Литейное производство — технология, которая используется в промышленных масштабах в процессе изготовления деталей сложной формы. Его востребованность обусловлена экономической выгодой, поскольку расходы на изготовление и последующую механическую обработку отливок меньше, чем при применении иных способов металлообработки.
Процесс литья деталей предполагает заполнение жидким металлическим сплавом пресс-форм, кокилей, выплавляемых или газифицируемых моделей. На производстве для этого используют дуговые либо индукционные электропечи.
О том, как организовано литейное производство в ГК «Карстон» и какие методы при этом применяются, читайте далее в нашей статье.
Процесс литья металлов: от сырья до отливки
Литейное производство на промышленных предприятиях работает по определенной методике, включающей в себя несколько этапов:
- Процесс литья стали, чугуна, различных сплавов начинается с разогрева сырья в специальной электропечи. При этом важно достичь максимальной подвижности металла, чтобы он легко растекался. Это позволит тщательно заполнить форму любой сложности и получить качественные заготовки, имеющие заданные параметры. Металл с плотной текстурой, большой вязкостью, инородными включениями для производства непригоден, так как детали из него могут иметь дефекты.
- Следующий этап — литье металла в формы. Предварительно выполняют изготовление литейной оснастки. Формы могут быть разовыми (песочными) или многократными: изложницы, кокили, графитовые, керамические огнеупорные. Предварительно создается деревянный макет модели будущей заготовки, который помещают в форму. Способы литья металлов могут быть разными. Их выбирают с учетом объема, назначения, условий эксплуатации будущих деталей. Можно выполнить литье в землю, в кокиль, по выплавляемым моделям, в оболочковые модели, центробежное, электрошлаковое.
- На финальном этапе литья металлические детали, уже остывшие, очищают от остатков формы. Далее их подвергают механической обработке на наждачных станках или дробеструйных аппаратах: шлифованию, фрезеровке, зенкерованию и проч.
Основные методы литья металлов
- Литье в землю.
Выполняется в течение нескольких тысячелетий. По этой причине считается самым древним методом литья стали и сплавов, чугуна. Под понятием «земля» в данном случае имеются в виду одноразовые формы, изготовленные из твердых материалов, например, смеси глины и песка. Литье стальных деталей данным методом предполагает предварительное создание модели, изготовление рамы и размещение в ней формы. Далее следует литейный процесс, а в завершении деталь охлаждают, освобождают от формы и проводят финишную обработку. Среди преимуществ метода стоит отметить низкую себестоимость, возможность применения для различных металлов. Ключевым недостатком считается необходимость использования одноразовых форм. Однако после применения их не обязательно утилизировать — материал можно использовать многократно. - Кокильное литье.
Метод требует предварительной подготовки. Сначала необходимо изготовить кокиль. Это разборная изложница из металла, которую можно использовать неограниченное количество раз. Кокиль имеет специальное антипригарное покрытие. Благодаря этому отливки легко отделяются от его поверхности и не имеют дефектов. Кокильная технология литья металла предполагает заполнение формы расплавленной массой, которую затем оперативно остужают. После полного остывания извлекают заготовку. Затем кокиль используют вновь для литейного производства. Достоинствами данного метода считают возможность многоразового применения изложниц, низкую себестоимость получаемых деталей, точное соответствие заготовок заданным параметрам, высокое качество их поверхности. Однако, поскольку температура литья стали высока, постепенно может происходить деформация кокилей. Это является недостатком данного метода. - Литье стали по выплавляемым моделям.
Предварительная подготовка подразумевает создание точной копии модели. Для этого в форму запрессовывают легкоплавкий материал, такой как воск, парафин. На получившийся шаблон наносят несколько слоев огнеупорного состава и дают высохнуть. Затем модель удаляют из оболочки, и форму можно использовать для точного литья металла. Метод хорош тем, что позволяет производить детали сложной конфигурации различной массы из любых сплавов. Однако, ввиду трудоемкости, себестоимость готовой продукции высока. - Литье по ЛГМ — газифицируемым моделям.
Метод отчасти схож с предыдущим. Однако, в отличие от выплавляемых моделей, газифицируемые обходятся дешевле. При этом заготовки получаются не менее качественными и точными по своей геометрии. Данный способ литья стали, сплавов, чугуна предполагает создание модели из полистирола на специальном станке или с помощью пресс-формы, нанесение на нее антипригарного покрытия. Затем производят формовку модели, вакуумирование формы, заливку в нее металла. В завершении процесса отливку охлаждают, чистят. В настоящее время технология литья стали по ЛГМ считается одной из самых перспективных, поэтому используется для модернизации производств в РФ. Её ценят за высокую точность, универсальность, экологичность. - Литье металла в ХТС — холоднотвердеющие смеси.
Метод, отчасти схожий с литьем в землю. Их основное отличие состоит в материале, из которого изготовлены формы. При литье в землю это песчано-глиняная смесь, а в ХТС — смесь песка, смолы и иных компонентов, которые быстро твердеют на воздухе. Преимуществами метода литья деталей из чугуна, стали и сплавов в ХТС являются высокая детализация изделий, точное соответствие параметров готовых отливок заданным, минимум дефектов, снижение массы заготовок за счет меньших припусков и высокого качества поверхности. - Центробежное литье металлов.
В специально подготовленную форму заливают расплав, который под воздействием центробежных сил равномерно распределяется и затвердевает. Получившуюся заготовку охлаждают, подвергают отжигу и финишной обработке. Среди плюсов данного метода литья деталей из чугуна, стали и сплавов стоит отметить его универсальность, высокую производительность и экономическую эффективность. Основными минусами считаются ограниченность формы, необходимость дополнительной обработки внутренней поверхности отливок.
Материалы для литья металлов
Сырье может быть разным. Чаще всего выполняется углеродистое литье легированной стали, поскольку она отличается пластичностью и тугоплавкостью. Заготовки из такого материала получаются прочными и устойчивыми к коррозии.
Кроме того, возможно применение чугуна: литейного, ковкого, с шаровидным графитом. Основной аргумент в пользу данного материала в том, что он имеет низкую себестоимость. Однако полученные путем чугунного литья детали, как правило, имеют низкую ударную прочность. По этой причине такое сырье применяют только в отдельных видах промышленности.
Также для литья использую различные виды сплавов из цветных металлов. Это могут быть медь, латунь, бронза, алюминий, никель, титан, магний, драгметаллы и проч. Наличие в составе сплава определенных добавок позволяет придать ему нужные производителю характеристики: высокую теплопроводность, электропроводность, устойчивость к образованию коррозии и др.
Подведем итог
Будучи одной из ключевых технологий металлообработки, литейное производство актуально для многих отраслей промышленности: авиационной, горнодобывающей, строительной, автомобиле- и станкостроения и др. От того, какие виды стали, сплавов, чугуна для литья используют в конкретном случае, зависят эксплуатационные характеристики готовых деталей. Немаловажную роль играют выбор методов производства заготовок и уровень квалификации специалистов, руководящих процессом.
Чтобы получить консультацию по вопросам, связанным с литьем стали и сплавов, обратитесь к специалисту ГК «Карстон» по номеру телефона в шапке сайта.
