. Конструкция оси предусматривает заливку баббитом, так как при этом устраняется необходимость зажимать всю ось в патроне токарного станка для её высверливания, — операция, выполнимая лишь на очень большом токарном станке. На рис. 403 и 405 показаны чертежи отдельных частей, а на рис. 416 — полностью собранная ось. Проектируя модель, следует прежде всего выбрать плоскость разъёма формы. Плоскость эта должна быть выбрана так, чтобы обе части модели можно было вынуть из песочной формы. Для этого плоскость разъёма должна проходить таким образом, чтобы все точки отливаемого изделия, будучи нормально спроектированы на неё, оказались внутри сечения или на нём. Если такой плоскости не имеется, то выбирают ту, которая лучше всего удовлетворяет выдвинутому требованию; выступающие же части выполняют с помощью формовочных шишек. Модель также должна разниматься вдоль плоскости разъёма, если только эта плоскость не совпадает с одной из поверхностей отливаемого предмета. В последнем случае модель делают из одного куска (рис. 405). Обычно, однако, модель должна разниматься на две половинки; поэтому мы опишем процесс изготовления детали при помощи модели, разнимающейся на две части. Конструктор вовсе не обязан ограничиваться моделями из двух половинок; но модели, состоящие из большего числа частей, встречаются столь редко, что мы не станем рассматривать их в этой главе, а отошлём читателя к специальным руководствам по литейному делу. Так как при вытаскивании из песочной формы предмета с параллельными сторонами стенки формы из-за трения разрушаются, то необходимо придавать модели некоторую конусность относительно плоскости разъёма. Для точных работ конусность эта может быть уменьшена до 1/2°, в большинстве же случаев её делают равной 3°. Для круглых предметов с плоскостью разъёма, проходящей через ось, конусность совсем не требуется. Если одна из поверхностей изделия не должна иметь конусности, иначе говоря, если эта поверхность должна быть перпендикулярна плоскости ра:ъёма, то конусность противоположной поверхности следует удвоить (рис. 406). Если   одна   из   частей  модели имеет  выступ,  не   лежащий  в  плоскости разъёма, тр между ним и плоскостью разъёма вставляют отдельную болванку, которую можно вынуть, когда первая половина формы готова. Болванка эта носит название «фальшивой шишки». Объёму, занимаемому фальшивой шишкой в первой половине формы, соответствует равный объём песка во второй половине. Фальшивая шишка также должна иметь конусность. Из приведённого ниже описания процесса изготовления формы станет ясно, чтв фальшивыми шишками следует пользоваться только в одной половине формы. Этой половиной должна быть часть формы, изготовляемая по той половине модели, в которой имеются углубления для штырей, скрепляющих обе половины модели. Так как эга половина формы изготовляется первой, то необходимо, чтобы её можно было уложить на стол плоскостью разъёма и чтобы при этом плоскости разъёма и стола совпали.   Если нужно применить фальшивые шишки в другой половине формы, то их следует считать настоящими шишками. О том, как укрепляют шишки и как изютовляют для них шишечные ящики, будет рассказано несколько ниже. Если нужно отлить изделие со сквозным отверстием, то в тех местах, где у отлитого изделия должно быть отверстие, на модели делают выступы. Эти выступы образуют в песке во время формовки углубления, куда помещаются концы шишки, чтобы она не всплыла во время заливки расплавленного металла. Конусность выступов должна соответствовать остальным частям модели. Для шишек следует изготовить отдельные чертежи, учитывающие наличие упомянутых выступов (рис. 405). Шишку формуют отдельно из песка или другого формовочного материал и помещают в форму, для того чтобы получить в отлитом изделии отверстие или внутреннюю полость. Если отверстие не сквозное, то шишка пересекает поверхность изделия только в одном месте и лежит в песке формы только одним концом. При этом необходимо, чтобы выступ на модели, образующий в песке углубление для конца шишки, был достаточно длинным, так как иначе шишка, заделанная одним концом, будет укреплена непрочно. Если такая конструкция невыполнима, то можно сделать у шишки выступы, служащие для неё опорами внутри формы. Такие выступы образуют внутри отлитого изделия пустоты, которые приходится потом заделывать. Другой способ заключается в том, что шишку поддерживают металлическими подставками. Подставки эти, имеющие вид булавок с широкой головкой и изогнутым стержнем, втыкаются формовщиком в песочную форму и в дальнейшем сплавляются с металлом отливки. Небходимо помнить, что подставка должна не только выдерживать вес шишки, но и помешать ей всплыть, когда форма наполнена расплавленным металлом. Так как почти все металлы при затвердевании получают усадку, то размеры модели следует несколько увеличить, чтобы компенсировать усадку. Величина усадки зависит от того, из какого металла изготовляется отливка; в табл. I приведены значения усадки для различных металлов. Приведённые в таблице цифры показывают, сколько сантиметров нало прибавить к размерам модели на каждый метр. Удобно пользоваться усадочными масштабами с делениями большими, чем деления обыкновенного метра на величину усадки. Если по одной модели предстоит выполнить большое число отливок, то обычно, пользуясь деревянной моделью как первичной, отливают рабочую модель из алюминия или другого металла и уже по этой модели изготовляют формы. В этом случае размеры деревянной модели должны быть увеличены с таким расчётом, чтобы учесть как усадку при отливке рабочей модели, так и усадку при отливке изделия. Припуск должен быть равен сумме усадок, получаемых при обеих операциях. При многократном употреблении металлические модели имеют преимущество перед деревянными, так как последние в условиях работы литейной требуют весьма бережного обращения. Кроме того, по одной деревянной модели можно изготовить несколько металлических и одновременно формовать с их помощью большое число форм, снижая этим стоимость продукции. Скорость затвердевания металла в форме зависит от толщины металла. Так как наибольшая усадка происходит в момент затвердевания, то очевидно, что неодинаковая толщина металла может повлечь некоторое коробление отливки.   По этой причине модели   обычно   стараются сконструировать так, чтобы толщина их была возможно более равномерной. Конечно, если на больших отливках, когда масса металла велика, имеются маленькие выступающие приливы, то коробление несущественно. Тем не менее при конструировании моделей необходимо позаботиться о том, чтобы толщина металла была повсюду равной. При остывании расплавленного металла усадка не обязательно происходит монотонно, по мере того, как падает температура. Так, например, белый чугун при остывании получает вначале некоторую усадку, потом несколько расширяется и затем продолжает уменьшать свои размеры. Серый чугун расширяется дважды, а фосфористый чугун — трижды. Таким образом, если отливка имеет неодинаковую толщину, то в то время пока одна часть её получает усадку, другая может расширяться. В результате отлитое изделие находится под действием внутренних напряжений, которые могут его разрушить. Именно по этой причине штурвалы вагонных тормозов делают с изогнутыми спицами. Если бы спицы были прямыми, то внутренние напряжения, создаваемые в результате неравномерного остывания толстой втулки и тонкого обода, могли бы разрушить колесо. Изделия, отлитые из таких чистых металлов, как алюминий, медь, олоро или цинк, могут иметь почти любую толщину. Иначе обстоит дело при отливке изделий из сплавов, особенно если температуры плавления металлов, входящих в состав этих сплавов, сильно отличаются друг от друга. Если охлаждение сплава идёт медленно, то за время охлаждения в нём успевают вырасти большие кристаллы. Некоторые металлы, входящие в состав сплавов, могут выкристаллизовываться, придавая хрупкость толстым отливкам из сплава и рассыпая в них целые гнёзда кристаллов. Лучше всего, повидимому, отливать из сплавов детали толщиной от 5 до 8 мм, но и толщина в 3 мм не является предельной. Отливки из всех металлов (как чистых, так и сплавов) нужно выполнять настолько толстыми, чтобы металл успел заполнить все части формы прежде, чем начнётся процесс затвердевания. Однако требование это не слишком жёстко, так как хороший формовщик может устроить литник с таким расчётом, чтобы форма была заполнена до того, как металл застыл. Деревянные модели изготовляют из белой сосны, сахарной сосны или красного дерева. Дерево, идущее на изготовление моделей, не должно иметь сучков и должно быть хорошо высушено. Если модель состоит из двух кусков (не считая фальшивых шишек), то оба эти куска должны быть скреплены между собой так, чтобы формовщик мог разнять и вновь соединить их. При изготовлении модели лучше всего сначала обработать плоскость разъёма вместе со скрепляющими шипами. Для скрепления частей разъёмной модели можно пользоваться деревянными штырями или специальными штифтами с гнёздами (рис. 406 и 407). Изготовление моделей принципиально ничем не отличается от обычной практики деревообделочного производства. Для скрепления отдельных частей модели можно пользоваться клеем и всеми известными приёмами соединения деревянных деталей при условии, что полученная модель будет иметь желаемую форму. Внешние поверхности модели должны быть совершенно гладкими. Любая шероховатость или неровность поверхности приведёт к тому, что формовщик при освобождении модели из формы вынужден будет сильно постукивать по модели. В результате форма и, следовательно, отливка будут иметь большие размеры, что проектировалось. Особенно гладкими должны быть те места, где модели придана конусность. Каждая часть разъёмной модели, а также фальшивые шишки снабжаются специальной пластинкой, которая вделывается впотай со стороны плоскости разъёма (рис. 408). Пластинки эти предназначены для вынимания модели из формы; они  могут быть приобретены в скобяной лавке.  Каждая пластинка имеет отверстие для стержня, осторожным постукиванием по которому освобождают модель от прилипшего песка, и отверстие, куда ввинчивается ручка для вынимания модели из формы. Установлено,   что   при   изготовлении   отливок   острые углы,  внутренние и образованные внешними поверхностями, являются источником всевозможных неприятностей. Острые края формы могут осыпаться, а если отливку и удаётся изготовить, то действующие в ней внутренние напряжения могут разрушить её вдоль этих углов. Чтобы избавиться от подобных неприятностей, принято углы закруглять. Можно сразу изготовить модель с закругленными углами, но легче сделать закруглённый переход из воска. Прежде чем пользоваться воском, спрессованным в ленту нужного профиля, модель покрывают шеллаком; затем ленту, нарезанную на куски необходимой длины вдавливают в угол с помощью горячего инструмента с шариком на конце (рис. 409). Изготовляемые  для   закругления   углов   ленты   имеют   различный   размер,   так   что радиус закругления можно выбрать по желанию. Точно так же можно приобрести или изготовить подходящего размера инструмент для вдавливания ленты. После того как углы модели закруглены, её вновь покрывают шеллаком. Если модель предназначена для изготовления только одной формы, то закруглённый переход можно сделать из наиболее твёрдых сортов пластилина или пластицина. Эги материалы хорошо пристают к покрытий шеллаком модели, а нужный профиль им можно придать пальцами или с помощью деревянного инструмента, после чего их следует покрыть шеллаком. Для закругления углов больших моделей пользуются кожаными лентами различных размеров. Эти ленты приклеивают непосредственно к деревянной модели, обрабатывают наждачной бумагой и затем покрывают шеллаком. Если при отливке изделия шишки не применяются, то всю модель покрывают чистым шеллаком; если же шишки применяются, то модель покрывают темночёрной смесью шеллака с сажей (смесь эта хорошо растворяется в спирту), а выступы, соответствующие концам шишки, покрывают чистым шеллаком или окрашивают в красный цвет. Такая разноцветная окраска сразу показывает формовщику, где должна лежать шишка (рис. 410). (В СССР выступы («знаки») принято красить чёрной краской; цвет же модели по называет, для какой отливки модель предназначена: красный — для чугуна, синий — для стали, жёлтый — для цветных металлов. Прим. пер.) Если отливка требует применения шишек, то сразу же возникает вопрос об изготовлении шишечных ящиков. Последние представляют, по существу, деревянные формы для формовки шишек. Требования относительно конусности и усадки остаются для них теми же, что и при изготовлении моделей. Цилиндрические шишки формуют в разъёмных ящиках, состоящих из двух половин. Плоскость разъёма в этом случае не имеет никакого отношения к плоскости разъёма модели. Соединять обе части шишечного ящика не требуется, так как обе половины шишки формуются отдельно и склеиваются после прокаливания. Если обе половины шишки одинаковы, то изготовляют только одну часть шишечного ящика. Если же шишки цилиндрические, то изготовлять самим ящик вообще не ‘нужно, так как большинство литеен имеет запас готовых ящиков или даже шишек. Шишечные ящики, как правило, изготовляют из прочных сортов дерева, и часто изготовить их бывает сложнее, нежели самую модель (рис. 412). Показанная на рисунке шишка изготовлена из двух половин потому, что поверхность формы, соприкасающаяся с горцами шишки, имеет конусность. Если бы выступам модели не была придана конусность, то шишку легко можно было бы изготовить целой. Шишечные ящики делают из сахарной сосны или другого, легко обрабатываемого и не имеющего сучков дерева. Как и модели, их покрывают шеллаком. Отметим ещё один важный момент: так как модель намечает в форме только концы шишки и так как шишка может быть несимметрична, то полезно делать концы шишки разными, чтобы формовщик был вынужден поместить шишку внутрь формы только в нужном положении. Весьма интересен применяемый уже много лет способ изготовления шишечного ящика для цилиндрических шишек. Для этой цели пользуются специальным рубанком, щёки которого составляют межту собой угол в 90°, а режущие кромки ножа совпадают с плоскостями щёк. На поверхности болванки, предназначенной для изготовления шишечного ящика, проводят две параллельные линии и с помощью рубанка выним ют между ними весь материал, какой можно удалить, не затрагивая линий. Если угол между щеками рубанка равен 90°, то автоматически получается полукруглый выем (рис. 413). Такой рубанок может быть использован также для получения конического выема. Отливка в песочных формах. Чтобы изготовить форму, формовщик поступает следующим образом. Прежде всего он разнимает модель, укладывает на стол плоскостью разъёма вниз ту часть модели, в которой нет соединительных штырей, и ставит на место фальшивые шишки. Поверх этой части накладывается деревянная или металлическая рама — нижняя опока. Нижняя и верхняя опоки образуют прямоугольный «ящик для песочной формы. Ящик этот не имеет ни дна, ни крышки, но внутри его находятся поперечные планки, помогающие удержать песок. В бортах нижней опоки имеется три гнезда, куда входят три соответствующих штыря верхней опоки [рис. 414 (a)]. Такая конструкция даёт возможность легко составлять и разнимать опоки. После этого формовщик насыпает через сито или решето формовочный песок до половины нижней опоки. Формовочным песком служит смесь чистого   песка   и   небольшого   количества   глины;   иногда   добавляют   немного измельчённого в порошок древесного угля или графита. Формовочный песок смачивают до тех пор, пока на зажатой в руке горсти песка не останутся отпечатки пальцев и весь комок не станет достаточно прочным. Слишком обильно смачивать песок не следует: он должен просыпаться через сильно встряхиваемое сито с ячейкой около 1/4″. Формовочный песок используют много раз, добавляя лишь некоторое количество свежего, чтобы восполнить неизбежные потери. Когда нижняя опока до половины наполнена, песок осторожно утрамбовывают вокруг модели с помощью деревянного инструмента, имеющего форму двойной лопатки, один конец которой — плоский, а другой имеет вид усечённого тупого клина [рис. 414(b)]. После этого добавляют новые порции песка, пока нижняя опока не будет заполнена до краёв хорошо утрамбованным песком. Затем песок протыкают во многих местах тонкой проволочкой, чтобы облегчить выход пара и газов, образующихся при заливке расплавленного металла в форму [рис. 414 (с)]. Потом нижнюю опоку целиком переворачивают, кладут на стол плоскостью разъёма кверху и вынимают фальшивые шишки, как показано на рис. 414 (d) и (е). Вторую половину модели накладывают на первую так, чтобы соединительные штыри .вошли в гнёзда. Чтобы обе половины формы не слиплись, плоскость разъёма формы посыпают сухим песком [рис. 414(f)]. Затем верхнюю опоку ставят на нижнюю, наполняют её песком и утрамбовывают так же, как это делали с нижней опокой [рис. 414(g)]. Так же, как и в нижней опоке, песок протыкают тонкой  проволокой, как показано на рис. 414(h). В том месте, где под слоем находящегося в опоке песка нет модели, проделывают лить ик, проходящий чуть дальше плоскости разъёма. Проделывают его с помощью куска тонкостенной латунной трубки, осторожно втыкая её в песок и удаляя затем вместе со штабиком песка [рис. 414(i)].   Литник диаметром около 25 мм достаточен для отливок весом от 5 до 50 кг. Удобно проделывать литник не сразу, а вытаскивая за раз слой песка толщиной около 25 мм. Нельзя устраивать литник упирающимся непосредственно в модель, так как в этом случае форма могла бы быть повреждена заливаемым металлом. Вокруг отверстия литника делают углубление для заливки расплавленного металла  [рис. 414 (j) и (k)]. Верхнюю опоку осторожно снимают с нижней и кладут рядом, плоскостью разъёма кверху. В отверстие пластинки, вделанной в плоскость разъёма нижней половины модели, вставляют стержень и слегка постукивают по нему со всех сторон, чтобы освободить модель от прилипшего песка [рис. 414(l)]. Затем во второе отверстие пластинки ввинчивают ручку и осторожно вынимают модель из формы [рис. 414 (m)]. В плоскости разъёма проделывают жёлоб от литника к форме. Литник не делают сообщающимся непосредственно с формой, потому что падение тяжёлого металла прямо в форму может испортить её, горизонтальный жёлоб устраняет эту опасность [рис. 414 (т) и (n)]. Необходимо внимательно осмотреть форму, чтобы выявить все неисправности и осторожно подправить повреждённые углы и края с помощью стальных формовочных инструментов. Комочки песка, упавшие внутрь формы, вычищают мягкой щёткой или сдувают мехами. Форму припудривают порошком графита, встряхивая над ней наполовину наполненный графитом полотняный мешочек [рис. 414 (о)]; часто графит наносят на поверхность формы с помощью мягкой кисти из верблюжьей шерсти. При отливке изделий из стали и чугуна припудривание графитом делает поверхностные слои изделия очень твёрдыми. Такое припудривание имеет целью сделать поверхность формы более твёрдой и частично заполнить промежутки между зёрнами песка. Из верхней опоки модель вытаскивают таким же способом, как из нижней [рис. 414 (р)]. Если отливка очень велика или имеет сложные очертания, то в верхней опоке проделывают один или несколько выпоров. Единственное отличие выпоров от литника состоит в том, что выпоры делают в наиболее высоко поднятых частях формы. В формах сложного очертания выпоры образуют выход для находящегося в форме воздуха. В больших формах выпоры служат для улавливания подымающегося на поверхность шлака и резервуарами для непомещающегося в форму металла, который снова стекает в форму по мере того, как остывает и получает усадку отливка [рис. 414 (q)]. Теперь можно уложить в форму шишки и составить верхнюю и нижнюю опоки. Если форма предназначена для тонких отливок из сплавов, то предварительно следует прогреть обе половины формы с помощью ручной горелки. Делают это с целью испарить находящуюся у поверхности формы воду. В противном случае эта вода может охладить металл прежде, чем вся форма будет заполнена. Процесс изготовления шишки заключается в следующем. Шишечные ящики наполняют смесью крупного песка со связывающим веществом, утрамбовывают и снимают излишек песка, проводя по плоскости разъёма ящика краем ровной пластинки. Перевернув шишечные ящики на лист металла и слегка постукивая по ним, освобождают обе половины шишки и потом отжигают их в печи в течение нескольких часов. Затем половинки склеивают между собой смесью, из которой они сделаны, или клеем и снова отжигают (рис. 415). Для изготовления шишек применяют чистый кварцевый песок, просеянный через сито № 50, но задержанный ситом № 70. В качестве связывающих может служить большое количество веществ, полный список которых читатель найдёт в руководствах по литейному делу. Наиболее доступные из этих веществ приведены в таблице II, где указано также, какое количество их должно быть взято. Если в качестве связывающего вещества взято льняное масло, то шишки отжигают в течение полутора часов при температуре 220°С. Если пользуются другими связывающими веществами, то прокаливание ведётся в течение полутора часов при 175°С. Наиболее прочные шишки получают, когда пользуются льняным маслом; смола и дёготь дают наименее прочные шишки. Тонкие, ломкие шишки часто укрепляют железной проволокой. Если шишка очень велика, то необходимо, чтобы газы, образующиеся в ней при заливке металла, имели выход, так как в противном случае они могут раздуть отливку. Чтобы этого не случилось, в песок, идущий на изготовление шишек, вкладывают полоски воска. Когда шишки прокаливаются, воск вытекает, оставляя отверстия для выхода газов. Готовую шишку помещают в форму и составляют опоки. Нижняя и верхняя опоки должны быть прочно скреплены, чтобы заливаемый металл не мог поднять верхнюю опоку и вытечь через образовавшийся зазор. После этого форма готова для заливки металла [рис. 414 (r), 414 (s) и 414 (t)]. Когда требуется изготовить большое число одинаковых отливок, пользуются шпунтовыми досками. Доски эти имеют штыри и гнёзда, соответствующие штырям и гнёздам верхней и нижней опок. Гнёзда ольой доски соответствуют штырям верхней опоки, штыри другой — гнёздам нижней опоки. Обе половины модели постоянно укреплены на своих досках в таком положении, чтобы была обеспечена правильная сборка формы. Таким образом обе половины формы изготовляются отдельно. Изготовлять их могут разные рабочие, и нет необходимости собирать форму до момента заливки металла. Если имеются металлические модели, то на каждой доске можно укрепить по нескольку штук и обеспечить таким образом одновременную отливку множества изделий. Расплавленный металл вливают в форму осторожно. Предварительно следует снять шлак и накипь, образующиеся на поверхности находящегося в ковше или тигле металла. Если металл имеет достаточно низкую температуру плавления, позволяющую использовать железный сосуд, то можно воспользоваться чайником, у которого носик сообщается с нижней частью. В этом случае при заливке металла в форму плавающий шлак и окислы останутся внутри чайника. Если форма вмещает большое количество металла, то рабочий, обычно, размешивает в ней метал, погружая в выпор железный прут   и   двигая   его  вверх  и  вниз.    Благодаря размешиванию, находящийся в выпоре металл не затвердевает до тех пор, пока не затвердеют внешние слои отливки. Когда центральные части отливки получат усадку, металл, находящийся в выпоре, опускается внутрь формы, препятствуя образованию усадочной раковины в верхней части отливки. Обычно выходящие из формы газы быстро сгорают; если же горение у плоскости разъёма формы продолжается слишком долго, то нужно залить пламя водой, чтобы предотвратить полное обугливание опок. Обычно большие отливки оставляют остывать на всю ночь. Меньшие отливки можно извлекать из формы немедленно. Иногда, при изготовлении инструментов, небольшие отливки извлекают из форм ещё нагретыми до красного каления и погружают их в воду. Образующийся при этом пар сдувает песок с поверхности отливки и даже выдувает из неё шишки. Полученные таким образом отливки оказываются совершенно чистыми. Когда отливка вынута из формы [рис. 414 (u)], нужно обрубить литник, выпоры и жёлоб. После этого отливку можно обработать на станке или другим способом. Часто нужно, прежде чем сдать заказ в литейную, оценить вес готовой отливки. Для того чтобы сделать такую оценку, достаточно взвесить модель и умножить её вес на коэффициент, показывающий отношение удельного веса металла отливки к удельному весу материала модели. При этом, разумеется, необходимо учитывать наличие шишек. В таблице III приведены некоторые из этих коэффициентов. Если отливка изготовляется самой лабораторией, то нужно помнить о том, что литники и выпоры увеличивают количество металла, необходимого для изготовления отливки. Литейная не включает этот металл в стоимость отливки, так как литник и выпоры идут снова в дело. Баббиты состоят в основном из сплава свинца и олова с некоторым количеством сурьмы, достаточным для того, чтобы при застывании металл несколько расширялся. В продаже имеется много сортов баббита с различными свойствами. Некоторые из них пригодны для изготовления подшипников, рассчитанных на большое число оборотов; некоторые предназначены для производства подшипников, способных выдержать большую нагрузку. Подшипники из баббита отливают обычно в каком-либо держателе так, что баббит образует вкладыши. Иногда такие подшипники отливают в виде сплошной втулки, которую потом просверливают и подгоняют по размеру вала. Чаще, однако, их отливают из двух половин, пользуясь при отливке временным валом. Для многих целей такие подшипники достаточно хороши без последующей обработки.   Если же от подшипников  требуется точность, то после отливки их необходимо пришабрить по валу. При отливке подшипников всегда нужно пользоваться временным валом, так как горячий баббит может испортить вал. На рис. 416 показан способ отливки разъёмного подшипника. Отливка в формах из раковин. Остаётся ещё один метод отливки изделий, который может оказаться полезным в лабораторных условиях, — отливка в формах из раковин каракатицы. Достоинства этого метода заключаются в его простоте и быстроте изготовления отливки: изготовление и заливка формы отнимают около получаса. Однако отливаемое изделие не может иметь толщину более 6 — 7 мм, ширину более 40 мм и длину более 75 мм. Модель должна быть металлической, так как она подвергается давлению. Конусность может быть весьма мала или даже совсем отсутствовать. Не должно быть шишек. Рис. 418 даёт ясное представление об этом методе. Мягкая известковая поверхность раковины весьма податлива и сохраняет очень чёткий отпечаток любого вдавленного предмета. Если нужно вдавить толстую модель, то легче всего сделать это в несколько приёмов, очищая каждый раз отпечаток от раздробленного материала. Раковина выдерживает весьма высокую температуру ;и достаточно пориста, чтобы находящийся в форме воздух имел выход наружу.   Джон Стронг «Практика современной физической лаборотории», ОГИЗ, Ленинград, 1948, стр. 415-437.

