Изготовление отливок в металлических формах

Изготовление отливок в металлических формах осуществляется различными способами. Наибольшее распространение получили литье в кокиль, под давлением и центробежное.

Литье в кокиль – изготовление отливок из расплавлен­ного металла в металлических формах-кокилях. Форми­рование отливки происходит при интенсивном отводе теплоты от расплавленного металла, от затвердевающей и охлаждающейся отливки к массивному металлическому кокилю.

Основные элементы кокиля – полуформы, поддоны, стержни и т.д. – обычно изготавливают из серого и высокопрочного чугунов, стали и алюминиевых сплавов литьём, механической обработкой и т.д.

Отливки простой конфигурации изготавливают в неразъёмных кокилях (рис. 2.1, а). Несложные отливки с небольшими выступами и впадинами на наружных поверхностях изготавливают в кокилях с вертикальным разъёмом (рис. 2.1, б). При изготовлении крупных, простых по конфигурации отливок используют кокили с горизонтальными разъёмами (рис. 2.1, в). Кокили с комбинированным разъёмом применяют при изготовлении сложных отливок. Полости в отливках получают с помощью песчаных или металлических стержней. Металлические стержни удаляют из отливки после образования в ней прочной корки.

Расплавленный металл в форму подводят сверху, снизу (сифоном), сбоку – через щелевидный питатель или питатели, расположенные на нескольких уровнях. Для удаления воздуха и газов по плоскости разъёма кокиля прорезают вентиляционные каналы. Отливки из плоскости кокиля извлекают выталкивателями. Заданный тепловой режим литья обеспечивается системой подогрева и охлаждения кокиля. Все операции технологического процесса механизированы и автоматизированы.

Литье в кокиль позволяет сократить, а во многих случаях полностью избежать расхода формовочных и стержневых смесей, трудоемких операций формовки и выбивки форм, повысить точность размеров отливок и уменьшить шероховатость поверхности, снизить в 2 раза объем механической обработки отливок. Литьем в кокиль получают разнообразные отливки с толщиной стенок 3 – 100 мм и массой 0,1 – 500 кг.

Литьё  под давлением – процесс получения отливок в металлических формах (пресс-формах), при котором заливка расплавленного металла в форму и формирова­ние отливки осуществляется под давлением при интенсив­ном отводе теплоты от залитого металла, затвердевающей и охлаждающейся отливки к массивной металлической пресс-форме.

Отливку изготавливают на специальных ма­шинах литья под давлением с холодной или горячей камерой прессования.

При изготовлении отливок на машинах с холодной горизонтальной камерой прессования порцию расплавленного металла заливают в камеру прессования. Пресс-форма состоит из подвижной и неподвижной полуформ. В пресс-форму металл подаётся под действием плунжера. Полости в отливке получают установкой в форму металлических стержней. После затвердевания пресс-форма раскрывается, и отливка удаляется из полости выталкивателями. Машины с холодной камерой прессования применяют для изготовления отливок массой до 45 кг. Давление плунжера на расплавленный металл составляет 50 – 100 МПа и более.

Литьё под давлением является высокомеханизированным и автоматизированным процессом. Литьё под давлением позволяет получать отливки, максимально приближенные по форме и размерам к готовой детали, дает возможность изготовить сложные тонкостенные отливки с толщиной стенок 0,8 – 6 мм и отверстиями диаметром до 1 мм, массой от нескольких граммов  до 45 кг.

Недостатком этого способа является высокая стоимость, сложность изготовления, ограниченный срок службы пресс-форм, опасность появления трещин в от­ливках.

Центробежное литье – процесс получения отливок из расплавленного металла во вращающихся формах. Формирование отливки осуществляется в поле действия центробежных сил, что измельчает их структуру, очищает расплав от неметаллических включений, повышает меха­нические свойства и герметичность отливок. Центробеж­ным литьем изготавливают отливки на специальных маши­нах с горизонтальной или вертикальной осью вращения. Схемы изготовления отливок на центробежных машинах представлены на рис. 2.2.

Для изготовления отливок центробежным литьём используют автоматические однопозиционные и многопозиционные карусельные машины, в которых управление всеми технологическими операциями процесса осуществляется от ЭВМ.

При центробежном литье исключаются затраты на изготовление стержней, меньше расход металла на литниковую систему, лучше заполняемость форм металлом, выше плотность отливки, чем при литье в песчаные формы.