Форма для заливки металла

Военно-историческая

МИНИАТЮРА СВОИМИ РУКАМИ.

Последние обсуждения на форуме:

Изготовление формы для литья металла

Для литья миниатюр из металла классической является разборная двухчастевая форма – гипсовая или силиконовая. Опыт работы с такого типа формами позволяет перечислить и ее недостатки: относительно большое количество силикона требуется на изготовление каждой из двух половинок, время на вулканизацию силикона 8-12 часов для каждого слоя силикона при комнатной температуре, а когда таких слоев три, то изготовление двух половинок силиконовой формы занимает двое суток. И главный недостаток – облой – металл, попадающий в промежуток между двумя половинками формы. Кто лил, тот знает, насколько трудно порой бывает получить отливку, на которой незаметна и точно совпадает линия облоя. Метод изготовления формы, который я хочу продемонстрировать, позволяет успешно преодолеть все три трудности и позволяет в домашних условиях получить качественные формы и, следовательно, качественные фигурки.

Часть первая. Подготовка модели.

Фото 1. В качестве примера взята 28 мм мастер-модель эльфа для игры Блад Боул, изготовленная из эпоксидного патти Квик-Вуд.

Перед началом изготовления формы надо подготовить саму модель. Во-первых, поставить модель на литник и выпор. Модели, которые я леплю сам, имеют проволочный каркас ног, концы проволоки я и использую для изготовления литника (кусок такой проволоки хорошо виден на первом фото). Итак, литник, имеет коническую форму, выпор – всего один, не слишком толстый – к другой ноге. Если трудно поставить отдельно литник и выпор, то иногда можно обойтись и без выпора вовсе. Далее вся конструкция устанавливается и приклеивается на картонное основание. Во-вторых, чтобы впоследствии легко отделить модель от силикона, я прокрашиваю модель тонким слоем акрилового металлика либо каким-нибудь нитро аэрозолем. Если ваша мастер-модель металлическая, то рекомендую тонировать именно нитро, а если пластмассовая, эпоксидная или из «грин стафа» (зеленки), то вполне подойдет акриловый металлик.

Почему именно металлик? По опыту – он легче всего отделяется, и при этом его можно нанести достаточно тонким слоем. Необходимо обратить внимание на то, чтобы краской были покрыты и все поднутрения (в другой литературе встречаются названиия «андеркаты» или «отрицательные углы»). Третий этап – необязательный, но очень рекомендуемый – начертить фломастером воображаемую линию раздела половинок формы – это очень поможет впоследствии сделать точный разрез силиконовой оболочки.

На снимке – модель подготовлена к началу изготовления собственно формы. Виидны литник, выпор, видна и линия разреза, по крайней мере, на ногах. На голове ее не ищите – ее там нет. Разрез будет доходить только до кончиков пальцев левой руки и до верхнего полюса мяча. Вся модель установлена на основании.

Вторая часть. Силиконовый кокон и каменный гроб.

Начинаем накладывать силикон слой за слоем. Первый слой требует большого внимания и терпения. Задача – внести силикон во все щели, щелочки и углубления. Силикон – материал довольно капризный и по своей воле туда не полезет, поэтому я беру маленькую капельку силикона и углубление за углублением вношу его туда, снова и снова проверяя, не забыл ли я еще какую щелочку.

Уже наложенный силикон можно придавить влажным пальцем. Я предпочитаю работать с прозрачным силиконом еще и по той причине, что можно видеть, не образуются ли пузырьки воздуха под слоем силикона. В конце этого этапа работы наша модель должна быть целиком покрыта тонким, желательно менее миллиметра слоем силикона.

На снимке: вот так, капля за каплей вносится силикон во все «проблемные» места.

Далее мы должны дать силикону высохнуть. Время на высыхание может быть разным у разных видов силиконов, но в большинстве случаев следующий слой силикона можно накладывать часов через восемь. И никогда не накладывайте следующий слой, пока не высох предыдущий! После того, как первый слой силикона высох, еще раз внимательно осмотрите «кокон», если нет никаких проплешин в слое силикона, то едем дальше! Если есть, то заполните недостатки силиконом и все равно едем дальше! А дальше – второй, третий и дальше, сколько надо. Эти слои должны плотно укутать модель в единый кокон уже без всяких поднутрений. Насколько он должен быть толстым? Скажем так – лишний слой силикона ему не повредит, зато слишком тонкий слой может привести к деформациям при литье, особенно в месте разреза формы. На демонстрируемой здесь модели силикон наложен четырьмя слоями и в отдельных местах я положил еще один дополнительный пятый слой. Когда закончено наложение силикона, то лишний картон подставки обрезается.

