Литье и ковка металла

Обновлено: 27.09.2024

Если вы хотите украсить интерьер дома или квартиры, облагородить загородный участок с помощью изделий из металла, то необходимо разобраться, в чем отличие ковки от литья.

Кованые изделия – это ручная, свободная обработка металла кузнецом с помощью наковальни, ударных инструментов и клещей. Металл разогревается до необходимой температуры и мастер рубит, скручивает, обжигает, вытягивает изделие.

Литье – это сплав расплавленного металла, который заливают в заготовки различной формы. После изделие затвердевает и его дорабатывают.

Ковка металла

Недолговечен. Кованые изделия могут прослужить около 45 лет.
Ковка применяется при оформлении решёток на окна или балконов. В интерьере кованые изделия используют в качестве дополнительного украшения. Например, обрамление зеркал, журнальных столиков или мебели. Детали, оформленные с помощью ковки, будут смотреться изящно в любой квартире.

Ковка – ручная работа кузнеца. Создание авторского изделия зависит от мастера, его настроя на созидание. Повторить свое творение невыполнимо.

Литье металла

Прочность и долговечность. Изделия из чугуна служат более 200 лет. Богато смотрятся из чугунного литья камины, лестничные ступени, внешний вид которых со временем остаётся неизменным. Лестницы из чугуна одни из самых прочных, так как с годами не подвержены вибрации.
Чугун отлично подходит в применении ландшафтного дизайна, износостойкий материал, непогода ему не страшна. Скамейки, фонарные столбы, беседки, мостики, цветочницы простоят сотни лет. Не зря чугунные изделия можно часто встретить при оформлении городских набережных и парков.

Преимущество чугунного литья – возможность отливать одинаковые изделия партиями. Например, урны, декоративная напольная плитка или балясины для лестницы.
Серийное литье чугуна применяться в производстве при отливании запчастей для техники.

Пластичность, изготовление тонких элементов. Калитки, люстры, подсвечники декорируют с помощью цветов, гроздьев винограда, лепестков используя ковку.

С помощью чугунного литья создаются массивные, цельные и прочные элементы для интерьера и экстерьера. Мебель, фонтаны для сада, скамейки, статуи, прекрасно вписываются как в парковую зону городского пейзажа, таки и в уютный загородный участок.

Стоимость кованых изделий разная. Зависит от способа изготовления деталей. Цена авторской работы сопоставима с литьем. Если же это штампованная ковка, то и ценник ниже.

Чугунное литье дороже ковки, и при этом оно не требует дополнительных трат в виде красок и обработки. Служат чугунные изделия столетиями, поэтому за это время стоимость окупится в несколько раз.

Дополнительная трата времени и денег это поддержание внешнего вида изделия. Подвержен коррозии. Тяжело переносит перепад температуры, влажность. Со годами появляются ржавчинки. Необходимо покрывать антикоррозийными средствами.

Чугун прочный материал, который не подвержен воздействию дождя, мороза, солнца. Специального ухода не требует. Прослужит сотни лет.

Чугунное литье или кованый металл может одинаково украсить дом или сад. Они оба отлично вписываются в городские пейзажи и парки для отдыха с семьей. Каждый материал применяется для разных целей. И при этом изделия из чугуна прочнее, ему можно придать не только разные стильные и декоративные формы, но и увековечить красоту дома в металле. Например, с помощью художественного литья из чугуна загородная резиденция преображается, становиться изысканнее и радует своей неповторимостью.

Как украсить дом, сад с помощью художественного литья из чугуна:

Лестница. Поразит гостей своей уникальностью и прослужит столетиями. Литой чугун не подвержен механическим дефектам.

Балясины. Придадут солидности и завершенность дизайна вашей лестнице как внутри дома, так и фасада здания.

Столы. Украсят любую комнату своей элегантностью с помощью сочетания металла со стеклом. Вы сможете с комфортом собираться всей семьей и друзьями за уютным столом. Художественным творением будут пользоваться не одно поколение родственников.

Ворота, заборы. Защитят ваш дом от внешних агрессоров. В уходе не нуждаются, будут радовать своей красотой столетиями. Ограждения, выполненные с помощью художественного литья, выглядят богато и солидно.

Беседка. Наполнит ваш сад уютом и защитит от дождя, ветра и палящего солнца. Придаст ландшафтному дизайну изюминку, создаст отличное расположение духа в любую погоду.

Наши мастера много лет отлично владеют техникой художественного литья из чугуна. Творческая работа по вашим задумкам придаст исключительный вид вашему жилищу и саду. С нашими работами можете ознакомиться на сайте.

Ковка и литьё: в чем отличие

Если вы решили украсить свой дом или приусадебный участок предметами из металла, стоит разобраться, чем отличается ковка от литья.

Лить или бить?

Ковка и литьё – два способа обработки металла для получения прочных износостойких предметов. В обоих случаях металл нагревается, правда до разных температур. Однако результат работы и процессы во многом различаются. Разберемся в деталях.

Литьё – способ получения изделий с помощью заливки расплавленного металла в готовую форму.

Предполагает создание прототипа из дерева, глины, пластика, который станет прообразом будущего творения из металла. По образцу создается литейная форма. Она может быть сделана как из прочного металла (для многоразового использования), так и из резины. Расплавленный до жидкого состояния металл заливается в форму и остужается. Обычно льют сплавы, содержащие чугун, бронзу, латунь и др.. В процессе работы важно выбрать правильный состав, разогреть сплав до определенной температуры, сделать заливку быстро и профессионально, чтобы готовый объект максимально легко извлечь из формы с минимальным числом доработок.

При ковке мастер работает с разогретым до определенной температуры металлом, деформируя его с помощью молота и наковальни. Далее кузнец шлифует и дорабатывает изделие.

В целом, литьё – более трудоёмкий и длительный процесс, который требует подготовительного этапа в виде создания образца, производства литейной формы. Необходимы мощные печи для расплавки металла до текучего состояния.

При ковке нужно меньше времени и инструментов, металл разогревается до меньших температур.

Часто покупатели задаются вопросом — что тяжелее, литьё или ковка?

Всё зависит от того, какой сплав используется.

Одинаковый по размеру объект может быть разного веса: например, чугун и бронза тяжелее алюминиевого сплава. Литые изделия часто производят именно из чугуна или бронзы, однако они могут быть полыми внутри, соединенными сваркой по шву. Поэтому однозначно сделать выводы о том, что литые предметы тяжелее или легче кованых, нельзя.

Ковка или литье: что лучше?

Всё зависит от задач.

Литые объекты являются более прочными и твёрдыми, но хрупкими. А кованые – более пластичными и менее жесткими. Поэтому, например, оконные решетки лучше сделать методом ручной ковки. А крупную цельную деталь, которая должна выдерживать серьезные нагрузки, лучше создать методом литья. Например, лестничные ступени или плитку лучше отлить из сплава.

Кованые изделия легче поддаются ремонту – элемент можно приварить или скрепить методом обжима (холодной ковки). Литые изделия при появлении трещин не поддаются ремонту. Причина в том, что чаще всего причиной раскола являются внутренние полости, образованные при застывании металла.

Литые предметы могут служить несколько веков, они более устойчивы к коррозии и не требуют постоянной обработки. Кованые изделия требуют ежегодной обработки краской.

Как отличить ковку от литья?

Кованые предметы будут иметь больше фактуры – сделанные руками мастера, будут иметь и неровности, и шероховатости, которые придадут шарма. Даже отшлифованные, будут иметь следы окалины. Литые всегда более гладкие и блестящие, чаще более тяжелые.

Где больше творчества и уникальности?

Считается, что получить эксклюзив проще с помощью ручной ковки. Действительно, ковка — это менее трудозатратный процесс, а значит, более доступный. Создание шедевра сосредоточено в руках одного мастера. Даже если он захочет повторить творение, оно будет все равно другим – ведь многое зависит от исходного материала, настроения, от того, «как рука ляжет».

Однако и ковка и литьё позволяют получать как серийные изделия, так и уникальные. При литье однотипные товары создают с помощью многоразовых (обычно чугунных) форм, в которые многократно наливают расплавленный металл. Для получения единичных изделий (например, статуи) литейные формы делают из недорогого металла. При ручной ковке можно также автоматизировать процесс и получать повторяемые изделия за счет применения станков и различных обжимов.

Итак… Литьё или ковка? Решение принимать вам! Мы же поможем в реализации любых задумок в металле путем ручной ковки.

Разница между процессом литья и ковки

Стальные изделия могут быть изготовлены путем литья или ковки стали. Стальное литье - это процесс, при котором металл нагревают до тех пор, пока он не достигнет жидкого состояния, а затем разливают в форму, которая формирует желаемый продукт. Стальная ковка подразумевает приложение механических сил к нагретым твердым блокам стали (таким как слитки и / или заготовки), которые безвозвратно формируются в желаемые изделия.

Стальная поковка и отливка

Оба производственных процесса требуют применения высоких температур к стальному сырью (для его разжижения или податливости) и выполнения механической обработки с ЧПУ (устройство числового программного управления) в конце процесса для получения конечного продукта.

Конечные продукты могут также подвергаться поверхностной обработке, такой как покраска, порошковое покрытие, полировка, различные типы покрытий (например, цинкование) и защита от износа / упрочнение (нанесение покрытия из карбида вольфрама).

Наконец, что немаловажно, литые и кованые детали могут быть собраны, сварены, спаяны с твердым покрытием перед отправкой в качестве конечного продукта.

Продукты, полученные в результате процессов литья и ковки, имеют различные свойства с точки зрения пористости поверхности (как правило, лучше для кованых и литых изделий), зернистой структуры (лучше для кованых изделий), прочности на растяжение (как правило, лучше для кованых изделий) и устойчивости к усталостным нагрузкам.

Поэтому эти альтернативные производственные процессы используются (и подходят) для различных обстоятельств и областей применения.

Процесс литья предпочтителен для:

деталей и компонентов, которые были бы слишком сложными или дорогостоящими для изготовления ковкой стали (например, большие корпуса клапанов);
частей, которые имеют внутренние полости;
крупногабаритных деталей (практически нет ограничений по размеру с точки зрения веса деталей, которые могут быть изготовлены в процессе литья);
деталей из специальных сплавов (некоторые конкретные сплавы подделать сложнее, чем литье, например, с высоким содержанием никеля и молибдена, которые обладают значительной стойкостью к механическим воздействиям);
деталей, требующих массового производства и небольших партий.

Процесс ковки предпочтителен для:

деталей, требующих чрезвычайно высокой прочности, ударной вязкости и сопротивления (действительно, в процессе ковки структура стальных зерен модифицируется в соответствии с формой конечного продукта - с высокой однородностью состава и металлургической рекристаллизацией);
частей, которые должны противостоять более сильным ударам и механическим воздействиям;
участков, где пористость, риск образования газовой полости, карманов и возможного образования полостей (даже микрогранулированных) неприемлемы;
производства механически прочных деталей без использования дорогих сплавов;
деталей, которые требуют высокой износостойкости;
деталей, подверженные высоким нагрузкам и нагрузкам;
высокопроизводительных приложения, когда целостность и качество детали является главной целью в процессе производства, а не время и стоимость.

Развитие технологий литья уменьшило разрыв между физическими свойствами литых и кованых изделий, что делает современные литые изделия очень конкурентоспособными с точки зрения качества, прочности и износостойкости: однако во многих областях ковка стали остается, тем не менее, предпочтительный вариант изготовления (пример: клапаны небольшого размера, то есть кованые клапаны или клапаны высокого давления).

Стальная отливка

Основными типами процессов литья являются:

Отливка в песчаной форме

Литье в песчаные формы является наиболее традиционным методом литья и заключается в заливке жидкого металла в связующие, которые противостоят расплавленному металлу (такие как глиняная связка / твердый связанный зеленый песок / смола, термореактивная смола, песок и оболочка).

Прецизионная отливка

Этот термин относится к точному формованию, выполняемому путем введения жидкого металла в металлическую головку и керамическое покрытие. Материал пресс-формы может быть твердым воском, выплавляемым модельным составом, с расходуемой моделью и т.п.

Эти процессы используются для различных применений с точки зрения размеров деталей (литье в песчаные формы используется для крупных деталей, литье по выплавляемым моделям для мелких деталей весом до 100 кг и до 1,5 м максимальной длины), допустимые отклонения (литье по выплавляемым моделям создает более точные детали) и целевые показатели (литье по выплавляемым моделям, как правило, более экономично, чем литье в песчаные формы).

Стальная поковка

Стальная ковка появилась в Китае в древние времена для производства различных видов металлических изделий.

Принимая во внимание, что процедуры и инструменты, используемые для производства кованых деталей, менялись на протяжении веков (от использования наковален, молотков и рабочей силы до автоматических машин в качестве гидравлических прессов), основной процесс ковки стали по-прежнему основан на приложении тепловой энергии к твердому веществу. стальные блоки и их дальнейшая обработка в готовые изделия путем приложения механических (ударных) сил.

Процесс ковки

Основной процесс ковки состоит из нескольких традиционных этапов:

сырье (стальные блоки, слитки, заготовки) нарезают на более мелкие части, если необходимо,
сырье нагревают до достижения требуемой температуры ковки (применение тепла необходимо для того, чтобы сделать материал пластичным и податливым); температура ковки зависит от типа металла и достигается путем помещения материала в термокамеру / печь;
нагретый металл придает механическую силу (давление) необходимой форме;
полуфабрикат подвергается механической обработке, чистовой обработке и термообработке

В конце процесса полученный продукт обладает исключительной прочностью, ударной вязкостью и износостойкостью благодаря металлургической рекристаллизации и измельчению зерен в результате применяемой термической и механической обработки.

