Металлическое литье металлов: виды, технологии и особенности

Процесс металлического литья представляет собой способ изготовления металлических изделий путем заливки расплавленного металла в специальную форму.

Отливка из металла на заказ – распространенная и востребованная услуга в сфере обработки металла, которая незаменима во многих областях производства.

Важно отметить, что практически любой металл может быть расплавлен и подвергнут данному процессу, однако, каждый сплав обладает своими уникальными химическими и физическими свойствами. Химический состав и структура металла играют важную роль в этом процессе, влияют на его особенности и технологию.

Все виды металлов можно разделить на 2 большие группы:

• Черные: железо и сплавы с высоким его содержанием (стали, ферросплавы, чугуны), а также марганец и хром
• Цветные: медь, цинк, алюминий, свинец, никель, олово, серебро и так далее. Металлы этой группы способны создавать на поверхности оксидную пленку, предотвращающую дальнейшее разрушение металла.

По химическому составу выделяют несколько видов стали.

• Низкоуглеродистая – содержание углерода менее 0,25%. Такой вид стали широко доступен на рынке и активно используется во многих областях за счет его мягкости, гибкости и легкости в обработке;
• Среднеуглеродистая – содержание углерода 0,25%-0,6% Часто применяется в машиностроении, часто требует дополнительной обработки и улучшения характеристик;
• Высокоуглеродистая – содержание углерода 0,7%-2% твердый и устойчивый к истиранию вид стали, однако, в тоже время весьма хрупкий. Область применения крайне широка, но для снижения хрупкости в материал часто добавляют дополнительные добавки.
• Низколегированная – содержание дополнительных улучшающих примесей не более 2,5 %;
• Высоколегированная – содержание дополнительных улучшающих примесей более 10%;

Под легированием подразумевается добавление в сплав различных примесей, улучшающих изначальные характеристики и свойства материала.

Низкоуглеродистая сталь широко применяется в небольших производствах и кустарном производстве за счет своей доступности и легкости в обработке. В промышленности чаще используют средне углеродистую сталь, обогащенную легирующими элементами для улучшения различных ее свойств и устранения недостатков, таких как хрупкость и склонность к образованию трещин при ударах

Чугун, считающийся хрупким сплавом, также используется в различных отраслях промышленности, благодаря своей низкой себестоимости производства.

В свою очередь, чугун также делится на несколько видов:

• литейный – отличительными характеристикой является высокая жесткость материала. Такое сырье часто применяется в сфере станкостроения;
• ковкий – содержание углерода 2-4%, широко применяется во многих отраслях, легко обрабатывается;
• с шаровидным графитом – самый пластичный вид чугуна, основной недостаток материала – хрупкость, низкая ударная прочность.

Выделяют четыре распространенных метода отливки металла:

• Статический – самый популярный метод, в процессе которого, расплавленный металл заливается в статичную, зафиксированную форм. После остывания изделие извлекается для последующей обработки.
• Под давлением – позволяет точно и эффективно заполнять весь объем формы.
• Центробежный- при этом методе металл заливается во вращающуюся форму, часто из песка или металла. Этот метод нередко применяется для создания труб и других круглых полых изделий.
• Вакуумный – процесс происходит в вакууме, что способствует снижению содержанию газов в сплаве.

Формы, применяемые для отливки разделяют на 2 типа:

• многократно используемые
• песочные (одноразовые)

Многократные

Многократные формы, в свою очередь, подразделяются на:

• металлические: изложницы и кокили;
• графитовые;
• огнеупорные керамические;

Изложницы используются для литья кованых и катаных сталей и часто изготавливаются из чугуна. Заполняются сплавом сверху.

Кокили представляют собой закрытую композитную форму, собранную из нескольких частей и имеющую небольшое отверстие для заливки сплава.

Графитовые формы создаются методом механической обработки графита.

Керамические формы производятся из огнестойкой керамической глины.

Одноразовые

Песочные формы создаются из кремнистого песка и подходят для отливки изделий любого размера, формы и из любого сплава.

Специализированное оборудование и инструменты для литья различного вида широко распространено на многих производствах связанных с переработкой или производством металла. От того, насколько точно и качественно будет проведена эта работа, во многом, зависит надежность заготовки и итоговой металлической конструкции.

Халатность или ошибки в процессе производства приводят к браку: появлению инородных включений или пустот в производимых изделиях.

Проще и надежнее всего работать с чугуном: сплав обладает хорошей текучестью, что обеспечивает минимальное количество брака и простоту производства.

В то же время для изготовления качественных деталей из стали приходится прибегать к более сложным технологическим процессам.

1. Сырье смешивается и подвергается нагреву в доменных печах. Важно, чтобы сплав находился в жидком состоянии и имели хорошую текучесть, что обеспечивает равномерное заполнение формы любой сложности без пустот и дефектов. Если сырье имеет вязкую текстуру, это может привести к неполному заполнению формы.
2. Затем начинается заполнение формы жидким металлом. Этот процесс, хоть и кажется простым на первый взгляд, требует тщательной подготовки. Сначала создается деревянный макет детали, который должен быть большего размера, чем итоговое изделие, чтобы учесть усадку металла после остывания. Затем этот макет помещается в песчаную или глиняную форму. Затем будущую деталь достают из формы приступают к финальному этапу этапу обработки.
3. Готовое изделие очищают от остатков формы с использованием наждачных станков или дробеструйных аппаратов.

Отливка металла значимое направление в различных сферах промышленности, позволяющее создавать сложные металлические детали, заготовки и другие изделия.

Технологии отливки продолжают совершенствоваться, сейчас основная задача специалистов, как можно больше автоматизировать процесс, сделать его еще более точным и предсказуемым, чтобы максимально снизить количество брака даже при работе со сложными видами сырья.