§ 49. Прочие виды литья

Литье в оболочковые формы. Этот способ представляет собой дальнейшее развитие и усовершенствование литья во временные (земляные) формы. Уменьшение объема формовочной земли при создании литейной формы потребовало предельно сократить толщину ее стенок. Это легло в основу разработки технологии оболочкового литья, которое впервые было применено в 1950 г. В настоящее время его применяют для художественного литья при отливке простых форм типа барельефа.

Сущность этого способа сводится к следующему: металлическую модель барельефа укрепляют на чугунной плите с приспособлением для подогрева на нагретую до 300-350°С чугунную модельную плиту; затем насыпают слой мелкого кварцевого песка, тщательно перемешанного со связующим материалом, в качестве которого применяют термореактивные искусственные смолы, например пульвер-бакелит. Эта смола при температуре 60-70°С размягчается, а затем при 200°С расплывается и, наконец, при 300-400°С твердеет и переходит в необратимое состояние.

Нагреваясь от плиты, смола, находящаяся в формовочной смеси, плавится и обволакивает зерна песка, в результате на модельной плите образуется песчано-смоляная оболочка, точно повторяющая весь рельеф модели; когда оболочка достигает толщины 6-10 мм, избыток смеси удаляют, а модельную плиту вместе с образовавшейся на ней оболочкой подвергают дополнительному нагреву до 400°С для перехода смоляной связки в твердое необратимое состояние. После этого оболочку, представляющую собой полуформу, снимают с плиты специальными толкателями, расположенными в модельной плите.

Таким же способом изготовляют вторую полуформу. Обе половинки скрепляют между собой специальными скобами или зажимами и, если нужно, внутрь оболочки устанавливают такой же оболочковый стержень. Иногда при массовом производстве оболочковые полуформы склеивают с применением высокочастотного нагрева. Затем форму устанавливают в стальной ящик, заменяющий опоку, и засыпают вокруг песком. В таком виде форму подают под заливку. После охлаждения отливку извлекают, разрушая оболочковую форму. Этот метод легко поддается механизации и автоматизации при массовом производстве изделий и, несомненно, имеет большое будущее.

Литье в постоянные металлические формы. Этот вид литья также очень древний. На рис. 110 изображена ажурная серебряная лампада, отлитая в Сербии в 1492 г. (хранится в Государственной Оружейной палате).

Рис. 110. Серебряная ажурная литая лампада 1492 г. Сербия. Государственная Оружейная палата

В Древней Руси начиная с XVI в. применялось художественное оловянное литье. Оно осуществлялось в медных (латунных) формах, а иногда в стальных (железных), которые изготовлялись либо литьем с последующей чеканкой, либо гравировкой (оброном). Оловянные художественные отливки с толщиной стенки, равной всего 2-5 мм, золотились (или серебрились) и применялись для декорировки домашней утвари (рамы, ларцы и т. п.), а также внутреннего убранства храмов (киоты, иконостасы и т. п.). Однако более широкого развития литье в постоянные металлические формы в то время не только не получило, но к началу XIX в. оказалось забытым.

В настоящее время литье в кокиль, т. е. в стальные или чугунные формы, очень широко применяется в технике и проникает в область художественной обработки. Литье в кокиль относится к прогрессивным способам литья; оно имеет ряд преимуществ по сравнению с литьем во временные формы. Главное преимущество заключается в том, что металлическая форма выдерживает большое количество заливок. Стойкость кокиля при легкоплавких отливках из алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов достигает 1 000 000 заливок; при отливке стальных и чугунных деталей число их значительно меньше. Кроме того, структура отливок получается мелкозернистой, обусловливающей лучшие механические свойства. Поверхность отливок отличается чистотой, не требующей никаких дополнительных механических обработок. Особенно велика точность литья в кокиль.

Литье в постоянные металлические формы экономически целесообразно при массовом или крупносерийном производстве изделий, так как стоимость производства кокилей очень высока. Они изготовляются из чугуна или стали с особо тщательной подгонкой и обработкой, которая обычно требует больших затрат ручного высококвалифицированного труда (лекальщиков, граверов и т. п.).

Металлические формы для простых отливок состоят из двух частей, а для сложных изделий форма соответственно усложняется и может состоять из многих частей, включая и составные стержни, обусловливающие пустотелость отливки. Различают кокильное литье - когда и форма, и стержни изготовлены из металла, и полукокильное - когда стержень изготовлен из песчаных смесей, как при земляном литье. Последнее чаще применяют для отливок из тугоплавких металлов - чугуна, бронзы.

При литье в кокиль все основные процессы поддаются механизации. Применяются механизмы, производящие разъем и соединение кокилей, а также заливку их металлом; карусельные автоматы, которые непрерывно выполняют полный цикл работы, начиная от обработки полости кокиля коптящим пламенем ацетиленовой горелки (для продления срока его службы), установки стержня, закрывания кокиля и заливки его металлом и кончая его автоматическим раскрыванием и удалением из его полости готовой отливки.

Литье под давлением. Литье под давлением - современный метод массового производства изделий из легкоплавких сплавов (алюминиевых, цинковых и т. п.). Сущность способа заключается в том, что металл заливают в металлические формы (кокили) под давлением, создаваемым специальными литейными машинами. Отливки получаются с высокой точностью размеров, чистой поверхностью и отличаются тонкими стенками. Минимальная толщина стенок при отливке из цинковых сплавов достигает 1-3 мм, из алюминиевых ,5-4 мм и из медных сплавов до 2-5 мм. Литье под давлением позволяет получать отливки очень сложные по конфигурации, но сравнительно небольшие по размерам.

В области художественного литья этот способ экономически оправдывается при массовом производстве изделий, так как формы для литья под давлением представляют собой очень сложные изготовленные из высококачественных сталей и дорогие устройства.

Центробежное литье. Этот вид литья представляет собой современный способ, особенность которого заключается в том, что металл заливают в быстро вращающиеся формы и под действием центробежных сил прижимают к стенкам формы. Таким образом можно отливать трубы, колонны и другие изделия цилиндрической формы. Для центробежного литья применяют металлические формы, а также песчаные, но с добавками прочных крепителей (жидкого стекла, этилсиликата и т. п.).

Существуют машины для центробежного литья с горизонтально и вертикально расположенной осью вращения. Длинные детали (трубы, колонны) отливают на машинах с горизонтальной осью вращения; детали небольшой длины - на центробежных машинах с вертикальной осью вращения.