В зависимости от температуры, применяемой к сырью в процессе ковки, ковка делится на:

холодная ковка стали: когда нагрев не применяется, то есть процесс ковки происходит при комнатной температуре (в этом случае требуются более высокие механические силы, и металл имеет более низкую формуемость по сравнению с методами теплой или горячей ковки);
Теплая ковочная сталь: сырье нагревают при температуре от 800 до 950/1000 C°;
Сталь горячей ковки: когда температура нагрева выше 950/1000 C° (и, как правило, ниже 1300 C°), чтобы придать металлу высокую пластичность и сделать возможной ковку даже при умеренном механическом давлении.

Виды стальных поковок

«Кованая сталь с закрытым штампом» - это процесс ковки, при котором штампы движутся навстречу друг другу и полностью или частично покрывают заготовку. Нагретое сырье, которое приблизительно соответствует форме или размеру конечной кованой детали, помещают в нижнюю часть штампа.

Ковка в открытых штампах

«Кованая сталь с открытой штамповкой» - это процесс деформации куска металла между несколькими штампами, которые не полностью герметизируют материал. Металл формируется под действием штампов, которые «забивают» или «штампуют» материал посредством серии движений, пока не будет достигнута нужная форма.

Различия между ковкой в закрытом и открытом штампе

Области применения стальных отливок и поковок

Стальное литье и ковка используются для производства деталей для следующих отраслей промышленности:

Отличия между литьем и ковкой стали

Существует несколько различных методов и приемов, которые можно использовать при изготовлении различных металлических компонентов. В зависимости от цели и конечного использования металлической детали используются различные процедуры для создания детали самого высокого качества. Выбирая подходящий процесс некоторые приходят к вопросу о том, нуждаются ли они в отливках или поковках. Что будет более эффективным и наиболее экономически эффективным для их металлического компонента? Продолжайте читать, чтобы узнать различия и выяснить, какой процесс будет более полезным!

Что такое поковки?

Ковка - это метод, при котором металл нагревают, а затем куют и формуют до конечной желаемой формы. Поковки, как правило, прочнее отливок, но существуют некоторые ограничения производственных возможностей поковки. Компоненты не могут быть очень сложными или сложными при ковке. Обычно, если компонент должен быть подделан и также должен соответствовать определенным требованиям к размеру, компонент должен быть обработан после того, как он был изготовлен.

Что такое отливки?

Процесс литья заключается в том, что металл нагревают до расплавления, а затем выливают в фильеру для формирования определенной формы. Этот процесс полезен, когда форма компонента является сложной или когда компонент должен быть очень большого размера. Другое преимущество отливок заключается в том, что иногда стоимость обработки может быть снижена, поскольку компонент может быть изготовлен в соответствии с определенными техническими требованиями.

Что лучше отливки или поковки?

Какой метод производства металлических компонентов лучше? Это будет полностью зависеть от того, для чего в конечном итоге будет использоваться компонент. Как отливки, так и поковки имеют свои преимущества, поэтому в зависимости от того, в каком компоненте будет использоваться, будет определяться, какой метод производства больше подходит.

Неразрушающий контроль качества

Большие тяжелонагруженные детали часто подвергаются неразрушающему контролю (NDT) для проверки целостности внутренних деталей. Наиболее распространенными методами являются ультразвуковое (UT) и рентгенографическое исследование (RT).

Типичные ошибки в спецификациях заключаются в том, чтобы не учитывать влияние обработки поверхности и обработки при определении методов неразрушающего контроля. Например, поскольку UT функционирует путем измерения волн отраженных звуков, он лучше всего работает на детали, которая подвергается механической обработке и имеет две параллельные поверхности. Использование UT на необработанной поверхности ухудшает чувствительность теста. Показания RT изменят внешний вид до и после обработки, так как толщина среза уменьшается.

Основным преимуществом RT является то, что создается постоянная запись. Критерии приемлемости основаны на сравнении с контрольными рентгенограммами ASTM, которые оцениваются от 1 до 5 (от лучших к худшим). SFSA (Американское общество сталелитейщиков) спонсировало исследовательский проект по определению применимости рентгенограмм, на которые ссылаются ASTM. В сущности, в ходе исследования опытные рентгенологи ASNT уровня III оценивали контрольные рентгенограммы в слепом тесте. Эта группа смогла договориться о лучших и худших условиях (уровни 1 и 5). Однако эта группа экспертов не смогла договориться о том, какие контрольные рентгенограммы представляют средние уровни 2, 3 и 4.

Оба эти примера демонстрируют, что каждый метод имеет свои ограничения, и покупатель и производитель должны понимать эти ограничения. Применение строгих требований к неразрушающему контролю не обязательно приводит к качественной детали.

Резюме

Основное различие между стальным литьем и ковкой заключается в том, что ковка механически обрабатывается после затвердевания. Эта механическая обработка придает ковку направленности или анизотропии. Отливки и поковки подвержены производственным проблемам и неправильному применению со стороны покупателя.

В общем, ковка лучше всего подходит для простых конфигураций, которые могут быть легко обработаны в штампе или другом инструменте. Он также подходит для применений, в которых основные приложенные напряжения совпадают с направлением механической обработки. Отливка лучше всего подходит для сложных форм, нестандартных или индивидуальных химикатов, а также для применений, которые подвержены многоосевым напряжениям.

Покупатели отливок должны работать в тесном контакте с литейными цехами на стадии проектирования, чтобы гарантировать, что конструкция способна использовать направленное затвердевание. Низкое качество изображения отливок часто является результатом того, что покупатель не понимает этот процесс. Покупатель отливки также должен понимать, что существуют ограничения, чтобы полагаться исключительно на НК для проверки качества. Качество лучше всего улучшается при использовании таких инструментов, как моделирование затвердевания на стадии проектирования, чтобы обеспечить производство высококачественного продукта.

МЕТАЛЛОВ ЛИТЬЕ

МЕТАЛЛОВ ЛИТЬЕ, получение металлических изделий (отливок) путем заливки расплавленного металла в литейную форму. Рабочая часть литейной формы представляет собой полость, в которой материал, затвердевая при охлаждении, приобретает конфигурацию и размеры нужного изделия.

МЕТАЛЛЫ ДЛЯ ЛИТЬЯ

Литью поддаются все металлы. Но не все металлы обладают одинаковыми литейными свойствами, в частности жидкотекучестью – способностью заполнять литейную форму любой конфигурации. Литейные свойства зависят главным образом от химического состава и структуры металла. Важное значение имеет температура плавления. Металлы с низкой температурой плавления легко поддаются промышленному литью. Из обычных металлов наивысшая температура плавления у стали. Металлы делятся на черные и цветные. Черные металлы – это сталь, ковкий чугун и литейный чугун. К цветным относятся все другие металлы, не содержащие в значительных количествах железа. Для литья применяются, в частности, сплавы на основе меди, никеля, алюминия, магния, свинца и цинка.
См. также МЕТАЛЛЫ ЧЕРНЫЕ; СПЛАВЫ.

Черные металлы.

Стали.

Различают пять классов сталей для промышленного литья: 1) малоуглеродистые (с содержанием углерода менее 0,2%); 2) среднеуглеродистые (0,2–0,5% углерода); 3) высокоуглеродистые (более 0,5% углерода); 4) низколегированные (менее 8% легирующих элементов) и 5) высоколегированные (более 8% легирующих элементов). На среднеуглеродистые стали приходится основная масса отливок из черных металлов; такие отливки представляют собой, как правило, промышленную продукцию стандартизованной сортности. Различные виды легированных сталей разработаны для достижения высокой прочности, пластичности, ударной вязкости, коррозионной стойкости, теплостойкости и усталостной прочности. Литые стали по своим свойствам близки к кованой стали. Предел прочности такой стали при растяжении составляет от 400 до 1500 МПа. Масса отливок может изменяться в широком диапазоне – от 100 г до 200 т и более, толщина в сечении – от 5 мм до 1,5 м. Длина отливки может превышать 30 м. Сталь – универсальный материал для литья. Благодаря своей высокой прочности и пластичности она представляет собой превосходный материал для машиностроения.

Ковкий чугун.

Существуют два основных класса ковкого чугуна: обычного качества и перлитный. Делают отливки также из некоторых легированных ковких чугунов. Предел прочности при растяжении ковкого чугуна составляет 250–550 МПа. Благодаря своей усталостной прочности, высокой жесткости и хорошей обрабатываемости он идеален для станкостроения и многих других массовых производств. Масса отливок составляет от 100 г до нескольких сот килограммов, толщина в сечении обычно не более 5 см.

Литейный чугун.

