Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чугунное литье

Технология литья из чугуна впервые была освоена в Китае около Х века н.э., в Европе впервые упоминается в 14 веке, как материал для производства пушек. В России первое «литье чугунное, для делания пушек пригодное» относиться к эпохе Ивана IV Рюриковича. Расцвет эпохи чугуна наступил в 19-20 веках. В это время из него делали мосты и трубопроводы, фонари и ограды, элементы архитектурного декора и несущие конструкции зданий. Кроме того, из того же материала отливали рельсы, детали станков, и двигателей. Отдельно стоит упомянуть чугунную посуду, утюги и отопительные приборы.

Чугун также являлся исходным компонентом для производства стали мартеновским способом. Объем его производства был важнейшим показателем экономической мощи страны и ее военного потенциала. С изобретением недорогих технологий производства и обработки сплавов алюминия и стали значение чугуна как конструкционного материала заметно снизилось. Широкое развитие производства высокопрочных пластиков и композитных материалов окончательно оттеснило чугун с передовых позиций.

Чугунное литье — способы изготовления:

Литьё чугуна в холодно-твердеющие смеси (ХТС) – это литье чугуна с применением искусственной смолы. Вместо трамбовки смеси (как при литье в землю), смесь заливают в опоку и дожидаются, когда смола затвердеет. Обычно затвердевание происходит при комнатной температуре в течение 20 минут. Литье в ХТС значительно улучшает качество необработанных поверхностей стальной отливки по сравнению с другими технологиями литья в песчаных формах. Обычно для изготовления модельной оснастки используют дерево, металл или пластик МДФ..Для отверждения смол применяется продувка стержневых ящиков различными третичными аминами. Технология литья в ХТС позволяет обеспечить высокое качество поверхности литья, отсутствие газовых дефектов и засоров в отливке.

Литьё чугуна по выжигаемым и выплавляемым моделям — сначала из специального материала изготавливается копия будущего изделия с необходимыми припусками на усадку и последующую механическую обработку. Для выплавляемых моделей используют парафин, стеарин, воск или их смеси, а для выжигаемых применяют материалы, сгорающие на воздухе или в кислородной среде с малым образованием дыма и сухих остатков (как говорят профессионалы – с низкой зольностью). Затем на полученную модель – неважно, выжигаемую или выплавляемую – наносят в несколько слоев (до девятнадцати) керамические порошки с силикатным связующим, высушивая модель после нанесения каждого слоя. В итоге вокруг модели образуется прочная жаростойкая корка, в которую затем и будет произведена заливка расплавленного чугуна. Но перед заливкой модель необходимо каким-то образом удалить. Если модель выплавляемая, то корку вместе с моделью переносят в ванну с горячей водой, где парафиностеариновое вещество, температура плавления которой 61-75°С, плавится и с успехом покидает корку. С выжигаемыми моделями поступают иначе – форма помещается в печь и долгий промежуток времени выдерживается при высокой температуре либо в воздушной среде, либо с подачей кислорода – для более полного и быстрого сгорания модели (потому модель и называется выжигаемой). Для удаления продуктов горения форма продувается сжатым воздухом. Если позволяет среда, то перед заливкой форме дают остыть до комнатной температуры, а зольные остатки вымывают струей воды или выдувают воздухом. Но не всегда такое удаление сухих остатков возможно: при остывании на корке может появиться паутина трещин. По выжигаемым или выплавляемым моделям отливают различные сложные изделия (насосы, решетки, колеса), где штамповка не возможна, а также художественное литье (скамейки, статуэтки, фигуры, фонари (столбы) освещения).

Литьё чугуна в землю — самый дешёвый и простой способ литья. Модели изготавливают из различных материалов: дерева, гипса, металла. Самый популярный материал, это дерево. Сначала в модельном цехе из дерева изготавливают модель будущей отливки. Она должна быть несколько большего размера, чем отливка, с учетом усадки металла при охлаждении. Модель (как и будущая форма) разъемная и состоит из двух половинок. В землеприготовительном отделении литейного цеха из земли и различных добавок готовят формовочную смесь. Если у отливки должно быть внутреннее отверстие или полость, то необходимо приготовить еще одну смесь — для стержней. Назначение стержней — заполнить те места в форме, которые в детали соответствуют отверстиям или полостям. Недостаток литья чугуна в землю: дорогостоящая механическая обработка: припуски даются не менее 7 мм (бывает до 40мм), обрабатываются практически все поверхности детали.

