Путеводитель по литейным методам и оборудованию

В этой статье мы рассмотрим пять основных методов изготовления отливок. От литья в песчано-глинистые смеси до литья по газифицируемым моделям — каждый из этих способов обладает своими особенностями, преимуществами и недостатками.

В последующих статьях мы более детально изучим каждый метод, чтобы вы могли сделать обоснованный выбор оборудования для решения конкретных производственных задач. Наша цель — не просто предоставить информацию, но и помочь вам принять осознанные решения, которые поспособствуют развитию вашего литейного производства.

ПГС

Литье в песчано-глинистые смеси (ПГС) — один из самых распространённых и традиционных методов получения отливок. Этот метод базируется на использовании форм из специальной смеси, состоящей из песка и глины (или бентонита — высоконабухающей глины) с добавлением воды и других добавок для улучшения свойств. В зависимости от способа уплотнения формовочной смеси, ей придают различные свойства и получают форму, в которую заливают металл.

Модельная оснастка может изготавливаться из дерева, металла или пластмассы. После затвердевания металла форма разрушается, и готовая отливка извлекается. Формовочную смесь можно использовать повторно, добавляя необходимое количество свежих материалов.

Преимущества

Доступность сырья

Основные компоненты смеси — песок и глина — широко распространены и относительно недороги.

Низкая стоимость производства

В сравнении с другими методами литья, процесс литья в песчано-глинистые смеси часто более экономичен.

Возможность создания сложных форм

Песчано-глинистая смесь позволяет формировать отливки практически любой сложности.

Недостатки

Ограниченная точность размеров

По сравнению с современными методами, точность размеров отливок, полученных методом ПГС, может быть ниже. Такие отливки зачастую требуют дополнительной обработки поверхности. Несмотря на эти ограничения, метод литья в песчано-глинистые смеси остаётся популярным благодаря своей простоте и доступности.

Метод литья в холоднотвердеющие смеси (ХТС)

Метод ХТС для литья металлов напоминает традиционную технологию ПГС, однако вместо природных материалов, таких как глина, здесь используются специальные полимерные связующие — смолы. Эти смолы смешиваются с песком и, благодаря катализаторам или продувке газом, быстро затвердевают на воздухе, образуя прочную форму. После заливки и затвердевания металла форма разрушается, а песчаная смесь либо утилизируется, либо проходит процесс регенерации. Для повторного использования песок очищается от остатков смолы. Этот метод позволяет добиваться высокой точности литья и использовать его для создания сложных форм.

Преимущества

• Высокая точность размеров и минимальная шероховатость поверхности отливки.
• Минимальная потребность в дополнительной обработке.
• Снижение вероятности появления газовых дефектов и засоров.
• Меньшие трудозатраты на изготовление форм по сравнению с ПГС.

Недостатки

• ХТС может быть дороже традиционных методов литья из-за стоимости высококачественных смол и катализаторов.

Метод ХТС используется для литья изделий из алюминия, чугуна, стали и цветных металлов. При правильном соблюдении технологического процесса и использовании систем регенерации песка, этот метод считается достаточно экологичным и не наносит значительного вреда окружающей среде.

Вакуумно-плёночная формовка (ВПФ)

Метод вакуумно-плёночной формовки (ВПФ) внешне напоминает литьё в песчаные или гипсовые формы, но кардинально отличается от них отсутствием связующего вещества. В этом методе металл заливается в песчаную форму, а нужный отпечаток модели создаётся за счёт вакуумирования опоки и форм, обтянутых специальной плёнкой.

После того как отливка затвердеет, вакуум отключается, и несвязанный песок осыпается с изделия, что позволяет повторно использовать его.

Преимущества:

• Благодаря технологии ВПФ, модели не имеют или имеют незначительные литейные уклоны, что позволяет получать отливки с минимальной механической обработкой и экономить металл.
• Метод обеспечивает точное и тонкостенное литьё с высокими показателями качества поверхности.
• Особые условия кристаллизации способствуют более плотной структуре металла с меньшими механическими напряжениями.

Недостатки:

• Основная сложность применения ВПФ в производстве заключается в необходимости высокого уровня технологической дисциплины.
• Требуются строгие требования к конструкции литниковой системы и качеству формовочного песка.

Метод ВПФ подходит для литья любых сплавов, включая ювелирные. Можно использовать даже деревянные или пластиковые модели, так как особенности образования формы не создают значительных нагрузок на модель, в отличие от других процессов, таких как ХТС или ПГС. Экологичность ВПФ в снижении шума, пыли и химических выбросов трудно превзойти среди других методов литья.

Литьё по выплавляемым моделям (ЛВМ)

Метод ЛВМ заключается в создании моделей из лёгкоплавкого материала, который может быть изготовлен либо с использованием пресс-форм, либо вручную. Эти модели затем объединяются в один блок, который многократно обсыпается песком и погружается в специальную керамическую суспензию, после чего высушивается. Образуется тонкая, неразъёмная оболочка, внутри которой модели расплавляются под воздействием тепла и удаляются. Получившийся пустотелый блок помещается в опоку, обсыпается сухим песком, прокаливается и заливается металлом. После кристаллизации металла оболочка удаляется, и получается готовая отливка.

Преимущества:

• Метод ЛВМ позволяет получать отливки без линии разъёма.
• Обеспечивает высокую точность и отсутствие необходимости в дополнительной механической обработке.
• Позволяет отливать практически любые сплавы и получать детали любой сложности.

Недостатки:

• Процесс не является дешёвым: стоимость отливок выше по сравнению с традиционными методами, но качество может быть значительно лучше.
• Технологический процесс занимает много времени из-за необходимости сушки и прокаливания формы. Тем не менее, ЛВМ хорошо поддаётся автоматизации и роботизации, что является значительным преимуществом в современном производстве.

Литьё по газифицируемым моделям (ЛГМ)

При литье по газифицируемым моделям (ЛГМ) используются модели, изготовленные из материалов, которые легко превращаются в газ при высоких температурах. В отличие от литья в выплавляемые модели (ЛВМ), этот метод имеет пересечение с технологией вакуумного прессования (ВПФ), так как газифицируемые модели размещаются в опоках с песком, где поддерживается вакуум для обеспечения прочной формы.

Преимущества:

• Технология позволяет изготавливать сложные и точные детали, которые не требуют последующей механической обработки.
• ЛГМ является сравнительно экологичным методом, поскольку хотя для моделей используется пенополистирол, он сгорает до углекислого газа. При соблюдении соответствующих защитных мер его выделения считаются безопасными.
• Процесс литья с использованием ЛГМ снижает металлоёмкость.
• Оборудование для ЛГМ компактное и может размещаться на ограниченных пространствах.

Недостатки:

• В случае проблем с моделью, потери пенополистирола являются безвозвратными, что увеличивает себестоимость изделия.
• Популярность ЛГМ возросла в последние годы, и преимущества этого метода начинают превосходить его недостатки.

На каком же способе литья остановиться производственнику?

Правильный выбор метода литья играет ключевую роль в достижении качественных отливок требуемой номенклатуры. Мы проанализировали пять основных методик, каждая из которых имеет свои преимущества и ограничения. Важно понимать, что универсального решения не существует. Оптимальный метод должен быть выбран в зависимости от требований конкретного производства, его целей и возможностей.

В последующих статьях мы подробно рассмотрим процессы создания форм для каждого из этих методов, чтобы помочь вам сделать осознанный выбор.