Кастинг. Леене на метал: процес, методи, методи Методът на леене има най-висока производителност

Метод на леене на черупкивъз основа на получаване еднократни полуформи и сърцевини под формата на черупки с дебелина 6...10 mm.

Те се произвеждат чрез втвърдяване на слой от смес върху метален инструмент, в който свързващото вещество, когато се нагрява, първо се топи и след това се втвърдява (необратимо), придавайки на черупката висока якост. Технологията на леене в черупкови форми включва редица операции, чието изпълнение по време на леене по този метод има ясно изразени характеристики.

Те включват: подготовка на специална пясъчно-смола смес; формиране на тънкостенни черупкови форми и пръти върху моделно оборудване; сглобяване на форми и подготовката им за изливане.

За приготвяне на черупкови форми се произвежда специално свързващо вещество, което е смес от фенолформалдехидна смола с катализатор за втвърдяване на смола, въведен в количество от 7...8%.

Предварителното образуване на черупката най-често се извършва с помощта на въртящ се бункер 1, в който се излива смес от пясък и смола 2 (фиг. 19, а). В горната част на бункера, снабдена с пръстеновиден канал 3 за подаване на охлаждаща вода, е монтирана метална моделна плоча 4, нагрята до 200...240 o C, с моделите надолу и фиксирани с тласкачите 7 фиксиран върху него с помощта на четири направляващи колони 5. Тласкачите са равномерно разпределени по цялата плоча, простират се върху работната повърхност както на модела, така и на плочата на модела. Те са закрепени със специални стебла в гнездата на плочата 6 и закрепени в нея с притискаща плоча 8. Моделната плоча с изхвъргащото устройство е поставена в корпуса 9. За фиксиране на избутващата плоча в първоначалното й положение се използват пружини 10 монтирани на направляващите колони 5.

Ориз. 19. Технология за леене на черупки

За предварително оформяне на черупката, бункер 1, оборудван с цапфи 11 и въртящ се механизъм, се завърта на 180 ° и формовъчният материал пада върху горещата моделна плоча (фиг. 19, b), уплътнявайки се под въздействието на гравитационните сили. В слоя смес, съседен на плочата, смолата се топи (при температура 95-115 o C), намокряйки пясъчните зърна, след което започва да полимеризира, сгъстява се и се втвърдява, когато се затопли до по-висока температура. За 30...40 секунди експозиция смолата успява да се разтопи в слой с дебелина около 10 mm.

Слоят остава върху моделната плоча след завъртане на бункера в първоначалното му положение (фиг. 19, c) и изхвърляне на частта от сместа, която не е реагирала, запазила първоначалните си свойства и е подходяща за последваща употреба, на дъното на бункер.

Сега моделната плоча с оформената полуформа на черупката се изважда от бункера (фиг. 19, d) и се подава в пещ 12 (фиг. 19, e), където при температура 300-400 o C полимеризацията завършва в 90...120 s и смолата придобива висока технологична якост. След това готовата полуформа на черупката се отстранява от моделната плоча (фиг. 19, f) и се свързва с друга половин форма (например чрез залепване) на специална пневматична преса (фиг. 19, g). За да се предотврати пробив на стопилка, формите с вертикално разцепване обикновено се формоват (фиг. 19, h) в поддържащ пълнител (пясък, изстрел и др.). Формите с малка височина с хоризонтално разцепване в повечето случаи не се формоват и се изсипват върху палети с пясъчно легло. Отливки от почти всякакви индустриални сплави с тегло до 200...300 kg се произвеждат в черупкови форми.

Предимствата на леенето в черупкови форми в сравнение с леенето в пясъчно-глинести еднократни форми са следните:

• намаляване на параметрите на грапавостта на повърхността и значително подобряване на външния вид на отливките;
• способността да се произвеждат отливки с тънък и сложен релеф, както и дебелостенни отливки с отлети канали с малки сечения;
• намаляване на трудоемкостта на редица операции на технологичния процес (приготвяне на сместа, изработване на матрица, почистване на отливки и др.);
• намаляване с 8...10 пъти или повече на обема на обработка и транспортиране на формовъчни материали;
• намаляване на консумацията на метал от оборудването за формоване.

В допълнение, леенето в черупкови форми се характеризира с по-ниска твърдост на черупката, което трябва да се счита за предимство на метода в сравнение с методите за кокилно леене.

Основните недостатъци на метода за леене на черупки:

• относително висока цена на свързващото вещество от смола;
• сложност на оборудването на модела и пръта;
• повишено отделяне на вредни химикали по време на термично разлагане на смолистото свързващо вещество;
• недостатъчна якост на черупките при производство на тежки отливки;
• тенденцията към появата на определени специфични видове дефекти, които съпътстват ниската газопропускливост на леярската форма.

.

Същността на леенето на восъчни леярски продукти се свежда до производството на отливки чрез изливане на разтопен метал в тънкостенна еднокомпонентна леярска форма за еднократна употреба, направена от течно движеща се огнеупорна суспензия според модели за еднократна употреба (изработват се модели на леярски восък за еднократна употреба от лесно топими компоненти - парафин, мастни киселини и др.) с последващо втвърдяване на отливката, охлаждане на отливката във формата и изваждането й от формата (фиг. 20).

Въздух под налягане

Фиг.20. Последователност на операциите на процеса на леене по инвестиционни модели: 1 - производство на модели в калъп; 2 - събиране на модели в моделен блок върху метален щранг; 3 - нанасяне на огнеупорна суспензия върху моделния блок; 4 - поръсване на суспензионния слой с гранулиран материал в кипящия слой

Отличителни черти на инвестиционното леене са ниската топлопроводимост и високата начална температура на формата, което значително намалява скоростта на отделяне на топлина от излятия метал и подобрява запълването на кухината на формата, но в същото време води до разширяване на кристала структура и до появата на свиваеми кухини и порьозност в стените 6... 8 mm.

Керамичното окачване дава възможност за точно възпроизвеждане на контурите на модела, а формирането на монолитна леярска форма с ниска грапавост на повърхността спомага за получаване на отливки с висока геометрична точност, а също и с ниска грапавост на повърхността, което значително намалява количеството на механична обработка на отливките. Допускът за обработка е 0,2…0,7 mm.

Изливането на разтопен метал в горещи форми позволява да се получат сложни отливки с дебелина на стената 1...3 mm и тегло от няколко грама до няколко десетки килограма от топлоустойчиви трудни за обработка сплави (турбинни лопатки), устойчиви на корозия стомани (колела за помпи), въглеродни стомани в масово производство (в автомобилостроенето и уредостроенето, други отрасли на машиностроенето) ориз. 21; ориз. 22.

Ориз. 21. Отливки, произведени чрез леене по изгубен восък

Ориз. 22. Леене по изгубен восък

Хладно леене.Същността на леенето под налягане е производството на отливки чрез изливане на разтопен метал в метални форми за многократна употреба - охладителни формипоследвано от втвърдяване на излятия метал, охлаждане на отливката и изваждането й от кухината на формата (фиг. 23).

Фиг.23. Леене на метал: 1 - прът; 2 - охладителна форма; 3 - отливка

Отличителните черти на кокилното леене са, че образуването на отливката става при условия на интензивно термично взаимодействие с леярската форма, т.е. излятият метал и втвърдяващата се отливка се охлаждат в кокилната форма с по-висока скорост, отколкото в пясъчна форма; охладителната форма практически не е гъвкава и по-интензивно предотвратява свиването на отливката, което затруднява изваждането й от охладителната форма, а също така може да доведе до изкривяване и пукнатини в отливките; физическото и химичното взаимодействие на отливката и кокила е минимално, което спомага за подобряване на качеството на повърхностния слой на отливката.

Кокили- метални форми - изработени чрез леене, механична обработка и други методи от сив чугун (SCh 15, SCh 20 и др.), стомана (10L, 15L, 20L и др.) и други материали. Пръчките и различните вложки са изработени от легирани стомани (30KhGS, 35KhGSA и др.), Тъй като кокилните елементи работят при условия на високи температури и механични натоварвания.

