Лиття металів
Лиття металів - це процес одержання виливків шляхом заливання розплавленого металу формотворні елементи, де метал застигає приймаючи форму порожнини формоутворювального елемента. Литтям отримують різноманітні форми і конструкції виливків масою від одного грама до п'ятисот тонн. Форма лиття може бути найрізноманітнішою від корпусів і кришок всіляких агрегатів до складних гребних гвинтів, лопаток турбін, зубчастих коліс та інше.
Практично будь-які метали можна обробляти методом лиття, виливки із чавунів і сталей, а також кольорових металів алюмінію, міді, магнію, цинку, титану та їх сплавів.
Для отримання розплаву застосовують чисті метали у первинних формах - чушках, а також відходи власного виробництва та брухт.
Різні метали і сплави мають різні ливарні властивості, які можуть характеризуватися наступними параметрами такими як: жидкотекучесть, лінійна і об'ємна усадка.
1) Жидкотекучесть - це здатність металів і сплавів проливатися по каналах ливарної форми і чітко повторювати контури формотворчих поверхонь, чим вище жидкотекучесть тим вищою буде якість відливання і тим точніше метал повторить дрібний рельєф форми. Жидкотекучесть залежить від температури заливання металу і температури форми, в'язкості і поверхневого натягу розплаву. Чим вища в'язкість, тим менше плинність металу. Із збільшенням поверхневого натягу зменшується жидкотекучесть металу, а найбільш характерно це виражається при зменшенні ливарного каналу. При підвищенні температури розплаву і форми жидкотекучесть поліпшується. Також на плинність металу впливає матеріал форми, чим вища теплопровідність форми, тим нижче буде жидкотекучесть металу. Приміром плинність металу у піщаній формі буде вище, ніж в металевій за рахунок більш низької теплопровідності піщаної форми порівняно з металевою. Серед найбільш поширених металів і сплавів найбільшою плинністю має сірий чавун, а найменшою магнієві сплави.
2) Усадка - це властивість металів зменшуватися в обсязі при твердінні і охолодженні. Процес усадки протікає в литві з моменту початку заливання металу в формотворчі порожнини і до повного затвердіння металу. Розрізняють кілька видів усадки - усадка в рідкому стані, твердо-рідкому стані і твердому стані. Повна об'ємна усадка є сумою цих трьох складових. Для зручності технологічних розрахунків найчастіше використовуються термін ливарна усадка, яка характеризується відносною зміною (у відсотках) розмірів форми і готової виливки. Ливарна усадка залежить не тільки від властивостей і температури сплаву, але й від технологічного оснащення, способів заливки і умов лиття, а також від багатьох зовнішніх факторів. При охолодженні виливки відбувається як механічне так і термічне гальмування усадки. Механічне гальмування усадки обумовлено зчепленням і тертям виливки про поверхня форми, а термічне гальмування виникає при падінні температури виливки - чим нижче температура, тим нижче усадка.
Часто усадка дає небажані дефекти лиття, такі як усадочні раковини, усадочні пористості і жолоблення. Поява таких дефектів свідчить про неправильному проектуванні заливальних форм, або про неправильному технологічному процесі заливки.
В сучасній промисловості існує кілька способів лиття основні з них - це лиття в піщані форми, лиття за виплавлюваними моделями, лиття по выжигаемым моделям, литво в кокіль, лиття під тиском, вакуумне лиття, безперервне лиття.
Лиття в піщані форми. Для даного типу лиття характерно виробництво не складних за формою і досить великих за масу виливків з чавунів, сталей і кольорових металів.
Лиття по виплавлюваних моделях. Суть способу полягає у виготовленні прототипів виливків з термопластичних матеріалів таких як парафін, віск тощо, які заформовываются у формувальний матеріал і після застигання формувальної суміші виплавляються, утворюючи заливочную порожнину форми.
Лиття по выжигаемым моделям. Різновид способу лиття по виплавлюваних моделях, відзнакою служить виготовлення прототипу виливки з матеріалу з низькою температурою горіння і низьким залишком продуктів горіння, наприклад, пінопласт. Після формування, пінопластовий прототип випалюється або перед заливкою металу у форму, або одночасно, коли рідкий метал потрапляючи в форму випалює пінопластовий прототип.
Лиття в кокіль. Різновид способу лиття при якому заливальна форма - кокіль виготовляється механічним шляхом з термостабільних матеріалів, таких як метал або графіт. Кокіль є багаторазовим. Виготовлення металевого кокіль обумовлено великим ресурсом експлуатації, однак, при експлуатації необхідна його підготовка до кожної заливки, тобто підтримання оптимальної температури кокіль і припыл стінок антипригарними покриттями, часто на основі графіту, для кращого відлипання виливки від стінок форми. Графітовий кокіль характеризуется быстрым изготовлением механическим путем с минимальными затратами режущего инструмента, получением высокого качества формообразующих поверхностей и отсутствием необходимости предварительной подготовки кокиля перед заливкой, т.к. графит не смачивается большинством расплавленных металлов.
Литье по давлением. Разновидность литья при котором, литье производится на автоматических литейных машинах в стальные многоразовые размыкаемые формы. Характерно для массового производства.
Вакуумное литье. Разновидность литья, суть которого заключается в создании разреженной атмосферы в области формы и заливки металла основанной на перепаде давлений в плавильной и заливочной камерах. Чаще всего применяется в литье для машиностроения, литье цветных и драгоценных металлов.
Спосіб безперервного лиття. Різновид лиття при якому можна отримати виливок необмеженої довжини і перетином повторює форму графітової фільєри-кристалізатора, через яку протягується метал. Даний спосіб дозволяє виробляти труби, стрижні, шестигранники і інші складні профілю задані фільєри.
