Классификация методов получения заготовок.

РАЗДЕЛ 7

Классификация методов получения заготовок.

К

При изготовлении ДВС в основном применяют штучные заготовки. Главная их особенность максимальное приближение геометрических форм и размеров заготовки к размерам и форме готовой детали.

Такие заготовки получают в основном двумя методами – литьем или обpаботкой давлением (пластическим дефоpмиpованием). Каждый из методов содержит большое число способов получения заготовок (см. рис.).

Литье – получение заготовок путем заливки расплавленного металла заданного химического состава в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки.

Обработка пластическим деформированием – технологические процессы, которые основаны на пластическом формоизменении металла.

При выборе метода необходимо ориентироваться в первую очередь на материал и следующие требования к нему: 1. обеспечение служебных свойств конечного изделия (технических тpебований, особенно макpо- и микpостpуктуpа внутpенних и повеpхнос-тных слоев детали);

2. физико-механические и технологические свойства материала: пластичность для сталей (ковкость и штампуемость), жидкотекучесть для чугунов и сплавов алюминия, обрабатываемость;

3. особенности фоpмы детали (полости сложной фоpмы, выступы и впадины на боковых наpужных и внутpенних повеpхностях и т.д.);

 

 

 

Обработкой металлов давлением получают кованые и штампованные заготовки, а также машиностроительные профили. Ковка применяется в единичном и мелкосерийном производстве, а также при изготовлении крупных, уникальных заготовок и заготовок с особо высокими требованиями к объемным свойствам материала. Штамповка позволяет получить заготовки близкие по конфигурации к готовой детали. Механические свойства заготовок, полученных обработкой давлением, выше, чем литых. Машиностроительные профили изготовляют прокаткой, прессованием, волочением.

Заготовки из проката применяют в единичном и серийном производствах. Прокат выбранного профиля резкой превращают в штучные заготовки, из которых последующей механической обработкой изготовляют детали. Совершенство заготовки определяется близостью выбранного профиля проката к поперечному сечению детали (с учетом припусков на обработку).

Сварные и комбинированные заготовки изготовляют из отдельных составных элементов, соединяемых между собой с помощью различных способов сварки. В комбинированной заготовке, кроме того, каждый составной элемент представляет собой самостоятельную заготовку соответствующего вида (отливка, штамповка и т.д.), изготовленную выбранным способом по самостоятельному технологическому процессу. Сварные и комбинированные заготовки значительно упрощают создание конструкций сложной конфигурации. Неправильная конструкция заготовки или неверная технология сварки могут привести к дефектам (коробление, пористость, внутренние напряжения), которые трудно исправить механической обработкой.

Заготовки, получаемые методами порошковой металлургии, по форме и размерам могут соответствовать готовым деталям и требуют незначительной, часто только отделочной обработки.

Заготовки из конструкционной керамики применяют для теп-лонапряженных и (или) работающих в агрессивных средах деталей.

 

 

Допуски и припуски на механическую обработку на чугунные и стальные заготовки, отливаемые в песчаные формы, регламентируются ГОСТ 26645-89 «Отливки из металлов и сплавов».

Для выбранного способа литья по таблицам определяют класс точности размеров, класс точности масс и ряды припусков.

Определяют допуски на основные размеры отливки и основные припуски. Для определения дополнительного припуска определяют степень коробления (отношение наименьшего габаритного размера отливки к наибольшему). Эскиз отливки представлен на рисунке 6.

 

 

Отливка – продукция, полученная способом заливки жидкого сплава в литейные формы, в которых, после охлаждения и затвердения, происходит формирование заготовки. Она может быть полностью законченным изделием либо требовать дальнейшей механической обработки.

 

Разделяют три группы получения отливок:

1) в разовых формах;

2) по растворяемым моделям;

3) отливка в формах полупостоянного и комбинированного типа, сделанных из огнеупорных материалов:

Это основные виды литья, но на практике применяются и комбинированные варианты.

 

Литье металлов – производственный процесс, основанный на технологии заливки расплавленного, горячего металла в специальные литейные формы, в результате которого получают литые заготовки – отливки.

