Какие материалы используют для изготовления литейной формы

Изготовление литейной формы

Литейные формы, предназначенные для получения отливки, могут быть разовые, полупостоянные и постоянные. Разовые формы, пригодные для использования только один раз, применяют для получения лишь одной отливки. Основными материалами для приготовления разовых форм служат песок и глина, которая является связующим. Прочность таких смесей относительно невелика. Для того, чтобы форма могла выдержать давление жидкого металла, ее приходится делать толстостенной. Если в качестве связующего использовать специальные материалы, то разовую форму можно сделать оболочковой (тонкостенной). При этом резко сокращается расход формовочной смеси.

Полупостоянные формы предназначены для получения нескольких десятков (до 150) отливок без существенного износа формы. Такие формы изготавливают из специальных высокоогнеупорных масс, например, графита и керамики.

Постоянными называют металлические формы (кокили). В этих формах можно получить до нескольких тысяч отливок из стали, чугуна и цветных сплавов. Отливки, полученные в металлических формах, имеют повышенную точность размеров и чистую поверхность. Однако, их стоимость несравнимо выше стоимости изготовления разовых и полупостоянных форм.

Наибольшее распространение в промышленности имеют разовые формы. Они применяются для изготовления отливок из различных сплавов, любых размеров и конфигурации. Разовая литейная форма, ее элементы и последовательность изготовления отливки показаны на рис. 49. Разовые формы изготавливают с помощью модельного комплекта и опок.Модельный комплект включает в себя литейную модель, стержневые ящики, модели литниковой системы, формовочные, контрольные и сборочные шаблоны.

Модель представляет собой копию будущей отливки с некоторыми изменениями, которыми учитывается припуск на механическую обработку, обеспечивается удобство извлечения модели из формы и стержня из стержневого ящика с помощью литейных уклонов.При конструировании модели все размеры отливки увеличивают на величину литейной усадки используемого сплава. В единичном и мелкосерийном производстве модели изготавливают из древесины, а при массовом производстве— из металла или пластмасс. В местах, где в отливке должны быть отверстия, в форме устанавливают стержни.

Для закрепления в форме стержня на модели делаются выступы определенной длины — стержневые знаки. Стержни изготавливают в стержневых ящиках. Как и модели, стержневые ящики имеют литейные уклоны; их размеры учитывают величину усадки сплава и припуски на механическую обработку. Металл в полость формы заливают через литниковую систему, которая должна обеспечить непрерывное поступление металлического расплава в форму, питание отливки для компенсации усадки, предотвращать разрушение формы и попадание шлака и воздуха со струей расплава. Основными элементами литниковой системы являются литниковая чаша, стояк, шлакоуловитель, питатель, прибыли и выпор. Назначение выпора — дать выход газам и избытку жидкого металла, заполняющего форму.

Песчаные формы чаще всего выполняют в опоках. Опоки—это приспособления в виде жесткой рамы, которые служат для удержания формовочной смеси. Их изготавливают из чугуна, стали и алюминиевых сплавов. Для изготовления форм и стержней используют формовочные и стержневые смеси. Основные требования к смесям —это высокая огнеупорность, т. е. способность не размягчаться при воздействии жидкого металла, хорошая текучесть и пластичность для получения отчетливого отпечатка модели, высокая газопроницаемость имеханическая прочность. Чтобы металл не сплавлялся и не спекался с формовочной смесью, поверхность формы покрывается специальными красками и припылами.

Формовочные смеси подразделяются на облицовочные, наполнительные и единые. Облицовочные смеси являются более качественными, так как они непосредственно соприкасаются с жидким металлом. В их состав входят в основном свежие материалы (песок, глина). Наполнительная смесь почти полностью состоит из оборотной (бывшей в употреблении) смеси. Иногда используют единую смесь достаточно высокого качества, которая идет для заполнения всей формы.

Стержневые смеси состоят из кварцевого песка и связующих материалов горячего и холодного затвердевания. Первые затвердевают при заполнении ими горячего стержневого ящика, вторые—в обычных не подогретых стержневых ящиках после некоторой в них выдержки. Для большей прочности стержня в него при изготовлении устанавливают металлический каркас—арматуру. Формы и стержни изготавливают на специальном формовочном оборудовании.

Для осуществления машинной формовки наиболее часто используются прессовые, встряхивающие машины и пескометы. На рис. 50 показаны три способа уплотнения смеси: прессованием (а), встряхиванием (б) и с помощью пескомета (в).

Уплотнение при прессовании происходит за счет давления, передаваемого через прессовую колодку на смесь. На встряхивающих машинах уплотнение происходит за счет сил инерции смеси в результате многократно повторяемых встряхиваний. Пескометную формовку используют преимущественно для изготовленния форм и стержней крупных отливок. Отличительная способность пескомета заключается в том, что он обеспечивает одновременно две операции: засыпку смеси и ее уплотнение.

В массовом и крупносерийном производстве мелких и средних стержней применяют пескодувные и пескострельные машины. В пескодувных машинах заполнение ящика стержневой смесью и ее уплотнение происходят под давлением сжатого воздуха. Сжатый воздух под давлением (5—6) -10 5 Па вдувает смесь в ящик через вдувные отверстия и уплотняет ее. Пескодувные машины имеют высокую производительность и обеспечивают равномерное уплотнение смеси. Основной недостаток этого метода формовки — сильный износ модельного комплекта из-за абразивного действия смеси. Уплотнение смеси в пескострельной машине происходит за счет кинетической энергии, сообщаемой смеси сжатым воздухом. Сжатый воздух мгновенно перемещает («выстреливает») смесь из резервуара пескострельной машины в ящик. Абразивный износ модельной оснастки в пескострельной машине значительно меньше ввиду отсутствия песчано-воздушной струи. Производительность таких машин очень высокая.

Для смесей горячего затвердевания с электрическим или газовым нагревом ящика цикл изготовления стержня составляет 1—2 мин. Для холоднотвердеющих смесей время изготовления стержня не превышает 1 мин. Прогрессивным способом является изготовление форм и стержней из жидких самотвердеющих смесей (ЖСС). Формы и стержни из ЖСС изготавливают не методами уплотнения, а путем заливки. Текучесть смеси обеспечивается пеной, образующейся при перемешивании жидкостекольной смеси или смеси на органических связующих с добавкой специальных веществ. Смесь затвердевает через 30—40 мин. Применение ЖСС исключает формовку, снижает трудоемкость, повышает производительность труда.

Заливка форм, выбивка, обрубка
и зачистка отливок

Заливку форм жидким металлом осуществляют с помо-
щью заливочных ковшей, в которые периодически посту-
пает металл из плавильного агрегата или миксера (емко-
сти для хранения жидкого металла).

После кристаллизации металла и образования отлив-

ки приступают к операции разрушения формы и извле-
чения отливки. Процесс выбивки проводят на вибраци-
онных решетках. При этом смесь просыпается через ре-
шетку и конвейером подается в смесеприготовительное
отделение на переработку, а отливка — в очистное отде-
ление. В очистном отделении от отливки отбивают (отре-
зают) элементы литниковой системы, зачищают заливы
и заусенцы металла и остатки литников, удаляют с от-
ливки пригоревшую формовочную смесь. Эти операции
осуществляют в галтовочных барабанах, дробеструйных
и дробеметных установках. Крупные отливки очищают
в гидравлических камерах. Обрубку и зачистку отливок
проводят с помощью зубил, абразивного и режущего ин-
струмента.

Для получения необходимых механических свойств
отливки ответственного назначения подвергают термиче-
ской обработке—гомогенизации, отжигу или отпуску.

Дефекты отливок и методы контроля

К основным дефектам отливок относятся коробление, на-
росты, недолив, пригар, раковины газовые и шлаковые,
пористость, спай, трещины, ликвация, несоответствие хи-
мическому составу, различные механические поврежде-
ния и т. д.

Задачей технического контроля является обнаруже-
ние брака в отливках и принятие мер для устранения.

Методами контроля служат внешний осмотр отливки,
проверка размеров отливки, определение химического
состава и физикомеханических свойств отливок, опреде-
ление трещин, раковин и т.д. Некоторые дефекты ис-
правляют с помощью сварки, металлизации, механиче-
ской обработки и другими способами. После контроля
качества литья и исправления дефектов отливки окраши-
вают и передают на склад готовой продукции.

2. Специальные виды литья

Специальные виды литья позволяют значительно улуч-
шить качество отливок. Отливки, полученные этими
методами, характеризуются повышенной точностью раз-
меров, пониженной шероховатостью поверхности, умень-
шением пропусков на механическую обработку, возможно-
стью получения деталей, не нуждающихся в механичес-
кой обработке. При этом специальные виды литья дают
возможность обойтись без многих побочных операций,

таких как приготовление земляной и стержневой смесей,
без пыльной выбивки и пескоструйной очистки.

При многих специальных видах литья коэффициент
использования заготовок (отношение массы деталей
к массе отливок) выше, чем при литье в разовые песча-
ные формы. При литье в песчаные формы около одной
четверти массы отливок превращаются в стружку при
механической обработке, при специальном литье 5—
10 % и менее. Процессы механической обработки очень
дорогие, поэтому уменьшение стоимости готовых деталей
зачастую оправдывает увеличение стоимости отливок, по-
лученных специальным литьем.

К специальным видам литья относят литье в оболоч-
ковые формы, по выплавляемым моделям, в кокили, цен-
тробежное, под давлением и другие.

Кокиль это металлическая форма многократного ис-
пользования, заполняемая жидким металлом. Отливки,

полученные в кокилях, отличаются большой точностью
размеров и высокой чистотой поверхности. Кокиль (рис.
51) изготавливают из чугуна, стали или алюминиевых
сплавов. Достоинство литья в кокиль заключается в пер-

вую очередь в возможности обеспечить высокую произ-
водительность литейного процесса. Кокильное литье лег-
ко механизировать и автоматизировать.

Распространение этого способа литья несколько огра-
ничивается высокой стоимостью изготовления кокилей
и сложностью получения тонкостенных отливок вследст-
вие значительной теплопроводности кокилей и быстрой
кристаллизации металла.

Литье под давлением

Для получения отливок с очень тонкими стенками (до
0,8 мм), повышенной чистотой поверхности, точностью
размеров и высокого качества (высокой плотностью ме-
талла) применяется литье под давлением. При этом спо-
собе литья металлическая пресс-форма соединяется лит-
никовой системой с камерой прессования, в которой хо-
дит поршень (рис. 52). Поршень энергично, с большой

скоростью и силон давит на металл, который устремляет-
ся в пресс-форму и заполняет все его самые тонкие щели.
Давление может достигать сотен или нескольких тысяч
атмосфер.

Литье под давлением применяют в массовом произ-
водстве для получения отливок из цветных металлов
и сплавов, реже чугуна и стали.

Отливки, имеющие форму тел вращения (втулки, коле-
са, трубы и т. п.), получают во вращающейся форме.

Что дает вращение формы при заливке ее металлом?

Дело в том, что центробежная сила отжимает к пе-
риферии тяжелый чистый металл, а все посторонние при-
меси, пузыри газа и включения переходят в центральную
полость. Металл получается прочным и качественным.
Для получения центральных отверстий в этом способе

литья не нужны стержни; отсутствуют элементы литни-
ковой системы: чаша, стояк, шлакоуловитель, литнико-
вые каналы. Для литья применяют горизонтальные и вер-
тикальные центробежные машины (рис. 53).

