Специальное литье

Варианты [ править ]

Акурад править

Acurad – это процесс литья под давлением, разработанный General Motors в конце 1950-х и 1960-х годах. Название является аббревиатурой от «точный, надежный и плотный». Он был разработан для сочетания стабильного заполнения и направленного отверждения с коротким временем цикла традиционного процесса литья под давлением. В этом процессе были внедрены четыре прорывных технологии для литья под давлением: термический анализ , моделирование потока и заполнения, термически обрабатываемые отливки с высокой степенью целостности и литье под давлением с непрямым давлением (пояснения ниже).

Термический анализ был первым из всех процессов литья. Это было сделано путем создания электрического аналога тепловой системы. Поперечное сечение штампов было нарисовано на бумаге Teledeltos, а затем на бумаге были нанесены тепловые нагрузки и схемы охлаждения. Водные линии были представлены магнитами разного размера. Теплопроводность была представлена обратной удельного сопротивления бумаги.

В системе Acurad использовалась нижняя система заполнения, которая требовала стабильного фронта потока. Использовались логические процессы мышления и метод проб и ошибок, потому что компьютерного анализа еще не существовало; однако это моделирование было предшественником компьютеризированного моделирования потока и заполнения.

Система Acurad была первым процессом литья под давлением, который позволил успешно отливать алюминиевые сплавы с низким содержанием железа, такие как A356 и A357 . В традиционном процессе литья под давлением эти сплавы припаиваются к матрице. Точно так же отливки Acurad могут подвергаться термообработке и соответствовать военной спецификации США MIL-A-21180-D .

Наконец, в системе Acurad использовалась запатентованная конструкция поршня с двойным выстрелом. Идея заключалась в использовании второго поршня (расположенного внутри первичного поршня) для приложения давления после частичного затвердевания дроби по периметру литейной полости и гильзы дроби. Хотя эта система была не очень эффективной, она заставила производителя машин Acurad, Ube Industries , обнаружить, что столь же эффективно прикладывать достаточное давление в нужное время позже в цикле с помощью первичного поршня; это непрямое литье под давлением.

Без пор править

Когда в отливке недопустима пористость, используется беспористый процесс литья . Он идентичен стандартному процессу, за исключением того, что кислород вводится в матрицу перед каждым выстрелом, чтобы удалить воздух из полости формы. Это вызывает образование мелкодисперсных оксидов, когда расплавленный металл заполняет матрицу, что практически устраняет газовую пористость. Дополнительным преимуществом этого является большая сила. В отличие от стандартных отливок под давлением, эти отливки можно подвергать термообработке и сварке . Этот процесс можно проводить на сплавах алюминия, цинка и свинца.

Литье под высоким давлением под вакуумом править

При вакуумном литье под высоким давлением , также известном как вакуумное литье под высоким давлением (VHPDC) , вакуумный насос удаляет воздух и газы из полости матрицы и системы подачи металла до и во время впрыска. Литье под вакуумом снижает пористость, позволяет проводить термообработку и сварку, улучшает чистоту поверхности и может повысить прочность.

Прямой впрыск подогреваемого коллектора править

Литье под давлением с прямым впрыском с подогревом , также известное как литье под давлением с прямым впрыском или литье под давлением без ротора , представляет собой процесс литья под давлением цинка, при котором расплавленный цинк проталкивается через нагретый коллектор, а затем через мини-форсунки с подогревом, которые ведут в отливку. полость. Этот процесс имеет преимущества, заключающиеся в более низкой стоимости детали за счет уменьшения количества брака (за счет исключения литников, литников и направляющих) и экономии энергии, а также лучшего качества поверхности за счет более медленных циклов охлаждения.

Полутвердые править

В полутвердом литье под давлением используется металл, который нагревается от температуры ликвидуса до температуры солидуса или эвтектики, так что он находится в «мягкой области». Это позволяет создавать более сложные детали и более тонкие стены.

Виды специального литья

Литье металла в песок (землю) связано с определенными сложностями, в частности, подобное производство требует большого оборота формовочного материала. Кроме того, применение такого способа литья не всегда приводит к получению заготовок требуемого качества. Развитие металлургической науки привело к тому, что появились новые, специальные способы литья металлов.

