1.2. Методы получения заготовки литьем [5]
Литые заготовки получают литьем в землю (песчано-глинистые формы), в оболочковые формы, в металлическую форму-кокиль, по выплавляемым моделям, под давлением и т.д. Точность геометрических параметров литья из цветных сплавов определяется классами точности (ЛТ1...ЛТ7) по ОСТу 1.41154-72, а стальных отливок - классами I,II,III по ГОСТу 2009-55. Величины допустимых отклонений по указанному ГОСТу даны в справочнике ([6], т. 1, с. 105). Примерное сравнение классов точности на литье с системой допусков и посадок (ОСТ и ЕСДП СЭВ) дано в табл. 1 и табл. 1 (прил. 1).
Таблица 1
Система допусков |
Класс (квалитет) точности |
Цветное литье |
|
ОСТ 1.41154-72 (на цветное литье) ОСТ Ст СЭВ |
ЛТ1 ЛТ2 ЛТ3 ЛТ4 ЛТ5 ЛТ6 3а 4 5 7 8 9 IT10 IT11 IT12 IT14 IT15 IT16 |
Стальное литье |
|
ГОСТ 2009-55 (на стальное литье) ОСТ Ст СЭВ |
1 2 3* 7 8 9 IT14 IT15 IT16 |
Таблица 2
Материал отливки |
Класс точности |
Шероховатость по ГОСТу 2789-73 Rz, мкм |
Применяемая оснастка |
Срок службы |
|
литейный |
примерный по ОСТу 1010 (СТ СЭВ145-75) |
||||
Серый чугун |
1–2-й кл. по ГОСТу 1855-55 |
7-9-й кл. (IT14-IT16) |
320 |
Деревянные и металлические модели и стержневые ящики |
|
Сталь |
1-2-й кл. по ГОСТу 2009-55 |
7-9-й кл. (IT14-IT16) |
320 |
1-й группы 3000 съемов |
|
Цветные сплавы |
ЛТ4, ЛТ5, ЛТ6 и ЛТ7 |
7-9-й кл. (IT14-IT16) |
320 |
металлические 5000 съемов |
|
Литье в землю. Литьем в землю изготавливают отливки различной конфигурации и веса. Для индивидуального мелкосерийного производства применяется ручная формовка, для крупносерийного - машинная. Формовка производится по моделям из различных пород дерева или из металла, обычно алюминия. Литье в землю характеризуется основными показателями, приведенными в табл. 2.
Величина допускаемых отклонений по ГОСТу 2009-55 для стальных отливок приведена в табл. 3 ([6], т. 1, с. 105).
Литье в оболочковую форму. Метод литья в оболочковую форму отличается от литья в землю тем, что вместо земляной формы применяется более прочная и легкая форма, представляющая собой оболочку толщиной 6-8 мм. Формы изготавливаются по металлическим моделям, укрепленным на подмодельной плите. Материалом оболочковой формы служит смесь песка с термоактивной смолой. Литье в оболочковые формы рекомендуется применять в серийном и массовом производствах, т.к. при изготовлении форм возможно применение механизации.
Показатели литья в оболочковую форму приведены табл. 3.
Таблица 3
Материал отливки |
Класс точности |
Шероховатость по ГОСТу 2789-73 Rz, мкм |
Применяемая оснастка |
Срок службы |
|
литейный |
примерный по ОСТу 1010 (СТ СЭВ145-75) |
||||
Сталь |
1-й кл. по ГОСТу 2009-55 |
7-й кл. (IT14) |
40…80 |
Металлические модели |
5000 |
Медные сплавы |
ЛТ3, ЛТ4 |
5-7-й кл. (IT13-IT14) |
40 |
Стальные или чугунные
|
|
Алюминиевые сплавы |
ЛТ4, ЛТ5 |
7-8-й кл. (IT14-IT15) |
10…20 |
||
Магниевые сплавы |
ЛТ4, ЛТ5 |
7-8-й кл. (IT14-IT15) |
10…20 |
||
Примечание. Выбирая отливку, изготовленную этим методом, для технологического процесса изготовления заготовки, необходимо кроме стоимости линейной оснастки учитывать также и стоимость термоактивной смолы.
Литье в кокиль. Кокильное литье - это такой технологический процесс изготовления отливки, при котором жидкий металл под действием собственного веса заливается в постоянную металлическую предварительно подогретую форму - кокиль. Показатели литья в кокиль приведены в табл. 4.
Фасонные титановые отливки, отлитые в кокили из чугуна и стали, получаются достаточно высокого качества: они неподвержены образованию трещин, расслоений, пористости и при затвердевании имеют небольшую усадку. Отливки в графитовый кокиль имеют гладкую поверхность без пригара, пор, раковин. Плавка и разлив титановых сплавов производятся в атмосфере нейтральных газов или в вакууме.
Таблица 4
Материал отливки |
Класс точности |
Шероховатость по ГОСТу 2789-73 Rz, мкм |
Материал кокиля |
Стойкость кокиля (кол-во отливок до полного износа) |
|
литейный |
примерный по ОСТу 1010 (СТ СЭВ145-75) |
||||
Серый чугун |
1-й кл. по ГОСТу 1855-55 |
7-й кл. (IT14) |
80…160 |
Сталь, 3Х2В8, Чугун |
8000 2000 |
Сталь |
1-й кл. по ГОСТу 1855-55 |
- |
80…320 |
Чугун |
500…700 |
Медные сплавы |
ЛТ3, ЛТ4 |
- |
80 |
Сталь, 3Х2В8, Чугун |
10000
8000 |
Магниевые сплавы |
ЛТ4, ЛТ5 |
7-8-й кл. (IT14-IT15) |
80 |
Сталь, 3Х2В8, 3ХН14 |
50000 |
Алюминиевые сплавы |
ЛТ4, ЛТ5 |
- |
- |
Сталь, 3Х2В8, 5ХВС |
75000 |
Цинковые сплавы |
ЛТ3, ЛТ4 |
7-й кл. (IT14) |
- |
Сталь, У8А, 30ХГСА |
150000 |
Титановые сплавы |
ЛТ3, ЛТ4 |
- |
20
80 80 |
Электродный графит Сталь Чугун |
- |
Литье по выплавляемым моделям. Процесс литья по выплавляемым моделям заключается в изготовлении модели путем запрессовки в пресс-форму легкоплавного модельного состава на восковой или парафиновой основе (применяется также мочевина). Изготовленную модель покрывают огнеупорным слоем и формуют; после формовки модель выплавляют, а в полость огнеупорной формы заливают металл.
Показатели литья по выплавляемым моделям приведены в табл. 5.
Литье под давлением. Суть метода заключается в том, что металл при выпуске из литейной машины заполняет полость пресс-формы под большим удельным давлением (максимальное – 3500кгс/см2) и с высокой скоростью (порядка 10-40 м/с). Эти условия обеспечивают мгновенное заполнение всей полости формы любой конфигурации.
Таблица 5
Материал отливки |
Класс точности |
Шероховатость по ГОСТу 2789-73 Rz, мкм |
Линейная усадка метала |
Коробление отливок, мм |
|
литейный |
примерный по ОСТу 1010 (СТ СЭВ145-75) |
||||
Сталь |
1-й кл. по ГОСТу 2009-55 |
5-7-й кл. (IT12-IT14) |
Rz=20 Ra=1.25 |
1,8…2,4 |
0,1…0,2
|
Медные сплавы |
ЛТ3 |
5-й кл. (IT12) |
- |
1,45…2,5 |
|
Магниевые сплавы |
ЛТ1, ЛТ2 |
3a-4-й кл. (IT10-IT11) |
- |
1,8 |
|
Алюминиевые сплавы |
ЛТ1, ЛТ2 |
3a-4-й кл. (IT10-IT11) |
- |
1,75 |
|
Титановые сплавы |
- |
- |
- |
- |
|
Жаропрочные сплавы |
- |
- |
- |
- |
|
Пресс-форма состоит из неподвижной и подвижной частей, разъем формы обеспечивает беспрепятственное удаление отливки.
Показатели литья под давлением приведены в табл. 6.
Таблица 6
Материал отливки |
Класс точности |
Шероховатость по ГОСТу 2789-73 Rа, мкм |
Материал оснастки (пресс-формы) |
Срок службы оснастки (кол-во отливок) |
|
литейный |
примерный по ОСТу 1010 (СТ СЭВ145-75) |
||||
Медные сплавы |
ЛТ1, ЛТ2 |
3a-4-й кл. (IT10-IT11) |
2,5…1,25 |
Сталь, 3Х2В8 |
5000
|
Магниевые сплавы |
- |
- |
1,25…0,63 |
Сталь, 3Х2В8, 5ХНМ |
40000 |
Алюминиевые сплавы |
- |
- |
- |
Сталь, 3Х2В8, 5ХНМ |
45000 |
Цинковые сплавы |
- |
- |
- |
Сталь, 5ХНМ |
150000 |
Таблица 7
Штамповка жидкого металла - это промежуточный метод изготовления заготовки между литьем под давлением и горячей штамповкой. Суть метода заключается в том, что жидкий металл (сплав) заливают без давления в открытую, подогретую до 150 - 200°С матрицу, а затем под давлением пуансона металл заполняет образованную матрицей и пуансоном рабочую полость формы. Этот метод применяется для изготовления заготовок простой и средней сложности из литейных и деформируемых сплавов и стали.
Сведения, характеризующие заготовку, изготовленную методом штамповки жидкого металла, приведены в табл. 7.
При таком способе литья назначаются штамповочные уклоны: наружный - 0°30′ - 1°, внутренний до 5° и материалы оснастки: пуансон и матрица из стали ХВГ. Штамповка жидкого металла позволяет изготавливать заготовки повышенной плотности (без усадочных раковин) и без литниковой системы. Удельное давление при литье штамповкой жидкого металла в 5-8 раз ниже, чем при прессовании металла в пластическом состоянии (при горячей штамповке).
Выбор метода получения отливки в значительной степени зависит от материала заготовки, так как применяемые литейные материалы имеют неодинаковые технологические характеристики (температуру плавления, линейные свойства и др.).
На основании технологических характеристик литейных материалов составлена табл. 8, по которой можно установить, какими методами можно получить отливки из заданного металла или сплава.
Таблица 8
Марка сплава |
Температура заливки, 0С |
Методы литья |
||||
В землю |
В оболочковую форму |
В кокиль |
По выплавл моделям |
Под давлением |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Стальные и чугунные отливки |
||||||
Углеродистая сталь СТ10Л-55Л |
1590…1550 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
Легированная сталь |
1570…1530 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
Высоколегированная сталь |
1600…1580 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
Чугун СЧ |
1400 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
Отливки из алюминиевых сплавов |
|||||||
АЛ2 |
800…810 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
АЛ4 |
680…700 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
АЛ9 |
730…750 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
АЛ5 |
680…700 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
АЛ3-1 |
680…750 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
АЛ10В |
680…700 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
АЛ8 |
680…710 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
АЛ13 |
680…710 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
АЛ22 |
680…710 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
АЛ7 |
720…730 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
АЛ11 |
730…750 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
АЛ1 |
720…730 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
Отливки из магниевых сплавов |
|||||||
МЛ3 |
750…800 |
+ |
+ |
- |
+ |
- |
|
МЛ4 |
750…800 |
+ |
+ |
- |
+ |
- |
|
МЛ5 |
750…800 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
МЛ6 |
750…800 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
МЛ7-1 |
750…800 |
+ |
+ |
- |
+ |
- |
|
МЛ12 |
750…800 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
МЛ15 |
750…800 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
МЛ11 |
750…800 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
МЛ14 |
750…800 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
ВМЛ-1 |
750…800 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
МЛ9 |
750…800 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
МЛ10 |
750…800 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
Отливки из латуни |
|||||||
ЛА67-2,5 |
920…1000 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
ЛАЖМЦ 66-6-3-2 |
920…1000 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
ЛАЖ 60-1-1Л |
920…1000 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
ЛК80-3Л |
920…950 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
ЛКС80-3-3 |
920…950 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
ЛМЦС58-2-2 |
920…1000 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
ЛМСЖ55-3-1 |
920…1000 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
ЛС59-1Л |
1000…1050 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
Отливки из специальных бронз, не содержащих олова |
|||||||
БрАЖ9-4Л |
1100…1140 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
БрАМц9-2 |
1120…1150 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
БрАЖМц 10-3-1,5 |
1120…1150 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
БрАЖН10-4-4 |
1120…1200 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
Отливка из цинковых сплавов |
|||||||
ЦА-4 |
430…450 |
- |
- |
- |
- |
+ |
|
ЦА-0,1 |
430…450 |
- |
- |
- |
- |
+ |
|
ЦАМ1 |
430…450 |
- |
- |
- |
- |
+ |
|
ЦАМ4-3 |
430…450 |
- |
- |
- |
- |
+ |
|
ЦАМ4-1 |
430…450 |
- |
- |
- |
- |
+ |
|
ЦАМ5-10 |
430…450 |
- |
- |
- |
- |
+ |
|
Отливки из титановых сплавов |
|||||||
ВТ3-1Л |
1680 |
- |
- |
+ |
+ |
- |
|
ВТ5Л |
1650 |
- |
- |
+ |
+ |
- |
|
ВТ20Л |
1680 |
- |
- |
+ |
+ |
- |
|
ВТ9Л |
1680 |
- |
- |
+ |
+ |
- |
|
Примечание. Знак <+> - применяется, знак <-> - не применяется соответственно из-за низкой стойкости пресс-формы и ее высокой стоимости, ввиду плохих литейных свойств.