Литье по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям — дальний потомок
древнего воскового литья. Основной отличительной чер-
той этого метода является получение неразъемной фор-
мы. Возникает вопрос, как из такой формы удалять мо-
дель? Модель изготавливают из дешевого легкоплавкого
материала, который при нагревании легко расплавляется
и вытекает из неразъемной формы, обеспечивая точность
размеров и очертаний литейной формы. Форму прокали-
вают и заливают металлом. Таким способом можно по-
лучить любую сложную отливку с высокой размерной
точностью и малой шероховатостью поверхности. Схема
литья по выплавляемым моделям приведена на рис. 54.

Сначала изготавливают модель отливки. Материалом
для модели служит смесь стеарина и парафина с добав-
ками. Расплавленный модельный состав заливают в пресс-
форму. Закристаллизовавшуюся модель собирают в один

10—975

Дата добавления: 2016-11-26 ; просмотров: 4882 ;

Литьевая форма

Литьевая форма применяется в термопластавтоматах для изготовления объемных деталей различных конфигураций из пластика, металла, резины.

В пресс-форме литьевой машины может одновременно производится одна или несколько деталей. Используется в массовом или серийном производстве.

Рис. 1. Литьевая форма.

Что такое пресс-форма

Литьевые формы состоят из неподвижных матриц и подвижных пуансонов, имеющих внутри полость для формирования заготовок.

Материал внутрь формы подается с помощью литниковых систем, которые бывают холодноканальные, горячеканальные и комбинированные.

В некоторых конструкциях форм возможна установка закладных деталей.

Классификация литья

Литье пластмассы в пресс-форму применяется для создания тонкостенных изделий различной конфигурации.

Технология литья позволяет создавать армированные и пустотелые детали, многоцветные и соединяющие в себе различные полимерные материалы.

Требуемый показатель давления — от 80 до 200 Мпа. При более низком давлении могут образовываться полости или недоливы.

Превышение показателей может привести к образованию облоя.

Литье в песчаные формы

Один из самых распространенных видов литья объемных заготовок.

Применяется в автомобильной отрасли, станкостроении и других отраслях промышленности. Эта технология используются при массовом производстве, изготовлении небольших серий или единичных товаров простой или сложной формы.

При таком литье получаются изделия низкого качества. Возможно наличие пустот и различных посторонних включений.

Обычно литье в песчано-глиняные формы применяют для изготовления станин для металлообрабатывающей отрасли, корпусных элементов машин и оборудования, различных колес, колец и прочих объемных и тяжелых заготовок.

Литье в вакуумно пленочные формы

Технология применяется для отливок любого количества изделий весом от одного килограмма до десяти тонн, размерами до нескольких метров.

Формы изготавливаются в следующем порядке:
• вырезается модельный комплект из пенополистирола или других газонепроницаемых материалов;
• на модель накладывается предварительно нагретая синтетическая пленка;
• с помощью вакуумного устройства между модельным комплектом и пленкой создается вакуум, плотно притягивающий пленку к модели;
• на пленку накладывается слой меловой известняковой глины (опоки), засыпается сухим песком, трамбуется и укрывается герметично пленкой;
• из опоки при помощи вакуумного устройства удаляется воздух, модельный комплект вынимается из готовой полуформы.

Рис. 2. Литье в вакуумную форму.

Аналогично изготавливаются все детали и собираются в единую форму.

В течение всего технологического процесса составные элементы формы находятся под вакуумом.

В собранную форму заливается расплавленный металл. После охлаждения отливок вакуумное устройство отключается, вследствие чего песок удаляется из формы, отливка легко вынимается из формы.

Литье в кокиль

Кокиль — металлическая многооборотная форма из чугуна, алюминия или стали.

Литье в кокиль подходит для изготовления изделий из алюминия, цветных и черных металлов.

Технология литья в кокиль состоит из нескольких этапов:
• фиксация металлических полуформ;
• нагрев рабочей полости формы до температуры около 180°С;
• смазывание поверхности слоем защитного огнеупорного покрытия;
• заливка расплавленного сырья через литники;
• охлаждение формы;
• раскрытие кокиля и выемка отливки.

Рис. 3. Литье в кокиль.

Отливки в кокиль отличаются высоким качеством и геометрической точностью размеров.

Литье по выплавляемым моделям

Способ получения отливок заключается в изготовлении модели из легкоплавких составов в пресс формах. Затвердевшая модель вынимается из формы и покрывается несколькими слоями суспензии и обсыпки, образующими после высыхания керамическую скорлупу. Модель внутри скорлупы выплавляется, создавая оболочку формы с тонкими керамическими стенками.

В полученную форму заливается расплавленная смесь, которая после остывания образует изделие, точно повторяющее конфигурацию модели.

Детали, по выплавляемым моделям отличается высоким качеством и чистотой поверхности, не требуют дополнительной обработки.

Литье по газифицируемым моделям

Способ получения литых изделий с использованием моделей из материалов, которые превращаются в газ при контакте с расплавленным металлом. Больше всего подходит для этого вспененный полистирол.

Модели изготавливаются на модельных автоматах или путем заливки литейного полистирола мелких фракций под давлением в пресс-формы, с последующим спеканием под действием высоких температур.

Элементы моделей склеиваются или спаиваются в блоки, покрываются огнестойким покрытием путем облива или окунания и формируются на вибростоле в специальные опоки.

Расплавленный металл подается прямо на модельные блоки, выжигая и газифицируя полистирол.

Готовые отливки охлаждаются в формах, затем извлекаются и очищаются от антипригарного покрытия.

Технология литья по газифицируемым моделям позволяет выпускать изделия с гладкими точными формами.

Газы, образуемые при выжигании полистирола. удаляются при помощи вытяжных устройств.

Центробежное литье

Применяется для изготовления полых цилиндрических емкостей.

В основе технологии лежит принцип формирования отливок в поле центробежных сил.

Расплавленный металл из ковша(3) подается через заливочную воронку (2) во вращающийся цилиндр, внутренняя сторона которого (1) является формообразующей поверхностью.

Полученный пустотелый цилиндр после остывания и затвердевания металла извлекается из формы.

Рис. 4. Центробежное литье.

Литье в оболочковые формы

Технология применяется для изготовления особо точных деталей с повышенными требованиями к качеству.

Оболочковые формы изготавливаются из смоляно-песчаной смеси, термореактивных смол, кварцевого или цирконового песка на автоматических линиях.

Литье включает ряд последовательных операций:
• приготовление смеси;
• изготовление моделей в виде тонкостенных оболочек;
• сборка и подготовка форм к заливке;
• плавление металла и заливка в готовые формы;
• остывание и извлечение отливок;
• зачистка и дробеструйная обработка

Оболочковые формы применяются для изготовлени изделий из чугуна, стали, цветных металлов и алюминия.

Технология изготовления литьевых форм

Пресс формы для литья пластмасс изготавливаются на основании разработанного проекта.
1. Из стального литья вырезается заготовка по параметрам будущего изделия.
2. Форма обрабатывается на фрезерных станках, и шлифуется на шлифовальных машинах.
3. Изделия проходят термообработку в специальных печах, хромируются и полируются.
4. Готовые изделия тестируются и испытываются в лабораториях.
5. Составляются линейные карты и подписываются двусторонние акты выполненных работ.
6. Пресс-формы упаковываются и передаются заказику.

По желанию заказчика, специалисты компании «Имстек» выполнят установку и наладку оборудования, обучат технический персонал заказчика.

Определение стоимости изготовления литьевых форм

Стоимость пресс-форм определяется с учетом следующих показателей:
• исходного сырья;
• количество разъемных плоскостей;
• сложности и габаритов изделий;
• гарантированного производителем ресурса;
• количества гнезд в модуле.

Дешевле стоят машины с боковыми или прямыми литниками и холодноканальные системы.

Усадка

При изготовлении литьевых пресс-форм необходимо учитывать возможную технологическую усадку формообразующих деталей в процессе охлаждения.

Усадка может зависеть от следующих факторов:
• вида применяемых для изготовления пресс-форм материалов;
• наличия армирующих волокон;
• типа и размеров литника;
• равномерности распределения температуры;
• конструктивных особенностей форм.
Снизить усадочные явления поможет добавление в сырье армирующих волокон.

Проектирование конструкции литьевой формы

Разработка проекта литьевых форм выполняется на основании технического задания заказчика.
Выполняются необходимые расчеты, создается 3D модель будующего изделия, выполняются рабочие чертежи.

От грамотного проекта и выбранной технологии изготовления зависит качество и долговечность пресс-форм.

Деформация форм

Деформации литьевых форм может произойти при нарушениях технологии литья:
• превышение проектных параметров силы впрыска;
• сильного давления внутри формы;
• различные температуры поверхностных слоев при охлаждении заготовок;
• неправильно подобранной температуре расплава.

Отступление от проектных параметров литья могут привести к деформациям и преждевременному износу форм.

Сдвиг пуансонов

Смещения и перекосы пуансонов относительно матрицы могут произойти из-за увеличенного зазора между деталями, повреждения кромок или неравномерных нагрузок на направляющие колонны.

Сдвиг происходит из-за неправильного крепления пуансона или большого усилия при выталкивании детали из пресс форм.

Извлечение отлитых изделий

Готовые изделия извлекаются из пресс-форм с помощью сжатого воздуха, выталкивающих стержней, вкладышей или плит.

При отсутствии устройств для автоматического извлечения отливок, готовые изделия удаляются вручную.

Обслуживание литьевых форм

Для надежной и долговечной работы пресс-форм требуется регулярный осмотр и техническое обслуживание.

При смене оснастки проводите очистку направляющих штифтов и гнезд от смолы, смазки и прочих загрязнений.

Чтобы избежать коррозии, важно защищать устройство от влажности и смазывать форму антикоррозийными средствами.

Проверяйте на легкость движения подвижные элементы пресс-форм. При необходимости, выполняйте своевременно настройку.

Способы устранения дефектов, возникающих в процессе литья под давлением

В процессе литья под давлением могут проявляться различные дефекты, которые можно устранить, зная причины их образования:
1. Расслоения на поверхности изделий устраняются при повышении температуры расплава и понижении скорости впрыска.
2. Облой может появится при использовании большого объема впрыска или недостаточном смыкании пресс-формы.
3. Пустоты могут образовываться при недостаточном объеме впрыска или длительном и неравномерном охлаждении изделия.
4. Коробление изделий бывает из за низкой текучести материала, недостаточной скорости впрыска или неравномерного охлаждения изделий в форме.
5. Хрупкость и ломкость изделия возникает при малой толщине стенок изделий или низкой температуры форм при заливке.

Для профессионального обслуживания литьевых форм обратитесь в компанию «ИМСТЕК» выполняющую поставку, пусконаладку и техническое сопровождение литьевого оборудования.

Материалы для литья

Российско-немецкая компания «Уралхимпласт – Хюттенес Альбертус» — это современное динамичное международное предприятие, которое производит технологически и экологически усовершенствованные материалы для литейного производства. Качественные литейные материалы позволяют значительно улучшить характеристики продукции, выпускаемой на металлургических заводах и комбинатах, а также способствуют экономичному расходу сырья и природных ресурсов.

К такой сырьевой группе, как литейные материалы для металлургической промышленности, можно без колебаний отнести различные материалы, которые применяются для изготовления литейных форм и стержней. Такие материал для литья называются формовочными и делятся на три основные разновидности:

• Исходные стержневые смеси;
• Смеси, используемые непосредственно для формовки;
• Разнообразные вспомогательные составы и вещества.

Формовочные литейные материалы в свою очередь также подразделяются на две основные подгруппы:

• Огнеупорная основа для смеси (чаще всего используется кварцевый песок, чьи физические характеристики наиболее оптимальным образом соответствуют требованиям технологического процесса литья);
• Различные вспомогательные добавочные компоненты, которые придают формовочной смеси те или иные требующиеся свойства.

Формовочные литейные материалы

Состав формовочной смеси может быть различным в каждом конкретном случае и зависит от таких существенных факторов, как применяемый на производстве способ формовки, тип металла, для которого подготавливается форма, и других. Часто из соображений экономии химических материалов для литья и заботы об окружающей среде отработанные формовочные смеси используют повторно, добавляя их остатки в состав новых смесей.

Как вспомогательный материал для литья используются различные смеси и вещества, основным назначением которых является корректирующее воздействие. Такими добавками являются разнообразные краски, замазки и клеи.

Формам, предназначенным для производства качественных отливок, предъявляются достаточно высокие требования – такая форма должна быть достаточно тонкой и точной, чтобы обеспечить наилучшее качество отливаемой детали. Поэтому такой материал для литья, как формовочная смесь, должен отвечать всем предусмотренным требованиям и иметь следующие основные свойства:

• Пластичность. Данное качество формовочной смеси позволяет придавать литейной форме и получаемой из нее готовой отливке нужные изгибы. Эта характеристика смеси во многом зависит от того, какие вещества были использованы в качестве связующих при приготовлении смеси;
• Прочность. Литейная форма должна без проблем выдерживать нагрузки во время технологического процесса, не разрушаться. Такое качество, как прочность, зависит от количества в формовочной смеси, песка и уровня влажности;
• Огнеупорность. При изготовлении металлических отливок чрезвычайно важно подобрать такие литейные материалы для форм, степень огнеупорности которых в обязательном порядке будет превышать огнеупорность налитого в форму металла;
• Сыпучесть. Данное качество позволяет формовочной литейной смеси как можно лучше заполнять собой пространство, равномерно распределяться и не образовывать комки.

Материалы для литейного производства

Современное литейное производство – это стремительно развивающаяся отрасль промышленности, в которой находят себе применение современные научные открытия и технологические приемы. Компания «Уралхимпласт – Хюттенес Альбертус» предлагает широкий ассортимент разнообразных высокоэффективных материалов для литейного производства, которые позволяют получать отливки высочайшего качества. Предлагаемые комплексные решения успешно конкурируют с классическими технологиями, являясь при этом ресурсосберегающими и экономически эффективными решениями для любого литейного производства. Химические материалы для литья от русско-немецкой компании «Уралхимпласт – Хюттенес Альбертус» достаточно просты в применении, надежны, экономичны и доступны.

Технология изготовления литьевых форм (часть 1)

В производстве литьевых форм используют множество разнообразных способов и их сочетаний. На рис. 1 приведена относительная себестоимость матриц, изготовленных из различных материалов. Видно, что стальные матрицы во много раз дороже. Несмотря на это предпочтение в большинстве случаев отдается именно стали. Это кажущееся противоречие объясняется тем, что стальные матрицы отличаются максимальным сроком службы, а дополнительные затраты при ее изготовлении составляют только часть общих затрат на форму.

Рис. 1. Сравнение стоимости: различные способы изготовления форм

Если матрицу изготавливают методом электролитического осаждения или другим способом, требующим кооперации, то общее время ожидания готовности формы увеличивается. Это может оказаться неприемлемым. Процесс получения формообразующих вставок методом гальванопластики занимает недели и даже месяцы. Матрицу, изготовленную из термообработанной стали, можно без затруднений использовать в пробном запуске, а затем доработать. При высоких производственных затратах стоимость материала даже самого высокого качества для изготовления матрицы составит 10-20% от общих затрат на форму.

Несмотря на постоянное совершенствование методов планирования, конструирования и управления производством, изготовление форм остается уделом опытных и высококвалифицированных специалистов, которых в наше время относительно немного. Очевидно также, что для изготовления форм требуется самое современное оборудование, например, станки или электроэрозионные машины с программным управлением, что позволяет снижать вероятность брака и автоматизировать процесс.

Изготовление форм и формообразующих вставок литьем

В ряде областей применения предпочтение при изготовлении вставок или даже полуформ отдается литью. Причины заключаются в том, что почти для любого применения формы можно подобрать подходящий литейный сплав, а форма и размеры практически неограниченны. Когда форма требует значительной механической обработки, альтернативой является экономически более выгодный литейный метод. Другой сферой применения литья является простое и экономичное изготовле¬ние форм (в основном из цветных металлов) для выпуска пробных и малых партий. Ниже дается лишь краткое перечисление литейных методов получения вставок для форм.

Методы литья и литейные сплавы

Из множества известных методов литья для получения вставок и матриц используются точное литье и литье в песчаные формы. Выбор конкретного метода зависит от размеров литьевой формы, допусков на размеры и желаемого качества поверхности. Отлитая форма уже имеет контур, необходимый для получения детали. При изготовлении крупногабаритных форм, отливаемых в виде монолита, можно в рамках литейной технологии отлить систему каналов для охлаждающей жидкости.

Обычно внутренние контуры формы отливаются с припуском и требуют небольшой механической доработки. Другим определяющим фактором являются требования к качеству поверхности готового изделия. Вся последующая обработка поверхности (например, полирование) выполняется так же, как и при обычном изготовлении форм, но зернистые и структурированные поверхности, специально получаемые методом точного литья, не требуют последующей обработки. Отверстия под толкатели, втулки литников и вставки, пазы для направляющих, износостойкие покрытия и другие элементы формы выполняются на отлитой заготовке также обычными способами.

Металлы, применимые для изготовления форм, делятся на две группы:

цветные металлы (алюминий, медь, цинк и сплавы олово-висмут).

Если речь идет не только об экспериментальных или мелких партиях деталей, то прочностным требованиям, предъявляемым к вставкам и матрицам, удовлетворяют лишь литейные стали. Более того, только сталь обладает достаточной полируемостью. Следует, однако, помнить, что стальное литье имеет грубую структуру, не сравнимую с полиморфной структурой кованых и катаных сталей. С макроскопической точки зрения у литья заметна разница в размере зерен между краевыми и срединными зонами. Для удаления первичных фаз, кристаллизующихся из расплава на поверхности зерен, путем термообработки существует немного возможностей. Поэтому для изготовления форм методом литья рекомендуется использовать те марки сталей, которые не склонны к образованию грубых кристаллов и возникновению ликвационной неоднородности.

Термообработка, следующая за литьем, не только приводит к положительным структурным изменениям, о которых сказано выше, но и улучшает механические свойства формы, снижая внутренние напряжения и повышая прочность при их концентрации на поверхности. Связанная с содержанием углерода прочность литейных сталей, а также пластичность и ударная вязкость ниже, чем у штампованных и катаных сталей, однако они удовлетворяют большинству предъявляемых требований. Срок службы форм из литейных сталей зависит от износостойкости, а в случае термической нагрузки — от стойкости к тепловому удару. Если рассматривать стали сравнимых марок, то у литейной стали стойкость к тепловому удару ниже, чем у стали, подвергнутой механической обработке.

Вставки из сплавов меди и алюминия получают как литьем, так и механической обработкой. Очищенные литейные сплавы цинка используются в литьевом формовании только для вставок в случаях экспериментального либо раздувного формования и мелких партий изделий. Подобно сплавам меди, очищенные литейные сплавы цинка отличаются превосходной теплопроводностью порядка 100 Вт/(м*К). Цинковые сплавы позволяют добиться отличной заполняемости, и даже в матрицах со сложным и протяженным профилем получаются отливки с гладкой поверхностью, не имеющей пор.

Сплавы олово-висмут — это относительно мягкие, тяжелые и низкоплавкие металлы (температура плавления в зависимости от состава меняется от 47 до 170 °С). Сплавы олово-висмут, выпускаемые под торговой маркой Gerro, особенно хороши для изготовления форм, так как при затвердевании не дают изменения в объеме, однако ввиду невысоких механических характеристик используются только для литья под давлением пробных партий либо для раздувного формования. Также они применяются как материал для изготовления выплавляемых пуансонов.