Теперь мы имеем силиконовую мумию из которой еле просвечивает наша модель. Пришло время построить «каменный гроб». Я делаю опалубку из деталей конструктора «Лего», развожу гипс и заливаю первую половинку гробика, до половины утапливаю в гипсе кокон, жду.

Обратите внимание на резиновую чашку для разведения гипса. Исключительно удобная в работе вещь, ветеран производства. Изначально – это стоматологический инструмент, но также может быть изготовлена и из половинки резинового мяча. Работая с одной и той же емкостью для разведения гипса, со временем учишься дозировать воду и гипс «на глаз», чтобы не было слишком много отходов, а после работы очистить от застывшего гипса – просто вывернув ее наизнанку.

Kогда гипс застывает, что определяется по его нагреванию, передвигаю опалубку выше, но ни в коем случае не вынимайте кокон из гипса! Затем надо не забыть смазать поверхность гипса чам-нибудь, чтобы потом половинки гипса разделить. Никаких специальных смесей! Жидкость для мытья посуды или жидкое мыло подойдет. Разводим вторую порцию гипса и заливаем ее в опалубку. Снова ждем до нагревания гипса. Когда гипс затвердел, снимаем опалубку, разделяем половинки «гроба» и вынимаем мумию.

Часть третья. Хирургическая.

К этому моменту мы уже имеем полностью изготовленную литьевую форму. Теперь дело за малым – вынуть модель из формы и прографитить литьевую поверхность. На самом деле вскрытие силикона и вынимание модели – самая ответственная операция, поэтому подойти к ней надо очень серьезно. Махать ножом – это вам не силикон размазывать. Во-первых, я очень рекомендую взять совершенно новое лезвие скальпеля. Во-вторых, не торопясь, осмотрите мумию и вспомните или попробуйте аккуратно найти ту линию разреза, которую мы рисовали при подготовке модели. И только продумав, как должен пойти разрез – начинайте. Резать надо не торопясь, понемногу, но «твердой рукой». Начинайте проводить разрезы, ориентир ваш – линия, не зря же мы ее рисовали, между тем, постепенно и очень аккуратно отделяйте силикон от модели. Хотя силикон и очень эластичен, но оторвать от него кусочек или отрезать чего лиишнего скальпелем не так уж и сложно, поэтому никакого применения силы и торопливости. Конечной задачей этой операции является – вывернуть силиконовую оболочку так, чтобы можно было вытащить модель, но при этом оставить оболочку целой, так, чтобы отпустив ее она снова приняла свою изначальную форму.

Снимая форму с моделей сложной формы можно делать дополнительные разрезы, чтобы извлечь из силикона отдельные части, но ничего не отрезать насовсем. Как если бы мы хотели снять кожуру с апельсина целиком. В этом и смысл метода. Нам это удалось! Теперь хирург может снять маску и перчатки, заварить кофе и устало закурить.

Перед литьем внутренние поверхности формы надо как следует обработать графитным порошком (я в качестве источника графита использую внутренности батареек, хотя это может быть и графитный стержень карандаша), сдуть излишки графита и снова собрать всю форму. Форма полностью готова к литью. Зажим прост и удобен до ужаса – две палочки и две резинки.

Конечно, хорошо бы дать время гипсу высохнуть, хотя бы пару суток, но кто ж удержится, уже имею полностью готовую форму от удовольствия сделать пару-тройку пробных отливок? Не могу удержаться и я.

Времезатраты.

Подготовка модели: изготовление литников – полчаса, покраска и нанесение разделительной линии – пусть будет еще полчаса (разумеется, это максимальные затраты времени, все это можно делать еще быстрее). Наложение первого слоя силикона занимает минут двадцать. Последующие слои – операции не требующие суперточности, поэтому на них уходит 5-15 минут времени. Высыхание каждого из слоев силикона, как я уже говорил, требует часов восемь времени, но и здесь есть небольшой фокус. Если поставить модель в теплое место, наверное градусов 60-80, мне трудно сказать точно без термометра, то силикон вулканизируется за час. Я ставлю в электродуховку. Недостатки: неприятный запах в духовке и во всей кухне. Если запах сильно неприятный – попробуйте снизить температуру. Можно, конечно и вытяжку включить, если у кого есть. Итого пять слоев застынут часов за шесть. Я предпочитаю не торопитья и оставить самый наружный слой (все равно он самый толстый) еще на ночь в комнатной температуре. На следующий день: на изготовление гипсового гроба – минут 20 на каждую половинку. Хитрость: разводите гипс в подсоленной воде. Соль является катализатором кристаллизации гипса. Итого, на все-про все, включая уборку ушел час. Без уборки – 40 минут и жена очень бы ругалась. Операция вскрытия «кокона» у меня заняла 15 минут, засекал по часам. Еще минут пятнадцать ушло на то, чтобы отграфитить поверхности формы и собрать все в полную боевую готовность. Итак: вчера в 11 утра я начал изготовление формы, сегодня в 13 часов я уже держал в руках отлитые фигурки.

