Отливки

 → Статьи → Отливки
Отливки получаются в результате заполнения полости литейной формы расплавленным жидким металлом. После заливки жидкий металл охлаждается в форме и затвердевает, образуя отливки.

В разовых толстостенных формах из песчано-глинистых смесей можно получать отливки весьма сложной конфигурации массой от нескольких граммов до десятков тонн из различных сплавов как в условиях единичного, так и серийного и массового производства. Это объясняется относительной простотой технологичного процесса, дешевизной используемых материалов, достаточной точностью отливки, хорошей чистотой поверхности, возможностями механизации и автоматизации процесса их изготовления.

В литейном производстве отливок применяют также формы, изготовляемые из специальных высокоогнеупорных масс, например на основе графита. В таких формах можно получать отливки в количестве до нескольких десятков без существенного износа формы. Эти формы называются полупостоянными. Их применяют при мелкосерийном производстве отливок из чугуна и цветных сплавов (алюминиевых, магниевых, медных). Для массового и крупносерийного производства отливок стойкость этих форм недостаточна, а для единичного производства высока стоимость их изготовления.

Технологический процесс изготовления отливки в разовых формах широко распространен в литейном производстве. Он складывается из различных процессов, которые осуществляются в специальных цехах или отделениях литейного цеха.

Технологический процесс изготовления отливки начинается с подготовки модельного комплекта: моделей или модельных плит, модельных щитков, стержневых ящиков, сушильных плит, шаблонов для проверки размеров формы и стержней, кондукторов и шаблонов для контроля правильности установки стержней в форме, опок, штырей и т.д.

Очень часто для получения требуемых структуры и механических свойств, снятия внутренних напряжений отливки подвергают термической обработке – нагреву и охлаждению по строго заданным режимам (по времени и температуре) в термических печах. Эта операция производится в термическом отделении литейного цеха. Затем отливки вновь подвергают очистке и контролю.

Принятые ОТК или мастером литейного цеха отливки отправляют на склад готовых изделий, а оттуда на механическую обработку. Некоторые отливки перед отправкой в механический цех окрашивают, чтобы предотвратить коррозию.

При механической обработке отливки, ей придается окончательная геометрическая форма, требуемые точность и чистота поверхности, предусмотренные чертежами и техническими условиями на готовую деталь. Это наиболее трудоемкий процесс в машиностроении, так как затраты на механическую обработку составляют 40-60 % всех затрат на изготовление машины. Следовательно, необходимо стремиться получать отливки с минимальными припусками на механическую обработку или такими точными и чистыми, чтобы не требовалась механическая обработка.


Выбивка залитых форм производится после полного затвердевания отливок. Допустимая температура отливки при выбивке формы устанавливается в зависимости от марки стали литой детали, ее размеров и толщины стенок. Эта температура указывается в технологической карте. При преждевременной выбивке формы возможно нарушение размеров и контура отливки и образование значительных литейных напряжений, которые вызывают появление трещин и коробление отливки.
Для выбивки отливок из разовых литейных форм и освобождение отливок из стержней применяются следующие виды оборудования; выбивные решетки, подвесные или челюстные вибраторы, вибрационные коромысла, автоматические выбивные устройства и гидроочистные установки.
Процесс обработки отливок, выбитых из литейных форм, проводимый до выдачи их в механический цех, состоит из ряда технологических операций: подготовка к удалению прибылей и литников, удаление прибылей и литников, отделка поверхности, исправление литейных дефектов, термообработка, обдирка. Для их выполнения нужно применять соответствующее оборудование, инструмент, средства контроля и иметь специальную производственную площадь.

Улучшение качества отливок и получение их с заданными служебными и технологическими свойствами – фундаментальная научно-техническая проблема литейного производства. По своему значению эта проблема должна быть поставлена в ряд тех, успешное решение которых обусловливает эффективность технологии литья как основной в производстве заготовок для различных отраслей машиностроения и приборостроения.
Главное направление в разработке этой фундаментальной научно-технической проблемы – создание и применение способов управления процессом формирования свойств отливки в конкретных условиях литейной технологии.

Однако для создания эффективных способов управления и оптимального их применения на практике необходимо точно знать связи между условиями литья и ходом формирования тела отливки и, следовательно, ее свойств. Выявление таких связей – задача теории формирования отливки.

Идея изготовления отливки (литой заготовки) чрезвычайно проста.
Давно и широко известно, что любая жидкость, налитая в сосуд, под давлением силы притяжения Земли приобретает конфигурацию внутренней полости этого сосуда, как бы сложна она ни была. Если жидкость по тем или иным причинам затвердевает, то приобретенная ею конфигурация сохранится и вне сосуда.

При изготовлении отливки жидкость – это расплав, чаще всего металлического литейного сплава, сосуд – это литейная форма, в большинстве способов литья песчаная, керамическая или металлическая. Расплав заливают в форму через литниковую систему. Затвердевание расплава происходит в результате его кристаллизации. Твердая отливка охлаждается в форме до заданной температуры. Затем её извлекают из формы; форму при этом разрушают (песчаную, керамическую) или разбирают на части (металлическую). После окончательного охлаждения и удаления литниковой системы отливка становится заготовкой деталей машин.

В самом общем виде качество отливки можно оценивать следующими параметрами: точность размеров, шероховатостью поверхности и показателями комплекса служебных и технологических свойств литого металла. Даже поверхностный анализ существа необходимых операций позволяет заключить, что ответственность за качество отливки лежит на правильности построения технологии и получения.

Однако более тщательный анализ, выполненный с учетом знаний и опыта в области технологии литейного производства , должен привести его к выводу, что приготовление расплава и формы, заливка расплава в форму, затвердевание расплава и охлаждение отливки в форме и вне формы – этапы технологии производства отливки. Каждый из их имеет свою, ему присущую специфику и несет свою долю «ответственности» за качество отливки. Если качество отливки характеризовать точностью ее размеров, шероховатостью ее поверхности и показателями служебных и технологических свойств литого металла, то первые две характеристики зависят от этапов приготовления формы и отчасти от заливки ее расплавом, а остальные – от этапов приготовления расплава, заливки его в форму, затвердевания и охлаждения отливки.
Таким образом, приготовление расплава и изготовление формы являются предварительными этапами технологического процесса литья. Собственно процесс литья начинается с момента заливки расплава в форму и заканчивается охлаждением отливки после извлечения ее из формы. За это время происходит заполнение формы расплавом, затвердевание и охлаждение затвердевшей отливки в форме до температуры ее выбивки, а также вне формы (т.е. после выбивки) до температуры, при которой возможны дополнительные операции технологии. В течение этого времени совершаются процессы формирования основных служебных и технологических свойств отливки. Естественно, что именно процессы формирования свойств отливки должны быть изучены в первую очередь, ибо, в конечном счете, только таким путем можно научно обоснованно определить требование к расплаву литейных сплавов и к литейной форме, необходимые для гарантийного получения отливки с заданными свойствами.
Исследование процессов формирования свойств отливки началось сравнительно недавно, но с каждым годом принимает все большие значение и масштаб. Фактически их изучение уже выделилось в самостоятельную техническую науку, краткое, но вполне точное название которой – Формирование отливки.

Приготовление расплава, т.е. плавка металлов и сплавов в литейных цехах, самостоятельный этап технологии производства отливки, предназначенный для изготовления «полуфабриката», который проходит «Окончательную обработку» в литейной форме. Цель этого этапа – получение расплава литейного сплава заданного химического состава с той температурой и содержанием газов, окислов и неметаллических включений, какие требуются для достижения заданных технологических свойств отливки на других этапах. Технологические свойства отливки – те, которые определяют возможность и степень совершенства ее последующей обработки:
свариваемость, обрабатываемость, деформируемость и т.д.

Изготовление формы – весьма важный этап технологии литейного производства. Если вспомнить идею процесса литья, то форма выступает как своеобразный инструмент, с помощью которого расплав превращается в отливку. Цель этого этапа – изготовить форму, способную обеспечить заданное качество отливки, если в нее будет залит расплав литейного сплава требуемой температуры и чистоты. От материала формы и точности ее изготовления зависят точность размеров отливки и шероховатость ее поверхности. Но, помимо этих характеристик качества отливки, от материала формы и ее конструкции зависит еще способность формы отводить теплоту от расплава во время его заливки и последующего затвердевания.