Такой способ применяется для получения алюминиевых отливок, которые за счет уникальных химических свойств используются во многих сферах: в приборостроении, в строительстве, в автомобилестроении, мебельном производстве (фурнитура и декоративные детали) и пр. Для их получения применяются различные технологии, выбор которых зависит от размеров, конфигурации и других показателей, требуемых от конечной продукции.

 

Литье отливок в песчаные формы – самый распространенный и дешевый способ литья. Начальным этапом этого метода является изготовление литейной модели. Раньше делали ее из дерева, но в современном производстве изготавливают пластиковые формочки. Модель засыпается специальной смесью из песка и связующего, который уплотняется прессованием. Литье отливки осуществляется путем заливки расплава в образовавшиеся полости через специальные отверстия. После остывания, форму разбивают и вынимают ли в дальнейшем обязательно проходят переработку.

В современном производстве технология литья в песчаные формы осуществляется применением вакуумных форм, которые заполняются песком. Чтобы получить форму, используют металлическую опоку, которая состоит из двух бездонных коробов, которые засыпаются песком и утрамбовываются. На поверхности разъема снимается отпечаток будущей модели, соответствующей форме отливки. Соединяя две формы, осуществляется заливка расплава.

 

Литье в кокиль. Это наиболее качественный способ литья отливки, который осуществляется с помощью разборной металлической формы. После застывания кокиль используется повторно. Но делается это после его очистки. Особенностью данного метода заключается в том, что затвердение жидкого расплава происходит без какого-либо внешнего воздействия. Полученные таким образом изделия обладают мелкозернистым, плотным строением, обеспечивающим герметичность и хорошие механические показатели.

Кокиля используются для получения отливок из разных сплавов, чаще всего алюминиевых и магниевых, обладающих невысокой температурой плавления. При этом один кокиль можно использовать до 1000 раз. Данный метод очень эффективен для серийного производства деталей, что и является причиной его применения для получения до 45% изделий.

Литье под давлением. Этот метод гарантирует высокое качество поверхности, которую после этого не придется подвергать механической обработке. Он очень производительный для получения деталей различной конфигурации, весом от нескольких грамм до десяток кг.

Литье под давлением позволяет получать сложные детали, с наличием криволинейных поверхностей и различных канал. При этом чаще всего используют цинковые, магниевые, латунные и алюминиевые отливки.

Технология ЛПД имеет много плюсов:

– низкая цена;

– точность отливки в размерах и конфигурации;

– с одной пресс формы получают множество отливок.

Но данная технология имеет и ряд минусов: продолжительность процесса, высокая стоимость на производство пресс форм, сложности в получении отливок, содержащих скрытые полости, а также возможность появления в заготовках газовых раковин и усадочных трещин.

Для изготовления алюминиевых отливок в ЛПД применяют специальное оборудование, оснащенное холодной горизонтальной камерой, предназначенной для прессовки материала, и полуавтоматические машины для литья сплавов из цинка с горячей камерой прессовки материала и с усилием запирания.

 

Литье по выплавляемым моделям. Данный метод позволяет осуществить литье отливки высокой точности. Заранее изготавливается точная копия модели из парафина, воска и стеарина и другого материала, а также литниковая система. Применяется в случаях изготовления деталей высокой точности (например, лопатки турбин и т. п.).

На блок модели наносится суспензия и производится обсыпка огнеупорным наполнителем из кварца, дистенсилиманита, электрокорунда и т. д. Требуется наносить 6 – 10 слоев, каждый из них сушится примерно полчаса. Этот процесс ускоряется с помощью сушильных шкафов, закачанных аммиачным газом. Таким образом, формируется оболочка, из которой выплавляют модельный состав. Осуществляется это в воде, воздействием пара высокого давления или путем выжигания.

Следующим этапом является прокаливание блока путем вытопки при температуре 1000 градусов Цельсия. Затем устанавливают нагретый блок в печь и в оболочку заливают расплавленный металл. Последним этапом является охлаждение, выбивка и отрезка отливки. Плюсом данного способа является литье отливок из сплавов, которые трудно поддаются механической обработке. Применяется данная технология и для изготовления единичных деталей, и в серийном производстве.

