Центробежное литье алюминия

Содержание

Pereosnastka.ru

Центробежное литье алюминия

Центробежное литье

Категория:

Литейное производство

Центробежное литье

Металлические формы для центробежного литья называют кокилями или изложницами. Центробежный способ применяют также для заливки в разовые формы, например, титановых, бронзовых, чугунных, стальных и других сплавов.

Рис. 1. Схемы центробежного литья

При литье в металлическую форму сплав заливают в подогрело вращающуюся форму. Он начинает вращаться под действием центробежных сил и затвердевает.

Возможны три схемы центробежного литья.

При любой схеме ось вращения формы может быть горизонтальной, вертикальной, наклонной.

Первая схема — наиболее распространена. По этой схеме получают полые цилиндрические отливки без стержней.

На машинах с вертикальной осью получают короткие тела вращения из-за разностенности по высоте отливки. Свободная поверхность — параболоид. Разностенность тем больше, чем выше отливка.

Вторую и третью схемы, при которых нет свободной поверхности, применяют реже, когда центробежные силы используют для повышения плотности отливок или улучшения заполнения тонкостенных отливок.

Особенности центробежного литья. Первая особенность. Распределившись под действием центробежных сил в виде полого цилиндра, металл охлаждается с двух сторон: с наружной — отдает тепло форме, со свободной поверхности — излучает в воздух. В средних слоях металл остается наиболее горячим и, следовательно, имеет меньшую плотность.

Охлажденные на свободной поверхности частицы металла, как более тяжелые, имеющие большую плотность под воздействием центробежных сил устремляются в радиальном направлении к стенкам формы и перемещаются в более горячем и легком металле. Горячий металл вытесняется на свободную поверхность из глубинных слоев тонущими частицами, которые могут быть жидкими, но более холодными.

Таким образом при затвердевании металла во вращающейся форме в радиальном направлении непрерывно происходит конвекция. Свободная поверхность обогащается горячим металлом из глубинных слоев отливки, что предотвращает затвердевание на свободной поверхности. Затвердевание идет строго направленно. Свободная поверхность может до последнего момента оставаться жидкой и питать отливку.

Гравитационный коэффициент показывает, во сколько раз тяжелее становится сплав при его вращении.

Утяжеление частиц сплава является второй, самой характерной особенностью центробежного литья, способствующей получению плотных отливок.

В процессе питания отливки при затвердевании в неподвижной форме при обычном литье перемещение маточного раствора по капиллярам происходит под действием сил земного притяжения, атмосферного давления и капиллярных сил. Эти силы часто оказываются недостаточными и отливки получаются пористыми.

При центробежном литье к отмеченным силам добавляется в десятки раз большая центробежная сила. Частицы жидкого металла перемещаются к периферии, утяжеленные в десятки раз, и заполняют непрерывно образующиеся при затвердевании межкристаллические пустоты.

Центробежные силы создают условия не только строго направленного затвердевания отливки (первая особенность), но и многократно усиленного питания жидким металлом затвердевающего слоя. А это, как известно, главные условия получения плотных беспористых отливок.

Третья особенность. Неметаллические и газовые включения при обычном литье всплывают благодаря разности плотностей металла и включений. Они всплывают медленно и мало вероятно, чтобы могли полностью выделиться, так как на своем пути встречают затвердевающий сплав.

При центробежном литье свободная поверхность затвердевает последней, благодаря чему включения беспрепятственно выносятся на внутреннюю свободную поверхность. Отливки получаются с меньшим количеством неметаллических включений.

Приведенные процессы, происходящие при кристаллизации отливки во вращающейся форме, характерны для большинства сплавов. Более горячая жидкость выходит на свободную поверхность потому, что она легче. Результат — последовательное затвердевание. Однако имеются исключения из этого общего правила, когда Центробежные силы могут оказывать вредное действие.

https://www.youtube.com/watch?v=AeZw0u7dPBE

Исключение первое. Жидкость гетерогенная, например, расплав свинцовой бронзы представляет собой эмульсию. Во вращающейся форме свинец центробежными силами отбрасывается к периферии, а медь, как более легкая, вытесняется к свободной поверхности.

Ликвация может проявиться настолько сильно, что внутренняя часть отливки окажется медной.

Предупредить это вредное явление можно усилением охлаждения отливки снаружи и одновременно снижением до возможного минимума скорости вращения формы — уменьшением К.

Исключение второе. Выпадающая твердая фаза легче жидкости, например, заэвтектический силумин, содержащий больше 12% кремния. В начале затвердевания такого сплава выделяются кристаллы чистого кремния, которые легче алюминия, и они центробежной силой оттесняются к свободной поверхности отливки, на которой образуется твердая корка. Она образуется с двух сторон отливки. К концу затвердевания в средних слоях будут усадочные пустоты.

В этом случае повышение скорости вращения формы, т.е. увеличение центробежной силы, будет способствовать только ухудшению качества отливки.

Центробежный способ литья по первой схеме позволяет использовать вместо красок сыпучие, сухие, без связующих огнеупорные теплоизоляционные покрытия форм для регулирования интенсивности затвердевания отливок и снижения температуры контактного слоя формы.

Перед заливкой во вращающуюся форму, на всю ее длину вводят лоток с песком. Поворотом лотка на 90° песок высыпают; он центробежными силами распределяется по рабочей поверхности слоем равномерной толщины и служит термическим сопротивлением.

Скорость вращения формы. Необходимое число оборотов выбирают из условий:1) получения отливки с правильной геометрической формой, например, цилиндрической, по первой схеме;

2) создания центробежных сил, необходимых для оптимального процесса затвердевания отливки, т.е. получения плотных отливок.