К литейным чугунам относят широкий диапазон сплавов железа с углеродом и кремнием, содержащих 2–4% углерода. Для литья применяются четыре основных вида литейного чугуна: серый, белый, отбеленный и половинчатый. Предел прочности при растяжении литейного чугуна составляет 140–420 МПа, а некоторых легированных литейных чугунов – до 550 МПа. Для литейного чугуна характерны низкая пластичность и низкая ударная прочность; у конструкторов он считается хрупким материалом. Масса отливок – от 100 г до нескольких тонн. Отливки из литейного чугуна применяются практически во всех отраслях промышленности. Их себестоимость невелика, и они легко обрабатываются резанием.

Чугун с шаровидным графитом.

Шаровидные включения графита придают чугуну пластичность и другие свойства, выгодно отличающие его от серого чугуна. Шаровидность включений графита достигается путем обработки чугуна магнием или церием непосредственно перед литьем. Предел прочности при растяжении чугуна с шаровидным графитом составляет 400–850 МПа, пластичность – от 20 до 1%. Правда, для чугуна с шаровидным графитом характерна низкая ударная прочность образца с надрезом. Отливки могут иметь как большую, так и малую толщину в сечении, масса – от 0,5 кг до нескольких тонн.

Цветные металлы.

Медь, латунь и бронза.

Существует много различных сплавов на основе меди, пригодных для литья. Медь применяется в тех случаях, когда необходима высокая тепло- и электропроводность. Латунь (сплав меди с цинком) используется, когда желателен недорогостоящий, умеренно коррозионностойкий материал для изготовления разнообразных изделий общего назначения. Предел прочности при растяжении литой латуни составляет 180–300 МПа. Бронза (сплав меди с оловом, к которому могут добавляться цинк и никель) применяется в тех случаях, когда требуется повышенная прочность. Предел прочности при растяжении литых бронз составляет 250–850 МПа.

Никель.

Медно-никелевые сплавы (типа монель-металла) обладают высокой коррозионной стойкостью. Для сплавов никеля с хромом (типа инконеля и нихрома) характерно высокое тепловое сопротивление. Молибдено-никелевые сплавы отличаются высокой стойкостью к соляной кислоте и окисляющим кислотам при повышенных температурах.

Алюминий.

Литые изделия из алюминиевых сплавов в последнее время применяются все шире благодаря их легкости и прочности. Такие сплавы обладают довольно высокой коррозионной стойкостью, хорошей тепло- и электропроводностью. Прочность на растяжение литых алюминиевых сплавов находится в пределах от 150 до 350 МПа.

Магний.

Магниевые сплавы применяются там, где на первом месте стоит требование легкости. Предел прочности при растяжении литых магниевых сплавов составляет 170–260 МПа.

Титан.

Титан – прочный и легкий материал – плавится в вакууме и отливается в графитовые формы. Дело том, что в процессе охлаждения поверхность титана может загрязняться вследствие реакции с материалом формы. Поэтому титан, отлитый в какие-либо другие формы, кроме форм из механически обработанного и прессованного порошкового графита, оказывается сильно загрязненным с поверхности, что проявляется в повышенной твердости и низкой пластичности при изгибе. Титановое литье применяется главным образом в авиакосмической промышленности. Прочность на растяжение литого титана – свыше 1000 МПа при относительном удлинении 5%.

Редкие и драгоценные металлы.

Отливки из золота, серебра, платины и редких металлов применяются в ювелирном деле, зубоврачебной технике (коронки, пломбы), литьем изготавливаются также некоторые детали электронных компонентов.

СПОСОБЫ ЛИТЬЯ

Основные способы литья таковы: статическая заливка, литье под давлением, центробежное литье и вакуумная заливка.

Статическая заливка.

Чаще всего применяется статическая заливка, т.е. заливка в неподвижную форму. При таком способе расплавленный металл (или неметалл – пластмасса, стекло, керамическая суспензия) просто заливается в полость неподвижной формы до ее заполнения и выдерживается до затвердевания.

Литье под давлением.

Литейная машина заполняет металлическую (стальную) литейную форму (которая обычно называется пресс-формой и может быть многогнездной) расплавленным металлом под давлением от 7 до 700 МПа. Преимущества такого метода – высокая производительность, высокое качество поверхности, точные размеры литого изделия и минимальная потребность в его механической обработке. Типичные металлы для литья под давлением – сплавы на основе цинка, алюминия, меди и олова-свинца. Благодаря низкой температуре плавления такие сплавы весьма технологичны и позволяют обеспечить малые допуски на размеры и превосходные характеристики отливок.

Сложность конфигурации отливок в случае литья под давлением ограничивается тем, что при отделении от пресс-формы отливка может быть повреждена. Кроме того, несколько ограничена толщина изделий; более предпочтительны изделия тонкого сечения, в котором расплав быстро и равномерно затвердевает.