Другие методы литья металлов

Содержание.

• Центробежное литье металлов
• Разливка в формы. Процесс затвердевания расплава
• Другие методы литья металлов

Кокильное литье.  К о к и л и — это металлические литейные формы. Простейшим видом кокиля является самодельная л и с т о в а я и з л о ж н и ц а. Она представляет собой две металлические пластины с выдавленными в них углублениями требуемой формы. В верхней части пластин находится литниковая воронка. Для специальных отливок такую изложницу можно легко изготовить самостоятельно (рис. 1).

 

Рис. 1. Самодельный кокиль с различными проволочными

вставками.

 

В двух прямоугольных стальных пластинах выбивается литниковая воронка. Затем из четырехгранной проволоки выгибают контур заливочной полости желаемой формы, укладывают эту согнутую проволоку между стальными пластинами и плотно зажимают их в тисках или струбцине; литейная форма готова. В случае необходимости на проволоке делают пропилы для выхода воздуха. У таких <проволочных> форм соотношение между толщиной отливки и ее весом должно быть выдержано в следующих пределах:

 

Толщина в мм	4	5	6	7
Вес в г	50-100	100-300	300-600	600-1000

 

Перед заливкой рекомендуется закоптить рабочие поверхности литника и изложницы пламенем восковой свечи, чтобы создать изолирующий и скользящий слои для втекающего металла.
Только в исключительных случаях, например при отливке пустотелых деталей, внутреннюю поверхность изложницы покрывают тончайшим слоем масла. Если масло или воск будут нанесены толстым слоем, то под действием тепла заливаемого металла они могут вскипеть и загореться, что приведет к многочисленным дефектам отливок.
Перед литьем всегда необходимо установить форму на железную заливочную плиту, посыпанную песком, чтобы уловить случайно прорвавшийся при заливке металл. Большие листовые и <проволочные> изложницы следует устанавливать наклонно, чтобы заливаемый металл скользил внутрь, а не падал бы сверху, разбрызгиваясь при ударе о дно формы.

 

Рис. 2. Раскрытый стальной кокиль для обручального кольца с готовой отливкой.

 

Формы из чугуна и стали следует слегка подогревать, чтобы расплавленный металл не подвергался внезапному быстрому охлаждению. Металлические формы из алюминиевых сплавов могут применяться без предварительного подогрева.
В условиях небольших предприятий хорошо зарекомендовали себя стальные кокили для отливки обручальных колец, показанные на рис. 2. Расстояние между полуформами кокиля, определяющее ширину кольца, регулируется с помощью внешнего винта. Дефекты, наблюдаемые при отливке обручальных колец в кокиль и меры их предупреждения даны в таблице.

 

Возможные дефекты при литье в кокиль и способы их устранения

 

Вид дефекта	Причина появления	Способы устранения
Литейная форма не залита полностью	Холодный металл; недогрев или перегрев изложницы	Выше нагреть расплав, правильно нагреть форму
Усадочные раковины на внутренней стороне кольца под прибылью	Мало сечение литника; расплав слишком холоден	Расширить литник, увеличить перегрев металла. Правильно выбрать температуру нагрева формы
Пористость отливки	Газы или воздух не смогли выделиться	Изложницу не смазывать маслом, расширить вентиляционные каналы

 

Литье в разовые формы. В противоположность литью в кокиль при литье в разовые формы их изготовляют каждый раз заново собственными средствами. Преимущество этого метода заключается в том, что он дает возможность получения отливок самых разнообразных размеров и фасонов. Недостаток состоит в том, что такую форму можно использовать только один раз.

 

Литье в известковые формы из осса-сепии. Это один из надежных и быстрых способов литья в формы, изготовленные из известковой раковины моллюска каракатицы, часто применяемые для отливки мелких изделий: колец, брошей и т. п. Область его применения ограничивается тем, что толщина раковины допускает формовку моделей только до определенного размера, и, кроме того, невозможно воспроизвести точно тонкий рисунок модели. Одна сторона такой раковины является прочной и твердой, другая, служащая для воспроизведения отпечатка модели, — податливой, мягкой и мелкозернистой.

 

Изготовление формы, состоящей из двух частей для отливки шинки мужского кольца. При отсутствии готовой шинки модель ее можно изготовить из свинца. Из свинцовой полосы вырезают и выпиливают заготовку с необходимой формой сечения и сгибают ее. Диаметр шинки должен быть чуть меньше, чем это требуется для готового изделия, так как после ковки и опиливания отливки диаметр кольца получится несколько большим. Если модель сборная, то детали ее соединяются шеллаком.
В основном следует обратить внимание на то, чтобы модель не могла уходить <под себя>, т. е. чтобы модель не могла расширяться книзу от плоскости разъема формы, так как при извлечении ее в таком случае можно разрушить материал формы.
По этой же причине внутреннюю поверхность кольца следует делать не только гладкой, но и слегка выпуклой по ширине, так как в этом случае модель будет легче извлечь из формы.
Раковину осса-сепии средней величины разрезают на две равные части в продольном направлении. Плоскости разреза обеих половинок с внутренней мягкой стороны пришлифовываются оселком. Форму изготавливают таким образом, чтобы утолщенная часть ее находилась внизу. В одну из полуформ вдавливают почти до половины модель шинки, затем на нее накладывают и прижимают вторую половину формы. Потом их сжимают так, чтобы пришлифованные плоскости изложницы плотно прилегали друг к другу. Одновременно с этим по углам одной из полуформ устанавливаются минимум два уголка из стального или латунного листа для фиксации полуформ. Наружные края формы ровно обрезают. Стенки формы не должны быть очень тонкими, так как при разливке металла они могут разрушиться. Кроме фиксирующих уголков, точное положение полуформ перед заливкой можно устанавливать по рискам, надпиленным ножовкой на боковых стенках обеих полуформ.
После вдавливания модель осторожно вынимают. Литниковый канал вырезают в виде широкой воронки. Чертилкой прорезают несколько вентиляционных каналов, от полости формы вверх, для отвода воздуха и горючих газов. Готовую форму очищают сухой мягкой кисточкой, составляют в соответствии с маркировочными уголками и надрезами и связывают мягкой проволокой. На внешней твердой стороне панцирьной формы выпиливают несколько канавок для предотвращения смещения проволоки. После просушки форма готова к заливке.

 

Изготовление формы, состоящей из трех частей, для отливки массивного мужского кольца с кастом для камня (рис. 3).

 

Рис. 3. Раскрытая известковая форма из трех частей с готовой отливкой.

 

Изготовление модели. Модель можно изготовить из свинцовой полосы, как это было описано при изготовлении шинки кольца. Во многих случаях рациональнее отлить заготовку из свинца в простейшей листовой форме и затем довести ее до нужной конфигурации и размеров. Из тонкой латунной полосы сгибают контур формы (рис. 4, а), слегка вдавливают его в плоский кусок древесного угля и закрепляют булавками. Расплавленный свинец заливают в форму и получают заготовку модели. При желании в касте заготовки можно сделать отверстие. Для этого в месте каста в контурной полосе формы делают прямоугольные надрезы и, отогнув лапки, устанавливают на них стержень (рис. 4, б). Для предотвращения утечки свинца из формы позади образовавшихся окон устанавливают латунные полоски. Этим методом можно изготавливать модели различной формы и конфигурации.

 

Рис. 4. Листовая форма для изготовления свинцовой модели: а) кольца со сплошным кастой; б) кольца с полым кастой.

 

Изготовление формы. Большую раковину осса-сепии разрезают на три части. Обе верхние части предназначены для шинки, нижняя — для каста. Все три части с внутренней стороны обрабатывают по плоскости. В обе боковые верхние части вдавливают модель шинки кольца, до заплечиков каста, одновременно с маркировочными уголками. После этого части формы разъединяют, вынимают модель, собирают полуформы вместе и пришлифовывают нижнюю поверхность частей форм, пока не покажется отпечаток шинки. Модель снова вставляют в форму и вдавливают каст кольца в нижнюю часть заготовки формы до полного совпадения всех трех частей формы. Одновременно с этим вдавливают нижние маркировочные уголки. После этого модель снова вынимают и прорезают литниковый и вентиляционный каналы. Затем форму собирают так, как показано на рис. 5.
Заливка. При литье в известковые формы из осса-сепии необходима довольно большая прибыль. Так как литье должно осуществляться при более низких температурах, то для улучшения литейных качеств металла рекомендуется добавлять в расплав непосредственно перед разливкой 0,5% чистого цинка. Добавка цинка существенно снижает поверхностное натяжение и вязкость расплава при низких температурах. Расплав перемешивают и, как только на поверхности появится затвердевающая пленочка, производят разливку. Если заливку производить слишком перегретым металлом, то форма выгорает и вследствие этого отливка получается нечеткой, и, кроме того, она становится пористой.

 

Рис. 5. Собранная и подготовленная для литья известковая форма из осса-сепии.

Литье в песчаные (земляные) формы. При литье в песчаные формы применяются две прямоугольные рамки — опоки, изготовленные из стали или легких металлов. На узкой стороне опок делается литниковая воронка. Одна из опок имеет направляющие штифты, входящие в соответствующие отверстия другой опоки.
Подготовка песка. Сухой формовочный песок просеивают через мелкое сито и увлажняют. Затем его основательно перемешивают до тех пор, пока он не станет вязким и пластичным. Для пробы скатывают мелкие шарики, высоко подбрасывают их и ловят. Если песок хороший, то шарики не распадаются.

 

Изготовление формы для восьмиугольной выпуклой броши (рис. 6).
Опока с направляющими отверстиями устанавливается внутренней стороной на стеклянную подмодельную плиту. В нижней трети опоки укладывается модель. Модель и подмодельная плита припудриваются припылом. Затем опоку наполняют небольшим количеством песка, который слегка прижимают к модели деревянной трамбовкой для того, чтобы песок по возможности хорошо заполнил все изгибы поверхности. Только после этого тщательно утрамбовывают стальной трамбовкой и постепенно заполняют песком форму доверху. Стальной линейкой удаляют лишний песок заподлицо с высотой опоки. Заформованную опоку переворачивают и укладывают на подмодельную плиту моделью вверх. На нее устанавливают вторую опоку. Модель зачищают и припудривают ликоподием всю поверхность песчаной формы. Далее проделывают то же самое, что и с первой опокой, т. е. насыпают песок, слегка прижимают его к модели, затем плотно утрамбовывают и сглаживают. После этого опоки разъединяют.
Осторожным постукиванием деревянным молоточком модель расталкивается в форме, а затем, после переворачивания опоки, выпадает из нее (приподнимать модель пинцетом не рекомендуется). От отпечатка модели в обеих полуформах прорезается литниковый канал. Его поверхность выглаживают мягкой кисточкой, смоченной в воде, чтобы облегчить скольжение жидкого металла при заливке. Литниковый канал должен быть по возможности длинным. При литье небольших предметов нет необходимости прорезать вентиляционные каналы, так как высохшая формовочная масса обладает достаточной газопроницаемостью.
Подготовка к литью и заливка. Форму собирают, закрепляют опоки струбцинами и медленно просушивают над печью. Быстрая просушка приводит к разрушению формы. Для контроля степени просушки вплотную к литнику прикладывают зеркало. Если оно не запотевает, то форму можно подогревать открытым пламенем до той температуры, которая необходима при заливке.
Одновременно металл расплавляют, нагревают его примерно на 150 градусов выше температуры ликвидуса и выливают в горяцую форму.

Рис. 6. Раскрытые опоки песчаной формы с моделью.

 

По материалам книги ‘Теория и практика ювелирного дела’, 1975 год

<< Предыдущая статья

Кастинг

Для формования пластмасс см. Литье (процесс).

Для использования в других целях см. Кастинг (значения).

Расплавленный металл перед разливкой

Мемориал Холокоста на Юденплац (Безымянная библиотека), автор: Рэйчел Уайтрид. Бетонное литье книг на вывернутых наизнанку полках библиотек.

Кастинг это производство процесс, при котором жидкий материал обычно заливается в форма, который содержит полую полость желаемой формы, а затем дает возможность затвердеть. Затвердевшая часть также известна как Кастинг, который выталкивается или выламывается из формы для завершения процесса. Материалы для литья обычно — это металлы или различные настройки времени материалы, которые лечить после смешивания двух или более компонентов вместе; примеры эпоксидная смола, бетон, штукатурка и глина. Литье чаще всего используется для изготовления сложных форм, которые в противном случае было бы трудно или неэкономично изготовить другими методами. Тяжелое оборудование, такое как станины станков, гребные винты судов и т. Д., Можно легко отлить в требуемый размер, а не производить путем соединения нескольких мелких деталей.^[1]

Кастинг — это процесс, которому уже 7000 лет. Самая старая сохранившаяся отливка — медная лягушка 3200 г. до н.э.^[2]

Содержание

• 1 История
• 2 Типы
  • 2.1 Металл
  • 2.2 Штукатурка, бетон или пластмассовая смола
• 3 Окучивание
• 4 Моделирование процесса литья
• 5 Смотрите также
• 6 использованная литература
• 7 дальнейшее чтение

История

Танцующая девушка Мохенджо-Даро

На протяжении всей истории металлическое литье использовалось для изготовления инструментов, оружия и религиозных предметов. История и развитие литья металла восходит к Южной Азии (Китай, Индия, Пакистан и т. Д.). ^[3] Традиции и религии Южной Азии в значительной степени полагались на отливки статуй и реликвий.^[4] Эти предметы часто делались из медный сплав с примесью свинца.^[5] С начала металлургия Большинство отливок представляли собой простые формы, состоящие из одной или двух частей, сделанные из камня или керамики. Однако есть свидетельства утраченного воскового литья во многих древних цивилизациях.^[4]

Обнаруженный свинец ранними цивилизациями способствовал текучести расплавленной меди, что позволило им создавать более сложные конструкции. Например, танцующая девушка Мохенджо-Даро отливка из медного сплава, в которой, скорее всего, используется метод выплавляемого воска.^[4] Отливка по выплавляемой восковой модели может быть датирована 4000 годом до нашей эры или эпохой энеолита.^[4] Один из старейших изученных примеров этой техники — амулет возрастом 6000 лет из Цивилизация долины Инда. ^[6]

Индия считается одной из первых цивилизаций, использовавших методы литья для массового производства монет. Примерно в середине первого тысячелетия до нашей эры (1000 г. до н.э. — 1 г. до н.э.) использовавшиеся монеты были сделаны из серебра, но в течение тысячелетия монеты перешли на литой медный сплав.^[4] Была разработана новая технология для массового производства новых медных монет. Представлен составной шаблон для штабелирования монет. Несколько форм были помещены друг на друга в глиняный цилиндр, чтобы расплавленный металл мог литься по центру, заполнять и затвердевать в открытых пространствах.^[4] Этот процесс позволял производить одновременно сто монет.^[4]

На Ближнем Востоке и в Западной Африке техника потерянного воска использовалась очень рано в их металлургических традициях, в то время как Китай перенял ее намного позже. Считается, что в Западной Европе техника потерянного воска практически не использовалась, особенно по сравнению с таковой цивилизацией долины Инда. ^[4] Частей потерянного воска в столице не было найдено. Аньян в течение Династия шейн (1600-1040 гг. До н.э.), в то время как было обнаружено большое количество (100000 штук) фрагментов формы. Это привело к выводу, что во время этой династии утраченный воск в столице не исполнялся. Однако открытие маски, изготовленной с использованием литьевого формования, датируемой примерно 1300 годом до нашей эры, указывает на то, что техника утраченного воска могла повлиять на другие регионы Китая.^[7]

Историки спорят о происхождении создания пушки, но большинство свидетельств указывает на Турцию и Среднюю Азию в 18 и 19 веках. Процесс литья пушки немного сложнее с использованием глиняного сердечника, шаблона, вокруг которого отливают глину, а затем выламывают, после чего следует сборка в литейной яме, которая включает связывание отливки железными лентами.^[4]

Типы

Основная статья: Перечень производственных процессов § Литье

Металл

Основная статья: Литье (металлообработка)

В металлообработке металл нагревают до жидкого состояния и затем выливают в форму. Форма представляет собой полую полость, имеющую желаемую форму, но форма также включает бегуны и стояки которые позволяют металлу заполнять форму. Затем форма и металл охлаждаются, пока металл не затвердеет. Затем затвердевшую деталь (отливку) извлекают из формы. Последующие операции удаляют лишний материал, возникший в процессе литья (например, направляющие и стояки).

Штукатурка, бетон или пластмассовая смола

Основная статья: Литье из смолы

Гипс и другие химические отверждаемые материалы, такие как бетон и пластмассовая смола, могут быть отлиты одноразовым способом. трата формы, как указано выше, многокомпонентные формы или формы, изготовленные из небольших жестких деталей или гибкого материала, такого как латексная резина (которая, в свою очередь, поддерживается внешней формой). При заливке гипса или бетона поверхность материала ровная и непрозрачная. Часто на поверхность наносят средства местного действия. Например, окраска и травление могут использоваться таким образом, чтобы придать им вид металла или камня. В качестве альтернативы, материал изменяется в процессе первоначального литья и может содержать цветной песок, чтобы придать вид камня. Отливка бетона, а не гипса, позволяет создавать скульптуры, фонтаны или сидения для использования на открытом воздухе. Имитация высококачественного мрамора может быть выполнена с использованием определенных химически отверждаемых пластмассовых смол (например, эпоксидная смола или полиэстер которые термореактивные полимеры ) с добавлением порошкового камня для окрашивания, часто с обработкой нескольких цветов. Последний является обычным средством изготовления умывальников, верхних частей умывальников и душевых кабин, с умелой работой с несколькими цветами, что приводит к моделированию рисунков окрашивания, которые часто встречаются в естественных мрамор или травертин.

Окучивание

Необработанные отливки часто содержат неровности, вызванные швами, и дефекты форм,^[7] а также порты доступа для заливки материала в формы.^[8] Процесс резки, шлифовки, бритья или шлифования этих нежелательных бит называется «зачисткой». ^[9][10] В наше время были разработаны роботизированные процессы для выполнения некоторых из наиболее повторяющихся частей процесса зачистки,^[11] но исторически окутники выполняли эту тяжелую работу вручную,^[5] и часто в условиях, опасных для их здоровья.^[12]

Сборка может значительно увеличить стоимость конечного продукта, и разработчики форм стремятся минимизировать ее за счет формы формы, отливаемого материала, а иногда и за счет включения декоративных элементов.^[13][7]

Моделирование процесса литья

При моделировании процесса литья используются численные методы для расчета качества литых деталей с учетом заполнения литейной формы, затвердевания и охлаждения, а также обеспечивается количественный прогноз механических свойств отливки, термических напряжений и деформации. Моделирование точно описывает качество литого компонента до начала производства. Литую оснастку можно спроектировать с учетом требуемых свойств компонентов. Это дает преимущества, помимо сокращения предсерийного отбора проб, поскольку точная компоновка всей системы литья также приводит к экономии энергии, материалов и инструментов.

Программное обеспечение поддерживает пользователя в проектировании компонентов, определении практики плавки и методах литья, вплоть до изготовления моделей и форм, термообработки и чистовой обработки. Это экономит затраты на всем процессе изготовления отливок.

Моделирование процесса литья изначально разрабатывалось в университетах с начала 70-х годов, в основном в Европе и США, и считается наиболее важной инновацией в технологии литья за последние 50 лет. С конца 80-х годов коммерческие программы (такие как AutoCAST и МАГМА ), которые позволяют литейным предприятиям по-новому взглянуть на то, что происходит внутри формы или штампа во время процесса литья.

Смотрите также

• Инженерный портал

• Центробежное литье (промышленное) — Техника литья, которая обычно используется для литья тонкостенных цилиндров.
• Заглушка сердечника — Закрытие отверстий для литья в песчаные формы на блоках двигателей внутреннего сгорания с водяным охлаждением
• Литье под давлением — Процесс литья металла, который характеризуется нагнетанием расплавленного металла под высоким давлением в полость кристаллизатора.
• Литье стекла — Процесс, при котором стеклянные предметы отливаются путем направления расплавленного стекла в форму, где оно затвердевает.
• Литье по выплавляемым моделям — производственный процесс на основе литья по выплавляемым моделям
• Литье по потере пены — Тип процесса литья по схеме испарения
• Литье по выплавляемой восковой модели — Процесс отливки дубликата металлической скульптуры из оригинальной скульптуры.
• Литье (процесс) — Формование жидкого или пластикового материала путем приведения его в соответствие с более жесткой формой
• Постоянное литье в формы — Процесс литья металла с использованием многоразовых форм
• Быстрый кастинг — Использование трехмерной печати для создания одноразовых выкроек
• Литье в песок — Процесс литья металла с использованием песка в качестве материала формы
• Скольжение — Техника формовки в керамике

использованная литература

1. ^ Дегармо, Э. Железо и сталь. Луи Кассье. 1971. с. 80.