Рис. 2. Схема получения чугунной трубы центробежным способом:а-исходное положение; б — заливка чугуна; в — окончание заливки; г — извлечение отливки и возвращение машины в исходное положение

Центробежным способом изготовляют крупные отливки из легированных сталей для прокатки труб, втулки и венцы из антифрикционных сплавов, мелющие тела из белого чугуна, гильзы (автомобильных и тракторных двигателей) из легированного чугуна, напорные и сливные чугунные трубы, гребные винты (по Н-й схеме), детали из жаропрочных и титановых сплавов (по 111-й схеме) и др. В качестве одного из примеров рассмотрим литье труб.

Литье труб. Способ получения труб в разовых формах вытесняется центробежным способом литья в стальные водоохлаждаемые формы. На рис. 121 приведены схема машины и процесс получения трубы.

Электродвигатель через передачу вращает форму, помещенную в наполненный циркулирующей водой кожух 3. Машина может перемещаться при помощи катков. Заливочный желоб неподвижен. В мерный ковш заливают чугун. Заливку начинают при крайнем правом положении машины (рис.

122, а), которая затем перемещается влево (рис. 121, б), занимая к концу заливки крайнее левое положение (рис. 121, в).

При возвращении машины в исходное положение специальные клещи извлекают горячую трубу, которую направляют в печь для термической обработки. Производительность машины 40-50 труб в час при внутреннем диаметре труб 200-300 мм.

Известна другая схема машин, отличающаяся тем, что перемещается заливочный желоб с ковшом, а машина не имеет возвратно-поступательного движения.

Чугунные трубы, изготовляемые в металлических формах, имеют отбеленный на глубину до 3 мм хрупкий твердый наружный слой; остаточные термические напряжения в них могут достигать половины (и более) предела прочности металла, поэтому обязательна термическая обработка труб.

При термической обработке — отжиге цементит распадается на перлит, феррит и графит и наряду с этим снимаются внутренние напряжения. Длительность отжига 40-60 мин.

Центробежным литьем получают высококачественные чугунные трубы, выдерживающие гидравлические испытания до 50 am. Сейчас для изготовления труб также используют полунепрерывный способ литья. Он несколько экономичнее центробежного способа для крупных труб диаметром более 400 мм.

При центробежной отливке металл заливают в форму, вращающуюся вокруг вертикальной или горизонтальной оси, в результате чего жидкий металл оттесняется центробежной силой к стенкам формы, наиболее удаленным от центра.

Рис. 1. Форма для отливки прокатного валка

Металл, отлитый под давлением, имеет мелкозернистую структуру вследствие быстрого охлаждения в стальной форме, поэтому прочность деталей, полученных отливкой под давлением, всегда выше прочности деталей, отлитых в песчаные формы.

https://www.youtube.com/watch?v=krd6wnS-ytg

Литье под давлением в настоящее время широко применяется в массовом производстве для получения деталей небольшого веса из сплавов цветных металлов на основе меди, алюминия, цинка, магния, свинца и олова. Ведутся опыты по получению чугунных и стальных отливок под и т На рис. 2 приведена форма для литья под давлением.

Неподвижная часть и подвижная часть формы составляют полость, соответствующую отливке. Стержень служит для образования отверстия. Жидкий металл поступает д форму под давлением через мундштук. Затвердевание отливки длится несколько секунд, после чего форма разнимается и готовая отливка выталкивается из формы толкателями.

Рис. 2. Форма для литья под давлением. давлением

Рис. 3. Поршневая машина с горячей камерой для литья под давлением

В зависимости от положения отверстий стержни могут располагаться как в неподвижной, так и в подвижной части формы.

Форма конструируется с таким расчетом, чтобы при разъеме отливка задерживалась в подвижной части ее, в которой располагаются толкатели.

Литье под давлением производится в машинах поршневых и компрессорных с горячей и холодной камерой.

В поршневых машинах с горячей камерой металл в форму подается под давлением поршня через мундштук. Расплавленный металл заливают в тигель, который подогревается с помощью горелки 6. Из тигля в цилиндр 5 металл поступает через отверстие. Величина давления при литье колеблется от 20 до 70 кг/см2.

Поршневые машины с горячей камерой применяются для литья сплавов с невысокой температурой плавления (свинцовых, оловянных и цинковых).

При литье более тугоплавких сплавов (медных, алюминиевых) между стенками цилиндра и поршнем образуются настыли, вызывающие остановки машины. Для таких сплавов применяются поршневые машины с холодной камерой, в которую заливается дозированное количество жидкого металла из отдельной печи, после чего производится прессование.

Компрессорные машины применяются, главным образом, для литья под давлением алюминиевых сплавов. В них давление на металл производится сжатым воздухом. Расплавленный металл из ванны через отверстие вводится в черпак.

Для заполнения формы черпак поворачивается так, что отверстие оказывается закрытым пробкой, а мундштук входит в литник формы. После этого через отверстие черпака поступает сжатый воздух, который выталкивает металл в форму.

Реклама:

Стойкость металлических форм

Источник: http://pereosnastka.ru/articles/tsentrobezhnoe-lite

Отливка

Центробежное литье алюминия

Отливка — продукция, полученная способом заливки жидкого сплава в литейные формы, в которых, после охлаждения и затвердения, происходит формирование. Она может быть полностью законченным изделием либо требовать дальнейшей механической обработки.

Подразделяется на следующие виды:

  • полуфабрикаты – это чушки, которые в дальнейшем требуют прохождения процесса переработки;
  • слитки, обработка которых проводится давлениям;
  • фасонные отливки – обрабатываются с помощью резания;
  • готовая продукция, которая не требует никакой механической обработки, только очищается либо окрашивается декоративной краской.

Для получения отливок используется множество разновидностей металла и сплавов, стекло, пластмасса, воск и другой исходный материал. Около 80% заготовок получаются методом литья в песчаные формы, но полученная таким образом отливка перед отправкой заказчику требует обязательной обработки.

Читайте также  Чем грунтовать алюминий перед покраской?

Литейное производство позволяет получить заготовки высокой точности даже с самой сложной конфигурацией, при этом пропуски, требующие обработку — незначительные. Технология получения отливок выбирается с учетом их размеров и способа производства.

