Литье металла в землю

Читайте также:

  1. ЛИТЬЕ В МНОГОКРАТНЫЕ ФОРМЫ.
  2. ЛИТЬЕ В РАЗОВЫЕ ФОРМЫ.
  3. Плата за землю.
  4. Получение заготовок литьем.

Литье в землю является сравнительно простым и экономичным технологическим процессом. Во многих отраслях машиностроения (автомобилестроение, станкостроение, вагоностроение и др.) при массовом производстве отливок чаще всего применяется этот метод. Для изготовления художественных отливок литье в землю используется гораздо реже, главным образом, из-за сравнительно низкого качества поверхности.

Самый древний способ литья — литье в песчано-глинистые формы, или, как говорят, литье в землю. До сих пор этим способом делают до 85% отливок. 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 плиту (подмодельную доску) ставят одну половину модели разъемом вниз. Затем на плиту ставят металлический ящик без дна (опоку) так, чтобы половина модели оказалась внутри него. Опоку плотно набивают формовочной землей и переворачивают. Теперь половинка модели лежит в опоке разъемом вверх. На эту опоку формовщик ставит еще одну и скрепляет их штырями.

На половинку модели в нижней опоке ставится вторая половинка так, чтобы края их точно сошлись, Затем формовщик устанавливает в верхнюю опоку два деревянных конуса (на их месте в готовой форме останутся два отверстия для заливки металла и для выхода воздуха и газов) и плотно заполняет ее формовочной смесью.

Теперь осталось вынуть из земли деревянную модель. Для этого опоки разъединяют и из каждой вынимают половинки модели. В земле остаются четкие отпечатки двух половин детали. 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. Наконец, верхнюю опоку снова кладут на нижнюю, соединяют их, и форма готова. Когда она немного подсохнет, в нее можно заливать металл. Литье в землю является сравнительно простым и экономичным технологическим процессом. Во многих отраслях машиностроения (автомобилестроение, станкостроение, вагоностроение и др.) при массовом производстве отливок чаще всего применяется этот метод. Для изготовления художественных отливок литье в землю используется гораздо реже, главным образом, из-за сравнительно низкого качества поверхности.

Схема литья в землю приведена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Литьё в земляные формы

(1 – отливка (получаемая заготовка), 2 – каналы для заливки расплавленного металла, 3 – формовочная смесь, 4 – опока (стальной ящик для формовочной смеси), 5 – линия разъёма литейной формы)

Дата добавления: 2013-12-12 ; Просмотров: 674 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Алюминиевое литье — процесс получения алюминиевых изделий способом заливки (литья) расплавленного металла в специальную форму. Такая форма получила название "литейной формы". Рабочая часть литейной формы представляет собой полость, в которой жидкий металл охлаждается и затвердевает, получая вид конечного изделия. Алюминий обладает важным для литья свойством — жидкотекучестью, то есть способностью принять конфигурацию литейной формы. Жидкотекучесть зависит от свойств металла: химического состава и структуры. Известно, что хорошими литейными свойствами обладает не чистый металл, а его сплавы.

Известно множество видов литья алюминиевых сплавов, наиболее широкое применение получили:

  • литье в землю;
  • литье в формы ХТС (литье в песок);
  • литье в свободную металлическую форму (кокиль);
  • литье под давлением;
  • центробежное литье.

Литье в формы ХТС (формы на основе холодно твердеющей смеси) — относительно простой и технологичный способ изготовления отливок. Он позволяет изготавливать отливки со сложной плоскостью разъема формы и поднутрениями на поверхности. Поверхность получается с хорошим качеством, практически не требует дальнейшей обработки. Высокая точность позволяет давать минимальные припуски на механическую обработку, а многие поверхности получать сразу без обработки.

Литье в землю и литье ХТС

Ближайшая альтернатива литья в песчаные формы — литье алюминия в землю с очень низкой ценой за килограмм отливки. Многие заводы успешно применяют эту технологию. Она подходит для грубых заготовок, которые затем полностью обрабатываются (или когда качество не имеет значения). Обработка при литье в землю стоит дорого: припуски даются не менее 5мм (бывает до 40мм), обрабатываются практически все поверхности детали. Внедренная в металл смесь портит инструмент, в ходе обработки часто вскрываются поры и раковины. Иногда наполовину обработанную деталь приходится заваривать прямо на станке или отправлять в брак из-за вскрывшихся дефектов.

