Технология литья: этапы, методы и оборудование для производства отливок

Технология литья представляет собой сложный многоэтапный процесс, объединяющий различные операции. Все этапы можно систематизировать в четыре последовательные стадии, обеспечивающие получение качественной продукции. Первым этапом является технологическая подготовка, основанная на анализе конструкторской и технологической документации. На этой стадии осуществляется выбор способа литья, разрабатывается чертеж отливки, проектируется технологическая оснастка и определяются технологические параметры.

Второй этап включает изготовление литейной формы и подготовку расплава. На основе утвержденных чертежей изготавливаются модели, стержни и прочая оснастка. Ключевым процессом здесь является формовка – изготовление литейных форм и стержней из специальных смесей. Большинство форм являются разъемными, что упрощает извлечение отливок. Параллельно в плавильном отделении ведется плавка для получения расплава требуемого химического состава и температуры.

Третий этап охватывает заливку форм и последующее охлаждение металла. Собранные формы заполняются расплавом, температура которого рассчитывается как t ликвидус + (100…150)°С. Свойства отливки формируются в процессе кристаллизации и охлаждения, когда происходят сложные физико-химические процессы. Для улучшения качества могут применяться дополнительные воздействия: центробежные силы, ультразвуковая обработка или электромагнитные поля. После затвердевания отливка должна охладиться в форме до определенной температуры.

Четвертый, завершающий этап, включает извлечение отливок из форм и их последующую обработку. Операция удаления отливки из разовой формы называется выбивкой. Дальнейшая обработка включает несколько важных операций: обрубку литниковых систем, очистку поверхности от пригара, зачистку и при необходимости термообработку. Контроль качества осуществляется методами внешнего осмотра, измерения геометрии, металлографии и неразрушающего контроля (ультразвукового, рентгеновского).

В промышленности применяются разнообразные способы литья, классифицируемые по различным признакам. Основное разделение происходит на литье в разовые формы (песчаные, оболочковые) и литье в многократные формы (кокиль, под давлением). Выбор конкретного способа определяется типом сплава, объемом производства, требованиями к точности и шероховатости поверхности. Литье в песчаные формы (ЛПФ) является наиболее распространенным благодаря своей универсальности и экономической эффективности.

Формовка как технологический процесс классифицируется по степени механизации на ручную, машинную и автоматизированную. Для получения отливки детали, показанной на Рис. 3.3, разрабатывается специальный чертеж с указанием литейных уклонов (2), радиусов (3) и положения плоскости разъема (1). Модель типично состоит из двух полумоделей (5, 8) со знаками (4) для установки стержней.

Процесс формовки, иллюстрируемый Рис. 3.4, осуществляется путем уплотнения формовочной смеси (1) вокруг полумодели (3) в опоке (2). После изготовления обеих полуформ и извлечения моделей выполняется сборка литейной формы с установкой стержня (6). Соединенные полуформы образуют рабочую полость (4), соответствующую конфигурации отливки. Для предотвращения раскрытия формы под давлением металла полуформы надежно скрепляются. Заливка осуществляется до заполнения выпора (5) или прибыли, после чего металл кристаллизуется, формируя конечное изделие.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Башнин Ю.А., Ушаков Б.К., Секей А.Г., Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г., Третьякова Н.В., и др.

Источник: Основы производства металлов.

Данные публикации будут полезны студентам технических специальностей, начинающим специалистам в области металлургии и машиностроения, а также всем, кто интересуется основами промышленного производства.