Разделяют три группы получения отливок:

1) в разовых формах;

2) по растворяемым моделям;

3) отливка в формах полупостоянного и комбинированного типа, сделанных из огнеупорных материалов:

Это основные виды литья, но на практике применяются и комбинированные варианты.

Литье металлов

Литье металлов – производственный процесс, основанный на технологии заливки расплавленного, горячего металла в специальные литейные формы, в результате которого получают литые заготовки — отливки.

Полость формочек повторяет конфигурацию будущих заготовок и представляет собой рабочую часть литейной формы, куда поступает жидкий металл. Здесь будущие заготовки охлаждаются, затвердеют и получают вид конечной продукции.

До поставки потребителю алюминиевые отливки проходят механическую обработку (токарные работы, фрезерование, шлифование и полировка).

Такой способ применяется для получения алюминиевых отливок, которые за счет уникальных химических свойств используются во многих сферах: в приборостроении, в строительстве, в автомобилестроении, мебельном производстве (фурнитура и декоративные детали) и пр. Для их получения применяются различные технологии, выбор которых зависит от размеров, конфигурации и других показателей, требуемых от конечной продукции.

Литье в песчаные формы

Литье отливок в песчаные формы — самый распространенный и дешевый способ литья. Начальным этапом этого метода является изготовление литейной модели. Раньше делали ее из дерева, но в современном производстве изготавливают пластиковые формочки.

Модель засыпается специальной смесью из песка и связующего, который уплотняется прессованием. Литье отливки осуществляется путем заливки расплава в образовавшиеся полости через специальные отверстия.

После остывания, форму разбивают и вынимают ли в дальнейшем обязательно проходят переработку.

https://www.youtube.com/watch?v=9krKP0xCsAY

В современном производстве технология литья в песчаные формы осуществляется применением вакуумных форм, которые заполняются песком. Чтобы получить форму, используют металлическую опоку, которая состоит из двух бездонных коробов, которые засыпаются песком и утрамбовываются. На поверхности разъема снимается отпечаток будущей модели, соответствующей форме отливки. Соединяя две формы, осуществляется заливка расплава.

Литье в кокиль

Это наиболее качественный способ литья отливки, который осуществляется с помощью разборной металлической формы. После застывания кокиль используется повторно. Но делается это после его очистки.

Особенностью данного метода заключается в том, что затвердение жидкого расплава происходит без какого-либо внешнего воздействия.

Полученные таким образом изделия обладают мелкозернистым, плотным строением, обеспечивающим герметичность и хорошие механические показатели.

Кокиля используются для получения отливок из разных сплавов, чаще всего алюминиевых и магниевых, обладающих невысокой температурой плавления. При этом один кокиль можно использовать до 1000 раз. Литье в кокиль — очень эффективный метод для серийного производства деталей, что и является причиной его применения для получения до 45% изделий.

Литье под давлением

Этот метод гарантирует высокое качество поверхности, которую после этого не придется подвергать механической обработке. Он очень производительный для получения деталей различной конфигурации, весом от нескольких грамм до десяток кг.

Литье под давлением позволяет получать сложные детали, с наличием криволинейных поверхностей и различных канал. При этом чаще всего используют цинковые, магниевые, латунные и алюминиевые отливки.

Технология ЛПД имеет много плюсов:

  • низкая цена;
  • точность отливки в размерах и конфигурации;
  • с одной пресс формы получают множество отливок.

Но данная технология имеет и ряд минусов: продолжительность процесса, высокая стоимость на производство пресс форм, сложности в получении отливок, содержащих скрытые полости, а также возможность появления в заготовках газовых раковин и усадочных трещин.

Для изготовления алюминиевых отливок в ЛПД применяют специальное оборудование, оснащенное холодной горизонтальной камерой, предназначенной для прессовки материала, и полуавтоматические машины для литья сплавов из цинка с горячей камерой прессовки материала и с усилием запирания.

Литье по выплавляемым моделям

Данный метод позволяет осуществить литье отливки высокой точности. Заранее изготавливается точная копия модели из парафина, воска и стеарина и другого материала, а также литниковая система. Применяется в случаях изготовления деталей высокой точности (например, лопатки турбин и т. п.).

На блок модели наносится суспензия и производится обсыпка огнеупорным наполнителем из кварца, дистенсилиманита, электрокорунда и т. д. Требуется наносить 6 – 10 слоев, каждый из них сушится примерно полчаса.

Этот процесс ускоряется с помощью сушильных шкафов, закачанных аммиачным газом. Таким образом, формируется оболочка, из которой выплавляют модельный состав.

Осуществляется это в воде, воздействием пара высокого давления или путем выжигания.

Следующим этапом является прокаливание блока путем вытопки при температуре 1000 градусов Цельсия. Затем устанавливают нагретый блок в печь и в оболочку заливают расплавленный металл.

Последним этапом является охлаждение, выбивка и отрезка отливки. Плюсом данного способа является литье отливок из сплавов, которые трудно поддаются механической обработке.

Применяется данная технология и для изготовления единичных деталей, и в серийном производстве.

Литье по газифицируемым моделям

Технология ЛГМ – наиболее выгодное решение в плане экономичности, экологичности и высокого качества полученных фасонных отливок. Данный метод все больше внедряется в мировом производстве, особенно популярен он в США и Китае. В начале изготавливается копия модели из пенопласта, которая помещается в песчаную форму. Таким образом изготавливаются отливки массой до 2 тонн и более, размерами от 40 до 1000 мм.

Этот метод активно применяется в двигателестроении для получения головок блоков цилиндров, отдельных блоков и прочих деталей. При этом для годного литья массой 100 кг расходуется несколько видов неметаллических материалов, предназначенных для формирования моделей-формочек:

  • Противопригарное покрытие – до 25 кг;
  • Кварцевый песок – 50кг;
  • Пенополистирол – 6кг;
  • Полиэтиленовая пленка – около 10 кв.м.

