Produkter framställda genom gjutning. Specialgjutning. Skalgjutning

Mänskligheten har använt metaller och deras legeringar i flera årtusenden. Först hittades metaller i form av nuggets och placers, senare lärde sig förhistoriska stammar att bearbeta metallhaltiga malmer. En beprövad metod för att tillverka metallprodukter var gjutning i lerformar.

Pilspetsar och svärd, jordbruksredskap och redskap, redskap och dekorationer gjuts. Under årtusendena sedan dess har människan uppfunnit många nya materialbearbetningstekniker och gjutningsmetoder, inklusive formsprutning, förgasningsformar och pulvermetallurgi. Den antika metoden har också bevarats, men används främst i skulpturverkstäder och konsthantverk.

Funktioner av metallgjutning

Jämfört med andra material, som vax eller gips, skiljer sig metallgjutning på flera sätt. Den första av dem är den höga temperaturen vid övergången från fast till flytande tillstånd. Vax, gips och cement härdar i rumstemperatur. Smältpunkten för metaller är mycket högre - från 231 °C för tenn till 1531 °C för järn. Innan du kan börja gjuta metallen måste den smältas. Och om tenn kan smältas i en lerskål på en enkel eld gjord av närliggande grenar, behöver du en specialutrustad ugn och förberett bränsle för att smälta koppar, för att inte tala om järn.

Tenn och bly - de mjukaste och mest smältbara metallerna - kan till och med gjutas i träformar.

För att gjuta mer eldfasta metaller kommer formar gjorda av en blandning av sand och lera att krävas. Vissa metaller, såsom titan, kräver metallformar för gjutning.

Efter hällning måste produkten svalna. Återanvändbara stansar demonteras, engångsformar förstörs och gjutgodset är klart för vidare bearbetning eller användning.

Metaller för hällning

Svarta metaller

Inom den metallurgiska industrin skiljer man på icke-järn- och järnmetaller. Svarta inkluderar järn, mangan, krom och legeringar baserade på dem. Detta inkluderar alla stål, gjutjärn och ferrolegeringar. Järnhaltiga metaller står för mer än 90 % av världens förbrukning av metallegeringar. Stål används för att tillverka skrov och delar av fordon från skotrar till supertankers, byggnadskonstruktioner, hushållsapparater, verktygsmaskiner och annan industriell utrustning.

Gjutjärn är en utmärkt metall för att gjuta stora, starka, hållbara strukturer som inte utsätts för böj- eller vridpåkänningar.

Icke-järnmetaller i sin tur, beroende på deras fysikaliska egenskaper, och framför allt den specifika vikten, delas in i två stora grupper

Lätta icke-järnmetaller

Denna grupp inkluderar aluminium, titan, magnesium. Dessa metaller är mindre vanliga än järn och är dyrare. De används i de branscher där det är nödvändigt att minska vikten av en produkt - flygindustrin, produktion av högteknologiska vapen, produktion av dator- och telekommunikationsutrustning, smartphones och små hushållsapparater.

Titan, på grund av dess utmärkta interaktion med människokroppens vävnader, används ofta för proteser av ben, leder och tänder.

Tunga icke-järnmetaller

Dessa inkluderar koppar, tenn, bly, zink och nickel. De används inom den kemiska industrin, tillverkning av elektriska material, elektronik, transporter - där det krävs tillräckligt starka, elastiska och korrosionsbeständiga legeringar.

Ädelmetaller

Denna grupp inkluderar guld, silver, platina, såväl som mer sällsynta rutenium, rodium, palladium, osmium och iridium.

De tre första har varit kända för människan sedan förhistorisk tid. De fanns sällan (i förhållande till koppar och järn) i naturen och fungerade därför som betalningsmedel, material för värdefulla smycken och rituella föremål.

Med civilisationens utveckling behöll guld och platina sin roll som ett medel för att samla rikedom, men de blev mycket flitigt använda inom industri och medicin på grund av sina unika fysiska och kemiska egenskaper.

Metallgjutningsmetoder

De viktigaste metallgjutningsmetoderna är följande:

Traditionell metod

Metallen kommer in i formen under påverkan av gravitationen. Sand-lera eller metallmatriser används. Nackdelen med metoden är den höga arbetsintensiteten vid tillverkning av formar och andra operationer, svåra arbetsförhållanden och låg miljövänlighet

Lågtrycksgjutning

Modellen tas bort från formen, dess delar sätts ihop och skapas. Formen stickas med tunna vassa nålar för att säkerställa gasavlägsnande. De gör en avgjutning, väntar på att den ska svalna,

En delad form, som kallas en form, är gjord av metalldelar. Matrisdelar tillverkas genom gjutning eller, om hög ytkvalitet och dimensionell noggrannhet krävs, genom fräsning. Formarna smörjs med non-stick-blandningar och fylls.

Efter kylning demonteras formarna, gjutgodset tas bort och rengörs. Metallmatrisen tål upp till 300 arbetscykler.

Modellen är inte gjord av trä eller vax, utan av ett lågsmältande och förgasande material, främst polystyren. Modellen ligger kvar i formen och avdunstar när metallen hälls.

Fördelar med metoden:

modellen behöver inte extraheras från matrisen;
du kan göra modeller av så komplexa gjutgods som du vill, komplexa och kompositformar behövs inte;
Komplexiteten i modellering och formning har reducerats avsevärt.

Förgasningsgjutning blir allt mer populärt inom modern metallurgisk industri.

Gjuta formar

Den äldsta typen av formar är de som är gjorda av sand-lera formningsblandning, eller "jord". Historiskt uppstod centra för metallurgi nära fyndigheterna av sand som var redo i sin sammansättning för gjutning, till exempel nära den världsberömda Kasli järnfabriken. Blandningar är uppdelade i beläggnings- och fyllningsblandningar.

För att konstruera vilken matris som helst krävs en modell - en modell i naturlig storlek av den framtida produkten, men något större i storlek - lika med mängden gjutkrympning.

