Литейное дело это

Литейное дело

Литейное дело, бывшее в домонгольской Руси лишь технологическим приемом в ювелирном деле и ограничивавшееся только изготовлением женских украшений и церковной утвари, в XIV-XV вв. развивается в крупную отрасль металлообрабатывающей промышленности.

Собственных цветных металлов — меди, олова, свинца и других — древняя Русь не имела до конца XV в. Эти металлы в Россию привозили с Запада, Востока и из Средней Азии, а также из районов Приуралья. Широко использовали вторичные металлы: все старые, негодные, поломанные изделия шли в переплавку.

Древнейший вид крупного литья — литье колоколов, но колокола X-XIII вв. были небольшими, для их изготовления не требовалось специальных плавильных печей и литейных агрегатов. В середине XIV в. появляется летописное упоминание о литье больших колоколов и именно в это время в русской архитектуре появляются колокольни, которых раньше не было. От начала XV в. до нас дошли и колокола. Колокол Троице-Сергиевского монастыря, отлитый в 1420 г., весит 20 пудов (См. Е. Голубинский. Преподобный Сергий Радонежский. М., 1909, стр. 202.).

Литье колоколов требовало от литейщика сложного оборудования, множества технических навыков и знания разнообразных секретов. Особенно технология литья усложнялась с увеличением размеров изделия.

О технике литейного производства XIV-XV вв. ценные сведения дают древнерусские миниатюры. Они показывают общую схему сложной технологии литья (См. А. В. Арциховский. Древнерусские миниатюры как исторический источник. Изд-во МГУ, 1944, стр. 79.), но остается невыясненным технически важный вопрос об изготовлении литейных форм.

Литейная мастерская — сложное сооружение. В центре его делали большую яму, в которой изготовляли и располагали литейную форму. По бокам от ямы в зависимости от размеров изготовляемого колокола располагали плавильные печи. По принципу действия это были отражательные пламенные печи. Печь состояла из большой ванны, иногда вмещавшей более тысячи пудов металла, и, находящейся рядом с ванной топки. Пламя и горячие газы, отражаясь от потолка печи, проходили над ванной и расплавляли металл. В одном из наклонных мест ванны делали отверстие, из которого во время выпуска металл по желобу поступал в форму. Вокруг ямы устанавливали несколько плавильных печей. На миниатюре, изображавшей литье колокола в Твери в 1403 г., видны две печи. Источники XVII в. говорят о пяти печах.

Литейное дело на Руси известно и по двум письменным источникам X-XI и XVII вв., в которых описан способ изготовления колокольной формы. В сочинении Теофила «Трактат о различных художествах» производству колоколов отведена целая глава. На глиняный болван, имеющий форму внутренней поверхности, наносили слой из сала, смешанного с древесным углем. Из этой массы изготовляли модель колокола, затем на приготовленную модель вновь наносили слоями глину, которую оплетали для жесткости железными обручами. После сушки формы вытапливали сало и в образующуюся пустоту заливали расплавленный металл. После остывания литейную форму разламывали и извлекали колокол, который затем отшлифовывали на вращающемся станке (См. W. Theobald. Technik des Kunsthandwerks im zehnten Jahrhundert. Berlin, 1933, S. 54.). Главный недостаток этого способа — неразъемной формы — заключался в том, что внутренность формы во время выплавления сала всегда несколько портилась, и металл заполнял искаженную форму.

Второй источник о литейном деле на Руси — сочинение Павла Алеппского. В начале XVII в. в Москве колокола разной величины, иногда огромных размеров весом в 8000 пудов, лили в разъемных формах. На глиняную болванку, соответственно укрепленную и имевшую форму, как и по описанию Теофила, внутренней поверхности колокола, наносили второй слой глины, из которой формовали модель колокола. После изготовления модели на нее наносили третий слой глины, который составлял верхний кожух формы. После соответствующего устройства, укрепления и сушки верхнего кожуха его поднимали; затем глиняную модель на болване разбирали, болван и верхнюю форму чинили и очищали, а на внутренней поверхности верхнего кожуха наносили необходимые изображения и надписи. Смазав поверхность формы жиром, верхний кожух опускали и дополнительно укрепляли, обкладывая землей и камнем; после этого можно было лить металл (См. Павел Алеппский. Путешествие Антиохийского патриарха Макария в Москву в XVII веке, вып. 2. СПб., 1898.).