Возможности метода.

Я делаю формы таким способом уже года два, на опыте убедился в существенной экономии силикона и времени по сравнению с другими способами изготовления форм. Формы из двух силиконовых частей я теперь делаю только для совершенно плоских деталей, а все остальное – руки, тела, головы – только так. Качество улучшилось, особенно в отношении облоя и точности совмещения половинок формы Такой метод можно успешно использовать для изготовления форм для фигур любой формы и сложности. Одинаково успешно применял его для литья 28 мм 54 и даже 75 мм фигурок.

В завершение хочу сказать пару слов о силиконах. Найти подходящий для дела материал – непросто. Приходится перепробовать немало сортов. Чтобы сэкономить средства, не ищите для литья металлов стоматологических силиконов и ювелирных (те их гордо называют «жидкой резиной») – они нетермостойки. Есть наверное и исключения, но как правило они еще и дорогие.

Я использую самый обычный строительный силикон Silirub бельгийской фирмы Soudal. Шприц 330 г. Почти не чувствуется от него запаха уксуса. Он выпускается трех видов: черный, белый и прозрачный. Первый и последний температуру литья олова, т.е. 300-400 градусов держит хорошо. Белый после нескольких заливок покрывается трещинами и коркой «припека». После многократных заливок практически не деформируется. Остается только пожелать удачи всем любителям перемазаться в силиконе.

Литье металлов

Человечество используем металлы и их сплавы несколько тысячелетий. Сначала металлы находили в виде самородков и россыпей, позже доисторические племена научились перерабатывать металлосодержащие руды. Проверенным способом получения изделий из металлов было литье в земляные формы.

Отливали наконечники для стрел и мечи, сельскохозяйственные орудия и инструменты, утварь и украшения. За прошедшие с тех пор тысячелетия человек изобрел множество новых приемов обработки материалов и методов литья, включая литье под давлением, газифицируемые формы и порошковую металлургию. Старинный способ также сохранился, но используется в основном в скульптурных мастерских и художественных промыслах.

Особенности литья металлов

По сравнению с другими материалами, такими, например, как воск или гипс, литье металлов отличается некоторыми особенностями. Первая из них — высокая температура перехода из твердое в жидкое состояние. Воск, гипс и цемент затвердевают при комнатной температуре. Температура плавления металлов гораздо выше — от 231 °C у олова до 1531 °C у железа. Перед тем, как приступить к литью металла, его необходимо расплавить. И если олово можно расплавить в глиняной плошке на простом костре из подобранных рядом сучьев, то для плавления меди, не говоря уже о железе, понадобится специально оборудованная печь и подготовленное топливо.

Олово и свинец — самые мягкие и легкоплавкие металлы — можно отливать даже в деревянные матрицы.

Для литья более тугоплавких металлов потребуются формы из смеси песка и глины. Некоторые металлы, как, например, титан, требуют для литья металлические формы.

После заливки изделию требуется остыть. Многоразовые матрицы разбирают, одноразовые формы разрушают, и отливка готова к дальнейшей механической обработке или к использованию.

Металлы для заливки

Черные металлы

В металлургической промышленности различают цветные и черные металлы. К черным относятся железо, марганец, хром и сплавы на их основе. Сюда входят все стали, чугуны и ферросплавы. Черные металлы дают более 90% мирового потребления металлических сплавов. Из стали производят корпуса и детали транспортных средств от самоката до супертанкера, строительные конструкции, бытовую технику, станки и другое промышленной оборудование.

Чугун — отличный металл для литья крупных прочных и долговечных конструкций, не подверженных напряжениям изгиба или скручивания.

Цветные металлы, в свою очередь, в зависимости от физических свойств, и прежде всего, удельного веса, делятся на две большие группы

Легкие цветные металлы

В эту группу входят алюминий, титан, магний. Эти металлы встречаются реже, чем железо, и стоят дороже. Их применяют в тех отраслях, где нужно снизить вес изделия — аэрокосмическая промышленность, производство высокотехнологичных вооружений, производство вычислительной и телекоммуникационной техники, смартфонов и малых бытовых приборов.