дальнейшее чтение

• Кэмпбелл, Джон (2003), Кастинг (2-е изд.), Баттерворт-Хайнеманн, ISBN  0-7506-4790-6.

Направление подготовки: 190600

%PDF-1.5 % 1 0 obj > /Metadata 2 0 R /OCProperties > /OCGs [3 0 R] >> /Pages 4 0 R /StructTreeRoot 5 0 R /Type /Catalog >> endobj 6 0 obj /ModDate (D:20140317161723+04’00’) /Producer /Title >> endobj 2 0 obj > stream application/pdf

Admin

Направление подготовки: 190600

2013-09-26T21:46:45+03:00Microsoft® Word 20102014-03-17T16:17:23+04:002014-03-17T16:17:23+04:00Microsoft® Word 2010uuid:2a7e0552-b762-445c-b195-f70a88bea99cuuid:a2e013e2-102a-4a3b-90ed-d46494d527c2 endstream endobj 3 0 obj > >> >> endobj 4 0 obj > endobj 5 0 obj > endobj 7 0 obj > /MediaBox [0 0 595. 32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /ProcSet [/PDF /Text /ImageC] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 1 /Tabs /S /Type /Page /Annots [111 0 R] >> endobj 8 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /ProcSet [/PDF /Text] >> /Rotate 0 /StructParents 2 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 9 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /ProcSet [/PDF /Text] >> /Rotate 0 /StructParents 3 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 10 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /ProcSet [/PDF /Text] >> /Rotate 0 /StructParents 4 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 11 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 5 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 12 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 6 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 13 0 obj > /MediaBox [0 0 595. 32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 7 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 14 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 8 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 15 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 9 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 16 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 10 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 17 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 11 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 18 0 obj > /MediaBox [0 0 595. 32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 12 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 19 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 13 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 20 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 14 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 21 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 15 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 22 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 16 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 23 0 obj > /MediaBox [0 0 595. 32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 17 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 24 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 18 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 25 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 19 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 26 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 20 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 27 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 21 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 28 0 obj > /MediaBox [0 0 595. 32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 22 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 29 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 23 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 30 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 24 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 31 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 25 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 32 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 26 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 33 0 obj > /MediaBox [0 0 595. 32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 27 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 34 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 28 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 35 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 29 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 36 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 30 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 37 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 31 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 38 0 obj > /MediaBox [0 0 595. 32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 32 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 39 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 33 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 40 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 34 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 41 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 35 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 42 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 36 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 43 0 obj > /MediaBox [0 0 595. 32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 37 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 44 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 38 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 45 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 39 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 46 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 40 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 47 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 41 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 48 0 obj > /MediaBox [0 0 595. 32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 42 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 49 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 43 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 50 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 44 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 51 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 45 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 52 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 46 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 53 0 obj > /MediaBox [0 0 595. 32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 47 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 54 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 48 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 55 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 49 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 56 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 50 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 57 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 51 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 58 0 obj > /MediaBox [0 0 595. 32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 52 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 59 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 53 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 60 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 54 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 61 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 56 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 62 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 57 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 63 0 obj > /MediaBox [0 0 595. 32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 58 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 64 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 59 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 65 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 60 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 66 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 61 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 67 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 62 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 68 0 obj > /MediaBox [0 0 595. 32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 63 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 69 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 64 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 70 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 65 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 71 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 66 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 72 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 67 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 73 0 obj > /MediaBox [0 0 595. 32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 68 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 74 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 69 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 75 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 70 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 76 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 71 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 77 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 72 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 78 0 obj > /MediaBox [0 0 595. 32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 73 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 79 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 76 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 80 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 77 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 81 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 78 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 82 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 79 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 83 0 obj > /MediaBox [0 0 595. 32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 80 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 84 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 81 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 85 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 82 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 86 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 83 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 87 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 84 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 88 0 obj > /MediaBox [0 0 595. 32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 85 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 89 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 86 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 90 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 87 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 91 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] >> /Rotate 0 /StructParents 88 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 92 0 obj > /MediaBox [0 0 595.32 841.92] /Parent 4 0 R /Resources > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /XObject > >> /Rotate 0 /StructParents 89 /Tabs /S /Type /Page >> endobj 93 0 obj > /MediaBox [0 0 595. tyL1VtGITn9Xc=~ ‘gƓE=Aq»m(ɚQP3J QW:pB

ТКМ (Вальтер А.И.)_1 / Лекции / Лекция-18

Лекция №18

1. Изготовление отливок из серого, высокопрочного и ковкого чугунов. Плавка чугуна в вагранках, дуплекс-процессом. Отжиг белого чугуна.

2. Изготовление стальных отливок, изготовление отливок из сплавов цветных металлов. Изготовление отливок из тугоплавких сплавов.

3. Технологичность конструкций литых деталей. Конструирование литых деталей.

4. Дефекты отливок и причины их возникновения. Методы контроля.

Литейные сплавы. При достаточной жидко текучести расплавленный металл легко растекается и хорошо заполняет самые узкие места в форме. Некоторые металлы (например, медь) в расплавленном состоянии густые и плохо заполняют формы, поэтому мало пригодны для фасонного литья. Такие сплавы, как бронза и латунь, достаточно жидкотекучи.

Важнейшие требования к литейным сплавам:

• малая усадка, т. е. незначительное уменьшение линейных размеров и объема при затвердевании и остывании. Для фасонного литья допустима усадка до 2.5%. Чем больше усадка, тем крупнее усадочные раковины и вероятнее появление трещин, так как податливость формовочной смеси ограничена;

• однородность, заключается примерно в одинаковом химическом составе всех частей отливки. Сплавы с большей ликвацией по плотности непригодны для отливки обычными способами;

• легкоплавкость — свойство металлов плавиться при невысокой температуре. Из легкоплавких металлов легче получит отливки.

Чугунное литье. Основную массу чугунного литья производят из серого чугуна. Кроме того, отливки получают и из белого чугуна с последующим отжигом на ковкий чугун. Литье из серого чугуна — основная продукция литейных цехов. Это объясняется в первую очередь его невысокой стоимостью, хорошими литейными свойствами, относительно невысокой температурой плавления (1100 — 1200 ⁰С), хорошей жидко текучестью, малой усадкой — около 1%, однородностью отливок.

Хрупкость чугуна несколько ограничивает его применение. Однако множество деталей машин и механизмов не испытывающих больших ударных нагрузок, отливают из серого чугуна. Значительное улучшение свойств чугунного литья достигается модифицированием.

Отливки из белого чугуна отжигают на ковкий чугун. Содержание углерода в этом чугуне ограничивается до 2.2 — 2.3%. Чтобы предотвратить образование свободного графита в процессе литья, содержание кремния не должно превышать 1.4%. Повышенная жидко текучесть чугуна достигается при наличии фосфора (для машинного литья до 0.2%). Марганец препятствует распадению карбидов железа (Fe₃C) при отжиге, поэтому его содержание не должно превышать 0.6% (а для ферритных чугунов 0.5%). Усадка белых чугунов составляет около 2%.

Для плавки чугуна в литейных цехах чаще всего применяют вагранки. Вагранка представляет собой шахтную печь (рис. 1), выложенную шамотным кирпичом 2 в стальном кожухе 3. Загрузка шихты производится через колошниковое отверстие 5 с колошниковой площадки 4. Воздух для горения топлива (кокса) поступает в вагранку от вентилятора по трубам через стальную коробку 6, опоясывающую вагранку, и через фурмы 7. Часть вагранки от верхнего ряда фурм до колошникового отверстия называют шахтой. Выше шахты находится дымовая труба с искрогасителем. Нижнюю часть, от лещади 1 до фурм называют горном. Лещадь наклонена в сторону копильника 9, где накапливается расплавленный чугун и выравнивается его состав. У копильника находится летка 10 и желоб 11 для выпуска чугуна, а также одна или две шлаковые лётки 8. Обычно вагранка работает 8 — 10 часов в сутки. Производительность её зависит от диаметра шахты и колеблется в пределах от 1 т до 25 т чугуна в час. В литейных цехах машиностроительных заводов вагранки выдают 3 — 8 т в час.

Иногда вагранки строятся без копильника, и тогда чугун и шлак выпускают через лётки из горна.

Загрузка шихты производится бадьей 12 с опускающимся конусным или откидным дном.

Для выдачи литья заданного химического состава составляют шихту из чушкового чугуна, чугунного и стального лома и ферросплавов в определенных пропорциях.

Рис. 1. Схема вагранки с копильником

Подготовленная металлическая шихта, топливо и флюсы загружаются в вагранку отдельными порциями (колошами).

При плавке в вагранке кислород дутья выжигает примеси кремния 10 -15%, марганца 17 — 22%, железа 0.4 — 1.5%; содержание фосфора остается без изменения; углерод несколько выгорает, но его потеря компенсируется науглероживанием чугуна от кокса. Содержание серы несколько увеличивается за счет кокса, поэтому для вагранок используют литейный кокс с пониженным содержанием серы.

Образующиеся окислы шлакуются известняком.

Для получения высококачественных сортов серого чугуна, а также легированного и ковкого чугуна применяют двойные (дуплекс) процессы: плавку в вагранке и дуговой или пламенной печи, что дает возможность перегреть чугун и выдать его точно заданного состава.

Стальное литье. Литейные свойства стали хуже, чем у чугуна: она не столь жидкотекуча и хуже заполняет форму. Усадка стали 2% и выше, поэтому усадочные раковины в отливках могут быть значительных размеров, сталь тугоплавка (температура плавления 1400 — 1540 ⁰С). Чтобы избежать брака по усадочным раковинам, в формах, кроме выпоров, предусматривают наросты (прибыли), достаточные для питания жидкой сталью застывающей отливки, особенно в её верхних массивных частях.

Однако высокая прочность и вязкость стальных отливок определяет их преимущества перед другими видами литья, поэтому стальные отливки применяют для ответственных деталей.

Формовочные смеси для стальных отливок должны отличаться огнеупорностью и хорошей податливостью. Однако для сухих форм применяют тощие смеси из кварцевого песка и огнеупорной глины с добавкой отработанной смеси, а также быстротвердеющие смеси с жидким стеклом.

На литье идут доэвтектоидные углеродистые стали с содержанием 0. 1 -.0.6% С, сталь Л15 — Л55 и легированные стали с марганцем, кремнием, никелем, хромом, медью, ванадием, молибденом, вольфрамом, титаном.

Сталь из малых конвертеров мартеновских печей и электропечей заливают в формы.

Емкость малых конвертеров -2 — 3 т. Чугун для них плавят в вагранке. Дутье в малый конвертер поступает через малый конвертер сбоку. Это позволяет, изменяя наклон конвертера, продувать металл по поверхности для сжигания выделяющейся окиси углерода и лучшего перегрева стали, которую выдают из конвертера при 1650 ⁰С для большей жидко текучести.

Перегретая сталь годится для самых сложных отливок. В малых конвертерах, а также в мартеновских печах выплавляют главным образом, сталь обыкновенного качества, содержащую 0.2 — 0.3% С, а в электропечах — качественную углеродистую и легированную сталь.

Литье из сплавов цветных металлов. У кремнистых латуней и алюминиевых бронз усадка составляет 1. 5 — 2.5%, и они сравнительно легко окисляются, поэтому при заливке должно быть обеспечено плавное заполнение форм.

Часто в одной опоке набивают несколько форм, соединенных питателями с общим стояком. Вес литниковой системы и прибылей иногда составляет до 150% от веса готовой отливки.

Медные сплавы для литья расплавляют в дуговых электропечах, индукционных печах со стальным сердечником и без сердечника, а также в пламенных печах.

На рис. 2 изображена качающееся дуговая электропечь. В таких печах дуга независима: она зажигается между графитовыми электродами 1. Расплавление шихты происходит за счет тепла, излучаемого дугой. Для ускорения расплавления шихты и для обеспечения однородности состава металла печи покачивают с помощью поворотного механизма 2. Этим же механизмом наклоняют печь при сливе готового металла.

Рис. 2. Качающаяся дуговая электропечь

На рис. 3 показана схема индукционной печи со стальным сердечником 1. Эти печи применяют для непрерывной массовой плавки металла одной марки, так как печь работает только при наличии кольца 2 из жидкого металла, представляющего по электрической схеме «виток» вторичной обмотки трансформатора и окружающего находящуюся под футеровкой первичную катушку 3.

Расплавленный металл выливают из печи частями, вновь погружая каждый раз «свежий», чтобы быстро расплавить от соприкосновения с перегретым жидким металлом.

Пламенные печи применяют реже, так как печные газы окисляют медные сплавы. Кроме того, в этих печах расходуется много топлива.

Для расплавления алюминиевых и магниевых сплавов применяют ванные электропечи с излучающим нагревателем сопротивления. В небольших цехах используют горны.

Рис. 3. Схема индукционной печи со стальным сердечником

На рис. 4. изображен поворотный пламенный тигельный горн со стальным тиглем 1. Топливо (мазут) подводится по трубе 3 и сгорает в пространстве 2; продукты горения отводятся через вытяжной колпак трубы 4.

Рис. 4. Пламенный тигельный горн

Заливка форм, выбивка и очистка литья. Чугун подают на заливку в поворотном ковше, выложенном шамотным кирпичом. Для уменьшения теплопотерь применяют барабанные ковши или ковши с крышкой (рис. 5). В них удобно модифицировать чугун. Для разливки стали применяют стопорные ковши.

Остывшие отливки выбивают из формы с помощью встряхивающих решеток, вибраторов и других машин; стержни выбивают вручную, на пневматических машинах или гидрокамерах струей воды под давлением 30 — 100 ат.

Прибыли, литники и выпоры от стальных отливок отделяют газовой резкой, а от чугунных — пилами. Очищают отливки от остатков формовочных и стержневых смесей окатыванием в барабанах или пескоструйными, дробеструйными и дробеметными аппаратами.

Рис. 5. Ковш с крышкой

Применяют также песко-гидравлическую очистку, при которой струю воды с песком под давлением до 70 ат и выше направляют на отливку.

Для зачистки заусенцев служат обдирочно-шлифовальные машины с крупнозернистыми абразивными кругами.

Основные виды брака. Чтобы избежать брака по усадочным раковинам, в формах кроме выпоров, предусмотрены наросты (прибыли), достаточные для питания жидкой сталью застывающей отливки, особенно в ее верхних массивных частях. Для снижения содержания газовых пузырей в отливке проводят выкуумирование жидкого металла и дополнительную дегазацию. Появление напряжений в отливках при усадке в процессе кристаллизации.

Неравномерность структуры и свойств металла по сечению отливки, приводящая к повышенным внутренним напряжениям, трещинам, короблению.

Общий недостаток всех алюминиевых сплавов – это прилипаемость к поверхности рабочей полости формы и к стерням в местах наибольшего разогрева. Для уменьшения прилипаемости в сплавы можно вводить железо.

Сплавы на основе систем Al-Si (АЛ3, АЛ4, АЛ9, ВАЛ5) склонны к газовой пористости и к образованию концентрированных усадочных раковин в массивных частях отливки, затвердевающих в последнюю очередь. Поэтому в отливках из этих сплавов следует избегать значительных местных утолщений.

