Путеводитель по литейным методам и оборудованию. 5 современных способов получить качественные отливки прямо сейчас

В данной статье мы рассмотрим пять основных методов получения отливок. От песчано-глинистой смеси до литья по газифицируемым моделям – каждый метод имеет свои уникальные особенности, преимущества и выгоды.

В следующих статьях мы глубже рассмотрим эти методы, чтобы вы могли осознанно подойти к выбору нужного оборудования для решения конкретных производственных задач. Для нас важно не только предоставить информацию, но и помочь вам принять обоснованные решения, которые помогут развитию вашего литейного производства.

1.ПГС

Метод литья в песчано-глинистые смеси (ПГС) – это один из наиболее распространённых и традиционных способов получения отливок. Он основан на использовании форм из специальной смеси, состоящей из песка и глины (или бентонита – хорошо набухающей глины), с добавлением воды и, возможно, улучшающих добавок. В зависимости от метода уплотнения, формовочной смеси придают различные свойства и получают форму, в которую затем заливают металл.

Модельная оснастка может быть выполнена из различных материалов, таких как дерево, металл или пластмасса. После кристаллизации металла форма разрушается и извлекается готовая отливка. Формовочную смесь используют повторно, добавив расчётное количество свежих материалов.

Преимущества

Доступность основных сырьевых материалов
Песок и глина – основные компоненты смеси, широко распространены и относительно недороги.

Низкая стоимость процесса
В сравнении с некоторыми другими методами литья, процесс литья в песчано-глинистые смеси часто более экономически эффективен, чем другие.

Возможность получения даже сложных форм
Песчано-глинистая смесь позволяет создавать формы практически любой сложности.

Недостатки

Ограниченная точность размеров отливок.
В сравнении с некоторыми современными методами литья, точность размеров отливок из ПГС может быть менее высокой. Отливки, полученные по методу ПГС, всегда требуют дополнительной обработки поверхности там, где это необходимо. Хотя метод литья в песчано-глинистые смеси имеет свои ограничения, он по-прежнему широко используется в литейном производстве благодаря своей относительной простоте и доступности.

2. Холоднотвердеющие смеси (ХТС)

Метод литья в холоднотвердеющие смеси (ХТС) очень похож на традиционный метод ПГС, но отличается тем, что в качестве связующего применяются не природные добавки – глина, а специально разработанные для этих целей полимерные соединения – смолы. Как любое связующее они перемешиваются с песком и в результате их быстрого затвердевания на воздухе с помощью катализаторов или после продувки газом, образуют прочную форму. После заливки и кристаллизации она разрушается, и песчаная смесь уходит в отвал или на регенерацию. Песок нужно освободить от затвердевшей смолы и его можно использовать повторно. Этот метод обеспечивает требуемую точность литья, а также позволяет лить даже очень сложные формы.

Преимущества

Высокая точность размеров и низкая шероховатость поверхности отливки.

Необходимость дополнительной обработки минимальна.

Минимизация газовых дефектов и засоров.

Сокращение трудоёмкости изготовления форм по сравнению с методом ПГС.

Недостатки

ХТС могут быть дороже, чем материалы, используемые в традиционных методах литья, из-за высокой стоимости качественной химии – смол и катализаторов.

Метод ХТС применяется для получения отливок из алюминия, чугуна, стали и цветных металлов. При соблюдении технологического процесса и использовании установок для регенерации песка, это достаточно экологичный процесс, не наносящий урона окружающей среде.

3. Вакуумно-плёночная формовка (ВПФ)

Метод вакуумно-плёночной формовки (ВПФ) вроде бы и напоминает литьё в ПГС или ХТС, но кардинально отличается от них тем, что в этом методе отсутствует добавка связующего. Заливка металла осуществляется просто в песчаную форму, а нужный отпечаток модели удерживается за счёт вакуумирования опоки и форм, обтянутых специальной плёнкой.

