Co je podstatou lití do písku?

Odlévání do písku je nejlevnější, nejhrubší, ale nejrozšířenější (až 75-80 % hmotnosti odlitků vyrobených ve světě) druh odlitku. Nejprve se vyrobí odlévací model (dříve dřevěný, nyní se často používají plastové modely získané metodami rychlého prototypování), kopírující budoucí díl. Model je vyplněn pískem nebo formovací směsí (obvykle pískem a pojivem), přičemž se vyplňuje prostor mezi ním a dvěma otevřenými krabicemi (baňkami). Otvory v dílu jsou vytvořeny pomocí licích pískových jader umístěných ve formě, kopírujících tvar budoucího otvoru. Směs nalitá do baněk se zhutňuje třepáním, lisováním nebo tvrdne v termoskříni (sušicí peci). Vzniklé dutiny jsou vyplněny roztaveným kovem přes speciální otvory – vtoky. Po vychladnutí se forma rozbije a odlitek se odstraní. Poté se oddělí vtokový systém (obvykle pahýl), odstraní se otřepy a provede se tepelné zpracování.

Novým směrem v technologii lití do písku je použití vakuovaných forem ze suchého písku bez pojiva. K výrobě odlitku touto metodou lze použít různé formovací hmoty, například směs písku a hlíny nebo písek smíchaný s pryskyřicí atd. K formování formy použijeme baňku (kovová krabička bez dna a víka). Baňka má dvě poloviny, to znamená, že se skládá ze dvou krabic. Rovina dotyku mezi oběma polovinami je dělicí plocha. Formovací směs se nalije do poloviny formy a zhutní. Na povrch konektoru je vytvořen otisk modelu (model odpovídá tvaru odlitku). Provádí se také druhá polovina formy. Dvě poloviny jsou spojeny podél povrchu konektoru a kov je nalit.

Obsah

1. Chill casting
2. Vstřikování
3. Odlitek ztraceného vosku
4. Odlévání pomocí zplynovaných (vypálených) modelů
5. Odstředivé lití a metoda odstředivého lití
6. Odlévání mušlí

Chill casting

Odlévání kovů do kokily je kvalitnější metoda. Vyrábí se forma – skládací forma (obvykle kovová), do které se odlévá. Po ztuhnutí a ochlazení se chladicí forma otevře a produkt se z ní vyjme. Kostku lze poté znovu použít k odlití stejného dílu.

Chill casting, kokilové lití, způsob výroby tvarových odlitků do kovových forem – kokily. Na rozdíl od jiných způsobů lití do kovových forem (tlakové lití, odstředivé lití apod.) je při lití do kokily forma naplněna tekutou slitinou a k jejímu tuhnutí dochází bez vnějšího vlivu na tekutý kov, ale pouze pod vliv gravitace. Základní operace a procesy: vyčištění formy od staré vyzdívky, její zahřátí na 200-300°C, zakrytí pracovní dutiny novou vrstvou vyzdívky, vložení tyčí, uzavření částí formy, odlití kovu, ochlazení a odstranění vzniklého odlévání. Proces krystalizace slitiny při lití do kokily se urychluje, což přispívá k výrobě odlitků s hustou a jemnozrnnou strukturou a následně s dobrou těsností a vysokými fyzikálními a mechanickými vlastnostmi. Litinové odlitky však vyžadují následné žíhání kvůli karbidům vytvořeným na povrchu. Opakovaným používáním se forma deformuje a rozměry odlitků ve směrech kolmých na dělicí rovinu se zvětšují.

Odlitky z litiny, oceli, hliníku, hořčíku a dalších slitin jsou vyráběny v kokilách. Použití tlakového lití je zvláště efektivní při výrobě odlitků ze slitin hliníku a hořčíku. Tyto slitiny mají relativně nízkou teplotu tání, takže jedna matrice může být použita až 10000 45krát (s vložením kovových tyčí). Až XNUMX % všech odlitků z těchto slitin se vyrábí ve formách. Při odlévání do kokily se rozšiřuje rozsah rychlostí ochlazování slitin a vytváření různých struktur. Ocel má relativně vysoký bod tavení, odolnost kokil při výrobě ocelových odlitků se prudce snižuje, většina povrchů tvoří tyče, proto se metoda kokilového lití oceli používá méně než u neželezných slitin. Tato metoda je široce používána v sériové a velkosériové výrobě.