Modellen placeras i mitten av formen, eller kolven, och ett lager av beläggningsblandning appliceras på den - värmebeständig och plast. Sedan börjar de fylla kolven lager för lager, försiktigt stampa varje lager med fyllningsblandningen. Kraven på fyllningsblandningar är mycket lägre än för beläggningsblandningar - de måste motstå trycket från den gjutna metallen, bibehålla gjutningens konfiguration och säkerställa frigörandet av smältande gaser. Efteråt tas modellen ur formen och smältan hälls på sin plats.

För gjutgods av komplexa konfigurationer, med intrikata detaljer och inre hålrum, används kompositmodeller och formar gjorda av flera delar.

Gjutning utförs även i metallformar. De används för stora serier av gjutna delar, i de fall där hög måttnoggrannhet och låg ytjämnhet hos gjutgodset krävs, samt för vissa metaller som är aktiva i uppvärmt tillstånd. Formmaterialets smälttemperatur måste vara betydligt högre än temperaturen på smältan som gjuts.

Applikationsområde

Olika gjutmetoder har sina egna fördelaktiga användningsområden.

Således används sandgjutning för enstaka gjutgods eller små serier. Metoden, beprövad under tusentals år, håller på att försvinna gradvis från industriföretagen, men fortsätter att användas inom konsthantverk och i skulpturverkstäder.

Metallgjutning används i de fall det krävs

stora mängder gjutgods;
hög dimensionell noggrannhet;
hög ytkvalitet.

Metallgjutning är också populärt inom smyckesindustrin och vid tillverkning av metallsmycken.

Formsprutning används i allt större utsträckning av företag som fokuserar på kvaliteten på sina produkter, övervakning av miljön, arbetssäkerhet och effektiv användning av material och energiresurser.

Gjutning med förgasade modeller används i de fall där stora kvantiteter gjutgods planeras, hög precision och arbetsbesparingar krävs.

Utvecklingen av massproduktion av gjutgods har lett till förbättring av kända och utveckling av nya speciella gjutningsmetoder. Gjuteriet ställs inför uppgiften att tillverka gjutgods med dess form och dimensioner så nära den färdiga detaljens form och dimensioner som möjligt, medan den mest arbetskrävande bearbetningsoperationen bör begränsas till enbart finbearbetning och slipning. Detta kan uppnås genom att förbättra och introducera speciella, mer exakta gjutningsmetoder såsom kylgjutning, tryckgjutning, centrifugalgjutning, förlorad vaxgjutning, skalgjutning, etc.

Vid tillverkning av precisionsgjutgods i engångsformar elimineras eller reduceras mekanisk bearbetning av gjutgodset. Sådana gjutningsmetoder inkluderar gjutning i skalformar, förlorad vaxgjutning, gjutning i gips- och glasformar, gjutning i polystyrenskummodeller.

I semipermanenta formar (från lera, metallkeramik, grafit) kan flera dussin och till och med hundratals gjutgods erhållas utan att de förstörs.

En metallform kan producera flera tusen gjutgods med mycket exakta mått. Metallgjutning inkluderar pressgjutning, centrifugalgjutning, formsprutning och etc.

5.1.1. Sandgjutning.

För tillverkning av stora delar av komplexa former, i småskalig och individuell produktion, används sandgjutning. Figur 4.1 visar ett exempel på sekvensen av tillverkning av ett gjutgods, en ventilkropp, i en sandform. Baserat på ritningen av delen utvecklas en ritning av gjutgodset (Fig. 1a). I modellbutiken är en modell gjord av trä eller metall, bestående av två eller flera delar, beroende på delens designegenskaper, vilket säkerställer att den avlägsnas från formsanden. Modellen simulerar de yttre konturerna av delen och sätena på stången (tecken 1), med vilken stången är fixerad i formen. I formbutiken är ena halvan av modellen installerad på en modellplatta, med den nedre fäst på den. formkammare 4.

Kolven är en rektangulär låda och är en del av gjutformen. Formen, med modellen inuti, fylls med formsand och komprimeras. Jag tar bort kolven från plattan, vänder den 180 0 Fig.5.1.c och installerar den andra halvan av modellen med grindsystem 2, samt den övre kolven 3. Övre kolv 3,

Fig.5.1 häll formblandningen och kompaktera den.

I kärnlådan Fig. 5.1d är en stång tillverkad i Fig. 5.1d, som simulerar det gjutna arbetsstyckets inre hålighet och formen

tecken, dvs. platsen där den är fixerad i formen. Materialet som används är en kärnblandning, av vilken kärnan bildas.

Den övre kolven tas bort, modellen av delen och grindsystemet tas bort från båda halvorna av formen, var noga med att inte skada integriteten hos den formade blandningen. Installera stång 6 i Fig. 5.1.e i den nedre halvan av formen och täck den med den övre halvan av formen. Kaviteten som bildas mellan kärnan och formblandningen av de övre och nedre halvformarna fylls med smält metall genom grindsystemet.

Fig.5.2

Efter att metallen har härdat tas formen isär och gjutgodset tas bort. Det gjutna ämnet rengörs från formsanden, kärnorna slås ut, inloppen skärs av och rengörs. Formen kan bestå av två eller flera kolvar. I fig. 5.2. visar formarna för att erhålla ett gjutet remskivaämne. Bildandet av de yttre konturerna av delen utförs i följande sekvens.

Formningen av den nedre delen av arbetsstycket utförs i den nedre kolven 3, som

installerad på modellskylten. En modell är fastsatt på modellplattan, som imiterar gjutningen upp till kolvens avskiljningsplan. En påfyllningsram är installerad på kolven och kolven är fylld med formsand. Formblandningen komprimeras genom pressning, skakning eller med hjälp av speciella maskiner, sandkastnings- eller sandskyttemaskiner.

Efter formningen avlägsnas kolven försiktigt från modellplattan och vänds 180 0 . Modellen ska ha en sådan form att formsanden inte förstörs när modellen tas ur kolven, d.v.s. nödvändiga backar tillhandahålls. Installera modellen av bussning 4, stigare 6, stöttning 5, Fig. 5.2.a, och forma den övre halvformen.