Всички технологични операции по кокилното леене са механизирани и автоматизирани. Кокилното леене се използва в масово и серийно производство за производство на отливки от чугун, стомана и цветни сплави с дебелина на стената 3...100 mm, с тегло от няколко грама до няколкостотин килограма (фиг. 24).

При леене в кокил разходът на смеси за формоване и сърцевина се намалява. втвърдяването на отливките става при условия на интензивно отнемане на топлина от излятия метал, което осигурява по-висока плътност на метала и механични свойства от отливките, получени с помощта на пясъчни форми. Отливките, направени чрез студено леене, се отличават с висока геометрична точност на размерите и ниска грапавост на повърхността, което намалява допуските за обработка наполовина в сравнение с пясъчното леене. Този метод на леене е много продуктивен.

недостатъцикокилно леене - високата сложност на производството на кокили, тяхната ограничена издръжливост, трудността при производството на отливки със сложни конфигурации.

Ориз. 24. Отливки, получени чрез кокилно леене

Центробежно леене.При центробежното леене сплавта се излива във въртящи се форми; образуването на отливката се извършва под действието на центробежни сили, което осигурява висока плътност и механични свойства на отливката (фиг. 25).

Фиг.25. Шпинделна машина за изработка на отливки чрез центробежно леене:

1 - улук; 2 - капак; 3 - защитен корпус; 4 - форма; 5 - охладителна система; 6 - шпиндел; 7 - макара; 8 - легло; 9 - бетонна основа; 10 - електродвигател; 11 - задвижване с клиновиден ремък

Чрез центробежно леене се правят отливки в метални, пясъчни, черупкови и инвестиционни форми на центробежни машини с хоризонтална или вертикална ос на въртене.

Метални форми - формите се изработват от чугун и стомана. Дебелината на формата обикновено е 1,5...2 пъти дебелината на отливката. По време на процеса на леене формите се охлаждат отвън с вода или въздух. На работната повърхност на формата се нанасят топлозащитни покрития, за да се увеличи експлоатационният им живот. Преди започване на работа формите се нагряват до температура 200 o C.

Предимства на центробежното леене- получаване на вътрешни кухини на тръбни заготовки без използване на пръти; по-големи спестявания на сплав поради липсата на литникова система; възможността за получаване на двуслойни заготовки, което се постига чрез последователно изливане на различни сплави във формата (стомана и чугун, чугун и бронз и др.).

Шприцоване.Същността на леенето под налягане е производството на отливки в метални форми (форми)запълване със стопилка под въздействието на външни сили. Втвърдяването на отливката става при свръхналягане или при охлаждане с вода. След охлаждане отливката се изважда от формата (фиг. 26; фиг. 27).

При машини с хоризонтална камера за пресоване част от разтопения метал се излива в камерата за пресоване (фиг. 26, а), която се подава от бутало 5 под налягане от 40 ... 100 MPa в кухината на формата. (фиг. 26, б), състоящ се от неподвижна 3 и подвижна 1 полуформа. Вътрешната кухина в отливката се получава от прът 2. След като отливката се втвърди, формата се отваря (фиг. 26, c), прътът 2 се отстранява и отливката 7 се отстранява от работната кухина на формата с помощта на ежектори 6.

Ориз. 26. Схема на процеса на производство на отливки на машини с хоризонтална камера за студено пресоване

Ориз. 27. Шприцовани продукти

На фиг. 28а показва една от разновидностите на методите непрекъснато леенеи получените отливки с различни форми.

Процесът на непрекъснато леене се извършва по следния начин. Разтопеният метал от металния приемник 1 през графитна дюза 2 навлиза в кристализатор с водно охлаждане 3 и се втвърдява под формата на отливки 4, които се изтеглят от специално устройство 5. Дългите отливки се нарязват на заготовки с необходимата дължина. Този метод произвежда различни отливки (фиг. 28, б) с паралелни образуващи от чугун, мед, алуминий и други сплави. Отливките, получени по този метод, нямат неметални включвания, кухини за свиване и порьозност поради създаването на насочено втвърдяване на сплавта.

Ориз. 28. Схема на хоризонтално непрекъснато леене (а) и леярски проби (б)

Отличителни черти на леене под налягане:

- значително налягане върху стопилката (100 MPa или повече) осигурява висока скорост на движение на потока от стопилка във формата (0,5...120 m/s). Това дава възможност да се получат отливки с дебелина на стената под 1 mm;

- високата скорост на навлизане на стопилката в кухината на формата не позволява продуктите от разлагането на въздуха и смазката да бъдат напълно отстранени от кухината на формата. За да направите това, използвайте евакуация на кухината на матрицата или продухване на камерата за компресия и кухината на матрицата с кислород, докато въздухът бъде напълно отстранен;

- високата интензивност на топлинно взаимодействие между стопилката, отливката и формата допринася за промяна на структурата в повърхностните слоеве на отливката, повишаване на нейната якост и др.;

- за намаляване на порьозността на свиване се използва предварително пресоване в последния момент на пресоване, в резултат на което се повишават механичните свойства на отливъчния материал и се повишава тяхната плътност;

- при леене под налягане температурата на изливане на сплавта се избира 10...20 o C над температурата на ликвидус, а формата се нагрява до температура 120...320 o C.

Използва се леене под наляганепри масово и широкомащабно производство на отливки с минимална дебелина на стената 0,8 mm, с висока точност на размерите и ниска грапавост на повърхността поради прецизна обработка и цялостно полиране на работната кухина на формата; без обработка или с минимални припуски, което рязко намалява количеството на обработка на отливките; с висока производителност на процеса.

На фиг. 29 показва диаграма на промишлена инсталация за леене на метални форми с ниско налягане.

Ориз. 29. Оформление и монтаж за леене под ниско налягане:

1 - тигел с разтопен метал; 2 - метална тел; 3 - тигелна камера; 4 - метална форма; 5 - отливка; 6 - въздуховод; 7 - уплътнителен капак; 8 - нагреватели

недостатъцилеене под налягане - висока цена на форми и оборудване; ограничени габаритни размери и тегло на отливките; наличието на въздушна порьозност в масивни части на отливки, което намалява якостта на частите и др.

В момента има редица други технологии за производство на отливки:

- леене под контролирано налягане (леене под ниско налягане, леене с противоналягане, леене под вакуум и др.);

- електрошлаково леене. Този метод произвежда критични отливки с тегло до 300 тона: клапанни тела и шибъри на атомни и топлоелектрически централи, колянови валове на корабни дизелови двигатели, корпуси на съдове с високо налягане, ротори на турбогенератори и др.

Избор на рационален метод за изработка на отливки.Съвременните изисквания към отливките на машинни части се характеризират с максимално приближаване на формата и размера на отливките до готовите части, спестяване на метал и използване на прогресивни методи за леене.

Обща информацияда изберете метод за производство на отливка, да използвате чертеж на детайла и технически изисквания към него; материал на частта; дипломна програма; параметри, чрез които се оптимизира методът за производство на отливка и др.

Леенето на метал е популярен технологичен процес, който ви позволява да произвеждате метални изделия с желаната форма. Леенето се извършва от различни сплави, които имат различна степен на течливост в разтопено състояние.

Този метод на изпълнение ни позволява да произвеждаме висококачествени продукти без използването на обемисто оборудване и огромен брой работници. На съвременния пазар тази технология е много търсена и е сред десетте най-ефективни и използвани в света.

Главна информация

По време на производствения процес разтопеният материал се излива в специални форми. След охлаждане приема желаната форма и се подлага на последваща обработка. Такива продукти се използват в различни сектори на икономиката:

• автомобилна индустрия;
• авиационна индустрия;
• машиностроене;
• стоматология;
• ортопедия;
• производство на бижута.

