Литейное производство — это способ получения деталей заливкой расплавленного металла в форму, полость которой повторяет конфигурацию будущей отливки. Остывая, металл затвердевает и принимает очертания полости: так получают и корпуса насосов весом в сотни килограммов, и небольшие втулки.
Технология литья стара как мир, но разговор о ней быстро упирается в профессиональные термины: опока, кокиль, жеребейка, шихта, литниковая система. Ниже — основные понятия литейного производства: от сути процесса до словаря терминов, с которыми вы столкнётесь при заказе отливок.
Что такое литейное производство
Литейное производство — это отрасль машиностроения, которая занимается получением отливок: заготовок и готовых деталей, изготовленных заливкой расплавленного металла в литейную форму. Расплав заполняет полость, повторяющую контуры детали, остывает и кристаллизуется. После извлечения из формы отливку при необходимости отправляют на термическую и механическую обработку.
Литьём получают детали практически любой массы и сложности — от нескольких граммов до сотен тонн. Чаще всего применяют чугун, сталь, алюминиевые и медные сплавы. Сама технология не требует больших капитальных затрат по сравнению с ковкой или штамповкой, поэтому литьё остаётся самым распространённым способом получения заготовок: в машинах и оборудовании доля литых деталей доходит до 40–50 %.
Этапы изготовления отливки
Любая отливка проходит один и тот же путь, независимо от материала и способа литья:
- Изготовление модельной оснастки — по чертежу или 3D-модели детали.
- Изготовление литейной формы (изложницы), полость которой повторяет контур отливки.
- Плавка и очистка металла или сплава.
- Заливка расплава в формы.
- Охлаждение и затвердевание отливки.
- Снятие формы и извлечение отливки.
- Удаление литников, заливов и облоя, при необходимости — термическая обработка.
Для плавки используют шихтовые материалы: чушковый чугун, лом, возврат собственного производства, ферросплавы и флюсы. Подробнее о том, как устроено производство на нашем заводе, — на странице «Литейное производство».
Свойства литейных сплавов
Качество отливки определяется литейными свойствами сплава. Их четыре.
Жидкотекучесть — способность расплава заполнять форму и чётко воспроизводить её контуры. Зависит от температурного интервала кристаллизации, вязкости, поверхностного натяжения, температуры заливки и химического состава сплава. Самые жидкотекучие сплавы — серый чугун, наименее жидкотекучие — магниевые.
Усадка — уменьшение объёма и линейных размеров сплава при охлаждении и затвердевании. Различают линейную усадку (изменение размеров отливки) и объёмную (уменьшение объёма металла в форме). Величина усадки зависит от состава сплава, температуры заливки и скорости охлаждения — её учитывают ещё на стадии проектирования оснастки.
Ликвация — неоднородность химического состава по сечению отливки. При медленном остывании кристаллы, выпадающие первыми, содержат меньше примесей, чем выпадающие позже. Чем быстрее остывает сплав, тем слабее выражена ликвация.
Газопоглощение — способность расплава растворять азот, водород и кислород. Избыток газов приводит к появлению раковин и пор в отливке, поэтому расплав защищают от контакта с воздухом и контролируют свойства формы.
Основные термины литейного производства
Разговор о литье быстро упирается в профессиональные термины — опока, кокиль, жеребейка, шихта, литниковая система. Без них не объяснить ни технологию, ни цену детали. Ниже — короткие определения: что означает каждый термин и как он работает на реальном производстве.
Что такое опока
Опока — это жёсткая рама без дна и крышки, в которую набивают формовочную смесь. Она удерживает форму при уплотнении, кантовке и заливке: две опоки, сложенные вместе, образуют верхнюю и нижнюю полуформы. Делают их из чугуна, стали или алюминия, размеры стандартизированы.
На практике опоки нужны не всегда: безопочная формовка в ХТС позволяет обойтись без них — именно так устроено основное производство на нашем заводе. Как это работает, — на странице «Литейное производство».
Что такое кокиль
Кокиль — это металлическая литейная форма многократного использования. В отличие от разовой песчаной формы, кокиль выдерживает сотни и тысячи заливок. Отливка получает более чистую поверхность, точные размеры и плотную структуру металла, поэтому кокильное литьё выбирают для серийных деталей, где важна повторяемость.
Оснастка дороже разовой формы, но уже при тираже в несколько десятков штук окупается. Как делают чугунные кокили и что даёт кокильное литьё, — в статье «Изготовление чугунных кокилей с расплавляемой оснасткой».
Жеребейка — что это
Жеребейка — это металлический элемент, который фиксирует стержень внутри полости формы. При заливке расплав давит на стержень, и без жеребеек он всплывает или смещается — внутренняя полость детали получается не там, где нужно. Бывают тарельчатые, скобчатые, с распорками; для ответственных отливок жеребейки делают из того же сплава, что и сама отливка.
Для заказчика это означает точную геометрию внутренних полостей детали — например, каналов в корпусах насосов.
Что такое шихта
Шихта — это исходные материалы для плавки: чушковый чугун, металлолом, возврат собственного производства, ферросплавы и флюсы. Состав шихты напрямую определяет химический состав расплава, а значит — марку чугуна и механические свойства отливки.
Расчёт шихты под каждую марку — рутинная часть техпроцесса: у нас это СЧ10–СЧ35, легированные и антифрикционные чугуны. Нужна отливка конкретной марки — пришлите чертёж или 3D-модель, подберём состав и посчитаем стоимость. См. страницу «Чугунное литьё на заказ».
Литниковая система: что это
Литниковая система — это каналы, по которым расплав из ковша попадает в полость формы: литниковая чаша, стояк, шлакоуловитель и питатели. Её задача — заполнить форму быстро, без захвата воздуха и шлака, иначе в отливке появятся газовые раковины и неметаллические включения.
От расчёта литниковой системы зависят плотность металла и доля брака, поэтому её считают, а не рисуют на глаз.
Стержень, форма и прибыль
Три термина, которые встречаются в любом обсуждении литья:
Литейная форма — полость, в которую заливают расплав. Бывает разовой (песчано-глинистая, ХТС — разрушается после заливки) и многократной (кокиль — выдерживает тысячи заливок).
Стержень — элемент формы, формирующий внутренние полости детали. Устанавливается внутри формы и удерживается от всплытия жеребейками.
Прибыль — запас металла над отливкой, который компенсирует усадку при затвердевании. После остывания прибыль отрезают и возвращают в шихту.
Как заказать литьё на заводе «Промдеталь»
Термины разобраны. Когда впереди конкретная деталь, разбираться во всех тонкостях формовки не нужно: пришлите чертёж или 3D-модель на rlmz@mail.ru или позвоните +7 (4932) 39-70-31 — рассчитаем стоимость чугунного литья за 1 рабочий день.
Отливаем от 1 штуки до серии, вес отливки до 650 кг, марки СЧ10–СЧ35, ЧХ, АЧС, ЖЧХ. Доставка по России. Подробнее об условиях — на странице «Чугунное литьё на заказ».