Литье металла в хтс

Обновлено: 04.07.2024

Литье металла в формы из холоднотвердеющих смесей (ХТС) позволяет получить точные и качественные изделия. В процессе работы создаются формы для литья, которые можно использовать многократно. В целом технология имеет ряд преимуществ и особенностей, которые мы подробно рассмотрим в этой статье.

Что представляет собой метод и каковы основные этапы работы

Это метод литья, при котором сплав в жидком виде льется в форму, созданную при помощи уплотнения песчаной смеси. Чтобы песчинки были связаны между собой, песок смешивают со смолой и иными материалами.

Вся работа выполняется поэтапно:

модель помещается в песчаную смесь, что позволяет создать требуемую форму;
в нужных местах оттиск соединяется с литниковой системой;
из формы вынимается модель;
оттиск заполняется горячим металлом в жидком виде;
металл выдерживается в форме согласно технологии до полного застывания;
отливка вынимается, освобождается от литников и выпоров.

Модели для создания оттиска изготавливаются по чертежам, выполненным профессиональными технологами и конструкторами. Сами модели могут быть деревянными, пластиковыми, металлическими и даже пенополистироловыми. При этом нужно учитывать, что после остывания металл дает усадку, поэтому модель превосходит готовую отливку по размерам.

В процессе создания формы модели оставляют в смеси полости-отпечатки, после чего в них помещается песчаный стержень. В некоторых случаях стержням требуется усиление арматурой из проволоки. Затем форма оснащается литниками и воронкой для заливания металла. Возникающие пары и газ должны отводиться через песок или стояки. Последние могут создаваться прямо в оттиске или же отдельно.

Чтобы управлять кристаллизацией металла, используют металлические пластины и холодильники. Особая технология позволяет исключить образование внутренних пустот в отливках, а также их пористость. После охлаждения отливку отделяют от формы и отправляют на обработку.

В чем заключаются преимущества литья в холоднотвердеющие смеси?

Данный метод пользуется высокой популярностью, несмотря на то, что работа эта технологически сложна и стоит дороже, чем литье в землю. Это обосновано следующими преимуществами способа:

Чтобы сделать смесь для создания оттиска и быстро подать ее в опоки, понадобится только смеситель – многофункциональное устройство.
Формы и стержни делаются из одних и тех же материалов.
Работа может выполняться на производственной площадке даже при температуре ниже нуля.
Трамбовать смесь не нужно слишком усердно, поскольку холоднотвердеющие смеси очень пластичны и хорошо заполняют оттиск модели.
Стержни не составляет труда удалить из внутренних полостей отливки, поскольку смола попросту сгорает из-за высокой температуры расплавленного металла.
ХТС применяют для создания изделий почти любой формы из черного и цветного металла.
Можно серьезно сэкономить на опочной оснастке, методах механизации, а также на производственных площадях.

При таком методе литья не нужна просушка, которая понадобилась бы при других способах отливки изделий. Литье в холоднотвердеющие смеси позволяет рассчитывать на более точный результат, нежели при литье в землю. Метод применяется преимущественно тогда, когда нужно более качественное литье с меньшей обработкой металлических заготовок.

При этом всем стоит отметить, что оснастка может быстро сменяться, что обеспечивает высокую гибкость при создании многономенклатурной продукции.

Возникли вопросы?

Что лучше: литье в землю или в ХТС?

Конечно, литье в землю будет более дешевым. Но литье в ХТС имеет целый ряд преимуществ перед литьем в землю:

Отсутствуют наплывы и отклонения от запланированных размеров изделия.
Готовые поверхности можно будет получить без дальнейшей обработки.
На поверхности, которые будут подлежать обработке, дается совсем небольшой припуск – около 2–3 мм.
Внутри готового изделия практически полностью отсутствуют литейные поры и раковины.
Поскольку припуск нужно делать меньше, изделие получается более качественным, и его вес будет ниже.

Поэтому такой способ выбирают, если нужно получить высокоточные и качественные отливки, которые подлежат минимальной обработке. Позвоните, и мы предоставим вам более подробные консультации по услугам!

