Справочники. Словари. Энциклопедии

 Энциклопедический словарь юного техника

Застывая, металл сохраняет форму того сосуда, в который был залит в жидком виде. Эту особенность металла человек использовал при получении изделий любых, самых замысловатых форм способом литья. Литье позволяет наиболее целесообразно распределять металл в изделии: делать отдельные части детали толще или тоньше в зависимости от нагрузки, которая падает на эти места.

Наша страна издавна славилась искусными литейщиками. В Московском Кремле стоят Царь-пушка массой 40 т, отлитая Андреем Чоховым в конце XVI в., и Царь-колокол массой 200 т, изготовленный знаменитыми литейщиками Иваном и Михаилом Моториными в первой половине XVIII в. Во многих странах мира известны изделия из художественного чугунного литья Каслинского завода на Урале.

Одно из главных качеств литейного материала — способность растекаться, или, как говорят металлурги, жидкотекучесть. Металл или сплав в жидком состоянии должен быть подвижным и невязким, легко заполнять любую сложную форму, быстро проникать в ее тончайшие извилины. Из сплава с хорошей жидкотекучестью можно получить отливку с тонкими стенками. Если металл растекается медленно, «лениво», то из него тонкостенную отливку не получишь: он застынет, прежде чем заполнятся все извилины формы.

Один из лучших литейных материалов — чугун. Он обладает отличной жидкотекучестью. У стали жидкотекучесть меньше, и приходится прибегать к различным ухищрениям, чтобы заставить сталь заполнить всю форму (см. Железо, сталь, чугун).

Самый древний способ литья — литье в песчано-глинистые формы, или, как говорят, литье в землю. До сих пор этим способом делают до 85% отливок. Однако этот способ, хотя его и считают простым, требует большой предварительной работы.

Сначала в модельном цехе из дерева или металла делают модель будущей отливки. Она должна быть несколько большего размера, чем отливка, с учетом усадки металла при охлаждении. Модель (как и будущая форма) разъемная и состоит из двух половинок. В землеприго-товительном отделении литейного цеха из земли и различных добавок готовят формовочную смесь. Если у отливки должно быть внутреннее отверстие или полость, то необходимо приготовить еще одну смесь — для стержней. Назначение стержней — заполнить те места в форме, которые в детали соответствуют отверстиям или полостям.

Формовочные и стержневые смеси готовят из специальных песков и глин и связующих материалов — растительных и минеральных масел, искусственной смолы, канифоли и т. д. Готовые смеси поступают к формовщикам, задача которых — изготовить литейные формы. Для этого   на    металлическую   плиту — подмодельную доску — ставят одну половину модели разъемом вниз (см. рис.). Затем на плиту ставят металлический ящик без дна — опоку так, чтобы половина модели оказалась внутри него. Опоку плотно набивают формовочной землей и переворачивают. Теперь половинка модели лежит в опоке разъемом вверх. На эту опоку формовщик ставит еще одну и скрепляет их штырями.

На половинку модели в нижней опоке ставится вторая половинка так, чтобы края их точно сошлись, Затем формовщик устанавливает в верхнюю опоку два деревянных конуса (на их месте в готовой форме останутся два отверстия для заливки металла и для выхода воздуха и газов) и плотно заполняет ее формовочной смесью.

Теперь осталось вынуть из земли деревянную модель. Для этого опоки разъединяют и из каждой вынимают половинки модели. В земле остаются четкие отпечатки двух половин детали (см. рис.). Их, а также заранее приготовленный стержень покрывают особой краской, чтобы жидкий металл не «пригорел»— не прилип к стенкам формы. В форму вставляют стержень и прорезают в земле канавку, соединяющую отверстие для заливки металла с полостью формы,— литниковый ход. Наконец, верхнюю опоку снова кладут на нижнюю, соединяют их, и форма готова. Когда она немного подсохнет, в нее можно заливать металл.

Чугун для литья приготовляют в специальных печах, очень простых по конструкции и обслуживанию,— вагранках. Если отливки стальные, то сталь для них плавят в конверторах, мартеновских и электрических печах. Для расплавления цветных металлов существуют свои плавильные печи.

Жидкий металл заливают в форму из ковша, который движется вдоль ряда опок, а иногда опоки на конвейере движутся мимо ковша. Когда металл застывает, отливку вынимают из формы. С помощью наждачных станков, пескоструйных или дробеструйных аппаратов отливку очищают от приставшей формовочной земли.

Вместе с тем давно уже появились и успешно используются другие, более совершенные способы литья. Один из них — литье в кокиль — толстостенную металлическую форму (см. рис.), состоящую из двух половин, в одну из них перед заливкой металла вставляют стержни. Затем обе половины кокиля скрепляют между собой и заливают жидкий металл. Здесь он очень быстро затвердевает, и уже через несколько минут можно вынимать деталь и заливать новую порцию металла. С помощью одного кокиля получают сотни и тысячи одинаковых отливок.

Однако таким способом можно получать отливки только из металлов или сплавов, обладающих хорошей жидкотекучестью. Для плохо-текучих металлов, например для стали, применяют литье под давлением (см. рис). Жидкий металл под давлением сжатого воздуха или поршня хорошо заполняет любую сложную форму. Однако обыкновенный кокиль большого давления не выдерживает и разрушается. Поэтому формы для литья под давлением пресс-формы делают из прочной стали. Литье под давлением называют иногда пресс-литьем. Этот процесс полностью механизирован. Машины для литья под давлением выпускают по нескольку тысяч отливок за смену. На них можно получать отливки с тонкими стенками из материалов, обладающих низкой жидкотекучестью.

Еще в начале прошлого столетия появилось литье по выплавляемым моделям, сделанным не из дерева или металла, а из легкоплавкого воскообразного (парафин, стеарин) вещества (см. рис.) Такую модель покрывают огнеупорной оболочкой и заформовывают в опоку. Горячий металл расплавляет воск и заполняет оболочку, в точности повторяя форму модели.

При этом способе модель не надо извлекать из формы: она сама выплавляется. Это удобно и позволяет получать очень точные отливки. А кроме того, этот процесс легко автоматизировать.

Иногда, когда отливка не требует большой точности, ее получают литьем в корковые (оболочковые) формы (см. рис.). Их делают из смеси мелкого кварцевого песка с особой порошкообразной смолой. Этой смесью засыпают половинки металлических моделей, установленных на нагретой до 200—250° С металлической плите. Под действием тепла смола расплавляется, обволакивает и скрепляет зерна песка. На модели образуется песчано-смоляная корка. Затем модели вынимают, а плиту с оболочками ставят в печь, где они окончательно затвердевают. Наконец 2 полуформы оболочки соединяют между собой и заливают в полость металл.

Так же широко распространено центробежное литье, с помощью которого делают отливки, имеющие форму тел вращения,— трубы, шестерни, зубчатые ободы и т. д. Металл заливают во вращающуюся металлическую форму, центробежная сила прижимает его к стенкам формы и позволяет получать отливки высокого качества.

В нашей стране созданы литейные цехи-автоматы, где все операции — от подачи в цех металла до упаковки готовых изделий — осуществляют автоматы.

Металлические материалы

Характерные свойства металлов

Как получают металлы?

Краткая характеристика важнейших металлических материалов

Методы обработки металлов

Значение и области применения металлических материалов в народном хозяйстве

Тенденции развития металлических материалов

Обработка металла

Выколотка, или дифовка

Гравировка

Насечка

Надрезная чеканка

Тиснение по фольге

Ажурное литье

Кристаллит

Декоративная отделка металла