+86-21-58585827

В металлообработке литьё — это процесс, при котором жидкий металл подаётся в форму (обычно с помощью тигля), содержащую негативный отпечаток (т.е. трёхмерное негативное изображение) желаемой формы. Металл заливается в форму через полый канал, называемый литником. Затем металл и форма охлаждаются, и металлическая деталь (отливка) извлекается.
В металлообработке литьё — это процесс, при котором жидкий металл подаётся в форму (обычно с помощью тигля), содержащую негативный отпечаток (т.е. трёхмерное негативное изображение) желаемой формы. Металл заливается в форму через полый канал, называемый литником. Затем металл и форма охлаждаются, и металлическая деталь (отливка) извлекается. Литьё чаще всего используется для изготовления сложных форм, которые было бы трудно или экономически невыгодно изготавливать другими методами.
Литейные процессы известны тысячи лет и широко использовались для скульптуры (особенно из бронзы), ювелирных изделий из драгоценных металлов, а также оружия и инструментов. Высокотехнологичные отливки используются в 90% товаров длительного пользования, включая автомобили, грузовики, аэрокосмическую технику, поезда, горное и строительное оборудование, нефтяные скважины, бытовую технику, трубы, гидранты, ветряные турбины, атомные станции, медицинское оборудование, оборонную продукцию, игрушки и многое другое.
Традиционные технологии включают литьё по выплавляемым моделям (которое может быть далее разделено на центробежное литьё и вакуумное литьё с прямой заливкой), литьё в гипсовые формы и литьё в песчаные формы.
Современный литейный процесс подразделяется на две основные категории: литьё в разовые формы и литьё в постоянные формы. Он далее подразделяется по материалу формы (например, песок или металл) и методу заливки (например, гравитационный, вакуумный или низкого давления).
Ковка — это производственный процесс, включающий придание формы металлу с помощью локальных сжимающих усилий. Удары наносятся молотом (часто механическим) или штампом. Ковка часто классифицируется в зависимости от температуры, при которой она выполняется: холодная ковка (разновидность холодной обработки), тёплая ковка или горячая ковка (разновидность горячей обработки). Для последних двух металл нагревают, обычно в кузнечном горне. Вес кованых деталей может варьироваться от менее одного килограмма до сотен метрических тонн. Кузнечным делом занимались на протяжении тысячелетий; традиционными продуктами были кухонная утварь, скобяные изделия, ручные инструменты, холодное оружие, тарелки (музыкальные инструменты) и ювелирные изделия. С началом промышленной революции кованые детали стали широко использоваться в механизмах и машинах везде, где требуется высокая прочность; такие поковки обычно требуют дальнейшей обработки (например, механической), чтобы получить практически готовую деталь. Сегодня ковка является крупной мировой отраслью промышленности.
Литьё по разовым формам — это общая классификация, включающая формовку в песчаные, пластиковые, оболочковые, гипсовые формы и литьё по выплавляемым моделям (техника lost-wax). Этот метод литья предполагает использование временных, не подлежащих повторному использованию форм.
Литьё в песчаные формы (песчаное литьё)
Литьё в песчаные формы — один из самых популярных и простых видов литья, используемый на протяжении столетий. Песчаное литьё позволяет изготавливать меньшие партии, чем литьё в постоянные формы, и при этом с очень разумными затратами. Этот метод позволяет производителям не только создавать продукцию с низкими затратами, но и имеет другие преимущества, такие как возможность очень мелкосерийного производства. Этот процесс позволяет получать отливки размером от тех, что помещаются на ладони, до тех, что достаточно велики для железнодорожных платформ (одна отливка может создать целую платформу для одного железнодорожного вагона). Песчаное литьё также позволяет отливать большинство металлов в зависимости от типа песка, используемого для форм.
Песчаное литьё требует времени на подготовку в несколько дней, а иногда даже недель, для производства с высокими показателями выпуска (1–20 штук/час-форма) и не имеет себе равных для крупногабаритного производства. Сырая (влажная) песчаная форма, имеющая чёрный цвет, практически не имеет ограничений по весу детали, в то время как сухая форма имеет практический предел массы детали 2 300–2 700 кг. Минимальный вес детали составляет 0,075–0,1 кг. Песок связывают с помощью глин, химических связующих или полимеризованных масел (например, моторного масла). В большинстве операций песок можно перерабатывать много раз, и он требует небольшого обслуживания.
Литьё в глинистые формы (глиняная формовка)
Литьё в глинистые формы использовалось для производства крупных симметричных объектов, таких как пушки и церковные колокола. Глина (формовочная глина) — это смесь глины и песка с соломой или навозом. Модель изготавливаемого изделия формируется из рыхлого материала (так называемой «сорочки»). Форма создаётся вокруг этой «сорочки» путём покрытия её глиной. Затем это обжигается, и «сорочка» удаляется. После этого форма устанавливается вертикально в яму перед печью для заливки металла. Затем форма разрушается. Таким образом, формы можно использовать только один раз, поэтому для большинства целей предпочтительнее другие методы.
Литьё в гипсовые формы
Литьё в гипсовые формы аналогично литью в песчаные формы, за исключением того, что вместо песка в качестве формовочного материала используется гипс (алебастр). Как правило, на подготовку формы уходит менее недели, после чего достигается производительность 1–10 единиц/час-форма, при этом можно получать отливки массой до 45 кг и размером до 30 г с очень хорошим качеством поверхности и точными допусками. Литьё в гипсовые формы является недорогой альтернативой другим процессам формовки для сложных деталей благодаря низкой стоимости гипса и его способности производить отливки, близкие к окончательной форме (near-net shape). Самый большой недостаток заключается в том, что его можно использовать только с легкоплавкими цветными материалами, такими как алюминий, медь, магний и цинк.
Литьё в оболочковые формы
Литьё в оболочковые формы похоже на литьё в песчаные формы, но полость формы образуется затвердевшей «оболочкой» из песка, а не опокой, заполненной песком. Используемый песок тоньше, чем песок для песчаного литья, и смешивается со смолой, чтобы его можно было нагреть моделью и затвердеть в оболочку вокруг модели. Благодаря смоле и более мелкому песку это обеспечивает гораздо более качественную поверхность. Процесс легко автоматизируется и является более точным, чем песчаное литьё. Обычно отливаемые металлы включают чугун, алюминий, магний и медные сплавы. Этот процесс идеально подходит для сложных изделий малых и средних размеров.
Литьё по выплавляемым моделям (инвестиционное литьё)
Литьё по выплавляемым моделям (в искусстве известное как литьё по выплавляемым моделям — «lost-wax») — это процесс, который практикуется тысячи лет, причём метод выплавляемой модели является одним из старейших известных методов формования металла. Начиная с 5000 лет назад, когда для создания модели использовался пчелиный воск, и заканчивая современными высокотехнологичными восками, огнеупорными материалами и специальными сплавами, литьё обеспечивает производство высококачественных компонентов с ключевыми преимуществами точности, воспроизводимости, универсальности и целостности.
Литьё по выплавляемым моделям получило своё название из-за того, что модель инвестируется (окружается) огнеупорным материалом. Восковые модели требуют особой осторожности, так как они недостаточно прочны, чтобы выдерживать усилия, возникающие при изготовлении формы. Одним из преимуществ литья по выплавляемым моделям является то, что воск можно использовать повторно.
Этот процесс подходит для воспроизводимого производства компонентов, близких к окончательной форме (near-net shape), из различных металлов и высокопроизводительных сплавов. Хотя обычно он используется для небольших отливок, этот процесс применялся для производства целых дверных рам самолётов, со стальными отливками весом до 300 кг и алюминиевыми отливками весом до 30 кг. По сравнению с другими процессами литья, такими как литьё под давлением или литьё в песчаные формы, это может быть дорогостоящим процессом. Однако компоненты, которые могут быть произведены с помощью литья по выплавляемым моделям, могут иметь сложные контуры, и в большинстве случаев компоненты отливаются почти в окончательную форму (near-net shape), поэтому после литья требуется небольшая доработка или она не требуется вовсе.
Ковка может производить детали, которые прочнее, чем эквивалентные литые или механически обработанные детали. Поскольку металл формуется в процессе ковки, его внутренняя зернистая текстура деформируется, следуя общей форме детали. В результате вариация текстуры непрерывна по всей детали, что приводит к повышению характеристик прочности. Кроме того, ковка может достичь более низкой общей стоимости, чем литьё или изготовление. Учитывая все затраты, которые возникают в течение жизненного цикла продукта, от закупки до времени выполнения заказа и доработки, а также затраты на брак, простои и другие факторы качества, долгосрочные выгоды от поковок могут перевесить краткосрочную экономию средств, которую могут предложить литьё или изготовление.
Некоторые металлы могут подвергаться холодной ковке, но железо и сталь почти всегда подвергаются горячей ковке. Горячая ковка предотвращает наклёп, который возник бы при холодной обработке, что увеличило бы сложность выполнения вторичных механических операций на детали. Кроме того, хотя наклёп в некоторых случаях может быть желателен, другие методы упрочнения детали, такие как термическая обработка, как правило, более экономичны и более управляемы. Сплавы, поддающиеся дисперсионному твердению, такие как большинство алюминиевых сплавов и титан, могут подвергаться горячей ковке с последующим упрочнением.
Серийное производство поковок требует значительных капитальных затрат на оборудование, инструменты, производственные площади и персонал. В случае горячей ковки требуется высокотемпературная печь (иногда называемая горном) для нагрева слитков или заготовок. Из-за размеров массивных ковочных молотов и прессов, а также деталей, которые они могут производить, а также опасностей, присущих работе с горячим металлом, часто требуется специальное здание для размещения операции. В случае ковки в штампах (штамповки) должны быть приняты меры для поглощения удара и вибрации, создаваемых молотом. Большинство ковочных операций используют металлообрабатывающие штампы, которые должны быть точно обработаны и тщательно термически обработаны, чтобы правильно придавать форму заготовке, а также выдерживать огромные усилия.