Литье по газифицируемым моделям. Технология ЛГМ – наиболее выгодное решение в плане экономичности, экологичности и высокого качества полученных фасонных отливок. Данный метод все больше внедряется в мировом производстве, особенно популярен он в США и Китае. В начале изготавливается копия модели из пенопласта, которая помещается в песчаную форму. Таким образом изготавливаются отливки массой до 2 тонн и более, размерами от 40 до 1000 мм.

Этот метод активно применяется в двигателестроении для получения головок блоков цилиндров, отдельных блоков и прочих деталей. При этом для годного литья массой 100 кг расходуется несколько видов неметаллических материалов, предназначенных для формирования моделей-формочек:

– Противопригарное покрытие – до 25 кг;

– Кварцевый песок – 50кг;

– Пенополистирол – 6кг;

– Полиэтиленовая пленка – около 10 кв.м.

Формовка при этом состоит из засыпки модели песчаным составом, с возможностью его повторного использования в 95-97% случаях.

 

Центробежное литье. Литье отливки центробежным методом применяется для получения деталей с формой тела вращения из чугуна, алюминия, стали и бронзы. Расплав заливается в металлическую форму, которая вращается со скоростью до 3000 об/мин.

За счет центробежной силы расплав равномерно распределяется внутри формы, после кристаллизации образуется отливка. Такой способ позволяет получать двухслойные заготовки, состоящие из различных сплавов. Отливка, полученная таким способом, обладает высокой плотностью и хорошими физико-механическими качествами.

Большим плюсом центробежного литья является возможность образования внутренних полостей без необходимости применения стержней, а также экономия сплава за счет отсутствия литниковой системы. Таким методом получается до 95% годных изделий.

В производственном процессе используется оборудование, оснащенное горизонтальными осями вращения. Широко применяется метод центробежного литья для получения отливок гильз, втулок и прочих деталей с формой тела вращения.

 

Литье в оболочковые формы. Способ литья в оболочковых формах позволяет получить фасонные алюминиевые отливки из металлических сплавов путем их заполнения смесью из песчаных зерен (в основном кварцевых) и синтетического порошка (пульвер-бакелита и фенолоформальдегидной смолы).

Оболочковая форма получается засыпкой на нагретую до 300 °C металлическую модель и ее выдержкой до образования упрочненного тонкого слоя. После этого избыток смеси удаляется. Если используется плакированная смесь, то ее вдувают в зазор, образовавшийся между наружной контурной плитой и нагретой моделью.

И в первом, и во втором случае необходимо подождать упрочнения оболочки на модели в печи. Последующий этап – это скрепление полученных полуформ, их помещение в металлический корпус и заливка расплава. Таким способом осуществляется литье алюминиевых отливок весом до 25 кг. Плюсами данной методики является контроль над тепловым режимом охлаждения заготовок, возможность механизации процесса и повышения производительности.

 

Цветное литье отливки – процедура изготовления заготовок определенной формы из металла путем заполнения необходимой формы жидким материалом (алюминий, бронза, латунь, медь).

Применяются следующие разновидности отливки цветного литья:

– заполнение формы при ее вращении (центробежное цветное литье);

– метод цветного литья в металлические формы с охлаждением (кокиль);

– методика заполнения форм ПГС.

Из всех названных наиболее качественным и экономным вариантом цветного литья является первый, это практически безотходный способ литья.

Особенности цветного литья отливки положены и в основу художественного литья (дизайнерские изделия, изготовленные по особым эскизам из латуни, бронзы и чугуна) для получения как мелких деталей декора, так и ворот, заборов и фонтанных конструкций.

Сплавы цветного литья отличаются своей прочностью и стойкостью к коррозии под воздействием раствора из бетона цемента, извести.

 

Литье в кокиль

Кокильное литье – это литье металла, осуществляемое свободной заливкой кокилей. Кокиль – металлическая форма с естественным или принудительным охлаждением, заполняемая расплавленным металлом под действием гравитационных сил. После застывания и охлаждения, кокиль раскрывается и из него извлекается изделие. Затем кокиль можно повторно использовать для отливки такой же детали.