Формовка при этом состоит из засыпки модели песчаным составом, с возможностью его повторного использования в 95-97% случаях.

Центробежное литье

Литье отливки центробежным методом применяется для получения деталей с формой тела вращения из чугуна, алюминия, стали и бронзы. Расплав заливается в металлическую форму, которая вращается со скоростью до 3000 об/мин.

За счет центробежной силы расплав равномерно распределяется внутри формы, после кристаллизации образуется отливка. Такой способ позволяет получать двухслойные заготовки, состоящие из различных сплавов. Отливка, полученная таким способом, обладает высокой плотностью и хорошими физико-механическими качествами.

Большим плюсом центробежного литья является возможность образования внутренних полостей без необходимости применения стержней, а также экономия сплава за счет отсутствия литниковой системы. Таким методом получается до 95% годных изделий.

В производственном процессе используется оборудование, оснащенное горизонтальными осями вращения. Широко применяется метод центробежного литья для получения отливок гильз, втулок и прочих деталей с формой тела вращения.

Литье в оболочковые формы

Способ литья в оболочковых формах позволяет получить фасонные алюминиевые отливки из металлических сплавов путем их заполнения смесью из песчаных зерен (в основном кварцевых) и синтетического порошка (пульвер-бакелита и фенолоформальдегидной смолы).

Оболочковая форма получается засыпкой на нагретую до 300 °C металлическую модель и ее выдержкой до образования упрочненного тонкого слоя. После этого избыток смеси удаляется. Если используется плакированная смесь, то ее вдувают в зазор, образовавшийся между наружной контурной плитой и нагретой моделью.

И в первом, и во втором случае необходимо подождать упрочнения оболочки на модели в печи. Последующий этап – это скрепление полученных полуформ, их помещение в металлический корпус и заливка расплава. Таким способом осуществляется литье алюминиевых отливок весом до 25 кг. Плюсами данной методики является контроль над тепловым режимом охлаждения заготовок, возможность механизации процесса и повышения производительности.

Цветное литье отливки

Цветное литье отливки – процедура изготовления заготовок определенной формы из металла путем заполнения необходимой формы жидким материалом (алюминий, бронза, латунь, медь).

Применяются следующие разновидности отливки цветного литья:

  • заполнение формы при ее вращении (центробежное цветное литье);
  • метод цветного литья в металлические формы с охлаждением (кокиль);
  • методика заполнения форм ПГС.

Из всех названных наиболее качественным и экономным вариантом цветного литья является первый, это практически безотходный способ литья.

Особенности цветного литья отливки положены и в основу художественного литья (дизайнерские изделия, изготовленные по особым эскизам из латуни, бронзы и чугуна) для получения как мелких деталей декора, так и ворот, заборов и фонтанных конструкций.

Сплавы цветного литья отличаются своей прочностью и стойкостью к коррозии под воздействием раствора из бетона цемента, извести.

Источник: http://www.alp-tula.ru/articles/row5/

Центробежное литье металлов

Центробежное литье алюминия

Центробежное литье. Этот метод, заимствованный из зубоврачебной техники, уже много десятилетий используется и в ювелирном деле. Каждое ювелирное предприятие должно использовать этот метод литья.

Производство оригинальных восковых моделей и сам процесс получения по ним металлических образцов при этом виде литья открывают широкие возможности для получения высокохудожественных ювелирных изделий любой сложности.

Так, например, новые центробежные литейные машины отливают 50 колец за одну заливку.

Метод центробежного литья имеет следующие преимущества:

1) возможность получения отливок по моделям любой сложной формы сравнительно простым способом;

2) значительное снижение возможности образования усадочных раковин;

3) уменьшение расхода металла из-за отсутствия прибылей, потребность в которых отпадает.

Ручное центробежное литье по выплавляемой восковой модели . Рассмотрим пример отливки массивного слона высотой 30 мм (рис. 1).

Рис. 1. Элементы формы для центробежного литья:
а — опока с отверстиями; б — восковая модель; в — проволочный каркас

Изготовление модели. Сначала делают проволочный каркас восковой модели из того же материала, который используется для литья. Вокруг этого каркаса лепят из воска модель. Для моделирования можно применять красный или голубой воск, используемый в зубоврачебной технике. Воск нагревают, и с помощью подогретого металлического шпателя производят лепку модели. Готовую модель выглаживают шабером.

Для выглаживания можно очень быстро пронести модель через пламя. При этом она слегка оплавляется, и выглаживание производится легко и быстро.
Для уменьшения усадки при изготовлении таких больших изделий, как данная модель, рекомендуется использовать литейные штифты из латунной или медной проволоки диаметром от 1 до 1,5 мм и длиной от 10 до 20 мм и небольшие шаровые прибыли.

Штифты нагревают и вводят в восковую модель на несколько миллиметров. На расстоянии 3-4 мм от модели на штифты насаживают восковые шарики (отделяемые прибыли). Сечение литниковых каналов, образуемых штифтами, можно увеличить, покрыв штифты воском. После выплавления воска из формы литейные штифты удаляют, а полости, образованные шариками, выполняют роль прибылей при усадке металла.

Кроме того, по каналам, образованным литейными штифтами, удаляются газы и тем самым уменьшается возможность образования пор.

Четыре ноги слона удлиняются восковыми штифтами, сходящимися в восковом шаре. Эти штифты и шар выполняют ту же роль, что и литейные штифты.

Формовка. Готовую модель обезжиривают погружением в спирт для того, чтобы формовочная масса плотно прилегала к модели. Из воска изготавливается и сферическая стойка, в которую вдавливаются литьевые штифты, как это показано на рис. 1, б.

Читайте также  Как запаять алюминий оловом?

Расстояние между моделью и стойкой должно быть по возможности коротким, чтобы расплаву не было необходимости проделывать столь долгий путь. Модель, кроме того, должна быть так размещена, чтобы все части ее располагались в направлении литья.

В качестве формовочной массы применяют препараты, используемые в зубоврачебной технике.

Формовочную массу разводят в дистиллированной воде, тщательно размешивают и вакуумированием удаляют из нее воздух. Формовочная масса должна быть жидкотекучей, сметанообразной, без комочков. Мягкой кисточкой наносят ее на модель. При этом на ней не должно появляться пузырьков воздуха.

Этот первый слой припудривается, что препятствует обезвоживанию и предотвращает образование трещин при высыхании формы. По истечении 2-3 мин наносят еще слой формовочной массы и это продолжают до тех пор, пока восковую модель не покроет слой толщиной около 5 мм. Подготовленную таким образом модель помещают в опоку и заливают формовочной массой.

Поверхность опоки имеет множество отверстий, благодаря которым быстрее происходит высыхание массы. При заполнении ее следует обернуть бумагой, чтобы формовочная масса не вытекала. Расстояние менаду моделью и стенкой опоки должно быть около 10 мм; до основания формы — 15 мм.

Сушка и прокаливание. Готовую форму не следует оставлять надолго бездействующей. Когда формовочная масса схватилась, восковую полусферу и литьевые штифты удаляют.

При сушке и вытапливании восковой модели форму устанавливают в нормальной печи или в печи для эмалирования при низкой температуре так, чтобы отверстие было направлено вниз и воск мог вытекать. После медленной просушки формы производят ее прокаливание.

Нагрев при прокаливании должен осуществляться медленно, в противном случае форма может разрушиться. Температуру нагрева при этом повышают до тех пор, пока литниковые каналы не будут накалены до вишнево-красного цвета.

Заливка. Нагретую форму помещают на тарелке центрифуги, и производят заливку металла, который должен быть расплавлен с небольшим количеством буры. Для ювелиров, редко имеющих дело с центробежным литьем, наиболее доступной является настольная центрифуга (рис. 2).

Конструкция ее настолько проста, что ее легко можно изготовить самостоятельно. При литье изделий большого размера, к которым относится и приведенный пример, на другую тарелку ставят соответствующий противовес.

Сразу же после заливки формы натягивают шнур, и труба, на которой крепится коромысло с тарелкой, начинает вращаться с большой скоростью вокруг неподвижной оси. Преимущество этого способа заключается в простоте обслуживания, большой скорости вращения и безопасности.

После нескольких тренировок того же успеха можно достичь и с ручной центрифугой (рис. 3), хотя в этом случае результат зачастую зависит от субъективных причин, а опасность получения дефектов литья возрастает.

Рис. 3. Ручная центрифуга

Литье на центробежных машинах. Рассмотрим процесс получения на центробежной машине литых медалей с двусторонним рельефом (рис. 4). Для получения восковой модели потребуется изготовить резиновую пресс-форму.

Изготовление эталона модели. Так как вулканизация резины происходит при повышенной температуре, то эталон (образец) модели нельзя изготавливать из дерева, пластмассы или легкоплавких металлов.

Кроме того, при вулканизации резины выделяется небольшое количество азотной кислоты, поэтому эталон не следует изготовлять из серебра и его сплавов, а также из сплавов золота 333 пробы. Для изготовления эталона модели очень хорошо подходит сплав золота 585 пробы, особенно если поверхность его покрыта родием.

Поверхность эталона необходимо тщательно обработать и отполировать. Лучше затратить несколько лишних минут на обработку этого образца, чем потом терять часы при последующей чистовой обработке партии отливок.

В заключение следует обратить внимание на то, что отливка из-за усадки металла получается несколько меньшей и еще дополнительно уменьшается в размерах при обязательной чистовой обработке. Поэтому эталон должен иметь несколько большие размеры, чем готовая модель.

Рис. 4. Схема процесса получения изделий центробежным литьем

Изготовление эластичной пресс-формы. Для этой цели необходима опока, подобная литейной при литье в песчаные формы, с направляющими штифтами. Литьевое отверстие необязательно.

Опока с направляющими штифтами укладывается на гладкую опорную плиту основанием вниз, например стеклянную, и заполняется пластилином, в который вдавливают до половины эталон модели (рис. 4, 1, 2). Устанавливают вторую опоку и заполняют ее раствором гипса. После затвердевания гипса форму переворачивают, пластилин удаляют, а эталон остается в гипсовой форме.

В гипсе делают несколько углублений, которые позднее должны стать направляющими выступами резиновой формы. Сырую резину разрезают на мелкие кусочки, которыми наполняют верхнюю половину формы (рис. 4, 3). Опоки зажимают между двумя стальными пластинами, перекрывающими стенки опок.

Резину вулканизируют в течение 30 мин при температуре 150° С в газовой печи или лучше на специальном прессе с двумя подогреваемыми электрическим током плитами (рис. 4, 4, 5). Гипс разбивают, извлекают и хорошо очищают модель и резиновую полуформу.

Теперь готовую резиновую полуформу изолируют тальком, и заполняют кусочками сырой резины вторую половину формы, после чего опока укладывается так, что готовая резиновая полуформа находится внизу. Производят вулканизацию резины второй полуформы и получают обе части резиновой пресс-формы (рис. 4, 6). Остается только разъединить части формы друг от друга, отделить их от опок и извлечь модель (рис. 4, 7). После этого прорезают литниковый канал.

Преимущество эластичных резиновых пресс-форм заключается в простоте их изготовления, в легком извлечении из них восковых моделей и в их долговечности.
К недостаткам следует отнести невозможность изготовления спиралевидных полостей и получения очень тонких сечений. Толщина стенки отливки не должна быть меньше 0,4 мм, так как при запрессовке воска форма должна быть зажата и поэтому стенки полуформ могут соединиться вплотную.

Другие методы изготовления эластичных пресс-форм. При изготовлении пресс-форм для простой модели достаточно поместить ее эталон между двумя резиновыми пластинами соответствующей толщины и вулканизировать их под прессом. Эталон вдавливается в размягченную резиновую массу.