Литейные машины для литья под давлением бывают двух типов – с холодной и горячей камерой прессования. Машины с горячей камерой прессования применяются в основном для сплавов на основе цинка. Горячая камера прессования погружена в расплавленный металл; под небольшим давлением сжатого воздуха или под действием поршня жидкий металл вытесняется из горячей камеры прессования в пресс-форму. В литейных машинах с холодной камерой прессования расплавленный алюминиевый, магниевый или медный сплав заполняет пресс-форму под давлением от 35 до 700 МПа.

Отливки, полученные литьем под давлением, применяются во многих бытовых приборах (пылесосах, стиральных машинах, телефонных аппаратах, светильниках, пишущих машинках) и очень широко – в автомобильной промышленности и в производстве компьютеров. Отливки могут быть массой от нескольких десятков граммов до 50 кг и более.

Центробежное литье.

При центробежном литье расплавленный металл заливается в песочную или металлическую литейную форму, вращающуюся вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Под действием центробежных сил металл отбрасывается от центрального литника к периферии формы, заполняя ее полости, и затвердевает, образуя отливку. Центробежное литье экономично и для некоторых видов изделий (осесимметричных типа труб, колец, обечаек и т.д.) более подходит, нежели статическая заливка.

Вакуумная заливка.

Такие металлы, как титан, легированные стали и жаропрочные сплавы, плавятся в вакууме и заливаются в многократные формы, например графитовые, помещенные в вакуум. При этом методе значительно снижается содержание газов в металле. Слитки и отливки, получаемые вакуумной заливкой, весят не более нескольких сот килограммов. В редких случаях большие количества стали (100 т и более), выплавленной по обычной технологии, разливают в вакуумной камере в установленные в ней изложницы или литейные ковши для дальнейшего литья на воздухе. Металлургические вакуумные камеры больших размеров откачиваются многонасосными системами. Получаемая таким методом сталь используется для изготовления специальных изделий ковкой или литьем; этот процесс называется вакуумной дегазацией.

ЛИТЕЙНЫЕ ФОРМЫ

Литейные формы делятся на многократные и разовые (песочные). Многократные формы бывают металлические (изложницы и кокили), либо графитовые или керамические огнеупорные.

Многократные формы.

Металлические формы (изложницы и кокили) для стали делают обычно из чугуна, иногда – из жаростойкой стали. Для литья цветных металлов, таких, как латунь, цинк и алюминий, пользуются чугунными, медными и латунными формами.

Изложницы.

Это наиболее распространенный вид многократных литейных форм. Чаще всего изложницы делают из чугуна и применяют для получения стальных слитков на начальном этапе производства кованой или катаной стали. Изложницы относятся к открытым литейным формам, поскольку металл заполняет их сверху самотеком. Применяются также «сквозные» изложницы, открытые и сверху, и снизу. Высота изложниц может составлять 1–4,5 м, диаметр – от 0,3 до 3 м. Толщина стенки отливки зависит от размеров изложницы. Конфигурация может быть разной – от круглой до прямоугольной. Полость изложницы несколько расширяется кверху, что необходимо для извлечения слитка.

Готовая к заливке изложница располагается на толстой чугунной плите. Как правило, изложницы заполняются сверху. Стенки полости изложницы должны быть гладкими и чистыми; при заливке нужно следить за тем, чтобы металл не расплескивался и не разбрызгивался на стенки. Залитый металл затвердевает в изложнице, после чего слиток вынимают («раздевают слиток»). После остывания изложницы ее чистят изнутри, опрыскивают формовочной краской и используют снова. Одна изложница позволяет получить 70–100 слитков. Для дальнейшей обработки ковкой или прокаткой слиток нагревают до высокой температуры.

Кокили.

Это закрытые металлические литейные формы с внутренней полостью, соответствующей конфигурации изделия, и литниковой (заливочной) системой, которые выполняются путем механической обработки в чугунном, бронзовом, алюминиевом или стальном блоке. Кокиль состоит из двух или большего числа деталей, после соединения которых остается лишь небольшое отверстие сверху для заливки расплавленного металла. Для формования внутренних полостей в кокиль закладываются гипсовые, песочные, стеклянные, металлические или керамические «стержни». Литьем в кокиль получают отливки из сплавов на основе алюминия, меди, цинка, магния, олова и свинца.

Литье в кокиль применяется лишь в тех случаях, когда требуется получить не менее 1000 отливок. Ресурс кокиля достигает нескольких сотен тысяч отливок. Кокиль идет в скрап, когда (из-за постепенного выгорания от расплавленного металла) начинает недопустимо снижаться качество поверхности отливок и перестают выдерживаться расчетные допуски на их размеры.

Графитовые и огнеупорные формы.

Такие формы состоят из двух или большего числа деталей, при соединении которых образуется требуемая полость. Форма может иметь вертикальную, горизонтальную или наклонную поверхность разъема либо разбираться на отдельные блоки; это облегчает извлечение отливки. После извлечения форму можно собрать и использовать снова. Графитовые формы допускают сотни отливок, керамические – лишь несколько.

Графитовые многократные формы можно изготовить путем механической обработки графита, а керамические легко формуются, так что они значительно дешевле металлических форм. Графитовые и огнеупорные формы могут использоваться для повторного литья в случае неудовлетворительных отливок, полученных литьем в кокиль.

Огнеупорные формы делают из фарфоровой глины (каолина) и других высокоогнеупорных материалов. При этом используются модели из легкообрабатываемых металлов или из пластмассы. Порошкообразный или гранулированный огнеупор замешивают с глиной на воде, полученную смесь формуют и заготовку литейной формы обжигают так же, как кирпичи или посуду.

Разовые формы.

На песочные литейные формы налагается гораздо меньше всяческих ограничений, нежели на любые другие. Они пригодны для получения отливок любых размеров, любой конфигурации, из любого сплава; они наименее требовательны к конструкции изделия. Песочные формы изготавливают из пластичного огнеупорного материала (обычно кремнистого песка), придавая ему нужную конфигурацию, чтобы залитый металл по затвердевании сохранил эту конфигурацию и мог быть отделен от формы.

Формовочную смесь получают, замешивая на воде в специальной машине песок с глиной и органическими связующими.

При изготовлении песчаной формы в ней предусматривают верхнее литниковое отверстие с «чашей» для заливки металла и внутреннюю литниковую систему каналов для питания отливки расплавленным металлом в процессе затвердевания, так как иначе из-за усадки при затвердевании (свойственной большинству металлов) в отливке могут образовываться пустоты (усадочные раковины).

Оболочковые формы.

Такие формы бывают двух типов: из материала с низкой температурой плавления (гипс) и из материала с высокой температурой плавления (на основе тонкого порошка диоксида кремния). Гипсовую оболочковую форму изготавливают, замешивая на воде гипсовый материал с крепителем (быстроотверждающимся полимером) до тонкой консистенции и облицовывая такой смесью модель отливки. После того как материал формы затвердеет, ее разрезают, обрабатывают и сушат, а затем «спаривают» две полуформы и заливают. Такой способ литья пригоден только для цветных металлов.

Литье по восковым выплавляемым моделям.

Такой метод литья применяется для драгоценных металлов, стали и других сплавов с высокой температурой плавления. Сначала изготавливают пресс-форму, соответствующую отливаемой детали. Ее обычно выполняют из легкоплавкого металла или (механической обработкой) из латуни. Затем, заполняя пресс-форму парафином, пластмассой или ртутью (после этого замораживаемой), получают модель для одной отливки. Модель облицовывают огнеупорным материалом. Материал оболочковой формы получают из тонкого порошка огнеупора (например, пудры диоксида кремния) и жидкого связующего. Слой огнеупорной облицовки уплотняют вибрацией. После того как он затвердеет, форму нагревают, парафиновая или пластмассовая модель расплавляется и жидкость вытекает из формы. Затем форму обжигают для удаления газов и в нагретом состоянии заливают жидким металлом, который поступает самотеком, под давлением сжатого воздуха или под действием центробежных сил (в машине для центробежного литья).

Керамические формы.

Керамические формы изготавливаются из фарфоровой глины, силлиманита, муллита (алюмосиликаты) или других высокоогнеупорных материалов. При изготовлении таких форм обычно пользуются моделями из легкообрабатываемых металлов или из пластмассы. Порошкообразные или гранулированные огнеупорные материалы смешивают с жидким связующим (этилсиликатом) до студнеподобной консистенции. Только что изготовленная форма пластична, так что модель можно извлечь из нее, не повредив полость формы. Затем форму обжигают при высокой температуре и заливают расплавом нужного металла – стали, твердого хрупкого сплава, сплава на основе редких металлов и пр. Такой метод позволяет изготавливать формы любых типов и пригоден как для мелкосерийного, так и для крупносерийного производства.
См. также КЕРАМИКА ПРОМЫШЛЕННАЯ.

Юдкин В.С. Производство и литье сплавов цветных металлов. М., 1967–1971
Бауман Б.В. и др. Литейное производство. М., 1971
Степанов Ю.А. и др. Технология литейного производства. М., 1983

Читайте также: