Специальные методы литья

Специальные методы литья позволяют получить отливки с чистой поверхностью, с минимальными допусками на механическую обработку. Эти методы имеют высокую степень автоматизации, высокопроизводительны.

Литье в оболочковые формы – это разновидность литья в разовые формы. Детали получают в тонкостенной форме-оболочке, толщина которой составляет для мелких изделий – 8-10 мм, для средних изделий – 12-15 мм.

Форма-оболочка состоит из полуформ, соединенных по линии разъема склеиванием, скобками или струбцинами. Материалом для оболочки служат смеси горячего отверждения, состоящие на 94-95% из мелкозернистого кварцевого песка с минимальными примесями глины и на 5-6% из синтетических смол. Смола при 70-80⁰С размягчается, при 100-120⁰С плавится, превращаясь в клейкую массу, покрывающую зерна песка тонкой пленкой. Затем при температуре 200-250⁰С смесь за 1-3 минуты необратимо застывает, что обеспечивает высокую прочность формы. При температуре 400-500⁰С смола начинает выгорать, что приводит к уменьшению прочности формы. Это упрощает выбивку отливок.

Отработанную смесь регенерируют, прокаливая при температуре 700-800⁰С до полного удаления смолы.

Данная технология уменьшает расход формовочной смеси в 8-10 раз. Наиболее эффективно изготовление этим способом отливок из черных и цветных металлов массой 5-15 кг.

Недостатком этого метода является ограничение размеров и массы отливок, так как с увеличением массы отливок при заливке расплава смола в оболочке быстро выгорает и качество поверхностей деталей ухудшается.

Литье по выплавляемым моделям. При использовании этого метода модели изготавливают из легкоплавкого материала, заформовывают в неразъемные тонкостенные керамические формы, затем модельную массу выплавляют, а в образовавшуюся полость заливают расплавленный металл. Модельная композиция обычно состоит из равных частей парафина и стеарина и плавится при температуре 55⁰С. Недостатком этой смеси является то, что уже при температуре 30-35⁰С она начинает размягчаться. Поэтому в ряде случаев применяют материалы на основе парафина с добавлением этилцеллюлозы, или на основе канифоли.

Форма представлена тонкой керамической оболочкой толщиной 5-6 мм, состоящей из 3-8 последовательно нанесенных слоев. Каждый слой получают, погружая модель в жидкую суспензию, содержащую гидролизированный этилсиликат и кремнезем. После извлечения модели из суспензии ее осыпают песком и сушат 2-4 часа.

Изготовив керамическую оболочку, производят выплавку модели горячей водой. Это обеспечивает возврат 90-95% модельной смеси. Затем форму прокаливают при температуре 900-1000⁰С для повышения прочности и удаления остатков модельной смеси. Сразу после прокаливания проводят заливку формы. После остывания отливки керамическая оболочка легко от нее отслаивается и удаляется при выбивке на вибрационных решетках.

Литье в постоянные формы включает несколько видов:

- кокильное литье;

- центробежное литье;

- литье под давлением.

Кокильное литье – это свободная заливка расплава в металлическую форму. Формы изготавливают из чугуна и стали, разъемными и неразъемными. Неразъемные формы используют для производства небольших отливок простой конфигурации. Полости в отливках образуют с помощью стержней. Для увеличения долговечности формы на ее внутреннюю поверхность наносят покрытие толщиной до 12 мм из стержневой смеси, которое красят противопригарными добавками.

К достоинствам данного метода можно отнести, в первую очередь, многократность использования формы. В одной форме можно получить 300-500 отливок массой 100-150 кг и до 5000 мелких чугунных отливок.

Недостатками данного метода являются высокая стоимость кокилей, их низкая газопроницаемость, что приводит к образованию раковин, а также трудоемкость изготовления сложных по конфигурации отливок.

Центробежное литье. При использовании этого метода расплав поступает во внутреннюю полость вращающейся формы, под действием центробежных сил отбрасывается к стенкам и затвердевает. Этим способом изготавливают из чугуна, стали, цветных металлов и сплавов массой от нескольких килограммов до 45 тонн при толщине стенки от нескольких мм до 350 мм. Существуют центробежные машины с горизонтальной и вертикальной осью вращения. На машинах с горизонтальной осью вращения изготавливают детали большой длины (трубы).

К достоинствам данного метода можно отнести получение более плотного металла, так как содержащиеся в нем газы и неметаллические включения легче, чем металл и поэтому отжимаются на внутреннюю поверхность полых отливок. Кроме того центробежным литьем можно получать тонкостенные отливки из сплавов с низкой жидкотекучестью, что недостижимо при использовании других способов.