Vstřikování

LPD zaujímá jedno z předních míst ve slévárenské výrobě. Výroba odlitků z hliníkových slitin v různých zemích tvoří 30-50 % celkové produkce (hmotnostně) výrobků LPD. Další skupinu odlitků z hlediska množství a rozmanitosti názvosloví představují odlitky ze slitin zinku. Slitiny hořčíku se pro vstřikování používají méně často, což se vysvětluje jejich sklonem k tvorbě horkých trhlin a složitějšími technologickými podmínkami pro výrobu odlitků. Výroba odlitků ze slitin mědi je limitována nízkou životností forem.

Sortiment odlitků vyráběných tuzemským průmyslem je velmi rozmanitý. Touto metodou se vyrábí odlitky různých konfigurací o hmotnosti od několika gramů do několika desítek kilogramů. Jsou zdůrazněny následující pozitivní aspekty procesu LPD:

• Vysoká produktivita a automatizace výroby spolu s nízkou pracností na výrobu jednoho odlitku činí proces LPD nejoptimálnějším v podmínkách hromadné a velkosériové výroby.
• Minimální přídavky pro obrábění nebo jeho nevyžadování, minimální drsnost neobrobených povrchů a rozměrová přesnost umožňující tolerance až ±0,075 mm na stranu.
• Čirost výsledného reliéfu umožňuje výrobu odlitků s minimální tloušťkou stěny do 0,6 mm, ale i lité závitové profily.
• Čistota povrchu na neošetřených površích umožňuje dodat odlitku prodejný estetický vzhled.

Dále jsou identifikovány následující negativní vlivy vlastností LPD vedoucí ke ztrátě těsnosti odlitků a nemožnosti jejich dalšího tepelného zpracování:

• Vzduchová pórovitost, jejíž vznik je způsoben vzduchem a plyny z hořícího maziva, zachycenými proudem kovu při plnění formy. To je způsobeno neoptimálními režimy plnění a také nízkou propustností plynu formy.
• Vady smrštění, které se objevují v důsledku vysoké tepelné vodivosti forem spolu s obtížnými nutričními podmínkami během procesu tuhnutí.
• Nekovové a plynné inkluze, které se objevují v důsledku nevhodného čištění slitiny v udržovací peci, a také se uvolňují z pevného roztoku.

Po stanovení cíle získat odlitek dané konfigurace je nutné jasně určit jeho účel: zda na něj budou kladeny vysoké nároky z hlediska pevnosti, těsnosti, nebo zda bude jeho použití omezeno na dekorativní oblast. Kvalita výrobků, stejně jako náklady na jejich výrobu, závisí na správné kombinaci technologických režimů LPD. Splnění podmínek vyrobitelnosti odlitků znamená jejich provedení tak, aby bez snížení základních požadavků na provedení napomáhalo k získání stanovených fyzikálních a mechanických vlastností, rozměrové přesnosti a drsnosti povrchu s minimální výrobní složitostí a omezeným použitím nedostatkové materiály. Vždy je nutné počítat s tím, že kvalita odlitků vyráběných LPD závisí na velkém množství proměnlivých technologických faktorů, mezi kterými je vzhledem k rychlosti plnění formy extrémně obtížné stanovit vzájemný vztah.

Hlavní parametry ovlivňující proces plnění a tvarování odlitku jsou následující:

• tlak na kov během plnění a lisování;
• rychlost lisování;
• návrh vtokového ventilačního systému;
• teplota lité slitiny a formy;
• režimy mazání a vakua.

Kombinací a obměnou těchto základních parametrů dosáhneme snížení negativních vlivů vlastností LPD procesu. Historicky byly rozlišovány následující tradiční konstrukční a technologická řešení pro snížení vad:

• kontrola teploty lité slitiny a formy;
• zvýšený tlak na kov během plnění a lisování;
• rafinace a čištění slitiny;
• vysávání;
• návrh vtokového ventilačního systému;

Existuje také řada nekonvenčních řešení zaměřených na eliminaci negativního dopadu funkcí LPD:

• plnění formy a komory aktivními plyny;
• použití blokovacího mechanismu s dvojitým zdvihem;
• použití dvojitého pístu speciální konstrukce;
• instalace vyměnitelné membrány;
• drážka pro odvod vzduchu v lisovací komoře;

Odlitek ztraceného vosku

Další způsob odlévání kovů – model ztraceného vosku – se používá v případech výroby vysoce přesných dílů (např. lopatky turbín apod.) Přesný model výrobku je vyroben z nízkotavitelných materiálů: parafín, stearin, atd. (v nejjednodušším případě – z vosku) a vtokový systém. Nejpoužívanějším modelovým složením je P50S50, skládající se z 50 % stearinu a 50 % parafinu, pro velkorozměrové produkty se používají solné kompozice, které jsou méně náchylné k deformaci. Model se poté ponoří do tekuté suspenze na bázi pojiva a žáruvzdorného plniva. Jako pojivo je použit hydrolyzovaný ethylsilikát značky ETS 32 a ETS 40, hydrolýza probíhá v roztoku kyseliny, vody a rozpouštědla (alkohol, aceton). V současné době se v LVM používají křemičité soly, které nevyžadují hydrolýzu v dílenských podmínkách a jsou šetrné k životnímu prostředí. Jako žáruvzdorné plniva se používají: elektrokorund, distensilimanit, křemen atd. Na modelový blok (model a LPS) se nanese suspenze a nasype se, takže se nanese 6 až 10 vrstev. S každou další vrstvou se zrnitost povlaku mění a vytváří hustý povrch ve tvaru skořápky. Sušení každé vrstvy trvá minimálně půl hodiny, pro urychlení procesu se používají speciální sušicí skříně, do kterých se čerpá plynný čpavek. Z vytvořené skořepiny se taví modelová kompozice: ve vodě, v modelové kompozici, pálením nebo vysokotlakou párou. Po vysušení a zahřátí se blok kalcinuje při teplotě přibližně 1000 °C, aby se ze skořápkové formy odstranily látky schopné tvořit plyn. Poté jsou skořápky odeslány k plnění. Před litím se bloky zahřejí v pecích na 1000. Ohřátý blok se vloží do pece a ohřátý kov se nalije do pláště. Litý blok se ochladí v termostatu nebo na vzduchu. Když blok zcela vychladne, je odeslán k vyražení. Úderem kladívka na vtokovou mísu se keramika utluče, následně se vyrobí kousek LPS, čímž získáme odlitek.

Vzhledem k vysoké spotřebě kovu a vysokým nákladům na proces se LVM používá pouze pro kritické díly.

Proces lití ztracené voskové modely je založen na následujícím základním principu:

• Kopie nebo model konečného produktu je vyroben z materiálu s nízkou teplotou tání.

• Tento model je obklopen keramickou hmotou, která tvrdne a formuje tvar.

• Při následném zahřátí (kalcinaci) formy je model odlitku roztaven a odstraněn.

• Poté se do dutiny nalije kov, který zůstane na místě odstraněného vosku, což přesně reprodukuje původní model odlitku.

Odlévání pomocí zplynovaných (vypálených) modelů

Odlévání pomocí zplynovaných modelů (GMP) z pěnového plastu je nejvýnosnější z hlediska kvality tvarových odlitků, účinnosti, šetrnosti k životnímu prostředí a vysokých výrobních standardů. Světová praxe ukazuje na neustálý nárůst výroby odlitků touto metodou, která v roce 2007 přesáhla 1,5 mil. tun/rok, populární je zejména v USA a Číně (jen v Číně je takových míst více než 1,5 tisíce), kde více a více lidí odlévá odlitky bez omezení tvaru a velikosti. V pískové formě je pěnový model při lití nahrazen roztaveným kovem, což má za následek vysoce přesné odlévání. Nejčastěji se forma ze suchého písku vakuuje na hladinu 50 kPa, ale používá se i formování do sypkých a snadno zhutnitelných pískových směsí s pojivem. Oblastí použití palivových materiálů jsou odlitky o hmotnosti 0,1-2000 kg a více, trendem je rozšiřování použití v sériové a hromadné výrobě odlitků o celkových rozměrech 40-1000 mm, zejména ve výrobě motorů pro odlévání bloků a hlavy válců atd.

Na 1 tunu vhodného odlitku se spotřebují 4 druhy modelářských (nekovových) materiálů:

• křemičitý písek – 50 kg,
• nepřilnavý povlak – 25 kg,
• polystyrenová pěna – 6 kg,
• polyethylenová fólie – 10 mXNUMX.

Absence tradičních forem a jader eliminuje použití formovacích a jádrových směsí, formování spočívá v naplnění modelu pískem a jeho opětovném použití 95-97 %.

Odstředivé lití a metoda odstředivého lití

Metoda odstředivého lití (odstředivé lití) se používá k výrobě odlitků ve tvaru rotačních těles. Takové odlitky se odlévají z litiny, oceli, bronzu a hliníku. V tomto případě se tavenina nalévá do kovové formy rotující rychlostí 3000 ot./min.

Vlivem odstředivé síly je tavenina rozváděna po vnitřním povrchu formy a krystalizací tvoří odlitek. Odstředivou metodou lze získat dvouvrstvé polotovary, čehož se dosáhne střídavým litím různých slitin do formy. Krystalizace taveniny v kovové formě působením odstředivé síly zajišťuje výrobu hutných odlitků.

V tomto případě zpravidla nejsou v odlitcích žádné plynové otvory nebo struskové vměstky. Zvláštními výhodami odstředivého lití je výroba vnitřních dutin bez použití tyčí a velká úspora slitiny díky absenci vtokového systému. Výtěžnost vhodných odlitků se zvyšuje na 95 %.

Při výrobě používáme stroje s horizontálními osami otáčení. Odlitky pouzder, pouzder a dalších obrobků ve tvaru rotačního tělesa, vyráběné metodou odstředivého lití, jsou velmi žádané. Co je to odstředivé lití?

Odstředivé lití je způsob výroby odlitků v kovových formách. Při odstředivém lití je roztavený kov vystavený odstředivým silám vrhán směrem ke stěnám formy a tuhne. Vznikne tak odlitek. Tento způsob odlévání je široce používán v průmyslu, zejména pro výrobu dutých odlitků (s volným povrchem).

Technologie odstředivého lití poskytuje řadu výhod, které jsou často nedosažitelné jinými metodami, například:

• Vysoká odolnost proti opotřebení.
• Vysoká hustota kovu.
• Žádná umyvadla.
• V produktech odstředivého lití nejsou žádné nekovové vměstky ani struska.

Odstředivým litím se vyrábějí odlévané obrobky ve formě rotačních těles:

• pouzdra;
• ráfky šnekových kol;
• bubny pro papírenské stroje;
• rotory elektromotorů.

Odstředivé lití se nejvíce používá při výrobě pouzder ze slitin mědi, hlavně cínových bronzů.

Oproti lití do stacionárních forem má odstředivé lití řadu výhod: zvyšuje se plnitelnost forem, hustota a mechanické vlastnosti odlitků a výtěžnost. Jeho organizace však vyžaduje speciální vybavení; nevýhody vlastní tomuto způsobu odlévání: nepřesnost rozměrů volných ploch odlitků, zvýšený sklon k segregaci slitinových složek, zvýšené požadavky na pevnost licích forem.

Odlévání mušlí

Odlévání mušlí – způsob výroby tvarových odlitků ze slitin kovů ve formách sestávajících ze směsi pískových zrn (obvykle křemene) a syntetického prášku (obvykle fenolformaldehydová pryskyřice a práškový bakelit). Přednostně se používají plátovaná zrnka písku (potažená vrstvou syntetické pryskyřice).

Forma skořápky se získá jednou ze dvou metod. Směs se nalije na kovový model zahřátý na 300 °C, udržuje se několik desítek sekund, dokud se nevytvoří tenká vytvrzená vrstva, a přebytečná směs se odstraní. Při použití plátované směsi se fouká do mezery mezi vyhřívaným modelem a vnější obrysovou deskou. V obou případech je nutné skořepinu dále zpevnit v peci (při teplotách do 400°C) na modelu. Výsledné poloviny skořepiny se drží pohromadě a nalévá se do nich tekutá slitina. Aby se zabránilo deformaci forem vlivem lité slitiny, jsou před litím umístěny do kovového pouzdra a prostor mezi jeho stěnami a formou je vyplněn kovovými broky, jejichž přítomnost také ovlivňuje teplotní režim formy. chladící odlitek.

Touto metodou vznikají různé odlitky o hmotnosti až 25 kg. Výhodou metody je výrazné zvýšení produktivity oproti výrobě odlitků litím do písku, řízení režimu tepelného chlazení odlitku a možnost mechanizace procesu.