Литье является одним из старейших способов производства металлических изделий.

Поначалу этот способ применялся в основном в мастерских скульпторов или ювелиров, так как, именно этим способом можно получить поверхность любой сложности, и поэтому открывались неограниченные возможности в воплощении самых смелых замыслов великих мастеров, создании украшений, предметов интерьера, элементов оформления зданий, элементов городского и паркового интерьера и так далее. Бессмертные творения великих скульпторов, воплощенные в металле, являются знаковыми для многих городов мира, и навсегда останутся свидетелями высокого искусства мастеров-литейщиков, предметами гордости и восхищения многих поколений. (слайды со скульптурами).

Особое место в истории литейного производства занимает литье колоколов. Именно при производстве колоколов возник способ литья «в землю», когда литейная форма целиком помещалась в вырытую в земле яму, в целях безопасности и, кроме того, таким образом решались многие технологические вопросы изготовления формы и обеспечивалось медленное затвердевание, что важно для такого типа отливок. В этот период литейное производство еще нельзя было назвать промышленным: практически весь процесс происходил под открытым небом и не только форма, но и вся оснастка были разового использования.

Первым литейным заводом по производству бронзовых отливок в России был пушечно-литейный завод – Пушечная изба, построенный в Москве в 1479 году. Литейное производство, особенно в начале своего развития считалось искусством, хотя во все времена это был тяжелый, кропотливый, требующий особых знаний, мастерства и чрезвычайно опасный труд.

Самым выдающимся из пушечных мастеров был Андрей Чохов, отливший в 1585 году из бронзы знаменитую «Царь-пушку» массой 39 т. несколько позже, в 1735 году, другой московский литейщик Иван Моторин отлил из бронзы величайший в мире «Царь-колокол» массой 196т, эти отливки давно стали в числе прочих замечательных памятников знаковыми для Москвы и для всей России.

В начале Х1Х века литейное дело становится на научную основу, постепенно превращаясь в литейное производство. Особенностью теории литья является ее широкая многогранность. Литейщикам приходится одновременно решать теплотехнические, гидравлические, металлургические, металловедческие, химические, механические и многие другие вопросы.

По сравнению с другими способами изготовления заготовок деталей машин (прокатка, ковка, сварка) литьем можно получать заготовки сложной конфигурации с минимальными припусками на обработку резанием, хорошими механическими свойствами. В настоящее время литые детали применяются во всех отраслях машиностоения, станко и приборостроения, строительства и коммунального хозяйства.

Основными процессами литейного производства являются плавка металла, изготовление форм, заливка металла в формы и охлаждение, выбивка, очистка, обрубка отливок, термическая обработка и контроль качества отливок.

Литейной формой называется комплекс элементов, образующих замкнутый объем, внутри которого расположена полость, повторяющая конфигурацию будущей отливки. Полость заполняется жидким металлом, который после затвердевания, выбивки и очистки становится отливкой.

Материал, из которого изготовлена литейная форма, определяет способ литья и стойкость

формы.

В зависимости от материала формы классифицируются:

Одноразовые Многоразовые

Песчаные Керамические Металлические

Оболочковые Формы литья Кокиль Формы для литья Центробежное

формы по выплавляемым под давлением. литье

моделям.

Основным способом получения отливок – 80% общего количества – остается литье в песчаные формы.

Литейные сплавы и их свойства:

Для изготовления отливок применяют литейные сплавы:

Черные: на основе железа (железоуглеродистые) – чугуны и стали;

Цветные: сплавы алюминия, магния, меди, цинка, титана и др.

Сплав для изготовления отливки выбирают в соответствии с назначением детали и учетом механических, эксплуатационных и литейных свойств данного сплава.

Основные литейные свойства сплава – жидкотекучесть и усадка.

Жидкотекучесть – способность металлов и сплавов в расплавленном состоянии заполнять полость формы и точно воспроизводить очертания отливки; зависит главным образом от химического состава и температуры расплава во время заливки формы.

Жидкотекучесть определяют по длине залитой технологической пробы. Существует большое разнообразие технологических проб, но наиболее широкое применение получила

спиральная технологическая проба:

Практически, жидкотекучесть расплава зависит: от способа изготовления отливки, ее конструктивных особенностей, минимальной толщины отливки и конструкции литниковой системы.

Усадка – свойство металлов и сплавов уменьшать литейные размеры и обьем при охлаждении. Различают линейную и объемную усадку сплава, при этом объемная усадка почти в три раза больше линейной. Коэффициент линейной и объемной усадки определяют по формуле:

Усадка зависит от химического состава сплава, температуры заливки, сложности конфигурации отливки и других факторов. Неправильно рассчитанные при изготовлении литейной формы размеры литейной оснастки с учетом процента усадки приводят в образованию усадочных раковин, пористости, трещин и короблению на поверхности отливки.

В таблице приведены литейные свойства некоторых сплавов, широко применяемых для изготовления отливок:

Сплав	Жидкотекучесть	Коэффициент линейной усадки
Сталь Серый чугун Алюминиевые сплавы	Пониженная Хорошая Удовлетворительная	1,5…..2,3 0,9….1,3 1,1….1,4

Технологические основы создания песчаной литейной формы:

1. Выбор плоскости разъема модели и формы.

Литейная песчаная форма – система элементов, образующих закрытый объем из формовочной смеси, внутри которого полость, повторяющая наружную конфигурацию отливки.

Литейная форма изготавливается по частям. Плоскость, которая делит форму и полость формы на части, называется плоскостью разъема формы, а части формы называются – верхняя полуформа и нижняя полуформа, т.к. разъем песчаной формы всегда горизонтальный.

Полость формы является оттиском или отпечатком специальной детали – модели. Модель – наружная копия отливки, является основным элементом литейной оснастки. Оттиск (отпечаток) в формовочной смеси получают с целой модели или, если это невозможно, с отдельных частей модели. Вопрос этот решается при выборе плоскости разъема модели.

Выбор плоскости разъема модели производят на основании анализа конструкции литой детали с учетом следующего:

•плоскость разъема модели должна совпадать с осью симметрии отливки или с одной из ее плоскостей;

• части модели должны легко удаляться из формы;

• наиболее ответственные и массивные части отливки должны располагаться в нижней части формы;

• для повышения точности отливки (особенно если это деталь вращения) желательно всю отливку расположить в одной полуформе.

Увеличенная плоскость разъема модели является плоскостью разъема формы.

При создании формы части модели или вся модель устанавливаются на подмодельную плиту, поэтому :

плоскость разъема модели – воображаемое положение подмодельной плиты относительно частей модели.

Вопрос выбора плоскости разъема модели решается на чертеже литой детали и является первостепенным вопросом в разработке литейной технологии, т.к. это определит положение отливки в форме и плоскость разъема формы.

Вывод: модель может быть разъемной и тогда полость формы состоит из двух отпечатков, полученных с частей модели в двух полуформах, в соответствии с плоскостью разъема – РМФ (вариант 1, 2); или модель будет неразъемной, тогда полость формы будет состоять из одного отпечатка в одной полуформе а плоскость разъема совпадет с основанием модели и разделит на части только форму – РФ (вариант 3).

Выбор плоскости разъема определяет направление формовочных уклонов (штриховые линии) на поверхностях, перпендикулярных плоскости разъема.

В ыбор плоскости разъема модели и формы позволяет определить дальнейшие шаги в разработке литейной технологии: направление формовочных уклонов модели, выбор способа подвода металла в форму и расположение элементов литниковой системы, положение стержня в форме, а также форму знаковых частей стержня и модели.

2. Назначение формовочных уклонов на поверхностях модели и литейных радиусов (галтелей).

Для получения полости внутри формы, модель (наружную копию детали) погружают в формовочную смесь, которую затем уплотняют, далее модель извлекают, после чего в формовочной смеси остается отпечаток. Для легкого и безопасного для формы извлечения модели из формовочной смеси на поверхностях модели, перпендикулярных плоскости разъема, (в направлении извлечения из формы) устанавливают формовочные уклоны (штриховые линии на схеме).

Галтели – это скругления внутренних и внешних углов в отливке, особенно при переходе от одной поверхности к другой. Галтели уменьшают вероятность осыпания формовочной смеси в углах формы при извлечении модели, снижают внутренние напряжения в отливке, способствуют равномерному охлаждению. Значения радиусов галтелей могут быть от 0.5 до 40мм,

для мелких отливок – от 0,5 до1.5

R0.5

3. Литниковая система – система ходов и каналов для подвода металла в полость формы, ее заполнения и питания отливки при затвердевании.

Требования, которым должна удовлетворять литниковая система:

• обеспечивать наиболее короткий путь металла в форме;

• способствовать отделению от жидкого металла и улавливанию включений шлака, формовочной смеси и других загрязнений;

• не создавать препятствий для усадки и не вызывать сильного перегрева массивных узлов отливки, приводящих к возникновению усадочных раковин, трещин и короблению;

• обеспечивать минимальный расход металла на литниковую систему.

Классифицируются литниковые системы прежде всего по способу подвода металла в форму:

1) подвод сверху со свободным падением жидкого металла (верхние и дождевые литниковые системы);

2) подвод сбоку, чаще всего по разъему формы, с частичным свободным падением жидкого металла (горизонтальные литниковые системы);

3) подвод снизу (сифонные литниковые системы, чаще всего применяются при вертикальной плоскости разъема на формовочных линиях или если вся отливка расположена в верхней полуформе);

4) комбинированный подвод ( ярусные, этажные, щелевые литниковые системы).

Основными (обязательными) элементами литниковой системы являются:

литниковая чаша – предназначенная для приема расплавленного металла и подачи его в форму;

стояк – в виде вертикального канала, используемого для подачи расплава в

шлакоуловитель, который служит для задержания шлака и других неметаллических примесей;

питатель – необходим для подвода расплава в полость формы;

выпор – служит для вывода газов и контроля заполнения формы металлом, находится в верхней части формы;

для более качественного питания отливки используется дополнительный элемент – прибыль или питающая бобышка, которая также устанавливается в верхней части формы.

Расчет литниковых систем (основные принципы).

При создании литейной формы рассчитывается количество и размеры элементов литниковой системы

Основой для расчета литниковых систем является соотношение общей (суммарной) площади поперечного сечения питателей F_пит., шлакоуловителей F_шл. и стояка F_ст., которое выбирается в зависимости от размеров отливки, марки металла и способов заливки, поэтому литниковые системы при расчете определяются как расширяюшие – F_пит. : F_шл.: F_ст. = 1,15 : 1,05 :1, когда самым узким местом в литниковой системе является сечение стояка, например – для отливок из алюминиевых сплавов, или (чаще всего) сужаюшие – F_пит. : F_шл.: F_ст. = 1 : 1,2 : 1,4, когда самым узким местом будет сечение питателя – например, для мелких и средних отливок из серого чугуна.