После кристаллизации отливки, вакуум отключается, ничем не связанный песок осыпается с готового изделия и используется повторно.

Преимущества

В силу технологии, модели не имеют литейных уклонов, или они незначительны, поэтому можно получать отливки с минимальной механической обработкой, экономя металл.

ВПФ позволяет получать точное и тонкостенное литьё с высокими показателями качества поверхности.

Из-за особых условий кристаллизации отливки, структура металла получается более плотная и с меньшими механическими напряжениями.

Недостатки

Главная трудность использования ВПФ в производстве – необходимый высокий уровень технологической дисциплины.

Кроме того, нужно соблюдать особые требования к конструкции литниковой системы и качеству формовочного песка.

Способом ВПФ льют любые сплавы вплоть до ювелирных. Модели можно использовать даже деревянные или пластиковые – особенности образования формы обуславливают отсутствие сильных нагрузок на модель, как в случае ХТС или ПГС процессов. Экологичность производства относительно снижения шума, пыли и химических выбросов, трудно превзойти при сравнении с другими методами литья.

4. Литьё по выплавляемым моделям (ЛВМ)

Суть метода ЛВМ заключается в изготовлении моделей из лёгкоплавкого вещества. Они могут быть получены с помощью пресс-формы или изготовлены вручную. Полученные модели собираются в общий блок, который несколько раз обсыпается песком и погружается в специальную керамическую суспензию, а затем высушивается. Так образуется тонкая неразъёмная оболочка, модели в которой расплавляются нагреванием и удаляются, блок помещается в опоку, обсыпается сухим песком, прокаливается и заливается металлом. После кристаллизации металла оболочка удаляется и извлекается готовая отливка.

Преимущества

ЛВМ-метод позволяет получить отливки без линии разъёма.

Обеспечивает высокую точность и отсутствие дальнейшей механической обработки.

Отливать таким образом можно практически любые сплавы и получать детали любой сложности.

Недостатки

Процесс невозможно отнести к недорогим. По сравнению с традиционными методами литья себестоимость получаемых отливок выше, но возможностей по качеству больше.

Технологический процесс достаточно долгий, так как форму нужно сушить и прокаливать. Однако ЛВМ очень хорошо поддаётся автоматизации и роботизации, что в наше время можно считать большим преимуществом.

5. Литьё по газифицируемым моделям (ЛГМ)

При литье по газифицируемым моделям (ЛГМ), в отличие от ЛВМ, используются модели, выполненные из материалов, которые легко газифицируются при высоких температурах. Кроме того, в этом методе есть пересечение с технологией ВПФ, потому что газифицируемые модели помещаются в опоки с песком, где поддерживается вакуум для создания прочной формы. 

Преимущества

Технология позволяет получать достаточно сложные и точные детали, не требующие потом механической обработки.

ЛВМ более-менее экологичный способ литья, несмотря на использование пенополистирола для моделей. Однако он, сгорая, превращается в углекислый газ и при использовании соответствующих защитных мероприятий, его выделения не считаются опасными.

При использовании ЛВМ снижается металлоёмкость процесса.

Оборудование отличается небольшими габаритами и может быть размещено на небольших пространствах.

Недостатки

Если в процессе получения модели «что-то происходит не так», то потери пенополистирола безвозвратны и это увеличивает себестоимость изделия.

Популярность ЛГМ последние годы набирает обороты и получаемые выгоды от этого метода превосходят имеющиеся недостатки.

На каком же способе литья остановиться производственнику?

Выбор правильного метода литья – это ключевой момент для получения качественных отливок заданной номенклатуры. Мы рассмотрели пять основных методик, каждая из которых имеет свои преимущества и ограничения. Важно понимать, что нет универсального решения. Выбор оптимального метода должен основываться на требованиях конкретного производства, его целях и возможностях.

В следующих статьях мы более подробно рассмотрим процессы получения форм для каждого из этих методов, чтобы помочь вам выбрать оптимальное решение более осознанно.