Литьё чугуна под давлением

Способы литья чугунных отливок

Различные производства используют около 15 способов литья, основные из которых:

  1. литье в песчаные формы (“землю”);
  2. литье в ЖСС (жидкие самоотвердевающие смеси);
  3. литье в оболочковые формы;
  4. литье в кокиль (металлические защищенные формы);
  5. литье по выплавляемым моделям;
  6. литье под давлением.

Литье в песчаные формы

Точность геометрических размеров, шероховатость поверхности отливок, полученных в песчаных формах, во многих случаях не удовлетворяет требованиям современной техники. Литье в песчаные формы обеспечивает невысокое качество поверхности (ниже Rz =320 мкм), низкую точность (ниже 16 квалитета), трудно автоматизируется и не обеспечивает удовлетворительные условия труда.

Поэтому быстрыми темпами развиваются специальные способы литья: в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, кокильное, под давлением, центробежное и другие, позволяющие получать отливки повышенной точности, с малой шероховатостью поверхности, минимальными припусками на механическую обработку, а иногда полностью исключающие ее, обеспечивают высокую производительность труда и т. д.

Литье в ЖСС

Для получения более высоких качественных показателей применяют литье в формы из жидких самоотвердевавщих смесей (ЖСС). Этот способ литья применяют в любом виде производства.

Способ применяют для изготовления больших корпусов приборов из чугуна и алюминиевых сплавов с толщиной стенки 4…6 мм, точностью 14…16 квалитета, шероховатостью поверхности Rz =80…40 мкм.

Процесс можно легко механизировать в автоматизировать.

Литье в оболочковые формы

Этот способ является, как и предыдущие, способом литья в разовые формы. Для изготовления тонких оболочковых форм нужно в 20-30 раз меньше формовочных материалов, чем для песчаных или форм из ЖСС. Способ применяют для чугунных, стальных и для алюминиевых отливок, простой конфигурации без внутренних полостей в серийном производстве.

Литье в оболочковые формы, которые изготавливают из формовочных смесей (кварцевый песок с термореактивной связующей смолой) по горячим моделям.

В качестве связующего для изготовления оболочковых форм в производстве используется пульвербакелит – смесь фенолоформальдегидной смолы C ФП-011Л с 7% уротропина.

Уротропин применяется как ускоритель отвердевания. Малотоксичен, относится к 3кл опасности, ПДК – 9 мг/м 3 (ГОСТ 1381-73).

В настоящее время альтернативы термореактивным смолам на основе фенолоформальдегида для изготовления оболочковых форм по технологичности и качеству поверхности форм не найдено.

Способ обеспечивает получение шероховатости поверхности Rz =80…40 мкм, и точность – 12…14 квалитет. Способ легко можно механизировать и автоматизировать.

Литье в кокиль

В приборостроении литье в кокиль (кокиль – это металлическая форма, имеющая защитную огнеупорную облицовку на рабочей поверхности) применяют в серийном и массовом производстве.

Экономическая целесообразность кокильного литья зависит от стойкости металлической формы.

Качественные параметры отливок: точность 12…13 квалитет, шероховатость поверхности – Rz =80…20 мкм.

Преимущества литья в кокиль на основе производственного опыта:

1. Повышение производительности труда в результате исключения трудоемких операций смесеприготовления, формовки, очистки отливок от пригара. Поэтому использование литья в кокили, по данным различных предприятий, позволяет в 2 – 3 раза повысить производительность труда в литейном цехе, снизить капитальные затраты при строительстве новых цехов и реконструкции существующих за счет сокращения требуемых производственных площадей, расходов на оборудование, очистные сооружения.

2. Повышение качества отливки, обусловленное использованием металлической формы, повышение стабильности показателей качества: механических свойств, структуры, плотности, шероховатости, точности размеров отливок.

3. Устранение или уменьшение объема вредных для здоровья операций выбивки форм, очистки отливок от пригара, их обрубки, общее оздоровление и улучшение условий труда, меньшее загрязнение окружающей среды.

4. Механизация и автоматизация процесса изготовления отливки, обусловленная многократностью использования кокиля.

Литье в кокиль следует отнести к трудо- и материалосберегающим, малооперационным и малоотходным технологическим процессам, улучшающим условия труда в литейных цехах и уменьшающим вредное воздействие на окружающую среду.

Литье по выплавляемым моделями

Литье по выплавляемым моделям применяют в приборостроении для изготовления отливок различной сложности из любых сплавов массой от нескольких граммов до нескольких килограммов с толщиной стенок 0,4-20 мм, точностью размеров до 12 квалитета и шероховатостью поверхности до Rz =20 мкм. Способ применяют при любом виде производства.

Процесс литья заключается в изготовлении моделей из легкоплавкого материала, покрытия моделей тонкой огнеупорной оболочкой , выплавление модельного материала из огнеупорной оболочки и заливки освободившейся от моделей полости металлом.

Литье под давлением

Литье под давлением является самым производительным способом изготовления тонкостенных деталей сложной конфигурации в серийном и массовом производстве.