Если у вас возникли вопросы или вы хотите узнать цены, обращайтесь в отдел сбыта по телефону:

Профессиональные сотрудники предоставят Вам дополнительную информацию и помогут оформить заявку.

Литье ХТС

Литье в ХТС - сравнительно простой и эффективный способ получения отливок из чугуна. Технология отливки металла в холодно твердеющие смеси, также называемая Alphaset (альфасет) процессом сравнима с традиционным литьем металла в песчано-глинистые формы, поскольку используется подобная модельная оснастка и металлические опоки или стержневые ящики.

Отличие метода в том, что в качестве связующего вещества для смесей песка используют искусственные смолы, которые не требуют нагрева в сушильных печах после изготовления, и позволяют получать высокую прочность смеси ХТС при быстрой скорости отверждения.

Технология литья ХТС имеет целый ряд безусловных преимуществ:

быстрота и простота формообразования,
получение отливок требуемой точности и шероховатости поверхностей,
возможность изготовления деталей и заготовок со сложной геометрией,
низкий % брака: газовых раковин, пригара, размыва и др.,
отливки не требуют сложной механической обработки,
готовые изделия имеют меньшую массу.

Приготовление холоднотвердеющих смесей выполняется на 3-х формовочных линиях. В процессе приготовления состава в смеситель из бункера-накопителя поступает песок, затем по трубопроводам из раздельных емкостей подаются катализатор и жидкая смола.

Для обеспечения оперативности в производственном цикле оборудование расположено непосредственно на участке изготовления форм, поскольку процесс приготовления ХТС прост и быстротечен, а приготовленная смесь остается пластичной ограниченный промежуток времени. Из смесителя ХТС подается непосредственно в опоку или стержневый ящик.

Состав ХТС смесей

Возможность многократного использования форм, низкий процент дефектов, высокое качество поверхностей, сравнительно низкие временные затраты на механическую обработку отливки – это факторы, которые делают литье в ХТС экономически привлекательным.

В состав холодно твердеющих смесей входит:

песок кварцевый,
смола (полимерная или органическая),
катализатор отверждения смолы (отвердитель).

В работе мы используем смолу и отвердитель ведущих мировых производителей альфасет-связующих «Уралхимпласт – Хюттенес Альбертус» и «OY LUX AB». За счет связующих составляющих, смесь твердеет и принимает заданную форму без воздействия высоких температур, на воздухе в среднем за 5-15 минут. Современные смеси обладают хорошей текучестью, за счет которой удается обеспечить точность и качественное заполнение.

Метод ХТС литья

Метод ХТС литья позволяет получать отливки высокого качества поверхности литья, без засоров и газовых дефектов, а также формовать полости в отливке. Заливка расплавленного металла выполняется в форму, полость которой имеет конфигурацию требуемой детали.

Формы, применяемые для литья, отличаются прочностью, огнеупорностью, податливаемостью и выбиваемостью. Такие характеристики позволяют им выдерживать тепловые и механические воздействия: при заполнении форм расплавленным металлом и выбивки отливки.

Как правило, литье в формы ХТС используют, когда отношение массы формы к массе заливки металла не превышает 3:1. ХТС применяются для создания форм как для штучного, так и мелкосерийного производства: подшипников, опор, букс, бугелей, станин и др.

Качество литья в ХТС

Литье в ХТС – приоритетное направление деятельности ООО «Ремтехсервис», в котором мы достигли высокого технологического уровня и поэтому можем изготавливать отливки из чугуна любой степени сложности.

Наше предприятие для литья чугуна ХТС производит металл марок:

серый чугун СЧ20-25,
высокопрочный чугун ВЧ40-45.

Литье в хтс имеет 9-11 класс точности согласно ГОСТ 26645-85. Отливки получаются гладкими и точными, требуемого уровня шероховатости, поэтому практически не нуждаются в механической обработке.

Для анализа металлов и сплавов мы используем оптико-эмиссионный спектрометр Q4 TASMAN 170 ф. Bruker (Германия). После каждой производственной операции на нашем предприятии выполняется контроль качества.

