Разные материалы отличаются друг от друга разным уровнем усадки. Для её определения важными становятся следующие факторы:

• Химический состав.
• Температура заливки.
• Конфигурация заготовки.

Стандартное значение –в пределах от 1,9% до 2,1%.

Чтобы не образовались большие напряжения и трещины, важно предусматривать сохранение следующих свойств:

1. Равномерная толщина у стенок.
2. Плавные переходы.
3. Нормальные радиусы у сопрягающихся поверхностей.
4. Устранение элементов, усложняющих усадку.

Стержни и материалы должны обладать повышенной податливостью для достижения лучшего результата.

Газопоглощением называют способность растворять разные газы, которой могут обладать литейные сплавы в расплавленном состоянии.

Есть понятие ликвации – его применяют для неоднородности состава в различных частях отливки. Бывает дендритной, зональной.

Дендритная происходит в пределах одного ядра.

Зональной называют неоднородность, проявляющую себя по всему объёму отливки.

Отливки изготавливаются с использованием следующих нескольких способов:

• Центробежное литьё.
• Литьё под давлением.
• В кокиль.
• В формы со специальными оболочками.
• По выплавляемым моделям.
• В песчаные формы.

Есть так называемые специальные способы литья:

1. Композиционное.
2. С использованием магнитных полей.
3. Суспензионное.
4. Электрошлаковое центробежное.

О литье в песчаных формах

Литейное производство и направлено на получение отливок. Это литые металлические изделия, которые производят путём заливки металлов в расплавленной форме внутрь специальных литейных форм. Потом идёт застывание, приобретение конкретных очертаний.

Технологическая оснастка при литье

Литейная оснастка – это специальные приспособления, которые применяют для получения необходимых изделий с требуемыми характеристиками. Пример – опоки, стержневые ящики, подмодельные плиты, модели и так далее.

Начнём с моделей. Это наименование приспособлений, с помощью которых получаются отпечатки полости, соответствующие наружным конфигурациям отливки. В форме при сборке устанавливают стержни, которые способствуют образованию отверстий и полостей внутри отливок, иных контуров со сложными габаритами.

Изначально модели делают больше по сравнению с отливкой, чтобы учесть величину линейной усадки, характерной для сплава. Размер припусков учитывают при механической обработке отливок. Припуском называют слой металла, который удаляется при такой работе. Он определяется размерами отливок, видами сплава. По сравнению с боковыми и верхними частями конструкции, припуск для верхних должен быть чуть больше. Это связано с появлением наверху скоплений в виде газовых включений, частичек формовочной смеси, шлаков. Возникают некоторые проблемы при удалении стержневой смеси, спёкшейся внутри, с отверстий небольших размеров. При последующей обработке механическим путём это отрицательно сказывается на стойкости режущего инструмента. Литьём рекомендуют выполнять отверстия, чей диаметр находится в пределах 25-30 мм.

От высоты отливки зависят формовочные уклоны. Их добавляют в модели, чтобы было проще удалить их из формы. Обработке подвергаются поверхности Формы могут быть разрушены при извлечении, если не будет уклонов. А сама формовочная смесь с большой вероятностью просто осыпается.

Знаки – наименование выступающих частей у модели, при помощи которых получают отпечатки знаковых частей у стержней. Главное – отсутствие уклонов и острых углов в местах, где стенки отливок сопрягаются.

Термин галтель применяют по отношению к скругленным внутренним углам. Наружные предполагают применение название «закругления».

Для моделей применяют следующие разновидности материалов:

• Пластмасса.
• Металлические сплавы.
• Древесина.

В случае с деревом используют хорошо просушенную основу, из бука или ясени, сосны. Изделие склеивают из отдельных брусочков, а не из цельного куса, это предотвращает коробление. При этом придерживаются различного направления у волокон, составляющих изделие. Но такие конструкции не могут похвастаться долговечностью.

Чистая рабочая поверхность и высокая точность – главные преимущества металлических аналогов, помимо увеличенного срока службы. В производстве применяют сплавы алюминия, отличающиеся уменьшенной плотностью. Этот материал не окисляется, допускает обработку резанием.

Небольшая масса, защита от коробления, устойчивость к воздействию влаги – главные преимущества моделей из пластмасс. Одно из перспективных направлений – применение вспененного полистирола. Его не требуется вытаскивать из формы перед заливкой, материал газифицируется при выполнении работы.

Для изготовления стержней применяют специальные стержневые ящики. Они обеспечивают увеличенную скорость при извлечении стержня и делают уплотнение смеси равномерным. Отличаются наличием уклонов, что делает их похожими на модели. По конструкции бывают неразъёмными и разъёмными, а материалы в производстве – те же, что и у моделей.

Опоками именуют рамы различной формы, изготовленные из металла. Их главное назначение – использование формовочных смесей для изготовления литейных полуформ. Материалы в производстве применяют следующих разновидностей:

1. Сталь.
2. Чугун.
3. Алюминиевые сплавы.

Собираются из отдельных частей, бывают литыми или сварными. Для уменьшения массы стенки часто делают с дополнительными отверстиями. Это упрощает удаление газов, способствует лучшему скреплению между элементами конструкции. Скобы и другие подобные приспособления служат для скрепления.

О формовочных, стержневых смесях

Литейное производство предполагает широкое применение глинистых и других смесей для получения отливок с разными формами. Есть разовые формы, в которых можно получить только одно изделие за раз. Форма разрушается, когда готовую деталь изымают, выбивают.

Для формовочных и стержневых смесей важно наличие определённых характеристик. Стоит подробнее остановиться на некоторых из них.

Газопроницаемость.

Из-за пористости многие смеси пропускают газы через стенки формы. Расплавленные формы металлов всегда содержат растворённую форму газов, которые выделяются при охлаждении и затвердении. Из самих формовочных материалов при нагревании газы тоже выделяются в большом количестве. Газовые пузыри или раковины как раз появляются в теле изделия, если газопроницаемости недостаточно.

Непригораемость.

При наличии такого свойства смесь способна долгое время выдерживать высокие температуры, не вступая с ними в химические реакции, не оплавляясь. Качество поверхности ухудшается из-за плёнок пригара, в этом случае и дальнейшая обработка поверхности затруднена. Газопроницаемость резко начинает уменьшаться, если материал оплавляется.

Податливость.

Название для способности смеси сокращать свой объём при воздействии усадки металла. Отливка выпускается с напряжениями, если этой характеристики недостаточно. Результат – образование трещин в дальнейшем.

Пластичность.

Сохранение смесью полученной формы, воспринимать очертания модели или стержневого ящика.

Поверхностная прочность или осыпаемость.

То, как смесь сопротивляется истирающему воздействию металлической струи. При недостаточном уровне частицы формовочной смеси отделяются друг от друга, попадают в отливку.

Прочность.

Сохранение формы без разрушения, пока её готовят и обрабатывают. Даже сильные толчки при сборке и транспортировке не должны приводить к быстрому появлению дефектов.

Стержневые и формовочные материалы в равной степени изготавливаются из искусственных, либо натуральных исходников. Основой для большинства смесей служит песок. В большинстве случаев выбирают кварцевую его разновидность, состоящую из кремнезёма. Это огнеупорный, твёрдый и прочный материал. Для мелкого литья используют разновидности мелкозернистых составов. Благодаря этому формовочная смесь может похвастаться газопроницаемостью.

Цирконовый песок, хромит и некоторые другие материалы применяют в изготовлении деталей редко. Это дорогие аналоги, хотя они лучше кварцевого песка в смысле теплопроводности, термохимической устойчивости. Пример назначения таких основ – крупные стальные отливки с чистой поверхностью, когда сохранение определённых характеристик становится особенно важным.

Вторым исходным материалом для формовочных смесей можно назвать глину. Это связующее вещество, способствующее сохранению прочности и пластичности.

В качестве связующих веществ для формовочных смесей может выступать не только глина, но и другие компоненты:

1. Сульфитно-спиртовая барда.
2. Декстрин.
3. Смолы синтетического происхождения.
4. Жидкое мыло, и так далее.

Такие вещества включают в состав в количестве 1,5-2%. После отвердение занимает гораздо меньше времени.

В песчано-глинистые смеси вводят и другие добавки, чтобы улучшить первоначальные качества. Пример противопригарных материалов для стального литья:

1. Хромистый железняк.
2. Пылевидный кварц.

Каменноугольная пыль и мазут применяются в случае с чугунным и цветным литьём. Древесные опилки добавляют для увеличения газопроницаемости, податливости.

Формовочные смеси можно разделить на несколько групп по характеру использования:

1. Единые.
2. Наполнительные.
3. Облицовочные.

Сырыми или сухими они могут быть в зависимости от состояния литейной формы при её изготовлении.

В зависимости от литейного сплава выбирают, какой будет состав у формовочной смеси. Учитывают факторы вроде температуры плавления и усадки, массу и размеры, конфигурацию отливки.

Тонкий слой противопригарных материалов используют для предотвращения пригара, улучшения чистоты поверхности. Припыли применяют в случае с сырыми формами.

Формы для чугунных отливок предполагают применение:

Порошкообразную смесь магниевого оксида.

Древесный уголь.

Бетонит.

Порошкообразный графит.

В случае со стальными отливками основная смесь состоит из других компонентов:

1. Циркон.
2. Пылевидный кварц.
3. Огнеупорная глина.
4. Оксид магния, другие подобные материалы.

Противопригарные краски актуальны, когда речь идёт о сухих формах. Допустимо добавление водных суспензий материалов, вместе со связующими.

Литниковые системы

При заливке металлов используют так называемую литниковую систему. Это совокупность каналов и резервуаров, по которым сплав попадает в полость формы из ковша. Литниковая система работает, чтобы металл попадал в форму, и процесс был непрерывным. Обеспечиваются и другие этапы работы:

• Питание отливки, чтобы компенсировать усадку.
• Защита от дальнейших разрушений в форме.
• Защита от попаданий внутрь шлака, воздушных струй.

Любая литниковая система состоит из следующих компонентов:

1. Питатели.
2. Шлакоулавитель.
3. Стояк.
4. Литниковая чаша.

Размывающее действие струи расплава уменьшается благодаря использованию чаши. Эта же часть способствует задержанию всплывающего шлака. Иногда устанавливают фильтры, чтобы повысить эффективность задержания шлаковых включений не только в чашу, но и в другие элементы. Это керамические сетки, либо применяют специальную стеклоткань.

Стояк – это канал с круглым сечением, бывает коническим, либо сужающимся к низу. По нему металл попадает в шлакоулавитель.

Сам шлакоулавитель нужен для задержания шлака и других частиц. Это горизонтальный канал, расположенный в верхней полуформе, обычно трапециевидного сечения.

Суть питателей в том, что это каналы с сечением в виде прямоугольника или трапеции. Они примыкают к шлакоуловителю в нижней части. Назначение деталей – подвод металла непосредственно в полость формы.

Обычное место крепления для шлакоуловителей – нижняя полуформа, они должны при этом сохранять некоторое расстояние до стояка и концов шлакоуловителя. Иначе шлак и другие частицы с большой вероятностью задерживаются внутри. Самое большое сечение у стояка, далее идёт шлакоуловитель, затем питатели.

Каналы для выхода из формы воздуха и газов по-другому называются опорами. Их монтируют над самым высоким местом полости формы, чаще это сторона, противоположная месту, где металл заводят внутрь. Благодаря такой конструкции усадка застывающего материала происходит мгновенно. Полноту заполнения формы металлической частью проще контролировать.

Есть ещё специальные полости, наполненные металлом в жидкой форме. При изготовлении отливок их делают из стали у наиболее массивных частей. Благодаря этой части отливки защищены от рыхлот и усадочных раковин. Сами такие «прибыли» застывают последними, они способствуют бесперебойному процессу заполнения формы жидким металлом.