Сплавы на основе системы Al-Si-Cu (АЛ3, АЛ5, АЛ32, В124) имеют повышенные механические свойства, но легирование медью ухудшает коррозионную стойкость и литейные свойства сплавов. Эти сплавы склонны к образованию газовой пористости в отливках.

97

металлургия | Определение и история

металлургия

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Михаил Ломоносов Георгиус Агрикола Дэниел Коуэн Джеклинг Сэр Алан Коттрелл Арден Л. Бемент-младший

Похожие темы:

металлоконструкции переработка полезных ископаемых металлография технологическая металлургия физическая металлургия

Просмотреть весь соответствующий контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

металлургия Искусство и наука по извлечению металлов из руд и модификации металлов для использования. Металлургия обычно относится к коммерческим, а не к лабораторным методам. Это также касается химических, физических и атомных свойств и структуры металлов, а также принципов, по которым металлы объединяются в сплавы.

История металлургии

Современное использование металлов является кульминацией долгого пути развития, растянувшегося примерно на 6500 лет. Принято считать, что первыми известными металлами были золото, серебро и медь, находившиеся в самородном или металлическом состоянии, из которых самыми ранними, по всей вероятности, были самородки золота, найденные в песках и гравии в руслах рек. Такие самородные металлы стали известны и ценились за их декоративную и утилитарную ценность во второй половине каменного века.

Самая ранняя разработка

Золото можно агломерировать в более крупные куски путем холодной ковки, но самородная медь не может, и важным шагом на пути к Веку металлов стало открытие того, что такие металлы, как медь, могут быть преобразованы в формы путем плавления и отливки в формы; среди самых ранних известных изделий этого типа — медные топоры, отлитые на Балканах в 4-м тысячелетии до н. э. Еще одним шагом стало открытие того, что металлы можно извлекать из металлосодержащих минералов. Они были собраны, и их можно было отличить по цвету, текстуре, весу, цвету пламени и запаху при нагревании. Заметно больший выход, полученный при нагревании самородной меди с сопутствующими оксидными минералами, мог привести к процессу плавки, поскольку эти оксиды легко восстанавливаются до металла в слое древесного угля при температурах выше 700 ° C (1300 ° F) в качестве восстановителя. , угарный газ, становится все более стабильным. Чтобы осуществить агломерацию и отделение расплавленной или выплавленной меди от сопутствующих минералов, необходимо было ввести оксид железа в качестве флюса. Этот дальнейший шаг вперед можно объяснить наличием минералов оксида железа госсан в выветрелых верхних зонах месторождений сульфидов меди.

Во многих регионах в последующий период производились медно-мышьяковые сплавы, обладающие превосходными свойствами по сравнению с медью как в литом, так и в деформируемом виде. Сначала это могло быть случайным из-за сходства по цвету и цвету пламени между ярко-зеленым медно-карбонатным минералом малахитом и продуктами выветривания таких медно-мышьяковых сульфидных минералов, как энаргит, а позднее за этим мог последовать целенаправленный отбор соединений мышьяка на основе их чесночного запаха при нагревании.

Содержание мышьяка варьировалось от 1 до 7 процентов, олова до 3 процентов. Практически не содержащие мышьяка медные сплавы с более высоким содержанием олова — другими словами, настоящая бронза — по-видимому, появились между 3000 и 2500 годами до нашей эры, начиная с дельты Тигра и Евфрата. Открытие значения олова могло произойти благодаря использованию станнита, смешанного сульфида меди, железа и олова, хотя этот минерал не так широко доступен, как основной минерал олова, касситерит, который, должно быть, был конечным источником. металла. Касситерит поразительно плотный и встречается в виде гальки в аллювиальных отложениях вместе с арсенопиритом и золотом; это также происходит в определенной степени в госсанах оксида железа, упомянутых выше.

Хотя бронза могла развиваться независимо в разных местах, наиболее вероятно, что бронзовая культура распространилась через торговлю и миграцию народов с Ближнего Востока в Египет, Европу и, возможно, Китай. Во многих цивилизациях производство меди, мышьяковой меди и оловянной бронзы какое-то время продолжалось вместе. Возможное исчезновение медно-мышьяковых сплавов трудно объяснить. Производство могло быть основано на полезных ископаемых, которые не были широко доступны и стали дефицитными, но относительная нехватка минералов олова не мешала значительной торговле этим металлом на значительных расстояниях. Возможно, оловянные бронзы в конечном итоге стали предпочитаться из-за возможности отравления мышьяком от паров, образующихся при окислении мышьякосодержащих минералов.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

По мере разработки выветрелых медных руд в определенных местах, более твердые сульфидные руды под ними добывались и плавились. Используемые минералы, такие как халькопирит, сульфид меди и железа, нуждались в окислительном обжиге для удаления серы в виде диоксида серы и получения оксида меди. Это не только требовало больших металлургических навыков, но также окисляло тесно связанное железо, что в сочетании с использованием флюсов из оксида железа и более сильными восстановительными условиями, создаваемыми усовершенствованными плавильными печами, приводило к более высокому содержанию железа в бронзе.

Невозможно провести четкую границу между бронзовым веком и железным веком. Небольшие куски железа должны были производиться в медеплавильных печах, поскольку использовались флюсы оксида железа и железосодержащие сульфидные руды меди. Кроме того, более высокие температуры печи создали бы условия для более сильного восстановления (то есть более высокое содержание монооксида углерода в газах печи). Ранний кусок железа с дороги в провинции Дренте, Нидерланды, был датирован 1350 годом до нашей эры, датой, которую обычно принимают за средний бронзовый век для этой области. С другой стороны, в Анатолии железо использовалось уже в 2000 г. до н. э. Есть также случайные ссылки на железо и в более ранние периоды, но этот материал имел метеоритное происхождение.

Как только была установлена ​​взаимосвязь между новым металлом, найденным в медных плавках, и рудой, добавленной в качестве флюса, естественным образом последовала работа печей для производства только железа. Несомненно, к 1400 г. до н. э. в Анатолии большое значение приобрело железо, а к 1200–1000 гг. до н. э. из него в больших масштабах изготавливали оружие, первоначально лезвия кинжалов. По этой причине 1200 г. до н.э. был принят за начало железного века. Данные раскопок указывают на то, что искусство изготовления железа зародилось в гористой местности к югу от Черного моря, где доминировали хетты. Позже это искусство, по-видимому, распространилось среди филистимлян, поскольку в Гераре были обнаружены грубые печи, датируемые 1200 г. до н. э., вместе с рядом железных предметов.

Плавка оксида железа с древесным углем требовала высокой температуры, и, поскольку температура плавления железа 1540 °C (2800 °F) тогда была недостижима, продукт представлял собой просто губчатую массу пастообразных глобул металла, смешанных с полужидкий шлак. Этот продукт, позже известный как блюм, вряд ли можно было использовать в том виде, в каком он был, но повторный нагрев и горячая ковка устранили большую часть шлака, создав кованое железо, продукт гораздо лучшего качества.

На свойства железа сильно влияет присутствие небольшого количества углерода, при этом значительное увеличение прочности связано с содержанием менее 0,5 процента. При достижимых тогда температурах — около 1200 ° C (2200 ° F) — восстановление древесным углем давало почти чистое железо, которое было мягким и имело ограниченное применение для оружия и инструментов. с изобретением лучших мехов железо поглощало больше углерода. Это привело к цветению и железным изделиям с различным содержанием углерода, что затрудняло определение периода, в течение которого железо могло быть преднамеренно упрочнено путем науглероживания или повторного нагревания металла в контакте с избытком древесного угля.

Углеродосодержащее железо имело еще одно большое преимущество, заключавшееся в том, что, в отличие от бронзы и безуглеродистого железа, его можно было сделать еще более твердым путем закалки, т. е. быстрого охлаждения путем погружения в воду. Нет никаких свидетельств использования этого процесса закалки в раннем железном веке, так что он должен был быть либо неизвестен тогда, либо не считался выгодным, поскольку закалка делает железо очень хрупким и должна сопровождаться отпуском или повторным нагревом при более низкая температура, чтобы восстановить ударную вязкость. То, что, по-видимому, было установлено на раннем этапе, было практикой многократной холодной ковки и отжига при 600–700 ° C (1100–1300 ° F), температура, естественно достигаемая при простом огне. Эта практика распространена в некоторых частях Африки даже сегодня.

К 1000 г. до н. э. железо стало известно в Центральной Европе. Его использование медленно распространялось на запад. Производство железа было широко распространено в Великобритании во время римского вторжения в 55 г. до н. э. В Азии железо также было известно в древности, в Китае около 700 г. до н.э.

Что такое литье металлов? Типы металлического литья

Содержание

Что такое металлическое литье?

Литье металла — это производственный процесс, который включает заливку расплавленного металла в форму для создания трехмерной металлической детали. Форма содержит полую полость желаемой геометрической формы, и расплавленному металлу дают остыть, чтобы сформировать затвердевшую деталь.

Реклама

Реклама

Термин «литье» также относится к детали, изготовленной в процессе литья, который насчитывает 6000 лет. Исторически он использовался для изготовления сложных и крупных деталей, которые было бы сложно или дорого производить с использованием других производственных процессов.

Объявления

Объявления

В первую очередь литье производит слитков и профилей . Слиток представляет собой отливку простой формы, предназначенную для дальнейшей обработки, такой как прессование металла и ковка. Фасонное литье предназначено для литья близких или чистых форм для получения сложной геометрии ближе к конечной детали.

Типы металлического литья

Металлическое литье делится на две группы по фундаментальному характеру конструкции литейной формы. то есть отливки в одноразовые и постоянные формы. Его можно разделить на группы в зависимости от материала, из которого он изготовлен.

• • • • • Одноразовая форма
        • Постоянная форма
        • Композитная форма

Типы металлических отливок

Прежде чем выбрать подходящую металлическую отливку для данной конструкции машиностроительного изделия, необходимо учитывать следующие факторы.

• • • • Форма и размер детали
      • Необходимое количество
      • Требуемый допуск
      • Материал

Реклама

Объявление

Объявление

Объявление

Литье в одноразовые формы

Литье в одноразовые формы использует временную форму одноразового использования для производства окончательной отливки, поскольку литейный цех ломает форму, чтобы извлечь отливку. Песок, глина и гипс являются обычными материалами, используемыми для изготовления этих форм. Для улучшения качества одноразовых форм обычно используются связующие вещества, известные как связующие вещества. Литье в одноразовые формы можно использовать для отливки сложных, сложных форм.

Рисунок 1. Алюминиевый сплав a356. Алюминиевое литье.

• • Постоянный образец
    • Литье в песчаные формы
    • Гипсовая лепнина
    • Оболочечная форма
    • Керамическая форма
  • Расходный шаблон
    • Потеря пены
    • Литье по выплавляемым моделям

Литье в песчаные формы

Литье в песчаные формы является наиболее распространенным примером литья в одноразовые формы, в котором обычно используются постоянные шаблоны для создания формы. Расплавленный металл заливается в полость одноразовой песчаной формы под действием силы тяжести или силы, где он затвердевает, образуя деталь формы полости.

Этапы литья в песчаные формы (источник: Groover (2010)

Литье в песчаные формы подробно описано в разделе «Руководство по литью в песчаные формы».

Литье в гипсовые формы

песок и работы, аналогичные литью в песчаные формы.0003

Формование оболочков

При литье оболочков используется тонкая оболочковая форма, примерно 9 мм (3/8″). Форма скреплена песком с использованием связующего из термореактивной смолы. На изображении ниже показан типичный процесс формования Shell.

Отливка в оболочку (источник: Groover (2010)

Этапы отливки в оболочку

1. 1. 1. Нагретая спичечная пластина или металлическая пластина с перетяжкой помещается на песочницу, смешанную с термореактивной смолой.
      2. Затем коробку переворачивают вверх дном, чтобы песок и смола попали на раскаленный узор. Это создает частично отвержденную смесь, которая образует твердую оболочку на поверхности рисунка.
      3. Затем коробку перемещают таким образом, чтобы отпали незатвердевшие частицы.
      4. Песчаная скорлупа отверждается нагреванием в духовке в течение нескольких минут.
      5. Оболочка удалена из выкройки.
      6. Две половины оболочковой формы собираются, поддерживаются песком или металлической дробью в ящике, и заливка завершена.
      7. Готовая отливка без литника.

Реклама

Реклама

Advertisement

Advertisement

Литье в керамические формы

Литье в керамические формы очень похоже на литье в песчаные или гипсовые формы, за исключением того, что формы изготовлены из огнеупорного керамического материала. Керамический материал может выдерживать более высокие температуры по сравнению с гипсовой формой. Следовательно, он используется для литья таких материалов, как литые стали, чугуны и другие жаропрочные сплавы.

Литье в керамические формы (Источник: www.open.edu)

Процесс подробно описан здесь – «Руководство по литью в керамические формы»

Литье по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям использует образец пенополистирола для создания песчаной формы. Затем узор испаряется, когда расплавленный металл заливают в форму. Литье по выплавляемым моделям иногда называют литьем из пенополистирола, процессом литья по выплавляемым моделям или литьем по выплавляемым моделям.

Литье по газифицируемым моделям (источник: Groover (2010) и Google images)

Этапы процесса литья по газифицируемым моделям

1. 1. 1. Пенополистирольный рисунок, покрытый огнеупорным составом
      2. Затем пенопластовая модель помещается в форму и вокруг нее уплотняется песок. Заливочный стакан и литник формируются путем заливки расплавленного металла в ту часть модели, которая образует заливочный стакан и литник.
      3. Залитый расплавленный металл испаряет полистироловый узор, когда металл входит в форму, заполняя образовавшуюся полость формы.

Литье по выплавляемым моделям

При литье по выплавляемым моделям восковая модель покрывается огнеупорным материалом для изготовления формы, которую затем расплавляют перед заливкой расплавленного металла в полость для затвердевания.

Пресс-форма для литья по выплавляемым моделям и кластер

В разделе «Руководство по литью по выплавляемым моделям» подробно описано литье по выплавляемым моделям.

Литье в постоянные формы

Иногда называемое литьем в многоразовые формы, литье в постоянные формы использует постоянные формы, повторно используемые после каждого производственного цикла. Хотя литье в постоянную форму позволяет производить повторяющиеся детали из-за повторного использования одной и той же формы, оно может производить только простые отливки, поскольку для удаления отливок необходимо открывать форму.

• • • Гравитационное литье
    • Низкое давление/вакуум
    • Литье под давлением
    • Центробежное литье

Типы литья в постоянные формы

Литье под давлением

Литье под давлением — это метод литья в постоянные формы, при котором жидкий металл заливают в «штампы» под давлением от 0,7 до 700 МПа, где он затвердевает в виде металлическое литье.

Пример литья под давлением (источник: indiamart.com)

Литье под давлением подробно описано в разделе « Руководство по литью под давлением ».

Гравитационное литье

Расплав заливают в форму из тигля только под действием силы тяжести при гравитационном литье.

Центробежное литье

Центробежное литье относится ко многим процедурам литья, в которых используются вращательные центробежные силы для транспортировки расплавленного металла к внешним частям круглой полости литейной формы, где он затвердевает с образованием продукта. Центробежное литье подробно описано в разделе « Руководство по центробежному литью », раздел.

Литье в композитные формы

Как следует из названия, для производства отливок используются как одноразовые, так и многоразовые литейные формы. К ним обычно относятся такие материалы, как песок, дерево, графит и металл.

Реклама

Реклама

Реклама

Реклама

Применение и характеристики литья металла

быть изготовлены с использованием одного из процессов литья металла. Этот вековой производственный процесс со временем улучшил свою точность и допуски.

Как правило, отливки используются для изготовления блоков двигателей автомобилей, коленчатых валов и корпусов электроинструментов, таких как перфораторы, детали сантехники, лопасти турбин, металлические статуи, шестерни и корпуса коробок передач.

Процесс	Преимущества	Недостатки
Литье в песчаные формы	Широкий выбор материалов Неограниченный размер, форма и вес детали Низкая стоимость инструмента	Требуется некоторая форма постобработки Относительно грубая поверхность Широкие допуски
Форма для гипса	Возможно литье Детали сложной формы Хорошее качество поверхности с высокой точностью размеров Сравнительно более низкая пористость	Только цветные металлы Ограниченный размер детали и объем производства Время изготовления формы относительно велико
Молдинг корпуса	Хорошая точность размеров и качество поверхности Высокая производительность	Размер детали ограничен Дорогие модели и оборудование
Керамическая форма	Детали сложной формы и детали с жесткими допусками Хорошее качество поверхности	Ограниченный размер детали
Литье по выплавляемым моделям	Более широкий выбор материалов Неограниченный размер детали Сложные формы деталей	Модели низкой прочности Дорого из-за малого количества деталей
Литье по выплавляемым моделям	Детали сложной формы; отличное качество поверхности Размер детали ограничен Дорогие модели, формы и точность Можно отлить практически любой металл	Размер детали ограничен дорогие модели, формы и рабочая сила
Литье под давлением	Превосходная точность размеров и чистота поверхности Высокая производительность	Высокая стоимость штампа Ограниченный размер детали Обычно ограничивается цветными металлами Длительное время выполнения заказа
Гравитационное литье	Высокая производительность Хорошее качество Минимальная стоимость установки	Тонкие стенки трудно отливать Ограниченная форма детали
Центробежное литье	Большие цилиндрические или трубчатые детали хорошего качества Высокая производительность	Дорогостоящее оборудование Ограниченная форма детали

 

Как работает литье металлов?

Элементы литниковой системы

Наиболее ответственным элементом установки для литья металла является литейная форма. Форма содержит полую полость желаемой формы литой детали. Литейное производство делает размер и форму полости незначительно увеличенной, чтобы учесть усадку отливки в процессе затвердевания.

Усадка зависит от конструкции, размера, формы и используемого материала; следовательно, вовлечение литейного производства в процесс проектирования имеет решающее значение.

На изображении ниже показаны два типа форм: открытая форма и закрытая форма. Открытая форма, как следует из названия, имеет открытую полость.

Литейная система для литья металла (источник: Groover (2010))

Одним из наиболее распространенных процессов литья металлов является литье в песчаные формы, и они являются ярким примером литья в закрытых формах.

Закрытая форма состоит из двух половин внутри коробки, называемой колбой, верхняя половина называется копией, а нижняя половина называется перетаскиванием. Колба также разделена на две половины. Линия, которая разделяет две половины, называется 9.0025 линия разъема .

Вентильная система представляет собой канал или путь, по которому расплавленный металл поступает в полость. Как показано выше, литниковая система состоит из заливного стакана и нижнего литника, через который металл поступает в желоб, ведущий в центральную полость. Разливочный стакан сводит к минимуму брызги и турбулентность, когда металл течет через литник, который сужается для облегчения потока. Однако большая часть отливок при охлаждении дает усадку, и для сведения к минимуму проблемы усадки используется стояк. Подъемник представляет собой простой резервуар в форме, который подает расплавленный материал в секции усадки, чтобы компенсировать его затвердевание. Существует четыре различных типа подступенков: верхний подступенок, боковой подступенок, глухой подступенок и открытый подступенок.

Ступени для литья металла

1. Изготовление моделей – Копия отливаемой детали изготавливается из подходящего материала, такого как дерево, металл, пластик или гипс.
2. Изготовление форм – Изготовление форм – это многоэтапный процесс, в котором для создания формы используются шаблоны и стержни. Тип и способ изготовления форм будут варьироваться в зависимости от типа металлического литья. Например, при литье в песчаные формы песок используется внутри опоки для создания форм, а при литье под давлением используются формы из закаленной инструментальной стали.
3. Плавка и разливка металла – Затем жидкость расплавляется и заливается в полость формы либо под действием силы тяжести, либо под высоким давлением. Затем отливке дают затвердеть перед извлечением отливок из формы. Опять же, удаление литых деталей зависит от типа металлического литья.
4. Постобработка – На этом последнем этапе литой металлический объект извлекается из формы и обрабатывается. Во время футеровки объект очищается от любого формовочного материала, удаляются шероховатости.

Пригодность материалов

Хотя можно использовать почти все металлы, наиболее распространенными являются железо, сталь, алюминий, магний и сплавы на основе меди, такие как бронза.

Цинк, алюминий, магний и латунь широко используются при литье под давлением, тогда как алюминиевый сплав, сплав латуни, чугун и литая сталь являются популярными материалами для литья в песчаные формы.

Преимущества и недостатки металлического литья

По вышеуказанным причинам металлическое литье является важной технологией изготовления сетчатой ​​формы. Другие включают ковку сетчатой ​​формы, штамповку листового металла, аддитивное производство и литье металлов под давлением.

Как и в случае любого другого производственного процесса, базовое понимание процесса, лежащих в его основе научных данных, а также его плюсов и минусов необходимо для производства недорогой качественной инженерной продукции.

Преимущества металлического литья

• Металлическое литье позволяет изготавливать сложные формы
• Такие элементы, как внутренние полости или полые секции, могут быть легко отлиты
• Важные компоненты могут быть изготовлены в виде цельной отливки
• Материалы, которые трудно или дорого производить с использованием других производственных процессов, могут быть отлиты
• По сравнению с другими производственными процессами литье дешевле для средних и больших объемов
• Почти все металлы могут быть отлиты
• Форма, близкая к чистой, часто без или с незначительной постобработкой

Недостатки металлического литья

• Относительно грубая обработка поверхности и, следовательно, более широкий допуск должны быть разрешены и не подходят для сопрягаемых поверхностей
• Металлическое литье, такое как литье в оболочку, имеет ограничения по размеру и рисунку
• Изготовление моделей требует много времени и средств, хотя в последнее время для изготовления формы используются аддитивные производственные процессы, такие как струйная заливка связующего
• Литье под давлением может быть очень дорогим для малых и средних объемов из-за высокой стоимости штампа
• Размер детали и выбор материала зависят от выбранного процесса литья. Например, для отливок в постоянные формы может использоваться только цветной металл
.

Ссылки и рекомендуемая литература

• Били, П. (2001). Технология литейного производства (второе изд.). Оксфорд: Баттерворт Хайнеманн.
• Калпакджян С. и Шмид С. Р. (2009). Технологии производства и технологии (Шестое издание). Лондон: Пирсон.
• Грувер, Микелл П. (2010). Основы современного производства: материалы, процессы и системы (четвертое издание). Хобокен, Нью-Джерси: J. Wiley & Sons, 2010.
.

Процесс литья металла • Bernier Metals

Изложнице придается геометрическая форма желаемой детали. Затем расплавленный металл заливается в форму, форма удерживает этот материал в форме по мере его затвердевания. Создается металлическая отливка. Хотя это кажется довольно простым, процесс производства металлического литья — это и наука, и искусство. Начнем наше изучение литья металлов с формы. Во-первых, пресс-формы могут быть классифицированы как открытые и закрытые. Открытая форма — это емкость, похожая на чашку, которая имеет только форму желаемой детали. Расплавленный материал заливают непосредственно в полость формы, которая подвергается воздействию открытой среды.

Этот тип формы редко используется в производстве, особенно для металлических отливок любого уровня качества. Другой тип формы — это закрытая форма, она содержит систему доставки расплавленного материала в полость формы, где деталь будет затвердевать внутри формы. Очень простая закрытая форма показана на рис. 2. Закрытая форма намного важнее при производстве операций литья металла.
Существует множество различных процессов литья металлов, используемых при изготовлении деталей. Две основные ветви методов можно различить по основному характеру формы, которую они используют. Различают литье в одноразовые формы и литье в постоянные формы. Как следует из названия, одноразовые формы используются только для одной отливки металла, в то время как постоянные формы используются для многих. При рассмотрении производственных процессов у обоих есть свои преимущества и недостатки.

Одноразовая форма Можно производить только одну металлическую отливку Из песка, гипса или другого подобного материала Связующие, используемые для сохранения формы материала Форма, в которой затвердевает металл, должна быть разрушена для извлечения отливки Для отливки возможна более сложная геометрия

Постоянная форма Может производить много металлических отливок Обычно из металла или иногда из огнеупорной керамики Форма имеет секции, которые могут открываться и закрываться, позволяя извлекать отливку Необходимость открытия пресс-формы ограничивает формы деталей

Шаблоны:

Одноразовые формы требуют определенного шаблона. Внутренние полости формы, в которых будет затвердевать расплавленный металл, образуются оттиском этого узора. Дизайн модели имеет решающее значение для успеха производства путем литья в одноразовые формы. Шаблон представляет собой геометрическую копию изготавливаемой металлической отливки. Он сделан немного большего размера, чтобы компенсировать усадку, которая произойдет в металле во время затвердевания отливки, и любое количество материала, которое впоследствии будет снято с отливки. Хотя механическая обработка добавит дополнительный процесс к изготовлению детали, механическая обработка может значительно улучшить качество поверхности и размеры детали. Кроме того, увеличение припуска на машинную обработку поможет компенсировать неизвестные переменные усадки и уменьшить количество проблем, связанных с участками металлической отливки, которые изначально могли быть слишком тонкими или сложными.

Материал выкройки:

Материал, из которого изготавливается выкройка, зависит от типа формы и процесса литья металла, геометрии и размера отливки, требуемой точности размеров и количества металлических отливок, которые будут изготовлены с использованием выкройки. . Узоры могут быть изготовлены из дерева, например сосны (хвойная древесина) или красного дерева (лиственная древесина), различных пластиков или металла, например алюминия, чугуна или стали. В большинстве производственных операций шаблоны покрывают разделительным составом 9.0695 , чтобы облегчить их извлечение из формы.

Стержни:

Для металлических отливок с внутренней геометрией используются стержни . Сердечник — это копия (фактически обратная) внутренних особенностей отливаемой детали. Как и шаблон, размер сердечника рассчитан на усадку во время операции литья металла. В отличие от шаблона, во время заливки металла стержень остается в форме. Следовательно, сердцевина обычно изготавливается из того же материала, что и форма. Как только металлическая отливка затвердевает, сердцевина разбивается и удаляется так же, как форма. В зависимости от расположения и геометрии сердечника в отливке может потребоваться его поддержка во время операции, чтобы предотвратить его перемещение или смещение. Структурные опоры, которые удерживают сердечник на месте, называются 9.0694 венки . Венчики изготавливаются из материала с более высокой температурой плавления, чем материал отливки, и усваиваются деталью при ее затвердевании. Обратите внимание, что при изготовлении металлической отливки с использованием постоянной литейной формы стержень будет частью самой литейной формы.

Форма:

Стержень помещается в металлическую отливку после удаления модели. На рис. 5 показан оттиск модели с установленным сердечником. При изготовлении методом литья металла важно учитывать форму. Выкройка помещается в форму, и вокруг нее упаковывается материал формы. Форма состоит из двух частей: перетаскивания (внизу) и крышки (вверху). Линия разделения между валиком и перетяжкой позволяет открыть форму и удалить рисунок после того, как будет сделан оттиск.

Теперь оттиск в форме содержит всю геометрию отливаемой детали. Однако эта установка для литья металла не завершена. Чтобы эта форма была функциональной для изготовления отливки, помимо оттиска детали, полость формы также должна включать литниковую систему. Иногда литниковая система вырезается вручную или в более сложных производственных процедурах литниковая система включается в шаблон вместе с деталью. По сути, литниковая система функционирует во время операции литья металла, чтобы облегчить поток расплавленного материала в полость формы.

Элементы литниковой системы:

Разливочный бассейн:

Здесь расплавленный металл, используемый для изготовления детали, поступает в форму. Разливочный бассейн должен иметь выступ с радиусом вокруг него, чтобы уменьшить турбулентность.

Нижний литник:

Из разливочной ванны расплавленный металл для литья проходит через нижний литник. Он должен быть сужающимся, чтобы его поперечное сечение уменьшалось по мере того, как он идет вниз.

Основание литника:

Нижний литник заканчивается у основания литника. Здесь начинается внутренняя полость отливки.

Зона входа/дросселя:

Оказавшись у основания литника, расплавленный материал должен пройти через вход, чтобы попасть во внутреннюю область формы. Затвор очень важен для регулирования потока во время операции литья металла.

Направляющие:

Направляющие — это каналы, распределяющие жидкий металл по различным областям внутри формы.

Основная полость:

Отпечаток фактической отливаемой детали часто называют основной полостью.

Вентиляционные отверстия:

Вентиляционные отверстия способствуют отводу газов, выбрасываемых из расплавленного металла на этапе затвердевания в процессе литья металла.

Райзеры:

Райзеры представляют собой резервуары с расплавленным материалом. Они подают этот материал в секции формы, чтобы компенсировать усадку по мере затвердевания отливки. Существуют различные классификации стояков.
Верхние стояки:  Верхние стояки, подающие металлическую отливку сверху.
Боковые проставки: Стояки, подающие металлическую отливку сбоку.
Глухие стояки:  Подступенки, которые полностью помещаются в форму.
Открытые стояки:  Райзеры, открытые сверху для внешней среды

Подробнее

Различные типы процессов литья, используемые в производстве

Изображение предоставлено Funtay/Shutterstock. com

Производство отливок — это процесс, при котором жидкий материал, например расплавленный металл, заливают в полость специально разработанной формы и дают ему затвердеть. После затвердевания заготовка вынимается из формы для проведения различных отделочных обработок или для использования в качестве конечного продукта. Методы литья обычно используются для создания сложных сплошных и полых форм, а литые изделия используются в самых разных областях, включая автомобильные компоненты, детали аэрокосмической промышленности и т. д.

Различные виды литья и процесс литья

Хотя литье является одной из старейших известных производственных технологий, современные достижения в технологии литья привели к появлению широкого спектра специализированных методов литья. Процессы горячего формования, такие как литье под давлением, литье по выплавляемым моделям, гипсовое литье и литье в песчаные формы, обеспечивают свои уникальные производственные преимущества. Сравнение преимуществ и недостатков распространенных типов процессов литья может помочь в выборе метода, наиболее подходящего для данного производственного цикла.

Литье в песчаные формы

Литье в песчаные формы обычно основано на материалах на основе кремнезема, таких как синтетический или природный песок. Литейный песок обычно состоит из тонко измельченных сферических зерен, которые могут быть плотно упакованы в гладкую формовочную поверхность. Отливка спроектирована так, чтобы снизить вероятность разрыва, растрескивания или других дефектов за счет обеспечения умеренной степени гибкости и усадки на этапе охлаждения процесса. Песок также можно укрепить добавлением глины, которая помогает частицам сцепляться более плотно. Автомобильные изделия, такие как блоки цилиндров, изготавливаются методом литья в песчаные формы.

