Виды литья металлов

Литейное производство – основа металлургической промышленности. Именно оно преобразует металлическую руду или вторсырьё в готовые детали или заготовки для дальнейшего производства. Это происходит путем заливки в форму заданной конфигурации металлического расплава, с последующим охлаждением. Полученная таким способом заготовка называется «отливка».

Универсальность метода литья в том, что он позволяет получить детали любой формы и размеров – от ювелирных украшений и кухонной утвари до станин станков, лопастей ГЭС, массой сотни тонн. Литьём можно придавать форму любому металлу или сплаву – от драгоценного золота, платины до простой стали и чугуна.

Особенности литейного сплава

Сплавы для литья условно подразделяются на черные (чугун, сталь) и цветные (медь, титан, бронза). По плотности различают легкие (литий, титан, магний) и тяжелые (цинк, олово, медь) сплавы, граничное значение плотности между ними – 5000 кг / м³.

Пригодность сплава для конкретной отливки определяют, анализируя физико-механические характеристики:

Текучесть. Эта характеристика важна для мелких деталей с большим количеством деталей. Она показывает, насколько пластичен сплав в жидком состоянии, сможет ли он повторить узкие места формы. Определяют уровень текучести, проводя заливку сплава в специальную спиральную форму с отметками, определяя на какое расстояние сплав может протечь.

Усадка показывает, на сколько процентов уменьшится заготовка по сравнению с жидким расплавом после остывания. Усадка бывает объемная и линейная.

Склонность к образованию дефектов. Это ряд параметров оценки, среди которых ликвация, коробление, появление трещин на поверхности, пористость, пузырьки газа в толще металла.

Чугун – самый текучий сплав среди черных металлов, он хорошо подходит для литья. Однако из-за хрупкости, отливки с тонкими элементами из него не делают. Из цветных металлов хорошие характеристики имеют сплавы алюминия и меди (в частности, бронза), которые достаточно текучи и не склонны к образованию дефектов.

Виды литья

В зависимости от того, для чего предназначается отливка, различают два вида литья, для промежуточной заготовки и для готового изделия.

Заготовительное литьё производится в круглых либо прямоугольных формах-изложницах, в которые заливается расплав сразу из ковша. Затем происходит быстрое охлаждение водой и полученные заготовки, например, титановые слитки, свинцовые кирпичи, бронзовые чушки, передаются в последующую обработку. Это может быть ковка, прокатка, прессование, резка, протяжка, повторная переплавка и пр.

В отличии от заготовочного, фасонное литьё предназначено для получения не заготовки-полуфабриката, а готовой цельнолитой детали, не требующей дополнительной доводки путем резки, сварки, шлифовки. Расплав при этом заливается в фигурные формы, в большинстве случаем под давлением, чтобы заполнение формы было максимально полным даже в самых тонких местах, без пузырьков и трещин. При фасонном литье также применяются специальные режимы охлаждения формы с отливкой, в отличии от литья заготовочного.

Способы фасонного литья

Способы литья для разных металлов и сплавов, как чёрных, так и цветных, практически не отличаются, разница только в температуре нагрева до точки плавления. Рассмотрим самые распространенные технологии литья.

По выплавляемым моделям. Это один из самых старых способов, при его помощи можно получить штучную деталь со сложной формой.

Воск, парафин, стеарин, жир – любой пластичный легкоплавкий материал подойдет для использования. Из него вылепляют модель – точную копию будущей стальной детали. Эту модель погружают в огнеупорный состав (кварц, дистенсиллиманит), сверху посыпают сухой глиной или песком. Погружение и обсыпку повторяют несколько десятков раз. Оболочку затем нагревают, она становится керамической, а модель из парафина или воска расплавляется и вытекает.

В это форму заливают жидкий расплав. После остывания форму разбивают, освобождая готовое изделие. Способ применяется для получения декоративных металлических изделий, и является отличной заменой более трудоёмкому процессу художественной ковки.

Этот способ литья имеет несколько разновидностей. При литье по газифицируемым моделям, парафиновую заготовку не расплавляют, она тает в процессе заливки металлом, вытесняется им. Литьё в оболочковые формы предусматривает добавление в обсыпку полимеров, что позитивно влияет на металлическую поверхность отливки.

Литье в кокиль

Многоразовая форма, состоящая из двух раскрывающихся частей и тщательно отполированной внутренней поверхностью, называется кокиль. Способ применяется только для отливок простой конфигурации. Поверхность кокиля смазывают, затем в него заливают металлический расплав. Благодаря тому, что кокиль делают из чугуна или стали, он обладает высокой теплопроводностью, и отливка быстро остывает. После остывания форму открывают и извлекают изделие.

Центробежное литье, или ротационное

Так изготавливают пустотелые цилиндрические предметы круглого сечения – трубы, барабаны, втулки и пр.  Расплав заливается в быстро вращающуюся форму, и под воздействием центробежных сил распределяется по её стенкам, оставляя центр свободным. Центробежная сила также отбрасывает примеси в металле на край отливки, где их легко удалить. Из минусов – внутренняя поверхность изделия получается неровной и требует дополнительной шлифовки.

Непрерывное литье

Используется для получения заготовок под проволоку, трубы, прутки. Суть в том, что расплав постоянно заливается в формы в виде длинных трубок или профилей, и, проходя по ним, остывает. С противоположного конца заготовка вытягивается и сворачивается в бухты, подвергается распиловке. При производстве проволоки и прутка иногда применяется литье в отверстие, образуемое желобками на поверхности двух вращающихся колес. Это самый быстрый и автоматизированный способ литья, не дающий, впрочем, создавать сложные формы.