Литейное производство

В прошлых статьях в рамках рубрики "Металл для чайников" мы рассмотрели технологию прокатного производства и виды продукции проката. Сегодня разбёрем основные этапы и методы литейного производства.

В наших постах разбирать производственные процессы на примере еды стало уже традицией, поэтому предлагаем её продолжить.

Представьте себе шоколад, которому необходимо придать какую-то определённую форму. Чтобы это сделать, необходимо его расплавить, залить в заранее подготовленную форму и дождаться полного остывания. Работая с металлом по такому же принципу, получим металлическое изделие — отливку.

Литейная форма

Классическая литейная форма состоит из двух половин — верхней и нижней опок. Внутри них формируется рабочая полость, точно повторяющая геометрию будущей детали. Если у изделия должны быть внутренние отверстия или сложные каналы, внутрь формы устанавливают стержень. Расплавленный металл подаётся через систему каналов (литниковую систему). Во время остывания металл имеет свойство усаживаться, проще говоря, уменьшаться в объёме. Главное — не дать металлу усесться на шею: остынет, да ещё и ноги свесит. Для предотвращения появление пустот из-за усадки предусмотрена прибыль — дополнительный отсек, из которого жидкий сплав подпитывает деталь.

Основные этапы литья

1. Проектирование и изготовление модели: создаётся точный макет детали из дерева, пластика или металла, при создании которого важно учитывать усадку сплава при остывании.
2. Формовка: модель плотно засыпают формовочной смесью, после чего её извлекают, оставляя точный отпечаток.
3. Сборка формы: при необходимости в форму устанавливают стержни (выше уже упоминалось, что они нужны, если у изделия есть внутренние отверстия или сложные каналы) и соединяют верхнюю и нижнюю части (опоки).
4. Заливка: в готовую форму заливают расплавленный металл.
5. Охлаждение и выбивка: после кристаллизации металла форму либо разрушают, прямо как нервную систему в ночь перед экзаменом, либо раскрывают, в зависимости от вида самой формы (одноразовая/многоразовая), и извлекают деталь.
6. Обработка: на данном этапе отрезают элементы литниковой системы и прибыли, а саму деталь очищают от остатков формовочной смеси и отправляют на механическую обработку.

Методы литья

В промышленности существует несколько методов литья, у каждого из которых есть своё предназначение. Выбор метода зависит от материала, конфигурации детали, серийности производства и требуемого качества поверхности. 

Литьё в одноразовые формы

Литьё в песчано-глинистые формы (ПГФ). Недорогой и базовый метод для изготовления крупногабаритных изделий или штучных деталей. Но важно учитывать, что отливки, полученные данным методом, имеют низкую точность размеров.

Литьё по выплавляемым моделям (ЛВМ). Модель изготавливается из воска, покрывается многослойной керамической оболочкой, после чего воск выплавляется, а в керамику заливается металл. Данный метод позволяет получать детали сложной геометрии с очень высокой точностью. Используется в ювелирном деле и аэрокосмической отрасли (например, лопатки турбин).

Литьё в многоразовые формы

Литьё в кокиль, проще говоря, в многоразовые металлические формы. Обеспечивает высокую точность размеров и стабильные свойства металла за счет быстрого охлаждения, но ограничен по геометрической сложности формы. Метод используют для серийного производства деталей из алюминиевых, магниевых, латунных и бронзовых сплавов.

Литьё под давление. Кратко о сути: жидкий металл прессуют в металлической форме под высоким давлением. Метод отлично подходит для массового производства тонкостенных деталей с высокой точностью размеров, но имеет ограничения по толщине стенок и достаточно высокую стоимость.

Центробежное литьё. Если говорить простым языком, то расплавленный металл заливают во вращающуюся форму, где его держат в страхе центробежные силы и заставляют прижиматься к стенкам для дальнейшей кристаллизации. Метод отлично подходит для создания труб, втулок, колец и так далее.

Факт: в отличие от большинства металлов, серый чугун при достаточно медленном остывании расширяется в объеме, а не усаживается.