1. Цветное литье: сущность и особенности процесса
Цветное литье (сплавы алюминия, меди, цинка, магния и др.). Благодаря особым свойствам металлов (антикоррозийность, электропроводность, малая масса и др.) Используется в приборостроении, производстве машин и аппаратов, в сантехнике и др. Но дефицитность и высокая стоимость цветных металлов обусловливают высокую стоимость цветного литья и ограничивают его применение.
Виды и способы литья
Известны следующие разновидности литья из металла:
— в песчаные формы
— в кокиль
— по выплавленных моделям
— по выкуриваемых моделям
— литье под давлением
— вакуумное литье
— литье металлов с использованием машин центробежного литья
Наиболее распространенный способ — литье в разовые песчаные формы, состоящий из следующих технологических операций: изготовления модели отливки; формирование детали по модели; заливка расплавленного металла в форму; очистки литья. Изготовление отливок в разовых песчаных формах — процесс длительный и трудоемкий, а полученные отливки не отличаются точностью формы и размеров, имеют большие припуски и грубую поверхность. Все это потребовало создания специальных видов литья: кокильного, центробежного, под давлением, по выплавляемым моделям, выжигаются (газифицируемым) и др.
Кокильное литье — способ получения отливок в постоянных чугунных или стальных формах — кокилях. Конечно, кокиль состоит из двух частей, которые имеют соединение в горизонтальной или вертикальной плоскости. Металлическая форма обладает большой устойчивостью, что позволяет с помощью одной формы изготовить несколько сотен отливок. Способ используется для изготовления отливок небольшой массы и простой конфигурации.
Литье под давлением является разновидностью кокильного литья, но в этом случае металл в форму подается под давлением 1 — 5 МПа. Способ отличается высокой точностью и применяется для цветного литья.
При центробежном литье металл распределяется в форме под действием центробежных сил, возникающих при быстром вращении формы. Способ позволяет получить только детали, имеющие форму тел вращения, а также мелких отливок, которые расположены по радиусу вокруг оси вращения в форме с горизонтальным разъемом.
Заготовки сложных форм и небольших габаритов получают литьем по выплавляемым моделям. Модель изготавливается из легкоплавкого материала (воск, стеарин, парафин), сформировывается, вытапливается (при этом образуется полость соответствующей конфигурации) с формы, которая затем высушивается, или прожаривается, и заливается расплавленным металлом. Отсутствие в форме разъема позволяет получить отливки точной формы без смещений, перекосов и т. п.
Активно развивается технология литья металла по моделям, газифицируемым (выжигаются) — способ ЛГМ, по русским названием «литье по газифицируемым моделям», или известный как «Lost Foam Casting Process». ЛГМ изобретена в 1958 г. (патент Г. Шроера). Модель отливки из пенопласта (чаще из пенополистирола) выглядит как упаковка от телевизора, или разовая пищевая тарелка, которых штампуют миллионами на автоматах, а плитами пенополистирола утепляют наружные стены высотных домов. По схожей технологии для серии отливок модели производят задуванием мелких гранул пенополистирола в легкие алюминиевые пресс-формы (весьма простые в изготовлении) с последующим вспениванием гранул при их нагревании. Для производства разовых и крупных отливок (иногда весом до нескольких тонн) подходит метод вырезание моделей из плит пенополистирола нагретой нихромовой проволокой, например, по шаблонам, а также сегодня все чаще применяют широкую гамму обрабатывающих центров плоттерной, или фрезеровальные-гравировального типа (точность позиции режущего инструмента — от ± 0.05 до ± 0.1 мм), что стали по цене доступными для предпринимателей и широко применяемые в частности для изготовления рекламных макетов. Модель, затем изготовлен по ней отливка имеют высокую точность и конкурентный товарный вид. Свободно можно видеть отливку в целом изделии еще в модели в литье металла, промерять ее стенки, чего при обычной формовке для сложных отливок просто не удастся сделать. Отсутствует смещение песчаных стержней и полуформ при сборке (так как отсутствуют сами стержни), что свойственно традиционному формированию в парных опоках. Модели красят быстросохнущей краской с огнеупорным порошком, собирают с литником, засыпают сухим песком в ящике (контейнере) и заливают металлом. При заливке металл испаряет модель и собой ее замещает. В этой операции замены одного на другое заключается оригинальность или ноу-хау этой технологии, которая определяет ее название — литье по моделям, газифицируемых и делает ее уникальной. Во всех других способах формовки по модели присутствует предварительная операция ее удаления перед заливкой металлом, а в таком отсутствии удаления модели из формы и кроется «секрет» точности получаемых отливок, которые сформированы, потому что вылили в неподвижном окружающем песке. Снятие «копии» с модели происходит одновременно с «превращением» модели в газ и занятием ее места отливкой, что шутя можно сравнить с выполнением «фотографии» путем «уничтожения» оригинала, или как в шахматной партии с жертвой пешки (модели) для выигрыша туры (отливки). Чтобы модель не дымила в цех при заливке формы расплавленным металлом, из контейнера отсасывают насосом газы — разрежение поддерживают примерно пол атмосферы (бытовой пылесос уменьшает давление на 0,3 атмосферы). Производственные участки: модельный, формовочный, плавильный, очистительная имеют примерно одинаковые площади и оснащаются простым оборудованием. Все формирование состоит из засыпки сухого песка без массивных высокоточных машин прессования, встряхивания, устройств сборки форм. Акцент внимания перенесен на производство моделей — этих «легчайших игрушек» с плотностью материала 25 … 27 кг / куб. м, преимущественно «доверяют» женским рукам, часто располагая модельный участок на втором и выше этажах цехов http://upload.wikimedia.org/wikipedia/uk/a/a8/% D0% 9C% D0% BE% D0% B4 .% D1% 86% D0% B5% D1% 85.jpg. Оборотное охлаждение песка ведут обычно в пневмопотоке, или с применением простейших конвейеров, эти металлоконструкции для экономии помещений часто монтируют с внешней стороны стены цеха, на воздухе сухой песок в силосе сохраняется «не боясь» мороза. Для черных и цветных сплавов используют одинаковое оборудование, что, благодаря своей простоте, без осложнений производят в Украине (для других видов формовки качественное оборудование надо импортировать). Таким способом получают отливки из чугуна и стали всех видов, бронзы, латуни и алюминия всех марок. В ящике «на кусте» можно сразу лить десятки отливок, как льют ювелирные изделия. Цеха и участки с этой гибкой технологией множатся по всему миру — от Америки до Китая, на заводах General Motors, Ford Motors, Fiat. Мировая практика свидетельствует о постоянном росте производства отливок этим способом, которое превысило 1,5 млн.т. / год, в одном КНР работает более 300 таких цехов (на 2006 г.), прогнозы на ближайшее будущее дают этой технологии 10 … 20% объема мирового литья. Институт ФТИМС НАН Украины, г. Киев, имеет с 1970;х годов специализацию по ЛГМ как одно из направлений своих научно-инженерных достижений, спроектировал и запустил ряд участков в Украине, в России, поставил и внедрил такое оборудование в Польше и Вьетнаме.