Читать также:  Бесконтактный способ измерения температуры

Литье в формы на основе ХТС позволяет получать точные и качественные поверхности. Часть поверхностей можно оставлять без обработки (если точности ЛТ4 и шероховатости от Rz80 достаточно). Там, где обработка необходима, припуски могут достигать 1-3 мм. Чем меньше в отливке "лишнего" металла, тем более технологичной она оказывается. Более легкая и тонкая отливка получается плотнее, поэтому вероятность вскрытия раковин и пор в ходе обработки ниже на порядок. Меньшая масса отливки позволяет устанавливать стоимость отливки близкой к стоимости литья в землю, хотя стоимость за килограмм литья будет разной.

Итоговая стоимость литой детали оказывается сопоставима, несмотря на то, что цена за кг при литье в формы ХТС выше, чем при литье в землю. А если учесть существенное снижение количества брака, сокращение часов на обработку детали и увеличение ресурса инструмента, для многих литых деталей этот вид литья оказывается выгоднее.

Литье металла в землю

литье в землю (слева) литье в ХТС (справа)

Отличия литья в формы на основе ХТС от литья в землю:

  • нет наплывов и отклонений от линейных размеров;
  • можно получить чистовые поверхности без обработки (гидродинамические, рабочие поверхности пресс-форм, лопасти и т.д.);
  • на обрабатываемые поверхности даются минимальные припуски (2-5 мм);
  • литейные поры и раковины практически отсутствуют;
  • масса отливки ниже за счет меньших припусков и лучшего качества поверхности.

Оснастка для литья ХТС

Для литья в формы ХТС применяется опочная литейная оснастка из МДФ, модельных пластиков или композитных материалов. Для крупных серий используется оснастка из алюминия или других металлов. Модельная оснастка повторяет форму отливки с учетом литейной усадки. Ее изготовление на станках с ЧПУ и подбор технологии формовки позволяют получать криволинейные поверхности, не требующие дополнительной обработки. В результате получаются отливки с классом точности ЛТ3-ЛТ4, что соответствует погрешности в 0,2-0,5 мм. После пропитки упрочняющим составом модельная оснастка выдерживает несколько тысяч съемов. Простые формы состоят из двух полуформ. Для оформления внутренних полостей изготавливаются стержневые ящики.

Литье металла в землю

Проектирование отливок и модельной оснастки должно выполняться опытными инженерами. Качественная оснастка позволяет избежать многих проблем в литье — начиная от пор и раковин, и заканчивая смещениями и другими дефектами формы.

Мы даем минимальные припуски на механообработку, тем самым снижая общий вес отливки. Для небольших деталей мы используем многоместную оснастку, это позволяет существенно сократить сроки и стоимость выпуска партии. При серийном выпуске мы изготавливаем дополнительные комплекты тиражной оснастки, чтобы максимально быстро и эффективно поставлять отливки.

Особенности литья ХТС

Литье в формы ХТС предполагает использование одноразовых форм из смеси песка, смолы и отвердителя. Кварцевый песок просеивается и прокаливается при температуре 1000С, что обеспечивает отсутствие посторонних включений и влаги.

Перед формовкой оснастка покрывается разделительным составом. Он обеспечивает легкое отделение оснастки от ХТС с сохранением формы детали. Все компоненты, входящие в состав формовочной смеси, перемешиваются в смесителе, затем смесь засыпается в опоки. В верхней полуформе устанавливаются прибыли и стояк для заливки металла. Смесь в опоках уплотняется на вибростоле и выдерживается в течение определенного времени.

Литье металла в землю

После того, как смесь затвердеет, форму извлекают из опоки. Затвердевшая поверхность песка определяет форму отливки. Затвердевшие половинки форм собираются вместе. После сборки форма готова к заливке.

Как правило, заливается сразу несколько форм с одной плавки металла. Залитую форму выдерживают до тех пор, пока не завершится процесс кристаллизации металла. Затем форму вскрывают и выбивают готовую алюминиевую отливку.

Посмотрите отливки из алюминиевых сплавов, которые мы выпускаем.

Чтобы узнать больше, звоните +7 (495) 215-07-22

Литье в землю — это древнейшая технология отливки металлов. Она известна человечеству столько же, сколько и сами металлы — примерно с IV- III тысячелетия до н.э. Льют металл, разумеется, не в чернозем, а в специальную песчано-глиняную смесь.

Литье металла в землю

В доисторические времена первые центры металлургии возникали в местах, где неподалеку находились россыпи самородных металлов и созданные природой грунты, идеально подходившие по своему составу для изготовления форм. Такие центры литья в землю возникли на Крите, в Баварских Альпах и на юге Уральских гор, рядом с известным Каслинским заводом. Уникальные формовочные грунты некоторых месторождений использовались для литейных форм вплоть до нашего времени.

Несмотря на то, что современная металлургическая наука постоянно разрабатывает новые технологии литья и новые материалы для форм и моделей, древнейшая технология литья в землю не уходит во тьму веков, а активно применяется как на небольших производствах и художественных промыслах, так и на больших заводах.

Читать также:  Опора скользящая для трубопроводов вес

Технология литья в землю

Литье в землю применяется при выплавке большинства металлов — как черных, так и цветных. Исключение составляют металлы, химически активные в обычном либо в нагретом до температуры плавления виде. Для них применяются специальные методы литья в землю и специальные же составы для форм.

Литье металла в землю

Технология литья в землю

Технология литья в землю разбивается на несколько этапов:

  1. изготовление модели
  2. подготовка опоки
  3. формовка земли в опоке
  4. отливка металла
  5. извлечение и обработка получаемой заготовки

Форма используется для литья только один раз. Ее придется разрушить, чтобы извлечь отливку. Однако материал формовочной земли после переработки доступен для повторного использования.

Средневековая технология литья в землю подробно показана в фильме А. Тарковского «Андрей Рублев». Один из героев, Потомственный мастер-литейщик, руководит отливкой бронзового колокола.

Формовочные материалы

Представляют собой смесь особо отобранных песков и глины, доля которой меняется от 2 до 50%. Доля определяется видом литья в землю и назначением земли. Архитектурное и скульптурное литье проводят в формы, содержащие 12-25%, для больших по размерам и отливок долю увеличивают до 25%

Литье металла в землю

Классификация формовочных смесей

Формовочные материалы по назначению делят на:

Располагаются на внутренней поверхности формы и контактируют с жидким расплавом. К ним предъявляются особые требования по термостойкости, возможности противостоять перепадам температур, значительным поверхностным и объемным напряжениям. Облицовочные составы имеют мелкодисперсную структуру для более точной передачи деталей рельефа литья. От них также требуется достаточная пластичность, чтобы покрыть модель и точно повторить ее конфигурацию. Также важна и газопроницаемость.

Литье металла в землю

Изготовление формовочной смеси

Заполняют часть опоки между моделью и стенками. К ним предъявляются другие требования. Их главное назначение –

  • держать форму отливки, перераспределяя механические напряжения при литье и последующем остывании
  • обеспечить выход плавильных газов, просачивающихся сквозь массы смеси.

В случае выхода плавильных газов через литники, верхняя часть отливки будет испорчена. Там образуются пузырьки и более крупные каверны.

Земли для литья в сырую форму используют для отливок несложных по геометрии чугунных деталей. Земли для литья в подсушенную форму применяют при подготовке к высокоточному, а также к художественному литью.

Виды литейных моделей и их свойства

В самом простом случае в качестве модели для литья в землю используют оригинал изделия. Однако при этом благодаря литейной усадке невозможно соблюсти точные размеры отливок.

Обычно же делают модель (или макет) — масштабную копию будущего изделия, увеличенную на значение литейной усадки.

Литье металла в землю

Модель для литья в землю

Материалы для моделей должны легко формоваться для придания нужной конфигурации и легко обрабатываться для передачи деталей рельефа. Традиционно их изготовляют из дерева, воска, гипса и металлов. Не так давно стали использовать также различные пластики. Печатают их и на 3D-принтерах.