Центробежное литье чугуна — самый дорогой способ литья. Чугун заливают во вращающуюся металлическую форму, при вращении он прижимается к стенкам модели, тем самым позволяет получать отливки высокой точности с минимальными припусками на обработку и отсутствие раковин, а также высокая плотность изделия. Основные литые заготовки полученные данным методом: втулки, венцы червячных колес, роторы электродвигателей, водопроводные и канализационные трубы, заготовки гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания, облицовки судовых валов, корпуса сушильных цилиндров бумагоделательных машин, труба для энергетического машиностроения. Возможности центробежного литья чугунных заготовок:

— с горизонтальной осью вращения (масса отливок до 100 кг, наружный диаметр от 160 до 300 мм, внутренний – не менее 130 мм, длина до 590 мм);

— с вертикальной осью вращения (масса отливок до 200 кг, наружный диаметр до 680 мм, высота до 500 мм).

Литье чугуна производится в строгой последовательности:

  • загрузка шихты;
  • непрерывный процесс плавления в доменной печи;
  • заливка готового чугуна в ковш;
  • разливка по подготовленным формам;
  • охлаждение;
  • отжиг;
  • очистка от окалины.

При изготовлении труб и полых деталей применяют центробежное литье. При этом способе в быстро вращающуюся форму заливают чугун. Под действием центробежной силы жидкий металл растекается по поверхности на заданную толщину.

Читать еще:  Особенности применения активного паяльного жира

Остальные детали заливают по форме, которая заранее изготавливается, в землю.

Основные методы литья чугуна

Кокили – это разборные формы, применяемые при массовом производстве крупногабаритных чугунных отливок. Могут использоваться многократно, запас их прочности достигает 10 000 заливок.

Одной из современных технологий является литье в ХТС (холодно-твердеющие смеси). В соответствии с этой технологией, формы для литья изготавливают из самозатвердевающих смесей, в состав которых входят смолы и другие связующие компоненты. Преимущества форм из ХТС заключаются в их высокой герметичности, что исключает возможность образования газов, препятствующих образованию целостной структуры отливки.

Популярным методом является литье чугуна в песчаные формы, то есть, формы с толстыми стенками, изготовленные из утрамбованного песка. Данный метод подходит для серийного производства таких массивных изделий, как станины для станков, лопасти турбин и двигателей внутреннего сгорания.

Как видно, чугунное литье в России активно развивается, в технологический процесс успешно внедряются новые перспективные технологии и методы производства изделий.

Не указан форум для отзывов.

Применяемые методы

Классическое искусство отливки не потеряло популярность с течением времени. Основными технологиями являются отливка в формы, изготавливаемые в земле или отливка по уже готовым предметам. На сегодняшний день эти два метода продолжают своё соперничество.

Литье в землю

Можно отливать будущие скульптуры в формы из земли, песка или глины. Главная задача заключается в том, чтобы получить отпечаток от шаблона на смеси. В дальнейшем с помощью трамбовки изменяются её качества. Формируются каналы для заполнения формы расплавленным металлом. Этот способ отличается своей простотой и низкой себестоимостью.

По выплавляемым моделям

Древний способ литья, который подразумевал под собой отливку по формам, снятым с готовых предметов или оружия. Для создания форм использовали воск, резину, гипс.

Этапы проведения работ с воском:

  1. Изначально создаётся скульптура или предмет с точными размерами из воска.
  2. Изготавливается форма, с помощью нанесения глиняной смеси на поверхность воска.
  3. Форма запекается в печи до полного отвердевания. Воск вытекает из неё по изначально подготовленным каналам.
  4. Плавка металла и переливание его в готовую форму.
  5. Удаление внешнего каркаса после застывания металла.

После изготовления скульптуры её поверхность дополнительно шлифуется и обрабатывается.

Художественное литье из чугуна активно используется для создания скульптур и различных деталей. Этот металл обладает множеством преимуществ и небольшой ценой, благодаря чему он ценится среди мастеров металлообработки.

История и суть технологии

С металлом человечество познакомилось очень давно, но самые ранние попытки получения отливок из него, скорее всего, берут начало в четвёртом тысячелетии до н. э. Такие предположения позволяют делать археологические находки на Ближнем Востоке. Согласно исследованиям, первые формы, заполненные жидким металлом, были простыми углублениями в открытом грунте.

Значительного прогресса в точности и качестве отливок мастерам древности удалось добиться не сразу. Приблизительно вторым-третьим тысячелетием до нашей эры датируются первые сохранившиеся артефакты, которые можно отнести к скульптурному жанру. В этот период литьё становится не только предметом ремесла, но и способом создания произведений искусства высокого уровня.

Суть технологии заключается в свойстве расплавленного металла (как и любой другой жидкости) заполнять сосуд, в который его вылили. После остывания готовая отливка становится точной геометрической копией пустот в ёмкости. Основные этапы упрощённо выглядят так:

  1. Изготовление скульптором оригинальной модели из пластичных неметаллических материалов.
  2. Приготовление материалов для формования, создание литейной формы по оригиналу.
  3. Плавление металла, заливка его в форму, остывание.
  4. Освобождение готового изделия от формы, очистка и механическая обработка.

Процесс значительно усложняется, если необходимо создавать пустотелые отливки или тиражируемые изделия.

Перед тем, как приступить к поиску производителей чугунного литья, можно сделать мониторинг предприятий, для того, чтобы определить лучших претендентов. Существуют разные комбинаты чугунного литья, однако, лучший из них – «Московский литейный завод», славящийся консервативными ценами, наличием современного оборудования, необходимым для литья чугуна, а также высокопрофессиональными мастерами.

Способы, используемые для литья чугуна на заводе различные. Наиболее распространенный – литье по газифицируемым моделям. Этот метод дает возможность не только реализовывать литье чугуна, но и получать в процессе чугунного литья отливки стальные. С применением этого метода можно говорить о рациональном расходе металла и высокой экологичности.

Заказ чугунного литья на «Московском литейном заводе» имеет немало преимуществ:

  • выгодная ценовая политика
  • надежность, прочность и износоустойчивость изделий
  • идеальное качество поверхности, которая нуждается в минимальной дальнейшей механической обработке.

Стоит заметить, что с применением современных способов литья, выгодной получается не только отливка, но и готовые изделия также имеют дешевую себестоимость. И как результат – может предлагать заказчикам минимальную цену на изготовление чугунного литья.

«Московский литейный завод» принимает заказы на производство чугунного литья по вашим чертежам, эскизам или образцам. Мы готовы взяться за любой заказ, несмотря на его сложность и сжатые сроки исполнения. Предприятие изготавливает большой ассортимент продукции из чугуна и стали различной формы и конфигурации. Завод имеет многолетний опыт работы, а художественное и тяжелое литье из чугуна уже несколько лет является приоритетным направлением сферы нашей деятельности.

Если у вас есть загородный дом или коттеджный комплекс, то в качестве элементов декора можно использовать чугунные изделия. Такие работы могут изысканно подчеркнуть интерьер дома, всегда выглядят стильно и оригинально.

Художественное чугунное литье может прослужить вам десятилетия, при этом статуэтки и фигурки из чугуна не требуют особого ухода. Это могут быть антикварные бюсты, которые можно установить на придомовой частной территории, также разнообразные садово-парковые скульптуры, объемные фигуры животных. Также возможно изготовление скульптурных композиций, состоящих из нескольких фигур. С помощью таких изделий можно украсить рабочий стол или же кабинет. Для этих целей идеально подойдут шикарные напольные или настольные произведения искусства – чугунные шедевры.

Читать еще:  ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА ЧУГУНА И СТАЛИ И МЕТАЛЛОВЕДЕНИЯ

Доменное производство

В доменных печах осуществляется освобождение из руды железа и выплавление чугуна. Он бывает двух видов:

  • литейный (для отливки чугунных заготовок);
  • предельный (применяется для изготовления стали).

Усовершенствование доменного производства направлено на увеличение мощности печей и улучшение подготовки сырых материалов к плавке. Кроме того, большое внимание уделяется прогрессивным технологиям, направленным на автоматическое управление за ходом работы печей.

Кокильное литье

Литьем в кокиль принято считать получение заготовки путем заливки расплава в многоразовый металлический кокиль. При этом происходит довольно скорый отвод тепла через высокотеплопроводный материал формы, поэтому поверхность отливки, ее механические особенности получаются значительно более высокого уровня, чем у абсолютного большинства других способов.

Интереснейшей особенностью представленного метода является уникальная возможность множественного использования изготовленной однократно металлической формы. Ее значительная прочность может позволить очень точно копировать конфигурацию поверхности, получая одновременно высочайшее качество металла. Благодаря большой теплопроводности кокиля изделие быстро затвердевает, соответственно увеличивается скорость изготовления полуфабриката.

Аддитивные технологии в литейном производстве

Литейное производство – один из старейших технологических процессов, известных человечеству. Еще в Бронзовом веке наши предки умели менять агрегатное состояние руды, переплавлять ее в жидкий металл, заливать в форму и получать нужную отливку. В конце XX века, с появлением цифрового моделирования и затем с бурным развитием аддитивных технологий, наметились кардинальные перемены.

Роль аддитивных технологий

Выращивание моделей и форм путем 3D-печати позволяет получить результаты, недостижимые средствами классических технологических процессов. Важное преимущество заключается также и в значительной экономии времени на изготовление модельной оснастки. Сокращение срока создания прототипов и возможность вносить изменения в конструкцию открыли широчайшие возможности для опытного производства.

Благодаря 3D-процессам можно забыть о всех минусах традиционного литья. К последним относятся:

  • долгий производственный цикл;
  • трудоемкость механической обработки;
  • недостаточная точность;
  • роль человеческого фактора.

С другой стороны, широкому внедрению аддитивных технологий препятствуют высокая стоимость оборудования и материалов для 3D-принтера, необходимость в крупных первоначальных инвестициях и ограничения в размерах изделий, печатаемых на 3D-принтере. Впрочем, прогнозы оптимистичны: учитывая быстрое развитие технологий, эти проблемы будут постепенно уходить в прошлое. Сегодня 3D-технологии уже успешно применяются на литейных предприятиях за рубежом и в России при создании форм размером до 50 кв. см.

Поскольку литье лежит в основе практически всех производственных отраслей (машиностроение, приборостроение, авиация, автомобильная индустрия, судостроение, нефть и газ), интересно посмотреть, как аддитивные технологии помогают решать задачи современного литейного производства.

Основные виды литья металлов

В статьях, посвященных литью, мы рассказываем о возможностях аддитивных процессов применительно к двум технологиям:

  • литье в песчано-глинистые формы;
  • оболочковое литье.

Литье в песчано-глинистые формы (ПГФ) – стандартизированная технология, наиболее распространенная и проверенная, а с точки зрения функциональности – самая продвинутая. Производства, ее использующие, как правило, оборудованы автоматическими формовочными и стержневыми линиями, применяют автоматическую заливку и т.д. Литье в ПГФ характеризуется наличием многоразовой металлической или деревянной модельной оснастки. Форма, которую с нее снимают и в которую затем заливают металл, – одноразовая и сделана из специальной песчано-глиняной формовочной смеси. Такие формы стало возможным изготовлять на 3D-принтерах. Как правило, в этом случае используется технология CJP (цветная струйная печать из композита на основе гипса).