Литье в холоднотвердеющие смеси

К холоднотвердеющим относятся все смеси, процесс отвердения в которых запускается без участия сушильных печей. В раствор вводят отвердители и связующие вещества, обеспечивающие самозатвердевание смесей в естественных условиях в течение 10-15 минут. Современная технология напоминает традиционную, при которой металл заливали в песчано-глинистые формы. Разница в том, что сегодня в качестве связующих элементов включают искусственные смолы.

Когда целесообразно литье в холоднотвердеющие смеси

Чтобы смолы отвердели, используют технологию продувки. Такой способ позволяет изготавливать отливки 7 класса точности, соответствующие параметрам ГОСТ 26645-85.

Есть две причины, из-за которых ХТС использовать нежелательно: высокая стоимость синтетических смол и вызывающая сложности регенерация смесей. С экономической точки зрение участие холоднотвердеющих смесей обосновано только в ситуации, при которой масса формы к массе заливки относится в пропорции 3:1. По этой причине смеси применяют не всегда, а в основном для производства стержней, основное назначение которых — формовать в отливе полости.

К положительным сторонам метода литья в ХТС относят высококачественные поверхности, без засоров и газовых дефектов, которые могут возникать при использовании других технологий.

Классификация смесей

К основным компонентам, которые входят в состав ХТС, относятся кварцевый песок, органическая или полимерная смола и вещество, которое отвечает за быстрое отверждение смолы — катализатор. Кроме перечисленных составляющих в смесь добавляют регуляторы скорости отверждения, а также другие компоненты, благодаря которым материал достигает необходимого технического состояния. Например, некоторые из них делают более легким процесс выбивки, другие повышают антипригарность, термостойкость или газопроницаемость.

Сейчас производят более 100 разновидностей ХТС, применяемых для изготовления стержней и форм. Их можно разделить на категории, используя такие критерии, как:

способ отверждения — продувка реагентами или ввод катализатора;
вид связующего компонента — неорганического, органического, смешанного;
реологические качества смесей — жидкоподвижные, сыпучие, пластичные;
длительность отверждения — от 5-180 секунд до 30-45 минут.

Связующие подбирают, учитывая экономические показатели, экологические требования, необходимое качество отливок, регенерирующие свойства смеси, если ее планируется использовать повторно. Формы и стержни, изготовленные с помощью ХТС, могут иметь простую или сложную структуру, обладать высокой чистотой поверхности и максимально точной геометрией.

Как происходит процесс литья

Основное оборудование для приготовления холоднотвердеющих смесей — мощные шнековые или лопастные смесители. Вследствие быстротекущего производственного процесса установки размещают прямо на участке для изготовления форм.

В первую очередь в смеситель загружают кварцевый песок, затем из отдельных резервуаров по трубам поступает жидкий катализатор, следом за ним — смола, также в жидком виде. Пластичность состава сохраняется недолго, не более получаса. За это время нужно успеть выполнить формовку, иначе смесь затвердеет и производство остановится. Из смесительной установки раствор ХТС подается напрямую в стержневые ящики — опоки.

Особенности литья в ХТС

Технологию литья в ХТС ценят за то, что готовые формы для отлива деталей можно применять неоднократно. Некоторые компании целенаправленно используют этот способ, чтобы заметно минимизировать затраты — не приходится каждый раз изготавливать новые формы. Таким образом, компенсируется высокая себестоимость получения ХТС, при этом готовые отливки выходят идеально точными, ровными и гладкими. Они не требуют доработки, которая повлекла бы за собой дополнительные вложения.

ХТС процесс — это производство форм и стержней для отливок, для которого используют холоднотвердеющие смеси. Их обычно готовят из сыпучих составов путем воздействия газовыми реагентами. За прочность раствора отвечают вещества с сильными скрепляющими характеристиками, их также добавляют в процессе изготовления смеси. Термообработки для застывания и отвердения не требуется.

ХТС-технология возникла и стала востребованной около 10 лет назад, то есть ее можно считать сравнительно молодой. Ее нельзя отнести к массовым методам вследствие некоторой сложности процесса и высоких затрат, но преимущества технологии уже оценили металлургии и других отраслях промышленности.

Формовка происходит путем заливки ХТС в опоку. Затем требуется небольшое время для отверждения, обычно 20-30 минут. Температура на участке поддерживается в области комнатной, то есть около +20°С. В результате получаются литейные ХТС. По размеру они меньше песчаных аналогов, но по стоимости выше, поэтому их редко выбирают для массового производства. Но зато литьем в ХТС легче производить сложные отливки, в которых нужно делать углубления.

Сам процесс происходит быстро, без лишних процедур и манипуляций. Главные условия для достижения требуемого результата — хорошее качество сырья и точное время изготовления. Это простая технология даже по сравнению с литьем в землю. Там необходимо производить трамбовку заготовки, а это дополнительные усилия, более длительный промежуток времени и, в целом, усложненный процесс.

Готовые формы после литья можно применять повторно. Если производство не ограниченное, а серийное, за счет многократного использования происходит значительная экономия и материальных средств, и трудовых затрат. Готовое изделие изначально получает необходимую, точно выверенную форму с гладкими стенками без повреждений и дефектов. Отсутствие доработки также положительно сказывается на экономии средств.

Для производства сложных изделий закладываются припуски на доработку в границах 1-3 мм. Это мало, если сравнить с альтернативными технологиями. Например, при литье в песок припуски 5-40 мм, как и доработка, считаются нормой, а большое количество отходов — естественным последствием. Не удивительно, что при массовом производстве металлические отходы просто огромны и невыгодны предприятию. На этом фоне более экономичные ХТС уже не кажутся настолько дорогостоящими.

Некоторые виды металла отличаются высокой ценой и сложной обработкой, поэтому для них лучше подбирать метод, благодаря которому создаются высококачественные отливки без доделок. К таким металлам относятся дорогие виды стали, алюминий медь, легированный чугун.

Достоинства формования из ХТС

Все, кто выбирают эту технологию, опираются на ее преимущества перед альтернативными технологиями:

возможность автоматизировать производственный процесс;
высокое качество отливок, соблюдение максимально точных размеров;
снижение энергозатрат вследствие естественного изготовления без нагрева;
минимальное количество повреждений и дефектов при выпуске форм;
уменьшение трудоемкости операций по доработке;
снижение себестоимости из-за использования простых установок;
минимизация вредных выбросов;
общее повышение качества труда.

Перечисленные преимущества и дали старт более активному применению ХТС в литейном производстве. Но нужно помнить и про сопутствующие минусы. Один из них — токсичность связующих компонентов, из-за которой к изделиям при хранении, транспортировке и эксплуатации предъявляются особые требования. Второй недостаток — отсутствие в составе наномодификаторов, положительно влияющих на кристаллизацию расплава и изменение формовочной массы.

ХТС-процесс получил одобрение на литейных предприятиях благодаря преимуществам и с экономической точки зрения. Благодаря ему происходят следующие процессы:

объем формовочных смесей уменьшается в 3-4 раза за счет присутствия в составе 90-95% регенерата;
мелкосерийное и серийное производство становится более гибким и оперативным благодаря быстрой замене оснастки;
сокращается количество цехов и внутрицеховых транспортировок из-за снижения объемов операций.

Вследствие перечисленных положительных сторон и преимуществ современные ХТС становятся все более популярными и востребованными, несмотря на токсичность связующих компонентов. Негативные моменты компенсируются сокращением вредных выбросов, снижением энергозатрат, улучшением условий труда и ростом рентабельности производства.

Литье металла: процесс и способы

Металл занимает важное место в хозяйственной деятельности. Ежегодно человечество добывает и вырабатывает миллионы тонн металла и его сплавов. Существует много технологий металлопереработки, но наиболее часто используется литье. Определение литью дает ГОСТ 3.1109-82: это производство изделий из жидкого металла путем его заливки в предварительно подготовленные формы. Технологии литья металлов постоянно совершенствуются, повышается качество отливок, снижается себестоимость процесса.

Металл для литья

Для обработки металла методом литья важна его текучесть. В расплавленном виде жидкий металл или сплав должен легко перетекать из одной формы в другую, заполняя все выемки. Чем выше текучесть материала, тем тоньше и сложнее изделия из него можно отливать. Сплавы с низкой текучестью схватываются и затвердевают раньше, чем заполняется отливная форма. Показатель текучести металла зависит от температуры и давления, например, литая сталь становится текучей для литья под давлением 7500 кг/см². Хорошие показатели текучести у чугуна, меди, свинца. Именно эти материалы используются для отлива изделий в промышленном производстве и в кузницах.

Устаревшая технология литья

«Земляной» метод — самая простая и древняя технология литья. Суть метода заключается в том, что жидкий металл заливается в специальную форму, собранную из двух половинок. Нагревание металла до состояния текучести осуществляется в вагранках — печах для чугуна или в домнах — печах для стали. Для расплава материала также используются инвенторные, мартеновские и другие виды печей. Перед заливкой расплава формы наполняют формовочной смесью. Если в готовом изделии предусмотрены пустоты, то в этих местах устанавливаются стержни. Поверхности формы, с которыми контактирует жидкий металл, обрабатываются специальной краской, которая предотвращает химические реакции между формовочной смесью и расплавом.

Жидкий металл заливается в формы ковшом, если речь идет о кустарном литье, или конвейером. Расплав заполняет форму и остывая приобретает нужную конфигурацию. После полного остывания половинки формы разъединяются, с готового изделия удаляется окалина, остатки формовочной смеси.

Несмотря на то, что «земляной» метод литья имеет множество недостатков: низкая производительность, возможность отливки только простых форм, энергоемкость, вредность производства, именно этим способом были отлиты практически все советские танки времен ВОВ. В настоящее время «земляной» метод используется преимущественно в частных кузнях, изготавливающих простые изделия домашнего обихода. В промышленном производстве используются более совершенные литьевые технологии, позволяющие получать качественные и сложные по конфигурации изделия.

Современные технологии литья

Новые технологии позволяют создавать отливки, к которым предъявляют высокие требования по экологичности, толщине стенок, точности размеров. Основные требования к отливкам, независимо от технологии их изготовления, устанавливает ГОСТ Р 53464-2009.

Литье в ХТС

Другое название технологии — литье в кокиль. Технология похожа на традиционное «земляное литье. Для создания металлического изделия изготавливается кокиль — разборная форма. Но в отличие от устаревшего метода в кокиль заливают не расплав, холодно-твердеющую смесь (ХТС), не требующую предварительного нагрева в печах. В состав ХТС входят отвердители, поэтому залитая смесь набирает нужную прочность на воздухе в течение 10-20 минут. При изготовлении объемных металлических конструкций для ускорения твердения кокиль с залитой ХТС продувают струями воздуха.

После затвердевания ХТС кокиль раскрывается, а готовое изделие извлекается из него и отправляется на обжиг для удаления с поверхности карбидов. Кокиль можно использовать много раз, но его изготовление обходится недешево. Поэтому технология литья ХТС применяется при изготовлении серийных и крупносерийных изделий, у которых соотношение массы кокильной формы к массе самого изделия не превышает 3:1.

Литье ХТС используется для изготовления отливок из чугуна, стали, вольфрамовых, магниевых, алюминиевых сплавов. Технология позволяет получить отливки с гладкой или мелкозернистой поверхностью. По технологии литья ХТС изготавливает 45% металлических изделий и конструкций.

отливки 7-го класса точности по ГОСТ Р 53464-2009;
высокое качество поверхности;
отсутствие газовых дефектов;
отсутствие мелких включений и засоров в отливке;
высокая герметичность изделий;
высокая производительность.

Недостатком технологии считается невозможность литья материалов с невысокими показателями текучести, например, некоторых марок стали.