Данный метод широко применяется при серийном и крупносерийном производстве.

Точность отливок обычно соответствует классам 5 -9 для отливок из цветных металлов и классам 7-11 для отливок из черных металлов (ГОСТ 26645-85). Точность отливок, полученных в кокиле. По массе примерно на один класс выше по сравнению с песчаными формами.

Литье в кокиль ограничено возможностью изготовления крупногабаритных кокилей и обычно масса отливок не превышает 250кг.

Широкая гамма изделий для всех отраслей промышленности (детали двигателей, заготовки венцов зубчатых колес, корпусных деталей и т. д.).

Марки выплавляемых металлов:

· алюминиевые сплавы: АЛ2, АЛ4, АЛ9, АК12, АК9, АК7;

· магниевые сплавы МЛ5, МЛ6, МЛ12, МЛ10;

· медные сплавы;

· отливки из чугуна;

· отливки из стали: 20Л, 25Л, 35Л, 45Л, также некоторые легированные стали 110Г13Л, 5ХНВЛ

 

Литье под давлением

Принцип процесса литья под давлением основан на принудительном заполнении рабочей полости металлической пресс-формы расплавом и формировании отливки под действием сил от пресс-поршня, перемещающегося в камере прессования, заполненной расплавом.

Высокая точность, класс 1- 4 по ГОСТ 26645-85 (10 квалитет), низкая шероховатость поверхности (практически не требует обработки). Возможность изготовления отливок значительной площади с малой толщиной стенок (менее 1 мм).

Сплавы для литья:

· цинковые сплавы: ЦАМ4-1, ЦА4М3;

· алюминиевые сплавы АК12, АК9, АК7, АЛ2, АЛ9, АЛ4;

· магниевые сплавы: МЛ3, МЛ5;

· медные сплавы: ЛЦ40Сд, ЛЦ16К4.

Литье под давлением является наиболее прогрессивным способом изготовления отливок из цветных сплавов (цинковых, алюминиевых, магниевых, латуни), в последнее время широко применяется в точном приборостроении, автомобильной, тракторной, электротехнической и других отраслях промышленности. Весьма разнообразны конструктивные особенности отливок, получаемых в формах литья под давлением: от простых типа опорных плит, колосников, болванок и втулок, до сложных типа картеров двигателей, головок блоков цилиндров, ребристых корпусов электродвигателей и стоек плугов. Литьем под давлением получают детали с особыми свойствами: повышенной герметичности, износостойкости (например, чугунные с поверхностным и местным отбелом), окалиностойкости и др. Важно подчеркнуть, что под давлением производят детали различного, в том числе весьма ответственного назначения.

Литье под давлением является рациональным только в серийном — массовом производстве из-за трудностей изготовления формы и её высокой стоимости.

 

Литье в оболочковые формы

Литье в оболочковые формы появилось как попытка автоматизировать изготовление разрушаемых форм. На нагретую модель, выполненную из металла, насыпается смесь песка с частицами неполимеризованного термореактивного материала. Выдержав эту смесь на поверхности нагретой заготовки определенное время, получают слой смеси, в котором частицы пластмассы расплавились и полимеризовались, образовав твердую корку (оболочку) на поверхности модели. При переворачивании резервуара излишняя смесь ссыпается, а корка, с помощью специальных выталкивателей, снимается с модели. Далее, полученные таким образом оболочки, соединяют между собой склеиванием силикатным клеем, устанавливают в опоках и засыпают песком, для обеспечения прочности при заливке металла. Также получают керамические стержни для формирования внутренних полостей отливок.

Литье в оболочковые формы по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы имеет существенное преимущество — простоту автоматизации получения форм. Но надо отметить, что литьем в оболочковые формы невозможно получать крупногабаритные отливки и изделия особо сложной формы.

Литье в оболочковые формы отливают: радиаторы парового и водяного отпления, детали автомобилей и ряда машин.

 

Центробежное литье

Принцип центробежного литья заключается в том, что заполнение формы расплавом и формирование отливок происходят при вращение формы либо вокруг горизонтальной, вертикальной или наклонной оси, либо при её вращение по сложной траектории.

Технология центробежного литья обеспечивает целый ряд преимуществ, зачастую недостижимых при других способах, к примеру:

· высокая износостойкость.

· высокая плотность металла.

· отсутствие раковин.

· в продукции центробежного литья отсутствуют неметаллические включения и шлак.

Центробежным литьем получают литые заготовки, имеющие форму тел вращения:

· втулки

· венцы червячных колес

· барабаны для бумагоделательных машин

· роторы электродвигателей.

Наибольшее применение центробежное литье находит при изготовлении втулок из медных сплавов, преимущественно оловянных бронз.

По сравнению с литьем в неподвижные формы центробежное литье имеет ряд преимуществ: повышаются заполняемость форм, плотность и механические свойства отливок. Однако для его организации необходимо специальное оборудование; недостатки, присущие этому способу литья: неточность размеров свободных поверхностей отливок, повышенная склонность к ликвации компонентов сплава, повышенные требования к прочности литейных форм.

 

Непрерывное литье

Сущность способа состоит в том, что жидкий металл равномерно и непрерывно заливают в охлаждаемую форму-кристаллизатор с одного конца и в виде затвердевшего слитка (прутка, трубы, заготовки квадратного, прямоугольного или другого сечения). Затем его вытягивают специальным механизмом с другого конца. С помощью этого способа можно получать отливки из всех известных черных и цветных сплавов.

При непрерывном литье возможно получат получение слитка, трубы, профиля неограниченной длины и требуемого поперечного сечения.

Способ непрерывного литья используют также и для получения слитков из цветных и черных сплавов. Практически все алюминиевые сплавы для передела прокаткой в листы, профили и другие изделия разливают в слитки данным методом.

 

Литье металла в ХТС

- формы из холодно-твердеющих смесей. COLD-BOX-AMIN -технология. Холодно-твердеющие смеси – это специальные смеси, которые после изготовления не требуют нагрева в сушильных печах. Благодаря связующим составляющим и отвердителям, они самозатвердевают на воздухе за 10-15 мин. Эта технология очень похожа на традиционную (литье металла в песчано-глинистые формы), только в виде связующего вещества для смесей песка применяют искусственные смолы. Для отверждения смол применяется продувка стержневых ящиков различными третичными аминами. Возможность получать отливки 7 класса точности по ГОСТ 26645-85.

Холодно-твердеющие смеси крайне редко применяются в качестве общих формовочных материалов вследствие высокой стоимости связующих и затруднительной регенерации смесей. Применение ХТС для изготовления форм экономически оправдано в том случае, когда отношение массы формы к массе заливки металла не превышает 3:1. Поэтому эти смеси используются преимущественно для изготовления стержней, позволяющих формовать полости в отливке.

Технология литья в ХТС позволяет обеспечить высокое качество поверхности литья, отсутствие газовых дефектов и засоров в отливке.

 

 

Способ литья	Материалы отливок	Форма и размеры	Точность (квалитеты), шероховатость (Rz, мкм)	Область применения
Литье в песчано-глинистые формы	Чугун, сталь, цветные металлы	Крупногабаритные, сложной формы	Грубее 14 кв Rz =300	Все отрасли машиностроения, от массового до единичного производства
Литье в оболочковые формы	Чугун, сталь, цветные металлы	Масса менее 1т. Размеры и форма ограниченны	Грубее 14 кв Rz =300	Серийное и массовое производство
Литье в кокиль	Алюминиевые и медные сплавы	Масса до 250 кг, форма ограниченна условиями извлечения отливки из кокиля	12-14 кв Rz >40	Серийное и массовое производство
Литье под давлением	Алюминиевые, цинковые, реже медные сплавы	Масса до 200 кг, форма ограниченна условиями раскрытия прессформы	7-12 кв Rz =0,63…40	Крупносерийное массовое производство
Литье по выплавляемым моделям	Сталь, спец. сплавы, медные сплавы	Форма ограниченна, масса до 20 кг, в художественном литье не ограничена	10-14 кв Rz =2,5…40	Серийное производство сложных по форме изделий, в том числе тугоплавких сплавов
Центробежное литье	Чугун, сталь, цветные металлы	Форма тел вращения, трубы диаметром до 1200 мм и длинной 7000 мм	9-11 кв	Серийное и массовое производство
Литье по газифицируемым моделям	Чугун, сталь, бронза	Масса от 1 до 300 кг Возможность получать детали сложной формы	12-14 кв Rz =40 (для стали Rz =80)	От единичного до массового производства
Литье металла в ХТС	Чугун, сталь, цветные металлы	Масса от 5 кг до 5 т. Максимальные габариты 2500×2200×1200	10-12 кв Rz>40	От единичного до массового производства

Вернуться назад

 

Сущность литейного производства состоит в получении заготовок или деталей путём заливки расплавленного металла заданного химического состава в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки или детали. При охлаждении залитый металл затвердевает и сохраняет конфигурацию полости формы. Литые заготовки (отливки) в дальнейшем подвергают механической обработке.

Литьём получают отливки как простой, так и сложной конфигурации с внутренними полостями. Масса отливок колеблется от нескольких граммов до нескольких сотен тонн.

Важнейшей задачей литейного производства является получение отливок, по форме и размерам приближающихся к готовой детали, что существенно сокращает обработку резанием.

Для изготовления отливок служит литейная форма, которая представляет собой систему элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой расплавленным металлом формируется отливка. Литейные формы изготавливают как из неметаллических материалов (песчаные формы, формы, изготовленные по выплавляемым моделям, оболочковые формы и др.), так и из металлов (кокили, пресс-формы для литья под давлением, изложницы для центробежного литья).

Литье в песчаные формы является самым распространенным способом изготовления отливок. Этим способом изготавливают разнообразные по конфигурации отливки из чугуна, стали и сплавов цветных металлов от нескольких десятков грамм до сотен тонн с толщиной стенки от 3 – 5 до 1000 мм и длиной до 10 000 мм. Сущность литья в песчаные формы заключается в получении отливок из расплавленного металла, затвердевшего в формах, которые изготовлены из формовочных смесей путем уплотнения с использованием модельного комплекта.

Литье по выплавляемым моделям – процесс получения отливок из расплавленного металла в формах, не требующих разъема, так как рабочая полость образуется благодаря удалению (вытеканию) легкоплавкого материала модели при ее предварительном нагревании. Выплавляемые модели изготавливают из модельных составов, состоящих из двух и более компонентов.

Для изготовления модельных составов широко используют модельный состав, содержащий парафин, буроугольный воск и кубовый остаток. Этот состав хорошо заполняет полость пресс-формы, дает четкий и чистый отпечаток. Выплавляемые модели изготавливают в пресс-формах, состоящих из двух и более частей, с вертикальным или горизонтальным разъемами. Для извлечения моделей в конструкции пресс-форм предусматривают специальные толкатели.

Заливку форм по выплавляемым моделям производят сразу же после прокалки в нагретом состоянии. Заливка может быть свободной, под действием центробежных сил, в вакууме и т.д. После затвердевания залитого металла и его охлаждения отливки удаляют из формы механическими, а затем химическими методами, обрубают их и, как правило, подвергают термической обработке.

Изготовление отливок литьём по выплавляемым моделям механизировано и автоматизировано. В массовом производстве используют автоматические установки для изготовления моделей, приготовление суспензии и нанесение её на блоки моделей и обсыпки их песком, для прокаливания и заливки форм. Эти установки объединяют транспортными устройствами в единую систему. Литьё по выплавляемым моделям обеспечивает получение точных и сложных отливок из различных сплавов массой 0,02 – 15 кг с толщиной стенок 0,5 – 5 мм.

Литьём по выплавляемым моделям изготавливают многие детали и заготовки для машиностроительной, авиационной и других отраслей промышленности.

Недостатком этого способа является сложность и длительность процесса производства отливок, применение специальной дорогостоящей оснастки.

Литье в оболочковые формы – процесс получения отливок из расплавленного металла в формы, изготовлен­ные по горячей модельной оснастке из специальной смеси с термореактивными связующими материалами. Формо­вочную смесь приготовляют из мелкозернистого кварце­вого или цирконового песков перемешиванием с термо­

реактивными связующими материалами. В формовочную смесь добавляют увлажнители (керосин, глицерин), растворители (ацетон, этиловый спирт) и другие вещества.

При изготовлении оболочковых форм модельную плиту нагревают в печи до 200 – 250 °С и пульверизатором наносят смазочный материал для облегчения последующего съёма оболочки, затем плиту закрепляют на опрокидывающемся бункере с формовочной смесью и поворачивают на 180°. Формовочную смесь насыпают на модельную плиту и выдерживают 10 – 30 с.

Под действием теплоты, исходящей от модельной плиты, термоактивная смола в пограничном слое расплавляется, склеивает песчинки и отвердевает с образованием песчано-смоляной оболочки толщиной 5 – 15 мм (в зависимости от времени выдержки). Бункер возвращается в исходное положение, излишки формовочной смеси осыпаются с оболочки. Модельная плита с оболочкой прокаливается в печи при температуре 300 – 350 °С, при этом смола переходит в твёрдое необратимое состояние. Твёрдая оболочка снимается с модели с помощью специальных выталкивателей.

Кроме оболочковых форм, этим способом изготавливают оболочковые стержни, используя нагреваемые стержневые ящики. При сборке форм полуформы склеивают специальным клеем на прессах, что обеспечивает высокую прочность шва.

Заливка форм производится в вертикальном или горизонтальном положении оболочки. Выбивка отливок производится на вибрационных решетках или на специальных выбивных установках.

В промышленности внедрены многопозицион­ные автоматические машины и автоматические линии для изготовления оболочковых форм и стержней. Литье в оболочковые формы обеспечивает высокую точность отливок, малую шероховатость поверхности, снижает расход формовочных материалов и объем механической обработки, является высокопроизводительным, процес­сом. В оболочковых формах изготавливают отливки мас­сой 0,2 – 50 кг и толщиной стенки 3 – 15 мм из всех литей­ных сплавов.

Изготовление отливок в металлических формах осуществляется различными способами. Наибольшее распространение получили литье в кокиль, под давлением и центробежное.

Литье в кокиль – изготовление отливок из расплавлен­ного металла в металлических формах-кокилях. Форми­рование отливки происходит при интенсивном отводе теплоты от расплавленного металла, от затвердевающей и охлаждающейся отливки к массивному металлическому кокилю.

Основные элементы кокиля – полуформы, поддоны, стержни и т.д. – обычно изготавливают из серого и высокопрочного чугунов, стали и алюминиевых сплавов литьём, механической обработкой и т.д.

Отливки простой конфигурации изготавливают в неразъёмных кокилях (рис. 2.1, а). Несложные отливки с небольшими выступами и впадинами на наружных поверхностях изготавливают в кокилях с вертикальным разъёмом (рис. 2.1, б). При изготовлении крупных, простых по конфигурации отливок используют кокили с горизонтальными разъёмами (рис. 2.1, в). Кокили с комбинированным разъёмом применяют при изготовлении сложных отливок. Полости в отливках получают с помощью песчаных или металлических стержней. Металлические стержни удаляют из отливки после образования в ней прочной корки.

Расплавленный металл в форму подводят сверху, снизу (сифоном), сбоку – через щелевидный питатель или питатели, расположенные на нескольких уровнях. Для удаления воздуха и газов по плоскости разъёма кокиля прорезают вентиляционные каналы. Отливки из плоскости кокиля извлекают выталкивателями. Заданный тепловой режим литья обеспечивается системой подогрева и охлаждения кокиля. Все операции технологического процесса механизированы и автоматизированы.

Литье в кокиль позволяет сократить, а во многих случаях полностью избежать расхода формовочных и стержневых смесей, трудоемких операций формовки и выбивки форм, повысить точность размеров отливок и уменьшить шероховатость поверхности, снизить в 2раза объем механической обработки отливок. Литьем в кокиль получают разнообразные отливки с толщиной стенок 3 – 100 мм и массой 0,1 – 500 кг.

Литьё под давлением – процесс получения отливок в металлических формах (пресс-формах), при котором заливка расплавленного металла в форму и формирова­ние

отливки осуществляется под давлением при интенсив­ном отводе теплоты от залитого металла, затвердевающей и охлаждающейся отливки к массивной металлической пресс-форме.

Отливку изготавливают на специальных ма­шинах литья под давлением с холодной или горячей камерой прессования.

При изготовлении отливок на машинах с холодной горизонтальной камерой прессования порцию расплавленного металла заливают в камеру прессования. Пресс-форма состоит из подвижной и неподвижной полуформ. В пресс-форму металл подаётся под действием плунжера. Полости в отливке получают установкой в форму металлических стержней. После затвердевания пресс-форма раскрывается, и отливка удаляется из полости выталкивателями. Машины с холодной камерой прессования применяют для изготовления отливок массой до 45 кг. Давление плунжера на расплавленный металл составляет 50 – 100 МПа и более.

Литьё под давлением является высокомеханизированным и автоматизированным процессом. Литьё под давлением позволяет получать отливки, максимально приближенные по форме и размерам к готовой детали, дает возможность изготовить сложные тонкостенные отливки с толщиной стенок 0,8 – 6 мм и отверстиями диаметром до 1 мм, массой от нескольких граммов до 45 кг.

Недостатком этого способа является высокая стоимость, сложность изготовления, ограниченныйсрок службы пресс-форм, опасность появления трещин в от­ливках.

Центробежное литье – процесс получения отливок из расплавленного металла во вращающихся формах. Формирование отливки осуществляется в поле действия центробежных сил, что измельчает их структуру, очищает расплав от неметаллических включений, повышает меха­нические свойства и герметичность отливок. Центробеж­ным литьем изготавливают отливки на специальных маши­нах с горизонтальной или вертикальной осью вращения.Схемы изготовления отливок на центробежных машинах представлены на рис. 2.2.

Для изготовления отливок центробежным литьём используют автоматические однопозиционные и многопозиционные карусельные машины, в которых управление всеми технологическими операциями процесса осуществляется от ЭВМ.

При центробежном литье исключаются затраты на изготовление стержней, меньше расход металла на литниковую систему, лучше заполняемость форм металлом, выше плотность отливки, чем при литье в песчаные формы.

Давление

Обработка металлов давлением основана на их способности в определенных условиях пластически деформироваться в результате воздействия на деформируемое тело (заготовку) внешних сил.

Если при упругих деформациях деформируемое тело полностью восстанавливает исходные форму и размеры после снятия внешних сил, то при пластических деформациях изменение формы и размеров, вызванные действием внешних сил, сохраняются и после прекращения действия этих сил. Упругая деформация характеризуется смещением атомов относительно друг друга на величину, меньшую межатомных расстояний, и после снятия внешних сил атомы возвращаются в исходное положение. При пластических деформациях атомы смещаются относительно друг друга на величины, большие межатомных расстояний, и после снятия внешних сил не возвращаются в свое исходное положение, а занимают новые положения равновесия.

Для начала перехода атомов в новые положения равновесия необходима определенная величина действующих напряжений, зависящая от межатомных сил и характера взаимного расположения атомов (типа кристаллической решетки, наличия и расположения примесей, формы и размеров зерен поликристалла и т.п.).

Так как сопротивление смещению атомов в новые положения изменяется не пропорционально смещению, то при пластических деформациях линейная связь между напряжениями и деформациями обычно отсутствует.

Напряжения, вызывающие смещение атомов в новые положения равновесия, могут уравновешиваться только силами межатомных взаимодействий. Поэтому под нагрузкой при пластическом деформировании деформация состоит из упругой и пластической составляю­щих, причем упругая составляющая исчезает при разгрузке (при снятии деформирующих сил), а пластическая составляющая приводит с остаточному изменению формы и размеров тела.

В новые положения равновесия атомы могут переходить в результате смещения в определенных параллельных плоскостях, без существенного изменения расстояний между этими плоскостями. При этом атомы не выходят из зоны силового взаимодействия,