Литье в песчаные формы включает в себя несколько этапов, включая изготовление моделей, формование, плавление и заливку, а также очистку. Узор — это форма, вокруг которой набивается песок, обычно состоящая из двух частей: верха и волока. После того, как песок достаточно уплотнится, чтобы воспроизвести рисунок, накидка снимается, а рисунок извлекается. Затем устанавливаются любые дополнительные вставки, называемые стержневыми ящиками, и заменяется верхняя часть. После заливки и затвердевания металла отливку снимают, обрезают стояки и литники, использовавшиеся в процессе заливки, и очищают от налипшего песка и окалины.

Основные преимущества литья в песчаные формы как процесса литья включают:

• Относительно низкие производственные затраты, особенно при небольших тиражах.
• Возможность изготовления крупных компонентов.
• Емкость для литья черных и цветных металлов.
• Низкая стоимость инструментов для постлитья.

Несмотря на свои преимущества, литье в песчаные формы обеспечивает более низкую степень точности, чем альтернативные методы, и могут возникнуть трудности с литьем в песчаные формы компонентов с заданными характеристиками размера и веса. Кроме того, этот процесс имеет тенденцию давать продукты со сравнительно шероховатой поверхностью.

Вы можете использовать платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти компании по литью в песчаные формы для ваших нужд.

Литье по выплавляемым моделям

При литье по выплавляемым моделям или выплавляемым моделям для каждой отливки используется одноразовая восковая модель. Воск впрыскивается непосредственно в форму, удаляется, затем покрывается огнеупорным материалом и связующим, обычно в несколько этапов для создания толстой оболочки. Несколько моделей собраны на общих литниках. После того, как ракушки затвердеют, узоры переворачивают и нагревают в печах для удаления воска. Затем расплавленный металл заливают в оставшиеся оболочки, где он затвердевает, принимая форму восковых фигур. Огнеупорная оболочка отламывается, открывая готовую отливку. Литье по выплавляемым моделям часто используется для изготовления деталей для автомобильной, энергетической и аэрокосмической промышленности, таких как лопатки турбин. Некоторые из основных преимуществ и недостатков литья по выплавляемым моделям включают в себя:

• Высокая точность и точность размеров.
• Возможность создания тонкостенных деталей сложной геометрии.
• Емкость для литья как черных, так и цветных металлов.
• Относительно высокое качество обработки поверхности и детализации конечных компонентов.

Несмотря на высокую точность, литье по выплавляемым моделям, как правило, дороже, чем другие сопоставимые методы литья, и, как правило, рентабельно только тогда, когда нельзя использовать литье из песка или гипса. Тем не менее, затраты иногда могут быть компенсированы за счет снижения затрат на механическую обработку и оснастку благодаря качественным результатам обработки поверхности отливок по выплавляемым моделям.

Вы можете использовать платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти компании по литью по выплавляемым моделям для ваших нужд.

Гипсовая отливка

Литье гипса аналогично процессу литья в песчаные формы, в котором вместо песка используется смесь гипса, укрепляющего состава и воды. Гипсовый узор обычно покрывают антиадгезионным составом, чтобы предотвратить его прилипание к форме, а гипс способен заполнить любые зазоры вокруг формы. После того, как гипсовый материал был использован для отливки детали, он обычно трескается или образует дефекты, что требует замены его свежим материалом. К преимуществам гипсового литья относятся:

• Очень гладкая поверхность.
• Возможность отливки сложных форм с тонкими стенками.
• Способность формовать большие детали с меньшими затратами, чем другие процессы, такие как литье по выплавляемым моделям.
• Более высокая степень точности размеров, чем у литья в песчаные формы.

Этот процесс, как правило, дороже, чем большинство операций литья в песчаные формы, и может потребовать частой замены гипсового формовочного материала. Обычно это более эффективно и экономично, когда качество отделки поверхности является важным требованием. Его применение обычно ограничивается литьем сплавов на основе алюминия и меди.

Вы можете использовать платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти компании по гипсовому литью для ваших нужд.

Литье под давлением (процесс литья металла)

Литье под давлением — это метод формования материалов под высоким давлением, который обычно включает в себя цветные металлы и сплавы, например, цинк, олово, медь и алюминий. Многоразовая пресс-форма покрыта смазкой, которая помогает регулировать температуру пресс-формы и облегчает выброс компонентов. Затем расплавленный металл впрыскивается в пресс-форму под высоким давлением, которое остается непрерывным до тех пор, пока заготовка не затвердеет. Эта вставка под давлением происходит быстро, предотвращая затвердевание любого сегмента материала перед отливкой.

Робот используется на заводе по литью под давлением

Изображение предоставлено: Source Int’l, LP

После завершения процесса компонент вынимается из пресс-формы и удаляется любой брак. К основным преимуществам литья под давлением относятся:

• Жесткие допуски по размеру и форме.
• Высокая стабильность размеров компонентов и однородный дизайн.
• Снижение потребности в механической обработке после литья.

Несмотря на свои преимущества, литье под давлением как процесс литья металла требует относительно высоких затрат на инструмент, что делает его более рентабельным при больших объемах производства. Также может быть сложно обеспечить механические свойства литого под давлением компонента, а это означает, что эти продукты обычно не функционируют как конструкционные детали. Поскольку формы обычно состоят из двух частей, литье под давлением ограничивается изделиями, которые можно извлечь из формы, не разрушая форму, как это делается в других процессах литья.

Для получения дополнительной информации о литье под давлением вы можете ознакомиться с нашим руководством по типам литья под давлением, в котором подробно рассматриваются различные типы, сплавы и рекомендации по выбору конкретной комбинации процесса/сплава.

Центробежное литье

Центробежное литье используется для производства длинных цилиндрических деталей, таких как чугунные трубы, за счет перегрузки, создаваемой во вращающейся форме. Расплавленный металл, введенный в форму, разбрызгивается по внутренней поверхности формы, в результате чего получается отливка без пустот. Первоначально изобретенный как процесс де Лаво с использованием форм с водяным охлаждением, этот метод применяется к симметричным деталям, таким как канализационные трубы и большие стволы орудий, и имеет то преимущество, что для изготовления деталей используется минимальное количество стояков. Для асимметричных деталей, которые нельзя вращать вокруг собственных осей, используется вариант центробежного литья, называемый литьем под давлением, когда несколько деталей располагаются вокруг общего литника и вращают формы вокруг этой оси. Аналогичная идея применяется при литье очень больших зубчатых колец и т. Д. В зависимости от отливаемого материала могут использоваться металлические или песчаные формы.

Литье в постоянную форму

Литье в постоянные формы имеет сходство с литьем под давлением и центробежным литьем, особенно в использовании многоразовых форм. Они могут быть изготовлены из стали, графита и т. д. и обычно используются для литья таких материалов, как свинец, цинк, алюминиевые и магниевые сплавы, некоторые бронзы и чугун. Это процесс низкого давления, при котором заливка обычно выполняется вручную с использованием нескольких форм на поворотном столе. По мере того как формы проходят через различные станции, они последовательно покрываются, закрываются, заполняются, открываются и опорожняются. Один из таких методов известен как литье из шлама, при котором форма заполняется, но опорожняется до того, как металл полностью затвердеет. Расплавленный металл выливается из отливки для получения полой литой оболочки. Похожая идея используется при формовании полых шоколадных изделий, таких как пасхальные кролики. Использование металлических форм вызывает более быструю передачу тепла через форму, позволяя оболочке затвердевать, в то время как ядро ​​остается жидким.

Резюме

В этой статье представлено краткое обсуждение различных типов процессов литья. Для получения дополнительной информации о связанных продуктах или процессах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Другие изделия для литья

• Усадка при литье: причины и решения
• Процессы, связанные с литьем
• Кремний в электронике и литье
• Как спроектировать форму для литья под давлением
• Альтернативы литью
• Руководство по кастингу, которое необходимо знать
• Машины для литья под давлением
• Литье сплавов под давлением: обзор типов сплавов, литых под давлением, и их использование
• Как делают отливки
• Все о литье в гипсовые формы — что это такое и как это работает
• Литье и ковка — в чем разница?
• Процесс планирования спроса: ключевые этапы процесса S&OP, связанные с прогнозированием компонентов в цепочке поставок
• Типы процессов литья под давлением
• Материалы, используемые в отливках
• Все о литье по выплавляемым моделям — что это такое и как это работает
• Все о литье в песчаные формы: что это такое и как это работает
• Типы дефектов литья и способы их предотвращения

Прочие «Типы» изделий

• Типы фильтров — Руководство для покупателей ThomasNet
• Типы элементов управления и контроллеров — Руководство по покупке ThomasNet
• Различные типы воздушных фильтров
• Типы катушек индуктивности и сердечников
• Аэрокосмический крепеж: типы и материалы
• Типы защелок
• Типы труб из нержавеющей стали
• Типы медицинской упаковки — Руководство для покупателей ThomasNet
• Типы контроллеров двигателей и приводов
• Типы ЧПУ
• Типы порошковых покрытий
• Типы фенольных смол и фенольных материалов — Руководство для покупателей ThomasNet
• Типы операций высечки
• типа сверл с ЧПУ
• Типы мультиплексоров
• Типы кримперов — Руководство по покупке ThomasNet
• Типы датчиков температуры
• Типы розеток
• Три типа медицинских покрытий
• Типы пружин — руководство по покупке Томаса

Больше из Изготовление и изготовление на заказ

Процесс литья

Литье:

Производственный процесс, используемый для производства цельнометаллических изделий, называемых отливки . Расплавленный металл заливают в форму. Попав в форму, металл охлаждается и затвердевает в форме полости формы.

Литье предлагает исключительную свободу при формировании сложных компонентов. Это также способствует крупносерийному производству, когда можно эффективно контролировать количество материалов, чтобы свести к минимуму отходы и снизить затраты. Процесс литья также называется литьем .

Литейный цех:

Предприятие, производящее металлические отливки и предлагающее сопутствующие услуги, такие как изготовление форм, плавка, заливка, дегазация, термообработка, очистка поверхности и другие отделочные операции.

 

Процессы литья

Центробежное литье:

Метод литья, при котором многоразовая форма вращается с высокой скоростью, чтобы прижать расплавленный металл к внутренним стенкам. Центробежное литье позволяет формовать отливки практически любой длины и толщины стенки без использования стержня. Готовые изделия свободны от линий разъема, ворот и подступенков. Центробежное литье часто используется для изготовления заготовок труб и трубок для дальнейшей механической обработки.

Литье под давлением:

Метод литья, при котором расплавленный металл впрыскивается в форму (или форму) под давлением. Два закаленных штампа прижимаются друг к другу, образуя полость пресс-формы. После того, как впрыснутый металл остынет, штампы отделяются и отливка выбрасывается. Литье под давлением позволяет добиться высокой точности размеров, сложных деталей и гладких поверхностей отливок, требующих минимальной дополнительной обработки. Матрицы дороги в производстве, что делает их более подходящими для больших тиражей. Черные металлы редко используются в качестве инъекционного материала.

Литье по выплавляемым моделям:

Метод литья, обычно используемый для сложных деталей, требующих высокой степени точности при минимальной механической обработке. С его помощью можно создавать изделия с гладкими поверхностями и без линий разъема. Из-за высоких затрат на установку литье по выплавляемым моделям лучше всего подходит для крупносерийного производства.

Этапы литья по выплавляемым моделям следующие:

1. Использование формы для литья под давлением для формирования восковых моделей в форме конечного продукта;
2. Покройте восковые модели керамикой для изготовления одноразовых керамических форм;
3. Нагрев керамических форм для расплавления и стекания воска;
4. Залить расплавленный металл в керамические формы;
5. Снимите керамические формы, чтобы увидеть затвердевшую металлическую отливку;
6. Удаление ворот, подступенков или другого лишнего металла с готового изделия. Литье по выплавляемым моделям также называют литьем по выплавляемым моделям .

 

Литье в песчаные формы:

Метод литья, характеризующийся использованием песка в качестве материала формы. Формовочный песок обычно смешивают со связующим веществом, таким как глина, и увлажняют водой или другой жидкостью для придания соответствующей прочности и пластичности формы (см. зеленый песок ). Полость формы формируется путем уплотнения песка в форме (или опоке ) вокруг модели. Затем шаблон удаляется из вновь образованной полости формы. После заливки расплавленного металла и его охлаждения песок удаляют, чтобы обнажить окончательную отливку. Готовые поверхности не такие гладкие, как при других методах, и обычно требуется дополнительная обработка, включая удаление литников и стояков. Литье в песчаные формы — один из наиболее распространенных методов, используемых литейными заводами; его можно использовать как для краткосрочного, так и для долгосрочного производства.

Металлы

Сплав:

Комбинация металлов, которая может содержать другие неметаллические элементы. Сплавы обычно производятся для достижения желаемых свойств материала, связанных с прочностью, твердостью, коррозионной стойкостью, проводимостью, температурой плавления и стоимостью.

Алюминий:

Цветной металл, очень легкий и устойчивый к коррозии. Низкая температура плавления делает алюминий легкоплавким. Алюминий обычно сплавляют с медью, цинком, магнием, марганцем и кремнием.

Углеродистая сталь:

Сталь, содержащая 0,12-2,0% углерода и до 10,5% легирующих элементов. Углеродистые стали часто классифицируют как высокоуглеродистые или низкоуглеродистые. Высокое содержание углерода увеличивает твердость за счет пластичности, и наоборот. Углеродистые стали не включают нержавеющие стали.

Чугун:

Группа сплавов железа, которые содержат примерно 2–4 процента углерода, а также 1–3 процента кремния и других микроэлементов. Большинство чугунов, за заметным исключением ковкого чугуна, являются хрупкими. Белый чугун и серый чугун широко используются из-за их литейных свойств, обрабатываемости и износостойкости.

Ковкий чугун:

Современная версия чугуна; ковкий чугун обладает превосходной пластичностью и ударопрочностью. Ковкий чугун изготавливается с использованием небольшого количества магния или церия для превращения углерода в сферические образования, которые не трескаются под нагрузкой. Также называется ковким чугуном , чугуном с шаровидным графитом , чугуном с шаровидным графитом и чугуном с шаровидным графитом .

Ферросплав:

Металлический сплав, основным компонентом которого является железо.

Цветной сплав:

Металлический сплав, не содержащий железа (не содержащий железа в значительных количествах).

Нержавеющая сталь:

Сталь, содержащая 10,5–30% хрома. Высокое содержание хрома придает нержавеющей стали естественную коррозионную стойкость. Хром окисляется, образуя нереактивный барьер, защищающий внутреннюю структуру. Многочисленные марки нержавеющей стали включают такие легирующие компоненты, как никель, молибден, титан, алюминий, медь, азот, сера, фосфор и селен.

Сплав стали:

Сталь, легированная дополнительными элементами, помимо углерода, для достижения требуемых свойств, связанных с прочностью, твердостью и устойчивостью к износу и коррозии. Общие ингредиенты включают марганец, никель, хром, молибден, ванадий, кремний и бор.

 

Стальное литье:

Специализированная форма литья, включающая углеродистые и легированные стали.

Прочие литейные процессы:

Отжиг:

Форма термической обработки, при которой металл нагревается и выдерживается при высокой температуре, а затем охлаждается с контролируемой скоростью. Отжиг используется для изменения химических или физических свойств, особенно твердости.

Упрочнение поверхности:

Процесс упрочнения ферросплавов, при котором поверхностные слои становятся значительно тверже, чем внутренние материалы или материалы сердцевины.

Чертеж отливки:

Технический чертеж, показывающий окончательную форму отливаемой детали. Он включает всю информацию, касающуюся размеров, допусков, механической обработки и любых других данных, необходимых для определения литейных процедур.

