Литейные сплавы: об основных технологических свойствах

Первой среди них стоит жидкотекучесть. Это значит, что расплавленный материал растекается по каналам литейной формы, заполняет контуры. Последние благодаря такому свойству воспроизводятся с максимальной чёткостью.

С помощью специальных проб определяют, имеется ли свойство жидкотекучести или нет. Замеры принимают длину заполненной спирали Архимеда.

Минимальная толщина стенок у отливки как раз выбирается в зависимости от жидкотекучести:

1. 3,4 мм для мелких отливок из СЧ в песчаных формах.
2. 8-10 мм в случае со средними габаритами.
3. 12-15 – для крупных.

Остальные отливки выпускаются с толщиной в 5-7, 10-12 или 12-20 мм.

Не стоит забывать об усадке. Такое название дали процессу, при котором отливка уменьшается в объёмах во время охлаждения. Начинается всё в литейной форме, с металла в жидкой форме. И до тех пор, пока не наберётся температура окружающей среды.

Разные материалы отличаются друг от друга разным уровнем усадки. Для её определения важными становятся следующие факторы:

• Химический состав.
• Температура заливки.
• Конфигурация заготовки.

Стандартное значение –в пределах от 1,9% до 2,1%.

Чтобы не образовались большие напряжения и трещины, важно предусматривать сохранение следующих свойств:

1. Равномерная толщина у стенок.
2. Плавные переходы.
3. Нормальные радиусы у сопрягающихся поверхностей.
4. Устранение элементов, усложняющих усадку.

Стержни и материалы должны обладать повышенной податливостью для достижения лучшего результата.

Газопоглощением называют способность растворять разные газы, которой могут обладать литейные сплавы в расплавленном состоянии. Растворимость газов уменьшается, когда они находятся в затвердевшем состоянии, а потом охлаждаются. Из-за этого в отливках появляются браки в виде газовых раковин и пор.

Есть понятие ликвации – его применяют для неоднородности состава в различных частях отливки. Бывает дендритной, зональной.

Дендритная происходит в пределах одного ядра.

Зональной называют неоднородность, проявляющую себя по всему объёму отливки.

Отливки изготавливаются с использованием следующих нескольких способов:

• Центробежное литьё.
• Литьё под давлением.
• В кокиль.
• В формы со специальными оболочками.
• По выплавляемым моделям.
• В песчаные формы.

Есть так называемые специальные способы литья:

1. Композиционное.
2. С использованием магнитных полей.
3. Суспензионное.
4. Электрошлаковое центробежное.

О литье в песчаных формах

Литейное производство и направлено на получение отливок. Это литые металлические изделия, которые производят путём заливки металлов в расплавленной форме внутрь специальных литейных форм. Потом идёт застывание, приобретение конкретных очертаний.

Технологическая оснастка при литье

Литейная оснастка – это специальные приспособления, которые применяют для получения необходимых изделий с требуемыми характеристиками. Пример – опоки, стержневые ящики, подмодельные плиты, модели и так далее.

Начнём с моделей. Это наименование приспособлений, с помощью которых получаются отпечатки полости, соответствующие наружным конфигурациям отливки. В форме при сборке устанавливают стержни, которые способствуют образованию отверстий и полостей внутри отливок, иных контуров со сложными габаритами.

Изначально модели делают больше по сравнению с отливкой, чтобы учесть величину линейной усадки, характерной для сплава. Размер припусков учитывают при механической обработке отливок. Припуском называют слой металла, который удаляется при такой работе. Он определяется размерами отливок, видами сплава. По сравнению с боковыми и верхними частями конструкции, припуск для верхних должен быть чуть больше. Это связано с появлением наверху скоплений в виде газовых включений, частичек формовочной смеси, шлаков. Возникают некоторые проблемы при удалении стержневой смеси, спёкшейся внутри, с отверстий небольших размеров. При последующей обработке механическим путём это отрицательно сказывается на стойкости режущего инструмента. Литьём рекомендуют выполнять отверстия, чей диаметр находится в пределах 25-30 мм.

От высоты отливки зависят формовочные уклоны. Их добавляют в модели, чтобы было проще удалить их из формы. Обработке подвергаются поверхности Формы могут быть разрушены при извлечении, если не будет уклонов. А сама формовочная смесь с большой вероятностью просто осыпается.

Знаки – наименование выступающих частей у модели, при помощи которых получают отпечатки знаковых частей у стержней. Главное – отсутствие уклонов и острых углов в местах, где стенки отливок сопрягаются.

Термин галтель применяют по отношению к скругленным внутренним углам. Наружные предполагают применение название «закругления».

Для моделей применяют следующие разновидности материалов:

• Пластмасса.
• Металлические сплавы.
• Древесина.

В случае с деревом используют хорошо просушенную основу, из бука или ясени, сосны. Изделие склеивают из отдельных брусочков, а не из цельного куса, это предотвращает коробление. При этом придерживаются различного направления у волокон, составляющих изделие. Но такие конструкции не могут похвастаться долговечностью.

Чистая рабочая поверхность и высокая точность – главные преимущества металлических аналогов, помимо увеличенного срока службы. В производстве применяют сплавы алюминия, отличающиеся уменьшенной плотностью. Этот материал не окисляется, допускает обработку резанием.

Небольшая масса, защита от коробления, устойчивость к воздействию влаги – главные преимущества моделей из пластмасс. Одно из перспективных направлений – применение вспененного полистирола. Его не требуется вытаскивать из формы перед заливкой, материал газифицируется при выполнении работы.

Для изготовления стержней применяют специальные стержневые ящики. Они обеспечивают увеличенную скорость при извлечении стержня и делают уплотнение смеси равномерным. Отличаются наличием уклонов, что делает их похожими на модели. По конструкции бывают неразъёмными и разъёмными, а материалы в производстве – те же, что и у моделей.

Опоками именуют рамы различной формы, изготовленные из металла. Их главное назначение – использование формовочных смесей для изготовления литейных полуформ. Материалы в производстве применяют следующих разновидностей:

1. Сталь.
2. Чугун.
3. Алюминиевые сплавы.

Собираются из отдельных частей, бывают литыми или сварными. Для уменьшения массы стенки часто делают с дополнительными отверстиями. Это упрощает удаление газов, способствует лучшему скреплению между элементами конструкции. Скобы и другие подобные приспособления служат для скрепления.

О формовочных, стержневых смесях

Литейное производство предполагает широкое применение глинистых и других смесей для получения отливок с разными формами. Есть разовые формы, в которых можно получить только одно изделие за раз. Форма разрушается, когда готовую деталь изымают, выбивают.

Для формовочных и стержневых смесей важно наличие определённых характеристик. Стоит подробнее остановиться на некоторых из них.

Газопроницаемость.

Из-за пористости многие смеси пропускают газы через стенки формы. Расплавленные формы металлов всегда содержат растворённую форму газов, которые выделяются при охлаждении и затвердении. Из самих формовочных материалов при нагревании газы тоже выделяются в большом количестве. Газовые пузыри или раковины как раз появляются в теле изделия, если газопроницаемости недостаточно.

Непригораемость.

При наличии такого свойства смесь способна долгое время выдерживать высокие температуры, не вступая с ними в химические реакции, не оплавляясь. Качество поверхности ухудшается из-за плёнок пригара, в этом случае и дальнейшая обработка поверхности затруднена. Газопроницаемость резко начинает уменьшаться, если материал оплавляется.

Податливость.

Название для способности смеси сокращать свой объём при воздействии усадки металла. Отливка выпускается с напряжениями, если этой характеристики недостаточно. Результат – образование трещин в дальнейшем.

Пластичность.

Сохранение смесью полученной формы, воспринимать очертания модели или стержневого ящика.

Поверхностная прочность или осыпаемость.

То, как смесь сопротивляется истирающему воздействию металлической струи. При недостаточном уровне частицы формовочной смеси отделяются друг от друга, попадают в отливку.

Прочность.

Сохранение формы без разрушения, пока её готовят и обрабатывают. Даже сильные толчки при сборке и транспортировке не должны приводить к быстрому появлению дефектов. Давление заливаемого металла тоже должно сохраняться.

Стержневые и формовочные материалы в равной степени изготавливаются из искусственных, либо натуральных исходников. Основой для большинства смесей служит песок. В большинстве случаев выбирают кварцевую его разновидность, состоящую из кремнезёма. Это огнеупорный, твёрдый и прочный материал. Для мелкого литья используют разновидности мелкозернистых составов. Благодаря этому формовочная смесь может похвастаться газопроницаемостью.

Цирконовый песок, хромит и некоторые другие материалы применяют в изготовлении деталей редко. Это дорогие аналоги, хотя они лучше кварцевого песка в смысле теплопроводности, термохимической устойчивости. Пример назначения таких основ – крупные стальные отливки с чистой поверхностью, когда сохранение определённых характеристик становится особенно важным.

Вторым исходным материалом для формовочных смесей можно назвать глину. Это связующее вещество, способствующее сохранению прочности и пластичности. Широко распространены бентонитовые, каолинитовые разновидности состава. Гидридные оболочки из водных молекул образуются на поверхности глиняных частиц в присутствии влаги. После такой обработки сцепление материала улучшается, обеспечивается лёгкое скольжение. Связующая способность глины становится лучше, если она удерживает больше воды на поверхности, пластичность формовочной смеси в этом случае тоже лучше. Прочность смеси возрастает по мере того, как воду удаляют с поверхности.

В качестве связующих веществ для формовочных смесей может выступать не только глина, но и другие компоненты:

1. Сульфитно-спиртовая барда.
2. Декстрин.
3. Смолы синтетического происхождения.
4. Жидкое мыло, и так далее.

Такие вещества включают в состав в количестве 1,5-2%. После отвердение занимает гораздо меньше времени.

В песчано-глинистые смеси вводят и другие добавки, чтобы улучшить первоначальные качества. Пример противопригарных материалов для стального литья:

1. Хромистый железняк.
2. Пылевидный кварц.

Каменноугольная пыль и мазут применяются в случае с чугунным и цветным литьём. Древесные опилки добавляют для увеличения газопроницаемости, податливости.

Формовочные смеси можно разделить на несколько групп по характеру использования:

1. Единые.
2. Наполнительные.
3. Облицовочные.

Сырыми или сухими они могут быть в зависимости от состояния литейной формы при её изготовлении.

В зависимости от литейного сплава выбирают, какой будет состав у формовочной смеси. Учитывают факторы вроде температуры плавления и усадки, массу и размеры, конфигурацию отливки.

Тонкий слой противопригарных материалов используют для предотвращения пригара, улучшения чистоты поверхности. Припыли применяют в случае с сырыми формами.

Формы для чугунных отливок предполагают применение:

Порошкообразную смесь магниевого оксида.

Древесный уголь.

Бетонит.

Порошкообразный графит.

В случае со стальными отливками основная смесь состоит из других компонентов:

1. Циркон.
2. Пылевидный кварц.
3. Огнеупорная глина.
4. Оксид магния, другие подобные материалы.

Противопригарные краски актуальны, когда речь идёт о сухих формах. Допустимо добавление водных суспензий материалов, вместе со связующими.

Литниковые системы

При заливке металлов используют так называемую литниковую систему. Это совокупность каналов и резервуаров, по которым сплав попадает в полость формы из ковша. Литниковая система работает, чтобы металл попадал в форму, и процесс был непрерывным. Обеспечиваются и другие этапы работы:

• Питание отливки, чтобы компенсировать усадку.
• Защита от дальнейших разрушений в форме.
• Защита от попаданий внутрь шлака, воздушных струй.

Любая литниковая система состоит из следующих компонентов:

1. Питатели.
2. Шлакоулавитель.
3. Стояк.
4. Литниковая чаша.

Размывающее действие струи расплава уменьшается благодаря использованию чаши. Эта же часть способствует задержанию всплывающего шлака. Иногда устанавливают фильтры, чтобы повысить эффективность задержания шлаковых включений не только в чашу, но и в другие элементы. Это керамические сетки, либо применяют специальную стеклоткань.

Стояк – это канал с круглым сечением, бывает коническим, либо сужающимся к низу. По нему металл попадает в шлакоулавитель.

Сам шлакоулавитель нужен для задержания шлака и других частиц. Это горизонтальный канал, расположенный в верхней полуформе, обычно трапециевидного сечения.

Суть питателей в том, что это каналы с сечением в виде прямоугольника или трапеции. Они примыкают к шлакоуловителю в нижней части. Назначение деталей – подвод металла непосредственно в полость формы.

Обычное место крепления для шлакоуловителей – нижняя полуформа, они должны при этом сохранять некоторое расстояние до стояка и концов шлакоуловителя. Иначе шлак и другие частицы с большой вероятностью задерживаются внутри. Самое большое сечение у стояка, далее идёт шлакоуловитель, затем питатели.

Каналы для выхода из формы воздуха и газов по-другому называются опорами. Их монтируют над самым высоким местом полости формы, чаще это сторона, противоположная месту, где металл заводят внутрь. Благодаря такой конструкции усадка застывающего материала происходит мгновенно. Полноту заполнения формы металлической частью проще контролировать.

Есть ещё специальные полости, наполненные металлом в жидкой форме. При изготовлении отливок их делают из стали у наиболее массивных частей. Благодаря этой части отливки защищены от рыхлот и усадочных раковин. Сами такие «прибыли» застывают последними, они способствуют бесперебойному процессу заполнения формы жидким металлом.

Ярусная, верхняя и нижняя литниковые системы применяются в зависимости от размеры и форм отливок, состава и свойств литейного сплава. Для мелких деталей с небольшой высотой актуальна верхняя система, она самая простая и доступная. Чем больше высота – тем больше металл размывается струёй, увеличивая процесс разбрызгивания и окисления. Количество неметаллических включений в телах отливок после этого увеличивается.

В случае со средними и толстостенными отливками актуальна нижняя система. Она делает так, что заполнение металлом проходит спокойно. Но конструкция и эксплуатация в этом случае усложняются.

При ярусной системе питания отливок идёт последовательно снизу вверх. Применяется для самых крупных разновидностей отливок. Она сложна в изготовлении, предполагает дополнительный расход металла.

Изготовление литейных форм

Ручное изготовление форм предполагает выполнение действий в следующей последовательности.

Начинают с изготовления нижней полуформы.

На подмодельную доску устанавливают нижнюю половину модели, у которой нет центрирующих шипов. После этого ставят опоку. Разделительным составом покрывают поверхность модели и доски, чтобы смесь и оснастка не прилипали друг к другу. Обычно для этого применяют графит или тальковый порошок, кварцевый песок. 20-30 миллиметровый слой облицовочной смеси тоже наносят на модель, руками вокруг самой модели уплотняют эту же часть. Остальной объём опоки заполняется наполнительной смесью. Трамбовка сначала идёт у стенок опоки, потом переходит к средней части. Линейку применяют для срезания излишков. Отверстия для выхода газов накладывают на расстоянии 10-15 миллиметров от модели, и 40-50 мм друг от друга. Вторая подмодельная доска закрывает заформованную опоку, потом всё переворачивают на 180 градусов.

Изготовление верхней полуформы.

Верхнюю половину модели устанавливают на нижнюю половину, по центрирующим шипам. Следом устанавливают модели шлакоуловителей вместе со стояком и выпорами. Тонким слоем сухого кварцевого песка посыпают поверхность разъёма формы, чтобы защититься от прилипания смеси в нижней опоке к формовочному аналогу. По центрирующим штырям на нижнюю опоку устанавливают верхнюю. Наполнение формовочными смесями идёт так же, как и в случае с верхней частью. Литниковую чашу прорезают гладилкой, когда уплотнение смеси завершено.

Извлечение моделей.

Требуется раскачать модели стояка и выпоров, удалить их из верхней полуформы. Опоку внизу тоже снимают, потом поворачивают на 180 градусов, чтобы разъём находился вверху. Питатели прорезают гладилкой, в плоскости разъёма нижней полуформы. Половину обычных моделей и модель шлакоулавителей тоже удаляют из полуформ, слегка раскачав конструкции. Важно удалить любые дефекты, которые появились в процессе работы. Для удаления возможных засоров всё обдувают сухим влажным воздухом. Молодой древесный уголь или графит применяют для припыливания поверхности.

Сборка литейной формы.

Стержень устанавливают в нижнюю полуформу, когда подобное действие необходимо. Потом сверху идёт верхняя полуформа. Скобами или штырями конструкцию фиксируют, потом на верхнюю полуформу устанавливают груз. Это необходимо, чтобы предотвратить уход металла жидкой формы через разъём во время отливки. Металл заливают в форму, пока не будет заполнен весь объём.

Литьё на основе выплавляемых моделей

Такой способ использовался для литья скульптур ещё много лет назад. В 40-ых годах двадцатого века нашёл применение в сфере машиностроения.

Отличается трудоёмкостью процесса и высокими ценами. Но во многих ситуациях оправдано и применение такой технологии, например:

1. При отсутствии последующей обработки механического характера.
2. Если механическая обработка сама слишком сложная и трудоёмкая.
3. Используются труднообрабатываемые сплавы.

Изготовление отливок по выплавляемым моделям существует большое количество, как и рецептур по модельным и формовочным смесям.

Широкое распространение получила смесь, в которой по 50% стеарина и парафина. Под небольшим давлением в пресс-форму из печи размещают легкоплавкий сплав в расплавленном состоянии. Результат – легкоплавкие модели, сохраняющие точные размеры.

Легкоплавкую модель достают из формы, когда изделие полностью затвердеет. Потом всё собирается в блоки с литниковой системой. Следующий этап – погружение в огнеупорную суспензию, состав которой включает 70% кварцевой муки и 30% гидролизованного раствора этилсиликата с повышенной клейкостью. Блок с моделями посыпают кварцевым песком, потом подвергают сушке. Эти операции повторяют по несколько раз, чтобы в итоге получить конструкцию с толщиной 5-8 миллиметров.

Плавление идёт с помощью горячего воздуха, температура которого составит 120-150 градусов, допустимо применение и холодной воды. В металлический жакет помещают облицованную и просушенную форму, когда речь идёт о крупных разновидностях отливок. Потом всё засыпают песком и уплотняют, либо засыпают металлическими смесями.

Потом идёт прокаливание готовой формы, пока не наберётся температура в 850-900 градусов. При таких условиях выгорают все остатки легкоплавкого металла. Сама форма становится прочной керамической оболочкой.

Расплавленный сплав помещают в форму. Используют центробежные силы, когда возникает необходимость.

Блоки отливок выбивают из опок после того, как металл затвердел. Отдельно отбивают корку из керамики. Для этого отливки выщелачивают в ванне с раствором при 120 градусах. Потом остаётся всё промыть в горячей воде. Многие заводы автоматизируют и механизируют процессы обработки.

Для получения точных отливок в промышленности начали применять следующие технологии:

• По газифицирующим моделям.

• По выжигаемым моделям.

• По размораживаемым.

• На основе растворяемых.

• Газофицируемые модели или использование пеномоделей – один из самых перспективных методов.

В этом случае предполагается применение неразъёмных форм. Из них модель не извлекают. Теплота расплавляемого металла и обеспечивает газификацию. Масса итоговых отливок – от 0,2 килограмм до нескольких тонн.

Малой плотностью отличается сам пенополистирол, который применяют в изготовлении деталей. Его разложение происходит при 300-350 градусах. В результате выделяются только пары стирола, обработка идёт даже обычной проволокой и ножами.

Для единичного производства берут пенопластовые модели, проходящие ручную обработку. Пилы, рубанки и станки становятся незаменимыми помощниками в этом процессе. Модели можно изготавливать по частям, чтобы потом соединять их в единое целое.

Вспенивание внутри форм из пластмасса или металла – метод, который применяют в случае с крупносерийным производством. Полистироловые гранулы загружают внутрь формы с полостью, которая напоминает модель по конфигурациям и размерам. Гранулы начинают вспениваться и расширяться при нагревании, спекаются друг с другом. Полость формы заполняется полностью. Модель извлекают из формы после окончания охлаждения.

Для формовки пенопластовых моделях в опоках используют обычные методы. Встряхивающие и вибрационные станки применяют для формовочных смесей.

Форму заливают сплавом, когда производство почти закончено. Модель проходит газификацию. Газы удаляются в выпоры. Отливка образуется на том месте, где раньше была модель.

Изготовление отливок на пенопластовой основе предполагает и другие методы. На завершающих этапах удаление модели предполагает применение таких технологий:

1. Растворение.
2. Прокаливание формы.
3. Электроплавка.
4. Продувка формы.

Пенопластовые модели легко заменят выплавляемые аналоги.

Применение оболочковых форм

Расплавленный металл свободно заливается в оболочковые формы на основе из термореактивных смесей.

Разновидность способа литья с разовыми песчаными формами. В итоге появляются поверхности с высоким качеством изготовления. В основе смеси – кварцевый песок и смола синтетического происхождения. При 70 градусах фенолформальдегидные смолы начинают растворяться, их температура плавления достигает 120 градусов. Спустя несколько секунд материал переходит к отвердению. При 450 градусах у смолы идёт выгорание. Способы получения оболочковых форм основаны на способностях смол переходит из жидкого состояния к твёрдому необратимому. После заливки модель легко разрушается, освобождая необходимое место.

Литьё в металлические формы или кокиль

Кокилями называют модели, изготовленные из металла. Расплавленные составы свободно растекаются по ним для получения результата.

Чугун, сталь и другие сплавы применяют при изготовлении кокиля чаще всего. Способы такого литья отличаются своими преимуществами:

1. Большое число заливок, от нескольких десяток до сотен тысяч.
2. Чем ниже температура заливаемого сплава, тем больше стойкость.
3. Применение формовочной смеси в этом способе исключено.
4. Технико-экономические показатели производства улучшаются.
5. Лучше санитарно-гигиенические условия труда.

Процесс катализации сплава ускоряется благодаря высокой теплопроводности кокиля. Тогда отливки обладают повышенной герметичностью, механические свойства у них тоже повышены.

Допустимо многократно получать отливки разных размеров, ведь металлические формы прочные. Качество поверхности повышается при минимальном физико-химическом взаимодействии между металлом формы и отливки.

Есть и недостатки:

• Необходимость точного соблюдения технологических требований, иначе возникнет напряжение.
• Высокая стоимость производства кокилей.
• Малая стойкость форм.

До 6% от общего числа стальных отливок получают в кокилях. Для серийного и массового производства этот метод отливки будет целесообразным с экономической точки зрения. Изготовление чаще идёт из двух половин, которые в обычном литье соответствуют полуформам. Внешней конфигурации отливки соответствует рабочая полость кокиля. В эту форму устанавливают песчаные стержни, образующие полость с конфигурациями отливки. Каналы литниковой системы выполняют, чтобы заливать кокиль жидким металлом в плоскости разъёма или в стержне. Между полостью кокиля и стержнем пространство полностью заполняют сплавом, в результате чего получаются отливки. Кокиль раскрывают после затвердевания, изнутри выталкивается готовая отливка.

После процессы повторяют.

Кокиль выпускают с одним или нескольким разъёмами, в зависимости от конфигурации отливки. Сами плоскости у разъёма тоже бывают нескольких видов:

1. Горизонтальные.
2. Вертикальные.
3. Комбинированные.

На рабочую поверхность наносят теплоизоляционные покрытия, способствующие достижению следующего результата:

• Повышение стойкости кокиля.
• Защита от образования закалённого слоя возле поверхности.
• Уменьшение скорости охлаждения отливок.
• Для изготовления теплоизоляции применяют один материал, либо сразу несколько. Патока или жидкое стекло выступают связующими материалами.

Кокиль отличается почти полной газонепроницаемостью. Через выпор и специальные каналы газ удаляется из конструкции. Стандартная глубина каналов составит 0,2-0,5 мм. Жидкий сплав через них не вытекает, зато для удаления именно газов конструкция подходит хорошо.

По сравнению с песчаными формами, такой процесс гораздо легче механизировать и автоматизировать. Однопозиционные и карусельные кокильные машины облегчают механизацию. Машины помогают автоматизировать такие процессы:

1. Открывание и закрывание кокилей.
2. Постановка, удаление металлических стержней.
3. Выталкивание отливок из кокиля.

Технология литья под давлением

Под давлением в этом случае осуществляются такие этапы, как заполнение сплавом и формирование отливок. В массовом производстве тонкостенных изделий технология стала незаменимой. Плюсы:

• Большая точность размеров у отливок.
• Высокое качество поверхности.
• Отсутствие требований по механической обработке.

В час этим методом легко выполнить 200-400 циклов. Формы изготавливаются стальными при литье под давлением. Характерно применение неразъемных стержней, изготовленных из металла. По сравнению с кокилями, формы и конструкция здесь более сложные, поэтому возрастает и стоимость. Песчаные стержни слишком легко разрушаются под воздействием струи металла. Образуется газовая пористость, поскольку газы не успевают удалиться из формы.

Предполагается использование пресс-форм – это сложные приспособления из 30-=100 деталей. С рабочей частью, выполненной из специальных вкладышей. Для образования отверстий в отливке автоматически вставляются и вынимаются металлические стержни.

Камера прессования заполняется сплавом. Полость пресс-формы заполняется металлом во время этого процесса. Отливку выталкивают толкателями, когда конструкция раскрывается.

Машины для литья под давлением – разновидность сложных технических установок. Вот лишь основные детали:

• Корпус.
• Направляющие.
• Гидравлические цилиндры. Последние приводят в движение половины пресс-формы, отвечают за металлические стержни.
• Те же цилиндры создают давление для прессования металла.

Низкое давление – промежуточный вариант между обработкой под давлением и с использованием кокилей. Электронагреватели применяют для расплавления металла в герметически закрытом тигле. По стальному металлопроводу основные материалы попадают в форму. Давление газа внутри тигля снимают после отвердения, потом идёт удаление отливки.

О центробежном литье

Предполагается свободная заливка во вращающиеся формы. Формирование отливок идёт при воздействии на них центробежных сил. Заливаемый металл отбрасывается к стенкам формы, где всё твердеет, приобретает конечную форму. В промышленности этим способом получают разные изделия.

Для образования полостей цилиндрических отливок стержни в этом способе не используют. Итоговые изделия могут похвастаться высокими механическими свойствами, плотностью. Благодаря этому методу становится проще обрабатывать сплавы с низкой жидкотекучестью.

Центробежное литьё отличается и некоторыми недостатками. Главный – трудность получения качественных отливок, когда речь о ликвирующихся сплавов. Отмечают невозможность выполнения точных размеров отверстий в отливках. Результат зависит от того, сколько внутрь залито металла.

Формы вращаются за счёт воздействия специальных машин, которые называются центробежными. Оси вращения бывают горизонтальными или вертикальными, в зависимости от расположения в пространстве.

Поперечное сечение и равномерная толщина стенок характерны для изделий в случае с горизонтальной осью вращения. Отличный вариант для длинных, трубкообразных изделий. Через желоб металл из ковша заливают в форму. Жидкий металл попадает на внутреннюю стенку вращающейся формы. Вокруг образуется плотная цилиндрическая отливка, которую потом легко удалить изнутри. Центробежные машины предполагают применение только металлических форм.

В случае с вертикальной осью форму закрепляют на шпинделе, а движение идёт за счёт силы электродвигателя. Форма вращается до тех пор, пока отливка не затвердевает, и её не извлекают из внутреннего пространства.

Внутренняя поверхность у осей вращения формы в случае с вертикальным расположением параболическая. Толщина вверху у отливки больше, чем внизу. Высота отливок в результате этого метода остаётся небольшой.

Литье металлов. Виды и методы отливки

Интересующиеся литьем металлов наверняка знают всё об этой процедуре изготовления металлических изделий особой формы. Технология и способ плавки металла с последующим его преобразованием в деталь необходимой формы – это не сложный, но трудоёмкий процесс.

Литье металлов – это способ изготовления форменных изделий методом расплавки металла и его заливки в специальную форму. Полученное в результате расплавки металла изделие специалисты называют «отливка».

Практиковать изготовление отливок, можно подвергая воздействию высоких температур любой тип металла, однако необходимо учитывать то, что каждый отдельный металл обладает рядом особенных свойств, которые отображаются на процессе литья металлов. Стоит обратить внимание, что некоторые металлы обладают низким уровнем текучести, что усложняет процесс разжижения такого материала при помощи высоких температур.

Особое внимание необходимо уделить не только изучению свойств металлов и технологии их нагрева и дальнейшей отливки, а и способам, с помощью которых получают те или иные изделия, поэтому перед тем, как заняться изучением самого процесса литья, необходимо определиться, какому виду литья Вы бы хотели научиться в первую очередь.

Широко распространено литье металлов в землю, или литье с кристаллизацией. Популярны виды литья в металлическую форму и вакуумная заливка. Особой сноровки требуют центробежное литьё и литьё по выплавляемым формам.

На самом деле литье металлов – это не такое уж и редкое занятие. Человек регулярно сталкивается с продуктами отливки из металлов в своей повседневной жизни. Из металлов льют отдельные запчасти для бытовой техники: пылесосы, стиральные и швейные машины, стационарные телефонные аппараты и всевозможные светильники оснащены деталями, которые являются продуктами литья металлов.

В ювелирном деле и стоматологии очень часто прибегают к литью мягких металлов, таких как золото или серебро. Из этих металлов удобно делать золотые коронки для зубных протезов или, например ювелирные украшения самой разнообразной формы и размера.

Металл, который очень неохотно поддаётся температурному воздействию – сталь, этот металл ещё называют черным металлом, который имеет самую сильную стойкость к высоким температурам. Лучше всего плавятся и быстрее принимают нужную форму цветные металлы – золото, серебро. Отлично плавятся сплавы, в основе которые есть медь, алюминий, никель, свинец и цинк.

Львиную долю внимания стоит уделить тому, что литьё металлов требует наличия подходящих форм, на самом деле Вы можете отлить из растопленного металла, что угодно, например, садовое украшение или изящное колечко из золота. Поэтому форму для литья необходимо приобретать исходя из своих целей, вида плавки, особенностей металла.

Многие мастера изготавливают такие формы в индивидуальном порядке, однако есть и стандартные. Общая суть понятия «форма для плавки» заключается в том, что Вы должны приобрести полость, в которую можно будет залить растопленный металл, и в которой он примет необходимую форму, что после застывания даст возможность получить желаемое изделие.

Литьё металлов и сплавов

В настоящее время большинство деталей (до 90%), используемых в производстве, машиностроении, строительстве, приборостроении и прочих отраслях, произведены при помощи технологий литья. Метод литейного производства изделий способствует разумному распределению металла по форме, а также позволяет изменять толщину сечения на участках, испытывающих наименьшие или наибольшие нагрузки.

Металлосервисный центр «Ионмет» специализируется на специальных литейных технологиях, включая литьё в разовые неразъёмные, а также постоянные и полупостоянные разъёмные формы, и выполняет все виды работ по промышленному литью – от изготовления модельной оснастки и уникальных изделий до крупносерийных партий высокоточных деталей, не нуждающихся в дополнительной механической обработке на станках.

Технология литья выбирается в зависимости от ряда таких технологических условий, как размер, форма заготовки, литейные свойства металла и сплавов (жидкотекучести, линейной и объёмной усадки, склонности к ликвации и образованию трещин, поглощению газов, пористости), сплава, нужного качества поверхности и т.д. Также тщательно анализируются технико-экономические условия всех этапов производства.

Производственная компания «Ионмет» оказывает услуги литья из различного металла: стали, чугуна, литье из меди, алюминия и цинка, в том числе для оболочковых форм и стержней, пресс-форм для литья цветных металлов и сплавов под давлением (с ползунами, гидроцилиндрами, наклонными толкателями, вкладышами, одногнездные и многогнездные и т. д.), стержневых ящиков, сложных тонкостенных моделей, фиксаторов, толкателей, окантовочных рамок и т. п.

ВИДЫ ЛИТЬЯ

Отливание расплавленного металла в специальную форму, или кокильное литье, является одним из самых точных и качественных методов для получения отливок. В переводе с французского языка, кокиль значит скорлупа или раковина. Расплавленный металл заливается в специализированную многократно используемую форму. При помощи технологии литься в кокиль можно получить детали с плотным строением, обладающие хорошей герметичностью, хорошими физико-механическими свойствами, точными размерами, а шероховатость может быть Ra = 40…10 мкм.

Технология кокильного литья хорошо подходит для выпуска средних и мелких отливок массой не более 250 кг в условиях крупносерийного и массового производства. Обычно с помощью данной технологии производятся детали из сплавов алюминия и меди, в связи с этим главными составляющими кокиля являются вставки, полуформы, плиты, стержни и т.д.
Используя один кокиль, за год возможно произвести более 20 крупных или 400 единиц маленьких чугунных отливок, а если при использовании сплавов алюминия – до 700.

Литье под давлением (ЛПД) еще называется пресс-литьем. Это один из видов точного литья, в процессе которого высокое давление воздействует на расплавленный металл, в результате чего он заполняет разъемную форму и кристаллизуется. С помощью такого метода литься можно получить отливки деталей с тонкими стенками (до 0,5 мм) из сплавов алюминия, меди, магния, цинка. Кроме того, таким способом доступно изготовление армированных отливок.

Отливки, произведенные при помощи технологии ЛПД, имеют точные формы и высокое качество поверхности, однако существует и ряд ограничений, касающихся сложности контура, толщине стенок, химическому составу сплавов и марок. Таким образом, масса отливки может значительно варьироваться от нескольких десятков килограммов до нескольких граммов, в то время как толщина стенки изделия может быть менее 1 мм. Технология отливки деталей под давлением находит применение в массовом и серийном производстве деталей для авиационной и автомобильной отрасли, электронной и радиопромышленности.

Способ литья по выплавляемым моделям известен с древних времен. Его еще называют литьем по восковым моделям или литьем в разрушаемую форму. Это один из сложнейших и самых трудоемких видов литья. Такую технологию отливки применяли в Китае и Египте более четырехсот лет назад, а в России этот вид литья использовался для отливки пушек, колоколов и даже скульптур.

В производстве литье по выплавляемым моделям начали применять в середине прошлого века. Это было связано с активным развитием промышленности и наращивании производственных мощностей.

На сегодняшний день, методом литья по выплавляемым моделям изготавливаются средне-и малосерийные детали со сложным контуром, тонкими стенками, имеющие малую поверхностную шероховатость, минимальный припуск на обработку изделия резанием и т.д. Кроме того, значительно сокращается количество металлической стружки при изготовлении арматуры, деталей для машин, турбинных лопаток, хирургических инструментов и ювелирных изделий.

В ходе технологического процесса используются получаемые по разовым моделям неразъемные формы из керамики, где применяются жидкие смеси для формовки. Перед тем как залить расплавленный металл, из формы удаляется модель, это происходит путем выжигания, растворения или выплавления. Чтобы упрочнить изделие и удалить остатки модели, форма подвергается сильному нагреванию до высоких температур.

Предшествующее заливке прокаливание формы способствует наилучшем заполнению расплавом металла.

Процесс кронинга еще называют литьем в оболочковые формы, – является самым рациональным методом, при помощи которого из сталей , высокопрочного чугуна, жаропрочных сплавов, латуни, бронзы производятся ответственные детали. Например, рабочие и направляющие колеса, вентили, коленчатые валы и многие другие изделия.
Технология кронингового литья была запатентована еще в 1940-хх гг. в Германии И. Кронингом. В данном методе в качестве связующих элементов используются смолы. В результате, при производстве изделий с помощью литья в оболочковые, в полтора раза повышается точность и шероховатость поверхности отливок по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы. Помимо этого, припуск на механическую обработку уменьшается в полтора раза.

Технологические свойства оболочковых форм обладают такими заметными преимуществами как прочность, податливость, газопроницаемость, негигроскопичность.

При помощи технологии центробежного литья выпускаются отливки труб, барабанов, ободов, втулок, изделий дискообразной формы, зубчатых и маховых колес, а также иных тел вращения. В пресс-форму, совершающую вращение вокруг горизонтальной, вертикальной, наклонной осей, заливается расплавленный металл, который остается там до кристаллизации.

Благодаря центробежным силам, оказывающим дополнительное воздействие на расплавленный металл, метод центробежного литья является высокоэффективной технологией производства, поскольку, помимо всего прочего, позволяет увеличить плотность металла отливки, повышает жидкотекучесть и существенно снижает расход металла.

Центробежное литье используется при производстве изделий из углеродистых, легированных сталей, чугуна, цветных сплавов, кроме того, возможен выпуск биметаллических отливок.

На каждом производственном этапе осуществляется контроль качества, на этапе выплавки ведется контроль химического состава металла.

Литьё чёрных и цветных металлов, включая литьё фасонных изделий со сложным контуром на заказ, осуществляется на основе предоставленной конструкторской документации, технического задания, моделей или пресс-форм. По индивидуальному заказу клиента возможно изготовление литых изделий в соответствии с ТУ, ОСТ, либо иными документами, которые разработаны и действуют на предприятии заказчика.

Литье из цветных металлов

Литье из цветных металлов — это способ получения металлических фасонных деталей способом заливки расплавленного металла в форму. В качестве материала используют металлы с невысокой температурой плавления: алюминий, медь, латунь или бронза.

Литье из цветных металлов осуществляется следующими методами:

• центробежное литье;
• литье в кокиль;
• формовка песчано-глинистых форм.

Широко используемым и эффективным является способ центробежного литья из цветных металлов. Преимуществом этого метода считается получение минимально возможного количества отходов при изготовлении деталей.

Используя метод литья в кокиль, расплавленный металл заливается в форму под действием гравитации. На серийном производстве литейная форма может использоваться многократно. При завершении этого процесса отливное изделие подвергается обязательной механической обработке. Обработка необходима для того, чтобы придать детали окончательный вид и необходимые свойства.

Метод литья из цветных металлов стал применяться совсем недавно, его особенность в том, что он помогает получить необычные формы любой сложности. Поэтому все художественные задумки дизайнеров теперь легко воплотить в жизнь. Примером могут служить разнообразные кованые ворота, отлитые при помощи литья в кокиль.

Литье из алюминия

Один из самых распространенных способов литья из цветных металлов — литье из алюминиевых сплавов.

Этот процесс осуществляется тремя основными методами:

• литье в кокиль;
• литье под давлением;
• литье по выплавленным моделям.

Литье в кокиль. Эта технология является самой распространенной благодаря возможности многократного использования литейной формы, а также высокой степени кристаллизации алюминия. Металлические формы способствуют получению качественных изделий, исключая появление дефектов на готовой продукции.

Литье под давлением. Отливки, изготовленные таким методом, максимально точно соответствуют размерам готовых деталей. Такой эффект достигается путем заливки металла в формы под действием пресса. Преимущество этого способа в том, что детали изготавливаются с идеально ровными поверхностями.

Литье по выплавляемым моделям. Этот метод литья из цветных металлов не является современным. Поэтому сегодня его используют для изготовления небольших деталей из сплавов, которые не подвержены механической обработке.

Литье металлов в Санкт Петербурге

Литье — процесс получения  металлической детали или заготовки, путем заполнения металлом в расплавленном, жидком, состоянии полости или емкости требуемой формы с последующим охлаждением и отвердением металла.

Получить необходимую, точную форму при литье металла невозможно. Обязательно проводится последующая механическая обработка металлической заготовки до получения нужного результата.

Литье металла подразделяется в зависимости от вида металла на два типа:

• Черное изготовление литья. Это сплавы на основе железа и чугуна.
• Цветное литьё. Цветные и драгоценные металлы, сплавы. Они, в свою очередь, делятся на лёгкие и тяжелые. Лёгкие — магний, алюминий, титан. Тяжёлые – свинец, медные сплавы, цинк, олово, никель.

Литье из черных металлов используется везде, где требуется крупные долговечные изделия, способные выдерживать продолжительные нагрузки. Подобным образом производят строительные конструкции, станины и другие части различных станков и детали корпусов транспортных средств.

Литье из легких цветных металлов применяют при изготовлении деталей в отраслях, где требуется снизить вес конечного изделия:

• в авиационной и космической промышленности,
• производстве вычислительной техники,
• бытовой техники,
• электронной техники,
• современных планшетов и телефонов, 
• медицинской отрасли при протезировании.

Литье из тяжелых цветных металлов используется в химической отрасли, электронике и транспортной промышленности, где требуются детали повышенной прочности с высокими антикоррозийными свойствами.

По технологическим характеристикам литье металла подразделяется на 4 вида:

• Под воздействием силы тяжести:
• Под низким давлением;
• Изготовление изделий под высоким давлением;
• Инжекционное (или электро-шлаковое).

По способам изготовления деталей различают:

• литье в землю (это древний способ вытесняется современными технологиями с крупных производств, но используется в мелких кустарных мастерских),
• в металлические формы (кокили),
• по газифицируемым моделям.  

Литье изделий в металлические формы позволяет использовать одну матрицу более 300 раз.

Литье металла по газифицируемым моделям приобретает все большую популярность на современных металлургических предприятиях благодаря своей универсальности, возможности получать детали любых сложных конфигураций без сложного изготовления форм и моделей.

Правильный подбор вида и способа литья металла позволит качественно в выполнить литье по чертежам заказчика.

Литье цветных металлов на заказ – Заказать литье черного металла – Закажите изготовление цветного литья

ЛИТЬЕ МЕТАЛЛА – это изготовление деталей и изделий путем литья в полость специальной формы расплавленного черного, цветного металла. Литье черного металла, такого как сталь или чугун производится в плавильных печах с футеровкой. Литье цветных металлов (медь, алюминий) производится в графитовых тиглях. При остывании металл внутри формы застывает, приобретая вид требуемого изделия. РОСИНДУКТОР – это литье на заказ по вашему техническому заданию. Производим литье металлов на заказ в короткие сроки по минимальным ценам.

Содержание:

Литье цветных металлов и сплавов

Во время переработки цветных металлов на их поверхности образуется оксидная пленка, защищающая от коррозии, поэтому такое литье востребовано в металлургии, автомобиле- и судостроении, авиационном бизнесе, в производстве электротехники. Цветные металлы обладают пластичностью, текучестью и упругостью, благодаря чему им несложно придать необходимую форму.

Литье черных металлов

Сталь, ковкий и литейный чугун относят к черным металлам. Литье черного металла находит широкое применение во многих отраслях, благодаря прочности и надежности этих материалов.

Литье драгоценных металлов

Отливки из платины, золота, серебра применяются в ювелирном деле и в стоматологии для производства коронок и пломб. Кроме того, благодаря высоким антикоррозийным свойствам, литье драгоценных металлов находит применение в электротехнической промышленности.

Формы для литья металла

Используемые для литья формы можно разделить на два вида: разовые (песочные) и многократные. Многократные формы могут быть огнеупорными керамическими, металлическими и графитовыми. Литейные формы из металла делятся на два основных типа: открытые (изложницы) и закрытые (кокили). Кокиль имеет внутри полость, имеющую соответствующую конфигурацию и оснащен заливочной системой в верхней части формы. Также существуют оболочковые формы из порошка диоксида кремния или гипса, подходящие для литья цветных металлов. Для литья стали и драгоценных металлов используются пресс-формы, которые изготавливаются из металла и заполняются пластмассой, парафином или ртутью.

Процесс литья металлов

Суть технологического процесса литья изделий из металла заключается в заполнении специальной литейной формы жидким расплавом, который при охлаждении кристаллизуется и приобретает нужную форму. Производство металла литьем определяется рядом значительных преимуществ: высокой степенью идентичности деталей в партии, малым объемом отходов, относительно невысокой стоимостью оборудования и небольшим количеством этапов, необходимых для получения готового изделия.

Способы литья металлов — виды литья металлов — методы литья металлов

Существует несколько способов литья металлов:

• Самый старый метод — литье металлов в землю. Этот способ идеально подходит для литья изделий с крупными габаритами.
• Литье металлов под давлением применяется для производства изделий и деталей из сплавов цветных металлов и некоторых видов стали. Отливки изготавливаются в специальных пресс-формах.
• Вакуумное литье металлов применяется для жаропрочных сплавов или титана. Перед заливкой в формы металл расплавляется в вакууме, за счет чего в нем существенно снижается содержание газов.
• Непрерывное литье цветных металлов позволяет значительно сократить производственный цикл получения готовых деталей. С помощью машин непрерывного литья можно производить отливки из любых видов стали.
• Литье металлов в песчаные формы широко распространено для изготовления отливок разных габаритов. Метод подходит для изготовления изделий и деталей из стали, цветных металлов и чугуна, вес которых может разниться от нескольких грамм до десятков и даже сотен тонн.
• Литье металлов по выплавляемым моделям применяется для выполнения тонкостенных изделий и отливок со сложной конфигурацией. С помощью этого метода проще получать отливки высокой точности с толщиной стенок от 0,5 мм.
• Литье металлов в кокиль обеспечивает высокую плотность металла и высокое качество литой поверхности. Мелкозернистая поверхность полученных таким образом отливок обуславливает их хорошие механические свойства.

Технология литья металлов — литье заготовок металла

Технология литья деталей из металла определяется свойствами исходного материала: химическими свойствами, жидко текучестью расплава, механическими характеристиками, тугоплавкостью и температурой плавления. Способом промышленного литья возможно изготовление изделий цветных, черных, драгоценных и редких металлов.

Оборудование для литья металла

Для изготовления отливок из металла используется разное оборудование: литейные печи, машины для литья, ковши, вспомогательные устройства. Печь для литья металла необходима для плавления материала перед заливкой в форму. Чаще всего для этой цели используются индукционные, электродуговые и газовые печи. Машины для литья обеспечивают правильное заполнение формы, спрессовывая расплавленный металл. Для хранения, транспортировки и подачи расплавленного материала используются особые ковши. Специальные системы автоматизации позволяют управлять процессом при помощи компьютера, сводя к минимуму участие человека.

Пресс-форма литья металла

Пресс-формы для литья металла используются в серийном производстве. Применяются они чаще всего в процессе литья по выплавляемым моделям и литья под давлением. Такие формы могут быть как съемными, так и стационарными, для одной детали или многогнездными. Процессы в форме могут управляться автоматикой или вручную. Для изготовления форм для литья из металла требуется высокоточное оборудование и наличие соответствующего опыта специалистов.

Изготовление литья металла на заказ — литье металлов услуги — Росиндуктор.рф

Изготовление литья металла на заказ и его качество в большей степени зависит от используемого в процессе оборудования. Компания ООО «РосИндуктор» готова предоставить вам услуги по литью металлов высочайшего качества по доступной цене.

Литье металла заводы

Компания ООО «РосИндуктор» сотрудничает с передовыми литейными заводами. С нашей помощью вы можете заказать изготовление литых изделий на территории РФ и за рубежом — мы позаботимся об исполнении заказа и доставке товара в короткие сроки.

История литья металлов | MetalTek

Сегодня литье металла – это сложный и замысловатый процесс, требующий точной химии и безупречного исполнения. Хотя современные методы могут быть относительно новыми по сравнению с историей человеческой цивилизации, первое литье металлов на самом деле можно проследить вплоть до 4000 г. до н.э. В те времена золото было первым литым металлом из-за его ковкости, а тогда металл из инструментов и украшений использовался повторно из-за сложностей получения чистой руды.Однако медная лягушка – самая старая из известных в настоящее время отливок; считается, что он был сделан в 3200 году до нашей эры в Месопотамии (современный Ирак). Затем бронза стала предпочтительным металлом для литья из-за ее жесткости по сравнению с золотом, и ее плавили и отливали в различные инструменты и оружие с помощью постоянных каменных форм. Процесс литья распространился в Египет к 2800 году до нашей эры, и эффективное выполнение этого процесса оказало огромное влияние на их усиление в бронзовом веке.Около 1300 г. до н.э. династия Шан в Китае первой применила литье в песке при плавлении металлов. Затем, около 500 г. до н.э., династия Чжоу представила миру чугун, но он использовался в основном для фермеров. Чугун не стал военным инструментом или украшением вплоть до династии Цинь почти 300 лет спустя.

Перенесемся вперед почти на 1000 лет, и в то время религия играла важную роль в развитии и внедрении инновационных технологий в литейном производстве. Необычайная эволюция произошла в результате строительства соборов и церквей, процессы плавления и изготовления форм быстро продвинулись, чтобы не отставать от требований доминирующей католической церкви.Это также обозначило границу периода между литьем в художественных целях и рассмотрением литья как технологии с неизвестным потенциалом. Вскоре после развития литья колоколов, по иронии судьбы, монах из Гента (современная Бельгия) был первым, кто в 1313 году отлил пушку с использованием той же технологии. Спустя более 150 лет после первой литой пушки Ваннокчо Бирингуччо, также известный как отец литейной промышленности, сделал первый письменный отчет о литье и методах литья.Его работа, De Le Pirotechnia , была разделена на 10 разделов, охватывающих многие темы, включая минералы, анализ, плавку, сплавы, литье, а также алхимию; это один из старейших технических документов эпохи Возрождения.

Примерно 200 лет спустя, после того, как в Новом Свете были основаны британские колонии, в Согусе, штат Массачусетс, было запущено первое «американское» литейное производство. Это литейное предприятие, Saugus Iron Works, было открыто в 1645 году и также пользовалось освобождением от налогов наряду с 20-летней монополией на все производство чугуна благодаря Общему суду Массачусетса.Почти 300 лет спустя это начало американской черной металлургии, наконец, стало национальным историческим памятником в 1968 году после того, как в течение 15 лет было частным музеем Института железа и стали. Хотя точный год оспаривается, где-то между 1756 и 1767 годами произошла трансформация железнодорожной отрасли, когда Ричард Рейнольдс, а не компания US Foil Company, начал замену существующих деревянных рельсов чугунными рельсами для транспортировки железа и угля в Шропшире, Англия. .

Примерно в то же время семь мужчин с литейным образованием поставили свои подписи под Декларацией независимости.Среди наиболее примечательных мастеров-литейщиков, подписавших самый известный документ в истории, Джордж Тейлор был мастером по металлу и полковником в ополчении Пенсильвании, он начал свою карьеру с загребания угля в печи на заводах Warwick Furnace, Rock Run Furnace и Coventry Forge. Даремский металлургический завод; его компания была первым поставщиком боеприпасов для Континентальной армии, производившей дробовик, пушечные ядра, дробовики и пушки. Джордж Росс также подписал Декларацию независимости и имел значительные связи с черной металлургией.Компания Росса отвечала за строительство многих печей и кузниц, в том числе Mary Ann Furnace и Spring Forge. В дополнение к своему резюме, Росс также был полковником Континентальной армии и был судьей в Адмиралтейском суде Пенсильвании, где вопрос о правах государства стал центром внимания недавно созданной страны. Помимо своего вклада в металлообработку и независимость Америки, сын Росс женился на Бетси Гриском, которая позже была известна созданием первого американского флага.

Вскоре после американской революции центробежное литье стало последней инновацией в литейной промышленности.Хотя общая идея использования центробежных сил для производства отливок была известна в течение некоторого времени, А.Г. Экхардт получил патент в 1809 году, который раскрыл физику и преимущества этого нового процесса. Менее чем через десять лет компания Mount Joy Forge, позже известная как Valley Forge, была первой в США, производящей стальное литье. Помимо деловых отношений Джорджа Тейлора и Джорджа Росса, а также производства стали в Valley Forge, Пенсильвания стала домом для многих инноваций в металлообработке не только в Америке, но и во всем мире.Это мнение продолжало подтверждаться в 1837 году; Компания S. Jarvis Adams Co. разработала первую формовочную машину, которая будет коммерчески доступна на рынках. Дальнейшее развитие этой машины привело к получению в 1849 году первого патента на машину для литья под давлением Дж. Дж. Дж. Стерджисс, он использовался для удовлетворения растущей потребности в свинцовой печати в растущей газетной индустрии.

20 ^– век стал местом бурного роста технологий и процессов литья, на которых основаны самые современные методы.Спустя семь лет после окончания Первой мировой войны рентгеновская технология впервые была использована для определения качества отливки. После этого прорыва все отливки, сделанные для военных самолетов США, должны были пройти такие проверки, чтобы быть принятыми.

Следующее крупное новшество в мире литья произошло полвека спустя, когда ESCO Corp. стала первым сталелитейным заводом, который в 1973 году стал производить сплавы с помощью процесса кислородного обезуглероживания аргона (AOD). доступный метод для моделирования затвердевания металла или заполнения форм до тех пор, пока такие программы, как MAGMA-soft, ProCast и Flow3D, не появились на рынке в качестве решений для моделирования форм в 1980-х годах.

В начале 80-х годов прошлого века компания MetalTek International впервые внедрила новый процесс под названием почти чистое формование , которое сочетает в себе различные технологии формовки, такие как литье в песчаные формы и литье по выплавляемым моделям , с центробежным процессом с высокой степенью целостности, чтобы максимизировать преимущества. каждого. Сетевое формирование можно легко добавить, чтобы добавить O.D. профили для центробежного литья деталей с использованием песчаных, керамических или разъемных графитовых матриц. Истинное формование сетки при уровнях литья по выплавляемым моделям О.D. Детали могут быть добавлены, используя запатентованную технологию формирования сетки MetalTek и специальные инструменты. Помимо снижения затрат за счет экономии из-за меньшего количества используемого металла, центробежное литье позволяет осуществлять более жесткий контроль качества, особенно в тех случаях, когда затвердевание сплава является проблемой. Наконец, поскольку формование выполняется вливанием, а не механической обработкой, заказчики получают экономию затрат на обработку.

Наконец, последний поворотный момент для литейной промышленности был принят Министерством энергетики США в Законе об исследованиях конкурентоспособности литья металлов, принятом Сенатом и Палатой представителей США в 1990 году.Этот законопроект направлен на предоставление финансирования и ресурсов для проведения исследований в области технологий в области литья металлов с целью обеспечения конкурентоспособности отрасли, энергоэффективности, национальной безопасности и экономического благополучия в Соединенных Штатах. Проект CFD (вычислительная гидродинамика) привел к созданию программного обеспечения Arena-Flow; это программное обеспечение было разработано для новейших разработок в области формирования шаблонов. В то время как другие программы были сосредоточены в основном на одном аспекте процесса литья, таком как гидродинамика или затвердевание, эта программа объединила множество регулируемых переменных вместе, чтобы получить надежную и последовательную заливку, когда дело дошло до литья металлов различных форм и сплавов.

Metal Casting – обзор

8.3 Гетерогенное зародышеобразование

Обычно, когда водоем с водой замерзает или когда металлическая отливка начинает затвердевать, зародышеобразование происходит при температуре всего на несколько градусов ниже T _M . Как мы объясним это легкое зарождение? Что ж, жидкости, такие как прудовая вода или литейные расплавы, неизбежно содержат твердые частицы грязи. Они действуют как катализаторы зародышеобразования: они дают случайному кристаллу «точку опоры» и позволяют ему легче расти.Именно это гетерогенное зародышеобразование отвечает за отверждение во всех практических ситуациях с материалами.

Гетерогенное зародышеобразование наиболее вероятно, когда есть сильная тенденция кристалла прилипать к поверхности катализатора. Эту тенденцию к прилипанию можно описать углом контакта θ , показанным на рисунке 8.3: чем меньше θ , тем лучше адгезия. Любой, кто пытался заставить электронный припой приклеиваться к полоске меди, хорошо это поймет.Если медь потускнела, припой будет просто катиться в виде расплавленной капли с θ = 180 ° и совсем не прилипать к поверхности. Если потускневшую медь флюсовать, то θ может уменьшиться до 90 °: расплавленный припой останется на меди, но не растечется. Только когда медь и чистая, и флюсовая, θ будет равно нулю, позволяя припою «смачивать» медь.

Рисунок 8.3. Гетерогенное зародышеобразование происходит на поверхности твердого катализатора.Чтобы катализатор был эффективным, должна быть сильная тенденция к его «смачиванию» кристаллом, то есть θ должно быть небольшим.

Зная угол контакта, мы можем довольно легко вычислить r *. Мы предполагаем, что ядро ​​представляет собой сферическую шапку радиусом r , и используем стандартные математические формулы для площади границы раздела твердое тело – жидкость, площади границы раздела катализатор – твердое тело и объема ядра. Для 0≤ θ ≤90 ° это:

(8.4) твердое тело – жидкая площадь = 2πr2 (1 − cosθ);

(8,5) катализатор – площадь твердого тела = πr2 (1 − cos2θ);

(8,6) объем ядра = 2πr33 {1-32cosθ + 12cos3θ}.

Тогда по аналогии с уравнением (8.1) мы можем записать

(8.7) Wf = 2πr2 (1 − cosθ) γSL + πr2 (1 − cos2θ) γCS − πr2 (1 − cos2θ) γCL − 2πr33 {1− 32cosθ + 12cos3θ} | ΔH | (TM-T) TM.

Обратите внимание, что в этом уравнении есть два энергетических члена, которых нет в уравнении (8.1). Первый, πr ² (1-cos ² θ ) γ _CS , – это энергия, необходимая для создания новой границы раздела между катализатором и твердым телом.Второй, – πr ² (l-cos ² θ ) γ _CL , – это энергия, выделяемая из-за того, что после зародышеобразования площадь поверхности раздела катализатор-жидкость меньше, чем была раньше.

В нынешнем виде уравнение (8.7) содержит слишком много неизвестных. Но есть еще одна информация, которую мы можем использовать. Межфазные энергии, γ _SL , γ _CS и γ _CL действуют как поверхностное натяжение точно так же, как мыльная пленка имеет как поверхностную энергию, так и поверхностное натяжение.Это означает, что механическое равновесие вокруг края ядра можно описать треугольником сил

(8.8) γCL = γCS + γSLcosθ.

Если мы подставим этот результат в уравнение (8.7), слагаемые межфазной энергии уменьшатся до

2πr2 (1 − cosθ) γSL + πr2 (1 − cos2θ) (- γSLcosθ),

или

(8.9) 2πr2 { 1−32cosθ + 12cos3θ} γSL.

Полный результат для W _f тогда становится

(8,10) Wf = {1−32cosθ + 12cos3θ} {2πr2γSL − 2πr33 | ΔH | (TM − T) TM}.

Наконец, если мы воспользуемся условием, что d W _f / d r = 0 при r = r *, мы получим

(8.11) r * = 2γSLTM | ΔH | (TM −T)

для критического радиуса при гетерогенном зародышеобразовании.

Если мы сравним уравнения (8.11) и (8.3), мы увидим, что выражения для критического радиуса идентичны как для гомогенного, так и для гетерогенного зародышеобразования. Но выражения для объема критического зародыша – нет.Для гомогенной нуклеации критический объем составляет

(8,12) Vhom * = 43π (rhom *) 3

, тогда как для гетерогенной нуклеации он составляет

(8,13) Vhet * = 23π (rhet *) 3 {1−32cosθ + 12cos3θ }.

Максимальная статистическая флуктуация 10 ² атомов одинакова как при гомогенном, так и при гетерогенном зародышеобразовании. Если Ω – это объем, занимаемый одним атомом в ядре, то легко увидеть, что

(8.14) Vhom * = 102Ω = Vhet *.

Приравнивая правые члены уравнений (8.12) и (8.13), то говорит нам, что

(8.15) rhet * = rhom * (12 {1−32cosθ + 12cos3θ}) 1/3.

Если ядро ​​хорошо смачивает катализатор, скажем, с θ = 10 °, то уравнение (8.15) говорит нам, что rhet * = 18rhom *. Другими словами, если мы расположим наши 10 ² атомов в виде сферической шапки на хорошем катализаторе, мы получим гораздо больший радиус кристалла, чем если бы мы расположили их в виде сферы. И, как показано на рис. 8.4, это означает, что гетерогенное зародышеобразование всегда «побеждает» гомогенное зародышеобразование.

Рисунок 8.4. Гетерогенное зародышеобразование происходит при более высоких температурах, поскольку максимальная случайная флуктуация в 10 ² атомов дает больший радиус кристалла, если атомы расположены в виде сферической шапки.

Нетрудно оценить переохлаждение, которое нам потребуется для получения гетерогенного зародышеобразования с краевым углом смачивания 10 °. Из уравнений (8.11) и (8.3) имеем

(8.16) 2γSLTM | ΔH | (TM − Thet) = 18 × 2γSLTM | ΔH | (TM − Thom),

, что дает

(8.17) TM − Thet = TM − Thom18≈102K18≈5K.

Приятно видеть, что этот результат согласуется с небольшими переохлаждениями, которые мы часто наблюдаем на практике.

Вы можете легко наблюдать гетерогенное зародышеобразование в газированных напитках, таких как «газированный» лимонад. Они содержат углекислый газ, который растворяется в напитке под давлением. Когда новая бутылка открывается, давление жидкости сразу же падает до атмосферного. Жидкость становится перенасыщенной газом, и существует движущая сила для выхода газа из раствора в виде пузырьков.Материалы, используемые для изготовления бутылок из-под лимонада – стекло или пластик – являются плохими катализаторами для гетерогенного зарождения пузырьков газа и обычно очень чистые, поэтому вы можете проглотить напиток, прежде чем он потеряет свою «шипучесть». Но обычный картонный мел (например) отлично подходит для образования пузырей. Если вы бросите такой катализатор в только что открытую бутылку газированного напитка, произойдет впечатляющее гетерогенное зародышеобразование. Мел делает лимонад шипящим.

Отливка металлических деталей с использованием деталей, напечатанных на 3D-принтере | MakerGear

Предупреждение: металлическое литье опасно.Расплавленный металл и горячие предметы могут вызвать ожоги. Кроме того, многие формовочные материалы токсичны. Пожалуйста, обратитесь за советом к квалифицированному специалисту, прежде чем пытаться что-либо из перечисленного здесь. Все наши отливки из металла были выполнены под наблюдением профессионального производителя металла.

Я провел выходные с самым большим удовольствием, которое у меня было за долгое время, – литьем металлических деталей из объектов, напечатанных на 3D-принтере. Я поделюсь своим опытом здесь и тем, что я узнал.

Особая благодарность Дане (Instagram: @ phoenix55x) за то, что он использовал его магазин хот-родов и помог нам!

Всего мы предприняли пять попыток литья, две из которых были успешными:

Попытка №1: литье в песчаные формы

Нашей конечной целью было сделать отливку этого тормозного рычага по выплавляемой модели, напечатанную с помощью нити пресс-формы:

Однако, поскольку литье по выплавляемым моделям разрушает деталь, мы решили сначала попробовать литье в песчаные формы в качестве эксперимента.При отливке в песчаные формы деталь многоразовая, так как ее извлекают из формы перед заливкой металла.

В качестве материала пресс-формы мы использовали зеленый песок. Зеленый песок – это смесь песка, глины (бентонита) и воды многоразового использования. Особая благодарность Queen City Clay (instagram: @queencityclay) за советы и помощь в выборе материалов. Мы не использовали гипс на этом этапе – он используется позже для литья по выплавляемым моделям.

Мы всегда использовали респираторы при работе с материалами, так как на упаковке были предупреждения о токсичности.Для «Зеленого песка» мы смешали около 50 фунтов песка с 6 фунтами бентонита, распыляя мелкий водяной туман из пульверизатора. Точная пропорция находится методом проб и ошибок. Правильная смесь позволит вам создать в руке «колбаску», плотно сжав материал. Колбаса должна держаться сама по себе и с некоторым сопротивлением ломаться по чистым линиям.

Для литья в песчаные формы мы использовали форму, состоящую из двух частей. Мы быстро обнаружили, что наша деталь не совсем подходит для такого типа литья.Из-за сложной геометрии этой детали (отверстия, вырезы и отсутствие уклона) нам пришлось заклеить отверстия и вырезы, чтобы сделать деталь съемной.

Мы поместили рамку формы на плоскую поверхность, а затем приподняли напечатанную деталь на деревянных блоках так, чтобы центральная линия детали находилась в той же плоскости, что и разделительная линия двух половин формы. Затем мы начали добавлять песок, просеивая первый слой, чтобы убедиться, что в нем нет кусков.

Затем мы заполнили раму формы песком, плотно утрамбовав песок большим деревянным бруском.После заполнения песком деталь наполовину выступала из нижней формы. Затем мы перевернули (теперь заполненную) нижнюю рамку, поместили вторую рамку сверху и посыпали детскую присыпку на нижнюю половину, чтобы две половинки не слиплись, когда мы их позже разделим. Затем мы залили песком и вторую рамку:

После того, как мы заполнили рамку формы плотно утрамбованным песком, мы * осторожно * отделили половинки формы и удалили деталь. Формы разделились нечетко, и часть песка откололась в процессе – вероятно, из-за шероховатой поверхности ленты, которую мы использовали для закрытия отверстий в детали.

Время заливать! Мы разожгли нашу печь за 70 долларов, которая состояла из ведра на 5 галлонов, заполненного огнеупорным бетоном и работающего от баллона с пропаном.

Результаты были посредственными, но обнадеживающими для нашей первой попытки. Ручка вышла красиво, но остальная часть покорежилась. Расплавленный металл каким-то образом сумел выскользнуть между двумя половинками формы.

Из этого мы узнали, что важно включить уклон (наклонные стороны) в печатную деталь, чтобы деталь можно было чисто удалить с песка, не повредив хрупкую форму.Мы также узнали, что двухкомпонентные формы немного сложнее, чем мы первоначально ожидали, из-за возможности просачивания расплавленного металла в середину двух половин.

Попытка № 2 – литье по выплавляемым моделям

Затем мы попытались отлить деталь по выплавляемым моделям. Литье по выплавляемым моделям включает создание гипсовой формы вокруг детали, плавление части формы, а затем заливку расплавленного металла в оставшееся пространство. Затем гипсовая форма отламывается, обнажая деталь – по крайней мере, мы так думали…

Наша паковочная смесь состояла из мелкого песка и гипса в соотношении 2: 1 с добавлением воды до консистенции йогурта. Мы поместили деталь на дно кувшина и залили паковочную массу.

После высыхания (около 30 минут) мы перевернули деталь и сделали небольшое отверстие.

Нашим следующим шагом было плавление нити пресс-формы. Мы поместили форму вверх дном на нашу печь и нагревали ее в течение 2 часов, но расплавилось только около 3 дюймов детали.

Возможно, мы могли бы добиться лучшего плавления внутри печи, но у нас не было времени, поэтому мы решили перейти к большему количеству отливок в песчаные формы.

Попытка № 3 – Многократное литье в песчаные формы

Из наших предыдущих попыток мы узнали, что для увеличения наших шансов получить хорошие отливки мы должны: 1) использовать литье в песчаные формы с использованием монолитных форм и 2) добавлять осадку со всех сторон. наших частей. Основываясь на этих выводах, мы создали три новые детали, предназначенные для прямого вытягивания из одной формы с уклоном не менее 5 градусов на всех поверхностях.Мы напечатали эти детали из PLA, а не из пресс-формы, потому что нам не нужно расплавлять их из пресс-формы.

Затем мы создали цельную форму, содержащую все три напечатанные детали из Green Sand. Левая часть аккуратно отделилась от формы, оставив все элементы нетронутыми – логотип MakerGear на этой части имел значительный уклон в 10 градусов. Средняя часть повредила форму, когда мы ее вытащили – много песка прилипло к печатной части рядом с логотипом производителя, вероятно, потому, что эта деталь имела только 2 градуса тяги.Правая часть также слегка повредила форму при снятии. Хотя эта деталь имела уклон 10 градусов на надписи «MAKERGEAR», детали были намного мельче, вероятно, поэтому часть песка вылетела вместе с напечатанной частью.

А теперь самое интересное – заливка расплавленного металла!

Наша заливка была немного грязной и потребовала довольно много постобработки с помощью ленточной пилы и настольной шлифовальной машины (лента с зернистостью 80 работала лучше всего), но результаты были довольно хорошими!

Все функции трехконтактного соединения реализованы неплохо.Логотип MakerGear немного неглубокий, потому что металл не совсем попал в канавки.

Литье под ключ тоже получилось неплохо. Логотип MakerGear несколько виден, хотя большая часть песка была удалена с этого элемента, когда печатная часть была вынута из формы. В следующий раз мы сделаем буквы толще и с еще большим уклоном (сейчас 10 градусов). У нас еще есть постобработка в этой части.

Мы решили залить медальон, несмотря на то, что форма была сильно повреждена во время извлечения отпечатанной детали.Тем не менее, мы были удивлены, что этот кастинг оказался таким же хорошим, как и он. В следующий раз мы добавим к логотипу больше черновика, чтобы распечатанную часть было легче вынуть из формы.

Резюме – извлеченные уроки

Процесс литья оказался сложнее, чем мы ожидали, и потребовалось три попытки получить достойные детали. Мы получили наилучшие результаты, используя:

• Литье в песчаные формы с зеленым песком
• Цельная форма
• Печатные детали разработаны с уклоном не менее 5 градусов для крупных элементов и 10 градусов для мелких деталей
• Печатные детали с большие детали, позволяющие металлу свободно течь

На будущее…

Затем мы планируем поместить паковочную массу в печь на несколько часов, чтобы попытаться полностью расплавить нить пресс-формы из пресс-формы. Мы также хотим сделать наши буквы толще и добавить еще больше уклона – возможно, 20 градусов. Учитывая успех, достигнутый нами при литье в песчаные формы с использованием монолитных форм, мы также хотели бы больше поэкспериментировать с двухкомпонентными формами.

Процесс литья по выплавляемым моделям (подробное руководство)

Вы любите металл так же сильно, как и мы? Это руководство создано, чтобы помочь вам узнать больше об одном из основных процессов металлообработки – литье.До 90% всех промышленных товаров и оборудования имеют по крайней мере одну деталь, которая была изготовлена ​​с использованием литья, причем размеры варьируются от небольшого крепежа до важных компонентов двигателей промышленного класса. В этом руководстве вы познакомитесь с основными особенностями, преимуществами и недостатками литья металла по сравнению с другими производственными технологиями.

Что такое литье металла?

Отливка металла – это процесс формования объекта из расплавленного металла, который был залит в форму, которая затем затвердевает.Это одна из самых древних технологий обработки металлов давлением, насчитывающая тысячи лет. Металлическое литье часто используется для формования деталей сложной формы, которые сложно изготовить с помощью других технологий. Это один из наиболее распространенных методов производства колес поездов, шестерен и других прочных металлических деталей. Некоторые из ведущих рынков литья металлов – тяжелое оборудование, транспорт и станки.

Какой металл можно использовать для литья?

К числу наиболее часто литых металлов относятся сплавы железа, алюминия, олова, цинка, магния, меди и свинца.Серый чугун (сплав чугуна с графитовой микроструктурой) широко используется в литье для промышленного производства. Ковкий чугун, как следует из названия, используется там, где требуется большая прочность, чем у серого чугуна. Для украшений используются золото, серебро и другие драгоценные металлы.

Отливка в формы одноразового и одноразового использования

Проще говоря, форма – это просто полый контейнер, который удерживает и формирует материалы в жидком состоянии (например, воск или металл). Литейные формы обычно делятся на две основные категории: одноразового использования и одноразового использования .

Литье в расходные формы – это общая классификация, которая включает формованные изделия из песка, пластика, ракушек, гипса и паковочные массы (техника выплавляемого воска). Этот метод литья в формы предполагает использование временных одноразовых форм.

Известные технологии литья металлов

Литье по выплавляемым моделям (также известное как литье по выплавляемым моделям)

Литье по выплавляемым моделям включает в себя паковку (окружение) шаблона огнеупорным материалом и может применяться для литья нержавеющей стали, латуни и алюминиевых сплавов.Жидкий металл заливается в полость в огнеупорном материале. Литье по выплавляемым моделям позволяет создавать изделия с исключительно качественной поверхностью.

Основные характеристики:

• Высокая точность
• Идеально подходит для деталей сложной формы
• Высококачественная обработка поверхности
• Подходит как для черных, так и для цветных металлов

Литье под давлением

Во время штамповки В процессе литья расплавленный металл нагнетается в полость под высоким давлением, обычно с использованием цветных металлов, таких как цинк, медь и сплавы на основе алюминия.Литье под давлением широко используется там, где требуется много мелких деталей с множеством деталей, а также высококачественная поверхность.

Основные характеристики:

• Высокая точность
• Подходит для мелких деталей с большим количеством деталей
• Не требует обширной механической обработки
• Идеально подходит для крупносерийного производства

Литье в песчаные формы (литье в песчаные формы)

Литье в песчаные формы, также известное как литье в песчаные формы, представляет собой процесс литья металла, характеризующийся использованием песка в качестве основного материала для форм.Основная часть всех металлических отливок производится методом литья в песчаные формы. Несмотря на то, что песчаные формы можно использовать только один раз, они все же намного дешевле других форм. Для этого метода песок смешивается со связующим веществом, таким как глина. После распространения технологий 3D-печати песчаные формы также можно изготавливать, формируя песок вокруг 3D-печатных шаблонов. Наиболее распространенный тип литья в песчаные формы называется формованием из сырого песка и часто используется для изготовления форм для металлических деталей малых и средних размеров.Зеленый песок – это совокупность песка, бентонитовой глины, угольной пыли и воды.

Основные характеристики:

• Идеально подходит для крупных деталей
• Может формировать сложные формы
• Подходит для широкого спектра материалов
• Относительно низкая стоимость
• Обрезки могут быть переработаны

Потерянная пена 2 При литье по потере пенопласта используются рисунки из пенополистирола (EPS). Первым шагом в этом процессе является создание инструмента из пеноматериала, из которого изготавливаются кусочки пенопласта.После того, как пена готова, ее покрывают огнеупорным слоем и помещают в колбу. После высыхания пену насыпают рыхлым песком, пока колбу встряхивают. Затем жидкий металл заливается в колбу, выгорает и заменяет пену. После остывания деталь можно подвергнуть постобработке.

Основные характеристики:

• Отсутствие необходимости в добавках, связующих или стержнях
• Минимальные отходы
• Гибкость конструкции отливок
• Высокая рентабельность
• Подходит для сложных форм
• Может использоваться для деталей различных размеров
• Не требует обширной механической обработки

Какой метод литья металла лучше?

Литье по выплавляемым моделям или литье под давлением?

Не существует идеального решения, которое можно было бы применить ко всем продуктам, потому что все продукты в определенной степени отличаются друг от друга.Однако одно можно сказать наверняка – в тех случаях, когда гибкость конструкции требуется для массового производства, литье по выплавляемым моделям – лучший выбор. Он также предлагает высокий уровень точности, возможность создавать детали сложной геометрии, а также тонкостенные детали. Вообще говоря, чем меньше размер отливки, тем выше требуется точность размеров. Существенно большие отливки по выплавляемым моделям могут потерять некоторую точность размеров, поэтому литье под давлением может быть лучшим вариантом для относительно крупных деталей.Литье по выплавляемым моделям обходится дороже, чем литье под давлением, потому что это ручной процесс, позволяющий изготавливать детали с превосходной точностью и превосходной обработкой поверхности. Однако литье под давлением требует более высоких затрат на инструменты и обычно требует, по крайней мере, некоторой вторичной механической обработки для надлежащей отделки продукта. По этим причинам литье под давлением является наиболее рентабельным для крупносерийных работ.

Литье в песчаные формы или литье по выплавляемым моделям?

Типичная чистовая обработка поверхности отливок в песчаные формы требует обширной постобработки для создания отделки поверхности, приемлемой для большинства применений.Кроме того, керамические формы, которые используются при литье по выплавляемым моделям, могут обеспечить гораздо более гладкую поверхность. Как правило, отливки по выплавляемым моделям имеют лучшую точность и почти наверняка требуют меньшей обработки, чем отливки в песчаные формы.

Обработка с ЧПУ или литье металла?

Механическая обработка в основном используется для изготовления простых деталей и из-за большого количества отходов может привести к более высоким затратам. Обработка также может быть довольно длительным процессом, что приводит к более медленному производственному циклу и более дорогим деталям.

Литье под давлением или 3D-печать металлами?

Аддитивное производство предоставляет инженерам высокую степень гибкости проектирования, позволяя им создавать практически любые формы с помощью 3D-печати. В этой области аддитивное производство не имеет аналогов в других производственных технологиях. Однако, когда дело доходит до высокоскоростного и крупномасштабного производства, литье металла под давлением не имеет себе равных и позволяет изготавливать все более сложные детали с высокой воспроизводимостью и точностью.Он предлагает несколько методов отделки, обеспечивает жесткие допуски и обеспечивает прочные и долговечные детали. На Treatstock у вас есть доступ к широкому спектру производственных технологий для производства пресс-форм и металлических деталей. Если есть вопросы – свяжитесь с нами !

Литье металла | Литье в песчаные формы, литье по выплавляемым моделям, литье под давлением

Металлическое литье позволяет создавать качественные и надежные детали. Выбор подходящего процесса литья зависит от конструкции, выбора металла и требований к отделке поверхности.

Tanfel Custom Metal Parts может помочь вам выбрать правильный процесс литья металла из популярных методов, таких как литье в песчаные формы, литье по выплавляемым моделям и литье под давлением.

Процесс литья металла

Литье металла – это процесс формования металла, при котором создаются точные металлические формы путем заливки расплавленного металла в форму. Этот метод производства металлических деталей использовался веками и используется до сих пор, создавая изделия от колес поездов до фонарных столбов.

Перед тем, как отлить металл, инженеры должны разработать узор, который представляет внешнюю сторону создаваемого объекта.Также они должны образовывать сердцевину, если предмет будет полым, например, чашка или оболочка для продукта. Затем инженеры создают саму форму.

В процессе литья слесари плавят металлы и сплавы до тех пор, пока они не станут жидким расплавом. Расплавленный металл разливают в одноразовую или постоянную форму.

• Сменные формы изготавливаются из таких материалов, как песок или керамика. Как только отливка остынет, форму можно разрушить, чтобы освободить металлическую часть.
• Постоянные формы можно повторно использовать для получения простых форм, которые упрощают извлечение без повреждений.

После заливки металла в форму он охлаждается и затвердевает, приобретая твердую форму. Материал обычно оставляют для естественного охлаждения, но его также можно охладить водой, когда он достигнет достаточно полутвердого состояния. Если металл имеет форму на основе песка, процесс охлаждения также будет включать стадию вибрации, чтобы песок не попал в металл. Слесари часто выполняют дополнительные операции, такие как отделка или очистка, после того, как заготовка вынимается из формы.

Преимущества литья металла

Литой металл имеет ряд преимуществ.Эти преимущества включают:

• Штучные изделия. Металлическое литье позволяет изготавливать бесшовные металлические детали с постоянной прочностью и целостностью продукта
• Дополнительные возможности дизайна. Хорошо продуманные формы позволяют мастерам по металлу создавать сложные и / или полые формы.
• Для производства отливок можно использовать почти все металлы.
• Малоотходы. Металлическое литье позволяет создавать почти идеальные формы с минимальными потерями материала.Излишки песка из форм и излишки расплавленного металла можно охладить и использовать повторно.
• Экономическая эффективность. Поскольку это малоотходный и относительно простой процесс, производители могут производить металлические детали с более низкими удельными затратами, чем некоторые конкурентные методы производства.

Все эти преимущества применимы к разнообразным методам литья металла, доступным для опытных образцов и крупных производственных серий.

(Щелкните, чтобы развернуть)

Выбор наилучшего процесса литья в соответствии с вашими потребностями

Доступны несколько процессов литья, каждый из которых был адаптирован для соответствия конкретным металлам, формам и конечным продуктам.Прежде чем заказывать конкретный процесс литья металла, важно изучить доступные варианты, чтобы убедиться, что вы выбрали подходящий метод. Мы также рекомендуем проконсультироваться с отраслевым экспертом, чтобы выбрать лучшие металлы и процесс литья в соответствии с вашими конкретными проектными характеристиками.

Типы процессов литья металлов

Литье по выплавляемым моделям, литье в песчаные формы и литье под давлением – три наиболее распространенных процесса литья металлов. Каждый имеет свои преимущества и производит металлические детали разного уровня сложности и стоимости.

Литье по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям – или точное литье – использует специальные восковые формы для создания детализированных и сложных моделей, которые отражают каждую деталь конструкции. Затем создатели форм заключают воск в керамику, чтобы создать долговечную форму, которую можно использовать многократно без разрушения. Этот процесс литья можно использовать для создания металлических деталей из стали и нержавеющей стали.

Преимущества этого процесса литья:

• Сложные, детализированные конечные продукты, требующие минимальной отделки или детализации
• Гладкая поверхность
• Экономия средств за счет многоразовых форм
• Точность размеров и деталей поверхности

Литье в песчаные формы

При литье в песчаные формы формы изготавливаются из смеси песка и глины.Строители укладывают смесь песка и глины на существующую модель или узор, чтобы придать им структурную целостность перед заливкой расплавленного металла в форму. Как только металл затвердеет, слесари могут отделить песок, чтобы извлечь металлическую деталь.

Литье в песчаные формы дает преимуществ , например:

• Песок можно использовать повторно, поэтому отходов материала мало
• Может использоваться для создания больших форм и отливок
• Имеет низкую стоимость в процессе литья и на этапах оснастки
• Литье в песчаные формы хорошо работает с различными черными и цветными металлами

Литье под давлением

Для литья под давлением используются формы из инструментальной стали для создания отливок из более мягких металлов, таких как цинк и алюминий.Каждая форма состоит из двух частей, которые подходят друг к другу, поэтому форму можно безопасно снять для повторного использования, как только отливка затвердеет.

Производители используют процессы литья под давлением для небольших и сложных деталей, которые необходимо производить в больших количествах или в течение длительного периода времени. Вместо того, чтобы заливать металл, производители нагнетают металл в форму под давлением до 25000 фунтов на квадратный дюйм, гарантируя, что он полностью заполнит форму, прежде чем он начнет охлаждаться и затвердевать.

Преимущества литья под давлением включают:

• Производители могут изготавливать детали сложной формы с тонкими стенками и мелкими деталями
• Производство быстро и экономично
• Готовые изделия обладают высокой стабильностью и точностью размеров, а также хорошей обработкой поверхности

Ключевые различия между литьем по выплавляемым моделям, литьем в песчаные формы и литьем под давлением

Хотя каждый метод литья имеет свои преимущества, не каждый метод подходит для любого заказа литья металла.Некоторые из наиболее важных факторов, которые следует учитывать:

• Точность размеров. Для деталей , которые должны быть изготовлены с соблюдением жестких допусков и строгих спецификаций, следует использовать процессы литья под давлением или по выплавляемым моделям . Отливка в песчаные формы имеет более низкую точность размеров.
• Размер детали. Литье под давлением обычно обрабатывает мелкие детали, тогда как литье в песчаные формы позволяет создавать очень большие детали.
• Обработка поверхности.Литье под давлением обеспечивает наиболее гладкую и точную поверхность, с паковочной массой позади. Литье в песчаные формы позволяет производить детали, требующие максимальной обработки поверхности, особенно деталей с высокой детализацией и черных металлов.

Общие промышленные приложения

Примерно 90% промышленных товаров и оборудования имеют литые части или компоненты. Во всех отраслях промышленности используются процессы литья металла или изделия, изготовленные методом литья металла.Некоторые из наиболее распространенных промышленных приложений включают:

• Электрооборудование: Компрессоры, генераторы, двигатели и насосы
• Тяжелая техника и транспортные средства: Автомобили, самолеты, сельскохозяйственные и горнодобывающие машины, поезда и корабли
• Промышленное оборудование и скобяные изделия: Инструменты для литья, ковки и экструзии, оборудование и инструменты, клапаны и арматура

Материалы: сплавы, обычно используемые для литья

Различные процессы литья металлов позволяют конструкторам выбирать из широкого диапазона металлов и сплавов.Некоторые из наиболее часто используемых металлических сплавов включают:

• Стали: Углеродистая сталь, нержавеющая сталь серий 300 и 400, нержавеющая сталь с дисперсионным упрочнением, низколегированная сталь и инструментальная сталь
• Сплавы: Алюминиевые сплавы, сплавы на основе кобальта и сплавы на основе никеля

Если вашему продукту требуется металл определенного типа, важно, чтобы этот металл соответствовал наилучшему процессу литья.

Литье

Каждый метод литья позволяет получить различную отделку поверхности или текстуру.Три элемента, которые измеряют отделку поверхности, включают ее укладку, волнистость и шероховатость. Лучшим методом литья металла для получения превосходной поверхности является литье под давлением, при котором получаются гладкие и точные детали. И наоборот, литье в песчаные формы обычно дает шероховатую поверхность. Литье по выплавляемым моделям находится между двумя крайностями.

Детали кастомного литья от Tanfel

Tanfel может помочь отлить ваши прецизионные металлические детали, используя различные методы литья.Мы предлагаем услуги по литью в песок, паковочные массы и литье под давлением, а также услуги по обработке поверхностей и других видов обработки металлов. У нас есть сертифицированных ISO предприятий по всему миру, чтобы быстро завершить все ваши проекты по литью металла и другие потребности в металлообработке. Свяжитесь с нашей командой или запросите расценки, чтобы узнать больше о предлагаемых нами услугах по металлообработке.

8 основных металлов, используемых при литье

Нет, не из такого металла. – настоящий металл, из которого сделана ваша машина, который заменил больное колено вашего дяди, поддерживает небоскребы в центре города, поддерживает круизные лайнеры на плаву, из которых построена ракета. катапультировал телекоммуникационный спутник в космос, чтобы у вас было подключение к Интернету, составляющее этот спутник…

Многое сделано из металла. Вы уловили идею.

Что такое металл?

Хороший вопрос! Ответ довольно прост, даже если вы не очень разбираетесь в химии. Все, что соответствует определению , металл , будет иметь следующие четыре свойства металла:

• Металлы блестящие (если они не грязные или ржавые)
• Металлы проводят электричество и тепло
• Металлы пластичны, что означает, что они могут гнуться, не ломаясь.
• Металлы могут сочетаться с другими металлами

Здесь мы собираемся обсудить некоторые из наиболее распространенных металлов, используемых при литье и механической обработке. К разным литым деталям предъявляются разные требования. Например, одни должны быть максимально прочными, а другие – максимально легкими. Правильный металл для одной детали может не подходить для другой, поэтому важно знать свои варианты, прежде чем покупать литые детали. После того, как вы выберете поставщика металлических отливок, они смогут продолжить работу с вами, чтобы выбрать оптимальный материал для отливки.

Для начала вот обзор восьми наиболее распространенных металлов, используемых сегодня в производстве.

• Серый чугун
• Белый утюг
• Ковкий чугун
• Нержавеющая сталь
• Углеродистая сталь
• Сплав на медной основе
• Сплав на основе никеля
• Алюминиевый сплав

Серый чугун

В зависимости от класса серого чугуна могут быть достигнуты разные уровни обрабатываемости и прочности. Более мягкий, более поддающийся механической обработке серый чугун может иметь предел прочности на разрыв до 20 000 фунтов на квадратный дюйм. Более прочное, менее поддающееся обработке железо может иметь в три раза большую прочность на разрыв.

Белый утюг

White Iron известен своей превосходной износостойкостью. Некоторые белые чугуны имеют высокий уровень хрома или других сплавов для повышения производительности при высоких температурах или для устойчивости к коррозии.

Ковкий чугун

Ковкий чугун также имеет более высокую прочность и более высокий предел прочности на разрыв, чем серый чугун. Такой широкий диапазон прочности позволяет высокопрочному чугуну использоваться на самых разных рынках.

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь – это сталь с содержанием хрома 10.5% и выше. Он наиболее известен своей устойчивостью к коррозии, но также обеспечивает высокий уровень прочности. Более высокий уровень коррозионной стойкости может быть достигнут при использовании более высоких уровней хрома и молибдена. К недостаткам нержавеющей стали относятся ее более низкая обрабатываемость и средняя прочность на растяжение. Эти свойства делают нержавеющую сталь отличным вариантом для деталей в окислительных или агрессивных средах.

Углеродистая сталь

практически не содержит легирующих элементов. В результате углеродистая сталь обеспечивает очень высокую обрабатываемость и свариваемость при сохранении высокого уровня ударной вязкости.

Сплав на медной основе

Сплавы на основе меди, как правило, обладают высоким уровнем коррозионной стойкости, что может сделать эти металлы отличным выбором с точки зрения долгосрочной экономической эффективности.Кроме того, свойства зависят от того, какие другие элементы входят в конечную комбинацию. Одним из самых популярных сплавов на основе меди является латунь , а состоит из меди и цинка, а также бронзы, которая сама по себе является сплавом, обычно состоящим из меди, олова и / или свинца.

Сплав на никелевой основе

Сплавы на основе никеля обладают отличной коррозионной стойкостью. Никель часто сочетается с медью, хромом, цинком, железом и марганцем для достижения различных свойств.Правильные комбинации могут иметь прочность на разрыв углеродистой стали с хорошей пластичностью и износостойкостью. Сплавы с высоким содержанием никеля часто используются в оборудовании для обработки химических веществ.

Алюминий

Алюминиевый сплав, популярный при литье под давлением, является очень литейным сплавом. Другими замечательными качествами алюминия являются его высокая обрабатываемость, которая может снизить затраты, и его высокий уровень коррозионной стойкости, что позволяет алюминию находить широкое применение.

Таблица сравнения металлов

В следующей таблице сравниваются характеристики различных сплавов, включая коррозионную стойкость, обрабатываемость, цену, предел прочности, твердость, свариваемость, износостойкость и ударную вязкость.

Для получения дополнительной информации о свойствах металлических сплавов ознакомьтесь с нашей серией блогов здесь:

Подготовка к покупке литых деталей может быть сложной задачей.Вот почему мы предлагаем множество ресурсов, чтобы помочь вам в этом процессе, от нашей бумаги Shell Molding Process до нашего Руководства для покупателей по литым деталям. Если у вас есть дополнительные вопросы по любой из тем, которые мы рассматриваем, не стесняйтесь обращаться к нам за бесплатной консультацией.

Эта техника холодного литья позволяет отливать металлические опоры без кузни

Отливка металла обычно включает нагрев материала до такой степени, чтобы он мог попасть в полость формы. Форма этой полости затем определяет форму детали.Это отличный процесс, если у вас есть необходимое оборудование для нагрева металла до требуемой температуры, но для остальных из нас это не так удобно.

К счастью, есть альтернатива, называемая «холодное литье». Этот процесс, как показано Полом Брэддоком в видео о Mold3D ниже, включает смешивание металлических порошков с прозрачными смолами. Эта комбинация смолы и порошка (в данном случае железа) затем заливается в форму, сделанную из силиконовой резины.

Брэддок изготавливает форму для головы робота, предварительно распечатав ее на 3D-принтере в обычном режиме.Затем на него заливается состав под названием «Pinkysil», который затвердевает примерно за 20 минут. Затем печатающую головку удаляют, а затем смешивают полиэфирную смолу и порошковое железо в соотношении 1-1 и выливают в форму. Смазка для пресс-формы распыляется, чтобы облегчить снятие головки позже.

Брэддок отмечает, что при этом процессе следует использовать соответствующие средства индивидуальной защиты.

После формирования новой полуметаллической головки ее вытащили из формы примерно через шесть часов.Выглядит неплохо, «несколько маленьких пузырьков воздуха, но не так уж плохо», но все же нужно немного поработать, чтобы добиться желаемого эффекта.