Ярусная, верхняя и нижняя литниковые системы применяются в зависимости от размеры и форм отливок, состава и свойств литейного сплава. Для мелких деталей с небольшой высотой актуальна верхняя система, она самая простая и доступная. Чем больше высота – тем больше металл размывается струёй, увеличивая процесс разбрызгивания и окисления. Количество неметаллических включений в телах отливок после этого увеличивается.

В случае со средними и толстостенными отливками актуальна нижняя система. Она делает так, что заполнение металлом проходит спокойно. Но конструкция и эксплуатация в этом случае усложняются.

При ярусной системе питания отливок идёт последовательно снизу вверх. Применяется для самых крупных разновидностей отливок. Она сложна в изготовлении, предполагает дополнительный расход металла.

Изготовление литейных форм

Ручное изготовление форм предполагает выполнение действий в следующей последовательности.

Начинают с изготовления нижней полуформы.

На подмодельную доску устанавливают нижнюю половину модели, у которой нет центрирующих шипов. После этого ставят опоку. Разделительным составом покрывают поверхность модели и доски, чтобы смесь и оснастка не прилипали друг к другу. Обычно для этого применяют графит или тальковый порошок, кварцевый песок. 20-30 миллиметровый слой облицовочной смеси тоже наносят на модель, руками вокруг самой модели уплотняют эту же часть. Остальной объём опоки заполняется наполнительной смесью. Трамбовка сначала идёт у стенок опоки, потом переходит к средней части. Линейку применяют для срезания излишков. Отверстия для выхода газов накладывают на расстоянии 10-15 миллиметров от модели, и 40-50 мм друг от друга. Вторая подмодельная доска закрывает заформованную опоку, потом всё переворачивают на 180 градусов.

Изготовление верхней полуформы.

Верхнюю половину модели устанавливают на нижнюю половину, по центрирующим шипам. Следом устанавливают модели шлакоуловителей вместе со стояком и выпорами. Тонким слоем сухого кварцевого песка посыпают поверхность разъёма формы, чтобы защититься от прилипания смеси в нижней опоке к формовочному аналогу. По центрирующим штырям на нижнюю опоку устанавливают верхнюю. Наполнение формовочными смесями идёт так же, как и в случае с верхней частью. Литниковую чашу прорезают гладилкой, когда уплотнение смеси завершено.

Извлечение моделей.

Требуется раскачать модели стояка и выпоров, удалить их из верхней полуформы. Опоку внизу тоже снимают, потом поворачивают на 180 градусов, чтобы разъём находился вверху. Питатели прорезают гладилкой, в плоскости разъёма нижней полуформы. Половину обычных моделей и модель шлакоулавителей тоже удаляют из полуформ, слегка раскачав конструкции. Важно удалить любые дефекты, которые появились в процессе работы. Для удаления возможных засоров всё обдувают сухим влажным воздухом. Молодой древесный уголь или графит применяют для припыливания поверхности.

Сборка литейной формы.

Стержень устанавливают в нижнюю полуформу, когда подобное действие необходимо. Потом сверху идёт верхняя полуформа. Скобами или штырями конструкцию фиксируют, потом на верхнюю полуформу устанавливают груз. Это необходимо, чтобы предотвратить уход металла жидкой формы через разъём во время отливки. Металл заливают в форму, пока не будет заполнен весь объём.

Литьё на основе выплавляемых моделей

Такой способ использовался для литья скульптур ещё много лет назад. В 40-ых годах двадцатого века нашёл применение в сфере машиностроения.

Отличается трудоёмкостью процесса и высокими ценами. Но во многих ситуациях оправдано и применение такой технологии, например:

1. При отсутствии последующей обработки механического характера.
2. Если механическая обработка сама слишком сложная и трудоёмкая.
3. Используются труднообрабатываемые сплавы.

Изготовление отливок по выплавляемым моделям существует большое количество, как и рецептур по модельным и формовочным смесям.

Широкое распространение получила смесь, в которой по 50% стеарина и парафина. Под небольшим давлением в пресс-форму из печи размещают легкоплавкий сплав в расплавленном состоянии. Результат – легкоплавкие модели, сохраняющие точные размеры.

Легкоплавкую модель достают из формы, когда изделие полностью затвердеет. Потом всё собирается в блоки с литниковой системой. Следующий этап – погружение в огнеупорную суспензию, состав которой включает 70% кварцевой муки и 30% гидролизованного раствора этилсиликата с повышенной клейкостью. Блок с моделями посыпают кварцевым песком, потом подвергают сушке. Эти операции повторяют по несколько раз, чтобы в итоге получить конструкцию с толщиной 5-8 миллиметров.

Плавление идёт с помощью горячего воздуха, температура которого составит 120-150 градусов, допустимо применение и холодной воды. В металлический жакет помещают облицованную и просушенную форму, когда речь идёт о крупных разновидностях отливок. Потом всё засыпают песком и уплотняют, либо засыпают металлическими смесями.

Потом идёт прокаливание готовой формы, пока не наберётся температура в 850-900 градусов. При таких условиях выгорают все остатки легкоплавкого металла. Сама форма становится прочной керамической оболочкой.

Расплавленный сплав помещают в форму. Используют центробежные силы, когда возникает необходимость.

Блоки отливок выбивают из опок после того, как металл затвердел. Отдельно отбивают корку из керамики. Для этого отливки выщелачивают в ванне с раствором при 120 градусах. Потом остаётся всё промыть в горячей воде. Многие заводы автоматизируют и механизируют процессы обработки.

Для получения точных отливок в промышленности начали применять следующие технологии:

• По газифицирующим моделям.

• По выжигаемым моделям.

• По размораживаемым.

• На основе растворяемых.

• Газофицируемые модели или использование пеномоделей – один из самых перспективных методов.

В этом случае предполагается применение неразъёмных форм. Из них модель не извлекают. Теплота расплавляемого металла и обеспечивает газификацию. Масса итоговых отливок – от 0,2 килограмм до нескольких тонн.

Малой плотностью отличается сам пенополистирол, который применяют в изготовлении деталей. Его разложение происходит при 300-350 градусах. В результате выделяются только пары стирола, обработка идёт даже обычной проволокой и ножами.

Для единичного производства берут пенопластовые модели, проходящие ручную обработку. Пилы, рубанки и станки становятся незаменимыми помощниками в этом процессе. Модели можно изготавливать по частям, чтобы потом соединять их в единое целое.

Вспенивание внутри форм из пластмасса или металла – метод, который применяют в случае с крупносерийным производством. Полистироловые гранулы загружают внутрь формы с полостью, которая напоминает модель по конфигурациям и размерам. Гранулы начинают вспениваться и расширяться при нагревании, спекаются друг с другом. Полость формы заполняется полностью. Модель извлекают из формы после окончания охлаждения.

Для формовки пенопластовых моделях в опоках используют обычные методы. Встряхивающие и вибрационные станки применяют для формовочных смесей.

Форму заливают сплавом, когда производство почти закончено. Модель проходит газификацию. Газы удаляются в выпоры. Отливка образуется на том месте, где раньше была модель.

Изготовление отливок на пенопластовой основе предполагает и другие методы. На завершающих этапах удаление модели предполагает применение таких технологий:

1. Растворение.
2. Прокаливание формы.
3. Электроплавка.
4. Продувка формы.

Пенопластовые модели легко заменят выплавляемые аналоги.

Применение оболочковых форм

Расплавленный металл свободно заливается в оболочковые формы на основе из термореактивных смесей.

Разновидность способа литья с разовыми песчаными формами. В итоге появляются поверхности с высоким качеством изготовления. В основе смеси – кварцевый песок и смола синтетического происхождения. При 70 градусах фенолформальдегидные смолы начинают растворяться, их температура плавления достигает 120 градусов. Спустя несколько секунд материал переходит к отвердению. При 450 градусах у смолы идёт выгорание. Способы получения оболочковых форм основаны на способностях смол переходит из жидкого состояния к твёрдому необратимому. После заливки модель легко разрушается, освобождая необходимое место.

Литьё в металлические формы или кокиль

Кокилями называют модели, изготовленные из металла. Расплавленные составы свободно растекаются по ним для получения результата.

Чугун, сталь и другие сплавы применяют при изготовлении кокиля чаще всего. Способы такого литья отличаются своими преимуществами:

1. Большое число заливок, от нескольких десяток до сотен тысяч.
2. Чем ниже температура заливаемого сплава, тем больше стойкость.
3. Применение формовочной смеси в этом способе исключено.
4. Технико-экономические показатели производства улучшаются.
5. Лучше санитарно-гигиенические условия труда.

Процесс катализации сплава ускоряется благодаря высокой теплопроводности кокиля. Тогда отливки обладают повышенной герметичностью, механические свойства у них тоже повышены.

Допустимо многократно получать отливки разных размеров, ведь металлические формы прочные. Качество поверхности повышается при минимальном физико-химическом взаимодействии между металлом формы и отливки.

Есть и недостатки:

• Необходимость точного соблюдения технологических требований, иначе возникнет напряжение.
• Высокая стоимость производства кокилей.
• Малая стойкость форм.

До 6% от общего числа стальных отливок получают в кокилях. Для серийного и массового производства этот метод отливки будет целесообразным с экономической точки зрения. Изготовление чаще идёт из двух половин, которые в обычном литье соответствуют полуформам. Внешней конфигурации отливки соответствует рабочая полость кокиля. В эту форму устанавливают песчаные стержни, образующие полость с конфигурациями отливки. Каналы литниковой системы выполняют, чтобы заливать кокиль жидким металлом в плоскости разъёма или в стержне. Между полостью кокиля и стержнем пространство полностью заполняют сплавом, в результате чего получаются отливки. Кокиль раскрывают после затвердевания, изнутри выталкивается готовая отливка.

После процессы повторяют.

Кокиль выпускают с одним или нескольким разъёмами, в зависимости от конфигурации отливки. Сами плоскости у разъёма тоже бывают нескольких видов:

1. Горизонтальные.
2. Вертикальные.
3. Комбинированные.

На рабочую поверхность наносят теплоизоляционные покрытия, способствующие достижению следующего результата:

• Повышение стойкости кокиля.
• Защита от образования закалённого слоя возле поверхности.
• Уменьшение скорости охлаждения отливок.
• Для изготовления теплоизоляции применяют один материал, либо сразу несколько. Патока или жидкое стекло выступают связующими материалами.

Кокиль отличается почти полной газонепроницаемостью. Через выпор и специальные каналы газ удаляется из конструкции. Стандартная глубина каналов составит 0,2-0,5 мм. Жидкий сплав через них не вытекает, зато для удаления именно газов конструкция подходит хорошо.

По сравнению с песчаными формами, такой процесс гораздо легче механизировать и автоматизировать. Однопозиционные и карусельные кокильные машины облегчают механизацию. Машины помогают автоматизировать такие процессы:

1. Открывание и закрывание кокилей.
2. Постановка, удаление металлических стержней.
3. Выталкивание отливок из кокиля.

Технология литья под давлением

Под давлением в этом случае осуществляются такие этапы, как заполнение сплавом и формирование отливок. В массовом производстве тонкостенных изделий технология стала незаменимой. Плюсы:

• Большая точность размеров у отливок.
• Высокое качество поверхности.
• Отсутствие требований по механической обработке.

В час этим методом легко выполнить 200-400 циклов. Формы изготавливаются стальными при литье под давлением. Характерно применение неразъемных стержней, изготовленных из металла. По сравнению с кокилями, формы и конструкция здесь более сложные, поэтому возрастает и стоимость. Песчаные стержни слишком легко разрушаются под воздействием струи металла. Образуется газовая пористость, поскольку газы не успевают удалиться из формы.