Оболочковое литье оперирует одним из двух методов:

Они очень похожи, но в то же время имеют ряд отличий – об этом мы подробнее расскажем в следующих статьях. Главная особенность этой технологии в том, что каждая модель используется один раз для отливки одного изделия, и сама форма, которая из нее получается, тоже одноразовая. При внедрении 3D-методов на производстве такого типа применяется:

Литье в песчано-глинистые формы с использованием 3D-технологий

Процесс литья в ПГФ начинается с создания математической модели оснастки. Инженер-технолог или технолог-литейщик определяет линию разъема, усадку, уклон и другие параметры.

Затем эти данные передаются в аддитивную установку. Мы рассмотрим пример печати на 3D-принтере, принцип работы которого основан на технологии цветной струйной печати (CJP). Главное преимущество этой технологии в том, что, если модель по геометрии помещается в камеру построения, за одну операцию можно напечатать сразу несколько моделей.

Следующий этап – обработка модели. Обратите внимание: для экономии материала модель сделана пустотелой, с внутренним оребрением. В случае необходимости, пустой объем заливается простой эпоксидной смолой, чтобы придать конструкции большую жесткость. Так как гипс – материал не конструкционный, сама модель пропитывается смолой. После этого поверхность подвергается обработке (шпаклевке и шкурению) и покрывается специальной краской для модельной оснастки. Весь цикл изготовления методом литья в песчано-глинистые формы занимает не больше недели. По стойкости такая модель сопоставима с дерево-модельной оснасткой.

Таким образом, применение аддитивных технологий при литье в песчано-глинистые формы имеет следующие явные плюсы по сравнению с классическими методами:

  • значительное сокращение производственного цикла;
  • нет необходимости задействовать в процессе производства несколько инженеров-технологов или других специалистов;
  • на 3D-принтере можно напечатать одновременно несколько изделий.

О литье по выплавляемым и по выжигаемым моделям и преимуществах 3D-технологий применительно к этим методам читайте в нашем блоге.

Статья опубликована 20.06.2017 , обновлена 23.10.2020

Читать еще:  Учимся резать плитку на части и вырезать отверстия

Технологии литья металлов: современные и «дедовские» методы в российской промышленности

Два века назад, когда ещё образовывались первые заводы Петербурга, нынешний «Пролетарский завод» — начинал свою историю, и что интересно — именно с литейного производства. В IXX веке, предприятие называлось — «Александровским литейным заводом», и было знаменито своими изделиями. Помимо прочих государственных заказов, на этом предприятии, были отлиты многие Петербургские памятники культуры и искусству, включая знаменитую решётку Летнего сада, не менее знаменитую колесницу славы (на арке генерального штаба) и чугунных львов на проспекте Обуховской Обороны.

В то время, литьё как декоративных изделий — так и деталей машиностроения, осуществлялось способами «в землю» или «в кокиль». Под кокильным литьём понималась заливка в неподвижную металлическую форму — под действием силы тяжести. А под литьем в землю, подразумевается заливка в форму, из специального песчано-глиняного состава. Стоит отметить, что старые технологии литья — устарели, так как требовали проведения трудозатратных работ, на обработку полученных заготовок (удаление литника, обдирка и шлифовка изделия).

Какими технологиями пользуются передовики нашей промышленности ?

Современные промышленники, имея масштабные сталеплавильные производства, конечно, не льют изделия в землю или в кокиль. Крупнейшие литейно-механические и машиностроительные заводы, пользуются технологиями — в зависимости от имеющегося «на борту» оборудования. Давайте рассмотрим несколько предприятий:

— «Череповецкий литейно-механический завод» (ЧЛМЗ) — практикует центробежное литьё.

— Концерн «КамАЗ» многие изделия получает литьём под давлением, эксплуатируя новый комплекс литья под низким давлением (LPM).

— «Балашихинский литейно-механический завод» (БЛМЗ) — как один из флагманов российского литейного производства, пользуется широкой гаммой существующих новых технологий литья. Основными можно назвать: литье по выплавляемым моделям, в уплотняемые и корковые формы, статическое и центробежное, горячее изостатическое прессование.