Литье по газифицируемым моделям

По качеству получаемой отливки, энергозатратам и производительности этот способ считается оптимальным. Технология литья по газифицируемым моделям позволяет изготавливать металлические конструкции без ограничений по массе, объему или линейным размерам. Вместо формы или кокиля в этом случае используются модели из пенополистирола или другого синтетического материала. Перед заливкой металлического расплава модель под давлением 50 кПа обрабатывают мелкофракционной песчаной смесью. Горячий металл при заливке в модели газифицирует пенополистирол и заполняет образующиеся в нем пустоты. Выделяемые в ходе газификации летучие вещества отводятся специальной вакуумной системой. Расплавленный материал заполняет модель и принимает ее форму. Остывание расплава происходит в течение 5-7 минут. Остывшие изделия извлекаются и очищаются от антипригарного покрытия.

Литье по газифицируемым моделям может использоваться для стали марок: 25Л, 35Л, 45Л, 40Х9С2Л, 30ХНЛ, 35ХМЛ, 40Х24Н12СЛ, 20Х25Н19С2Л, 40Х23Н10СЛ, 110Г13Л и многих других. Способ подходит для литья чугуна марок: ВЧ40, ЧХ16М2, ЧХ28, СЧ15, СЧ18, ЧХ30, сплавов меди, бронзы, алюминия и пр. Точность полученных отливок в зависимости от размеров соответствует 6-10 классу по ГОСТ Р 53464-2009.

возможность изготовления деталей массой от 100 г до 10 тонн;
низкая энергоемкость и себестоимость;
не требуется сложная обработка готовых изделий;
минимальная шероховатость поверхности;
высокая скорость отливки при низкой трудоемкости.

Литье металла по газифицируемым моделям — высокотехнологичный способ изготовления деталей, которые требуют высокой точности. Именно этот метод литья используют в судостроении, авиастроении.

Литье под давлением

Технология ЛПД используется преимущественно для изготовления мелких и средних тонкостенных деталей для ПК, телефонов, бытовой техники. В России литье под давлением широко применяется в машиностроении, станкостроении. Масса отлитых изделий — от нескольких граммов до 50 кг. Для отливки используются формы из высокомарочной стали. Форма может иметь очень сложную конструкцию, в т. ч. многоступенчатую. Жидкий металл заливается в форму под давлением, которое создает мощное нагнетательное оборудование.

Метод литья под давлением используется для алюминиевых, медных, оловянно-свинцовых сплавов. Температура плавления у этих материалов относительно невысокая, поэтому способ считается высокопроизводительным и малозатратным.

низкая металлоемкость, экономный расход металла;
высокое качество поверхности;
отсутствие финишной обработки изделий.

Точность отливок ЛПД зависит от качества формы, мощности нагнетательного оборудования, физических свойств металла.

Литье по выплавляемым моделям

При использовании этой технологии заливка металла выполняется в формы из парафина или воска, которые помещаются в первичную заготовку. Горячий сплав растворяет парафин и заполняет объем первичной заготовки. Особенность этого метода заключается в том, что полученную конструкцию не нужно извлекать из опоки. Готовые детали имеют высокоточные размеры и идеально ровную поверхность.

Литье в оболочковые формы

Технология применяется для отливки изделий, прочность для которых не важна. Расплав заливается в оболочковую форму из синтетического материала, которая формируется под действием высокого давления и температуры. Оболочка упрочняется металлическим кожухом. Способ используется для отливки деталей простой конфигурации и массой до 25 кг.

Электрошлаковое литье

Инновационная технология, которая только начинает использоваться для массового производства отливок простых форм без особых требований к точности.

Расплав металла при этом способе получают путем воздействия на сырье электродуговыми разрядами высокой мощности. Для плавки железа электродуга не используется: материал плавится под действием тепла, выделяемого шлаком на который действуют разряды.

Центробежное литье

Жидкий металл выливается в форму, которая вращается одновременно в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Под действием центробежных сил металл равномерно распределяется по форме, что обеспечивает тонкостенность и высокое качество. Технология центробежного литья применяется при производстве труб.

Вакуумное литье

Технология применяется для работы с «элитными» металлами, такими как бронза, титан, высокомарочная сталь. Металл расплавляется в условиях вакуума, чтобы не допустить попадания инородных включений. Затем нагнетательным оборудованием расплав подается в форму, которая предварительно также вакуумируется. Изделия, полученные вакуумным литьем, отличаются высокой чистотой, а их масса не превышает 100 кг.

Читайте также: