Технологический процесс получения отливок

Технологический процесс получения отливок (изготовление фасонных заготовок) называется литейным производством. Суть процесса заключается в заполнении жидким расплавленным материалом (металлом, пластиком и т.д.) заранее подготовленной полости (литейной формы), которая в точности повторяет конфигурацию будущей детали. После затвердевания и охлаждения получается отливка.

Ниже представлен типовой технологический процесс литья металлов, состоящий из нескольких основных этапов.

1. Технологическая подготовка и разработка чертежа

Прежде чем начать физическое изготовление, конструктор и технолог разрабатывают чертеж отливки. Он отличается от чертежа готовой детали наличием:

• Припусков на механическую обработку (слой металла, который будет снят позже для точных размеров).

• Литейных уклонов (для легкого извлечения модели из формы).

• Напусков (упрощение конфигурации полости).

• Радиусов скруглений (для предотвращения трещин).

2. Изготовление литейной оснастки (Модельный комплект)

Для создания полости в форме нужна модель.

• Модель — приспособление, по которому будет формоваться полость (обычно из дерева, металла или пластика). Она повторяет форму будущей детали, но с учетом припусков и усадки металла.

• Стержневые ящики — для изготовления стержней (песчаных вставок), которые формируют внутренние полости и отверстия в отливке.

• Подмодельные плиты — плиты, на которые крепится модель для формовки.

3. Приготовление формовочных и стержневых смесей

Готовятся материалы для разовых форм (чаще всего на основе кварцевого песка и глины) или для постоянных форм (металлические пресс-формы). Смеси должны обладать прочностью, огнеупорностью и газопроницаемостью.

4. Изготовление литейной формы (Формовка)

Процесс создания рабочей полости.

• Ручная формовка (в единичном производстве).

• Машинная формовка (в серийном и массовом производстве). Осуществляется в специальных опоках (рамках). Модель помещают в смесь, уплотняют её, а затем извлекают. В результате получается полость.

• Установка стержней: В полость формы устанавливаются песчаные стержни для создания отверстий.

5. Плавка металла и заливка

• Металл (чугун, сталь, алюминий, бронза) расплавляется в плавильных печах (вагранках, электропечах).

• Расплав доводится до нужной температуры и химического состава.

• Производится заливка жидкого металла в литейную форму через литниковую систему (систему каналов для подачи расплава).

6. Охлаждение и выбивка

• Отливка охлаждается в форме в течение определенного времени (от минут до суток, в зависимости от толщины стенок и металла).

• На этапе выбивки форма разрушается (если она разовая), и отливка извлекается.

7. Очистка и обрубка

После выбивки отливка имеет литники (застывший металл в каналах), прибыли (для питания усадки), выпоры и заусенцы (облой).

• Производится обрубка (отделение литниковой системы).

• Очистка от пригоревшей формовочной смеси (в галтовочных барабанах, дробеметными установками).

• Зачистка остатков питателей и заусенцев (абразивными кругами).

8. Термическая обработка и контроль

Для снятия внутренних напряжений и улучшения структуры отливки часто подвергают термообработке:

• Отжиг.

• Нормализация.

• Закалка (для стали и чугуна).

Контроль качества:

• Визуальный осмотр (на предмет трещин, раковин).

• Измерение геометрических размеров.

• Неразрушающие методы контроля (ультразвук, рентген, магнитная дефектоскопия) для выявления скрытых дефектов.

Специальные виды литья (вариации процесса)

Описанный выше процесс (литье в песчано-глинистые формы) — классика. Однако существуют специальные методы, где технология меняется на определенных этапах:

1. Литье в кокиль — заливка расплава в металлическую многократно используемую форму (кокиль). Этапы формовки (п.4) упрощаются, форма не разрушается.

2. Литье под давлением — расплав под высоким давлением запрессовывается в пресс-форму. Очень высокая точность.

3. Литье по выплавляемым моделям — этапы (п.2 и п.4) меняются: используется разовая модель из воска/пластмассы, которая удаляется из формы выплавлением без разъема формы.

4. Центробежное литье — заливка металла во вращающуюся форму (используется для труб, втулок).