Процесс литья заключается в заливке расплавленного металла в камеру сжатия машины и последующем выталкивании его через литниковую систему в полость металлической формы, которая заполняется под давлением.

Наиболее полно требованиям удовлетворяют сплавы на основе цинка, алюминия, магния и меди.

При литье под давлением получают высокое качество отливок. Достижимая точность: 9-11 квалитет по размерам, получаемым в одной части литейной формы и 11-12 квалитет по размерам, получаемым в двух частях формы.

Чугунное литье

Чугун — это сплав железа с углеродом и другими элементами. Является недорогим, прочным, износостойким, но хрупким конструкционным материалом, широко используемым в промышленности и строительстве.

Технология литья из чугуна

Технология литья из чугуна впервые была освоена в Китае около Х века н.э., в Европе впервые упоминается в 14 веке, как материал для производства пушек. В России первое «литье чугунное, для делания пушек пригодное» относиться к эпохе Ивана IV Рюриковича. Расцвет эпохи чугуна наступил в 19-20 веках. В это время из него делали мосты и трубопроводы, фонари и ограды, элементы архитектурного декора и несущие конструкции зданий. Кроме того, из того же материала отливали рельсы, детали станков, и двигателей. Отдельно стоит упомянуть чугунную посуду, утюги и отопительные приборы.

Чугун также являлся исходным компонентом для производства стали мартеновским способом. Объем его производства был важнейшим показателем экономической мощи страны и ее военного потенциала. С изобретением недорогих технологий производства и обработки сплавов алюминия и стали значение чугуна как конструкционного материала заметно снизилось. Широкое развитие производства высокопрочных пластиков и композитных материалов окончательно оттеснило чугун с передовых позиций.

Процесс литья из чугуна

Чугун производится в доменных печах — огромных сооружениях, высотой с десятиэтажный дом. После расплавления руды и удаления примесей происходит отливка чугуна в стальные формы — изложницы. Получающиеся слитки (чушки) – содержат чугун определенной марки и готовы к дальнейшему переделу. На литейных заводах из них отливают различные готовые изделия.

Процесс литья из чугуна

Основные этапы процесса литья из чугуна:

  1. Подготовка модели готового изделия
  2. Изготовление формы для отливки
  3. Расплавление чугунных чушек
  4. Отливка расплава в формы
  5. Извлечение отливок и их окончательная обработка

Существует несколько методов изготовления моделей и подготовка форм

Основные методы чугунного литья

Современная промышленность использует много различных методов производства чугунного литья. Они сводятся к нескольким основным методам литья:

  • в формы из глиняно-песчаной смеси (так называемое литье «в землю»)

внутрь формы помещается модель готового изделия, полностью повторяющаяся его форму, но превышающая его по размерам на величину литейной усадки. Глиняно-песчаная смесь трамбуется и уплотняется, обеспечивая полное прилегание к модели. Литье чугуна в форму осуществляется через специально предусмотренные отверстия — литники.

  • в гипсовые формы (и из других отвердевающих растворов);
  • в оболочковые формы;
  • в кокиль (металлические защищенные формы);
  • по выплавляемым моделям;
  • под давлением.
  • В газифицируемую модель

Специалисты различают несколько видов чугуна, в зависимости от содержания тех или иных примесей.

Серый чугун содержит от 2,9% до 3,7% графита и кремний, обладает отличными литейными свойствами:

  • низкая температура плавления
  • высокая текучесть расплава
  • малая усадка.

Является подходящим материалом для корпусов станков и механизмов, поршней и блоков цилиндров двигателей. Высокая хрупкость исключает применение материала в деталях, работающих на изгиб и растяжение. Литье серого чугуна преимущественно проводится в песчаные формы и в кокиль.

Высокопрочный чугун, ВЧШГ, содержит графит в шаровидной форме. Этот вид графита отличается высокой вязкостью и ковкостью, пригоден для кузнечной обработки. Из него отливают трубы, трубопроводную арматуру, ответственные и высоконагруженные детали механизмов.

Изделия из высокопрочного чугуна производят также методом литья в газифицируемую модель. Литье чугуна производится в форму из песчаной смеси, уплотненной вокруг полистироловых блоков моделей.

Для улучшения механических свойств отливки из высокопрочного чугуна подвергают термической обработке. Ее основные этапы:

  • нагрев до 850 °C;
  • выдержка в нагретом состоянии несколько часов;
  • медленное остывание в минеральном масле при 350 °C.

Термообработка повышает однородность материала и снимает внутренние напряжения в отливке, снижая вероятность возникновения трещин в процессе эксплуатации

Производство чугуна

Производство чугуна из ряда главных показателей экономической мощи страны отошло в ряд второстепенных, но не потеряло своего значения для экономики.

Лидером в производстве чугуна с почти десятикратным отрывом является Китай- 543,748 млн. т в год, следом идут Япония 66,943 млн. т, Россия — 43,945 млн. т и Индия — 29,646 млн. т. Китай производит более 50% мирового чугуна.

Чугун производится в доменных печах, подготовленная железная руда плавится вместе с добавками, в качестве топлива используется коксующийся каменный уголь или природный газ.