Мы склонны считать, учитывая огромные размеры колоколов XIV-XV вв., а также их сложную внешнюю форму, что литейщики в XV в., а возможно, и в XIV в., применяли формы разъемные.

Высокое профессиональное мастерство колокольных литейщиков позволило в XV в. быстро освоить новую технику производства пушек. Во второй половине XV в. на Западе и на Руси перешли к изготовлению пушек из медных сплавов. Древнейшая из дошедших до нас русских литых бронзовых пушек сделана в 1485 г. мастером Яковом (ДАИ, т. V. СПб., 1853, № 51, стр. 304.). Литые пушки изготовляли в неразъемных глиняных формах.

Материалом для литья пушек служил сплав меди и олова. Содержание олова в сплаве доходило до 7-10,9% (См. И. А. Ревис. УК. соч., стр. 89.).

Вместе с литьем колоколов и пушек в XIV-XV вв. развивалось и художественное литье. Значительное место в продукции литейщиков занимала церковная утварь — кресты, иконки, подсвечники, паникадила и т. п. Ювелиры отливали много женских украшений и иных мелких художественных поделок; перстней, браслетов, колтов, височных колец, медальонов, поясных наборов, всевозможных художественных накладок, колокольчиков, бубенчиков.

Технически художественное литье не представляло каких-либо трудностей, и основная технологическая сложность заключалась в изготовлении высокохудожественной литейной формы; здесь от литейщика требовалась творческая изобретательность.

Технология литья колокола: 1 — изготовление основы болвана с топкой внутри для сушки, 2 — изготовление лица болвана шаблоном, 3 — изготовление тела колокола, 4 — изготовление кожуха (верхней опоки), 5 — удаление тела колокола с болвана, 6 — сборка формы перед литьем.

Основным технологическим приемом было литье в жесткие, чаще всего каменные, формы (односторонние, двусторонние и разнообъемные составные из трех, четырех частей); продолжало бытовать литье по восковой модели с потерей и сохранением формы. Очень редко применяли, например при литье ложновитых браслетов, глиняные формы, полученные с помощью отпечатка готового металлического изделия (См. Н. В. Рындина. УК. соч., стр. 201.). При литье перстней с печатками или со вставками использовали разъемные жесткие формы со вставным стержнем.

Очень интересным техническим приемом изготовления художественно сложных вещей было литье в имитационные формы. Этот технологический прием появился в русском ремесле в XII в., он применялся и в XIII и XIV вв. Каменные имитационные формы полностью передавали рисунок сложных изделий со сканью, зернью, гравировкой. Чаще всего применяли формы двусторонние. В таких формах изготовляли разнообразные колты, бусы, трехбусинные височные кольца и другие подобные вещи.

Очень оригинальной была сама техника литья. Чтобы получить легкие, изящные и пустотелые вещи, литейщики применяли технологию литья «навыплеск». В собранную литейную форму (большинство форм двусторонние), имеющую один широкий или несколько более узких литников (один нижний для выпуска металла), наливали расплавленный металл и тут же его выливали. Часть металла при соприкосновении с каменными стенками формы застывала тонким слоем, а остальной металл выпускали — выплескивали, оставляя внутри формы пустоту. Процесс литья нужно было производить очень быстро, иначе металл, заполнивший форму, сразу, начиная остывать, мог образовать толстые стенки или даже целиком массивную вещь (См. Н. В. Рындина. УК. соч., стр. 260.).

Техникой литья «навыплеск» изготовлен шестиконечный звездчатый колт из Новгорода, датируемый самым началом XIV в. Он отлит из свинцово-оловянистого сплава в форме шестиконечной звезды с овальным приливом и скобой для подвешивания. Размер колта 40 мм, длина каждой звездочки 14 мм. Колт пустотелый, толщина стенок не превышала 0,5 мм. Звездочки украшены мелкой зернью.

Довольно сложными изделиями с конструктивной и художественной стороны были церковные паникадила (подвесные подсвечники). Найденное близ Острова Псковской области на дне озера в 1911 г. (См. Н. В. Покровский. Заметки о памятниках Псковской церковной старины. М., изд. журнала «Светильник», 1914, стр. 3.) паникадило относится к XV в. (См. Б. А. Рыбаков. УК. соч., стр. 622.); это бронзовый цилиндр диаметром в 0,47 м с дном, в середине которого имеется шлемообразная опущенная часть. От верхних краев цилиндра отходит 12 кронштейнов с остриями для свеч. Паникадило было подвешено на трех фигурных цепях. Оно состояло из 65 деталей (5 квадратных прорезных пластин, 1 цилиндр с херувимами, 6 прорезных пластин с орнаментом, 12 гладких пластин с накладными фигурами, 6 пластин для днища трапециевидной формы, 6 пласта» треугольной формы с кентаврами, 1 нижняя розетка, 12 кронштейнов в виде веток, 9 звеньев цепей простых, 6 звеньев цепей с кентаврами и 1 верхняя розетка, которые соединялись паяными швами, заклепками и шарнирами). Для отлива этих деталей требовалась 21 литейная форма (См. Б. А. Рыбаков. УК. соч., стр, 620.).

Читать еще: Тротуарная плитка технология

Для характеристики узкой специализации литейщиков в XIV-XV вв. мы опишем мастерскую, открытую в Новгороде на Неревском раскопе. В слоях 7-6-го ярусов, датируемых 1382-1409 гг., была вскрыта мастерская литейщика. В небольшом помещении (5,3×4,0 м), расположенном на Великой улице, в обычном развале жилого комплекса найдены остатки литейного производства в виде развала горна, слитков металла, литейных тиглей, небольших кусков оплавившегося металла и 15 бронзовых перстней — полуфабрикатов. Щитковые перстни были вынуты только из литейной формы и еще не подверглись дальнейшей обработке. Они не согнуты, то есть имели форму полоски со щитком в середине, с «приливами» металла по краям. Эти перстни требовалось очистить от «приливов» и согнуть по кругу. Этого литейщик сделать не успел. Перстни были отлиты в трех разных односторонних формах. Состав готовой продукции говорит о том, что здесь жил и работал колечник.

История литья

Литейное производство — одно из древнейших ремёсел, освоенных человечеством. Первым литейным материалом была бронза. В древности бронзы представляли собой сложные сплавы на основе меди с добавками олова (5-7 %), цинка (3-5 %), сурьмы и свинца(1-3%) с примесями мышьяка, серы, серебра (десятые доли процента).

Зарождение выплавки бронзы и получения из нее литых изделий (оружия, украшения, посуды и др.) в разных регионах относится к ,3—7 тысячелетию до и, э. По-видимому, почти одновременно была освоена плавка самородных серебра, золота и их сплавов. На территории, где жили восточные славяне, развитое литейное ремесло появилось в первых веках н. э.

Основными способами получения отливок из бронзы и сплавов серебра и золота были литье в каменные формы и литье по воску. Каменные формы делали из мягких пород известняка, в которых вырезали рабочую полость. Обычно каменные формы заливали в открытую, так что одна сторона изделия, образуемая открытой поверхностью расплава, оказывалась плоской. При литье по воску сначала изготовляли восковые модели как точные копии будущих изделий. Эти модели погружали в жидкий глиняный раствор, который затем высушивали и обжигали. Воск выгорал, в образовавшуюся полость заливали расплав.

Большой шаг вперед в развитии бронзового литья был сделан, когда началось литье колоколов и пушек (XV—XVI вв.). Широко известно мастерство и искусство русских умельцев, изготовивших уникальные бронзовые отливки —«Царь-пушку» массой 40 т (Андрей Чохов, 1586 г.), и «Царь-колокол» массой 200 т (Иван и Михаил Моторины, 1736 г.).

Бронзы и позже латуни на протяжении многих веков были главным материалом для изготовления художественных отливок, памятников и скульптур.

До наших дней сохранилась бронзовая скульптура римского императора Марка Аврелия (II век н, э.). Всемирную известность получили отлитые из бронзы памятники Петру 1 в Ленинграде (1775 г.) и памятник «Тысячелетие России» в Новгороде (1862 г.). В наше время был изготовлен литой бронзовый памятник Юрию Долгорукому — основателю Москвы (1954 г.).

В XVIII в. на первое место по массовости и универсальности выходит новый литейный материал — чугун и чугунное литье послужившие основой развития машинной индустрии в первой половине XIX в, К началу XX в. литейное производство цветных металлов и сплавов заключалось в получении фасонных отливок из оловянных бронз и латуней и слитков из меди, бронзы и латуней. Фасонные отливки изготовляли только литьем в песчаные формы (тогда говорили и писали «земляные формы», «литье в землю»). Слитки получали массой не более 200 кг литьем в чугунные изложницы.

Следующий этап развития литейного производства цветных металлов и сплавов начался примерно с 1910—1920 гг., когда были разработаны новые сплавы, прежде всего на основе алюминия и несколько позже на основе магния.

Одновременно началось освоение фасонного и заготовительного литья из специальных бронз и латуней — алюминиевых, кремниевых, марганцевых, никелевых, а также освоение производства слитков из никеля и его сплавов. В 1920—1930 гг. создаются цинковые сплавы для литья под давлением. В 1930—1940 гг. получает развитие фасонное литье из никелевых сплавов. Период 1950—1970 гг. был ознаменован разработкой технологии плавки и литья титана и его сплавов, урана и других радиоактивных металлов, циркония и сплавов на его основе, молибдена, вольфрама, хрома, ниобия, бериллия и редкоземельных металлов. Начиная с 1920—1930 гг. для плавки цветных [металлов и сплавов широко применяют электрические печи — сопротивления, индукционные канальные и тигельные. Плавка тугоплавких металлов практически оказалась возможной только при использовании дугового разряда в вакууме и электронно-лучевого нагрева. В настоящее время идет освоение плазменной плавки, на очереди — плавка лазерным лучом.

В 1940—1950 гг. произошел массовый переход от литья в песчаные формы к литью в металлические формы — кокили (алюминиевые сплавы, магниевые и медные) к литью под давлением (цинковые, алюминиевые, магниевые сплавы, латуни). В эти же годы в связи с производством литых турбинных лопаток из жаропрочных никелевых сплавов возродился на новой основе древний способ литья по воску, названный точным литьем и называемый теперь литьем по выплавляемым моделям. Этот способ обеспечил получение отливок с очень небольшими припусками на механическую обработку вследствие очень точных размеров и высокой чистоты поверхности, что было необходимо в связи с крайне трудной обрабатываемостью всех жаропрочных сплавов на никелевой и кобальтовой основах.

В заготовительном литье (получение слитков для последующего деформирования с целью изготовления полуфабрикатов) в 1920—1930 гг. вместо чугунных начали широко использовать водоохлаждаемые изложницы, В 1940—1950 гг. происходит внедрение полунепрерывного и непрерывного литья слитков из алюминиевых, магниевых, медных и никелевых сплавов.

В 1930—1940 гг. произошли коренные изменения в принципах построения технологии заливки литейных форм и затвердевания отливок. Эти изменения были обусловлены как резким отличием свойств новых литейных сплавов от свойств традиционного серого чугуна и оловянной бронзы (образование прочных оксидных плен, большая объемная усадка, меняющийся от сплава к сплаву интервал кристаллизации), так и возросшим уровнем требований к отливкам по прочности, плотности и однородности. Были разработаны конструкции новых расширяющихся литниковых систем в отличие от старых сужающихся. В расширяющихся системах площади поперечного сечения каналов увеличиваются от стояка к литникам-питателям, так что самым узким местом является сечение стояка на переходе к шлаковику-коллектору. В этом случае первые порции металла, вытекающие из стояка в шлаковик, не могущего заполнить, Истечение расплава из шлаковика в литники происходит под действием очень небольшого напора в незаполненном шлаковике. Этот небольшой напор создает соответственно небольшую линейную скорость поступления расплава в полость литейной формы. Струи расплава в форме не разбиваются на капли, не, захватывают воздух; но разрушается оксидная плена на поверхности расплава в форме, расплав не загрязняется пленами. Благодаря таким достоинствам расширяющихся литниковых систем их применяют в настоящее время для получения ответственных отливок из всех сплавов, Другим важным достижением в технологии получения качественных отливок развитым и реализованным в период освоения фасонного литья из новых сплавов цветных металлов, является принцип направленного затвердевания отливок.

Опыт, накопленный при получении отливок из традиционных, «старых» литейных сплавов — серого чугуна и оловянной бронзы, свидетельствовал о том, что не обходимо рассредоточить подвод расплава в литейную форму, обеспечивая в первую очередь надежное заполнение полости формы и не допуская местного ее разогрева. Объем серого чугуна почти не меняется при кристаллизации, и поэтому отливкам из этого сплава практически не поражаются усадочной пористостью или раковина ми и не нуждаются в прибылях.

Читать еще: Технология производства плитки из битого стекла

«Старые» оловянные бронзы с 8—10 % олова имели очень большой интервал кристаллизации, поэтому при литье в песчаные формы вся объемная усадка в отливках проявлялась в виде мелкой рассеянной пористости, неразличимой простым глазом. Создавалось впечатление, что металл в отливке плотный и что использовании опыта получения чугунных отливок, с подводом металла к тонким частям ее, оправдывает себя и в случае литья изделий из бронзы. Прибыли как технологические приливы на отливках просто не существовали. В форме предусматривался лишь выпор — вертикальный канал из полости формы, появление расплава в котором служило признаком заполнения литейной формы.

Для получения отливок высокого качества из новых сплавов оказалось необходимым осуществить направленное затвердевание от тонких частей, которые, естественно, затвердевают первыми, к более массивным и далее к прибылям. При этом убыль объема при кристаллизации каждого ранее затвердевающего участка восполняется расплавом из участка, еще не начавшего затвердевать, и, наконец, из прибылей, которые затвердевают последними.

Такое направленное затвердевание требует очень грамотного выбора места подвода расплава в форму. Нельзя подводить расплав в самый тонкий по сечению участок, рациональнее осуществить подвод жидкого металла около прибыли с тем, чтобы в ходе заполнения эта часть формы разогрелась. Для создания направленного затвердевания необходимо намеренно замораживать те части формы, где затвердевание должно произойти быстрее. Это достигается с помощью холодильников в песчаных формах или специальным охлаждением в металлических формах. Там, где затвердевание должно совершаться в последнюю очередь, форму намеренно утепляют или разогревают. Принцип направленного затвердевания, осознанный и сформулированный при освоении производства отливок из алюминиевых и магниевых сплавов, сейчас совершенно обязателен для получения качественных отливок из любых сплавов.

Разработка научных основ плавки сплавов цветных металлов, их кристаллизации, освоение технологии получения фасонных отливок и слитков является заслугой большой группы ученых, многие из которых были тесно связаны с высшей школой. К ним в первую очередь следует отнести А. А. Бочвара, С. М. Воронова, И. Е. Горшкова, И. Ф. Колобнева, Н. В. Окромешко, А. Г. Спасского, М. В. Шарова.

Научные разработки и производственные процессы в области литейного производства цветных металлов в нашей стране соответствуют передовым достижениям научно-технического прогресса. Их результатом, в частности, явилось создание современных цехов кокильного литья и литья под давлением на Волжском автомобильном заводе и ряде других предприятий. На Заволжском моторном заводе успешно работают крупные машины литья под давлением и усилием запирания пресс-формы 35 МН, на которых получают блоки цилиндров из алюминиевых сплавов для автомашины «Волга». На Алтайском моторном заводе освоена автоматизированная линия по получению отливок литьем под давлением.

В Советском Союзе впервые в мире разработан и освоен процесс непрерывного литья слитков из алюминиевых сплавов в электромагнитный кристаллизатор. Этот способ существенно повышает качество слитков и позволяет снизить количество отходов в виде стружки при их обточке. Основная задача, стоящая перед литейным производством в нашей стране, заключается в существенном общем повышении качества отливок, которое должно найти выражение в уменьшении толщины стенок, снижении припусков на механическую обработку и на литниково-питающие системы при сохранении должных эксплуатационных свойств изделий. Конечным итогом этой работ должно быть обеспечение возросших потребностей машиностроения необходимым количеством литых заготовок без существенного роста общего выпуска отливок по массе.

Проблема повышения качества отливок тесно связана с проблемой экономного расходования металла. Применительно к цветным металлам обе эти проблемы приобретают особую остроту. В связи с истощением богатых месторождений цветных металлов стоимость их производства непрерывно и существенно возрастает. Сейчас цветные металлы в пять—десять и более раз дороже чугуна и углеродистой стали. Поэтому экономное расходование цветных металлов, сокращение потерь, разумное использование отходов является непременным условием развития литейного производства.

В промышленности постоянно увеличивается доля сплавов цветных металлов, получаемых путем переработки отходов — обрези, стружки, различного лома и шлаков. Эти сплавы содержат повышенное количество разнообразных примесей, способных снизить их технологические свойства и эксплуатационные характеристики изделий. Поэтому в настоящее время ведутся широких исследования для выработки способов рафинирования подобных расплавов и отработки технологии получения качественных литых заготовок.

Литье металлов

Человечество используем металлы и их сплавы несколько тысячелетий. Сначала металлы находили в виде самородков и россыпей, позже доисторические племена научились перерабатывать металлосодержащие руды. Проверенным способом получения изделий из металлов было литье в земляные формы.

Отливали наконечники для стрел и мечи, сельскохозяйственные орудия и инструменты, утварь и украшения. За прошедшие с тех пор тысячелетия человек изобрел множество новых приемов обработки материалов и методов литья, включая литье под давлением, газифицируемые формы и порошковую металлургию. Старинный способ также сохранился, но используется в основном в скульптурных мастерских и художественных промыслах.

Особенности литья металлов

По сравнению с другими материалами, такими, например, как воск или гипс, литье металлов отличается некоторыми особенностями. Первая из них — высокая температура перехода из твердое в жидкое состояние. Воск, гипс и цемент затвердевают при комнатной температуре. Температура плавления металлов гораздо выше — от 231 °C у олова до 1531 °C у железа. Перед тем, как приступить к литью металла, его необходимо расплавить. И если олово можно расплавить в глиняной плошке на простом костре из подобранных рядом сучьев, то для плавления меди, не говоря уже о железе, понадобится специально оборудованная печь и подготовленное топливо.

Олово и свинец — самые мягкие и легкоплавкие металлы — можно отливать даже в деревянные матрицы.

Для литья более тугоплавких металлов потребуются формы из смеси песка и глины. Некоторые металлы, как, например, титан, требуют для литья металлические формы.

После заливки изделию требуется остыть. Многоразовые матрицы разбирают, одноразовые формы разрушают, и отливка готова к дальнейшей механической обработке или к использованию.

Металлы для заливки

Черные металлы

В металлургической промышленности различают цветные и черные металлы. К черным относятся железо, марганец, хром и сплавы на их основе. Сюда входят все стали, чугуны и ферросплавы. Черные металлы дают более 90% мирового потребления металлических сплавов. Из стали производят корпуса и детали транспортных средств от самоката до супертанкера, строительные конструкции, бытовую технику, станки и другое промышленной оборудование.

Чугун — отличный металл для литья крупных прочных и долговечных конструкций, не подверженных напряжениям изгиба или скручивания.

Цветные металлы, в свою очередь, в зависимости от физических свойств, и прежде всего, удельного веса, делятся на две большие группы

Легкие цветные металлы

В эту группу входят алюминий, титан, магний. Эти металлы встречаются реже, чем железо, и стоят дороже. Их применяют в тех отраслях, где нужно снизить вес изделия — аэрокосмическая промышленность, производство высокотехнологичных вооружений, производство вычислительной и телекоммуникационной техники, смартфонов и малых бытовых приборов.

Титан благодаря своему отличному взаимодействию с тканями человеческого организма широко применяется для протезирования костей суставов и зубов.

Тяжелые цветные металлы

Сюда относятся медь, олово, свинец, цинк и никель. Их применяют в химической промышленности, производстве электроматериалов, в электронике, на транспорте – везде, где требуются достаточно прочные, упругие и коррозионно-стойкие сплавы.

Благородные металлы

В эту группу входят золото, серебро, платина, а также более редкие рутений, родий, палладий, осмий, иридий.

Первые три известны человеку с доисторических времен. Они редко (относительно меди и железа) встречались в природе и поэтому служили платежным средством, материалом для ценных украшений и ритуальных предметов.

Золото и платина

С развитием цивилизации золото и платина сохранили свою роль средства накопления богатств, однако стали весьма широко использоваться в промышленности и медицине из-за своих уникальных физико-химических свойств.

Методы литья металлов

Основные методы литья металлов следующие:

Традиционный метод

Металл поступает в форму под действием силы тяжести. Применяются песчано-глиняные или металлические матрицы. Недостаток метода — высокая трудоемкость изготовления форм и других операций, тяжелые условия труда и низкая экологичность

Литье под низким давлением

Суть метода заключается в том, что тигель с металлом и матрицы для отливок располагаются в герметичной камере. Металлопровод, сделанный из титанового сплава, опускается из формы в расплавленный металл. В это время в камеру подают низкое избыточное давление воздуха или инертного газа. Металл попадает в матрицу под давлением, скорость потока весьма высока и при этом регулируется. Форма заполняется полностью и равномерно.

Читать еще: Какие недостатки имеет литейного производства цветных металлов

Метод позволяет получать высококачественные отливки, в том числе особо тонкостенные. Качество поверхности также превосходит отливки, получаемые традиционным методом. Литейные газы удаляются через отводящий трубопровод в систему очистки, откуда попадают в атмосферу. Метод отличается высокой автоматизацией операций, улучшенными условиями труда персонала и высокой экологичностью. К тому же при таком литье и материалы, и расход энергии существенно экономятся.

Литье под высоким давлением

Метод применяется как в черной, так и в цветной металлургии и позволяет получать наиболее точные и однородные отливки. Металл под высоким напором поступает в матрицу со скоростью до 120 м/с и мгновенно заполняет ее.

Деталям, полученным таким методом, практически не требуется финишная механическая обработка. Таким методом можно отливать детали практически любой конфигурации, с тонкими стенками, с готовыми отверстиями и даже с готовой резьбой.

Инжекционное литье

Инжекционный метод от обычного литья под давлением тем, что металл попадает в матрицу в виде порошка, смешанного со связующим веществом. Формы делают из высокопрочных сталей.

Высокая текучесть смеси позволяет заполнить мельчайшие детали рельефа форм самой сложной конфигурации, включающих внутренние полости. Достоинством этого метода является высокая точность поверхности, делающая ненужной дополнительную механическую обработку или сводящую ее к минимуму. Другим преимуществом является высочайшая физико-химическая однородность отливки.

Существуют и другие методы литья деталей, имеющие нишевое применение.

Основные способы литья металлов

Литье в землю

Традиционный способ. Изготавливается простая или составная модель из дерева или других модельных материалов, потом по модели делается матрица из песчано-глиняной смеси. Подробнее об этом способе читайте в соответствующей статье.

Технология литья в землю

Модель извлекают из формы, части ее собирают вместе, создают литниковую систему. Форму накалывают тонкими острыми иглами, чтобы обеспечить газоотведение. Производят отливку, ждут ее остывания,

Литье в металлические формы

Разъемную форму, называемую кокилем, изготавливают из металлических деталей. Части матрицы получают путем отливки или, если требуется обеспечить высокое качество поверхности и точность размеров, путем фрезерования. Формы смазывают антипригарными составами и производят заливку.

Литье в металлические формы

После остывания кокили разбирают, извлекают отливки, очищают. Металлическая матрица выдерживает до 300 рабочих циклов.

Литье по газифицируемым моделям

Модель выполняется не из дерева или воска, а из легкоплавкого и газифицируемого материала, преимущественно полистирола. Модель остается в форме и испаряется при заливке металла.

Литье по газифицируемым моделям

Преимущества способа:

модель не требуется извлекать из матрицы;
можно изготовлять модели сколь угодно сложных отливок, не нужны сложные и составные формы;
существенно снижена трудоемкость моделирования и формования.

Литье по газифицируемым моделям приобретает большую популярность на современных металлургических производствах.

Формы для литья

Самый древний вид форм — это формы из песчано-глиняной формовочной смеси, или «земли». Исторически центры металлургии возникали рядом с местами залегания уже готовых по своему составу для литья песков, например, рядом с всемирно известным Каслинским чугунным заводом. Смеси делятся на обмазочные и наполнительные.

формы из песчано-глиняной формовочной смеси

Для построения любой матрицы требуется модель — макет будущего изделия в натуральную величину, но несколько больших размеров — на величину литейной усадки.