Копия:

Верхняя половина модели, опоки, литейной формы или стержня.

Сердечник:

Вставка, используемая для создания полостей и отверстий формы, которые невозможно сформировать с помощью шаблона. Стержни часто формируют из формовочной смеси, чтобы обеспечить достаточную прочность, прокаливаемость и возможность удаления во время выбивки. Сердечники увеличат стоимость отливки и должны использоваться только при необходимости.

Стержневой ящик:

Закрытая форма, в которую можно набить песок для формирования стержня.

Дегазация:

Процесс удаления нежелательных газов из литейных материалов, обычно путем прокачки нейтрального газа через расплавленный металл. Нежелательные газы образуются в металлических отливках в результате механического улавливания или химических реакций внутри жидкого металла. Если их не удалить, нежелательные газы могут создать пористость в металлах, что может поставить под угрозу прочность и целостность.

Уклон:

Конусность, примененная к вертикальным поверхностям шаблона. Конусность облегчает чистое и легкое извлечение модели из формы. Минимальная толщина сечения должна сохраняться при включении набросков в чертежи.

Перетаскивание:

Нижняя половина шаблона, опоки, литейной формы или стержня.

Обшивка:

Излишки материала, образующиеся на объекте в процессе литья, обычно возникающие из-за зазоров, образовавшихся в пределах линии разъема.

Фляга:

Контейнер, состоящий из двух половин, крышки и тяги, используется для формирования песчаных форм. Выкройка помещается внутрь колбы, обычно прикрепляется к спичечной пластине и набивается песком. Верх и перетяжка разделяются, выкройка удаляется, и две части снова собираются, образуя полость пресс-формы.

Шибер:

Канал, по которому расплавленный металл проходит между полостями литейной формы, которые в противном случае были бы разделены. Вентили формируются в форму, не связанную с желаемым конечным продуктом, и должны быть удалены механической обработкой после того, как отливка остынет.

Литниковая система:

Сеть соединенных каналов, по которым расплавленный металл поступает в полость кристаллизатора. Избыточный материал, затвердевший в литниковой системе, называемый литниками, должен быть удален механической обработкой после того, как отливка остынет.

Литье в сырые песчаные формы:

Тип литья в песчаные формы, характеризующийся использованием влажной песчаной смеси для создания формы. Формы из сухого песка ограничены по весу, который они могут выдержать; формы из зеленого песка могут выдерживать гораздо большую массу. В дополнение к воде нормальными компонентами смесей зеленого песка являются бентонит, глина и антрацит.

Термическая обработка:

Применения с регулируемой температурой, включая нагрев и/или охлаждение, используемые для придания желаемых свойств металлам в твердом состоянии.

Свободная модель:

Модель без какой-либо монтажной пластины, что приводит к отливкам с минимальным количеством литников и стояков. Свободные или несмонтированные модели редко используются литейными заводами, за исключением прототипов и очень больших отливок.

Механическая обработка:

Процесс механического удаления излишков материала путем резки, сверления, шлифования или шлифования. Многие изделия, отлитые в песчаные формы, требуют механической обработки для получения гладких поверхностей без каких-либо литников и стояков.

Припуск на обработку:

Количество дополнительного материала, специально отлитого для обеспечения избыточного припуска для обработки.

Минимальная толщина профиля:

Минимальная толщина профиля, которую можно отлить, в зависимости от текучести материала, желаемого качества, площади и сложности поверхности отливки.

Форма:

Конструкция, в которую заливают расплавленный металл для формирования отливки. Формы могут быть многоразовыми (как при литье под давлением) или одноразовыми (как при литье в песчаные формы и по выплавляемым моделям).

Смонтированный шаблон:

Шаблон, прикрепленный к доске или спичечной пластине, которую затем можно закрепить в колбе. Установленные шаблоны позволяют быстрее и качественнее изготавливать формы, а также позволяют формировать группы или наборы деталей в одной форме.

Линия разъема:

Шов, образованный между верхней и нижней частями литейной формы, где может скапливаться дополнительный материал и проявляться в виде выпуклой линии, называемой заусенцем , на отливке. Механическая обработка может использоваться для минимизации или устранения линии разъема.

Выкройка:

Объект, сделанный по форме объекта, который нужно отлить. Шаблоны используются для формирования полостей формы, в которые будет заливаться расплавленный металл. Они могут быть выполнены в виде единой детали или разделены на части, состоящие из верхней и нижней частей.

Дисперсионное твердение:

Форма термообработки, включающая осаждение из твердого раствора, используемая для улучшения определенных механических свойств.

Закалка:

Метод закалки достигается за счет быстрого охлаждения, обычно путем погружения в воду, масло или другой раствор.

Подступенок:

Резервуарная полость, включенная в конструкцию пресс-формы для противодействия усадке материала при охлаждении. По мере того, как литейные материалы сжимаются, они вытягивают дополнительный материал из стояков, чтобы предотвратить образование полостей. Райзеры должны охлаждаться и затвердевать вместе с самыми медленными компонентами отливки — обычно самой толстой и большой частью — и должны содержать достаточно материала, чтобы компенсировать усадку.

Усадка:

Величина усадки, возникающая при затвердевании литейных материалов и охлаждении до комнатной температуры. Конструкция модели и формы должна учитывать усадку в соответствии со свойствами литейного материала.

Прочность:

Измерение примесей и/или несплошностей, таких как включения песка, включения шлака, макропористость (поры более 50 нм в диаметре) и усадка.

Литник:

Канал, через который заливают расплавленный металл для заполнения полости формы. Литник также относится к избыточному материалу, затвердевшему в проходе, который необходимо удалить после охлаждения.

Отпуск:

Форма термической обработки, при которой закаленная сталь повторно нагревается до температуры ниже критической для ее размягчения и повышения ударной вязкости.

Допуск:

Допустимый диапазон отклонений, приведенный в номинальных размерах, для готового изделия. Принятые допуски обычно согласовываются как поставщиком, так и заказчиком и должны указываться на чертежах отливок.

Краткое руководство по литью металлов

• 25 ноября 2021 г.

Процессы литья металлов являются основным поставщиком заготовок и деталей для машиностроительной промышленности. На каждый процесс литья механических изделий приходится большая доля, например, ключевые детали двигателя внутреннего сгорания (восемь или девять) составляют отливки, составляющие 70–90% от общей массы, качество отливок в автомобиле составляет 19%. .

В быстро меняющемся мире литье является наиболее широко используемой технологией обработки металлов. Знания о литье металлов важны независимо от того, в какой отрасли вы работаете.

Что такое литье металлов

Процесс литья металла относится к жидкому расплавленному металлу, заливаемому в формы для литья металла, когда жидкий металл охлаждается и затвердевает для получения заготовки или частей процесса, называемого процессом литья металла.

История процесса литья металлов очень длинная, а это означает, что этот процесс литья металлов был проверен в течение длительного периода времени и был достаточно совершенным и зрелым, и многие изделия из литья металлов в нашей жизни производятся с использованием этого процесса. . Например, блоки двигателей для автомобилей, фонарные столбы, ветряные турбины, велосипедные педали и т. д. Давайте узнаем больше о процессе литья металла.

процесс литья металлов

Разработка шаблона и изготовление металлической формы для литья

Сначала необходимо разработать шаблон, чтобы определить форму формы, например модель для 3D-печати или прототип объекта с ЧПУ. Форма может быть изготовлена ​​из воска, пластмассы, песка или даже дерева, и в ней необходимо учитывать усадку, возникающую при остывании металла, а также работоспособность конструкции детали на основе точных расчетов. Наконец, заслонки размещаются в соответствующих местах формы, чтобы расплавленный металл мог равномерно и плавно течь в форму.

Выбор металлических материалов

Основными сплавами, часто используемыми в литье, являются алюминий, твердый металл, листовой металл, медь, а в случае драгоценных металлов, обычно используемых в ювелирной промышленности, — золото, серебро, медь и платина. Эти металлы механически способны удовлетворить требования к металлическим литым деталям, они представляют собой смесь нескольких элементов, прочных и долговечных.

Плавление металлического материала

Процесс литья металла подобен игре на пляже и оставлению следов на песке самостоятельно, что можно просто понять, поскольку ваши ноги являются моделью, а следы — это слепок ваших ног.

Процесс формования представляет собой многоэтапный процесс, в этом процессе будет использоваться песок для литья металла, песок и модель в песочнице, плотно прижать песочницу, чтобы песок и модель плотно прилегали друг к другу, цель в песок вокруг модели для формирования геометрии отливки, модель удаляется, геометрические особенности модели идеально копируются, таким образом создается форма. Если требуется многоразовая форма, можно изготовить прочную и неразрушимую металлическую форму.

Заливка в форму

Заливка или впрыскивание нагретого расплавленного металла в форму. Например, при гравитационном литье расплавленный материал можно заливать непосредственно в форму вниз под действием силы тяжести; однако при литье металла под высоким давлением расплавленный материал может только пассивно поступать в форму под высоким давлением, и, кроме того, для обеспечения безопасности формы требуются большие закрывающие усилия.

Извлечение формы

Наиболее сложной частью этого процесса является отделение песка от готовой и чистой отливки, процесс, который мы обычно называем удалением песка. Форма вибрирует, чтобы стряхнуть литейный песок, прилипший к отливке.

Встряхнутый песок затем собирается и охлаждается для повторного использования. Поверхность отливки не должна быть покрыта слишком большим количеством песка, что приведет к появлению дефектов на поверхности отливки и не способствует полному использованию песка.

Некоторые компании с хорошими условиями также используют кондиционеры песка для удаления и охлаждения песка, а также испарения водяного пара для ускорения процесса отделения песка от отливки. Некоторые металлы необходимо закаливать в воде после затвердевания, потому что вода поможет удалить плесень. Для многоразовых форм для металла отливки удаляются с помощью автоматических выталкивающих штифтов, поэтому на обратной стороне отливки остаются следы выталкивающих штифтов.

Завершение литья металла

Проект литья металла на последнем этапе обрезается и очищается. В процессе обрезки весь формовочный материал удаляется с объекта, а металлическая отливка шлифуется и полируется, например, путем очистки в воде для удаления остаточного материала формы, удаления литейных литников и грубых выступающих кромок.

Различные типы металлического литья

Литье в песчаные формы

Метод литья в песчаные формы очень распространен и относительно прост, потому что песок для литья металлов особенно дешев, он также может выдерживать нагрев, процесс завершен, легче удалить поверхность песка, но поверхность литья в песчаные формы обычно очень шероховатая. Трудно добиться высокой точности допусков размеров.

Литье в песчаные формы больше подходит для производства крупных и простых деталей, таких как придорожные заборы, железные горшки, обычно используемые в быту, или детали автомобильных двигателей. Таким образом, литье в песчаные формы очень полезно в разных аспектах.

Литье по выплавляемым моделям (литье по выплавляемым моделям)

Литье по выплавляемым моделям также известно как литье по выплавляемым моделям и используется для создания всех типов восковых моделей. Кроме того, этот метод заключается в том, чтобы покрыть и обернуть снаружи модель из воска огнеупорным материалом, затем нагреть модель и дать вытечь воску, чтобы вы могли получить формованную оболочку из того же термостойкого материала, что и воск. форму, затем расплавленный металл впрыскивается в форму, и после остывания раствора металлическая модель готова.

Литье в исчезающую форму

Литье в исчезающую форму соответствует требованиям процесса, первая производственная пузырьковая модель, а затем поверхность модели покрыта специальной термостойкой краской, сушится в песочнице, в соответствии с к технологическим требованиям, заполненным сухим песком, использование трехмерной вибрационной затяжки, экстракция воздуха в вакуумное состояние, отливка металлической жидкости, в это время испарение модели исчезло, модель замены металлической жидкости воспроизвела пузырьковую модель того же Кастинг.

Центробежное литье

Центробежное литье – это технология и метод впрыска металлического раствора в быстровращающуюся форму, при этом расплавленный металл покрывает всю форму под действием сильной центробежной силы и в ожидании металлический раствор для охлаждения для формирования отливки. Поскольку влияние центробежной силы очень велико, включения и газы внутри формы легко удаляются, а охлаждение обычно происходит снаружи внутрь, литье очень тонкое в организации, а механические свойства близки к ковке. процесс.

Литье металла под давлением

Литье металла под давлением больше похоже на литье пластмасс под давлением. Сначала необходимо подготовить две металлические стальные формы в качестве полостей для расплавленного металла, а затем расплавленный металл вдавливается в полости под высоким давлением, после чего можно изготавливать предметы изобразительного искусства. Металлические отливки под давлением обычно имеют превосходную чистоту поверхности, но стоимость нестандартных полостей выше, поэтому этот процесс больше подходит для крупносерийного производства, поскольку металлические полости можно использовать несколько раз.

Гравитационное литье

Гравитационное литье предшествует другим процессам литья металлов. Это многоразовый метод литья в металлические формы, также известный как литье. Как следует из названия, гравитационное литье опирается на гравитацию, чтобы повернуть металлический раствор сверху вниз, чтобы покрыть и заполнить форму, а не на давление. Эта форма должна быть нагрета перед литьем, и материал обычно изготавливается из железа, которое имеет низкую термическую усталость.

Прочие виды металлического литья

Есть некоторые другие металлические отливки, включая литье под давлением, литье по выплавляемым моделям, литье по выплавляемым моделям, полые отливки, вакуумное литье, непрерывное литье, готовое литье и чугунное литье. Более того, все эти процессы литья применимы к одному и тому же металлу, а также к сырью.

Плюсы и минусы металлического литья

Сочетание вышеперечисленных характеристик различных процессов литья, литья металлов можно сделать вывод, что следующие плюсы и минусы.

Pros

1. Он может производить детали произвольной сложной формы, особенно детали сложной формы с внутренней полостью.

2. Очень адаптируется, материал металла не ограничен, размер отливки практически не ограничен.

3. Широкий выбор производственных материалов, высокая степень извлечения, низкие инвестиции в оборудование.

4. Отличное качество подшипников, подходит для массового производства и позволяет изготавливать толстостенные детали.

Минусы

1. Производственная процедура литья более сложная и трудно контролируемая. Обработка поверхности может привести к таким дефектам, как пористость, усадка, шлаковые отверстия, трещины, непровар, песчаные отверстия и т. д.

2. Размеры отливок отличаются, и размеры не такие точные, как при обработке на станке с ЧПУ.

3. Для литейщиков литейное оборудование более опасно, рабочая среда плохая, высокая температура, пыль и трудоемкость.

Применение литья металлов

Оборудование для электростанций

Оборудование для электростанций является высокотехнологичным продуктом, к надежности деталей предъявляются очень жесткие требования, т. к. детали должны работать непрерывно в течение длительного времени при высокой нагрузке, ТЭС и АЭС Станционное оборудование во многих частях также должно выдерживать коррозию при высоких температурах и паре под высоким давлением. Детали из литой стали могут максимально соответствовать этим требованиям, широко применяемым в оборудовании электростанций.

Железнодорожные локомотивы и транспортные средства

Безопасность на железных дорогах имеет первостепенное значение, поэтому некоторые ключевые компоненты локомотивов и транспортных средств, такие как колеса, боковые рамы, качающиеся подушки, крюки и т. д., представляют собой традиционные литые стальные детали.

Строительные, строительные машины и другие транспортные средства

Большинство деталей строительных машин и инженерных машин подвергаются высоким нагрузкам или должны выдерживать ударный износ, большая часть которых представляет собой литые детали из металла, такие как активное колесо в система затвора, опорное колесо, коромысло, гусеница и т.