За различните видове сплави се използва определена технология на леене, за да се постигнат желаните качества на крайния продукт и да се избегнат дефекти. Има различни видове компоненти, използвани в леярското производство. Имат висок индекс на течливост. Това свойство на сплавта се определя от:

• химичен състав;
• структура от метална сплав;
• температура на топене.

Най-търсени в индустрията са металите с ниска точка на топене, тъй като тяхното производство е по-евтино. Колкото по-ниска е точката на топене на даден материал, толкова по-лесно се лее.

Метали за изливане

Специалистите могат да излеят всяка готова сплав в разтопено състояние в желаната форма. Проблемът е, че всеки тип материал има своя собствена специална точка на топене и различна степен на течливост. Най-често в промишленото леене се използват метали с ниски точки на топене.

Компонентите, подходящи за леене, се разделят на черни, цветни и редкоземни.

Черното желязо включва стомана, чугун и чугун. Всички останали сплави се класифицират като цветни и редкоземни.

За всеки тип сплав се използват специални методи за леене за производство на продукти от следните материали:

• да стане;
• излято желязо;
• алуминий;
• мед;
• месинг;
• злато;
• сребро;
• платина;
• никел;
• титан;
• бронз;
• магнезий

През цялото време на съществуване на леярната са разработени много различни технологични решения с различни условия на леене.

При леене на продукти от черни метали те се използват с различно съдържание на въглерод. Отливат се продукти с повишена якост.

Това е най-често използваният материал за промишлено леене.

Методи за леене на части

За производството на детайли за машинни инструменти и други продукти се използват обикновен сферографитен чугун и перлитен чугун, които имат добра обработваемост.

Чугунът, който се използва в различни области на производство, е разделен на четири вида:

• бяло;
• сив;
• избелени;
• половинчато

Леенето му се характеризира с ниска цена, самият материал има ниска якост и се обработва с конвенционално рязане.

Чугунът, който съдържа нодуларен графит, се счита за по-издръжлив материал за маслини.

За леене широко се използват сплави от цветни метали, предимно алуминий. Те са много устойчиви на корозия и са евтини.

Най-скъпата технология се счита за производство на титанова сплав, която изисква специални условия за изливане и охлаждане. Тази редкоземна сплав се използва за високотехнологични индустрии като космическата индустрия или медицината.

Сплави от благородни метали се използват при отливането на бижута, медицински продукти или електронни части.

Леене на метал

Методи за леене на изделия от метални сплави

Съвременното леярско производство, в допълнение към традиционната технология за изливане на течен метал в пясъчни форми, използва и други високотехнологични, продуктивни методи за леене:

• вакуум;
• центробежен;
• под напрежение;
• центробежен;
• черупка;
• многократни;
• живак;
• чрез изгубени восъчни модели;
• електрошлакова.

Високотехнологичните видове леене направиха възможно създаването на метални изделия с определени качества с висока производителност на труда и минимални дефекти.

Днес най-често в индустриален мащаб се използват следните производствени технологии:

• в метални форми (кокол);
• статично леене;
• леене под налягане;
• в черупкови форми;
• в изгубени восъчни модели.

При извършване на статично изливане се използват стационарни форми, в които се излива течен метал. Готовите продукти се изваждат след като са изстинали в стационарния модел.

Производство на титан

За производството на високоякостни сплави от титан и стомана се използва вакуумно леене, за да се намали съдържанието на газ в метала. По този начин се създава по-плътна структура на метална сплав чрез разтопяване във вакуум. След това горещият метал се излива в множество контейнери, в които се охлажда.

При въвеждането на технологията за леене под налягане се използва специално оборудване за пълнене на форми с течен метал. Подава се под високо налягане в диапазона 7–700 MPa.

Този метод на производство се извършва чрез машини за горещо или студено пресоване.

Тази технология се използва за леене на алуминиеви, медни, цинкови и калаено-оловни сплави. Всички тези метали имат ниска точка на топене, което повишава технологичните характеристики на продуктите, произведени от тях.

Методите на студено и горещо шприцване позволяват да се получи продукт с идеално точни размери и гладка повърхност, която не изисква допълнителна обработка след приключване на процеса.

Тази технология ви позволява да увеличите производителността на труда. Освен това намалява времето на целия технологичен цикъл и опростява производството на метални изделия. Има и недостатъци, които включват невъзможността да се произвеждат продукти със сложни конфигурации, тъй като те могат да се деформират, когато се извадят от формата. Този метод произвежда само метални изделия с малък диаметър.

Центробежното леене използва специални форми, въртящи се в хоризонтална или вертикална равнина.

Действието на центробежните сили осигурява равномерно запълване на всички кухини в леярската форма. Тази технология на леене се въвежда в производството на тръби, втулки или метални дискове. Използва се и при отливането на ажурни бижута.

Разходи за процеса

За да се намали нерентабилността на процеса, конвенционалните методи за леене на модели за еднократна употреба са модернизирани, за да се създадат полимерни състави с висока якост. За да направят това, те започнаха да леят в черупки контейнери, направени от термореактивен прахообразен полимер. Когато е изложен на температура, той се превръща в твърда обвивка, образувайки течна сплав.

Този метод се използва за отливане на радиатори за водно и парно отопление, компоненти на автомобили, машини, самолети и други видове високотехнологични механизми. Тази технология дава възможност да се произвеждат големи по размер части и всякакви сложни модификации.

Студеното леене се счита за традиционно, когато се използва издръжлива форма.

Детайлът се издърпва от него, след като металът се втвърди. По този начин се произвеждат прости стоманени продукти с малък размер. Най-често в кокил се отливат медни и алуминиеви сплави с ниски температури на леене.

Моделът за тях е изработен от топлоустойчива стомана или чугун, които имат по-висока точка на топене от медта или алуминия.

Предимствата на тази технология включват:

• ниска цена на производствения процес и възможност за евтина автоматизация;
• лекота на изпълнение;
• безопасност на леярски форми, които се използват многократно;
• точност на параметрите на произвежданите продукти;
• висококачествена метална конструкция, в която няма да има неметални частици;
• гладка повърхност на продукта, която се получава чрез този метод на леене.

Традиционната технология за леене с восък е подобрена с появата на нови материали.

Ако по-рано моделът за изливане на сплавта е бил направен от дърво или друга органична материя, която може да бъде унищожена от високи температури по време на изгаряне, днес се използват нискотопими материали като парафин и стеарин.

Леенето на изгубен восък се използва при отливане на художествени изделия със сложна конфигурация. Това е скъпа технология за отливане, която се използва за създаване на паметници или други художествени продукти.

Стоманеният контейнер за такова изливане е направен на базата на модели от топими материали, има точни размери и повърхността му е внимателно полирана.

Видове леярски форми

За леене на метали се използват различни контейнери, които са разделени на контейнери за пясък, използвани само веднъж по време на леене, и много контейнери. Контейнерите за многократна употреба са направени от различни материали:

• излято желязо;
• топлоустойчива стомана;
• огнеупорна керамика;
• графит

Широко използвани са чугунените охладителни форми и форми. При производството на продукти от алуминий, мед и други цветни сплави металните форми се изработват от чугун, мед и месинг.

Това решение е взето отдавна, то улеснява подготовката на материалите за основния процес. Самият процес не трае дълго, моделите излизат с високо качество. При прилагането на тази технология не се изисква участието на голям брой работници.

Металните леярски контейнери могат да бъдат отворени или затворени. Отворените са форми, а затворените са охладителни форми. Затворените контейнери имат кухина, която следва размерите на частта, която се топи. В тях през специален отвор се излива течен метал.

Контейнерите за леене на черупки се използват за изливане на сплави от цветни и благородни метали, както и стоманени изделия. За леене на сплави от цветни метали те се правят от прахообразен силициев диоксид или гипс.

Когато правите продукти от злато, платина и сребро, формата е направена от материал с ниска топимост, който е пълен с живак, парафин или пластмаса, което ви позволява да създадете продукт със сложна конфигурация и малка дебелина.