Предполагается использование пресс-форм – это сложные приспособления из 30-=100 деталей. С рабочей частью, выполненной из специальных вкладышей. Для образования отверстий в отливке автоматически вставляются и вынимаются металлические стержни.

Камера прессования заполняется сплавом. Полость пресс-формы заполняется металлом во время этого процесса. Отливку выталкивают толкателями, когда конструкция раскрывается.

Машины для литья под давлением – разновидность сложных технических установок. Вот лишь основные детали:

• Корпус.
• Направляющие.
• Гидравлические цилиндры. Последние приводят в движение половины пресс-формы, отвечают за металлические стержни.
• Те же цилиндры создают давление для прессования металла.

Низкое давление – промежуточный вариант между обработкой под давлением и с использованием кокилей. Электронагреватели применяют для расплавления металла в герметически закрытом тигле. По стальному металлопроводу основные материалы попадают в форму. Давление газа внутри тигля снимают после отвердения, потом идёт удаление отливки.

О центробежном литье

Предполагается свободная заливка во вращающиеся формы. Формирование отливок идёт при воздействии на них центробежных сил. Заливаемый металл отбрасывается к стенкам формы, где всё твердеет, приобретает конечную форму. В промышленности этим способом получают разные изделия.

Для образования полостей цилиндрических отливок стержни в этом способе не используют. Итоговые изделия могут похвастаться высокими механическими свойствами, плотностью. Благодаря этому методу становится проще обрабатывать сплавы с низкой жидкотекучестью.

Центробежное литьё отличается и некоторыми недостатками. Главный – трудность получения качественных отливок, когда речь о ликвирующихся сплавов. Отмечают невозможность выполнения точных размеров отверстий в отливках. Результат зависит от того, сколько внутрь залито металла.

Формы вращаются за счёт воздействия специальных машин, которые называются центробежными. Оси вращения бывают горизонтальными или вертикальными, в зависимости от расположения в пространстве.

Поперечное сечение и равномерная толщина стенок характерны для изделий в случае с горизонтальной осью вращения. Отличный вариант для длинных, трубкообразных изделий. Через желоб металл из ковша заливают в форму. Жидкий металл попадает на внутреннюю стенку вращающейся формы. Вокруг образуется плотная цилиндрическая отливка, которую потом легко удалить изнутри. Центробежные машины предполагают применение только металлических форм.

В случае с вертикальной осью форму закрепляют на шпинделе, а движение идёт за счёт силы электродвигателя. Форма вращается до тех пор, пока отливка не затвердевает, и её не извлекают из внутреннего пространства.

Внутренняя поверхность у осей вращения формы в случае с вертикальным расположением параболическая. Толщина вверху у отливки больше, чем внизу. Высота отливок в результате этого метода остаётся небольшой.

Литье металлов. Виды и методы отливки

Интересующиеся литьем металлов наверняка знают всё об этой процедуре изготовления металлических изделий особой формы. Технология и способ плавки металла с последующим его преобразованием в деталь необходимой формы – это не сложный, но трудоёмкий процесс.

Литье металлов – это способ изготовления форменных изделий методом расплавки металла и его заливки в специальную форму. Полученное в результате расплавки металла изделие специалисты называют «отливка».

Практиковать изготовление отливок, можно подвергая воздействию высоких температур любой тип металла, однако необходимо учитывать то, что каждый отдельный металл обладает рядом особенных свойств, которые отображаются на процессе литья металлов. Стоит обратить внимание, что некоторые металлы обладают низким уровнем текучести, что усложняет процесс разжижения такого материала при помощи высоких температур.

Особое внимание необходимо уделить не только изучению свойств металлов и технологии их нагрева и дальнейшей отливки, а и способам, с помощью которых получают те или иные изделия, поэтому перед тем, как заняться изучением самого процесса литья, необходимо определиться, какому виду литья Вы бы хотели научиться в первую очередь.

Широко распространено литье металлов в землю, или литье с кристаллизацией. Популярны виды литья в металлическую форму и вакуумная заливка. Особой сноровки требуют центробежное литьё и литьё по выплавляемым формам.

На самом деле литье металлов – это не такое уж и редкое занятие. Человек регулярно сталкивается с продуктами отливки из металлов в своей повседневной жизни. Из металлов льют отдельные запчасти для бытовой техники: пылесосы, стиральные и швейные машины, стационарные телефонные аппараты и всевозможные светильники оснащены деталями, которые являются продуктами литья металлов.

В ювелирном деле и стоматологии очень часто прибегают к литью мягких металлов, таких как золото или серебро. Из этих металлов удобно делать золотые коронки для зубных протезов или, например ювелирные украшения самой разнообразной формы и размера.

Металл, который очень неохотно поддаётся температурному воздействию – сталь, этот металл ещё называют черным металлом, который имеет самую сильную стойкость к высоким температурам. Лучше всего плавятся и быстрее принимают нужную форму цветные металлы – золото, серебро. Отлично плавятся сплавы, в основе которые есть медь, алюминий, никель, свинец и цинк.

Львиную долю внимания стоит уделить тому, что литьё металлов требует наличия подходящих форм, на самом деле Вы можете отлить из растопленного металла, что угодно, например, садовое украшение или изящное колечко из золота. Поэтому форму для литья необходимо приобретать исходя из своих целей, вида плавки, особенностей металла.

Многие мастера изготавливают такие формы в индивидуальном порядке, однако есть и стандартные. Общая суть понятия «форма для плавки» заключается в том, что Вы должны приобрести полость, в которую можно будет залить растопленный металл, и в которой он примет необходимую форму, что после застывания даст возможность получить желаемое изделие.

Литье металлов

С того момента как человечество открыло для себя чудесные свойства металлов, мы постоянно развиваем методы его обработки и усовершенствуем сплавы. С самого начала основным методом обработки металлов было литье. Удивительно, но данный метод широко применяется до сих пор. Да изменились формы и усовершенствовались сплавы, но сам принцип остался неизменным.

Литье металлов – это способ создания деталей или отливок из того или иного металла путем заливания металлов в определенную форму. Благодаря этому мы можем получать цельную деталь или часть детали, что повышает срок эксплуатации и износоустойчивость изготовленной детали. Помимо этого, литье позволяет создать детализированные и сложные по форме детали. Например, точно передать все нюансы мимики лица, при изготовлении бюста.

Литье металлов может производиться как с помощью маленьких печей, так и с использованием больших мартеновских печей. Все зависит от количества продукции, свойств металлов и веса производимой продукции.

Первоначально литье использовалось для того чтобы отделить сам металл от естественных примесей в нем, позже его уже применяли для производства тех или иных хозяйственных приспособлений, а начиная со времен Античности – этот метод стал применяться для создания произведений искусства. Благодаря тому, что литье позволяло с точностью передавать все особенности замысла автора, его часто использовали для создания статуй.

Наиболее древним методом литье металлов является литье в песчаную форму. Этот метод до сих пор является самым распространенным методом литья в мире, благодаря своей дешевизне. Этот метод подразумевает изготовление литейной формы из дерева или пластика. Форма соответствует модели будущей детали или отливки. Далее полученную форму помещают в опок, пространство между формой и ящиком засыпают песком, сейчас используют также всевозможные формовочные смеси. Песок или смесь уплотняются с помощью встряхивания, прессования или же обжига в сушильной печи. Полость, которая образовалась в результате этого, заливается тем или иным расплавленным металлом через литники – специальные отверстия. После того, как металл застыл, форма разбивается, полученный отлив извлекается, удаляют возможную накипь и термически его обрабатывают. На сегодняшний день при использовании этого метода литья применяют также и вакуумируемые формы, изготовленные из песка и не имеющие связующего. Чтобы получить отливку с помощью этих форм используют всевозможные формовочные материалы – песок со смолой или же смесь песка и глины, например. Для того чтобы сформировать форму используется металлический ящик без крышки и дна – опок. Опок состоит из двух прилегающих друг к другу половин. Одну из половин засыпают смесью, затем ее утрамбовывают. Далее на поверхности делают отпечаток будущей отливки с помощью, так называемой промодели. Тот же процесс повторяется и для второй половины опока. Далее половинки соединяются, и производиться заливка опока расплавленным металлом. В результате мы получаем необходимую нам отливку, но при этом нам нет нужды в постоянном изготовлении форм для литья металлов.

Способы литья металлов.Группа Компаний «ЛИГ» литье заготовок из металла по выгодным ценам.

Литьем металлов называется технологический процесс получения из сплавов металлов различных заготовок. В ходе такого процесса специально заготовленная форма заполняется жидким металлом или пластмассой в горячем состоянии. После охлаждения металла из формы извлекают заготовку. Таким способом можно получить не только заготовки из металла  для последующей их обработки, но и различные детали.

Выделяют следующие виды литья металлов:

• литье металлов в землю;
• литье металлов в кокиль;
• литье по выплавляемым моделям;
• литье в оболочковые формы;
• литье центробежное;
• литье электрошлаковое.

Литье металла в землю

Литье металла в землю — этот процесс предусматривает заливку расплавленного металла, в предварительно подготовленную форму из дерева или металла, погруженную  формовочную смесь (песок, песчано-глиняную смесь). Форма или модель для данного вида литья  разъемная и изготавливается из двух половинок. Размер формы немного больший чем у исходной отливки потому, что в ходе охлаждения металла происходит его осадка. Для изготовления детали, имеющей внутренние отверстия применяют формовочные стержни. Формовочные стержни соответствуют диаметру отверстия. Их прокладывают в места будущих отверстий. После заливки металла, его охлаждения форму достают, разбирают и достают полученную заготовку или готовое изделие. Такой способ получения изделий из металла считается наименее затратным и существует еще с давних времен.

Литье металла в кокиль

Литье металла в кокиль — является более современным процессом получения изделий из металла. При таком способе литья расплавленный металл заливается в металлическую форму состоящую из двух скрепленных между собой половинок. При этом перед началом заливки в одну из форм вставляют специальные стержни. Таким способом можно получать только изделия из металлов, обладающих хорошей жидкотекучестью.

Литье металла под давлением

Литье металла под давлением — процесс выплавки изделия из металла, такого как  например сталь, в ходе которого расплавленный жидкий металл под давлением поршня подается в форму. При этом способе литья используют пресс-формы из прочной стали.

Литье по выплавляемым моделям

Литье металла по выплавляемым моделям  — это процесс, в ходе которого расплавленный металл  заливается в специальную форму (модель), выполненную из легкосплавного воскообразного вещества (парафин, стереарин), но покрытого огнеупорной оболочкой. В ходе такого процесса горячий металл в жидком состоянии заполняет форму, расплавляя при этом и выдавливая вещество. Такой процесс позволяет получать изделия или детали из металлов высокой точности.

Литье в оболочковые формы

Такой способ литья обладает определенными преимуществами по сравнению с литьем металлов в землю. Рассмотрим их:

• снижение трудоемкости операций, касающихся приготовлении смеси, изготовления формы, очистки отливок.
• повышается качество отливок, за счет уменьшения шероховатости;
• снижается металлоемкость формовочного оборудования;
• возможность изготовления отливок с тонким и сложным рельефом;
• возможность изготовления отливок толстостенных с литыми каналами малых сечений;
• снижается металлоемкость формовочного оборудования.

Следует отметить, что для такого вида литья характерна меньшая жесткость оболочки по сравнению с литьем в кокиль.

Центробежное литье

Центробежное литье — такой способ получения заготовки из металла, при котором расплавленный металл, заливаемый в форму, подвергается действию центробежных сил. В ходе данного процесса металл равномерно распределяется по форме,вращающейся вокруг совей оси либо в горизонтальном, либо в вертикальном положении. При этом расплавленный металл постепенно застывает, образуя отливку высокого качества. Наиболее широко распространенно центробежное литье в промышленности. Центробежным литьем получают пустотелые отливки со свободной поверхностью, например трубы, кольца, втулки, вкладыши.

Преимущество центробежного литья:

• в следствии отсутствия газовых раковин и шлаковых включений увеличивается прочность и долговечность изделия;
• отливка получается более высококачественной по сравнению с методом литья в  кокиль;
• возможно изготовление единичной отливки без создания моделей и оснастки.

Литье металлов на заказ в Москве, цена от компании ГК «Литейное производство»

Литье металла: Основные виды и особенности

Группа компаний «Литейное производство» предлагает литье металлов в Москве с использованием современного оборудования. При этом для каждого вида металла используется своя технология, позволяющая создавать определенные условия. Это дает возможность металлу заполнить все полости подготовленной формы. Металлы имеют разную жидкотекучесть, которая характеризует способность расплава растекаться.

Современное литье металлов этим методом обеспечивает высокую точность и оптимальный показатель шероховатости. Литье на заказ в Москве позволяет получать изделия с минимальной толщиной стенок. Для получения отливки расплавленный металл помещается в форму, где он прессуется под высоким давлением. Данный метод, в большинстве случаев, применяется при литье цветных металлов, но существуют специальные способы литья под давлением для производства изделий из чугуна и стали.

Литье металлов под давлением обладает наиболее низкой себестоимостью производства и позволяет получать отливки сложной формы, с высокой геометрической и массовой точностью и необходимыми механическими свойствами. Литье металлов данным методом является массовым и крупносерийным способом литья и зачастую единственным и самым эффективным методом для многих изделий.

Литье металла на заказ как в землю, так и по ХТС является наиболее простых методов, который может использоваться только в том случае, если не требуется высокий показатель точности. Применяется для литья цветных металлов, чугуна и сталей различных марок. Литье на заказ в Москве производится по методу в землю и по ХТС и применяется при крупносерийном производстве, когда нет особых требований к шероховатости поверхности, размерной и массовой точности готового изделия.

Этот метод производства отливок применяется с давних времен. Для этого метода литья производится деревянная, металлическая или композитная модель, которая засыпается специальной смесью. В готовую полость заливается металл. После того как металл застыл, форма разбивается. Несмотря на низкий показатель точности и высокую шероховатость, метод позволяет лить изделия больших размеров, вес которых достигает 6 и более тонн.

Это достаточношироко распространенный метод литья, при котором используются модели из парафина или другого легкоплавкого вещества. Готовая модель покрывается огнеупорной оболочкой. Применение данного метода дает возможность получать отливки с толщиной стенок до 1,5 мми габаритными размерами до 500 мм. К преимуществам данного метода литья относятся низкая шероховатость поверхности и достаточно высокая точность размеров, благодаря чему готовые изделия могут применяться без дальнейшей механической обработки.

Такое литье металла на заказ, так же иногда называемое «жидкой штамповкой» позволят получать отливки, которые по своим физическим и эксплуатационным свойствам превосходят детали, произведенные другими методами. К преимуществам относится высокий показатель прочности, твердости. Литье с кристаллизацией под высоким давлением является относительно более дорогим методом по сравнению с литьем под давлением или в кокиль, поэтому применяется в основном для получения отливок, к которым предъявляются повышенные требования по механическим свойствам, герметичности, внутренней пористости и т.д.

Преимущества сотрудничества с ГК «Литейное производство»

Группа компаний «Литейное производство» предлагает профессиональное литье под заказ металлов в Москве. К преимуществам сотрудничества относится:

• современное оборудование;
• использование различных методов литья;
• высокое качество готовых изделий;
• точное соблюдение сроков.

К тому же в нашей компании литье под заказ вы сможете получить из различных видов металлов и по лучшей цене в Москве. Обратившись к нам, мы с помощью наших специалистов подберем оптимальный метод литья для решения Ваших задач и Вы можете, быть уверены в высоком качестве готовых изделий и самой выгодной стоимости вне зависимости от сложности поставленной задачи. работы.

Литьё металлов и сплавов

В настоящее время большинство деталей (до 90%), используемых в производстве, машиностроении, строительстве, приборостроении и прочих отраслях, произведены при помощи технологий литья. Метод литейного производства изделий способствует разумному распределению металла по форме, а также позволяет изменять толщину сечения на участках, испытывающих наименьшие или наибольшие нагрузки.

Металлосервисный центр «Ионмет» специализируется на специальных литейных технологиях, включая литьё в разовые неразъёмные, а также постоянные и полупостоянные разъёмные формы, и выполняет все виды работ по промышленному литью – от изготовления модельной оснастки и уникальных изделий до крупносерийных партий высокоточных деталей, не нуждающихся в дополнительной механической обработке на станках.

Технология литья выбирается в зависимости от ряда таких технологических условий, как размер, форма заготовки, литейные свойства металла и сплавов (жидкотекучести, линейной и объёмной усадки, склонности к ликвации и образованию трещин, поглощению газов, пористости), сплава, нужного качества поверхности и т.д. Также тщательно анализируются технико-экономические условия всех этапов производства.

Производственная компания «Ионмет» оказывает услуги литья из различного металла: стали, чугуна, литье из меди, алюминия и цинка, в том числе для оболочковых форм и стержней, пресс-форм для литья цветных металлов и сплавов под давлением (с ползунами, гидроцилиндрами, наклонными толкателями, вкладышами, одногнездные и многогнездные и т. д.), стержневых ящиков, сложных тонкостенных моделей, фиксаторов, толкателей, окантовочных рамок и т. п.

ВИДЫ ЛИТЬЯ

Отливание расплавленного металла в специальную форму, или кокильное литье, является одним из самых точных и качественных методов для получения отливок. В переводе с французского языка, кокиль значит скорлупа или раковина. Расплавленный металл заливается в специализированную многократно используемую форму. При помощи технологии литься в кокиль можно получить детали с плотным строением, обладающие хорошей герметичностью, хорошими физико-механическими свойствами, точными размерами, а шероховатость может быть Ra = 40…10 мкм.

Технология кокильного литья хорошо подходит для выпуска средних и мелких отливок массой не более 250 кг в условиях крупносерийного и массового производства. Обычно с помощью данной технологии производятся детали из сплавов алюминия и меди, в связи с этим главными составляющими кокиля являются вставки, полуформы, плиты, стержни и т.д.
Используя один кокиль, за год возможно произвести более 20 крупных или 400 единиц маленьких чугунных отливок, а если при использовании сплавов алюминия – до 700.

Литье под давлением (ЛПД) еще называется пресс-литьем. Это один из видов точного литья, в процессе которого высокое давление воздействует на расплавленный металл, в результате чего он заполняет разъемную форму и кристаллизуется. С помощью такого метода литься можно получить отливки деталей с тонкими стенками (до 0,5 мм) из сплавов алюминия, меди, магния, цинка. Кроме того, таким способом доступно изготовление армированных отливок.

Отливки, произведенные при помощи технологии ЛПД, имеют точные формы и высокое качество поверхности, однако существует и ряд ограничений, касающихся сложности контура, толщине стенок, химическому составу сплавов и марок. Таким образом, масса отливки может значительно варьироваться от нескольких десятков килограммов до нескольких граммов, в то время как толщина стенки изделия может быть менее 1 мм. Технология отливки деталей под давлением находит применение в массовом и серийном производстве деталей для авиационной и автомобильной отрасли, электронной и радиопромышленности.

Способ литья по выплавляемым моделям известен с древних времен. Его еще называют литьем по восковым моделям или литьем в разрушаемую форму. Это один из сложнейших и самых трудоемких видов литья. Такую технологию отливки применяли в Китае и Египте более четырехсот лет назад, а в России этот вид литья использовался для отливки пушек, колоколов и даже скульптур.

В производстве литье по выплавляемым моделям начали применять в середине прошлого века. Это было связано с активным развитием промышленности и наращивании производственных мощностей.

На сегодняшний день, методом литья по выплавляемым моделям изготавливаются средне-и малосерийные детали со сложным контуром, тонкими стенками, имеющие малую поверхностную шероховатость, минимальный припуск на обработку изделия резанием и т.д. Кроме того, значительно сокращается количество металлической стружки при изготовлении арматуры, деталей для машин, турбинных лопаток, хирургических инструментов и ювелирных изделий.

В ходе технологического процесса используются получаемые по разовым моделям неразъемные формы из керамики, где применяются жидкие смеси для формовки. Перед тем как залить расплавленный металл, из формы удаляется модель, это происходит путем выжигания, растворения или выплавления. Чтобы упрочнить изделие и удалить остатки модели, форма подвергается сильному нагреванию до высоких температур.

Предшествующее заливке прокаливание формы способствует наилучшем заполнению расплавом металла.

Процесс кронинга еще называют литьем в оболочковые формы, — является самым рациональным методом, при помощи которого из сталей , высокопрочного чугуна, жаропрочных сплавов, латуни, бронзы производятся ответственные детали. Например, рабочие и направляющие колеса, вентили, коленчатые валы и многие другие изделия.
Технология кронингового литья была запатентована еще в 1940-хх гг. в Германии И. Кронингом. В данном методе в качестве связующих элементов используются смолы. В результате, при производстве изделий с помощью литья в оболочковые, в полтора раза повышается точность и шероховатость поверхности отливок по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы. Помимо этого, припуск на механическую обработку уменьшается в полтора раза.

Технологические свойства оболочковых форм обладают такими заметными преимуществами как прочность, податливость, газопроницаемость, негигроскопичность.

При помощи технологии центробежного литья выпускаются отливки труб, барабанов, ободов, втулок, изделий дискообразной формы, зубчатых и маховых колес, а также иных тел вращения. В пресс-форму, совершающую вращение вокруг горизонтальной, вертикальной, наклонной осей, заливается расплавленный металл, который остается там до кристаллизации.

Благодаря центробежным силам, оказывающим дополнительное воздействие на расплавленный металл, метод центробежного литья является высокоэффективной технологией производства, поскольку, помимо всего прочего, позволяет увеличить плотность металла отливки, повышает жидкотекучесть и существенно снижает расход металла.

Центробежное литье используется при производстве изделий из углеродистых, легированных сталей, чугуна, цветных сплавов, кроме того, возможен выпуск биметаллических отливок.

На каждом производственном этапе осуществляется контроль качества, на этапе выплавки ведется контроль химического состава металла.

Литьё чёрных и цветных металлов, включая литьё фасонных изделий со сложным контуром на заказ, осуществляется на основе предоставленной конструкторской документации, технического задания, моделей или пресс-форм. По индивидуальному заказу клиента возможно изготовление литых изделий в соответствии с ТУ, ОСТ, либо иными документами, которые разработаны и действуют на предприятии заказчика.

О литье металлов | Американское литейное общество

О литье металлов

В современной отрасли с древними корнями литье металла является основой производственной экономики. Это отрасль с оборотом в 44,3 миллиарда долларов, которая обеспечивает почти 4

рабочих мест в США. Отрасль занимает центральное место в растущей экономике, современной инфраструктуре и национальной обороне. Кроме того, литье по металлу обеспечивает отличную карьеру для тех, кто обладает необходимыми навыками.

Приложения

Высокотехнологичные отливки входят в состав 90 процентов товаров длительного пользования.Они встречаются в автомобилях, грузовиках, авиакосмической отрасли, поездах, горнодобывающем и строительном оборудовании, нефтяных скважинах, бытовой технике, трубах, гидрантах, ветряных турбинах, атомных станциях, медицинских устройствах, продукции обороны, игрушках и многом другом. Большинство людей редко находятся на расстоянии более 10 футов от отливки.

Где бы вы ни были: Щелкните здесь, чтобы увидеть примеры отливок.

Процесс

Литье по металлу — это процесс, при котором расплавленный при высокой температуре или жидкий металл заливается в форму из песка, металла или керамики для формирования геометрически сложных деталей.Можно лить все основные металлы. Наиболее распространены сплавы на основе железа, алюминия, магния, цинка, стали и меди.

Первоначальные лидеры в области промышленной переработки

Металлообрабатывающая промышленность является одним из крупнейших участников движения по переработке отходов в обрабатывающей промышленности. Металлургические компании являются основным рынком вторичного использования металлолома, ежегодно перерабатывая миллионы тонн металлолома. Более того, многие литейные заводы используют песок в процессе формования. Эти литейные заводы часто используют, восстанавливают и повторно используют песок, что является еще одной формой вторичной переработки.Например, одна американская литейная компания повторно использует более 800 000 тонн песка в год.

Карьера

Metalcasting предлагает потрясающую карьеру для тех, кто обладает необходимыми навыками. Посетите нашу страницу карьеры, чтобы узнать больше.

Отрасль Демография

• 1,750 —Количество предприятий по литью металла в США С учетом консолидации отрасли с течением времени, в 1991 г. насчитывалось 3200 заводов, а в 1955 г. — 6150 заводов.
• 75% —Доля малых предприятий (менее 100 сотрудников).
• Почти 490 000 — Число людей, занятых в литейной промышленности США.
• 90 процентов всех промышленных товаров содержат отливки из металла.
• США — глобальный лидер в области литья и третье место по производству после Китая и Индии.
• Вы находитесь на редко более 10 футов от металлической отливки в Соединенных Штатах.

Производство и применение

• 10.7 миллионов — Общий тоннаж отливок, произведенных в США в 2017 г., в тоннах.
• 44,3 миллиарда долларов — Общая стоимость всех отливок, которые планируется произвести в США в 2019 году.

Щелкните здесь, чтобы увидеть диаграмму рынка конечного потребления.

История

• 3200 до н.э. — Первые отливки производятся в Месопотамии.
• 645 BC — Раннее известное формование из песка.
• 1646 —Saugus Pot — первая отливка, произведенная на U.S. почва, недалеко от Линна, Массачусетс.
• 1776 — Декларацию независимости подписывают семь металлистов: Филип Ливингстон, Джордж Тейлор, Джеймс Смит, Джордж Росс, Стивен Хопкинс, Чарльз Кэрролл и Джеймс Уилсон.
• 1794 — Первое использование вагранки для плавки чугуна в Англии.
• 1830-е годы — Фабрики играют важную роль в зарождающуюся эпоху железных дорог.
• 1862 — Металлургические компании создали первый бронированный военный корабль «Монитор».
• 1881 — Отливки являются неотъемлемой частью первой военно-морской подводной лодки.
• 1896 — Американское общество литейщиков (предшественник AFS) основано в Филадельфии.
• 1897 — Инвестиционное литье заново открыто в Айове.
• 1900 — Рост автомобильной промышленности совпадает с увеличением спроса на литье.
• 1907 — Выдан патент на первую машину для литья под давлением.
• 1907 — Первое студенческое отделение AFS основано в Университете Миннесоты.
• 1916 — Американская ассоциация литейщиков начала финансирование исследований в области литья.
• 1938 — Журнал-предшественник к Modern Casting впервые опубликован.
• 1941-1945: Литейные заводы играют огромную роль в оборонном производстве, помогая выиграть Вторую мировую войну.
• 1946 — Президент Трумэн благодарит Американскую ассоциацию литейщиков за вклад в военные усилия.
• 1947 — Молдинг корпуса привезен в Соединенные Штаты военными из Европы.
• 1948 — Разработано высокопрочное железо.
• 1990 — Две организации объединяются, чтобы сформировать текущую AFS.
• 2018 — США. прогнозируемый объем продаж металлического литья составляет 33 миллиарда долларов.
• 2020 — США. прогнозируемый объем продаж металлического литья составляет 44,3 миллиарда долларов.

В центре внимания: документальный фильм о литье металлов

Документальный фильм В центре внимания: литье металлов был снят AFS и транслировался на национальном канале PBS в 2009 году.Пятиминутный документальный фильм дает обзор литья металлов и важности литых компонентов в нашем обществе. Посмотрите документальный фильм «В центре внимания: литье металла»

Термины «литье металлов» — Этот глоссарий терминов по литью металлов дает проектировщику литья и покупателю практические определения общих фраз и терминов в области литья металлов.

Все, что вам нужно знать о литье металла

Литье металла, процесс обработки металла с использованием жидкого металла и формы, существует уже тысячи лет.

На протяжении своей истории металлическое литье использовалось для изготовления всего, от мечей до ветряных турбин, и сегодня это один из самых ценных и универсальных методов изготовления высококачественных металлических деталей.

В этом руководстве рассматриваются основы литья металла, включая его многочисленные варианты — литье под давлением, литье по выплавляемым моделям и т. Д. — а также наиболее распространенные литье металлов.

Отливка металла — это производственный / производственный процесс, который включает заливку расплавленного жидкого металла в форму.

Внутренняя часть формы спроектирована таким образом, что создается отрицательное впечатление от изготавливаемой детали, поэтому, когда расплавленный металл охлаждается и затвердевает внутри формы, он принимает форму готовой детали. Готовую деталь можно вынуть из формы.

В зависимости от изготавливаемых деталей и используемых металлов существуют различные разновидности литья металлов, каждая из которых имеет свои особые преимущества. Узоры, формы и техники заполнения могут сильно различаться между этими разновидностями.

Хотя литье металла — это универсальный процесс, литые детали подвержены определенным конструктивным ограничениям, и инженеры должны учитывать усадку металла на стадии охлаждения.

Процесс центрального литья металла включает в себя нагрев металла, заливку его в форму, ожидание, пока он остынет и затвердеет, а затем извлечение готовой детали из формы. На самом деле этапов процесса может быть намного больше, и разные процессы литья металла работают по-разному.

Ниже приводится упрощенный обзор процесса литья металла. Обратите внимание, что некоторые шаги различаются для разных вариантов литья, а некоторые вообще опускаются.

1. Изготовление выкройки : Начиная с самого начала, многие процессы литья металла требуют изготовления выкройки, копии последней детали, которая используется для изготовления формы. Выкройки могут быть постоянными или одноразовыми и могут быть изготовлены из таких материалов, как воск, дерево и пластик.

2. Изготовление стержня : Для отливки полых деталей может потребоваться спроектировать стержень — твердый кусок материала, помещенный внутри полости формы, который формирует внутреннюю геометрию литой детали.(Например, цилиндрический сердечник внутри большей цилиндрической формы будет производить литьевую деталь в форме трубы.)

3. Изготовление формы : Формы изготавливаются по-разному в зависимости от процесса. Например, постоянные металлические формы можно изготавливать с помощью станка с ЧПУ, а формы из песка — путем нанесения смеси песка на внешнюю поверхность узора. Изготовление форм известно как изготовление форм и является специальной дисциплиной.

4. Заполнение формы : металл нагревают до плавления, затем заливают или вдавливают в форму.Например, при литье под действием силы тяжести расплавленный материал заливается в полость вниз; при литье под высоким давлением он вдавливается в полость под высоким давлением, при этом требуется большое усилие зажима для обеспечения надежности штампа.

5. Удаление детали : После охлаждения и затвердевания литая деталь вынимается из формы. Для таких процессов, как литье в песчаные формы, это означает, что форма должна быть разрушена, чтобы добраться до детали внутри; для постоянных форм две половинки металлической формы разъединяются и снова готовы к использованию.

6. Последующая обработка : Литые металлические детали могут потребовать очистки — например, для удаления остатков формы — или других этапов последующей обработки, прежде чем они будут готовы к использованию.

Есть множество причин, по которым стоит выбирать металлическое литье по сравнению с другими вариантами металлообработки, такими как ковка или обработка с ЧПУ. Вот некоторые из ключевых преимуществ литья металла:

• Подходит для массового производства
• Может производить огромные и тяжелые детали
• Может производить детали с очень толстыми стенками
• Подходит для крупных монолитных деталей (а не сборных компонентов)
• Превосходные подшипниковые качества
• Идеально подходят для некоторых легких сплавов
• Универсальность материалов

Ограничения при литье металлов включают неизбежные дефекты, ограниченную точность размеров (по сравнению с e.г. Обработка с ЧПУ), трудоемкость и, как правило, высокие минимальные объемы заказа.

Один из наиболее важных типов литья металлов для сложных и детализированных деталей, литье под давлением, использует в качестве инструмента два многоразовых штампа из инструментальной стали . Процесс похож на литье пластика под давлением: расплавленный материал нагнетается в полость под высоким давлением , что позволяет инженерам изготавливать детали с мелкими деталями.

Стоимость изготовления нестандартных штампов высока, что делает этот процесс более распространенным в массовом производстве. Однако после изготовления эти штампы можно использовать много раз. Отливки под давлением обычно имеют отличную поверхность.

Литье алюминия под давлением и литье под давлением магния широко используются для производства высококачественных деталей.

Как и литье под давлением, литье под действием силы тяжести представляет собой способ отливки металла с использованием металлической формы многократного использования. Однако литье под действием силы тяжести полагается на силу тяжести для перемещения жидкого металла через форму сверху вниз, а не под давлением.Формы должны быть предварительно нагреты перед первой разливкой и часто изготавливаются из чугуна из-за его низкой термической усталости.

Литье под действием силы тяжести предшествует всем остальным методам литья металлов, при этом детали, отлитые под действием силы тяжести, существовали тысячелетия. Это форма постоянного литья в формы; альтернативы процессу гравитационного литья включают давление газа и вакуум.

Литье по выплавляемым моделям или литье по выплавляемым моделям — это способ литья металла с использованием одноразового шаблона и формы: оба элемента разрушаются в процессе литья (хотя расплавленный воск часто можно использовать повторно) .

Литью по выплавляемым моделям, как и гравитационному литью, тысячи лет. Во время процесса литья по выплавляемым моделям из воска или аналогичного материала изготавливается узор — иногда вручную, иногда с использованием смоляного 3D-принтера — до того, как огнеупорный материал заливается вокруг модели для изготовления формы.

Паковочная масса представляет собой керамический слой, нанесенный вокруг рисунка, который затем функционирует как форма для расплавленного металла. Этот керамический слой удаляется в процессе, который называется , удаление .

Литье в песчаные формы — это простой, многовековой метод литья металла, который более доступен, чем альтернативные методы. В качестве материала для форм используется песок (смешанный со связующим материалом, таким как глина), и формы способны выдерживать высокие температуры.

В процессе литья в песчаные формы узор погружается в песок, содержащийся в специальной коробке, называемой колбой . Путем уплотнения песка вокруг рисунка можно сделать форму, в которую можно заливать расплавленный металл.

Песок, используемый в процессе литья металла, может быть зеленый песок (влажная глина) или air set песок (сухой песок с клеем).

В производстве используются еще десятки процессов литья металлов, включая формование из суглинка и формование оболочки — оба процесса одноразовой формы — и постоянные процессы формы, такие как центробежное литье и непрерывное литье.

Литье металла под давлением — ценный процесс металлообработки, и его можно разделить на две следующие категории: литье под высоким давлением и литье под низким давлением.Выбор правильного давления зависит от таких факторов, как материал, толщина стенки и размер детали.

Литье под высоким давлением является более распространенной технологией, чем литье под низким давлением, и используется более чем в два раза чаще.

Идеально подходит для мягких сплавов, таких как алюминий и цинк, литье под высоким давлением включает нагнетание жидкого металла в форму при высоком давлении и высокой скорости, что требует мощного пресса, чтобы форма оставалась закрытой. Следовательно, этот процесс дороже, чем литье под низким давлением.

Преимущества литья под высоким давлением:

• Быстрое производство
• Возможны тонкие стенки
• Гладкая поверхность
• Минимальная усадка

Литье под низким давлением — это более медленная форма литья под давлением, которая заставляет расплавленный металл попадать в корпус. лепить более аккуратно. Подходит для сплавов с низкими температурами плавления. Хотя процесс литья под низким давлением медленнее, чем литье под высоким давлением, он подходит для сложных геометрических форм и позволяет получать очень прочные детали.

Преимущества литья под низким давлением:

• Прочные детали
• Сложные геометрические формы

Для процесса литья подходят самые разные металлы. Однако тремя наиболее распространенными литейными материалами, принятыми 3ERP, являются алюминий, цинк и магний.

Литье алюминия — наиболее распространенный способ формования алюминия. Он используется для производства таких изделий, как промышленные и автомобильные детали, такие как трансмиссии и двигатели, из таких сплавов, как A380 и A383.

Есть несколько способов литья алюминия. Литье алюминия под давлением отлично подходит для крупносерийного производства благодаря своей скорости и отличной чистоте поверхности; постоянное литье в формы подходит для изготовления сверхпрочных алюминиевых деталей; литье в песчаные формы подходит для литья алюминия в небольших количествах и сложной геометрии.

Независимо от процесса литья, литье алюминия позволяет получать прочные и легкие детали, что делает его универсальным.

Цинковые сплавы — популярные, доступные и широко доступные металлы, пригодные для литья.Литье цинка обычно включает литье под высоким давлением, что обеспечивает высокую производительность и минимальные требования к постобработке.

Из-за высокой текучести цинка при отливке могут быть детали с очень тонкими стенками и мелкими деталями. Цинк также может быть подвергнут холодной деформации для лучшего соединения.

Производители могут выбирать между цинковыми сплавами ZAMAK или цинк-алюминиевыми (ZA) сплавами. К литым цинковым деталям относятся автомобильные компоненты, детали систем кондиционирования воздуха и электронные компоненты.

Литье, в частности литье под высоким давлением, является наиболее распространенным процессом металлообработки для изготовления деталей из магния, на долю которого приходится около 98% производства деталей из магния.

Поскольку магний является самым легким из всех конструкционных металлов, он идеально подходит для применения в легких конструкциях. К другим преимуществам отливки из магния относятся очень тонкие стенки, отличная детализация и хорошее соотношение жесткости к весу.

В небольших количествах детали из магния также можно изготавливать с помощью гипсового литья, хотя для профессионального применения лучше всего подходит литье под давлением из магния.

3ERP — специалист по прототипированию с надежной сетью литейных компаний, доступных для вашего следующего проекта, независимо от его размера. Получите бесплатное предложение сегодня.

Принадлежности для литья металлов | PMCSupplies.com

Что касается металлообработки, литье — это процесс, при котором металл разжижается и заливается в форму, которая затем охлаждается и затвердевает, принимая форму полости формы. Затвердевший кусок металла, также называемый отливкой или слитком, затем извлекается из кристаллизатора для завершения процесса.Существуют различные типы методов литья, в том числе: ручная заливка, литье в песчаные формы, литье по выплавляемым моделям, литье по выплавляемым моделям, центробежное литье и центробежное литье.

Процесс литья использовался на протяжении тысяч лет для изготовления скульптур, ювелирных изделий, инструментов и многого другого. Компания PMC Supplies специализируется на производстве инструментов для плавления драгоценных и недрагоценных металлов и их заливки в формы. Мы поставляем формы из графита, стали и чугуна, чтобы упомянуть некоторые из них. Эти формы предлагаются в различных формах и размерах, чтобы соответствовать вашим конкретным потребностям.У нас также есть полная линейка плавильных печей, тиглей и горелок для начального процесса плавки; а также инструменты и защитное снаряжение для работы с металлами в процессе литья. Если вы добываете собственное золото, у вас есть драгоценности, которые вы хотите переплавить, или просто занимаетесь металлообработкой в ​​качестве хобби, у нас есть инструменты, необходимые для литья металлов от начала до конца!

Литье металла может быть прибыльным хобби при работе с драгоценными металлами. С соответствующими инструментами и оборудованием вы можете начать плавить собственное золото, серебро и медь в слитки или другие формы для перепродажи.У нас также есть все необходимые аксессуары и химикаты, чтобы довести ваши драгоценные металлы до еще более очищенного состояния, что позволит вам получить максимальную прибыль за ваш материал.

Наша промышленность

• Чеканка, биржа слитков, переработка драгоценных металлов, изготовление ювелирных изделий и стоматология

Типы литья металла

Металлы можно плавить с помощью горелки, электрической, пропановой, индукционной печи или даже микроволновой печи.Выбор наиболее подходящего для вас метода будет зависеть от вашего бюджета, типа плавления материала и количества материала, которое вы хотите расплавить за один раз.

Ручная заливка

Сначала металл нагревают до расплавленного состояния. Это делается с помощью тигля для хранения материала и источника тепла, например плавильной печи или ручной горелки для плавления. Металл нагревается в тигле до определенной температуры плавления, а затем выливается в выбранную вами форму для завершения процесса.* Обязательно предварительно нагрейте изложницы для графитовых слитков, чтобы предотвратить термический шок и растрескивание.

Литье в песчаные формы

Недорогой метод литья, при котором смесь песка и глины используется в качестве емкости для заливки расплавленного металла. Смесь песка и глины часто содержится в металлической колбе или форме, чтобы можно было уплотнить материал до плотного состояния для получения оптимальных результатов разливки. Из-за своей податливой текстуры отливку в песок можно использовать для имитации сложных объектов, вдавливая объект в песок, чтобы оставить отрицательное впечатление от дизайна, который затем заполняется расплавленным металлом.Вы также можете вырезать узоры или узоры прямо на утрамбованном песке. Форма заполняется расплавленным материалом, который затем охлаждается и затвердевает. Как только металл затвердеет, форму можно забить молотком, чтобы расколоть песок и обнажить металлический предмет.

Литье по паковке / по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям — один из старейших методов литья, при котором расплавленный металл заливают в керамическую форму. Форма сначала формируется в соответствии с вашим конкретным дизайном, создавая одноразовый восковой узор.Затем восковая конструкция полностью окружается или «погружается» в керамическую суспензию, которая в конечном итоге затвердевает в форме. Термин «восковое литье по выплавляемым моделям» используется потому, что первоначальный восковой рисунок или узор выплавляется из формы после того, как объект был сформирован. Литье по выплавляемой восковой модели — не самый эффективный метод, если вы хотите создать несколько экземпляров одного и того же рисунка, как каждый раз, когда создается восковая модель; он полностью расходуется в процессе.

Этот метод литья можно использовать с алюминием, бронзой, чугуном, сталью и магниевыми сплавами и лучше всего подходит для литья металлов со сложными деталями или сложной конструкцией.Для этого метода литья потребуется расплавленный металл, металлическая матрица, воск, керамическая суспензия, печь и станок для шлифования, резки или струйной обработки.

Центробежное литье / Центробежное литье

Центробежное или центробежное литье — это метод изготовления резиновой формы с использованием центробежной силы. Расплавленный материал заливается в полость через небольшое отверстие в верхней части дискообразной формы, и материал прижимается к внутренним стенкам полости, когда центрифуга движется с определенной скоростью.Форма заполняется материалом и продолжает вращаться, поскольку металл или пластик внутри полого контейнера начинают затвердевать. Спин-литье — это широко используемый метод многоразового использования для отливки изделий с большими деталями и отделкой поверхности, таких как рыболовные приманки и компоненты снастей, пряжки ремней, трофеи, сувениры, булавки и медальоны.

Популярные металлы для литья и температуры их плавления

Основные инструменты и принадлежности для литья металлов

Воспользуйтесь приведенным ниже списком предлагаемых продуктов, чтобы помочь вам выбрать подходящие продукты для вашего приложения.Имейте в виду, что это всего лишь предложения, и существует множество различных переменных, которые следует учитывать при выборе продуктов, подходящих для ваших нужд.

Плавильные печи

Мы предлагаем различные плавильные печи, и выбор подходящей будет зависеть от того, сколько материала вы собираетесь обрабатывать за один раз, от области, в которой вы планируете выполнять большую часть своей плавки, от вашего бюджета и, конечно же, от уровня вашего опыта.

Мини-печь Kwik на пропане

Эта плавильная печь отлично подходит для новичков или людей, которые находятся в пути, поскольку она достаточно мала, чтобы брать ее с собой в поисковые путешествия.Эта область также идеально подходит для тех, кто хочет обрабатывать небольшое количество ювелирного лома, золотых хлопьев или других материалов.

Характеристики:

• Корпус из нержавеющей стали
• Заменяемые внутренние компоненты
• Достигает 2100 градусов по Фаренгейту всего за несколько минут!
• Экономичен и использует недорогие пропановые горелки (в комплект не входят)
• Портативный, маленький и легкий

Тип баллона с пропаном

Эта плавильная печь отлично подходит для плавильщиков с некоторым предшествующим опытом, которые хотят обрабатывать большее количество материала за раз.Эту печь нужно будет использовать на открытом воздухе или в хорошо вентилируемом помещении.

Характеристики:

• Продается в размерах 2 кг, 4 кг и 10 кг для удовлетворения ваших потребностей в плавке
• Поставляется с горелкой DFC, которая работает с пропаном, бутаном и смесью пропана или бутана.
• Расплавляет материал всего за 15 минут!
• Разработан и изготовлен из сверхпрочной стали, керамической ваты и огнеупорного цемента для плавления большинства металлов
• Отсутствие электричества упрощает использование печи

Цифровая / электрическая плавка

Эти агрегаты отлично подходят для плавильных печей, имеющих опыт работы в коммерческих целях или для любителей.Эту простую в эксплуатации машину можно использовать внутри помещений на безопасной термостойкой поверхности.

Характеристики:

• Разработана с высокотемпературной керамической камерой для длительного литья под давлением
• Достигает максимальной температуры 2102 градусов Фаренгейта или 1150 градусов Цельсия
• Расплавляет материал всего за 30–45 минут!
Тигли

Вам понадобится термостойкий сосуд для разжижения материала в процессе плавления.Графитовые и керамические тигли являются широко используемыми материалами из-за их чрезвычайно высоких температур плавления. Тигли бывают разных размеров, форм и материалов. Выбор правильного тигля также будет зависеть от таких переменных, как: тип материала, который вы плавите, количество материала, которое вы будете плавить за один раз, и ваш процесс плавления (используете ли вы метод горелки или какую-либо плавильную печь).

Керамические тигли

Этот тигель отлично подходит для тех, кто использует метод горелки для плавления материала.Этот тигель следует приправить перед использованием, чтобы добиться наилучших результатов.

Характеристики:

• Конструкция с коническими сторонами и носиком для легкого удаления материала.
• Подходит для плавки драгоценных металлов при температуре до 2800 ° F.
• Идеально для небольших литейных работ
• Может использоваться для плавления золота, серебра, бронзы, меди, латуни и т. Д.

Графитовые тигли

Мы предлагаем широкий выбор графитовых тиглей, которые можно использовать с различными плавильными печами.Некоторые устройства могут работать с несколькими вариантами размеров в зависимости от того, насколько велика партия материала, которую вы хотите расплавить. Эти тигли рекомендуется использовать при плавлении любых драгоценных материалов.

Характеристики:

• Большинство из них имеют внешнюю кромку для использования с захватными клещами для облегчения работы.
• Последние 30+ заливок
• Отлично подходит для плавки драгоценных и цветных металлов
• Материалы не прилипают к графитовому материалу

Литейные или горшечные тигли

• Предлагается широкий выбор размеров
• Подходит для использования с пропановыми и средне- или высокотемпературными индукционными печами
• Выдерживает чрезвычайно высокие температуры

Тигли из карбида кремния

• Более прочный и долговечный, чем большинство графитовых тиглей
• Применяется для плавки, плавки, рафинирования
• Работа с драгоценными и цветными металлами

Тигли из плавленого кварца

• Этот тигель используется для плавления золота, серебра и других драгоценных металлов
• Выдерживает температуру до 2200 ° F
Разливочные формы

Вам понадобится форма для заливки расплавленного материала, чтобы сделать буханку, батончик, монету или слиток.Мы производим формы из различных материалов, включая графит, чугун и сталь.

Графит

Графит — идеальный материал для литья металлов, так как он может выдерживать чрезвычайно высокие температуры. Металлы легко отделяются, и вам не потребуется использовать разделительный агент или смазочный спрей. По запросу мы также предлагаем формы для графитовых слитков с гравировкой и индивидуальной формой. Графитовые формы со временем и после многократного использования начинают портиться. Большинство клиентов находят, что они могут использовать графитовую форму от 30 до 60 заливок, прежде чем ее нужно будет заменить.* Точное количество использований может отличаться.

Сталь

Стальные формы

также являются отличным вариантом и отличаются прочностью и долговечностью. Они прослужат намного дольше, чем графит, но они требуют использования разделительного средства или смазочного спрея перед каждой заливкой, чтобы предотвратить прилипание материала к форме. Наши стальные формы предлагаются в регулируемых версиях, а также в формах для ленты из проволоки. Наши регулируемые формы придают вашему металлу форму, подходящую для использования в прокатном стане для дальнейшего выравнивания.

Чугун

Они подходят для процессов плавления, которые не требуют гладкой поверхности, и чаще используются для недрагоценных металлов, таких как медь и латунь. Эти формы долговечны и прослужат много заливок, но вам нужно будет использовать разделительный агент или спрей, чтобы смазать форму перед заливкой, иначе металл может прилипнуть к внутренней полости формы.

Прочие важные инструменты и материалы для литья металла

Стержни перемешивания

Мы рекомендуем использовать стержень для перемешивания с расплавленным материалом в процессе плавления.Их также можно использовать для снятия и удаления примесей с поверхности расплава.

Термостойкая поверхность

Ваши инструменты будут очень горячими во время процесса плавления, и вам потребуется безопасное место для отдыха, когда они не используются. Некоторые печи также рекомендуется ставить на жаропрочную поверхность. Термостойкие плиты бывают разных размеров и из разных материалов, каждый со своей удельной теплоемкостью. Это также идеальные поверхности для всех ваших паяльных работ!

Защитное снаряжение

Вам понадобится несколько типов термостойкого защитного снаряжения для безопасного ведения процесса, особенно при работе с такими экстремальными температурами.Рекомендуем иметь надежные перчатки, фартук, рукава, маску для лица, защитные очки; и в некоторых случаях респиратор для дополнительной безопасности.

Флюс

Скорее всего, в процессе плавки вам понадобится литейный флюс. Мы продаем несколько типов флюсов, включая безводную буру, борную кислоту, а также флюс Хэнка Чепмена. Флюс используется для раскисления тиглей, приправы и помогает сохранить ваш материал в жидком состоянии, обеспечивая лучшие результаты.

Книги по литью металла

Мы настоятельно рекомендуем провести исследование и самообразование, прежде чем начинать проект по отливке или переработке.Есть много важных шагов, процессов и мер безопасности, с которыми вам нужно будет ознакомиться, прежде чем успешно реализовать свой проект. Если вы новичок в литье или имеете некоторый опыт, но хотите расширить свою базу знаний, мы предлагаем ряд книг, специализирующихся на литье и очистке.

Весы

Возможно, вы захотите приобрести какие-нибудь цифровые весы для взвешивания лома и материалов. Мы предлагаем различные размеры от портативных карманных весов до больших настольных весов.

Оборудование для проверки золота

После того, как вы расплавили и / или улучшили свой материал, вы можете проверить его чистоту. Мы предлагаем испытательные кислоты, иглы для испытаний, цифровые тестеры и специальные магниты для определения чистоты вашего материала.

Комплексные комплекты для плавки

Мы также разработали множество комплексных комплектов для плавки, в которых есть все необходимое, чтобы начать плавление ваших материалов уже сегодня! Эти комплекты доступны как с электрическими печами, так и с пропановыми печами, и поставляются с различными аксессуарами, чтобы избавиться от хлопот по индивидуальному выбору по отличной цене!

История литья металлов | MetalTek

Сегодня литье металла — это сложный и замысловатый процесс, требующий точной химии и безупречного исполнения.Хотя современные методы могут быть относительно новыми по сравнению с историей человеческой цивилизации, первое литье металлов на самом деле можно проследить вплоть до 4000 г. до н.э. В то время золото было первым литым металлом из-за его ковкости, а тогда металл из инструментов и украшений использовался повторно из-за сложностей получения чистой руды. Однако медная лягушка — самая старая из известных в настоящее время отливок; считается, что он был сделан в 3200 году до нашей эры в Месопотамии (современный Ирак).Затем бронза стала предпочтительным металлом для литья из-за ее жесткости по сравнению с золотом, и ее плавили и отливали в различные инструменты и оружие с помощью постоянных каменных форм. Процесс литья распространился в Египет к 2800 году до нашей эры, и эффективное выполнение этого процесса оказало огромное влияние на их усиление в бронзовом веке. Около 1300 г. до н.э. династия Шан в Китае первой применила литье в песке при плавлении металлов. Затем около 500 г. до н.э. династия Чжоу представила миру чугун, но он использовался в основном для фермеров.Чугун не стал военным инструментом или украшением вплоть до династии Цинь почти 300 лет спустя.

Перенесемся вперед почти на 1000 лет, и в то время религия играла важную роль в развитии и внедрении инновационных технологий в литейном производстве. Необычайная эволюция произошла в результате строительства соборов и церквей, процессы плавления и изготовления форм быстро продвинулись, чтобы не отставать от требований доминирующей католической церкви. Это также обозначило границу периода между литьем в художественных целях и рассмотрением литья как технологии с неизвестным потенциалом.Вскоре после развития литья колоколов, по иронии судьбы, монах из Гента (современная Бельгия) был первым, кто в 1313 году отлил пушку с использованием той же технологии. Спустя более 150 лет после первой литой пушки Ваннокчо Бирингуччо, также известный как отец литейной промышленности, сделал первый письменный отчет о литье и методах литья. Его работа, De Le Pirotechnia , была разделена на 10 разделов, охватывающих многие темы, включая минералы, анализ, плавку, сплавы, литье, а также алхимию; это один из старейших технических документов эпохи Возрождения.

Примерно 200 лет спустя, после того, как в Новом Свете были основаны британские колонии, в Согусе, штат Массачусетс, было запущено первое «американское» литейное производство. Это литейное предприятие, Saugus Iron Works, было открыто в 1645 году и также пользовалось освобождением от налогов наряду с 20-летней монополией на все производство чугуна благодаря Общему суду Массачусетса. Почти 300 лет спустя это начало американской черной металлургии, наконец, стало национальным историческим памятником в 1968 году после того, как в течение 15 лет было частным музеем Института железа и стали.Хотя точный год оспаривается, где-то между 1756 и 1767 годами произошла трансформация железнодорожной отрасли, когда Ричард Рейнольдс, а не компания US Foil Company, начал замену существующих деревянных рельсов на чугунные рельсы для транспортировки железа и угля в Шропшире, Англия. .

Примерно в то же время семь мужчин с литейным образованием поставили свои подписи под Декларацией независимости. Среди наиболее примечательных мастеров-литейщиков, подписавших самый известный документ в истории, Джордж Тейлор был мастером по металлу и полковником в ополчении Пенсильвании, он начал свою карьеру с загребания угля в печи на заводах Warwick Furnace, Rock Run Furnace и Coventry Forge. Даремский металлургический завод; его компания была первым поставщиком боеприпасов для Континентальной армии, производившей дробовик, пушечные ядра, дробовики и пушки.Джордж Росс также подписал Декларацию независимости и имел значительные связи с черной металлургией. Компания Росса отвечала за строительство многих печей и кузниц, в том числе Mary Ann Furnace и Spring Forge. В дополнение к своему резюме, Росс также был полковником Континентальной армии и был судьей в Адмиралтейском суде Пенсильвании, где вопрос о правах государства стал центром внимания недавно созданной страны. Помимо своего вклада в металлообработку и независимость Америки, сын Росс женился на Бетси Гриском, которая позже была известна созданием первого американского флага.

Вскоре после американской революции центробежное литье стало последней инновацией в литейной промышленности. Хотя общая идея использования центробежных сил для производства отливок была известна в течение некоторого времени, А.Г. Экхардт получил патент в 1809 году, который раскрыл физику и преимущества этого нового процесса. Менее чем через десять лет компания Mount Joy Forge, позже известная как Valley Forge, была первой в США, производящей стальное литье. Помимо деловых отношений Джорджа Тейлора и Джорджа Росса, а также производства стали в Valley Forge, Пенсильвания стала домом для многих инноваций в области металлообработки не только в Америке, но и во всем мире.Это мнение продолжало подтверждаться в 1837 году; Компания S. Jarvis Adams Co. разработала первую формовочную машину, которая будет коммерчески доступна на рынках. Дальнейшее развитие этой машины привело к получению в 1849 году первого патента на машину для литья под давлением Дж. Дж. Дж. Стерджисс, он использовался для удовлетворения растущей потребности в свинцовой печати в растущей газетной индустрии.

20, ^, век стал местом бурного роста технологий литья и процессов, на которых основаны самые современные методы.Спустя семь лет после окончания Первой мировой войны рентгеновская технология впервые была использована для определения качества отливки. После этого прорыва все отливки, сделанные для военных самолетов США, должны были пройти такие проверки, чтобы быть принятыми.

Следующее крупное новшество в мире литья произошло полвека спустя, когда ESCO Corp. стала первым сталелитейным заводом, который в 1973 году стал производить сплавы с помощью процесса кислородного обезуглероживания аргона (AOD). доступный метод для моделирования затвердевания металла или заполнения форм до тех пор, пока такие программы, как MAGMA-soft, ProCast и Flow3D, не появились на рынке в качестве решений для моделирования форм в 1980-х годах.

В начале 80-х годов прошлого века компания MetalTek International впервые внедрила новый процесс под названием «Формование около сетки », который сочетает в себе различные технологии формовки, такие как литье в песчаные формы и литье по выплавляемым моделям , с высокотехнологичным центробежным процессом для максимизации преимуществ каждого. Сетевое формирование можно легко добавить, чтобы добавить O.D. профили для центробежного литья деталей с использованием песчаных, керамических или разъемных графитовых матриц. Истинное формование сетки при уровнях литья по выплавляемым моделям О.D. Детали могут быть добавлены, используя запатентованную технологию формирования сетки MetalTek и специальные инструменты. Помимо снижения затрат за счет экономии из-за меньшего количества используемого металла, центробежное литье позволяет осуществлять более жесткий контроль качества, особенно в тех случаях, когда затвердевание сплава является проблемой. Наконец, поскольку формование выполняется вливанием, а не механической обработкой, заказчики получают экономию затрат на обработку.

Наконец, последний поворотный момент для литейной промышленности был принят Министерством энергетики США в Законе об исследованиях конкурентоспособности литья металлов, принятом Сенатом и Палатой представителей США в 1990 году.Этот законопроект направлен на предоставление финансирования и ресурсов для проведения исследований в области технологий в области литья металлов с целью обеспечения конкурентоспособности отрасли, энергоэффективности, национальной безопасности и экономического благополучия в Соединенных Штатах. Проект CFD (вычислительная гидродинамика) привел к созданию программного обеспечения Arena-Flow; это программное обеспечение было разработано для новейших разработок в области формирования шаблонов. В то время как другие программы были сосредоточены в основном на одном аспекте процесса литья, таком как гидродинамика или затвердевание, эта программа объединила множество регулируемых переменных вместе, чтобы получить надежную и последовательную заливку, когда дело дошло до литья металлов различных форм и сплавов.

Что такое литье металла?

Литье металла | Информация о секторе | Отраслевая информация и ресурсы

Примечание: EPA больше не обновляет эту информацию, но она может быть полезна в качестве справочника или ресурса.

Карта, показывающая расположение объектов США в этом секторе; пожалуйста, нажмите на карту, чтобы увидеть увеличенную версию.

Сектор литья металлов включает предприятия, которые разливают расплавленные черные металлы (чугун и сталь) или цветные металлы под высоким давлением в формы для производства отливок. Отливки из черных металлов включают отливки из серого чугуна, высокопрочного чугуна, ковкого чугуна и стали.Отливки из цветных металлов преимущественно состоят из алюминия, но также могут быть из латуни, бронзы, цинка, магния и титана.

США — крупнейший производитель литых изделий в мире. Более 90 процентов всех промышленных товаров в Соединенных Штатах содержат компоненты из литого металла. Эти рынки конечного использования включают блоки двигателей, корпуса трансмиссии и детали подвески для легковых и грузовых автомобилей; ходовые части сельскохозяйственной и строительной техники; а также трубы и арматура для сантехники и котлов.В настоящее время литейные предприятия в США осуществляются в основном малыми предприятиями, причем в 80 процентах предприятий работает 100 человек или меньше.

Отрасль литья металлов является одним из крупнейших переработчиков в Северной Америке и, возможно, в мире, ежегодно сберегая примерно 15–20 миллионов тонн металлолома от захоронения на свалках и свалках и используя эти отходы в качестве источника сырья для производства полезных ископаемых. товары.

Начало страницы

Импорт отливок и рынки конечного потребления

В таблице ниже представлены сводные данные об импорте отливок в США в 2009 году.

В таблице ниже представлены сводные прогнозы для рынков импорта металлического литья в США в 2009 году.

Начало страницы

Вы можете найти данные и тенденции для этого сектора в главе «Металлическое литье» последнего отчета о деятельности сектора.

В главе «Металлическое литье» в «Тенденции развития энергетики в отдельных секторах производства: возможности и проблемы для достижения экологически предпочтительных результатов в области энергетики» (PDF) (8 стр., 280K, о PDF) описаны тенденции и возможности использования энергии в этом секторе.

Начало страницы

Увеличение объемов вторичной переработки (полезного использования) литейного песка

В 2008-2009 годах EPA провело консультации с широкой группой заинтересованных сторон, чтобы рассмотреть различные меры по увеличению полезного использования формовочного песка.Результатом этого процесса стала разработка Плана действий с участием многих заинтересованных сторон (MAP), в котором определены ключевые проблемы для увеличения полезного использования и комплексный набор действий, направленных на увеличение полезного использования формовочных песков. Более четырнадцати национальных организаций согласились осуществить указанные действия с целью увеличения коэффициента полезного использования до 50% к 2015 году. Регион EPA 5 (Сьюзан Муни; электронная почта: [email protected]; тел: 312-886-3585) является председателем Руководящей группы, которая наблюдает за выполнением Плана действий.

Начало страницы

Торговые ассоциации

Основные документы

• Пример: применение литейного песка в земле (PDF) (3 стр., 108 КБ, о PDF)
Пример использования
• : Литейный песок как структурная засыпка (PDF) (3 стр., 85,4 КБ О PDF)
Пример
• : Литейный песок как альтернативное сырье при производстве цемента (PDF) (3 стр., 102 КБ, О PDF)
Пример использования
• : Применение литейного песка в земле (PDF) (3 стр., 81 КБ, о PDF)
Пример
• : Литейный песок как материал для засыпки (PDF) (3 стр., 81.5K, О PDF)
• Государственный инструментарий для разработки программ полезного повторного использования литейного песка
• Выгодное повторное использование литейного песка: обзор государственной практики и нормативных требований (PDF) (64 стр., 4,5 МБ, о PDF)
• Руководство по внедрению EMS для сектора литья под давлением (PDF) (215 стр., 1,8 МБ, о PDF)
• Руководство по внедрению EMS для литейного сектора (PDF) (206 стр., 1 МБ, О программе PDF)
• Системы экологического менеджмента: систематическое повышение производительности (PDF) (12 стр., 5.5 МБ, О PDF)

Ссылки по отраслям

Начало страницы

Metal Casting — обзор

8.3 Гетерогенное зародышеобразование

Обычно, когда водоем с водой замерзает или когда металлическая отливка начинает затвердевать, зародышеобразование происходит при температуре всего на несколько градусов ниже T _M . Как мы объясним это легкое зарождение? Что ж, жидкости, такие как прудовая вода или литейные расплавы, неизбежно содержат твердые частицы грязи.Они действуют как катализаторы зародышеобразования: они дают случайному кристаллу «точку опоры» и позволяют ему легче расти. Именно это гетерогенное зародышеобразование отвечает за отверждение во всех практических ситуациях с материалами.

Гетерогенное зародышеобразование наиболее вероятно, когда есть сильная тенденция кристалла прилипать к поверхности катализатора. Эту тенденцию к прилипанию можно описать углом контакта θ , показанным на рисунке 8.3: чем меньше θ , тем лучше адгезия.Любой, кто пытался заставить электронный припой приклеиваться к полоске меди, хорошо это поймет. Если медь потускнела, припой будет просто катиться в виде расплавленной капли с θ = 180 ° и совсем не прилипать к поверхности. Если потускневшую медь флюсовать, θ может уменьшиться до 90 °: расплавленный припой останется на меди, но не растечется. Только когда медь и чистая, и флюсовая, θ будет равно нулю, позволяя припою «смачивать» медь.

Рисунок 8.3. Гетерогенное зародышеобразование происходит на поверхности твердого катализатора. Чтобы катализатор был эффективным, должна быть сильная тенденция к его «смачиванию» кристаллом, то есть θ должно быть небольшим.

Зная угол контакта, мы можем довольно легко вычислить r *. Мы предполагаем, что ядро ​​представляет собой сферическую шапку радиусом r , и используем стандартные математические формулы для площади границы раздела твердое тело – жидкость, площади границы раздела катализатор – твердое тело и объема ядра.Для 0≤ θ ≤90 ° это:

(8.4) твердое тело – жидкая площадь = 2πr2 (1-cosθ);

(8,5) катализатор – площадь твердого тела = πr2 (1 − cos2θ);

(8,6) объем ядра = 2πr33 {1-32cosθ + 12cos3θ}.

Тогда по аналогии с уравнением (8.1) мы можем записать

(8.7) Wf = 2πr2 (1 − cosθ) γSL + πr2 (1 − cos2θ) γCS − πr2 (1 − cos2θ) γCL − 2πr33 {1− 32cosθ + 12cos3θ} | ΔH | (TM-T) TM.

Обратите внимание, что в этом уравнении есть два энергетических члена, которых нет в уравнении (8.1). Первый, πr ² (1-cos ² θ ) γ _CS , представляет собой энергию, необходимую для создания новой границы раздела между катализатором и твердым телом.Второй, — πr ² (l-cos ² θ ) γ _CL , — это энергия, выделяемая из-за того, что после зародышеобразования площадь поверхности раздела катализатор-жидкость меньше, чем была раньше.

В нынешнем виде уравнение (8.7) содержит слишком много неизвестных. Но есть еще одна информация, которую мы можем использовать. Межфазная энергия γ _SL , γ _CS и γ _CL действует как поверхностное натяжение точно так же, как мыльная пленка имеет как поверхностную энергию, так и поверхностное натяжение.Это означает, что механическое равновесие вокруг края ядра можно описать треугольником сил

(8.8) γCL = γCS + γSLcosθ.

Если мы подставим этот результат в уравнение (8.7), слагаемые межфазной энергии уменьшатся до

2πr2 (1 − cosθ) γSL + πr2 (1 − cos2θ) (- γSLcosθ),

или

(8.9) 2πr2 { 1−32cosθ + 12cos3θ} γSL.

Полный результат для W _f тогда становится

(8.10) Wf = {1−32cosθ + 12cos3θ} {2πr2γSL − 2πr33 | ΔH | (TM − T) TM}.

Наконец, если мы воспользуемся условием, что d W _f / d r = 0 при r = r *, мы получим

(8.11) r * = 2γSLTM | ΔH | (TM −T)

для критического радиуса при гетерогенном зародышеобразовании.

Если мы сравним уравнения (8.11) и (8.3), мы увидим, что выражения для критического радиуса идентичны как для гомогенного, так и для гетерогенного зародышеобразования. Но выражения для объема критического зародыша — нет.Для гомогенной нуклеации критический объем составляет

(8,12) Vhom * = 43π (rhom *) 3

, тогда как для гетерогенной нуклеации он составляет

(8,13) Vhet * = 23π (rhet *) 3 {1−32cosθ + 12cos3θ }.

Максимальная статистическая флуктуация 10 ² атомов одинакова как при гомогенном, так и при гетерогенном зародышеобразовании. Если Ω — это объем, занимаемый одним атомом в ядре, то легко увидеть, что

(8.14) Vhom * = 102Ω = Vhet *.

Приравнивая правые члены уравнений (8.12) и (8.13), то говорит нам, что

(8.15) rhet * = rhom * (12 {1−32cosθ + 12cos3θ}) 1/3.

Если ядро ​​хорошо смачивает катализатор, скажем, с θ = 10 °, то уравнение (8.15) говорит нам, что rhet * = 18rhom *. Другими словами, если мы расположим наши 10 ² атомов в виде сферической шапки на хорошем катализаторе, мы получим гораздо больший радиус кристалла, чем если бы мы разместили их в виде сферы. И, как показано на рис. 8.4, это означает, что гетерогенное зародышеобразование всегда «побеждает» гомогенное зародышеобразование.

Рисунок 8.4. Гетерогенное зародышеобразование происходит при более высоких температурах, поскольку максимальное случайное колебание в 10 ² атомов дает больший радиус кристалла, если атомы расположены в виде сферической шапки.

Нетрудно оценить переохлаждение, которое нам потребуется для получения гетерогенного зародышеобразования с краевым углом смачивания 10 °. Из уравнений (8.11) и (8.3) имеем

(8.16) 2γSLTM | ΔH | (TM − Thet) = 18 × 2γSLTM | ΔH | (TM − Thom),

, что дает

(8.17) TM − Thet = TM − Thom18≈102K18≈5K.

Приятно видеть, что этот результат согласуется с небольшими переохлаждениями, которые мы часто наблюдаем на практике.

Вы можете легко наблюдать гетерогенное зародышеобразование в газированных напитках, таких как «газированный» лимонад. Они содержат углекислый газ, который растворяется в напитке под давлением. Когда новая бутылка открывается, давление жидкости сразу же падает до атмосферного. Жидкость становится перенасыщенной газом, и существует движущая сила для выхода газа из раствора в виде пузырьков.Материалы, используемые для изготовления бутылок из-под лимонада — стекло или пластик — являются плохими катализаторами для гетерогенного зарождения пузырьков газа и обычно очень чистые, поэтому вы можете проглотить напиток, прежде чем он потеряет свою «шипучесть». Но обычный картонный мел (например) отлично подходит для образования пузырей.