Модель помешают по центру опалубки, или опоки, и наносят на нее слой обмазочной смеси — термостойкой и пластичной. Потом начинают послойно, тщательно трамбуя каждый слой, заполнять опоку наполнительной смесью. Требования к наполнительным смесям намного ниже, чем к обмазочным — они должны выдерживать давление залитого металла, сохраняя конфигурацию отливки, и обеспечивать выход плавильных газов. После модель извлекают из формы и на ее место заливают расплав.

Для отливок сложной конфигурации, имеющих замысловатые детали и внутренние полости, применяют составные модели и формы из нескольких частей.

Литье также осуществляется и в металлические формы. Их применяют при больших тиражах отливаемых деталей, в тех случаях, когда требуется высокая точность размеров и низкая шероховатость поверхности отливки, а также для некоторых металлов, активных в нагретом состоянии. Температура плавления материала формы должна быть существенно выше, чем температура отливаемого расплава.

Область применения

Различные способы литья имеют свои преимущественные сферы применения.

Так, литье в песчаные формы применяется при единичных отливках или малых сериях. Проверенный тысячелетиями способ понемногу уходит с промышленных предприятий, но продолжает использоваться на художественных промыслах и в скульптурных мастерских.

Литье в металлические формы применяется в случаях, когда требуется

большие тиражи отливок;
высокая точность размеров;
высокое качество поверхности.

Также литье в металл популярно в ювелирной промышленности и в производстве металлических украшений.

Литье под давлением все шире используется предприятиями, сфокусированными на качестве своих изделий, следящими за экологией, охраной труда и эффективным расходованием материальных и энергетических ресурсов.

Литье по газифицируемым моделям применяется в тех случаях, когда планируются большие тиражи отливок, требуется высокая точность и экономия трудоемкости.

литейное дело

Большой немецко-русский и русско-немецкий словарь . 2003 .

Смотреть что такое «литейное дело» в других словарях:

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО — характеризуется рядом прсф. вредностей и опасностей, требующих специальных прсфилактических мероприятий. В основе процессов литья лежит свойство металлов изменять свое физ. состояние под влиянием той или иной высокой t°. Работа в литейных… … Большая медицинская энциклопедия

ДЕЛО — ДЕЛО, дела, мн. дела, дел (делов неправ.), делам, ср. 1. Работа, занятие, то, чем кто нибудь занят. Это невыполнимое дело. Осмотреть этот городок дело одной минуты. Государственные дела. Сидеть без дела. «Кто служит делу, а не лицам.» Грибоедов.… … Толковый словарь Ушакова

ДЕЛО — ср. предмет упражнения, работа, труд, занятие, обязанность, должность; | все, что сделано, что свершилось; поступок, действие; | сущность предмета или обстоятельства; | нужда, надобность. | Письменное производство по службе, составляющее одно… … Толковый словарь Даля

Литейное производство — I Литейное производство одна из отраслей промышленности, продукцией которой являются отливки (См. Отливка), получаемые в литейных формах при заполнении их жидким сплавом. Годовой объём производства отливок в мире превышает 80 млн. т, из… … Большая советская энциклопедия

Горнозаводское дело в России — Г. делом обыкновенно называется переделка руд в металлы, а так как между ними железо занимает первое место как по массе, так и по ценности и значению для всей промышленной деятельности [Заимствуем из сочинения Менделеева Толковый тариф (1892)… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

лит. — литейное дело литейный завод литейный цех литейный литература литературный; относящийся к литературе; литературное высказывание литературный литературоведение литовец литовский литографический литография список литературы … Словарь сокращений русского языка

Художественная промышленность — соединение искусства с промышленными производствами. Различие между чистым искусством и этим прикладным установилось только в новейшие времена. Оно отличается некоторой условностью; во многих случаях затруднительно определить, где кончается… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Литьё — (Casting) Технологический процесс изготовления отливок Уровень культуры литейного производства в средние века Содержание Содержание 1. Из истории художественного литья 2. Сущность литейного производства 3. Типы литейного производства 4.… … Энциклопедия инвестора

Ваяние* — иначе скульптура или пластика в широком значении слова, искусство создавать из глины, воска, камня, металла, дерева, кости и др. материалов изображение человека, животных и иных предметов природы в осязательных, телесных их формах. Художник,… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

0 0 голоса

Рейтинг статьи