Основные свойства моделей:

  • Прочность — необходима при трамбовке земли, чтобы сохранить конфигурацию изделия и его размеры.
  • Легкость вынимания из формы. Поверхность макета тщательно обрабатывают, покрывают особой смазкой. При сложной конфигурации используют разборную модель.
  • Легкоплавкость и испаряемость (в случае выплавляемых/ выжигаемых моделей)

По сложности конструкции различают следующие виды моделей:

  • Цельные
  • Разъемные
  • С отъемными частями
  • Для пустотелых отливок

Цельные модели

Применяются для несложных изделий, без заметных выступов и впадин. Извлечение такого макета в ходе формовки не вызывает затруднений.

Литье металла в землю

Используются для макетирования простых деталей, а также барельефов, постаментов и других простых художественных отливок.

Разъемные модели

Применяются для литья сложной геометрии, со значительным рельефом поверхности, обычно линия разъема проходит по плоскости симметрии детали. Модели для таких изделий делают из двух и более составляющих, которые формуются в разных опоках. Для литья в землю очень важно, чтобы части макета не сместились друг относительно друга. Для этого при изготовлении подмодели ее снабжают шипами и отвечающими им пазами. Пары пазы-шипы и фиксируют компоненты во время формовки.

Литье металла в землю

Для литья в землю изделий с особо сложной пространственной конфигурацией применяют макеты с отъемными частями. Так, для вазы ручки не дадут извлечь модель из формы. Поэтому их изготовляют из дерева повышенной плотности из двух или более частей. Ручки извлекаются внутрь полости, в начале нижние их части, а за ними — и верхние. Чтобы получить полость в изделие, используют специальную часть формы, называемую стержнем. К материалу для стержней предъявляются особые требования — он каждой стороной прикасается к поверхности отливки, поэтому их делают из прочных сортов дерева. Стержень должен легко выходить из отливки.

Формовочные инструменты

По своему назначению подразделяются на два основных вида

  • Набивочные
  • Подмодельные доски
  • Лопаты и совки для земли
  • Сита
  • Трамбовки: с тупым концом для уплотнения поверхности и с узким концом для мест со сложным рельефом. Применяют также и универсальные пневматические трамбовки со сменным наконечником.

Литье металла в землю

  • Счищалка, или правило — для разравнивания смеси и удаления ее избытков
  • Душники-наколки. Тонкие острые стержни служат для прокалывания в земле тонких газоотводящих канальцев
  • Киянки — используют для сплочения подмоделей и при их выколачивании.
  • Трепало — доска, опирающаяся на края формы. Уплотняет землю в случае применения макетов из малопрочных материалов.
  • Щетки. Чистить поверхность от остатков земли
Читать также:  Простой усилитель для микрофона
  • Отделочные
    • Гладилки — для коррекции изъянов
    • Режущие и колющие инструменты
    • Кисти для нанесения покрытий
    • Емкости — ведерки или мешки для хранения и нанесения порошковых покрытий.
    • Свойства формовочных смесей

      Формовочную смесь характеризуют основные свойства:

      • Прочность определяет способность формы сохранять свою конфигурацию
      • Пластичность — важна для способности формы повторять подробности контура и деталей поверхности модели.
      • Газопроницаемость. Крупнозернистые составы легче пропускают газы.
      • Огнеупорность. Материал не должен плавиться или спекаться, ухудшая однородность поверхности отливки
      • Податливость
      • Гомогенность. Однородность смеси гарантирует постоянство ее свойств в пространстве.
      • Теплопроводность. Качественный материал имеет низкую теплопроводность. Это не дает примыкающему к форме слою отливки слишком быстро остывать, ухудшая свои свойства
      • Долговечность особенно важна для многоразовых форм. Для одноразовых форм долговечность означает число циклов повторного использования земли после измельчения и просеивания.

      Литье металла в землю

      Свойства формовочных смесей

      Для смесей разных назначений на первый план выходят разные свойства. Так, для облицовочных важны пластичность, огнеупорность и теплопроводность, а для наполнительных важнее прочность и газопроницаемость.

