Методы литья

Литьё по разборным моделям:

Кокильное литьё
При литье в кокиль используются разборные металлические формы, простейшим видом которых являются изложницы. Также литьё в кокиль может использоваться для литья полимерных материалов.
Литьё в известковые формы
Литьё в формы, изготовленные из осса-сепии (раковины моллюска каракатицы).

Литьё в песчаные (земляные) формы:
При литье в печаные (земляные) формы может использоваться как твердая модель, многократно используемая для формовки, так и газифицируемая модель. Формовка осуществляется трамбовкой формовочной смеси, заключенной в разъемную опоку с предварительно закрепленной в ней моделью.

Литьё по выплавляемым моделям:

При данном способе литья модель (мастер-модель) из легкоплавкого материала (синтетический инжекторный либо натуральный, с примесью синтетических компонентов воск) помещается в неразъемную опоку и заливается суспензией формовочной массы. Как в процессе изготовления формомассы так и в процессе формовки может использоваться дополнительное оборудование и методики, повышающие качество заполнения опоки формовочной массой и понижающее процент брака в изделиях: вакуумные смесители, вибростолы, вибровакуумные столы, нанесение на модель поверхностно-активных веществ. После отверждения формомассы, опока помещается в муфельную печь, прокаливается до полного испарения воска, затем остывает либо нагревается до температуры заливки металла. Таким образом, расплав, нагретый выше температуры ликвидуса, проливается в полости, оставленные в формовочной массе моделью, вытесняя из них воздух и, застывая, образует изделие.
Как альтернатива формовке заливкой жидкой формомассой, может применяться метод изготовления оболочечных форм. В этом случае форма изготавливается путем послойного нанесения на модель связующих материалов с последующей присыпкой мелкодисперсным огнеупором. После получения оболочки достаточной толщины, модель помещается в опоку, а оставшиеся полости заполняются наполнителем (песок, кварцевый песок).
Для обеспечения проливаемости металла используются следующие методы:
Центробежное литьё
При центробежном литье, разновидностью которого является ручное центробежное литьё, центробежная сила толкает металл из литниковой воронки в литниковый канал а оттуда - в полость, оставленую моделью. В связи с наличием воздуха в полостях к современным формовочным массам, как правило, предъявляются высокие требования в отношении их газопроницаемости. При недостаточной газопроницаемости (например при литье в оболочечную форму, проблема устраняется установкой выпорных каналов, либо подбором необходимого счения литникового канала, при котором он же одновременно будет служить и выпорным каналом.
Вакуумное литьё
При данном методе литья как правило используются перфорированные опоки. Перфорация улучшает газообмен через газопроницаемую формовочную массу. Опока помещается в открытый сверху стакан, из которого вакуумным насосом откачивается воздух. Через стенки опоки откачивается и воздух из полостей, оставленных моделью. Заливка металла осуществляется через верхнюю (открытую) часть опоки. За счет разрежения внутри опоки и давления атмосферного воздуха на литниковый конус, металл заполняет полости внутри опоки.

Частным случаем литья по выплавляемой модели является отказ от использования опоки. В этом случае фромовочная смесь должна иметь сравнительно высокую прочность.

Художественное литьё предъявляет высокие требования к точности изготовления прототипов или форм (в зависимости от приемов работы) и, что важно, тиражированию и воспроизводимости изделий. В последние годы в ходе разработки прототипов художественных отливаемых изделий, как правило, используется автоматизированное проектирование (САПР). А в процесс изготовления форм чаще всего привлекаются роботизированные системы обработки форм (фрезерно-гравировальные станки с ЧПУ, многофункциональные обрабатывающие центры с ЧПУ).

Главные отличия художественного литья от серийного промышленного литья:

• малотиражность или уникальность работы;
• высокая детализация элементов работы;

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Отливкой называют изделие, полученное при затвердевании металла или иного материала в литейной форме.

Литейная форма, независимо от ее конструкции, имеет внутреннюю полость, конфигурация и размеры которой соответствуют будущей отливке. Литейные формы могут быть: разовыми, которые заполняют металлом один раз и затем разрушают и постоянными, которые используют до нескольких тысяч раз.

Большую часть средних и крупных отливок получают в разовых песчаных литейных формах. Эти формы пригодны для изготовления отливок практически любой сложности. Они находят широкое применение в массовом, серийном и индивидуальном производстве. Преимуществами литья в песчаные формы являются их универсальность и низкая себестоимость.

Песчаные литейные формы изготавливают из формовочных смесей, состоящих из кварцевого песка, глина, воды и материалов, улучшающих технологические свойства смесей и качество отливок.

Рисунок 3. Эскиз отливки с элементами литниковой системы:

1 – отливка; 2 – выпор; 3 – чаша; 4 – стояк; 5 – питатель; 6 – шлакоуловитель

Рисунок 2. Эскиз песчаной литейной формы в сборе:

1 – нижняя опока; 2 – верхняя опока; 3 – плоскость разъема; 4 – зазоры; 5 – вентиляционный канал; 6 – выпоры; 7 – Литниковая чаша; 8 – стояк; 9 – шлакоуловитель; 10 – питатель; 11 – центрирующий штырь; 12 – скоба; 13 – местный разрез; 14 – плита; 15 – формовочная смесь; 16 – стержень; 17 – рабочая полость формы

Художественное литье.

Художественное литье является одним из древнейших способов получения изделий из металла. К технологическим разновидностям художественного литья относятся три наиболее известные:
1. Литье по шаблонам в земляные формы.
2. Литье по выплавляемым моделям.
3. Литье по выжигаемым моделям.

Инструменты для формовки и приспособления для литья по моделям:
формовочный инструментарий (инструменты, используемые для набивки формы и удаления из нее модели или шаблона): лопатка, сито, трамбовка, линейка, специальный правильный брусок, вентиляционная игла, киянка, мастерок, шпатель, кисти.
Инструменты для отделки формы: гладилки, отделочные и подрезные ланцеты.

Оснастка для литья по моделям:
Опока — рама (ящик без дна) с формовочной землей для заливки металлом; деревянная или металлическая.
Подмодельная доска — деревянная или металлическая плита с гладкой поверхностью.
Резиновая пресс-форма — приспособление из резины, двух полированных стальных пластин и вулканизатора (в частной мастерской вполне пригоден автомобильный на 12 В через трансформатор).

Литейные материалы. Художественное литье предусматривает технологию использования, большей частью, сплавов, а не чистых металлов. В чистом виде используются тяжелые металлы — олово, свинец, цинк. А сплавы — медные (чаще всего, это бронза и латунь) и алюминиевые.
Сплавы представляют собой соединение путем плавки металлов и химических элементов и должны обладать следующими основными свойствами: текучестью, усадкой и ликвацией.
Бронза — сплав меди с оловом или другими металлами — свинцом, никелем.
Если в сплаве 4-6% олова, бронза пластична, ее можно ковать, если 27% — сплав твердый и хрупкий. При содержании 33% олова сплав становится похожим на серебро, он называется белая бронза. Температура плавления меди — 1083 °С, в сплаве с оловом она снижается до 800 °С (25% олова, цвет желто-белый).
Латунь — сплав меди с цинком (до 45%). Легко поддается резке, паяется как мягкими, так и твердыми припоями, прочны на ней и гальванические покрытия. Температура плавления 980-1000°С.
Силумин — сплав алюминия с кремнием, имеет высокие литейные качества.
В качестве сырья для отливки алюминиевых изделий используют отслужившие головки блоков двигателей автомобилей, поршни, изготовленные из алюминиевых сплавов.
Цинк (сплав). Для отливки точных деталей из цинка применяют сплав, в составе которого 94% цинка, 4% алюминия и 2% меди.

До этого речь шла о легкоплавких металлах, с низкой температурой плавления. Но мастеру в индивидуальной мастерской приходится работать и с тугоплавкими металлами. Получить литые изделия из металлов с высокой температурой плавления поможет собственный шахтный горн.

Устройство и эксплуатация шахтного горна.
Размер шахтного горна обычно произвольный;
шахта горна — квадратного сечения, двойной кладки — огнеупорный кирпич внутри и обычный снаружи;
нижняя часть или подвал шахты — это зольная камера с заслонкой для удаления золы;
над зольником устраивается колосниковая решетка из чугунных колосников, под которую по отверстию в зольник вентилятором подается воздух, обеспечивающий горение угля;
на колосниковой решетке устанавливается огнеупорная подставка под тигель;
тигли — чугунные или графитовые;
топливо, лучше всего кокс, но хорош и антрацит, засыпается между стенками шахты и стенками тигля;
накрывает шахту специальная крышка с отверстиями для выхода газов горения.

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛА ДАВЛЕНИЕМ