Титан благодаря своему отличному взаимодействию с тканями человеческого организма широко применяется для протезирования костей суставов и зубов.

Тяжелые цветные металлы

Сюда относятся медь, олово, свинец, цинк и никель. Их применяют в химической промышленности, производстве электроматериалов, в электронике, на транспорте – везде, где требуются достаточно прочные, упругие и коррозионно-стойкие сплавы.

Благородные металлы

В эту группу входят золото, серебро, платина, а также более редкие рутений, родий, палладий, осмий, иридий.

Первые три известны человеку с доисторических времен. Они редко (относительно меди и железа) встречались в природе и поэтому служили платежным средством, материалом для ценных украшений и ритуальных предметов.

Золото и платина

С развитием цивилизации золото и платина сохранили свою роль средства накопления богатств, однако стали весьма широко использоваться в промышленности и медицине из-за своих уникальных физико-химических свойств.

Методы литья металлов

Основные методы литья металлов следующие:

Традиционный метод

Металл поступает в форму под действием силы тяжести. Применяются песчано-глиняные или металлические матрицы. Недостаток метода — высокая трудоемкость изготовления форм и других операций, тяжелые условия труда и низкая экологичность

Литье под низким давлением

Суть метода заключается в том, что тигель с металлом и матрицы для отливок располагаются в герметичной камере. Металлопровод, сделанный из титанового сплава, опускается из формы в расплавленный металл. В это время в камеру подают низкое избыточное давление воздуха или инертного газа. Металл попадает в матрицу под давлением, скорость потока весьма высока и при этом регулируется. Форма заполняется полностью и равномерно.

Метод позволяет получать высококачественные отливки, в том числе особо тонкостенные. Качество поверхности также превосходит отливки, получаемые традиционным методом. Литейные газы удаляются через отводящий трубопровод в систему очистки, откуда попадают в атмосферу. Метод отличается высокой автоматизацией операций, улучшенными условиями труда персонала и высокой экологичностью. К тому же при таком литье и материалы, и расход энергии существенно экономятся.

Литье под высоким давлением

Метод применяется как в черной, так и в цветной металлургии и позволяет получать наиболее точные и однородные отливки. Металл под высоким напором поступает в матрицу со скоростью до 120 м/с и мгновенно заполняет ее.

Деталям, полученным таким методом, практически не требуется финишная механическая обработка. Таким методом можно отливать детали практически любой конфигурации, с тонкими стенками, с готовыми отверстиями и даже с готовой резьбой.

Инжекционное литье

Инжекционный метод от обычного литья под давлением тем, что металл попадает в матрицу в виде порошка, смешанного со связующим веществом. Формы делают из высокопрочных сталей.

Высокая текучесть смеси позволяет заполнить мельчайшие детали рельефа форм самой сложной конфигурации, включающих внутренние полости. Достоинством этого метода является высокая точность поверхности, делающая ненужной дополнительную механическую обработку или сводящую ее к минимуму. Другим преимуществом является высочайшая физико-химическая однородность отливки.

Существуют и другие методы литья деталей, имеющие нишевое применение.

Основные способы литья металлов

Литье в землю

Традиционный способ. Изготавливается простая или составная модель из дерева или других модельных материалов, потом по модели делается матрица из песчано-глиняной смеси. Подробнее об этом способе читайте в соответствующей статье.

Технология литья в землю

Модель извлекают из формы, части ее собирают вместе, создают литниковую систему. Форму накалывают тонкими острыми иглами, чтобы обеспечить газоотведение. Производят отливку, ждут ее остывания,

Литье в металлические формы

Разъемную форму, называемую кокилем, изготавливают из металлических деталей. Части матрицы получают путем отливки или, если требуется обеспечить высокое качество поверхности и точность размеров, путем фрезерования. Формы смазывают антипригарными составами и производят заливку.

Литье в металлические формы

После остывания кокили разбирают, извлекают отливки, очищают. Металлическая матрица выдерживает до 300 рабочих циклов.

Литье по газифицируемым моделям

Модель выполняется не из дерева или воска, а из легкоплавкого и газифицируемого материала, преимущественно полистирола. Модель остается в форме и испаряется при заливке металла.

Литье по газифицируемым моделям

Преимущества способа:

• модель не требуется извлекать из матрицы;
• можно изготовлять модели сколь угодно сложных отливок, не нужны сложные и составные формы;
• существенно снижена трудоемкость моделирования и формования.

Литье по газифицируемым моделям приобретает большую популярность на современных металлургических производствах.

