История литейного производства. Используемые в литейном производстве материалы
Литейное производство – это отрасль машиностроения, которая занимается производством заготовок и фасонных деталей посредством заливки расплавленного металла в форму, полость которой имеет конфигурацию необходимой детали.
В процессе литья, во время охлаждения металл затвердевает в форме, в результате чего получается отливка - заготовка или готовая деталь, которая в случае необходимости может подвергаться дальнейшей механической обработке. Таким образом перед литейным производством стоит задача, которая заключается в получении отливок, форма и размеры которых максимально приближены к форме и размерам готовой детали. При производстве машин и промышленного оборудования от 50 до 95 % деталей изготавливаются посредством литья в формы. Чтобы изготовить отливку в разовых песчаных формах необходима специальная литейная оснастка, от качества и конструкции которой зависит трудоемкость процесса литья. Такая оснастка делится на универсальную или вспомогательную и формообразующую или основную. Основная оснастка представляет собой комплект моделей, в состав которого входят составляющие литниковой системы, различные модели, стержневые ящики, шаблоны для изготовления стержней и форм, а также модельные плиты.
Способ изготовления изделий посредством литья известен более пяти тысяч лет. Первыми отливками были украшения и предметы домашнего быта, которые делались из меди и бронзы: кольца, котлы, серьги, рукомойники и т. п. Литые детали изготавливаются из литейных сплавов, к которым относятся:
- магниевые сплавы,
- чугуны - серый литейный, высокопрочный и ковкий,
- стали - легированные и углеродистые,
- сплавы из меди - латунь и бронза,
- алюминиевые сплавы.
Способы литья
Существуют следующие основные способы литья:
- Литье в оболочковые формы.
- Литье в кокиль.
- Центробежное литье.
- Литье под давлением.
- Литье по выплавляемым деталям.
Литье в оболочковые формы основано на получении разовых полуформ в виде оболочек, толщина которых составляет от 6 до 10 миллиметров. Они изготавливаются посредством отвердевания слоя смеси на металлической оснастке, где связующее вещество при нагреве расплавляется, а потом отвердевает, что способствует увеличению прочности. Процесс литья в оболочковые формы состоит из следующих операций: приготовление песчано-смоляной смеси, формование на оснастке тонкостенных оболочковых форм и стержней, сборка форм и иx подготовка к заливке. Специально для изготовления оболочковых форм выпускается специальное связующее вещество, которое представляет собой смесь фенолформальдегидной смолы с катализатором отверждения смолы, объем которого составляет 7-8 % от общего. К преимуществам данного способа относятся уменьшение трудоемкости операций, уменьшение шероховатости, уменьшение металлоемкости и т. д.
Суть литья по выплавляемым деталям заключается в изготовлении отливок посредством заливки расплавленного металла в тонкостенную неразъемную литейную форму, которая делается из жидкоподвижной огнеупорной суспензии по специальным моделям с последующим затвердеванием металла, охлаждением отливки в форме и ее извлечением. Отличительная особенность такого способа литья - высокая начальная температура формы и низкая теплопроводность, что способствует снижению скорости отвода тепла от залитого металла, что в свою очередь способствует улучшению наполняемости полости формы, но при этом является причиной укрупнения кристаллического строения, появления усадочных раковин и пористости в стенках толщиной от 6 до 8 миллиметров.
Кокиль – это литейная металлическая форма для изготовления отливок, в большинстве случаев из цветных металлов, а также чугуна и стали, к которым предъявляются определенные технологические требования.
Суть кокильного литья заключается в изготовлении отливок посредством заливки расплавленного металла в многократно используемые металлические литейные формы – кокили, с последующим затвердеванием металла, охлаждением отливки и ее извлечением. Отличительные особенности данного способа литья в кокиль заключается в том, что формирование отливки осуществляется в условиях теплового интенсивного взаимодействия с литейной формой, то есть заливаемый металл и твердеющая отливка охлаждаются в кокиле со скоростью большей, чем в песчаной форме. Кокиль почти не податлив и интенсивно препятствует усадке отливки, что существенно усложняет процесс ее извлечения и может стать причиной коробления и возникновения трещин. Физико-химическое взаимодействие между отливкой и кокилем минимально, что является причиной увеличения качества поверхностного слоя.