Такава щателна работа изисква висока прецизност и квалификация от целия персонал. Всеки етап от производството се извършва в оптимални условия, благоприятстващи производството само на висококачествени продукти.

Видео: Леене на детайли в пясъчни форми в завода Amur Metalist

Всички метали могат да бъдат отлети. Но не всички метали имат еднакви леярски свойства, по-специално течливост - способността да се запълва леярска форма с всякаква конфигурация. Леярските свойства зависят главно от химичния състав и структурата на метала. Температурата на топене е важна. Металите с ниски точки на топене са лесни за промишлено отливане. От обикновените метали стоманата има най-висока точка на топене. Металите се делят на черни и цветни. Черните метали са стомана, сферографитен чугун и чугун. Цветните метали включват всички други метали, които не съдържат значителни количества желязо. За леене се използват по-специално сплави на базата на мед, никел, алуминий, магнезий, олово и цинк. СПЛАВИ.

Черни метали.

Да стане.

Има пет класа стомани за промишлено леене: 1) нисковъглеродни (със съдържание на въглерод по-малко от 0,2%); 2) средно въглероден (0,2–0,5% въглерод); 3) високовъглеродни (повече от 0,5% въглерод); 4) ниско легирани (по-малко от 8% легиращи елементи) и 5) силно легирани (повече от 8% легиращи елементи). Средно въглеродните стомани представляват по-голямата част от отливките от черни метали; Такива отливки по правило са промишлени продукти със стандартизиран клас. Различни видове легирани стомани са предназначени за постигане на висока якост, пластичност, издръжливост, устойчивост на корозия, устойчивост на топлина и якост на умора. Летите стомани са сходни по свойства с кованата стомана. Якостта на опън на такава стомана варира от 400 до 1500 MPa. Масата на отливките може да варира в широк диапазон - от 100 g до 200 тона или повече, дебелината на отливката - от 5 mm до 1,5 m. Стоманата е универсален материал за отливане. Благодарение на високата си якост и пластичност, той е отличен материал за машиностроенето.

Ковък чугун.

Има два основни класа сферографитен чугун: обикновен и перлитен. Отливките се правят и от някои легирани ковки чугуни. Якостта на опън на сферографитен чугун е 250–550 MPa. Неговата устойчивост на умора, висока твърдост и добра обработваемост го правят идеален за машинни инструменти и много други приложения за масово производство. Масата на отливките варира от 100 g до няколкостотин килограма, а дебелината на напречното сечение обикновено не надвишава 5 cm.

Излято желязо.

Чугуните включват широка гама от сплави на желязо с въглерод и силиций, съдържащи 2–4% въглерод. Има четири основни вида чугун, използвани за леене: сив, бял, избелен и полулят. Якостта на опън на чугуна е 140–420 MPa, а някои легирани чугуни достигат до 550 MPa. Чугунът се характеризира с ниска пластичност и ниска якост на удар; сред дизайнерите се смята за крехък материал. Масата на отливките варира от 100 g до няколко тона. Леярските чугунени отливки се използват в почти всички индустрии. Цената им е ниска и могат лесно да се обработват чрез рязане.

Нодуларен чугун.

Сферичните включвания на графит придават на чугуна пластичност и други свойства, които го отличават благоприятно от сивия чугун. Сферичната форма на графитните включвания се постига чрез обработка на чугуна с магнезий или церий непосредствено преди отливането. Якостта на опън на нодуларния чугун е 400–850 MPa, пластичността е от 20 до 1%. Вярно, нодуларният чугун се характеризира с ниска ударна якост на назъбената проба. Отливките могат да имат както голяма, така и малка дебелина в напречното сечение, тегло - от 0,5 kg до няколко тона.

Цветни метали.

Мед, месинг и бронз.

Има много различни сплави на основата на мед, подходящи за леене. Медта се използва в случаите, когато се изисква висока топло- и електрическа проводимост. Месинг (сплав от мед и цинк) се използва, когато е необходим евтин, умерено устойчив на корозия материал за различни продукти с общо предназначение. Якостта на опън на лятия месинг е 180–300 MPa. Бронз (сплав от мед и калай, към която могат да се добавят цинк и никел) се използва в случаите, когато се изисква повишена якост. Якостта на опън на отлетия бронз е 250–850 MPa.

никел.

Медно-никелови сплави (като монел метал) имат висока устойчивост на корозия. Никел-хромовите сплави (като Inconel и нихром) се характеризират с висока термична устойчивост. Молибден-никеловите сплави са силно устойчиви на солна киселина и окислителни киселини при повишени температури.

Алуминий.

Летите продукти от алуминиеви сплави напоследък се използват все по-често поради тяхната лекота и здравина. Такива сплави имат доста висока устойчивост на корозия и добра топло- и електрическа проводимост. Якостта на опън на лети алуминиеви сплави варира от 150 до 350 MPa.

Магнезий.

Магнезиевите сплави се използват там, където изискването за лекота е на първо място. Якостта на опън на лети магнезиеви сплави е 170–260 MPa.

Титан.

Титанът, здрав и лек материал, се разтопява във вакуум и се отлива в графитни форми. Факт е, че по време на процеса на охлаждане титановата повърхност може да се замърси поради реакция с материала на формата. Следователно титанът, отлят във форми, различни от тези, направени от машинно обработен и пресован прахов графит, е силно замърсен на повърхността, което се проявява в повишена твърдост и ниска пластичност при огъване. Леенето с титан се използва предимно в космическата индустрия. Якостта на опън на лятия титан е над 1000 MPa с относително удължение от 5%.

Редки и благородни метали.

Отливки от злато, сребро, платина и редки метали се използват в бижутерията, зъботехниката (коронки, пломби); някои части на електронни компоненти също се изработват чрез леене.

МЕТОДИ ЗА ОТЛИВАНЕ

Основните методи на леене са: статично леене, леене под налягане, центробежно леене и вакуумно леене.

Статично запълване.

Най-често се използва статично запълване, т.е. изливане във фиксирана форма. При този метод разтопен метал (или неметален - пластмасова, стъклена, керамична суспензия) просто се излива в кухината на неподвижна форма, докато се напълни и се задържа, докато се втвърди.

Шприцоване.

Машина за леене запълва метална (стоманена) форма (която обикновено се нарича форма и може да бъде многокухина) с разтопен метал под налягане от 7 до 700 MPa. Предимствата на този метод са висока производителност, високо качество на повърхността, точни размери на отлятия продукт и минимална необходимост от механична обработка. Типичните метали за леене под налягане са цинк, алуминий, мед и калаено-оловни сплави. Поради ниската си точка на топене, такива сплави са високо технологични и позволяват близки допуски на размерите и отлични характеристики на леене.

Сложността на конфигурацията на отливките в случай на леене под налягане е ограничена от факта, че отливката може да се повреди, когато се отдели от формата. Освен това дебелината на продуктите е донякъде ограничена; по-предпочитани са продуктите с тънка секция, при които стопилката се втвърдява бързо и равномерно.

Има два вида машини за шприцване - студена камера и гореща камера. Машините за пресоване с гореща камера се използват главно за сплави на цинкова основа. Камерата за горещо пресоване е потопена в разтопен метал; под леко налягане на сгъстен въздух или под действието на бутало течният метал се изтласква от камерата за горещо пресоване във формата. В машините за леене в студена камера разтопената алуминиева, магнезиева или медна сплав запълва формата под налягане от 35 до 700 MPa.

Отливките, получени чрез леене под налягане, се използват в много домакински уреди (прахосмукачки, перални, телефони, лампи, пишещи машини) и много широко в автомобилната индустрия и в производството на компютри. Отливките могат да тежат от няколко десетки грама до 50 кг или повече.

Центробежно леене.

При центробежно леене разтопеният метал се излива в пясъчна или метална форма, която се върти около хоризонтална или вертикална ос. Под въздействието на центробежни сили металът се изхвърля от централната лейка към периферията на формата, запълвайки нейните кухини и се втвърдява, образувайки отливка. Центробежното леене е икономично и за някои видове продукти (осесиметрични като тръби, пръстени, черупки и др.) е по-подходящо от статичното леене.

Вакуумно пълнене.

Метали като титан, легирани стомани и високотемпературни сплави се разтопяват във вакуум и се изливат в множество форми, като например графит, поставени във вакуум. Този метод значително намалява съдържанието на газ в метала. Блоковете и отливките, произведени чрез вакуумно леене, тежат не повече от няколкостотин килограма. В редки случаи големи количества стомана (100 тона или повече), разтопени по конвенционална технология, се изливат във вакуумна камера в монтирани в нея форми или леярски кофи за по-нататъшно леене във въздуха. Големите металургични вакуумни камери се евакуират от многопомпени системи. Стоманата, получена по този метод, се използва за производството на специални продукти чрез коване или леене; този процес се нарича вакуумна дегазация.

ЛЕЯРКИ

Леярските форми се делят на многократни и еднократни (пясъчни). Множество форми са метални (форми и охладителни форми) или графитни или керамични огнеупорни.

Множество форми.

Металните форми (форми и кокили) за стомана обикновено се изработват от чугун, понякога от топлоустойчива стомана. За леене на цветни метали като месинг, цинк и алуминий се използват чугунени, медни и месингови форми.

плесени.

Това е най-често срещаният тип форми за многократно леене. Най-често формите са изработени от чугун и се използват за производство на стоманени блокове в началния етап на производство на кована или валцована стомана. Формите принадлежат към отворените форми за леене, тъй като металът ги запълва отгоре чрез гравитация. Използват се и „проходни“ форми, отворени както отгоре, така и отдолу. Височината на формите може да бъде 1–4,5 m, диаметърът – от 0,3 до 3 m. Дебелината на леярската стена зависи от размера на формата. Конфигурацията може да бъде различна - от кръгла до правоъгълна. Кухината на формата се разширява леко нагоре, което е необходимо за отстраняване на слитъка.

Готовата за изливане форма се поставя върху дебела чугунена плоча. По правило формите се пълнят отгоре. Стените на кухината на формата трябва да са гладки и чисти; Когато изливате, трябва да се уверите, че металът не се разлива или пръска по стените. Излятият метал се втвърдява във формата, след което слитъкът се отстранява („събличане на слитъка“). След изстиване на формата се почиства отвътре, напръсква се с формовъчна боя и се използва отново. Една форма ви позволява да произвеждате 70–100 блока. За по-нататъшна обработка чрез коване или валцуване слитъкът се нагрява до висока температура.

Кокили.

Това са затворени метални леярски форми с вътрешна кухина, съответстваща на конфигурацията на продукта, и литникова (изливаща) система, които се изработват чрез машинна обработка в чугунен, бронзов, алуминиев или стоманен блок. Кокилът се състои от две или повече части, след свързването на които остава само малък отвор в горната част за изливане на разтопен метал. За оформяне на вътрешни кухини във формата се поставят гипсови, пясъчни, стъклени, метални или керамични „пръчки“. Кокилното леене произвежда отливки от сплави на базата на алуминий, мед, цинк, магнезий, калай и олово.

Кокилното леене се използва само в случаите, когато е необходимо да се получат поне 1000 отливки. Продължителността на живота на охладителната форма достига няколкостотин хиляди отливки. Кокилната форма отива в скрап, когато (поради постепенно изгаряне от разтопения метал) качеството на повърхността на отливките започне да се влошава непоносимо и изчислените толеранси за техните размери вече не се спазват.

Графитни и огнеупорни форми.

Такива форми се състоят от две или повече части, когато са свързани, се образува необходимата кухина. Формата може да има вертикална, хоризонтална или наклонена разделителна повърхност или може да бъде разглобена на отделни блокове; това улеснява премахването на отливката. Веднъж извадена, формата може да се сглоби отново и да се използва отново. Графитните форми позволяват стотици отливки, керамичните - само няколко.

Графитните форми могат да бъдат направени чрез машинна обработка на графит, а керамичните са лесни за формоване, така че са значително по-евтини от металните форми. Графитни и огнеупорни форми могат да се използват за повторно отливане в случай на незадоволителни отливки.

Огнеупорните форми се правят от порцеланова глина (каолин) и други силно огнеупорни материали. В този случай се използват модели, изработени от лесно обработваеми метали или пластмаси. Прахообразният или гранулиран огнеупор се смесва с глина във вода, получената смес се оформя и заготовката за леярска форма се изпича по същия начин като тухли или съдове.

Еднократни форми.

Формите за пясъчно леене са обект на много по-малко ограничения от всяка друга форма. Подходящи са за производство на отливки с всякакъв размер, всякаква конфигурация, от всякакви сплави; те са най-малко взискателни към дизайна на продукта. Пясъчните форми са направени от пластичен огнеупорен материал (обикновено силициев пясък), който му придава желаната конфигурация, така че излятият метал при втвърдяване да запази тази конфигурация и да може да се отдели от формата.

Формовъчната смес се получава чрез смесване на пясък с глина и органични свързващи вещества във вода в специална машина.

Когато се прави пясъчна форма, тя е снабдена с горен отвор за леяк с „купа“ за изливане на метал и вътрешна система от канали за захранване на отливката с разтопен метал по време на процеса на втвърдяване, тъй като в противен случай поради свиване по време на втвърдяване ( типични за повечето метали), могат да се образуват кухини в отливката (кухини при свиване).

Черупкови форми.

Тези форми се предлагат в два вида: материал с ниска точка на топене (гипс) и материал с висока точка на топене (фин силициев прах). Формата за гипсова обвивка се получава чрез смесване на гипсов материал с вода с крепеж (бързо втвърдяващ се полимер) до рядка консистенция и облицоване на модела за отливане с такава смес. След като калъпът се втвърди, той се нарязва, обработва и изсушава, след което двете половини се „сдвояват” и се изливат. Този метод на леене е подходящ само за цветни метали.

Леене по изгубен восък.

Този метод на леене се използва за благородни метали, стомана и други сплави с висока точка на топене. Първо се прави калъп, който съответства на частта, която се отлива. Обикновено се изработва от метал с ниска топимост или (обработен) месинг. След това чрез запълване на формата с парафин, пластмаса или живак (след това замразен) се получава модел за една отливка. Моделът е подплатен с огнеупорен материал. Материалът с формата на черупка е направен от фин огнеупорен прах (например силициев диоксид на прах) и течно свързващо вещество. Слоят от огнеупорна облицовка се уплътнява чрез вибрации. След като се втвърди, формата се нагрява, парафинът или пластмасовият модел се разтопяват и течността изтича от формата. След това формата се изпича за отстраняване на газове и при нагряване се пълни с течен метал, който тече гравитационно, под налягане на сгъстен въздух или под въздействието на центробежни сили (в центробежна леярска машина).

Керамични форми.

Керамичните форми се изработват от порцеланова глина, силиманит, мулит (алумосиликати) или други силно огнеупорни материали. При производството на такива форми обикновено се използват модели от лесно обработваеми метали или пластмаси. Прахообразни или гранулирани огнеупорни материали се смесват с течно свързващо вещество (етилсиликат) до желатинова консистенция. Новоизработеният калъп е ковък, така че моделът може да бъде изваден от него, без да се повреди кухината на формата. След това формата се изпича при висока температура и се запълва със стопилка от желания метал - стомана, твърда крехка сплав, сплав на основата на редки метали и др. Този метод дава възможност за производство на форми от всякакъв вид и е подходящ за както дребномащабно, така и едромащабно производство.

Леене в постоянни метални форми (кокили)- един от най-разпространените прогресивни методи, чрез които могат да се произвеждат отливки от чугун, стомана и цветни сплави. Chills са форми за многократна употреба (5000 пъти при изливане на чугун, 700 пъти при изливане на стомана). Изработени са от чугун или стомана, плътни и цепени. Най-разпространени са цепните форми, състоящи се от две части с хоризонтална или вертикална равнина на цепене (фиг. 18.5).

Процесът на студено леене включва следните операции: почистване на охладителната форма, нанасяне на огнеупорно покритие върху вътрешната кухина на охладителната форма за предотвратяване на повърхностно втвърдяване на стоманата и избелване на чугуна, нагряване на охладителната форма до 200-300 °C, сглобяване на половината -форми, изливане на разтопен метал. Производителността на труда при леене в кокили се увеличава значително, когато се използват многопозиционни машини от карусел тип, на определени позиции от които една от операциите се извършва последователно.

Предимствата на студеното леене в сравнение с леенето в еднократни пясъчно-глинести форми са: получаване на отливки с по-точни размери и форми, финозърнеста метална структура, осигуряване на висока производителност на труда, по-ниска цена на отливките, подобряване на условията на труд за леярските работници, и др. Недостатъци на метода - висока цена на формите, ниска газопропускливост и ковкост на металната форма, което води до образуване на газови отвори и пукнатини в отливките.

Центробежно леене- високопроизводителен метод за производство на отливки на въртящи се тела с централен отвор - тръби, втулки и др., както и фасонни отливки. Същността на леенето е, че разтопеният метал се излива във въртяща се форма. Под въздействието на центробежни сили, той се изхвърля към стените на матрицата, втвърдява се, получавайки плътна структура без кухини на свиване. Неметалните включвания се събират от вътрешната страна на отливката и се отстраняват по време на по-нататъшната обработка.

За центробежно леене се използват два вида машини: с хоризонтална и вертикална ос на въртене на формата. В машини с хоризонтална ос на въртене (фиг. 18.6, а)метал от черпак 1 през улука 2 изсипва се във въртяща се форма 3, където се втвърдява. След охлаждане готовата отливка се изважда от формата с помощта на специални устройства. Отливките се получават с точна конфигурация, с ниска грапавост на повърхността и имат плътна, дребнозърнеста метална структура.

Центробежното леене произвежда отливки от чугун, стомана и цветни сплави.

Машини с хоризонтална ос на въртене се използват за производство на чугунени и стоманени тръби, втулки и други въртящи се тела с отвор. Машини с вертикална ос на въртене (фиг. 18.6,6) - за производство на профилни отливки с малка височина.

Центробежното леене осигурява висока производителност на труда, не изисква производство на сърца и разходи за формовъчни пясъци, осигурява високо качество на отливките, намалява загубите от скрап, подобрява условията на труд и др.

Шприцоване- един от продуктивните и прецизни методи за леене, използвани за производство на малки и средни отливки от сплави на цветни метали (цинк, алуминий, мед и магнезий). Леярската форма обикновено се изработва от разцепена въглеродна или легирана стомана, състояща се от подвижни и неподвижни части, които образуват кухина за изливане на метал.

Същността на процеса на леене е, че разтопеният метал запълва формата 1, 2 под налягане на буталото 3. След като металът се втвърди, формата се отваря и отливката се отстранява (фиг. 18.7, а).

Използват се бутални машини с топла и студена (хоризонтална или вертикална) камера за пресоване. Буталните машини с гореща камера се използват за производство на малки отливки от магнезиеви и цинкови сплави. Камерата за пресоване на тези машини е разположена в нагрят тигел 4.

Когато притискащото бутало се движи надолу, известно количество метал навлиза в металната тръба 6 през отвор 5 и след това запълва кухината на формата (фиг. 18.7.4).

Машините с камера за студено пресоване се използват главно за леене на корпусни части от по-огнеупорни цветни сплави: алуминий и мед. В тези машини разтопеният метал се излива в измерени дози в камера за пресоване, в която буталото за пресоване се движи в хоризонтална или вертикална равнина (фиг. 18.7, b, V).Най-ефективните машини са тези с хоризонтална камера за студено пресоване, тъй като тук се намаляват хидравличните загуби и няма остатъци от метал при пресата.

Корпусното леене е един от прецизните методи, използвани в масовото и широкомащабно производство за производство на фасонни отливки от стоманени, алуминиеви и медни сплави. За получаване на черупки се използва смес от кварцов пясък и термореактивна смола, която се топи при 100 -200 °C, а при допълнително нагряване до 200 -250 °C се втвърдява необратимо, така че подмоделната плоча и металният полумодел се нагряват до 200-250 °C. Моделът / е покрит с освобождаващ агент (например силиконова течност), след което е покрит с подмоделна плоча 5 фиксирани върху бункер 2, който съдържа сместа пясък-смола 3 (фиг. 18.8, а, б).Бункерът се обръща (фиг. 18.8, c) и сместа, в контакт с нагрятия модел, се топи, образувайки черупка 4 5-15 mm дебелина (фиг. 18.8, д).Когато бункерът се върне в първоначалното си положение (фиг. 18.8, d), моделът с оформената обвивка 4 премахнете (фиг. 18.8, д)и се суши в електрическа пещ при температура 300 -350°С (за 1 - 3 минути). Втвърдената обвивка се отстранява от полумодела. Прави се и втората полуформа. След това полуформите се сглобяват, залепват заедно и, ако е необходимо, се монтира прът. Получената форма на черупката се поставя в колба и се покрива с пясък (фиг. 18.8, д).Металът се излива във формите през леяк канал и след като се охлади, формата се разрушава и отливката се подлага на допълнителна обработка.

Леенето в черупкови форми може лесно да се механизира и автоматизира. Широко разпространени са едно-, дву- и четирипозиционните машини с полуавтоматично или автоматично управление.

Леенето в черупкови форми осигурява висока точност на размерите на отливките (до 12-13 степен на точност), ниска грапавост на повърхността, висококачествена метална структура, намалени дефекти на леярството, висока производителност на труда, намалени разходи за последваща обработка (в някои случаи без обработка при всички).

Леенето по изгубен восък, което е един от най-старите методи за художествено и промишлено леене, стана широко разпространено в индустрията през последните години. Това се дължи на високата прецизност на получените отливки. Въпреки това, сложността и високата трудоемкост на технологичния процес и високата цена на отливките принуждават този метод да се използва само за производството на отливки с особено сложни форми или от трудни за рязане легирани стомани и твърди сплави в маса или големи - мащабно производство.

Леенето на изгубен восък включва следните стъпки. Първо, стандартен модел за отливане се прави от лесно обработваема сплав (алуминий или мед). С помощта на метален стандарт се изработва матрица, в която се пресова модел от нискотопими материали (парафин, стеарин, полистирол, цезерин, восък и др.). Този модел е покрит с огнеупорен състав - керамична суспензия и кварцов пясък, след което е изсушен при 150 -200 ° C. Тази операция се повтаря многократно, за да се получи по-трайна форма. В този случай разтопеният материал изтича от формата. Получената огнеупорна леярска форма се калцинира в пещ при 800 -850 °C. След това формата се поставя в колба с пясък или друг пълнеж и се изпича, след което формата е готова за изливане на метал. Отливката се почиства от остатъците от керамичното покритие чрез излугване, последвано от измиване в гореща вода.

При производството на малки и средни части е препоръчително да се произвеждат моделни блокове (на фиг. 18.9, a - блок от модели, b- блок, покрит със слой от огнеупорен материал, V- формован блок от модели), състоящ се от няколко модела, свързани чрез система за затваряне.

За да се определи ефективността на всеки метод на леене, е необходимо да се извърши технически и икономически анализ, който отчита всички производствени фактори.

Един от недостатъците на процеса на леене е относително високият процент на дефекти. Най-характерните дефекти на леене са: пукнатини, кухини (въздух, газ, шлака), сегрегация - нееднородност на химичния състав на сплавите, възникваща по време на тяхната кристализация, наводнения, недопълване, изкривявания, изкривяване и др.

За да се намалят дефектите в леярското производство, е необходимо да се извършва контрол на всички етапи от процеса на леене и е препоръчително да се коригират коригиращи дефекти и дефекти на леярството (например отворени черупки, външни пукнатини) чрез заваряване, запечатване с тапи, и т.н.

Металът е в основата на цялата съвременна цивилизация. За една година съвременното човечество добива и обработва само такива количества желязо, че преди това целият свят би го добивал поне няколко века. И тази необходимост е напълно оправдана, тъй като само за строителството се изразходва невероятно количество стомана. Не е изненадващо, че леенето на метал при такива условия непрекъснато се подобрява.

Малко история

Най-важното свойство на желязото, когато се втвърди, да приеме „предложената“ му форма, е забелязано от човека още в древността. Днес почти всички учени приемат, че първоначалното запознаване на човека с метала е станало благодарение на метеоритите. беше топим, беше лесен за обработка, така че някои нововъзникващи цивилизации изучаваха основите на леенето преди много време.

У нас леенето на метали е било уважаван и почтен бизнес от незапомнени времена; „Царското оръдие“ и „Царската камбана“ са широко известни като шедьоври на руското леярско майсторство, въпреки че едното от тях никога не е звъняло, а другото никога не е стреляло. По време на управлението на Петър Велики уралските леярни спечелиха особена слава като доставчици на надеждни оръжия за армията. Въпреки това, те с право носят тази титла и сега. Преди да разгледаме основните видове метални отливки, е необходимо да кажем няколко думи за необходимите характеристики на суровините.

Какъв тип метал трябва да се използва за отливане?

Най-важното свойство на метала, който се предполага, че се използва за леене, е неговата течливост. Сплавта в разтопена форма трябва да тече възможно най-лесно от един тигел в друг, като запълва най-малките си вдлъбнатини. Колкото по-висока е течливостта, толкова по-тънки стени могат да бъдат направени от крайния продукт. Много по-трудно е с метал, който не тече добре. При нормални условия той успява да стегне много по-рано, отколкото запълва всички празнини във формата. Това е тази сложност, с която се сблъскват индустриалците при леене на метални сплави.

Не е изненадващо, че чугунът стана любимият материал на леярните. Това е така, защото тази сплав има отлична течливост, което я прави относително лесна за работа. Стоманата далеч не е толкова течна и следователно, за да запълните напълно формата (така че да няма кухини и кухини), трябва да прибягвате до различни трикове.

В най-простия случай, когато е необходимо домашно приготвено метално леене, суровините се разтопяват и се изсипват във вода на малки порции: по този начин могат да се направят по-специално риболовни мивки. Но този метод е сравнително широко използван дори в оръжейната индустрия! От върха на специална кула, чиито контури наподобяват охладителна кула, също започва да се излива разтопен метал в премерени дози. Височината на конструкцията е такава, че перфектно оформена капка, вече охладена, достига до земята. Така се произвежда шот в индустриални количества.

"Земен" метод на отливане

Най-простият и древен метод е да се излее метал в земята. Но неговата „простота“ е сравнително условно понятие, тъй като тази работа изисква изключително старателна подготовка. Какво означава?

Първо в макетния цех се изработва пълноразмерен и максимално детайлен модел на бъдещата отливка. Освен това неговият размер трябва да бъде малко по-голям от продукта, който трябва да се получи, тъй като металът ще се утаи по време на охлаждане. По правило моделът се прави разглобяем, от две половини.

След като това приключи, се приготвя специална смес за формоване. Ако бъдещият продукт трябва да има вътрешни кухини и кухини, тогава ще трябва да подготвите и пръти, както и допълнителен състав за формоване. Те трябва временно да запълнят онези области, които са „празни“ в готовата част. Ако се интересувате от леене на метали у дома, не забравяйте да запомните това обстоятелство, тъй като в противен случай вече напълнената колба може просто да бъде разкъсана от натиск и последствията от това могат да бъдат най-трагичните.

От какво се правят формовъчните пясъци?

Основата е различни видове пясъци и глини, както и свързващи състави. Тяхната роля могат да бъдат естествени и синтетични масла, изсушаващо масло, смола, колофон и дори катран.

Следва времето на формовчиците, чиято задача е да правят леярски форми. За да го обясним по-просто, това се прави по следния начин: вземете дървена кутия, поставете половината от формата в нея (тя също се отделя) и пространствата между стените на модела и формата се запушват с формовъчна маса.

Те правят същото с втората половина и закрепват двете части с щифтове. Важно е да се отбележи, че в частта от формата, която ще бъде най-отгоре при изливането, се вкарват два специални конуса. Единият от тях се използва за изливане на разтопен метал, вторият се използва за освобождаване на разширяващи се газове.

Край на подготвителния етап

И сега идва моментът за може би най-важната част от операцията. Колбите се отделят много внимателно, като се опитват да не повредят целостта на формовъчния пясък. След това в земята остават два ясни и детайлни отпечатъка от бъдещата част. След това те се покриват със специална боя. Това се прави така, че разтопеният метал да не влиза в пряк контакт със земята на формовъчния пясък. Технологията за леене на метал не трябва да позволява това, тъй като в противен случай качеството на крайния продукт може значително да се влоши.

Ако има нужда от това, в същото време се изрязва допълнителен затворен канал, който е необходим за изливане на стопилката. Колбите се сгъват отново и се свързват възможно най-здраво. След като сместа за формоване изсъхне леко, можете да започнете да леете.

Начало на кастинга

Първо, чугунените заготовки се топят в куполни пещи, тоест специални пещи. Ако се изисква отливане на стомана, суровините се топят в доменни пещи, мартенови пещи, инверторни пещи и други пещи. За привеждане на цветни метали в състояние на топене се използват специализирани устройства за топене.

Това е всичко, можете да започнете кастинга. Ако има само една форма, тогава стопилката се налива в нея с черпак, поотделно. В други случаи, като правило, се организира конвейер: или колан с детайли минава под кофата, или кофата се движи над редовете колби. Тук всичко зависи единствено от организацията на производството. Когато дойде времето и металът се охлади, той се изважда от формата. По принцип този метод е идеален в случаите, когато се изисква леене на метал у дома (например за ковачница). Все още не е възможно да се постигне нещо по-съвършено при такива условия.

Пясъкоструйни или шлифовъчни машини се използват за отстраняване на котлен камък и полепнал формовъчен пясък от крайния продукт. Между другото, този метод се използва активно в производството на танкове по време на Великата отечествена война. Точно така се произвеждаха ляти кули, а простотата и технологичността на този процес направиха възможно производството на огромен брой бойни превозни средства, които бяха толкова необходими на фронта. Какви други видове метални отливки има?

Хладно леене

Но сега те използват много по-напреднали и технологично усъвършенствани отливки. Например леене на метал в студена форма. По принцип този метод е в много отношения подобен на описания по-горе, тъй като в този случай се използват леярски форми. Само в същото време те са метални, което значително опростява процеса на мащабно производство.

И така, конуси и пръчки се вкарват в двете половини (за изливане на метал и създаване на кухини) и след това ги закрепват здраво един към друг. Това е всичко, можете да започнете работа. Особеността на този метод е, че тук разтопеният метал се втвърдява изключително бързо, има възможност за принудително охлаждане на формите и следователно процесът на освобождаване е много по-бърз. Само с една матрица можете да произвеждате стотици или дори хиляди отливки, без да отделяте много време за индивидуална подготовка на форми и пясъци за формоване.

Някои недостатъци на метода

Недостатъкът на този метод на леене е фактът, че за него са подходящи само онези видове метали, които се характеризират с повишена течливост в разтопена форма. Например, само леене под налягане е подходящо за стомана (повече за това по-долу), тъй като този материал изобщо няма добра течливост. Под въздействието на сгъстен въздух дори най-пластичните стоманени марки приемат необходимата форма много по-добре. Лошото е, че една обикновена форма просто няма да издържи на такива екстремни производствени условия и ще се разпадне. Следователно трябва да използваме специален метод на производство, който ще разгледаме по-долу.

Шприцоване

Как се извършва шприцването на метал? Вече обсъдихме някои аспекти по-горе, но все още е необходимо да обсъдим този въпрос малко по-подробно. Всичко е съвсем просто. Първо, имате нужда от леярска форма, изработена от висококачествена стомана, която може да бъде многоетапна, със сложна вътрешна форма. Второ, имате нужда от оборудване за инжектиране, способно да доставя от седем до седемстотин MP.

Основното предимство на този метод на топене е високата производителност. Какво друго предоставя шприцоването? В този случай се използва много по-малко метал, а качеството на повърхността на крайния продукт е много добро. Последното обстоятелство включва изоставяне на сложната и доста досадна процедура за почистване и полиране. При този производствен метод от какви материали е най-предпочитано да се произвеждат готови продукти и части?

Най-често се използват сплави на базата на алуминий, цинк, мед и калай-олово (леенето на цветни метали е сравнително малко и следователно се постига много висока технологичност на целия процес. Освен това тези суровини имат относително малка утайка при охлаждане означава, че е възможно да се произвеждат части с много малки допуски, което е изключително важно при производството на съвременна технология.

Сложността на този метод е, че при отделянето на готовите продукти от формите те могат да бъдат повредени. В допълнение, този метод е подходящ само за производство на части с относително малка дебелина на стената. Факт е, че дебел слой метал ще се втвърди изключително неравномерно, което ще предопредели образуването на кухини и кухини.

Видове инсталации за "въртящо" леене

Всички машини, които се използват при този метод за леене на метални изделия, са разделени на две големи групи: с камера за горещо и студено леене. "Горещият" сорт най-често може да се използва само за сплави на цинкова основа. В този случай самата леярска камера е потопена в горещ метал. Под налягането на въздуха или специално бутало се влива в кухината на отливката.

По правило не е необходима силна сила на впръскване; достатъчно е налягане до 35-70 MPa. Така че в този случай формите за леене на метал могат да бъдат много по-прости и по-евтини, което има най-благоприятен ефект върху крайната цена на продукта. При студените разтопеният метал трябва да бъде „забит” дълбоко в леярската камера под особено високо налягане. Освен това може да достигне 700 MPa.

Къде се използват шприцовани части?

Те са навсякъде. В телефони, компютри, фотоапарати и перални навсякъде има части, получени по този метод. Особено широко се използва от машиностроенето, включително тези, които са пряко свързани с авиационната и дори космическата индустрия. Масата на отливките може да варира от няколко грама до 50 килограма (и дори повече). Може ли да се използва някаква друга "обработка" на метали чрез леене? Да, и все още има много начини.

Леене по изгубен восък

Както и в първия случай, който разгледахме, от древни времена човечеството е знаело за метода за изливане на разтопен метал в предварително подготвен модел, изработен от парафин или восък. Просто се поставя в колбата и празнините се запълват с формовъчен пясък. Стопилката разтваря восъка и идеално запълва целия обем на основния детайл. Този метод е добър, защото моделът не трябва да се изважда от колбата. Освен това е възможно да се получат части с просто идеално качество; този процес на леене на метал е относително лесен за автоматизиране.

Леене на черупки

Ако отливката е сравнително проста и от крайния продукт не се изисква „космическа“ здравина, може да се използва методът. Те се правят от незапомнени времена, а за основа се използват фин кварцов пясък и смола. Днес естествено се използват различни синтетични съединения като последните.

След това се вземат разглобяеми метални модели, състоящи се от две половини, и се поставят върху повърхност, загрята до приблизително 300 градуса по Целзий. След това формовъчната смес (от пясък и суха смола) се излива там, така че да покрие напълно повърхността на металните модели. Под въздействието на топлина смолата се топи и в дебелината на пясъка се появява доста здрава „колба за формоване“.

Веднага след като всичко се охлади леко, металните прасета могат да бъдат извадени и пясъкът може да бъде изпратен във фурната за „печене“. След това се получават доста здрави форми: като свържете двете им половини, можете да излеете разтопен метал в тях. Какви други методи за леене на метал има?

Центробежно леене

В този случай стопилката се излива в специална форма, която се върти с много висока скорост в хоризонтална или вертикална проекция. В резултат на действието на мощни равноприложени центробежни сили, металът протича равномерно във всички пространства на формата, като по този начин се постига високо качество на крайния продукт. Този метод на леене е идеален за производство на различни видове тръби. Позволява ви да оформите много по-равномерна дебелина на стената, което е изключително трудно да се постигне чрез „статични“ методи.

Електрошлаково леене

Има ли методи за леене на метал, които с право могат да се нарекат модерни? Електрошлаково леене. В този случай първо се получава чрез излагане на предварително приготвени суровини на мощни електрически дъгови разряди. Може да се използва и бездъгов метод, когато желязото се топи от натрупаната от шлаката топлина. Но последният се влияе от мощни изхвърляния.

След това течният метал, който никога не е влизал в контакт с въздуха през целия процес, навлиза в камерата за кристализация, която служи и като леярска форма. Този метод се използва за относително прости и масови отливки, за производството на които не е необходимо да се спазват много условия.

Вакуумно пълнене

Използва се само в случай на "елитни" материали, като злато, титан, висококачествена стомана. В този случай металът се разтопява при условия на вакуум и след това бързо (при същите условия) се разпределя във форми. Хубавото на този метод е, че при неговото използване на практика се елиминира образуването на въздушни кухини и кухини в продукта, тъй като количеството на газовете там е минимално. Важно е да запомните, че теглото на отливките в този случай не може да надвишава стотици или два килограма.

Възможно ли е да се получат части с по-голямо тегло?

Да, такава технология съществува. Но може да се използва само в случаите, когато едновременно се обработват сто тона стомана или повече. Първо, металът се разтопява във вакуум и след това се излива не във форми, а в специални формовъчни кофи, които също са защитени от навлизане на въздух в тяхната кухина.

След това готовата стопилка може да се разпредели във форми, от които също е предварително изпомпван с помпа въздух. Получената стомана е доста скъпа. Използва се за коване, както и за някои видове леене, когато е необходимо да се получат заготовки и детайли с възможно най-високо качество.

Леене с газифицирани (изгорели) модели

По отношение на качеството и простотата на леене този метод е един от най-печелившите и затова се използва все по-широко в съвременната индустрия. Този вид метално леене, чието производство се увеличава от година на година, е особено популярен в Китай и САЩ, тъй като индустриалните бази на тези две страни имат най-голяма нужда от висококачествена стомана. Предимството на този метод е, че позволява производството на отливки без никакви ограничения в теглото и размерите.

В много отношения този метод е подобен на описаните по-горе: например в този случай основният модел се използва не от восък или пластилин, а от сега широко разпространената пяна. Тъй като този материал има своите специфики, свързващата пясъчна смес се пълни в колбата под налягане от приблизително 50 kPa. Най-често този метод се практикува в случаите, когато е необходимо да се направят части с тегло от 100 грама до два тона.

Но вече казахме, че няма строги ограничения за размера на частите. Така с помощта на този метод на леене могат да се произвеждат дори компоненти за корабни двигатели, които никога не са имали „скромни“ размери. За всеки тон метални суровини се изразходва следното количество допълнителни материали:

• Фин кварцов пясък - 50 кг.
• Специално незалепващо покритие - 25 кг.
• Гранулиран пенополистирол - 6 кг.
• Дебело полиетиленово фолио - 10 кв. м.

Цялата формовъчна смес е чист кварцов пясък без никакви допълнителни добавки или добавки. Приблизително 95-97% може да се използва повторно, което значително повишава ефективността и намалява цената на процеса.

По този начин леенето на метал (физиката на процеса беше частично разгледано от нас) е „многостранен“ феномен, тъй като днес има много нови техники. Успоредно с това съвременната индустрия използва методи, които са били използвани преди няколко хиляди години, като леко ги адаптира към настоящите реалности.