Формы для литья

Самый древний вид форм — это формы из песчано-глиняной формовочной смеси, или «земли». Исторически центры металлургии возникали рядом с местами залегания уже готовых по своему составу для литья песков, например, рядом с всемирно известным Каслинским чугунным заводом. Смеси делятся на обмазочные и наполнительные.

формы из песчано-глиняной формовочной смеси

Для построения любой матрицы требуется модель — макет будущего изделия в натуральную величину, но несколько больших размеров — на величину литейной усадки.

Модель помешают по центру опалубки, или опоки, и наносят на нее слой обмазочной смеси — термостойкой и пластичной. Потом начинают послойно, тщательно трамбуя каждый слой, заполнять опоку наполнительной смесью. Требования к наполнительным смесям намного ниже, чем к обмазочным — они должны выдерживать давление залитого металла, сохраняя конфигурацию отливки, и обеспечивать выход плавильных газов. После модель извлекают из формы и на ее место заливают расплав.

Для отливок сложной конфигурации, имеющих замысловатые детали и внутренние полости, применяют составные модели и формы из нескольких частей.

Литье также осуществляется и в металлические формы. Их применяют при больших тиражах отливаемых деталей, в тех случаях, когда требуется высокая точность размеров и низкая шероховатость поверхности отливки, а также для некоторых металлов, активных в нагретом состоянии. Температура плавления материала формы должна быть существенно выше, чем температура отливаемого расплава.

Область применения

Различные способы литья имеют свои преимущественные сферы применения.

Так, литье в песчаные формы применяется при единичных отливках или малых сериях. Проверенный тысячелетиями способ понемногу уходит с промышленных предприятий, но продолжает использоваться на художественных промыслах и в скульптурных мастерских.

Литье в металлические формы применяется в случаях, когда требуется

• большие тиражи отливок;
• высокая точность размеров;
• высокое качество поверхности.

Также литье в металл популярно в ювелирной промышленности и в производстве металлических украшений.

Литье под давлением все шире используется предприятиями, сфокусированными на качестве своих изделий, следящими за экологией, охраной труда и эффективным расходованием материальных и энергетических ресурсов.

Литье по газифицируемым моделям применяется в тех случаях, когда планируются большие тиражи отливок, требуется высокая точность и экономия трудоемкости.

Особенности литья металлов

Литье металла – это востребованный технологический процесс, который позволяет изготавливать металлические изделия нужной формы. Проводится отливка из разных сплавов, обладающих той или иной степенью жидкотекучести в расплавленном состоянии.

Такой способ выполнения позволяет выпускать качественную продукцию без применения громоздкого оборудования и огромного количества работников. На современном рынке эта технология пользуется огромным спросом, а также входит в десятку самых эффективных и применяемых в мире.

Общие сведенья

В процессе производства проводится заливка расплавленного материала в специальные формы. После охлаждения он принимает нужную форму и подвергается последующей обработке. Используются такие изделия в различных отраслях экономики:

• автомобилестроение;
• авиационная промышленность;
• машиностроение;
• стоматология;
• ортопедия;
• ювелирное производство.

Для разных видов сплавов используется определенная технология литья, позволяющая добиться нужных качеств в готовом изделии и избежать брака. Для литейного производства используются разные виды компонентов. Они обладают высоким показателем жидкотекучести. Это свойство сплава определяется:

• химическим составом;
• структурой металлического сплава;
• температурой плавления.

Наиболее востребованными в промышленности являются металлы, имеющие низкую температуру плавления, так как их производство менее затратное. Чем ниже температура плавления материала, тем легче производится его отливка.

Металлы для заливки

В нужную форму специалисты могут отлить любой подготовленный сплав в расплавленном состоянии. Проблема состоит в том, что каждый вид материала имеет свою особенную температуру плавления и разную степень жидкотекучести. Чаще всего в промышленном литье используются металлы с низкой температурой плавления.

Компоненты, пригодные для литья, разделяют на черные, цветные и редкоземельные.

К черным относятся сталь, литейный и ковкий чугун. Все остальные сплавы относят к цветным и редкоземельным.

Для каждого вида сплавов используются специальные методы литья, позволяющие изготавливать изделия из следующих материалов:

За все время существования литейного производства было разработано много разных технологических решений с разными условиями отливки.

При отливке изделий из черных металлов используют 5 видов стали с разным содержанием углерода. Изделия с повышенной прочностью отливают из легированной стали.

Это самый распространенный материал, который используется для промышленной заливки.

Методы литья деталей

Для производства деталей станков и иной продукции высокоточного машиностроения используется обычный ковкий чугун и чугун перлитный, обладающей хорошей пригодностью к обработке.

Литейный чугун, который используется в разных сферах производства, делят на четыре вида:

Его отливка отличается низкой себестоимостью, сам материал имеет небольшую прочность и обрабатывается при помощи обычного резания.

Более прочным материалом для оливки считается чугун, в состав которого входит шаровидный графит.

Широко применяются для заливки сплавы цветных металлов, прежде всего медь и алюминий. Они отличаются высокой устойчивостью к коррозии и стоят недорого.

Самой дорогой считается технология производства титанового сплава, требующая соблюдения особенных условий заливки и остывания. Такой редкоземельный сплав используется для высокотехнологичных отраслей экономики, таких как авиакосмическая индустрия или медицина.

Сплавы драгоценных металлов используются при отливке ювелирных, медицинских изделий или деталей для электроники.

Литьё металла

Способы отливки изделий из металлических сплавов

Современное литейное производство кроме традиционной технологии заливки жидкого металла в песчаные формы применяют и другие высокотехнологичные, производительные способы литья:

• вакуумный;
• центробежный;
• под давлением;
• центробежный;
• оболочковый;
• многократный;
• ртутный;
• по выплавляемым моделям;
• электрошлаковый.

Высокотехнологичные виды литья позволили создавать металлические изделия с определенными качествами при высокой производительности труда и минимальном браке.

Чаще всего сегодня в промышленных масштабах используются следующие технологии производства:

• в металлические формы (коколь);
• статическое литье;
• отливка под давлением;
• в оболочковые формы;
• в выплавляемые модели.

При выполнении статической заливки используются неподвижные формы, в которые разливают жидкий металл. Готовые изделия достают после того, как они остынут в неподвижной модели.

Производство титана

Для изготовления высокопрочных сплавов из титана и стали применяют вакуумную отливку, позволяющую снизить в металле содержание газов. Таким способом создают более плотную структуру металлического сплава с помощью плавления в вакууме. Затем горячий металл разливают в многократные емкости, в которых он остывает.

При введении технологии отливки под давлением применяется специальное оборудование, с помощью которого заполняют пресс-формы жидким металлом. Он подается под высоким давлением в диапазоне 7–700 МПа.

Такой способ производства выполняется машинами горячего или холодного прессования.

Выполняется эта технология для заливки алюминиевых, медных, цинковых и оловянно-свинцовых сплавов. Все эти металлы обладают низкой температурой плавления, что увеличивает технологические характеристики изделий из них.

Холодные и горячие способы литья под давлением позволяют получать изделие с идеально точными размерами и ровной поверхностью, которую не нужно после завершения процесса дополнительно обрабатывать.

Такая технология позволяет повысить производительность труда. А также она сокращает время всего технологического цикла, упрощает изготовление металлического изделия. У нее имеются также недостатки, к которым относится невозможность производить продукцию сложной конфигурации, так как они могут при вынимании из пресс-формы деформироваться. Таким способом производят только металлическую продукцию, имеющую небольшой диаметр.

При центробежном литье применяются специальные вращающиеся в горизонтальной или вертикальной плоскости формы.

Действие центробежных сил обеспечивает равномерное заполнение всех полостей в отливочной форме. Внедряется такая технология отлива при производстве труб, втулок или металлических дисков. А также ее применяют при отливке ажурных ювелирных изделий.

Издержки процессов

Для уменьшения убыточности процесса обычные способы литья в одноразовые модели были модернизированы с созданием высокопрочных полимерных составов. Для этого стали производить отливку в оболочковые емкости, изготовленные из термореактивного порошкообразного полимера. Он при воздействии температуры превращается в твердую оболочку, формирующую жидкий сплав.

Таким способом отливаются радиаторы водяного и парового отопления, узлы автомобилей, станков, самолетов и других видов высокотехнологичных механизмов. Эта технология позволяет получать детали большого размера и любой сложной модификации.

Традиционной считается отливка в кокиль, когда используется прочная форма.

Из нее вытаскивается деталь после отвердения металла. Таким способом производят простые стальные изделия небольшого размера. Чаще всего в кокиль отливаются медные и алюминиевые сплавы с невысокой температурой правления.

Модель для них делается из жаропрочной стали или чугуна, имеющих боле высокую температуру плавления чем медь или алюминий.

К преимуществам такой технологии следует отнести:

• невысокую себестоимость производственного процесса и возможность его недорогой автоматизации;
• простоту исполнения;
• сохранность отливочных форм, которые используются неоднократно;
• точность параметров изготовленных изделий;
• качественную структуру металла, в которой не будет неметаллических частиц;
• гладкую поверхность изделия, которая получается при таком способе отливки.

Традиционная технология отливки по выплавляемым моделям сегодня усовершенствовалась благодаря появлению новейших материалов.

Если раньше модель для заливки сплава делали из дерева или иной органики, которая могла быть разрушена высокими температурами при выжигании, то сегодня используются легкоплавкие материалы, такие как парафин и стеарин.

Отливка по выплавляемым моделям применяется при отливке художественной продукции со сложной конфигурацией. Это затратная технология отлива, которая используется при создании памятников или иных художественных изделий.

Стальную емкость для такой заливки делают на основе моделей из легкоплавких материалов, она имеет точные размеры, а ее поверхность тщательно полируют.

Виды отливочных форм

Для литья металлов пускают в ход разные емкости, которые разделяют на песочные, применяемые только один раз во время оливки, а также многократные. Многоразовые отливочные емкости делают из разных материалов:

• чугуна;
• жаропрочной стали;
• огнеупорной керамики;
• графита.

Широко распространены чугунные кокили и изложницы. При изготовлении продукции из алюминия, меди и других цветных сплавов выполняют металлические формы из чугуна, меди и латуни.

Такое решение было принято давно, оно позволяет легко проводить подготовку материалов к основному процессу. Сам процесс длится недолго, модели выходят высокого качества. При выполнении этой технологии привлечение большого количества рабочих не требуется.

Металлические отливочные емкости бывают открытыми и закрытыми. Открытые – это изложницы, а закрытые – кокили. В закрытых емкостях имеется полость, повторяющая размеры выплавляемой детали. Заливка жидкого металла в них проводится через специальное отверстие.

Оболочковые отливочные емкости используются при заливке сплавов цветных и драгоценных металлов, а также изделий из стали. Для отливки сплавов цветных металлов их делают из порошкообразного диоксида кремния или гипса.

При изготовлении продукции из золота, платины и серебра пресс-форму делают из легкоплавкого материала, который заполняется ртутью, парафином или пластмассой, что позволяет создавать продукт сложной конфигурации небольшой толщины.

Настолько щепетильная работа требует от всего персонала высокой точности и квалификации. Каждый этап производства проводится в оптимальных условиях, способствующих выходу только качественной продукции.

Видео: Отливка деталей в песчаные формы на заводе Амурский металлист

Литьё металлов. Методы и способы литья металлов.

Застывая, металл сохраняет форму того сосуда, в который был залит в жидком виде. Эту особенность металла человек использовал при получении изделий способом литья.

Наша страна издавна славилась искусными литейщиками. В Московском Кремле стоят «Царь-пушка» массой 40 т, отлитая Андреем Чоховым в конце XVI в., и «Царь-колокол» массой 200 т, изготовленный знаменитыми литейщиками Иваном и Михаилом Моториными в первой половине XVIII в. Во многих странах мира известны художественные изделия Каслинского чугунолитейного завода на Урале.

Одно из главных качеств литейного материала — способность растекаться, или жидкотекучесть. Металл или сплав в жидком состоянии должен быть подвижным и невязким, легко заполнять любую сложную форму, быстро проникать в её тончайшие извилины.

Из сплава с хорошей жидкотекучестью можно получить отливку с тонкими стенками. Если металл растекается медленно, то из него тонкостенная отливка не получится: он застынет, прежде чем заполнятся все извилины формы.

Один из лучших литейных материалов — чугун. Он обладает отличной жидкотекучестью. У стали жидкотекучесть меньше, и приходится прибегать к различным ухищрениям, чтобы заставить сталь заполнить всю форму.

Литьё металла в землю.

Самый древний способ литья — литьё в песчано-глинистые формы, или литье в землю. Однако этот способ, хотя его и считают простым, требует большой предварительной работы.

Сначала в модельном цехе из дерева или металла делают модель будущей отливки. Она должна быть несколько большего размера, чем отливка, с учетом усадки металла при охлаждении. Модель (как и будущая форма) разъемная и состоит из двух половинок. В землеприготовительном отделении литейного цеха из земли и различных добавок готовят формовочную смесь. Если у отливки должно быть внутреннее отверстие или полость, то необходимо приготовить еще одну смесь — для стержней. Назначение стержней — заполнить те места в форме, которые в детали соответствуют отверстиям или полостям.