Главное достоинство названных специальных методов литья то, что металлурги стали получать качественные детали, снизили количество некондиционной продукции, подняли производительность на производстве. Разумеется, вводимые в эксплуатацию специальные методы литья оказывают положительное влияние на улучшении условий труда рабочих и инженеров.

Рассмотрим некоторые из этих специальных способов подробнее.

История технологии

Историки и археологи утверждают, что литье из бронзы начало развиваться более 10 тысяч лет назад. В начале истории появления этого сплава он использовался для производства орудий труда и примитивных украшений. Раньше сплав использовали только в производственных целях. На данный момент бронза используется для изготовления декоративных изделий, заборов, подвижных ограждений, люстр, бра, скульптурных композиций.

Моментом самого главного пика изготовления изделий из бронзы является период европейского барокко. В этот период люди украшали свои дома и поместья декоративными элементами из этого сплава.

Основные виды сырья для литья пластмасс

Для литья пластмасс под давлением используются полимеры в гранулах. Использование того или иного из них зависит от его физико-химических свойств. По показателям устойчивости к температурному воздействию все твердые полимеры делятся на следующие группы:

1. Термопластичные. Под воздействием температуры обладают способностью легко переходить от твердого состояния к пластичному и обратно. Они очень легко поддаются вторпереработке.
2. Термореактивные. Обладают высокими показателями прочности и термоустойчивости. В их основе лежат различные синтетические смолы. Для придания определенных свойств в их состав вводятся специальные добавки и наполнители.
3. Пенопласты. Характеризуются отличной тепло- и звукоизоляцией. Изготавливаются из синтетических полимеров, роль наполнителя в них играет газообразная среда.

Купить пластмассу для литья можно в компаниях специализирующихся на продаже полимеров. Обычно у них можно приобрести сырье не только отечественного, но импортного производства. Средняя цена на полиэтилен высокого давления на данный момент составляет около 35 руб. за килограмм, полипропилен от 40 руб. и выше.

Завод работает со следующими металлами и сплавами:

• бронза,
• чугун,
• латунь,
• и кроме всего прочего предоставляет услуги по мехобработке полученных отливок.

выгодно отличается на фоне конкурентов своим высокотехнологическим уровнем производства и центробежным литьем чугуна. специализируется не только как производитель серийной продукции запасных частей и комплектующих, но и как изготовитель штучных партий и зарекомендовал себя как качественный поставщик.

Доставка изделий произведённых на по желанию заказчика может происходить в любую точку России и СНГ. В связи с этим отливки нашего предприятия получили широкую известность среди постсоветских стран и продолжает завоёвывать новых клиентов.

Литье в оболочковые формы

Отливки можно получить с применением оболочек с толщиной стенки 8 – 15 мм. Для их изготовления применяют специальные составы, которые затвердевают под воздействием тепла от моделей и стержней.

Литье в оболочковые формы

В качества материала для формы используют кварцевый песок. Он играет роль наполнителя и смолы, в качестве связующего компонента. Эта смесь наносится на плиту с установленной на нее моделью. Перед нанесением модельной смеси необходимо покрыть модель или эмульсией на основании силикона. В результате будет получена оболочковая модель.

Технология этого типа применяется для производства отливок весом 12 – 15 кг. К явным достоинствам этой технологии можно отнести качество изготовленных отливок, но в то же время эти формы отличаются высокой стоимостью. Это вызывается тем, что при их производстве применяют дорогие химикаты.

Центробежное литье

Специальные виды литья неограниченны темы методами, приведенными выше. При центробежном способе специального литья, расплав заполняет форму под воздействием центробежных сил. Они возникают при вращении литьевой формы вокруг оси, которая может быть расположена вертикально, горизонтально или под углом к горизонту.

Центробежное литье

При таком методе литья внутренняя поверхность отливки формируется, не вступая в контакт с рабочей поверхностью формы, и поэтому ее называют свободной. Такая специальная технология предполагает, что литьевые формы выполнены из металла. Перед началом заливки расплава ее необходимо разогреть до температуры 250 – 350 градусов, затем на рабочие поверхности наносят огнеупорное покрытие. Использование центробежной обработки расплава позволяют получить плотность отлитого металла, отсутствие пустот и раковин в теле полученной детали. Под воздействием центробежных сил.

https://youtube.com/watch?v=ubbRyXhvyUc

Центробежная обработка расплава позволяет производить следующие типы деталей:

• втулки;
• барабаны;
• корпуса роторов и многое другое.

Вследствие этого детали обладают повышенной износостойкостью. Кроме того, центробежные силы вытесняют из расплава посторонние включения и шлаки.

Особенности работы с литьевой оснасткой

При переработке термопластов температура прессформы не должна быть выше температуры стеклования полимера или температуры его кристаллизации, поэтому обязательно применяют охлаждение прессформы или ее термостатирование. При переработке реактопластов, напротив, форму нагревают при помощи различных способов до температуры, выше точки отверждения термореактивного пластика.

Рисунок 2. Форма установленная на ТПА

При изготовлении пресс-форм важно помнить о необходимости организации вентиляционных каналов (выпаров), через которые расплавленная масса своим давлением должна вытеснять воздух из полости техоснастки. Отсутствие выпаров приводит к многочисленным трудно устранимым дефектам готовых пластиковых изделий.. Прессформы для литья пластмасс могут быть горячеканальные и холодноканальные

Горячеканальные прессформы – более современны, характеризуются отсутствием или минимальным количеством отходов (литников), более быстрым временем производственного цикла, стабильным технологическим процессом и меньшим количеством брака. Горячеканальная система передает давление впрыска в область прессформы с минимальными потерями. При этом горячеканальные прессформы не рекомендуется применять для переработки некоторых нетермостойких пластиков, например жестких композиций ПВХ.

Прессформы для литья пластмасс могут быть горячеканальные и холодноканальные. Горячеканальные прессформы – более современны, характеризуются отсутствием или минимальным количеством отходов (литников), более быстрым временем производственного цикла, стабильным технологическим процессом и меньшим количеством брака. Горячеканальная система передает давление впрыска в область прессформы с минимальными потерями. При этом горячеканальные прессформы не рекомендуется применять для переработки некоторых нетермостойких пластиков, например жестких композиций ПВХ.

Рисунок 3. Прибор управления горячим каналом

Те­х­но­ло­гические ме­то­ды производства за­го­то­вок деталей машин – Виды специального литья

Article Index
Те­х­но­ло­гические ме­то­ды производства за­го­то­вок деталей машин
Конструктивное оформление элементов литых заготовок
Виды специального литья
Центробежное литье и литье под давлением
Механизм пластической деформации
Получение заготовок методами прокатки и прессования
Получение заготовок свободной ковкой
Штамповка на молотах
Штамповка на кривошипных горяче-штамповочных прессах
Штамповка на гидравлических прессах
Специализированные процессы обработки давлением
Завершающие и отделочные операции производства заготовок
Получение заготовок холодным выдавливанием
Производство заготовок из порошковых материалов
Эффективность выбора способа получения заготовок
Возможности расширение объема производства точных заготовок
All Pages

Page 3 of 16

Виды специального литья

К видам специального литья относятся:

литье по выплавляемым моделям;

литье в кокиль;

литье под давлением;

центробежное литье.

Литье в кокиль

Литье в кокиль представляет собой заполнение металлической формы под дей­ствием гравитационных сил и может использоваться многократно, рис.1.

Основными операциями технологического процесса являются:

* поверхность рабочей полости очищается и красится;

* после нанесения покрытия кокиль нагревается;

* устанавливаются стержни;

* соединяются обе половины;

* заливается расплав в кокиль;

* раскрывается кокиль, удаляется отливка;

* операции повторяются.

Преимущества и недостатки литья в кокиль

Преимущества:

· повышенная производительность труда на основе исключения трудоемких операций (смесеприготовление, формовка, очистка от пригара), снижаются расходы на оборудование, повышается в 2-3 раза производительность труда;

· повышается качество отливки, связанное с использованием металлической формы, увеличивается стабильность показателей качества, таких как механи­ческие свойства, структура. Плотность, шероховатость, точность размеров.

· улучшаются условия труда, снижается загрязнение окружающей среды;

· устраняется сложный для автоматизации процесс изготовления литейной формы;

Недостатки:

· высокая стоимость кокиля;

· ограниченная стойкость кокиля;

· сложность получения отливок с подребрениями, для выполнения которых не­обходимо усложнить конструкцию формы, использовать вставки со стерж­нями;

· влияние высокой скорости охлаждения не позволяет получать тонкостенные отливки, необходима термообработка отливок;

· жесткий кокиль приводит к возникновению в оливках напряжений;

Рациональная область применения: серийное и массовое производство

Схемы и устройства применяемых литейных машин

Кокильные машины делятся на :

· универсальные (одно, двух, трех позиционные);

· карусельные;

· специальные.

Универсальные кокильные машины используются в условиях серийного про­изводства, их отличает высокая производительность и небольшие габариты.

Предназначены для получения отливок размерами от 250*200 до 1000*800 мм.

Такие машины разделяются на следующие типы:

1. с вертикальным разъемом кокиля и одной подвижной плитой;

2. с вертикальным разъемом кокиля и двумя подвижными плитами;

3. с вертикальным разъемом кокиля и двумя подвижными плитами;

4. с двумя подвижными плитами.

Специальные машины служат для изготовления отливки или однотипных от­ливок, обычно 2…4 -х позиционные.

Карусельные машины можно также отнести к специальным. Благодаря со­вмещению операций отличаются высокой производительностью. Обычно имеют вертикальную ось вращения карусели. Карусельная машина состоит из однопо­зиционных кокильных секций с самостоятельным приводом для закреп­ления и выталкивания отливок, смонтированных на
столе карусели. Стол имеет непре­рывное или пульсирующее движение.

Поточные линии для литья в кокиль применяют в массовом и серийном про­изводстве отливок широкой номенклатуры. Обычно они состоят из автоматизи­рованных
комплексов.

Разработка чертежа кокильной отливки

Разработка чертежа производится по чертежу детали. При этом определяют расположение отливки в форме, место подвода расплава, припуски на механо­об­работку, технологические припуски и напуски, уклоны и допуски. Чертеж от­ливки в соответствии с ГОСТ 2.423-95.

Выбор расположения отливки в форме при литье в кокиль.

Основным условием для направленного затвердевания металла, удаления воз­духа и газов, извлечения отливок из кокиля, установки минимального коли­чества стержней является выбор положения отливки в форме. При этом пред­почти­тельно располагать цилиндрические отливки вертикально, плоские на ребро, ча­шеобразные, днищем вверх.

<< Prev – Next >>

Корковое или оболочковое литье

Среди специальных видов литья существует и такой – оболочковый. Его применяют при работе и с цветными, и черными металлами. Литье выполняют в оболочковые (корковые) формы, выполненные из смеси кварцевого песка и бакелитовой смолой, перемешанные в пропорции 90 к 10. Бакелитовая смола полимеризуется при температуре 300 – 350 градусов. Смесь наносят на поверхность модели, которую предварительно нагрели до 220 градусов. Смола плавится, связывает между собой песчинки. В результате на поверхности модели образуется корка толщиной 5 – 7 мм. Затвердевание смеси происходит при нагреве модели до температуры 350 градусов. Затем, с применением различных приспособлений форму снимают с модели. Основное преимущество форм этого типа – это уменьшение припусков и высокая точность получаемых отливок.

Специфика схем отливки

Формы разового применения предполагают обычную формовку. При этом заливка осуществляется, когда форма находится на центробежной машине. Крутящий момент позволяет создать центробежную силу, которая и обеспечивает высокую плотность и качество отливки. При этом сами формы производятся по той же технологии, что используются и в стандартной стационарной технологии литья.

У каждой из выбранных схем литья есть свои достоинства и ограничения. Выбирать конкретную схему стоит только в зависимости от конструкции детали

При этом важно учитывать экономическую целесообразность производства. Считается, что наиболее экономичной будет схема заливки металла в металлическую форму

Данный метод гарантирует достойное качество отливки.

Из чего изготавливаются формовочные смеси?

Основой служат различные сорта песков и глин, а также связующие составы. В их роли могут выступать масла натуральные и синтетические, олифа, смола, канифоль, да хоть деготь.

Далее наступает время формовщиков, в задачу которых входит изготовление литейных форм. Если объяснять проще, то делается это так: берется деревянный ящик, в него кладется половинка от формы (она же разъемная), а промежутки между стенками модели и формы забиваются формовочным составом.

То же самое делают со второй половиной и скрепляют обе части штырями

Важно заметить, что в ту часть формы, которая при заливке окажется наверху, вставляют два специальных конуса. Один из них служит для заливания расплавленного металла, второй – для выхода расширяющихся газов

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 — R_z =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 R_z =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.

Литьё по газифицируемым (выжигаемым) моделям

Литьё по газифицируемым моделям (ЛГМ) из пенопласта по качеству фасонных отливок, экономичности, экологичности и высокой культуре производства наиболее выгодно. Мировая практика свидетельствует о постоянном росте производства отливок этим способом, которое в 2007 году превысило 1,5 млн т/год, особенно популярна она в США и Китае (в одной КНР работает более 1,5 тыс. таких участков), где всё больше льют отливок без ограничений по форме и размерам. В песчаной форме модель из пенопласта при заливке замещается расплавленным металлом, так получается высокоточная отливка. Чаще всего форма из сухого песка вакуумируется на уровне 50 кПа, но также применяют формовку в наливные и легкоуплотняемые песчаные смеси со связующим. Область применения ЛГМ — отливки массой 0,1—2000 кг и более, тенденция расширения применения в серийном и массовом производстве отливок с габаритными размерами 40—1000 мм, в частности, в двигателестроении для литья блоков и головок блоков цилиндров и др.

На 1 тонну годного литья расходуется 4 вида модельно-формовочных (неметаллических) материалов:

• кварцевого песка — 50 кг,
• противопригарного покрытия — 25 кг,
• пенополистирола — 6 кг,
• плёнки полиэтиленовой — 10 кв.м.

Отсутствие традиционных форм и стержней исключает применение формовочных и стержневых смесей, формовка состоит из засыпки модели песком с повторным его использованием на 95-97 %.

Виды литья металлов и сплавов

В промышленности применяют множество видов литья. Самым распространенным можно назвать литье в землю (песчаные формы). Кроме этого, широко применяют отливку расплавленного металла в многооборотные формы.

Каждый вид литья в состоянии обеспечить определенный уровень качества получаемых деталей. Каждый из них имеет свои технологические и экономические характеристики. Например, для производства канализационных люков из чугуна применяют литье в землю, а для производства корпусов двигателей применяют литье под давлением.

При производстве множества деталей применяют виды получения точных отливок среди них такие, как – статическое, вакуумное, центробежное и пр.

Статическая заливка металла

Статическая заливка подразумевает то, что расплав подается в литьевую форму и находиться в ней до полного затвердевания.

Вид вакуумной заливки применяют при обработке титана и его сплавов, жаростойких и литейных сталей. Эти материалы подвергают разогреву в вакууме. Такой подход позволяет заметно снизить количество газов в расплаве, этот процесс называют вакуумной дегазацией.

Вакуумная установка

Для литья под давлением применяют специальное оборудование, которое заливает расплав в форму под давлением от 7 до 700 МПа. На практике применяют два типа оборудования, в одном применяют холодную форму, во втором разогретую. Литье под давлением применяют для получения деталей из цветных металлов. Невысока температура плавления, в сравнении со сплавами на основе железа, позволяет получать качественные отливки с относительно невысокими затратами.

Такой вид литья, как под давлением предоставляет возможность получения качественной поверхности отливок, соблюдения геометрических параметров, а также шероховатости и пр. Использование этого вида обработки металлов практически устраняет из технологического процесса производства деталей необходимость дальнейшей механической обработки. Но, такая технология не всегда позволяет выплавлять детали сложной формы.

Оборудование для литья

При выполнении работ, связанных с литьем по выплавляемым моделям, нужны знания и специальное оборудование. Это оригинальные и компактные системы, необходимые для качественного заполнения литейной формы с оптимальной скоростью и получения металла необходимой плотности. Их работа исключит образование пустот и неметаллических включений, что значительно повысит качество и эксплуатационные характеристики будущих изделий.

Каждая литая деталь – это оригинальная конструкция, требующая наличия самостоятельной литниково-питающей системы (ЛПС) для отдельной отливки. Вместе с этим они имеют много общего – размеры стенок, узлов, соединений. Это дает возможность для использования типичных конструкций ЛПС и формирования стандартных методов расчета.

В процессе производства используются автоматы для приготовления модельного состава и изготовления элементов. Это агрегаты для приготовления смесей, линии для охлаждения пресс-форм, установки для приготовления покрытия, бойлерклавы для удаления составов, оборудование для обжига керамических форм, гидравлические молоты и т.д.