Efter komprimering av formsanden avlägsnas den övre halvformen, en modell av stigaren och distansen tas bort från den och en gjutmodell tas bort från den nedre halvan. Innan formhalvorna monteras monteras stängerna 1 och 2, vilka tjänar till att bilda ett centralt hål och en ringformig urtagning i gjutgodset. Stavarna är gjorda av speciella formblandningar som ger större gaspermeabilitet, styrka och non-stick egenskaper.

I en enda produktion kan samma del tillverkas i tre kolvar, vars delplan passerar längs remskivans ändytor. Med denna formning elimineras tillverkningen av en av stängerna 2. Modellen av hylsan 4 och flänsen 8 görs löstagbar så att de kan tas bort från formsanden under processen att demontera kolven och ta bort modellen. Den mellersta kolven 10 säkerställer framställningen av en ringformig urtagning för remskivan.

5.1.2. Gjutning i metallformar.

Gjutning i metallformar (chill) har fördelar jämfört med gjutning i sandformar: kostnaden för gjutningsprocessen och komplexiteten för mekanisk bearbetning av gjutna ämnen minskar; de mekaniska egenskaperna hos legeringar och arbetsproduktiviteten ökar. Denna metod används främst i

serie- och storskalig produktion. Nackdelen med denna metod är den höga komplexiteten att tillverka en metallform.

Figur 5.3 visar formen på formen, bestående av två halvor (1 och 4). Arbetskaviteten (10) imiterar de yttre konturerna av det gjutna arbetsstycket, och sandstavarna (5) imiterar de inre kaviteterna och hålen.

På liknande sätt, som i sandformar, finns kanaler för grindsystemet (8) och ventiler för att avlägsna gaser i kylformen. För att koordinera de två halvorna av formen i förhållande till varandra, installeras stift (15 och 3), som passar in i styrhålen i den andra halvan av formen. Det resulterande gjutna ämnet skjuts ut ur formen Fig.5.3 tryckare genom hålen (9). Formen fästs på arbetsbordet med tidvatten (7). Formen tål ett större antal gjutningar, beroende på temperaturen på legeringen som hälls. Utformningen av den gjutna delen måste ha en relativt enkel form, så att de två halvorna av formen kan separeras efter att metallen i det gjutna stycket har stelnat. Annars är det nödvändigt att tillhandahålla utrymme i formen för att installera ytterligare sandstänger som bildar en komplex yta.

5.1.3. . Förlorad vaxgjutning.

Denna metod gör det möjligt att tillverka gjutgods med användning av engångsmodeller (smälta, utbrända, lösliga) i flerskikts, ett stycke, brandbeständiga former. Delar som erhålls med denna metod behöver kanske inte efterföljande bearbetning, har en mycket komplex konfiguration och hög ytkvalitet. Metoden är ganska arbetskrävande och det är lämpligt att använda den vid tillverkning av detaljer med komplex och arbetskrävande bearbetning, när man använder material som är svårbearbetade. Kärnan i metoden är som följer. För att få en modell enligt gjutritningen Fig. 5.4a görs en metall- eller plastform Fig. 5.4.b, vanligtvis löstagbar, med kanaler för grindsystemet. Smält i ugn Fig. 5.4 till en lågsmältande legering bestående av 50% paraffin och 50% stearin, hälld i en form Fig. 5.4 d .

Fig.5.4.

Den härdade modellen Fig. 4.4.d tas bort från formen och sätts ihop till ett block Fig. 5.4f bestående av flera modeller sammankopplade med ett gemensamt grindsystem.

Det sammansatta blocket sänks ned i en brandsäker suspension, beströs med torr sand och lufttorkas

Operationen upprepas flera gånger tills en form med en tjocklek på 5-8 mm erhålls. Fig.5.4.g. Paraffinmodellen från det resulterande blocket smälts med varmluft vid 120-150 0 C, ånga eller varmt vatten. Den sålunda erhållna formen kalcineras och förvandlas till ett hållbart keramiskt skal. I fig. 5.4. Den tekniska sekvensen för tillverkning av en gjutform presenteras.

Formen fylls med smält metall (fig. 5.4.h) och efter att gjutgodset har härdat slås det ut ur formen, vilket förstör det keramiska skalet. För att helt rengöra den keramiska formen behandlas gjutgodset med en alkalisk lösning och tvättas i varmt vatten.

Ett gjutgods är ett arbetsstycke som erhålls genom att smält metall, plast, keramiska material etc. hälls i en gjutform. Efter stelning behåller gjutgodset formhålighetens konfiguration. Gjutmetoden kan användas för att producera produkter med komplexa konfigurationer som är svåra eller omöjliga att få fram genom andra typer av bearbetning - smide, stämpling, svetsning.

Gjutning är ett av de ekonomiska sätten att producera ämnen och delar av komplexa former, stora och små storlekar.

Den tekniska processen för att tillverka metallgjutgods består av följande huvudoperationer:

1) tillverkning av gjutformar;

metallsmältning;

hälla metall i en form;

stelning av metallen och kylning av gjutgodset;

värmebehandling av gjutgodset;

gjutning kvalitetskontroll;

leverans av gjutgodset för bearbetning.

Var och en av de listade verksamheterna är komplexa och har flera övergångar. Genomförandet av varje operation måste säkerställa en hög nivå av gjutkvalitet i alla avseenden, inklusive dimensionsnoggrannhet och ytrenhet, gynnsam metallstruktur, samt frånvaro av yttre och inre gjutnings- och metallurgiska defekter.

Inom gjuteriindustrin används mer än 50 typer av gjutgods för att tillverka metallgjutgods, som skiljer sig från varandra i gjutformens material, i metoden för att mata in den gjutna metallen i den, i dimensionell noggrannhet, i renhet av gjutgodsets yta, i produktivitet och graden av komplexitet i den tekniska processen.

En gjutform är en anordning utformad för att gjuta metall och forma ett gjutgods (fig. 3.1). Den består av en arbetskavitet (8) och ett grindsystem. I fig. 3.1 Gjutformen är uppdelad i övre och nedre halvor. Arbetsstyckets kropp är direkt formad i arbetskaviteten, därför måste dess konfiguration och dimensioner motsvara konturerna och dimensionerna av gjutgodset som tillverkas. I det här fallet är det nödvändigt att ta hänsyn till att dimensionerna på arbetskaviteten måste överstiga gjutningens dimensioner med mängden gjutkrympning av metallen. I sin tur måste gjutstyckets dimensioner vara större än delens dimensioner med den mängd tekniska tillägg som tas bort under bearbetningen. Sålunda inkluderar de slutliga dimensionerna för gjutformens arbetshålighet motsvarande dimensioner för delarna, tillåtelser för bearbetning och för gjutkrympning av metallen.

Det kan finnas olika hål, håligheter och urtag inuti vissa gjutgods, såväl som på deras yttre yta. För att utföra dem, när du monterar formen, installeras lämpliga keramiska eller metallelement i den, fastsydda med stavar (7). Stängerna tas bort från gjutningen under knockout och lämnar de nödvändiga hålen eller urtagen i den.

Figur 3.1 - Schema för gjutformen

1 - skål (tratt) 2 - stigare. 3 - choke, 4 - slaggfångare, 5 - matare, 6 - sidoinkomst, 7 - spö, 8 - arbetshålighet

Grindsystemet tjänar till att tillföra metall in i arbetskaviteten och mata gjutgodset under kristallisationsprocessen. Den innehåller en skål (tratt) (1), en stigare (2), en gasreglage (3) som reglerar påfyllningshastigheten och förhindrar att luft sugs in i stigaren, en slaggfångare (4) placerad i den övre halvan av formen för att behålla icke-metalliska inneslutningar, en matare (5) , matar metall in i arbetshåligheten direkt eller, som i detta fall, genom en sidoinkomst (6). Vinsten matar gjutkroppen under kylning och kristallisering av metallen och förhindrar bildandet av krymphåligheter i den. Vinster kan vara på toppen eller sidan.

Inom gjuteriindustrin har två grupper av gjuttyper utvecklats: gjutning i sand-lerformar och speciella gjuttyper.

Gjutning i sand-lerformar är den enklaste och vanligaste metoden för att tillverka gjutämnen. Varje form används för att tillverka en gjutning. För tillverkning av sådana former är de material som används formblandningar bestående av en sandbas, till vilken vissa mängder lera och vatten tillsätts som bindemedel.

Dessutom införs non-stick tillsatser i blandningen i form av malt kol, marshallit (pulveriserad kvarts), eldningsolja och andra ämnen som hjälper till att förbättra kvaliteten på gjutningen (sågspån, sulfat-alkoholstillage).

Materialen för att tillverka stavar är stavblandningar, huvudsakligen bestående av sand bunden med speciella ämnen - fästelement (linolja, sulfatstillage, dextrin, kolofonium, etc.).

En gjutform består vanligtvis av två halvor av formar, tillverkade separat för hand eller maskin: nedre och övre. Var och en av halvformarna är gjorda i speciella metalllådor utan botten och lock, så kallade flaskor. Vid montering av formen läggs kolvarna ovanpå varandra och fästs ihop.

I kolvar fyllda med formsand erhålls arbetshåligheterna för gjutning med hjälp av halvor av en delad modell, vars form och dimensioner motsvarar formen och beräknade dimensionerna för arbetshåligheten. Montering av en gjutform från formhalvor - kolvar - utförs efter att ha tagit bort modellernas halvor och installerat kärnorna i den nedre formhalvan. Kärnorna tillverkas i speciella anordningar - kärnlådor - och genomgår obligatorisk torkning.

Den sammansatta formen, som består av fästa kolvar, hälls genom portsystemet med hjälp av en speciell skänk och förblir på plats tills kristallisationen är klar och gjutkroppen svalnar. Sedan lossas kolvarna och gjutgodset slås ut ur formen med en speciell installation. Sedan trimmas och rengörs gjutgodset från grindsystemet med vinster, resterna av form- och kärnblandningar avlägsnas och gjutgodsytan rengörs från olika defekter. Efter detta utsätts gjutgodset för värmebehandling, som syftar till att eliminera den grovkorniga, dendritiska strukturen hos metallen, gjutspänningar och förbereda gjutmetallen för bearbetning.

Nackdelarna med att gjuta i sand-lera formar är: låg dimensionsnoggrannhet och ytrenhet, vilket leder till stora tillägg för bearbetning, samt låg produktivitet och dåliga sanitära och hygieniska arbetsförhållanden på grund av högt damm och buller på arbetsplatsen.

De vanligaste specialgjutningstyperna är:

kylgjutning;

centrifugalgjutning;

formsprutning;

gjutning av skal;

Förlorad vaxgjutning.

Kylgjutning är en metod för att tillverka gjutgods i metallformar – kylformar. Dessa formar är gjorda av gjutjärn eller stål. Fyllning av formen med legeringen och dess härdning sker utan någon yttre påverkan. De främsta fördelarna med kylgjutning är: gjutningsprocessen elimineras, gynnsamma kylningsförhållanden tillhandahålls, enkel borttagning av gjutgods från formen, hög dimensionell noggrannhet och ytrenhet hos gjutgodset, såväl som finkornig gjutmetall, vilket minskar metallförbrukningen av produkter och ökar metallens hållfasthet

Det är lovande att använda formbara metallformer gjorda av stålplåtsförpackningar, samt tunnväggiga vattenkylda former där arbetshåligheten är gjord i form av en utbytbar stämpling.

Vid kylgjutning av tunnväggiga kroppsdelar av aluminium och magnesiumlegeringar används vakuumsug. För att tillverka stora tunnväggiga gjutgods används den så kallade "bokformningsmetoden", då gjutning sker i en öppen form, följt av klämning när formhalvorna är stängda.

Chill casting producerar gjutgods av gjutjärn, stål, aluminium, koppar, magnesium och andra legeringar.

På automatiska linjer tillverkas gjutjärnsramar och lagersköldar för elektriska maskiner i metallformar. Formarna för att hälla lagersköldar består av två vattenkylda halvor med vertikalt avskiljningsplan.

För att gjuta elmotorramar med en rotationsaxelhöjd på 112 mm används vändformar. Metoden för gjutning i en fodrad kylform är att ett lager av engångssandhartsfoder med en tjocklek av 4...8 mm på ett härdplastbindemedel appliceras på kylformens arbetsyta, förvärmd till 200°C. I individuella formzoner kan tjockleken på fodret vara större eller mindre beroende på kylförhållandena för olika delar av gjutgodset.

Att gjuta in en fodrad form har följande fördelar jämfört med att gjuta i en ren (ofodrad) form:

Ökad hållbarhet för kylformar (upp till 30 000 fyllningar);

Uteslutning av gjutglödgningsoperationer från den tekniska processen;

Förenklad design av formen (den kan tillverkas med gjutna arbetshylsor som inte kräver bearbetning, vilket minskar kostnaden för formen);

Möjlighet att tillverka gjutgods med utskjutande delar och djupa hålrum;

Möjlighet att erhålla exakta gjutningar av vilken konfiguration som helst;

Erhålla optimala förutsättningar för stelning av gjutgods.

Centrifugalgjutning är gjutning i snabbt roterande metallformar, i vilka smält metall, utsatt för centrifugalkrafter, kastas mot formens väggar och stelnar och bildar ett gjutgods. På detta sätt gjuts korta (fig. 3.2, a) eller långa (fig. 3.2, b) rotationskroppar. Denna gjutmetod används i stor utsträckning inom industrin, speciellt för att producera ihåliga gjutgods med en fri yta av gjutjärns- och stålrör, ringar, bussningar, skal etc. med 12:e klass noggrannhet. Metallformar installeras på centrifugalgjutmaskiner. Beroende på läget för formarnas rotationsaxel särskiljs horisontella och vertikala maskiner. Gjutgods som produceras genom centrifugalgjutning har ökad densitet i det yttre lagret. Fördelarna med centrifugalgjutning är desamma som för kylgjutning, men kvaliteten på den inre ytan på grund av krympningsfenomen är sämre än den yttre. För att erhålla ett inre hålrum i cylindriska gjutgods krävs inga stavar, vilket sparar resurskostnader för tillverkningen.

a - korta rotationskroppar, b - långa rotationskroppar, 1 - form, 2 - spår

Figur 3 2- Schema för centrifugalgjutning

Formsprutning kan delas in i två typer:

1) metallformsprutning;

formsprutning av polymermaterial.

Metallformsprutning är en metod för att tillverka gjutgods från legeringar av icke-järnmetaller och stål av vissa kvaliteter, när en flytande smälta införs i en sluten metallform under betydande tryck (30...100 MPa) och kristalliserar medan den förblir under tryck (Fig. 3.3). Detta gör det möjligt att föra gjutgodsets dimensioner och form så nära dimensionerna och formen på den färdiga delen som möjligt, vilket gör det möjligt att minska eller eliminera deras efterföljande bearbetning. Styrkan hos gjutgods gjorda med denna metod är 30 % högre än hållfastheten hos gjutgods gjorda genom gjutning i jordformar.

A- tillförsel av metall till förkammaren, b- injicering av metall i arbetskaviteten, V- knockout av gjutstycket, 1 - kammare, 2 - kolv. 3 - mögel

Figur 3.3 - Formsprutningsschema

Följande faktorer kan påverka noggrannheten hos formsprutningsgjutgods:

Dimensioner och komplexitet av gjutningsdesignen;

Gjutning väggtjocklek;

Riktning av metallkrympning;

Precision formtillverkning;

Formens slitagegrad.

Maximal dimensionsnoggrannhet uppnås för de gjutelement som är i en halvform eller bildas av stationära delar av formen. Dimensionsnoggrannheten för gjutgods, beroende på formarnas design, tillåts inom 0,03...0,18 mm.

Formsprutning utförs på gjutmaskiner med kall- och varmpressningskammare. Gjutformar är gjorda av stål. En form kan innehålla flera arbetshålrum som matas samtidigt. Sådana formar med flera kaviteter gör det möjligt att producera mer än 20 gjutgods i en gjutning. Produktiviteten hos gjutmaskiner är upp till 600 gjutningar (pressningar) per timme.Injektionsgjutning är högsta kvalitet, noggrann, ren och produktiv typ av gjutning. Denna metod används ofta i serie- och massproduktion för tillverkning av små delar av komplexa former. Moderna automatiska formsprutningsmaskiner för gjutgods som väger upp till 300 g ger en produktivitet på upp till 6000...8000 gjutgods per timme. Ytråheten på arbetsstyckena är Ra = 2,5...0,32 µm.

Stålsprutformar har komplexa konfigurationer och höga kostnader.

Tidigare, vid formsprutning av elektriska maskinhus av aluminiumlegeringar, användes formar med vertikal split. I dem gjuts den elektriska maskinens kropp, anslutningslådan och tassarna separat och sedan, efter bearbetning, monterade.

För närvarande används formar som har fyra horisontella kopplingar (Fig. 3.4). Kroppen gjuts in i dem tillsammans med tassarna och uttagslådan. Arrangemanget av revbenen är vertikalt-horisontellt.

En fyrfacksform gör det möjligt att gjuta hus med tunnare och högre ribbor, vilket förbättrar kylningen av maskinen och minskar husets massa med 15...25%.

De flesta aluminiumgjutgods för lågeffekts elektriska maskiner tillverkas genom formsprutning på speciella gjutmaskiner (Fig. 3.5, A).

Figur 3.4 – Skiss av en fyrfacksform

5 – fast platta, 6 – cylinder, 7 – degel, 8 – kolv,

9 – flytande metall, 10,11 – delar av formen, 12 – hålighet

Figur 3.5 – Formsprutningsmaskin (a) och gjutdiagram (b)

Alla metaller kan gjutas. Men inte alla metaller har samma gjutegenskaper, i synnerhet flytbarhet - förmågan att fylla en gjutform av vilken konfiguration som helst. Gjutegenskaperna beror främst på metallens kemiska sammansättning och struktur. Smälttemperaturen är viktig. Metaller med låga smältpunkter är lätta att industriellt gjuta. Av de vanliga metallerna har stål den högsta smältpunkten. Metaller delas in i järn och icke järn. Järnmetaller är stål, segjärn och gjutjärn. Icke-järnmetaller inkluderar alla andra metaller som inte innehåller betydande mängder järn. För gjutning används framför allt legeringar baserade på koppar, nickel, aluminium, magnesium, bly och zink. LEGERINGAR.

Svarta metaller.

Bli.

Det finns fem klasser av stål för industriell gjutning: 1) lågkolhalt (med en kolhalt på mindre än 0,2 %); 2) medium-kol (0,2–0,5 % kol); 3) högkolhalt (mer än 0,5 % kol); 4) låglegerade (mindre än 8 % legeringsämnen) och 5) höglegerade (mer än 8 % legeringsämnen). Stål med medelstora kolhalter står för huvuddelen av gjutgods av järnmetall; Sådana gjutgods är som regel industriprodukter av standardiserad kvalitet. Olika typer av legerade stål är utformade för att uppnå hög hållfasthet, duktilitet, seghet, korrosionsbeständighet, värmebeständighet och utmattningshållfasthet. Gjutna stål har liknande egenskaper som smidd stål. Draghållfastheten hos sådant stål sträcker sig från 400 till 1500 MPa. Massan av gjutgods kan variera över ett brett intervall - från 100 g till 200 ton eller mer, tjockleken i snitt - från 5 mm till 1,5 m. Gjutningens längd kan överstiga 30 m. Stål är ett universellt material för gjutning. På grund av sin höga hållfasthet och duktilitet är det ett utmärkt material för maskinteknik.

Formbart gjutjärn.

Det finns två huvudklasser av segjärn: vanlig kvalitet och perlitiskt. Gjutgods är också gjorda av vissa legerade formbara gjutjärn. Draghållfastheten för segjärn är 250–550 MPa. Dess utmattningsbeständighet, höga styvhet och goda bearbetbarhet gör den idealisk för verktygsmaskiner och många andra massproduktionstillämpningar. Massan av gjutgods varierar från 100 g till flera hundra kilo, och tvärsnittstjockleken är vanligtvis inte mer än 5 cm.

Gjutjärn.

Gjutjärn inkluderar ett brett utbud av legeringar av järn med kol och kisel innehållande 2–4 % kol. Det finns fyra huvudtyper av gjutjärn som används för gjutning: grått, vitt, blekt och halvgjutet. Draghållfastheten hos gjutjärn är 140–420 MPa, och en del legerat gjutjärn är upp till 550 MPa. Gjutjärn kännetecknas av låg duktilitet och låg slaghållfasthet; bland designers anses det vara ett bräckligt material. Massan av gjutgods varierar från 100 g till flera ton. Gjutjärnsgjutgods används i nästan alla industrier. Deras kostnad är låg och de kan lätt bearbetas genom skärning.

Nodulärt gjutjärn.

Sfäriska inneslutningar av grafit ger gjutjärn duktilitet och andra egenskaper som skiljer det gynnsamt från grått gjutjärn. Den sfäriska formen av grafitinneslutningar uppnås genom att behandla gjutjärn med magnesium eller cerium omedelbart före gjutning. Draghållfastheten för nodulärt gjutjärn är 400–850 MPa, duktiliteten är från 20 till 1 %. Det är sant att nodulärt gjutjärn kännetecknas av låg slaghållfasthet hos det skårade provet. Gjutgods kan ha både stor och liten tjocklek i tvärsnitt, vikt - från 0,5 kg till flera ton.

Icke-järnmetaller.

Koppar, mässing och brons.

Det finns många olika kopparbaserade legeringar som lämpar sig för gjutning. Koppar används i de fall där hög termisk och elektrisk ledningsförmåga krävs. Mässing (en legering av koppar och zink) används när ett billigt, måttligt korrosionsbeständigt material önskas för en mängd olika produkter för allmänna ändamål. Draghållfastheten för gjuten mässing är 180–300 MPa. Brons (en legering av koppar och tenn, till vilken zink och nickel kan tillsättas) används i de fall ökad hållfasthet krävs. Draghållfastheten för gjuten brons är 250–850 MPa.

Nickel.

Koppar-nickellegeringar (som Monel-metall) har hög korrosionsbeständighet. Nickel-kromlegeringar (som Inconel och nikrom) kännetecknas av hög värmebeständighet. Molybden-nickellegeringar är mycket resistenta mot saltsyra och oxiderande syror vid förhöjda temperaturer.

Aluminium.

Gjutna produkter gjorda av aluminiumlegeringar har nyligen använts alltmer på grund av deras lätthet och styrka. Sådana legeringar har ganska hög korrosionsbeständighet och god termisk och elektrisk ledningsförmåga. Draghållfastheten hos gjutna aluminiumlegeringar varierar från 150 till 350 MPa.

Magnesium.

Magnesiumlegeringar används där kravet på lätthet kommer i första hand. Draghållfastheten för gjutna magnesiumlegeringar är 170–260 MPa.

Titan.

Titan, ett starkt och lätt material, smälts i vakuum och gjuts till grafitformar. Faktum är att under kylningsprocessen kan titanytan bli förorenad på grund av en reaktion med formmaterialet. Därför är titan som gjuts till andra former än de som är gjorda av bearbetad och pressad pulvergrafit kraftigt förorenad på ytan, vilket visar sig i ökad hårdhet och låg böjningsförmåga. Titangjutning används främst inom flygindustrin. Draghållfastheten hos gjutet titan är över 1000 MPa med en relativ töjning på 5 %.

Sällsynta och ädla metaller.

Gjutgods från guld, silver, platina och sällsynta metaller används i smycken, tandteknik (kronor, fyllningar); vissa delar av elektroniska komponenter tillverkas också genom gjutning.

GJUTMETODER

De huvudsakliga gjutningsmetoderna är: statisk gjutning, formsprutning, centrifugalgjutning och vakuumgjutning.

Statisk fyllning.

Oftast används statisk fyllning, d.v.s. hälla i en fast form. Med denna metod hälls smält metall (eller icke-metall - plast, glas, keramisk suspension) helt enkelt i hålrummet i en stationär form tills den är fylld och hålls tills den stelnar.

Formsprutning.

En gjutmaskin fyller en metall (stål) form (som vanligtvis kallas en form och kan ha flera kaviteter) med smält metall under ett tryck på 7 till 700 MPa. Fördelarna med denna metod är hög produktivitet, hög ytkvalitet, noggranna dimensioner på den gjutna produkten och minimalt behov av bearbetning. Typiska metaller för pressgjutning är zink, aluminium, koppar och tenn-blylegeringar. På grund av sin låga smältpunkt är sådana legeringar högteknologiska och tillåter nära dimensionella toleranser och utmärkta gjutegenskaper.

Komplexiteten i konfigurationen av gjutgods i fallet med formsprutning begränsas av det faktum att gjutgodset kan skadas när det separeras från formen. Dessutom är tjockleken på produkterna något begränsad; mer att föredra är produkter med en tunn sektion, där smältan stelnar snabbt och jämnt.

Det finns två typer av formsprutningsmaskiner - kall kammare och varm kammare. Varmkammarpressmaskiner används främst för zinkbaserade legeringar. Varmpressningskammaren är nedsänkt i smält metall; under ett lätt tryck av komprimerad luft eller under inverkan av en kolv, tvingas flytande metall ut ur varmpresskammaren in i formen. I kallkammargjutmaskiner fyller smält aluminium, magnesium eller kopparlegering formen under tryck från 35 till 700 MPa.

Gjutgods som erhålls genom formsprutning används i många hushållsapparater (dammsugare, tvättmaskiner, telefoner, lampor, skrivmaskiner) och i mycket stor utsträckning inom bilindustrin och vid tillverkning av datorer. Gjutgods kan väga från flera tiotals gram till 50 kg eller mer.

Centrifugalgjutning.

Vid centrifugalgjutning hälls smält metall i en sand- eller metallform som roterar runt en horisontell eller vertikal axel. Under inverkan av centrifugalkrafter kastas metallen från den centrala inloppet till formens periferi, fyller dess hålrum och stelnar och bildar en gjutning. Centrifugalgjutning är ekonomiskt och för vissa typer av produkter (axisymmetriska såsom rör, ringar, skal, etc.) är mer lämplig än statisk gjutning.

Vakuumfyllning.

Metaller som titan, legerat stål och högtemperaturlegeringar smälts i vakuum och hälls i flera formar, såsom grafit, placerade i vakuum. Denna metod minskar gashalten i metallen avsevärt. Tackor och gjutgods som framställs genom vakuumgjutning väger inte mer än flera hundra kilo. I sällsynta fall hälls stora mängder stål (100 ton eller mer), smält med konventionell teknik, i en vakuumkammare i formar eller gjutskekar installerade i den för vidare gjutning i luft. Stora metallurgiska vakuumkammare evakueras av flerpumpssystem. Stålet som erhålls med denna metod används för tillverkning av specialprodukter genom smide eller gjutning; denna process kallas vakuumavgasning.

GJUTNINGSFORMAR

Gjutformar är uppdelade i flera och engångsformar (sand). Flera former är metall (formar och kylformar), eller grafit eller keramiska eldfasta.

Flera former.

Metallformar (formar och kylformar) för stål tillverkas vanligtvis av gjutjärn, ibland av värmebeständigt stål. För gjutning av icke-järnmetaller som mässing, zink och aluminium används formar av gjutjärn, koppar och mässing.

Formar.

Detta är den vanligaste typen av flera gjutformar. Oftast är formar gjorda av gjutjärn och används för att tillverka stålgöt i det inledande skedet av tillverkning av smidet eller valsat stål. Formar tillhör öppna gjutformar, eftersom metallen fyller dem uppifrån med gravitation. "Genomgående" formar används också, öppna både upptill och nedtill. Höjden på formarna kan vara 1–4,5 m, diametern – från 0,3 till 3 m. Tjockleken på gjutväggen beror på formens storlek. Konfigurationen kan vara olika - från rund till rektangulär. Formkaviteten expanderar något uppåt, vilket är nödvändigt för att ta bort götet.

Formen, redo att hällas, placeras på en tjock gjutjärnsplatta. Som regel fylls formar från toppen. Väggarna i formhåligheten måste vara släta och rena; När du häller måste du se till att metallen inte spills eller stänker på väggarna. Den gjutna metallen hårdnar i formen, varefter götet avlägsnas (”stripping the ingot”). Efter att formen svalnat rengörs den från insidan, sprayas med formfärg och används igen. En form gör att du kan tillverka 70–100 göt. För vidare bearbetning genom smide eller valsning värms götet till hög temperatur.

Kokili.

Dessa är slutna metallgjutformar med ett inre hålrum som motsvarar produktens konfiguration, och ett portsystem (gjutning) som tillverkas genom bearbetning i ett gjutjärn, brons, aluminium eller stålblock. Kylaformen består av två eller flera delar, efter sammankopplingen återstår endast ett litet hål i toppen för att hälla smält metall. För att bilda inre hålrum, placeras gips, sand, glas, metall eller keramiska "stänger" i formen. Chill casting producerar gjutgods av legeringar baserade på aluminium, koppar, zink, magnesium, tenn och bly.

Kylgjutning används endast i de fall då det krävs för att erhålla minst 1000 gjutgods. Livslängden på kylformen når flera hundra tusen gjutgods. Kylformen går i skrot när (på grund av gradvis utbränning från den smälta metallen) ytkvaliteten på gjutgodset börjar försämras outhärdligt och de beräknade toleranserna för deras dimensioner inte längre uppfylls.

Grafit och eldfasta formar.

Sådana former består av två eller flera delar, när den är ansluten bildas den erforderliga håligheten. Formen kan ha en vertikal, horisontell eller lutande skiljeyta eller kan demonteras i separata block; detta gör det lättare att ta bort gjutstycket. När formen tagits bort kan den sättas ihop igen och användas igen. Grafitformar tillåter hundratals gjutgods, keramik - bara ett fåtal.

Flera grafitformar kan tillverkas genom att bearbeta grafit, och keramiska är lätta att forma, så de är betydligt billigare än metallformar. Grafit och eldfasta formar kan användas för omgjutning vid otillfredsställande pressgjutningar.

Brandsäkra formar är gjorda av porslinslera (kaolin) och andra mycket eldfasta material. I det här fallet används modeller gjorda av lättbearbetade metaller eller plaster. Pulverformigt eller granulärt eldfast material blandas med lera i vatten, den resulterande blandningen formas och gjutformsämnet bränns på samma sätt som tegelstenar eller fat.

Engångsformulär.

Sandgjutformar är föremål för mycket färre restriktioner än någon annan form. De är lämpliga för att tillverka gjutgods av vilken storlek som helst, vilken konfiguration som helst, från vilken legering som helst; de ställer minst krav på produktens design. Sandformar är gjorda av ett eldfast plastmaterial (vanligtvis kiselhaltig sand), vilket ger den den önskade konfigurationen så att den gjutna metallen, vid stelning, behåller denna konfiguration och kan separeras från formen.

Formblandningen erhålls genom att blanda sand med lera och organiska bindemedel i vatten i en speciell maskin.

Vid tillverkning av en sandform är den försedd med ett övre inloppshål med en "skål" för att hälla metall och ett inre portsystem av kanaler för att förse gjutgodset med smält metall under stelningsprocessen, eftersom annars, på grund av krympning under stelning ( typiskt för de flesta metaller), kan hålrum bildas i gjutgodset (krymphåligheter).

Skalformar.

Dessa formar finns i två typer: material med låg smältpunkt (gips) och material med hög smältpunkt (fint kiseldioxidpulver). En skalform av gips görs genom att blanda gipsmaterial med vatten med ett fästelement (snabbhärdande polymer) till en tunn konsistens och fodra gjutmodellen med en sådan blandning. Efter att formmaterialet har härdat skärs det, bearbetas och torkas, och sedan "paras" de två halvorna och hälls. Denna gjutmetod är endast lämplig för icke-järnmetaller.

Förlorad vaxgjutning.

Denna gjutmetod används för ädelmetaller, stål och andra legeringar med hög smältpunkt. Först görs en form som matchar den del som gjuts. Den är vanligtvis gjord av lågsmältande metall eller (bearbetad) mässing. Sedan, genom att fylla formen med paraffin, plast eller kvicksilver (sedan fryst), erhålls en modell för en gjutning. Modellen är fodrad med brandsäkert material. Det skalformade materialet är tillverkat av ett fint eldfast pulver (till exempel kiseldioxidpulver) och ett flytande bindemedel. Lagret av brandbeständig beklädnad komprimeras genom vibrationer. Efter att den härdat, värms formen, paraffin- eller plastmodellen smälter och vätskan rinner ut ur formen. Därefter eldas formen för att avlägsna gaser och fylls vid upphettning med flytande metall, som strömmar genom tyngdkraften, under tryckluftstryck eller under påverkan av centrifugalkrafter (i en centrifugalgjutmaskin).

Keramiska former.

Keramiska formar är gjorda av porslinslera, sillimanit, mullit (aluminatsilikater) eller andra mycket eldfasta material. Vid tillverkning av sådana former används vanligtvis modeller från lättbearbetade metaller eller plaster. Pulverformiga eller granulära eldfasta material blandas med ett flytande bindemedel (etylsilikat) till en gelatinös konsistens. Den nytillverkade formen är flexibel så att modellen kan tas bort från den utan att skada formhålan. Därefter bränns formen vid hög temperatur och fylls med en smälta av önskad metall - stål, en hård spröd legering, en legering baserad på sällsynta metaller etc. Denna metod gör det möjligt att tillverka formar av vilken typ som helst och är lämplig för både småskalig och storskalig produktion.

Svarta metaller.

Bli.

Formbart gjutjärn.

Gjutjärn.

Nodulärt gjutjärn.

Icke-järnmetaller.

Koppar, mässing och brons.

Nickel.

Aluminium.

Magnesium.

Magnesiumlegeringar används där kravet på lätthet kommer i första hand. Draghållfastheten för gjutna magnesiumlegeringar är 170–260 MPa.

Titan.

Sällsynta och ädla metaller.

Gjutgods från guld, silver, platina och sällsynta metaller används i smycken, tandteknik (kronor, fyllningar); vissa delar av elektroniska komponenter tillverkas också genom gjutning.

GJUTMETODER

De huvudsakliga gjutningsmetoderna är: statisk gjutning, formsprutning, centrifugalgjutning och vakuumgjutning.

Statisk fyllning.

Formsprutning.

Centrifugalgjutning.

Vakuumfyllning.

GJUTNINGSFORMAR

Gjutformar är uppdelade i flera och engångsformar (sand). Flera former är metall (formar och kylformar), eller grafit eller keramiska eldfasta.

Flera former.

Formar.

Kokili.

Grafit och eldfasta formar.

Engångsformulär.

Formblandningen erhålls genom att blanda sand med lera och organiska bindemedel i vatten i en speciell maskin.