Как делают отливки. Изготовление отливок


Чтобы изготовить литую деталь, надо прежде всего сделать форму. Но из чего? И не приварится ли сплав к стенке формы? Удастся ли вынуть потом застывшую деталь, не повредив ее? Не пристанут ли к ней частицы формы? Таких вопросов много, и все их надо решить прежде, чем начинать отливку.

В древние времена формы изготовляли из камня. Но выдолбить в камне точную форму довольно трудно. Легче сделать форму из мягкой, податливой глины. Однако от высокой температуры глина рассыхается, растрескивается и жидкий металл может вырваться наружу. Тогда стали делать формы из тончайшего песка, пропитанного связующими веществами.

Чтобы изготовить в земляной форме литую деталь, прежде всего надо сделать деревянную модель (А). Затем половину модели и опоку кладут на подмодельиую плиту (В) и засыпают землей (В).
Чтобы изготовить в земляной форме литую деталь, прежде всего надо сделать деревянную модель (А). Затем половину модели и опоку кладут на подмодельную плиту (В) и засыпают землей (В).

Такой состав легко уплотняется и, что очень важно для литья, остается газопроницаемым. Это не единственный способ. Теперь применяют и земляные формы, и металлические, и гипсовые, и железобетонные, и восковые, и так называемые корковые.

Чтобы отлить какое-нибудь, даже простое изделие, нужно проделать очень сложную работу — не менее двенадцати операций. Например, нам надо отлить простую втулку из чугуна.

Сначала в модельном цехе изготовляют модель втулки. Модель — разъемная, состоит из двух половинок. Ее обычно делают из дерева или металла.

Затем в землеприготовительном отделений литейного цеха подготавливают землю для формы — формовочную смесь. Делают это специальные машины. Если надо отлить трубку, втулку или же какую-нибудь другую деталь с внутренними отверстиями, то приходится готовить еще одну смесь — для так называемых стержней. Это смесь песка со связующими материалами, получаемыми из нефти или синтетическим способом. Стержни и должны заполнить те места в форме, которым во втулке будут соответствовать пустоты.

Изготовление модели, подготовка формовочной и стержневой смеси — это начало сложного процесса литья. Теперь надо сделать стержни и земляные формы для наших втулок.

Стержни делают в стержневом отделении. Сюда из модельной передают стержневой ящик, который сделали вместе с моделью. Его внутренняя полость точно такая же, как и полость втулки.

Стерженщик наполняет ящик стержневой смесью и уплотняет ее. Сырой стержень вынимают из ящика и переносят в печь — сушило. В ней в течение нескольких часов поддерживается температура 150-300°, пока стержень не станет твердым. Затем его отправляют в формовочное отделение.

Землю в опоке уплотняют (Г), потом опоку с землей и моделью переворачивают (Д).
Землю в опоке уплотняют (Г), потом опоку с землей и моделью переворачивают (Д).

А в это время формовщик готовит земляную форму втулки. Он берет одну половину модели и кладет на металлическую плиту — подмодельную доску. На эту же доску он ставит металлический ящик без дна — опоку — так, чтобы половинка модели оказалась внутри нее. После этого в опоку набрасывают формовочную землю и уплотняют ее до тех пор, пока весь ящик не будет набит землей.

Затем опоку с землей переворачивают, чтобы половинка модели оказалась вверху. На нижнюю опоку формовщик ставит еще одну. В стенках этих опок снаружи сделаны петли. В них вставляются металлические штыри, и таким образом две опоки скрепляются друге другом.

На перевернутую опоку (Е) ставят вторую половинку модели и вторую опоку, которую скрепляют с первой (Ж). Затем все операции повторяются — насыпка земли, уплотнение ее (3).
На перевернутую опоку (Е) ставят вторую половинку модели и вторую опоку, которую скрепляют с первой (Ж). Затем все операции повторяются — насыпка земли, уплотнение ее (3).

В верхнюю опоку кладется верхняя половинка модели так, чтобы она точно попала на нижнюю половинку. Формовщик вставляет в верхнюю половину опоки два деревянных брусочка. Теперь ее можно тоже заполнить смесью и хорошо уплотнить. Плотность земли всюду должна быть одинаковой. Если брусочки извлечь, в форме останутся два отверстия. В одно будут заливать металл, а сквозь другое выйдут воздух и газы.

Потом из земли надо вынуть деревянную модель. Для этого опоки осторожно разбирают. В земле остается четкий отпечаток втулки. Его и стержень покрывают особой краской — противопригарной. Она не дает земле пригореть и пристать к отливке. Затем в полость формы вставляют стержень. Формовщик прорезает в земле канал, соединяющий отверстия для заливки с полостью формы,— литниковый ход. Все переносится на пол цеха.

Модель вынимают из формы (И), вставляют стержень (К), собирают форму снова и заливают ее металлом (Л). Готовую деталь выбивают из земли (М).
Модель вынимают из формы (И), вставляют стержень (К), собирают форму снова и заливают ее металлом (Л). Готовую деталь выбивают из земли (М).

Нижнюю половину опоки накрывают верхней, на нее накладывают груз. Все готово: в земляной массе получилась форма, совершенно похожая на втулку.

Тогда подводят ковш с жидким металлом. Его выливают в отверстие формы — и отливка готова. Нужно только подождать, пока она остынет, и тогда ее можно вынуть — выбить из формы. При этом опоку сильно встряхивают или несколько раз ударяют по ней молотком.

На новорожденной отливке остаются наросты от литникового хода и отвода для газа — выпора. Их легко отделить одним-двумя ударами молотка. После этого отливку очищают от приставшей формовочной земли.

Земли для литъя требуется в десятки раз больше, чем металла.
Земли для литъя требуется в десятки раз больше, чем металла.

Как видите, даже очень простая отливка требует больших хлопот. А результат? Из одной формы можно получить только одну отливку. Для следующей отливки надо начинать все сначала, разве только модель пригодится. А если требуется сделать сотни или тысячи одинаковых отливок в день? Не проще ли выточить на станке нужное изделие из бруска или полосы металла?

Нет, не проще! Способ, который мы описали, применяют только в тех случаях, когда требуется одна или несколько отливок. А когда одинаковых отливок нужно много, процесс в принципе остается таким же, но осуществляется совсем по-иному. Приготовление земли, засыпка ее в опоки, уплотнение, изготовление стержня, сборка форм, заливка, выбивка, очистка на большей части заводов механизированы и автоматизированы. Для этого создано много различных машин.

Литейщикам приходится иметь дело с большими массами песка и других сыпучих материалов. Для получения тонны отливки требуется около 5 м³ формовочной смеси и 0,5 — 0,7 м3 стержневой. По объему это в 40 раз больше нужного для отливки металла. В старых цехах подвоз земли, приготовление смеси, перенос опок с места на место производились вручную или на тачках. В современных литейных цехах все транспортные операции механизированы, цехи оснащены кранами, конвейерами.

В современных литейных цехах все операции по приготовлению и подвозу формовочной земли механизированы
В современных литейных цехах все операции по приготовлению и подвозу формовочной земли механизированы

Вы входите в литейный цех. Вас встречает шум мерно отбивающих такт формовочных машин. Здесь формовщику не приходится засыпать землю лопатками и утрамбовывать. Эту работу выполняют механизмы, приводимые в движение сжатым воздухом. Стол машины с установленной на нем опокой, моделью и формовочной смесью быстро и часто встряхивается. Формовочная смесь уплотняется лучше, чем это мог бы сделать самый искусный формовщик.

В цехах массового производства для перемещения опок и их заливки устроены заливочные конвейеры. Это цепь тележек, движущихся с небольшой скоростью по рельсам. Конвейер проходит недалеко от формовочных машин.

Сборщики сталкивают формы на тележки. Затем формы заливают металлом. За время движения по конвейеру форма охлаждается и поступает на выбивной участок. Особый кран снимает ее с конвейера. Пустые опоки возвращаются к формовщикам. От приставшей земли литье очищают разными способами.

В цехах массового производства для перемещения опок и их заливки устраивают конвейер.

В цехах массового производства для перемещения опок и их заливки устраивают конвейер.

Наиболее совершенный из них — гидравлический (очистка водой).

Созданы и первые автоматические литейные цехи, например цех-автомат, который из алюминиевого сплава изготавливает поршни для автомобилей. На всем пути — от поступления в цех брусков сплава до упаковки поршней — человеческая рука к ним не прикасается.

Отливки здесь делаются не в земляных формах, а в металлических — кокилях.