— Еще несколько предприятий, таких как АО «Кубаньжелдормаш», Петербургский «Ижора – Машиностроительный комплекс», Тольяттинский «АвтоЛитМаш», используют литьё в формы — из холодно-твердеющих смесей (ХТС).

Технология литья в формы ХТС — перед литьём в землю и в кокиль

Многие предприятия в настоящее время пользуются следующими технологиями литья:

  • — В формы ХТС: многоразовые формы из специальных полимерных смол, затвердителей, песка и глины, которые быстро затвердевают без нагрева в печах. Так изготавливают «стержни» для получения полостей в отливках сложной формы.
  • — По газифицированным моделям (технология ЛГМ): материал литейных форм при заливке металла газифицируется. Так получают точные отливки из дорогостоящих и труднообрабатываемых материалов (легированные износостойкие, жаропрочные и марганцовистые стали).
  • — Под давлением: в пресс-формы, быстро заполняемые жидким металлом, при давлениях 7-700 МПа. Этот способ применяется для цветных металлов с низкой температурой плавления (цинк, олово, медь, магний, свинец) и некоторых сталей. Изделия получаются относительно некрупные – массой от граммов до десятков килограммов.

По мнению некоторых специалистов, «традиционный» способ литья в сырые песчано-глинистые формы, считается пережившим века. И приводят плюсы литья в формы ХТС перед литьём в землю и кокиль:

  • — Нет отклонений от размеров получаемой детали, наплывов, литников.
  • — Часть чистовых поверхностей можно получить сразу, то есть трудозатраты и время на финишную обработку в разы снижаются. На те поверхности, которые надо будет обрабатывать, даются маленькие припуски – 2-3 мм, и за счёт этого уменьшается масса самой отливки.
  • — Почти нет литейных раковин и пор.
  • — Короткие сроки изготовления прочной многоразовой оснастки.

Старые методы для мелкосерийных и уникальных деталей

Тем не менее, до сих пор сохранились и заводы с литейными цехами, практикующие старые технологии и гордящиеся своим опытом. Такой опыт передаётся от пожилых специалистов к молодым. Как говорят на производстве ПАО «Пролетарский завод», в литейном деле проблема «что заливать» менее существенна, перед вопросом «куда заливать». На этом заводе, уделяют большое внимание проектированию форм для заливки, и созданию деревянной модельной оснастки. Специалистов, умеющих качественно выполнять эту работу — не много. Если нужно отлить широкую номенклатуру мелкосерийных деталей, для ответственных изделий машиностроения (в том числе, и в рамках гособоронзаказа), иногда требуется изготавливать сложную трудоёмкую литейную форму, ради всего нескольких отливок.

Для чего сохраняются эти, казалось бы, несовременные методы ? Неспециалист в этой области может сделать вывод, что у предприятий, их применяющих, попросту нет денег на модернизацию. Однако, по вышеописанной технологии, изготавливаются рабочие колёса — для конденсатных насосов АЭС, уникальные шнеки — для насосов геотермальных станций, корпусные детали турбокомпрессоров. Предприятие, работающее «по старинке», зачастую лучше других получает отливки из редких сплавов цветных металлов (например, оловянистых и алюминиевых бронз) методом кокильного литья.

Распространённость технологий новых и старых

В настоящее время российские промышленники могут применять как современные технологии литья (ХТС, ЛГМ, ГИП, литьё центробежное и под давлением), так и «старинные» (кокиль, ЛВМ). Для старого способа, зачастую требуется сложное моделирование оснастки (например, деревянной), выполняемое специалистами с уникальным опытом.

Кокильное литьё считается древнерусской технологией, которая возродилась в ХХ веке, на новой научной основе. Технология позволяет выливать изделия — из любых литейных сплавов. А отливаемые детали, могут быть любых размеров, от сковородок — до башен танков.

Применение старых технологий необязательно указывает на устаревание производственных мощностей. Оно бывает связано с заказами деталей — для высокотехнологичных механизмов, в единичном числе или мелкими сериями. Это логичное следствие того, что объёмы современного российского машиностроения в разы меньше, чем 25-30 лет назад, и оно потребляет значительно меньше металла.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector