6. Другие специальные способы литья

Кроме рассмотренных специальных способов литья используются и некоторые другие, часть из которых кратко описана ниже.

Литье в керамические формы. Существует несколько способов изготовления керамических стержней, из которых собирают соответствующие формы. Разберем один из них.

В гидролизованный раствор этилсиликата при непрерывном перемешивании насыпают смесь кварцевого песка и пылевидного кварца. При достижении суспензией однородного состава сметанообразной консистенции к ней добавляют отвердитель, продолжая перемешивать. Далее суспензию выливают в заранее подготовленные стержневые ящики, в которых она и отверждается. Отвержденные стержни извлекают из стержневых ящиков, устанавливают на металлические плиты и поджигают. Горит выделяющийся в результате реакции гидролиза и отверждения этиловый спирт. После этого при температуре 900 - 1000˚С стержни прокаливают для более полного удаления из них летучих веществ. Из прокаленных и охлажденных стержней собирают формы, подготавливая их к заливке металлом. Так получают отливки повышенной точности с хорошим качеством поверхности массой от нескольких граммов до нескольких тонн (штампы, кокили, пресс-формы и т. п.).

Кристаллизация под давлением. В металлическую неподвижную форму (матрицу или металлоприемник) наливают жидкий металл, на который затем давят пуансоном. Удельное давление при этом составляет (1000 : 2500) ∙ 10⁵ Па. Здесь может быть два варианта: металл не перетекает по матрице, а кристаллизуется под давлением, уплотняясь при этом; металл перетекает по матрице под действием пуансона. Второй вариант кристаллизации под давлением чаще называют штамповкой жидкого металла (иногда - жидкой штамповкой).

Кристаллизацию под давлением производят преимущественно на гидравлических прессах. Совокупное воздействие давления и высокой скорости охлаждения приводит к получению плотных отливок с мелкокристаллической структурой, в результате чего металл приобретает повышенные физико-механические свойства.

В Советском Союзе кристаллизацией под давлением изготовляют отливки из сплавов на основе алюминия, меди, цинка, магния, а также ведется опытно-промышленная отработка процесса получения отливок на основе железа и других металлов.

Литье по газифицируемым моделям. При этом способе литья модель заформовывается в песчаную неразъемную форму и не извлекается из нее. В качестве материала моделей используют пенополистирол (углеводород, содержащий примерно 92 % углерода и 8 % водорода). Во время заливки благодаря теплу металла материал модели испаряется (температура испарения полистирола 316˚С). Место испаряющейся модели занимает заливаемый в форму металл. Основное преимущество процесса состоит, в. том, что отливка имеет малые припуски на механическую обработку. Этим способом получают единичные отливки массой от нескольких килограммов до 30 т.

Разновидностью процесса литья по газифицируемым моделям является так называемая «магнитная формовка». Сущность ее состоит в том, что вместо кварцевого песка используют чугунную дробь. Форму во время заливки металла помещают в силовое магнитное поле, которое «связывает» частицы дроби между собой. После затвердевания отливки магнитное поле снимается, форма легко разрушается. Дробь используется повторно. Таким способом можно получать небольшие отливки как единичного, так и массового производства.

Литье с контролируемой кристаллизацией. Литейной формой для этого метода литья является оболочка, получаемая по выплавляемым моделям. Из металловедения известно, что физико-механические свойства металла в большой степени зависят от характера его кристаллической структуры. Существует несколько способов получения металла с заранее заданной структурой. Разберем изготовление отливок методом направленной кристаллизации. При этом методе литейную форму нагревают до температуры заливаемого сплава. Залитый металл начинает кристаллизоваться в нижней части формы, так как ее температура искусственно занижается. Далее процесс может осуществляться двумя путями: либо форму с отливкой опускают с заданной скоростью, постепенно выводя ее из зоны высоких температур, либо поднимается зона высоких температур. Конструктивные решения здесь самые различные. В том и другом случае будет наблюдаться кристаллизация, направленная снизу вверх, при которой рост кристаллов ориентирован медленно изменяющимся температурным градиентом. Отливка получается с несколькими вытянутыми в одном направлении кристаллами. Разновидность этого технологического процесса - получение монокристаллических отливок. Усложнение технологии изготовления отливок методом контролируемой кристаллизации окупается повышением пластичности металла и в особенности - жаропрочности, что является чрезвычайно важным для отливок, работающих при повышенных температурах.

К специальным способам литья относят также: литье с регулируемым давлением (под низким давлением, с противодавлением, вакуумным всасыванием), выжиманием, непрерывное литье, вакуумно-пленочная формовка, электрошлаковое литье, литье в замораживаемые формы и некоторые другие виды.