Недостаток этого метода заключается в том, что обе резиновые пластины и пресс-форму необходимо разрезать, чтобы извлечь эталон и отлить затем восковую модель
В ФРГ изготавливается специальная резиновая формовочная паста, в которую можно легко заформовать металлическую модель.

Эта паста затвердевает в холодном состоянии без вулканизации.

Получение восковых моделей. Для заливки воском резиновых пресс-форм применяется восковой инжектор (рис. 4, 8). В бачке находится расплавленный воск, постоянная температура которого поддерживается с помощью электронагрева.

Необходимое давление в бачке создается сжатым воздухом, последний выпрессовывает воск через штуцер в литниковый канал пресс-формы. Жидкий воск можно ввести в форму центробежным методом, используя для этого металлическую центрифугу.

При этом стенки резиновой пресс-формы перед каждым заполнением воском должны изолироваться эвкалиптовым маслом или смесью, состоящей из одной части воды и одной части глицерина.

Подготовка формы и заливка. Как схематично изображено на рис. 4, 9, готовые восковые модели размещаются вокруг воскового стояка, с которым они соединяются с помощью восковых штифтов.

напаивают на восковой цоколь и устанавливают на резиновом основании, поперечное сечение которого видно на этом же рисунке.

Далее блок восковых моделей обрабатывают так же, как это было описано выше: обезжиривают, покрывают кисточкой формовочной массой, помещают в цилиндрическую опоку и заливают ее провакуумированной формовочной массой. После затвердевания формовочной массы опоку помещают в муфельную печь (рис.

4, 10) и в течение часа при 200° С выплавляют воск. Затем температуру повышают до 1000° С и выдерживают форму при этой температуре еще 15 мин. После этого ее вынимают из печи, помещают в центробежную машину (рис. 4, 11) и производят заливку. Готовый блок отлитых медалей с литниками, полученный после выбивки опоки, показан на рис. 4, 12.

По материалам книги 'Теория и практика ювелирного дела', 1975 год

Следующая статья >>

Источник: https://www.shipmodeling.ru/tooling/spuncasting

Отливка деталей из алюминия

Центробежное литье алюминия

ООО «ЛитПро» изготавливает детали из алюминия с применением современных технологий литейного производства. Готовые изделия используются в качестве конструктивных элементов транспортных средств, применяются в машиностроении, судостроении, пищевой, сельскохозяйственной и мебельной сфере.

Отливки изготавливаются в соответствии с ГОСТ, имеют необходимые физико-механические характеристики и геометрию.
Наше предприятие изготавливает модельную оснастку, производит детали из алюминия на заказ по чертежам, заданным формам или на основе 3D моделей.

За счет соблюдения всех требований технологичности и применения современных методов производства готовые изделия имеют высокое качество и невысокую цену.

Отливка деталей из алюминия на заказ

ООО «ЛитПро» практикует изготовление изделий небольшими партиями под нужды конкретного заказчика. Способ литья выбирается с учетом требований к технологичности детали, трудоемкости и экономической целесообразности.

Благодаря такому подходу стоимость нашей продукции достойно конкурирует с предложениями других предприятий. Производственные мощности компании позволяют использовать различные технологии литья – центробежное, в кокиль, в землю и из жидких самотвердеющих смесей (ЖСС).

Независимо от способа изготовления, любые типы заготовок практически не требуют дополнительной механической обработки. Для снижения массы деталей оставляются припуски на обработку в 2 мм. За счет отсутствия на поверхности посторонних включений готовые изделия легко поддаются зачистке.

Литье алюминия позволяет выпускать детали с высокими антикоррозионными свойствами. Способность противостоять окислительным процессам сохраняется на протяжении всего жизненного цикла изделий.

https://www.youtube.com/watch?v=hXfMv5AfQfQ

Конечная стоимость нашей продукции зависит от множества факторов – состава сплавов металла, его марки, геометрии, а также размера партии. Для изготовления модельной оснастки и деталей из алюминия производится свой расчет.

Этапы произведенного процесса

  1. Отливка деталей из алюминия выполняется поэтапно. Высокое качество изделий обеспечивается соблюдением выбранной технологии литья и многоуровневым контролем всего процесса.
  2. Подготовка проектного решения. На данном этапе разрабатывается конструкция детали с созданием 3D модели.

    С помощью математического моделирования задаются начальные и граничные условия, выбираются материалы и форма, выставляются прочие параметры. Технолог моделирует весь процесс, подбирает прототип будущего изделия.

  3. Изготовление модельной оснастки.

    Применение станков с ЧПУ исключает человеческий фактор и позволяет изготовить продукцию с точными геометрическими параметрами.

  4. Производство заготовок в заданном количестве.

    На нашем предприятии выпускаются мелкие и средние партии изделий, а также единичные экземпляры, в случае крупногабаритных отливок или деталей сложной формы.

Применяемые технологии литья деталей из алюминия

ООО «ЛитПро» выпускает отливки массой до 0,5 т. Способ производства определяется физико-механическими параметрами детали и минимальной трудоемкостью ее отлива.
Наше предприятие использует следующие технологии:

  1. Литье в землю. Это простой бюджетный способ получения отливок массой до 500 кг. Заранее подготавливаются литейные модели в соответствии с заданием заказчика. Углубления в форме образуют внешнюю конструкцию отливки, с помощью установленных в полость стержней формируется ее внутренняя часть.
  2. Литье алюминия в кокиль. Это более качественна технология. Кокилем называют разборную форму для литья. Ее заливают металлом, который под действием силы тяжести заполняет модель и затвердевает. Затем кокиль раскрывают и извлекают отливку. Такая технология применяется для выпуска больших партий.
  3. Литье в ЖСС. При этом способе используется специальная формовочная смесь, состоящая из жидкой композиции и наполнителя. Затвердевание происходит в стержневом ящике или на модели. Данная технология применяется в любом виде производства.
  4. Литье центробежное. Заготовкам придается нужная конфигурация под действием центробежных сил, образуемых при вращении формы. Готовые изделия обладают высокой плотностью и механическими характеристиками.

Сфера использования отливок

Литье алюминия – доступный способ получения деталей с высокими эксплуатационными свойствами. Они прочные, легкие, не окисляются и не деформируются долгое время. Алюминий – экологичный материал, поддающийся вторичной переработке. Физико-механические свойства металла позволяют производить детали с точными размерами и геометрией, для которых не нужна дополнительная обработка.
Детали из алюминия используются:

  • В качестве конструктивных элементов агрегатов, машин и оборудования; 
  • При производстве мебельной фурнитуры;
  • В пищевой и медицинской отраслях;
  • Для изготовления деталей по индивидуальным заказам.

Качественно выполненное литье исключает дополнительные траты на последующую обработку и экономит денежные средства заказчика

Источник: http://bulatm.ru/services/otlivki-iz-alyuminiya/

Центробежное литье. Суть способа. Основные операции и область использования

Центробежное литье алюминия

Принцип центробежного литья заключается в том, что заполнение фор-мы расплавом и формирование отливки происходят при вращении формы вокруг горизонтальной, вертикальной или наклонной оси, либо при ее вращении по сложной траектории. Этим достигается дополнительное воздействие на расплав и затвердевающую отливку поля центробежных сил. Процесс реализуется на специальных центробежных машинах и столах.

Чаше используют два варианта способа, в которых расплав заливается в форму с горизонтальной или вертикальной осью вращения. В первом варианте получают отливки – тела вращения малой и большой протяженности, во втором – тела вращения малой протяженности и фасонные отливки.

Наиболее распространенным является способ литья пустотелых цилиндрических отливок в металлические формы с горизонтальной осью вращения. По этому способу (рисунок 6.1) отливка 4 формируется в поле центробежных сил со свободной цилиндрической поверхностью, а формообразующей поверхностью служит внутренняя поверхность изложницы.

Расплав 1 из ковша 3 заливают во вращающуюся форму 5 через заливочный желоб 2. Расплав растекается по внутренней поверхности формы, образуя под действием поля центробежных сил пустотелый цилиндр. После затвердевания металла и остановки формы отливку 4 извлекают.

Данный способ характеризуется наиболее высоким технологическим выходом годного (ТВГ = 100%), так как отсутствует расход металла на литниковую систему.

Рисунок 6.1 – Схема получения отливки при вращении формы вокруг горизонтальной оси: 1 – расплав; 2 – заливочный желоб; 3 – ковш; 4 – отливка; 5 – форма

https://www.youtube.com/watch?v=LDTDlk-VrAc

При получении отливок со свободной параболической поверхностью при вращении формы вокруг вертикальной оси (рисунок 6.2) расплав из ковша 1 заливают в форму 2, закрепленную на шпинделе 3, приводимом во вращение электродвигателем 4. Расплав 5 под действием центробежных и гравитационных сил распределяется по стенкам формы и затвердевает, после чего вращение формы прекращают и извлекают из нее затвердевшую отливку 6.

Рисунок 6.2 – Схема получения отливок при вращении формы вокруг вертикальной оси: 1 – ковш; 2 – форма; 3 – шпиндель; 4 – электродвигатель; 5 – расплав; 6 – отливка

Отливки с внутренней поверхностью сложной конфигурации получают с использованием стержней (рисунок 6.3, а) в формах с вертикальной осью вращения. Так отливают, например, венцы зубчатых колес.

Расплав из ковша через заливочное отверстие и стояк 1 поступает в центральную полость формы 2, выполненную стержнями 3 и 4, а затем под действием центробежных сил через щелевые питатели – в рабочую полость формы.

При этом избыток металла в центральной полости формы 5 выполняет роль прибыли, обеспечивая питание отливки при затвердевании.

Мелкие фасонные отливки можно получать центробежным литьем в песчаные формы (рисунок 6.3, б). Части формы 1 и 2 устанавливают на центробежный стол и крепят на нем. При необходимости используют стержни 4. Рабочие полости 3 должны располагаться симметрично относительно оси вращения для обеспечения балансировки формы.

Расплав заливают через центральный стояк, из которого по радиальным каналам он попадает в полости формы. Технологический выход годного при таком способе литья приближается к выходу годного при литье в песчаные формы.

При центробежном литье можно использовать песчаные, металлические, оболочковые и объемные керамические, а также комбинированные формы.

Рисунок 6.3 – Схема получения фасонных отливок: а – венец шестерни: 1 – стояк; 2 – центральная полость формы; 3 и 4 – стержни; 5 – прибыль; б – мелкие фасонные отливки: 1 – нижняя полуформа; 2 – верхняя полуформа; 3 – рабочая поверхность формы; 4 – стержень

Особенности формирования отливки

особенность формирования отливок при центробежном способе литья заключается в том, что заполнение формы металлом и затвердевание отливки происходят в поле действия центробежных сил, во много раз превосходящих силу тяжести.

В этих условиях если твердые частицы соприкасаются со стенкой формы, они оказываются прижатыми к стенке и уже не всплывают. На этом основано использование сыпучих покрытий для металлических форм при центробежном литье.

Действие центробежных сил необходимо учитывать и при конструировании систем шлакозадержания и питания отливки, например, при получении стальных фасонных отливок центробежной заливкой в песчаные формы.

Особенности охлаждения и затвердевания отливок в поле центробежных сил

При изготовлении отливок со свободной поверхностью расплав охлаждается в изложнице неравномерно по объему. Часть теплоты отводится от расплава через стенку изложницы и ее крышку, а часть – конвекцией и излучением со стороны свободной поверхности.

Количество теплоты, отводимое в воздушное пространство от свободной поверхности отливки, значительно. Воздух, находящийся в полости отливки, вовлечен в процесс вращения и находится в постоянном движении. Вдоль оси вращения на смену нагретому воздуху поступают порции холодного.

Более интенсивная циркуляция воздуха наблюдается в случае вращения формы с расплавом вокруг вертикальной оси вследствие естественного подъема горячего воздуха вверх.

Подобная неравномерность охлаждения, особенно толстостенных отливок, приводит к возникновению конвективных потоков в расплаве: охлажденный и более плотный расплав перемещается от свободной поверхности внутрь затвердевающей отливки, а горячий и менее плотный – наружу. Поэтому конвективные потоки в расплаве циркулируют в радиальном направлении (рисунок 6.4, а).

В условиях центробежного литья это явление наблюдается даже при небольшом различии температур и плотностей металла, так как действующие в этой системе силы возрастают пропорционально величине гравитационного коэффициента.

Это способствует направленному затвердеванию отливки в радиальном направлении, которое выражено тем сильнее, чем больше угловая скорость вращения формы.

При направленном затвердевании от стенок изложницы фронт растущих в радиальном направлении кристаллов находится под значительным избыточным давлением расплава, обусловленным действием поля центробежных сил. Вследствие этого кристаллы растут в направлении поступающего расплава (рисунок 6.4, б), поэтому они несколько наклонены в сторону по направлению вращения.

Давление, развиваемое при вращении расплава, способствует прониканию его в межкристаллитные пространства, что улучшает питание затвердевающей отливки и увеличивает ее плотность. Свободная поверхность расплава затвердевает в последнюю очередь и при горизонтальной оси его вращения форма свободной поверхности остается геометрически правильной – цилиндрической.

Рисунок 6.4 – Схема возникновения конвективных потоков (показаны фигурными стрелками) во вращающемся затвердевающем расплаве (а) и схема кристаллического строения отливки (б): l0 – глубина расположения усадочной пористости; стрелкой показано направление вращения изложницы.

Инородные частицы (газы, шлак и т.д.), плотность которых меньше плотности расплава, при центробежном литье с большой скоростью всплывают на свободную поверхность расплава. Это приводит к необходимости назначать большие припуски на обработку свободных поверхностей отливок, что является недостатком данного способа литья.

Таким образом, при направленном затвердевании можно получить отливки с плотным строением тела, без усадочных дефектов и инородных включений. Однако центробежные силы способствуют направленному затвердеванию только в тех случаях, если выделяющиеся на свободной поверхности кристаллы твердой фазы имеют большую плотность, чем плотность остального расплава.

Для большинства литейных сплавов это условие соблюдается. Исключение составляют два случая:

  • когда сплав затвердевает с увеличением объема, например, серый чугун;
  • когда выделяющиеся из жидкого металла кристаллы обогащены компонентами сплава, имеющими меньшую плотность, чем оставшийся расплав. Такое явление наблюдается, например, при затвердевании заэвтектических силуминов. В этом случае при содержании кремния в силуминах более 11,7 %, первичные кристаллы обогащены кремнием, плотность которого меньше плотности алюминия. Если эти более легкие кристаллы зародились и выросли на свободной поверхности, то они там и останутся. Если кристаллы зародились в переохлажденном расплаве, за счет разности плотностей расплава и твердой фазы они всплывают. В результате отливка затвердевает от стенок изложницы и со стороны свободной поверхности, и к концу затвердевания вследствие недостатка питания внутри отливки образуются усадочные поры. В этом случае, чем быстрее вращается форма, тем интенсивнее выносятся кристаллы на свободную поверхность и тем глубже располагается усадочная пористость.

Усадочная пористость под свободной поверхностью наблюдается также при изготовлении толстостенных отливок (рисунок 6.4, б). В тонкостенных отливках большой протяженности глубина расположения зоны усадочной пористости l меньше.

Это объясняется соотношением скоростей охлаждения со стороны наружной и внутренней поверхностей отливки.

Чем меньше скорость охлаждения внутренней поверхности отливки и больше скорость охлаждения ее со стороны наружной поверхности – тем меньше глубина l.

Скоростью охлаждения отливки можно управлять. Так, с наружной стороны это достигается путем изменения толщины слоя или теплофизических свойств огнеупорного покрытия, изменением скорости охлаждения формы. Со стороны внутренней поверхности с этой целью можно использовать сыпучие огнеупорные материалы или экзотермические смеси.

Таким образом, особенности формирования обливки при центробежном литье сопряжены как с большими преимуществами, так и с недостатками.

К преимуществами этого способа можно отнести: возможность улучшения заполняемости форм расплавом под действием давления, развиваемого центробежными силами; повышение плотности отливок вследствие уменьшения количества усадочных пор, раковин, газовых, шлаковых и неметаллических включений; уменьшение расхода металла и повышение выхода годного, благодаря отсутствию литниковой системы при изготовлении отливок типа труб, колец, втулок или уменьшению массы литников при изготовлений фасонных отливок; исключение затрат на стержни при изготовлении отливок типа втулок и труб.

Недостатками способа являются: трудности получения отливок из сплавов, склонных к ликвации; загрязнение свободной поверхности отливок неметаллическими включениями; неточность размеров и необходимость повышенных припусков на обработку свободных поверхностей отливок, вызванная скоплением неметаллических включений в материале отливки вблизи этой поверхности и отклонениями точности дозы расплава, заливаемого в форму.

Наивысшие технико-экономические показатели центробежного способа литья достигаются при получении пустотелых цилиндрических отливок с различными размерами и массой (длиной до нескольких метров и массой до нескольких тонн): труб разного назначения из чугуна, стали, цветных и специальных сплавов; втулок и гильз для стационарных и транспортных дизелей; колец подшипников качения и др. Большое распространение получило центробежное литье для изготовления биметаллических изделий, изделий из сплавов с низкой жидкотекучестью и высоким поверхностным натяжением, при необходимости получения тонкостенных отливок со сложной геометрией и микрорельефом поверхности. К ним относятся, например, турбинные диски с лопатками, отливки художественного и ювелирного назначения.

  • ← Раздел 5.6
  • Раздел 6.2 →

Источник: https://uas.su/books/spesialmethodsforcasting/61/razdel61.php