Основное потребление чугуна происходит сегодня в качестве компонента для выплавки стали. Развитие чугунного производства идет в основном в направлении повышения его энергоэффективности, экологичности и снижения издержек.

Читайте также  Галтовка металлических деталей

Уникальные свойства чугуна — дешевизна, прочность и коррозионная стойкость позволяют черному металлу уверенно смотреть в будущее.

Чугунные отливки

Чугунные отливки бывают разных размеров — от мелких деталей до многометровых станин крупных станков. Конфигурация их тоже бывает самая разнообразная — от простеньких втулок до изысканных литых решеток и ворот.

Отливки из чугуна также подразделяются:

  1. по назначению – на общие и специальные, такие, как антифрикционные, жаропрочные и т.п.
  2. по структуре материала – на ферритные, перритные и смешанные
  3. По виду содержащегося графита — на шаровидные, пластинчатые, хлопьевидные и вермикулярные
  4. По содержанию углерода — на белые, серые и отбеленные

В металлургической науке существуют и другие классификации чугунных отливок.

Способы литья

Наиболее современный способ это литье по газифицируемым моделям. Этот способ позволяет не только осуществлять литье чугуна, но и получать стальные отливки. Способ отличается экономичностью, экологичностью и возможностью повторного использования материала форм.

Способ состоит из следующих этапов.

Подготовка моделей

Модели делают из предварительно вспененного и подсушенного полистирола с размером зерна 0,3— 0,9 мм. (в зависимости от габаритов детали). Материал задувается в формы, запекается и охлаждается.

Литье по газифицируемым моделям

Модели склеивают или спаивают в блоки. Далее блоки опускают в ванну, чтобы нанести противопригарное покрытие и высушивают. Если конфигурация изделия сложная, то покрытие наносят из сопла.

Формовка

Блоки моделей помещают в опоку, размещенную на вибрирующем основании, постепенно засыпая их песчано-глиняной смесью, их «землей». Иногда засыпку производят слой за слоем, отдельно уплотняя каждый.

Засыпанные и уплотненные формы перевозят в заливочный цех. Вакуумный насос завершает уплотнение песка и придание ему достаточной прочности.

Заливка металла

Металл заливают прямо в материал модели. Жидкий расплав испаряет полистирольные модели и заполняет все детали рельефа.

Продукты сгорания полистирола удаляются вакуумным насосом прямо через стенки формы.

Завершающие операции

Отливки из чугуна остывают в форме. Темп снижения температуры и общая его длительность определяется весом детали, толщиной ее стенок и требованиями производственного процесса. Далее формы разбиваются, отливки очищаются от остатков противопригарной краски, удаляются литники.

Преимущества чугунного литья

Чугунное литье отличается от отливок из других материалов рядом преимуществ, таких, как:

  • дешевизной
  • высокой прочностью и износостойкостью
  • высоким качеством поверхности, сводящим к минимуму последующую механическую обработку

Характеристики и применение чугуна

Важно отметить, что при использовании современных методов литья дешевле получается не только сама отливка, но и конечная продукция. Многие производства, в конце 20 века заменившие чугунные детали своих изделий на стальные, вернулись или планируют вернуться к проверенному временем материалу на новом этапе его развития.

Литьё чугуна под давлением

Продукция черной металлургии широко востребована во многих областях народного хозяйства, особенно в строительстве и машиностроении. Самые распространенные среди черных металлов – это чугун и сталь. Несмотря на то, что оба материала представляют собой соединение железа с углеродом, а процессы чугунного и стального литья достаточно схожи, эти металлы существенно отличаются и по своему составу, и по области применения. В отличие от стали, чугун должен содержать не менее 2,14% углерода. Влияние на структуру чугунного литья имеет его химический состав. В зависимости от содержания в сплаве графита и цемента различают: белый, серый, ковкий и высокопрочный чугун.

«Московский литейный завод» занимается выплавкой чугунного литья и предлагает широкий ассортимент продукции. Обратившись к нам, вы всегда получите изделия самого высшего качества, выполненные на современном оборудовании по передовым технологиям настоящими профессионалами своего дела.

Чугунное литье: процесс и технология производства

Чугунное литье представляет собой отливки различных конфигураций и размеров, изготовленных по определенным чертежам. Современные способы чугунного литья с течением времени особо не изменились. В целом процесс выглядит практически одинаково на всех литейных предприятиях. Основные его этапы:

  • 1. Создание рабочих чертежей на основании эскизов, указанных заказчиком. Это достаточно важный этап, поскольку ошибки в чертежах могут отрицательно сказаться на качестве изделия и сроков его изготовления.
  • 2. Изготовление модели. Выполняется с помощью компьютерного моделирования и специальных станков.
  • 3. Формовка модели. Может производится несколькими способами, в зависимости от поставленной задачи, метода чугунного литья и формы чугунного литья.
  • 4. Подготовка металла. Процесс плавки чугуна требует от рабочих достаточно высокой квалификации.
  • 5. Заливка в форму. Расплавленный металл заливается в форму, после этого ему дают остыть и только потом извлекают из форм.
  • 6. Финишная обработка изделия. Включает в себя очистку, шпатлевку, покрытие патиной или окрашивание (при необходимости или условии заказчика).

Если отливка представляет собой часть общей конструкции, ее передают в цех сборки и дополнительно обрабатывают посадочные поверхности в соответствии с допусками и посадками. После этого проводится сборка и разборка конструкции и, если чугунное литье соответствует всем требованиям и ГОСТам, отправляется заказчику.

Чугунное литье процесс достаточно сложный, который не терпит дилетантства. «Московский литейный завод» гарантирует соблюдение всех технологических операций и высокое качество готовых изделий.

Основные методы и способы чугунного литья

Существует более 15 способов получения чугунного литья. Основными из них являются:

  • Литье в землю (литье в песчаные формы);
  • Литье в ЖСС (формы из жидких самоотвердевавщих смесей);
  • Литье в оболочковые формы;
  • Литье в кокиль;
  • Литье по выплавляемым моделям;
  • Литье под давлением.

Наиболее распространенным промышленным методом является литье под давлением. Расплавленный металл под давлением подается в формы при помощи специальных агрегатов. Под действием давления металл равномерно распределяется по всей форме, независимо от ее сложности. После окончания технологического процесса готовое изделие выталкивается из открывающейся формы.

Все производственные процессы на «Московском литейном заводе» компьютеризированы. Это позволяет контролировать качество на каждом этапе начиная от составления эскиза до приемки готового изделия и отправки заказа потребителю.

Заводское чугунное литье – гарантированное получение высоких стандартов качества

При производстве отливок необходимо понимать особенности чугунного литья и огромное количество важных нюансов. В зависимости от сферы применения изделий отливки выполняются из чугуна различных марок. Наиболее износостойкими будут изделия из серого чугуна, в состав которого входит графит. Это качество особенно ценно и пользуется спросом в разных областях промышленности.

Высокопрочное литье подойдет для изготовления люков и смотровых колодцев, так как выдерживает большие нагрузки. Жаропрочное литье – для изготовления печных деталей.

Чугунное художественное литье должно выполнятся с особой тщательностью обработки. Литье выгодно отличается от кованых изделий и позволяет получить любой, даже самый витиеватый, узор. Особым спросом пользуются изделия и элементы декора для каминов, фасадов, заборов, парковых скамеек и т.д. Чугунные литые изделия отличаются изяществом и при этом надежностью и долговечностью.

Вы можете приобрести чугунное литье «Московского литейного завода», оформив заказ на сайте или позвонив по указанным номерам телефона.

Типовые цены

Изделие Срок изготовления Цена
Бронзовая заготовка 3 кг 2-3 дня 1620 руб.
Литые заготовки подставок 5 дней 450 руб.
Литье из чугуна 5 дней 90 руб/1 кг
Литье из алюминия 5 дней 290 руб/ 1 кг
Литье из бронзы 5 дней 540 руб/ 1 кг

Старший специалист. Помощь в оценке стоимость и сроках производства изделий из бронзы, алюминия и чугуна.

Особенности чугунного литья

Сплав железа, в котором содержится более 3% углерода, называется чугуном. Металл обладает высокой жидкотекучестью и твердостью, благодаря чему заполняет форму с конфигурацией любой сложности. Чугунное литье способно длительное время находиться на открытом воздухе, не подвергаясь коррозии и разрушению. Технология производства чугуна была освоена еще в 17 веке. Из него изготавливали перила мостов, скульптуры, решетки для каминов и колосники в печи. Простая технология формовки и выплавки позволяет лить металл в промышленных масштабах и домашних условиях.

Чугунное литье в промышленных масштабах

Общие свойства

Чугун производят в доменных печах. Температура нагрева от горения газа и угольной пыли повышается. В результате получают 2 типа высокоуглеродистых сплавов:

  • передельный;
  • литейный.

Передельный сплав, в основном белый, очень твердый. Он содержит углерод в связанной форме, на изломе зерно белого цвета. Очень твердый, режущим инструментом не обрабатывается. Используется как основное сырье для получения сталей различных марок.

Остальные виды чугуна: серый, ковкий, высокопрочный. Они имеют высокую жидкотекучесть, используются для изготовления деталей методом литья в формы с последующей обработкой резанием. Твердость значительно выше, чем у незакаленных сталей. Высокое сопротивление стиранию. К недостаткам относится хрупкость, низкий предел сопротивления на изгиб и кручение.

Ковким назвали чугун за относительно высокую пластичность и устойчивость к динамическим нагрузкам. Он прочнее серого, благодаря компактным хлопьевидным включениям графита, расположенным между зерен. У высокопрочного сплава графит имеет шарообразную форму. Остальные виды чугуна содержат свободный углерод в виде пластин графита по границам зерен и относительно легко ломаются. На самом деле никакой вид чугуна ковать нельзя.

При обработке чугуна резанием на малой подаче и скорости получается поверхность с высокой чистотой. Размеры с точностью до 0,02 мм.

Производство

При запуске доменной печи в нее послойно засыпают кокс и агломерат — обогащенная железная руда с флюсом. Снизу через форсунки вдувается кислород, подогретый газ. В процессе сгорания угля происходит химическое превращение его в двуокись углерода CO2, затем в окись — CO, которая окисляет железо, выделяя его из руды и делая твердым.

Читайте также  Измерение внутренней резьбы штангенциркулем

Доменный процесс непрерывный. Руда и флюс добавляются регулярно. Когда скапливается определенное количество чугуна, его выпускают в ковш, затем разливают по формам. Жидкий шлак предотвращает окисление расплавленного металла. Его сливают через леток, расположенный выше, и вывозят за пределы цеха. В дальнейшем используют как сырье для производства цемента и в строительстве.

Изделия из чугуна

Преимущества чугунного литья

Изготовление деталей из чугуна стоит значительно дешевле, чем сделать аналогичные изделия из стали или бронзы. Повышенное содержание фосфора делает чугун жидкотекучим. Он легко заполняет все пустоты в форме, включая мелкие элементы. По красоте и разнообразию чугунные решетки выглядят лучше кованых. Они устойчивы к влаге, не требуют регулярного ухода.

Литье из чугуна имеет самые разные формы, может длительное время находится в воде и земле, невосприимчивы к низким температурам. Изготовление труб и фитингов, муфт, вентилей имеет простую технологию,по сравнению с другими материалами.

Усадка чугуна во время остывания практически отсутствует. Это позволяет делать отливки с минимальными отходами: малыми прибылями, без накопителей. Обработка деталей сводится к проточке посадочных мест.

Чугунные втулки ставятся в подшипники скольжения на низкооборотистые валы. Имея высокую износостойкость стиранием, они служат дольше шарикоподшипников и стоят в несколько раз дешевле.

Технология литья

Литье чугуна производится в строгой последовательности:

  • загрузка шихты;
  • непрерывный процесс плавления в доменной печи;
  • заливка готового чугуна в ковш;
  • разливка по подготовленным формам;
  • охлаждение;
  • отжиг;
  • очистка от окалины.

При изготовлении труб и полых деталей применяют центробежное литье. При этом способе в быстро вращающуюся форму заливают чугун. Под действием центробежной силы жидкий металл растекается по поверхности на заданную толщину.

Остальные детали заливают по форме, которая заранее изготавливается, в землю.

Чугунный утюг (Фото: pixabay.com)

Процесс литья

При накоплении в нижней части печи достаточного количества жидкого металла пробивают леток, и раскаленная масса льется в ковш, из которого и производится непосредственно литье чугуна в формы. Инструмент для разливки — ковш, имеет внизу отверстие с пробкой. Через него производится заливка мелких деталей. Для габаритных тяжеловесных отливок, когда надо быстро заполнить форму, могут использовать носик в верхней части ковша, наклонив его с помощью крана.

Подготовка моделей

Модели изготавливаются из различных материалов. Для изготовления малых партий и единичных заготовок крупногабаритных деталей используют дерево. Модель повторяет наружную форму детали с припусками на усадку. В места расположения отверстий вставляют стержни из формовочной смеси.

В качестве материала для изготовления моделей используют:

  • воск;
  • гипс;
  • пластмассу;
  • пенопласт.

Для изготовления больших партий отливок, начиная с нескольких сотен, со сложной конфигурацией используют изготовленные на станках ЧПУ и другом оборудовании модели из бронзы, латуни, алюминиевых сплавов. В результате получается отливка с большой точностью наружных размеров, не нуждающаяся в обработке.

Формовка

Модель вставляют в металлическую форму, и оставшееся пространство заполняют песчано-глиняной смесью. Для получения плотной оболочки смесь уплотняют на вибростендах или утрамбовывают ручным пневмоинструментом.

Большие формы заполняют в несколько этапов, подсыпая смесь. Затем модель вынимают. Поверхность формы обрабатывают антипригарным составом и сушат.

Металлическая форма

Заливка металла

Формы выставляют в один ряд на специально подготовленное место. Над ними устанавливаются литники для заливки. Ковш заводится над формами и быстро заполняет их. Если чугун льется долго, отливки будут неравномерно охлаждаться, могут образоваться расслоения металла внутри.

Завершающие операции

После заливки формы остаются в яме для равномерного остывания на 12–60 часов. Продолжительность процесса зависит от наибольшего сечения отливки.

Остывшую форму достают, освобождают деталь от формовочной смеси и вместе накопителями и прибылями помещают в термическую печь на отжиг. Металл нагревают до 800⁰–900⁰, в зависимости от массы отливки и марки чугуна. Затем выдерживают при заданной температуре несколько часов. Чугун вместе с печью медленно остывает до 300⁰. Затем отливку достают, и охлаждение продолжается на воздухе.

После отжига структура чугуна выравнивается, снимаются напряжения. Теперь обрезаются технологические надставки и другие элементы. Производится зачистка поверхности от остатков формовочной смеси, окалины.

Способы литья в домашних условиях

Литье чугуна в домашних условиях возможно. В середине 20 века в Китае почти на каждом огороде стояли маленькие печи и каждый производил чугунные детали. Ванну или другую емкость с отверстием внизу необходимо обложить огнеупорным кирпичом, заполнить ее чугунным ломом, добавить кокс и раскислитель. Нагревать можно газовой горелкой. Важно помнить — чем меньше объем, тем хуже качество металла.

Литьё чугуна

О производстве

Вы можете заказать товар на заказ или выбрать готовые размеры.

Хотите узнать цену?

Наш менеджер свяжется с вами и рассчитает цену этого товара

Литьё чугуна

Чугунные изделия нельзя получить никаким другим способом кроме литья. Чугун – это углеродистое железо. Кроме углерода в составе чугуна может быть марганец, сера, фосфор, кремний и другие химические добавки.

Чугун бывает белый и серый. Различаются они по цвету на изломе, отсюда и произошли эти названия. Если углерод в чугуне содержится в виде цементита, то это – белый, а если в виде графита, то это – серый чугун.

Традиционно жидкий чугун отливали в землю. Такой вид литья применяется уже более пяти веков и отличается простотой и экономичностью.

Сначала в модельном цехе изготавливают модель отливки. Она имеет размер несколько больше, чем отливаемое изделие с учетом того, что металл при охлаждении сжимается. Припуск делается от 7 до 40 мм. Модель собирается из двух половинок, она разъемная. У модели могут быть разнообразные съемные части. Модели изготавливают из дерева или гипса. Также возможно применить выплавляемые модели неразборные. После использования такая модель просто разбивается.

Для того, чтобы сформировать полости разного объема в отливке применяют полые стержни. Стержни, в процессе литья, подвергаются воздействию очень высоких температур. Их изготавливают из жаропрочного материала: шамота, графита, каолина и других. Через полости в стержнях из литья выводятся ненужные газы. Полости в стержнях также позволяют проще удалять сами стержни из готового изделия.

В литейном цехе металлургического завода, в землеприготовительном отделении готовят формовочную смесь из земли с разнообразными добавками. При формовке происходит трамбовка состава, сушка, дополнительный прогрев формы.

Чугун заливается в подготовленную, прогретую форму. Форма с жидким чугуном остывает. Затем отливку освобождают от формовочной смеси, удаляют стержни.

Недостаток: последующая дорогостоящая механическая обработка изделия. Поверхность отливки получается шероховатая. Обрабатывать необходимо все поверхности детали. Этот процесс плохо поддается автоматизации. После обработки готовое изделие можно покрасить. Таким способом можно отливать очень массивные изделия (до 200 тонн). Например, в 16 веке в России именно так была отлита Царь-пушка. Эта технология литья востребована до сих пор.

Марки чугуна

  • СЧ – серый (от СЧ10 до СЧ35)
  • ВЧ – высокопрочный (от ВЧ 35 до ВЧ 100)
  • Антифрикционный:
    • АЧС – серый чугун;
    • АЧВ – чугун высокопрочный;
    • АЧК – то же с ковкими свойствами.
  • Жаропрочный чугун имеет в составе легирующие элементы: Х – хром, Г – марганец, С – кремний, Н – никель, Д – медь, Ю – алюминий, Ш – графит в составе чугуна имеет шарообразную форму. Например, ЧХ28П: в составе жаропрочного чугуна есть хром и фосфор.

Классификация по принципу литья

  1. В землю (песчано-глинистые формы).
  2. В кокили (в металлические формы для многократного использования). В результате этого вида литья получаются изделия с качественной поверхностью. Но изготовление форм является затратным и трудоемким и окупается при производстве большого количества одинаковых отливок.
  3. По газифицируемым моделям. Это современная и перспективная технология литья, не нужно изготавливать пресс-формы. Себестоимость продукции – не высока. Такой способ позволяет изготавливать единичные изделия различных направлений: головки цилиндров автомобильных двигателей, различные патрубки.
  4. ХТС (в холодно-твердеющие смеси). При таком способе литья применяют искусственные смолы. Смесь заливают в опоку и ждут, когда смола затвердеет. Литье в ХТС позволяет получить отливки с качественной поверхностью, отсутствуют засоры и газовые дефекты.
  5. По выжигаемым и выплавляемым моделям. Из спецматериала выполняется копия отливаемого изделия с припусками на усадку и окончательную обработку. Для моделей из плавящихся материалов применяется: парафин, стеарин, воск. Для выжигаемых моделей используют материалы с низкой зольностью. На полученную выплавляемую или выжигаемую модель наносят до 19 слоев силикатно-керамического покрытия. После нанесения каждого слоя модель просушивают. Таким образом, получается жаростойкая оболочка, в которую затем и заливают расплавленный чугун. Если модель выплавляемая, то ее помещают в горячую ванну. Парафин плавится уже при 75 градусах и в расплавленном виде покидает оболочку. Выжигаемую модель ставят в печь, где долгое время выжигается содержимое оболочки. Для удаления сгоревших минеральных веществ применяют сжатый воздух. Таким способом отливают изделия сложной формы: колеса, решетки насосы. Применяется такой способ, если невозможна штамповка.
  6. Центробежное литье – самый затратный способ литья. Чугун льют в металлическую форму, которая при этом вращается. Под действием центробежной силы он прижимается к стенкам формы. Отливки получаются высокоточные, с высокой плотностью изделия и минимальными припусками. Таким способом получают втулки, роторы электродвигателей, канализационные и водопроводные трубы, трубы для энергетического машиностроения, заготовки гильз цилиндров внутреннего сгорания, детали судовых валов, венцы червячных колес.
Читайте также  Швеллер металлический сортамент

Применение литых чугунных зделий

Кроме деталей механизмов, станков, автомобилей чугунное литье применяется для изготовления художественных конструкций, заборов, оград, памятников и бюстов. Изготавливаются изделия на заказ. Чугун не ржавеет, хорошо выдерживает воздействие высоких температур, поэтому применяется для изготовления колосников печей, задвижек, заслонок, для изготовления котлов отопления.

Нельзя не упомянуть каслинское и кусинское литье: народный промысел на Южном Урале, художественные изделия из чугуна с трехвековой историей.

Литье под давлением

Литье под давлением – это высокопроизводительный автоматизированный технологический процесс создания тонкостенных деталей из цветных металлов, стали и пластмасс. С высокой скоростью жидкий расплав заполняет пресс форму. и далее в результате под давлением получаются отливки заданной формы. Эта статья подробно описывает технологию, оборудование и изделия, которые можно получить при помощи метода.

Описание технологических операций

Процесс литья под давлением осуществляется в стальных пресс-формах. Расплавленный материал подаётся в пресс-форму и кристаллизуется там под воздействием высокого давления.

Пресс-форма это технологическая литейная оснастка, сконструированная из подвижной и неподвижной стальных частей. Подвижная половина передвигается по направляющим цилиндрам, неподвижная закреплена на стационарной плите.

Перед заливкой подвижная часть плотно прижимается к неподвижной гидроцилиндром и фиксируется в этом положении специальными замками. После застывания заготовки, подвижная часть оборудования отъезжает, а отливку выталкивают механические толкатели. Перед смыканием пресс-формы, контактирующие с расплавленным металлом поверхности, покрывают разделительной смазкой. Специальный состав обеспечивает беспрепятственное отделение отливок после литья, защищает сталь от негативного воздействия высоких температур.

Литье под давлением выполняется в автоматизированном режиме в промышленных установках. Главными узлом этого оборудования выступает камера для прессования, она бывает холодной или горячей. Холодная камера – это горизонтальный цилиндр, с поршнем внутри и воронкой, предназначенной для заливания расплава. После заливки металла, поршень движется внутри цилиндра, нагнетая расплав в пресс-форму. После заполнения формы повышается усилие на поршень для создания достаточной величины давления для кристаллизации металла.

Горячая камера для прессования представляет собой ванну с расплавом, которая расположена в подогреваемом чугунном тигле. Поступательное движение поршня выталкивает расплав из тигля. Металл поднимается по каналу и поступает в пресс-форму. В конструкции канала предусмотрен подогреваемый мундштук. Этот элемент нужен, чтобы жидкий металл не затвердевал внутри.

После застывания детали, остатки расплава из канала сливаются обратно в чугунную ванну. Оборудование этого типа применяется для изделий из сплавов цинка и магния.

Температура нагрева расплава

Нагрев материала для литья под давлением осуществляется исходя из марки сплава и геометрических параметров детали. Если расплав перегрет, при заполнении пресс-формы брызги попадают в отверстия для вентиляции и закупоривают их. Это приводит к ухудшению газоотвода и, как следствие, к возникновению пор в отливке.

Высокая температура жидкого металла приводит к увеличению времени затвердевания изделия, как следствие нужно больше времени на весь технологический процесс. Увеличивается износ оборудования из-за длительного соприкосновения с перегретым расплавом. Возрастает опасность приваривания заливаемого металла к оборудованию, из-за этого может повредиться деталь при выталкивании. Всё это приводит к быстрому износу пресс-формы.

При литье под давлением расплав спрессовывают при минимальной температуре. Цветные металлы нагревают всего на 10–300ºС выше температуры, при которой сплав полностью твердеет. При небольших толщинах элементов отливки сплав нужно нагревать сильнее. Для литья больших изделий простой конфигурации сплав нагревают чуть выше температуры плавления.

Для деталей, к которым предъявляются высокие требования по прочности, металл заливают в твердо жидком состоянии. За счет этого обеспечиваются следующие преимущества:

  • предотвратить появление усадочных дефектов в отливке;
  • снизить тепловое воздействие на оборудование;
  • снизить время охлаждения изделия;
  • уменьшить опасность приваривания пресс-формы и отливки.

Металл с включениями твёрдой фазы можно прессовать только в установках, с холодной камерой. При использовании оборудования с горячей камерой есть риск застывания расплава в подводящем канале.

Пример литья под давлением деталей из алюминия – процент твёрдых частиц в расплаве, когда пресс-форма беспрепятственно заполняется, а качество отливки остаётся на высоком уровне, составляет от 40 до 60%.

Скорость подачи расплава в пресс-форму

Поршень спрессовывает металл в пресс-форму с определённой скоростью. Значение выбирается в зависимости от характеристик сплава и геометрических параметров отливки. Если изделие простое с толстыми стенками высокая скорость прессования не нужна. Если деталь имеет сложную геометрию и тонкие элементы скорость запрессовки должна быть высокой. Это требуется, чтобы расплав успел заполнить все узкие полости до затвердевания.

Слишком большая скорость подачи расплавленного материала становится причиной следующего явления: струя разделятся на мелкие капли, образуя смесь расплава и воздуха. Если количество каналов для отвода газов недостаточно или они забиты металлом, пузырьки воздуха останутся в отливке. Это приведёт к образованию пор в металле, чтобы исключить такие дефекты пресс-форму помещают в вакуум.

От скорости движения расплава зависит качество отливок и долговечность оборудования. Если скорость литья под давлением слишком высокая, то защитную смазку с соприкасающихся с жидким металлом поверхностей может смыть. Из-за этого отливка приварится к пресс-форме, и при выталкивании ее может повредить или сломать.

Слишком медленная подача, снизит качество детали. Металл будет застывать прямо во время заполнения формы до того, как усилие будет увеличено. Скорость поступления расплава в пресс-форму при литье под давлением обычно выбирается в диапазоне от 10 до 50 м/с. Небольшую скорость используют для литья деталей из стали, медных сплавов, высокая скорость требуется для сплавов олова и цинка.

Давление на расплав при застывании

В момент, когда расплав полностью заполняет пресс-форму, усилие на поршень многократно увеличивается. Воздействие давлением не прекращается до тех пор, пока металл полностью не затвердеет. В результате возрастает плотность и механические характеристики отливки, в ней не образуются усадочные дефекты. При повышении усилия сжатия уменьшается количество бракованных изделий, растёт чистота поверхности металла, повышается качество отливок.

Чем выше требования к прочности детали, тем больше должно быть усилие прессования. Алюминиевые сплавы прессуют давлением от 40 до 200 МПа. Для сплавов на основе магния используют от 40 до 180 МПа. Цинковые сплавы повергают давлению от 10 до 50 МПа. Для обеспечения высокого качества при увеличении толщины стенки нужно повышать давление при кристаллизации.

Температура подогрева пресс-формы

Перед подачей жидкого сплава литейное оборудование нужно нагреть до определённой температуры, которая подбирается для каждого сплава в зависимости от толщины стенок изделия. Температура предварительного подогрева пресс-формы:

  • для литья цинка до 120–1600 ºС;
  • магния 200–2400 ºС;
  • алюминия 180–2500 ºС;
  • стали 200–2800 ºС;
  • латуни 280–3200 ºС.

Если отливка тонкостенная – пресс-форму нагревают до температуры ближе к большим значениям указанных выше интервалов. Для толстостенных деталей – ближе к нижнему значению. Это нужно чтобы в тонкостенных отливках расплав не затвердел в процессе заполнения формы. В технологии заливки больших деталей напротив необходимо увеличить скорость застывания.

Преимущества и недостатки литья под давлением

Отливки, выполненные на установках для литья под давлением – это детали, с низкой шероховатостью, высокой точностью исполнения, которым не нужна механическая обработка или она минимальна. После литься детали поступают на отрезные прессы, где с них удаляются литники и промывники.

Состоящий из небольшого количества операций процесс может быть полностью автоматизирован. Из-за простоты операций, быстрого затвердевания металла и автоматического извлечения изделий этот процесс является высокопроизводительным.

Недостаток технологии – это сложность и высокая стоимость технологической оснастки. Экономически не рационально использовать литье под давлением в средне серийном и мелкосерийном производстве. Способ не подходит для литья тугоплавких металлов, которые плавятся при температуре выше, чем сталь.

Эту технологию не применяют для изготовления больших отливок, так как преимущества метода пропадают из-за неравномерного затвердевания, а из-за высокой цены габаритного высокоточного оборудования использование этого способа экономически нецелесообразно.

Применение

Литье под давлением изготавливают тонкостенные детали со сложной геометрией. Этой технологией делают изделия из меди, алюминия, цинка, магниевых сплавов, сталей и пластика. Эта технология позволяет выполнять геометрически сложные отливки с толщиной элементов до 1 мм.

Литье под давлением применяют в следующих отраслях промышленности:

  • приборостроение;
  • автомобилестроение;
  • самолётостроение;
  • станкостроение;
  • изготовление элементов смесителей.
  • производство бытовой техники;

Литье под давлением широко используют для производства изделий из полиэтилена, полипропилена и других синтетических материалов. Из-за большой стоимости применяемой оснастки эта технология экономически обоснована только в массовом или крупносерийном производстве.

Сегодня ни одно машиностроительное предприятие, массово изготавливающее детали бытовой техники, приборы, двигатели внутреннего сгорания и другие высокотехнологичные механизмы, не может обойтись без установок для литья под давлением.