      Виды формовки

      Определяются разновидностью модели и выбранного метода литья.

      По простой модели

      Модель размещают на доске лицевой стороной вверх. Центруют ее относительно опоки. Покрывают облицовочной смесью, позже послойно добавляют наполнительную, тщательно уплотняя каждый слой. В опоку добавляют землю до заполнения. Сняв верхнюю опоку, вынимают макет и создают литниковую систему. Собирают опоки вместе, закрепляют и сушат.

      По разъемной модели

      Способ существенно упрощает технологию и повышает точность изготовления формы для литья. На доску помещают часть макета без шипов, устанавливают нижнюю опоку и формуют землю. По окончании конструкцию переворачивают, присоединяют к макету вторую часть, присоединяют верхнюю опоку и проводят ее набивку.

      С фальшопокой

      При особо сложной геометрии изделия применяю фальшопоку. Она не контактирует с расплавом, а играет роль фигурной подмодельной доски.

      Литье металла в землю

      Кусковая

      Применяется при художественном литье, особенно скульптурных композиций. Модель обставляют несколькими независимыми опоками, соприкасающимися своими краями. Иногда отливку делят на относительно простые по конфигурации сегменты, макетируют и льют их независимо, после чего соединяют готовые отливки.

      Шаблонная

      Производится при литье в землю изделий определенной формы. Различают

      • Тела вращения (цилиндрические, конические и эллиптические)
      • Прямоугольные или призматические.

      Формовка земли осуществляется шаблоном соответствующей конфигурации, приводимым в действие мощным шпинделем для тел вращения или двигающимся по специальным направляющим для призматических форм.

      Технология изготовления сырых песчано-глинистых форм

      Сущность метода состоит в изготовлении формы для литья из влажной земли.

      Литье металла в землю

      Сырая песчано-глинистая форма

      Сырые песчано-глинистые формы используют для заливки несложных по форме чугунных деталей с низкими требованиями к качеству поверхности. Они недороги, но в них высок риск окисления готового изделия, поэтому для литья из более ценных металлов этот метод не применяется. Содержание глины в таких смесях — от 5 до 12 %, воды- 2-4%, антрацит — менее 1%.

      Технология ЖСС

      Технология жидко-стекольной смеси применяется там, где вдвигаются повышенные требования к качеству поверхности отливки. В состав смеси добавляют жидкое стекло и получившимся составом заливают модель. В опоку вводят углекислый газ, Проходит реакция, и ЖСС приобретает твердость. Требуется получить две полуформы, которые по окончании их твердения и извлечения макета соединяют. Получается оболочка, вокруг которой формируется наполнительная смесь.

      Литье металла в землю

      Качество поверхности отливки, соприкасающейся со слоем гладкого стекла, зачастую позволяет обойтись даже без последующей механической обработки. Остатки смеси сбиваются с отливки с помощью дробеструйной установки.

      Холодно твердеющая смесь

      Для укрепления формовочного материала используются химические вещества, связывающие частицы смеси. Этот метод обязан своим наименованием тому, что для схватывания реагентов не требуется нагрев и просушка формы. В смесь добавляются быстро схватывающиеся жидкие смолы, катализаторы и специальные затвердители.

      Литье металла в землю

      Литье в ХТС

      Литье в выполненные из ХТС формы отличается повышенной относительно других видов земли точностью и наиболее высоким качеством поверхности. Размеры форм ХТС заметно меньше, чем для литья в землю. Материалы для таких смесей стоят существенно больше.

      ХТС применяется в случае изготовления особо ответственных изделий, использования высококачественно стали, цветных металлов и специальных чугунов.

      Формовка ХТС

      Работа с ХТС, в отличие от земли, требует быстроты — ведь время затвердевания смол с учетом используемых катализаторов и отвердителей составляет от 10 минут до получаса при 20 °С.

      Трамбовка при этом методе не требуется, важно лишь точно расположить модель в опоке и быстро залить тщательно перемешанный и подготовленный состав. Материалы для оснастки обычно применяют такие, как дерево, металл или МДФ.

      Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

      Оставить комментарий

      Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *