Область применения литья в металлические формы

Литье в металлические формы используют для получения отливок из большинства литейных марок цветных сплавов, чугуна и стали. Масса отливок может находиться в пределах от нескольких десятков граммов до нескольких тонн, в отдельных случаях из чугуна и стали получают отливки весом более Ю т.

Точность отливок, получаемых в металлических формах, и шероховатость их поверхностей зависят от многих факторов, и в первую очередь от методов изготовления самих металлических форм. Литые металлические формы, применяемые без механической обработки рабочих поверхностей (главным образом для отливок из чугуна и стали), могут обеспечить точность отливок в пределах 15-го квалитета и шероховатость поверхности в пределах.

80… 20 мкм. Формы, изготовленные методом механической обработки и применяемые в основном для получения отливок из цветных сплавов, могут обеспечить точность до 14-го квалитета и шероховатость поверхности в пределах Rz 20… 10 мкм. Таким образом, литье в металлические формы, по сравнению с литьем в песчаные формы, несколько увеличивает точность и уменьшает шероховатость поверхностей отливок, что дает возможность уменьшить припуски на механическую обработку и снизить расход металла.

При оценке возможности изготовления отливок в металлических формах учитывают особенности формирования отливок:

• • интенсивность теплообмена между отливкой и кокилем в 3 — 10 раз выше, чем при литье в разовые песчано-глинистые формы; в связи с этим металл отливок имеет более мелкозернистую структуру, что существенно повышает их механические свойства; в то же время высокая скорость охлаждения может привести к неравномерности свойств по сечению стенки отливки, а в чугунных отливках — к отбелу;
• • быстрое охлаждение заливаемого металла стенками кокиля снижает жидкотекучесть расплава, поэтому толщина стенок отливок при кокильном литье больше, чем при литье в песчано-глинистые формы. Минимальная толщина стенок отливок из алюминиевых и магниевых сплавов 3 мм, чугуна — 6 мм, стали — 8 мм.

Снижение жидкотекучести затрудняет получение сложных тонкостенных крупногабаритных отливок. Это ограничивает применение для кокильного литья сплавов с пониженной жидкотекучестью.

Учитывая указанные особенности, в металлических формах целесообразно изготавливать следующие отливки:

• • массивные, необрабатываемые, а также отливки с повышенными требованиями к герметичности;
• • чугунные с отбеленной поверхностью, с повышенными герметичностью и плотностью, простой конфигурацией;
• • из высокопрочного чугуна с толщиной стенок не менее 8 мм, особенно те, которые могут заменить поковки;
• • стальные простой конфигурации со стенками толщиной более 8… 10 мм;
• • алюминиевые со стенками толщиной более 2,5 мм;
• • из кремнистой латуни со стенками толщиной более 3,5 мм и габаритными размерами 600×700 мм.

Высокая прочность материала металлической формы позволяет выполнять рабочие полости формы с более точными, стабильными размерами и получать отливки с точностью до 15-го квалитета.

Минимальное физико-химическое взаимодействие материала отливки и формы способствует повышению качества поверхности отливки и полностью устраняет пригар. Параметр шероховатости отливки может достигать Rz 80… 20 мкм.

Повышенная скорость охлаждения сплавов в металлических формах приводит к снижению в отливках дефектов ликвационноусадочного характера, улучшению структуры и повышению механических свойств сплавов в отливках в среднем на 10… 15%. Получение при литье в металлические формы более плотной структуры особенно благоприятно сказывается на деталях, испытывающих в работе повышенные давления жидкостей или газов. В связи с этим большинство литых деталей, проходящих испытания на гидравлических стендах (за исключением лишь очень крупных), получают способом литья в металлические формы, что позволяет снизить брак из-за негерметичности стенок в 5 —6 раз. Получаемые в металлических формах отливки из высокомарганцовистой стали за счет улучшения структуры аустенита имеют более высокую износостойкость (например, оправки для производства сварных и бесшовных труб).

Особую группу отливок, всегда получаемых в металлических формах, составляют детали из чугуна с отбеленной поверхностью (всевозможные валки, опорные рамки, катки для размольных бегунов, шары для размольных мельниц и т. п.).

Литье в металлические формы, по сравнению с литьем в песчаные формы, позволяет значительно повысить производительность труда, снизить брак отливок и улучшить санитарно-гигиенические условия труда.

Недостатком металлических форм является отсутствие у них податливости, что ограничивает их применение, особенно для деталей из чугуна и стали сложной конструкции, имеющих большое число внутренних полостей и литых отверстий.

Другой причиной, ограничивающей более широкое применение металлических форм, служит их высокая стоимость. Даже при очень простой и наиболее рациональной конструкции металлических форм, получаемых методом литья без последующей механической обработки, их применение в индивидуальном и мелкосерийном производстве оказывается часто экономически невыгодным. Однако в серийном и массовом производстве даже высокая стоимость металлической формы, разделенная на большое число получаемых из нее отливок, может оказаться ниже стоимости разовой песчаной формы.

Контрольные вопросы

• 1. Металлическая форма является одноразовой или многоразовой?
• 2. В чем заключается основной недостаток металлических форм?
• 3. Из каких материалов изготавливают стержни для литья в металлические формы?
• 4. В каких случаях целесообразно применение металлических форм без разъема?
• 5. Почему при литье в металлические формы толщина стенок отливок должна быть больше, чем при литье в песчано-глинистые формы?
• 6. При каком типе производства экономически целесообразно применять литье в металлические формы?