Формовочные и стержневые смеси готовят из специальных песков и глин и связующих материалов — растительных и минеральных масел, искусственной смолы, канифоли и т.д. Готовые смеси поступают к формовщикам, задача которых — изготовить литейные формы. Для этого на металлическую модельную плиту ставят одну половину модели разъёмом вниз (см. рис.), а затем металлический ящик без дна — опоку так, чтобы половина модели оказалась внутри него. Опоку плотно набивают формовочной землёй и переворачивают. Теперь половинка модели лежит в опоке разъёмом вверх. На эту опоку формовщик ставит ещё одну и скрепляет их штырями. Затем в верхнюю опоку устанавливают два деревянных конуса (на их месте в готовой форме останутся два отверстия для заливки металла и для выхода воздуха и газов) и плотно заполняют ее формовочной смесью.

Теперь осталось вынуть из земли деревянную модель. Для этого опоки разъединяют и из каждой вынимают половинки модели. В земле остаются чёткие отпечатки двух половин детали (см. рис.). Их, а также заранее приготовленный стержень покрывают особой краской, чтобы жидкий металл не «пригорел» — не прилип к стенкам формы. В форму вставляют стержень и прорезают в земле канавку, соединяющую отверстие для заливки металла с полостью формы, — литниковый ход. На конец, верхнюю опоку снова кладут на нижнюю, соединяют их, и форма готова. Когда она немного подсохнет, в неё можно заливать металл.

Чугун для литья приготовляют в специальных печах — вагранках. Если отливки стальные, то сталь для них плавят в конвертерах, мартеновских и электрических печах. Для расплавления цветных металлов существуют свои плавильные печи.

Жидкий металл заливают в форму из ковша, который движется вдоль ряда опок, а иногда опоки на конвейере движутся мимо ковша. Когда металл застывает, отливку вынимают из формы. С помощью наждачных станков, пескоструйных или дробеструйных аппаратов отливку очищают от приставшей формовочной земли.

Вместе с тем давно уже появились и успешно используются другие, более совершенные способы литья. Один из них литье в кокиль — металлическую форму (см. рис.), состоящую из двух половин, в одну из них перед заливкой металла вставляют стержни. Затем обе половины кокиля скрепляют между собой и заливают жидкий металл. Здесь он очень быстро затвердевает, и уже через несколько минут можно вынимать деталь и заливать новую порцию металла. С помощью одного кокиля получают сотни и тысячи одинаковых отливок.

Литьё металла в кокиль.

Однако таким способом можно получать отливки только из металлов или сплавов, обладающих хорошей жидкотекучестью. А для стали, например, у которой жидкотекучесть меньше, применяют литье под давлением (см. рис.). Жидкий металл под давлением сжатого воздуха или поршня хорошо заполняет любую сложную форму. Однако обыкновенный кокиль не выдерживает большого давления и разрушается. В связи с этим формы для этого способа литья — пресс-формы — делают из прочной стали. Машины для литья под давлением выпускают по нескольку тысяч отливок за смену.

Литьё по выплавляемым моделям.

Издавна известен способ литья по выплавляемым моделям, сделанным не из дерева или металла, а из легкоплавкого воскообразного (парафин, стеарин) вещества (см. рис.). Такую модель покрывают огнеупорной оболочкой и заформовывают в опоку. Горячий металл расплавляет воск и заполняет оболочку, в точности повторяя форму модели. При этом способе модель не надо извлекать из формы, что позволяет получать очень точные отливки. Кроме того, этот процесс легко автоматизировать.

Литьё в оболочковые формы.

Иногда, когда отливка не требует большой точности, ее получают литьем в оболочковые формы (см. рис.). Их делают из смеси мелкого кварцевого песка с особой порошкообразной смолой. Этой смесью засыпают половинки металлических моделей, установленных на нагретой до 200—250°С металлической плите. Под действием тепла смола расплавляется, обволакивает и скрепляет зерна песка. На модели образуется песчано-смоляная корка. Затем модели вынимают, а плиту с оболочками ставят в печь, где они окончательно затвердевают. Наконец 2 полуформы оболочки соединяют между собой и заливают в полость металл.

Так же широко распространено центробежное литьё, с помощью которого делают отливки, имеющие форму тел вращения, — трубы, шестерни, зубчатые ободы и т. п. Металл заливают во вращающуюся металлическую форму, при вращении он прижимается к стенкам формы, и это позволяет получать отливки высокой точности.

Один из современных способов — электрошлаковое литьё. В этом случае сначала получают жидкий металл методом электрошлакового переплава. Бездуговой переплав металлических электродов осуществляется за счет теплоты, выделяющейся при прохождении электрического тока через расплав электропроводящего шлака. Затем жидкий металл (не соприкасаясь с воздухом) поступает в водоохлаждающий медный кристаллизатор, являющийся литейной формой. Электрошлаковое литье применяется в основном для изготовления сравнительно несложных отливок, например коленчатых валов.