Литьё в песчаные формы

Металл заливают в полость, уплотнённую в песке; песок затем разбивают

Литьё в песчаные формы делает металлическую деталь, заливая расплавленный металл в полость, оформленную в уплотнённом песке. Типичные примеры — блоки двигателей, канализационные люки и корпуса насосов. Это один из старейших методов литья и до сих пор самый распространённый, потому что форма дёшева, а возможен почти любой размер.

Фото: Kambai Akau, CC BY-SA 4.0, через Wikimedia Commons

Литьё в песчаные формы · модель, заливка, выбивкаЧитайте три панели слева направо; номера в кружках соответствуют шагам ниже.

Литьё в песчаные формы за минуту от MecMade

Как это работает

Сделайте модель. Модель — это копия детали в натуральную величину из дерева, пластика или металла. Её делают чуть больше, потому что металл при остывании усаживается.
Уплотните вокруг неё песок. Модель стоит в двухчастном ящике, называемом опокой. Песок, смешанный с глиной и водой (сырая смесь) или со смоляным связующим, набивают (сильно прессуют) вокруг неё, пока он не удержит форму.
Выньте модель, установите стержень, закройте форму. Верхнюю половину (верхнюю полуформу) снимают с нижней (нижней полуформы) и вынимают модель, оставляя полость. Стержень (затвердевшая песчаная вставка) вставляют для образования внутреннего отверстия, прорезают каналы, и половины снова закрывают. Шов, где они сходятся, — линия разъёма.
Залить. Расплавленный металл заливают из ковша в литниковую чашу. Он течёт вниз по стояку (вертикальному каналу), по шлакоуловителю (горизонтальному каналу) и заполняет полость.
Дайте затвердеть. Остывание занимает минуты для малых деталей и часы, даже дни, для очень крупных. Прибыль (дополнительный резервуар с металлом) подпитывает деталь по мере усадки, поэтому усадочная раковина образуется в прибыли, а не в детали.
Выбейте и доведите. Песок вытряхивают и перерабатывают. Стояк и прибыли отрезают, поверхность очищают, часто дробеструйной обработкой (обдувом мелкими стальными шариками), а ответственные поверхности обрабатывают механически.

Ключевые факты

Материалы: Почти любой металл, который можно расплавить: серый и высокопрочный чугун, сталь, алюминий, бронза, латунь, магний
Типичные детали: Блоки двигателей, головки цилиндров, корпуса насосов и клапанов, корпуса коробок передач, канализационные люки, основания станков
Размер детали: От нескольких сантиметров до нескольких метров в поперечнике; от граммов до более 100 тонн
Точность: Обычно около ±0,5–±2 мм, больше на крупных деталях
Качество поверхности: Грубая и зернистая: Ra (средняя шероховатость) примерно 6–25 мкм
Подходящая партия: От единичных изделий и прототипов (ручная формовка) до миллионов деталей (автоматизированные формовочные линии)
Стоимость оснастки и оборудования: Модели — от нескольких сотен до десятков тысяч долларов; автоматизированные формовочные линии стоят миллионы
Скорость: Часы на форму вручную; автоматизированные линии делают до нескольких сотен форм в час. Остывание добавляет от минут до часов

Сильные стороны и ограничения

Сильные стороны

Подходит почти для любого металла, включая тугоплавкие чугун и сталь
Детали от размера ладони до многих тонн
Дешёвая оснастка, поэтому единичные изделия и прототипы доступны
Стержни позволяют делать сложные внутренние каналы

Ограничения

Шероховатая поверхность и невысокие допуски, поэтому ответственные поверхности нужно обрабатывать механически
Для каждой детали нужно делать новую форму
Газовые раковины (пористость) и попавшие песчинки могут вызывать дефекты
Тонкие стенки трудно заполнять; практический минимум — около 3–5 мм

Где применяется

АвтомобилестроениеЧугунные блоки двигателей, головки цилиндров, тормозные барабаны, корпуса дифференциалов
Насосы и клапаныКорпуса насосов, корпуса клапанов, рабочие колёса
Тяжёлое машиностроениеСтанины станков, корпуса коробок передач, горное и строительное оборудование
Энергетика и судостроениеСтупицы ветряных турбин, корпуса турбин, судовые винты
Городская инфраструктураКанализационные люки, дождеприёмные решётки, трубные фитинги
Товары для домаЧугунные сковороды, детали дровяных печей, колокола

Как узнать процесс

Зернистая, матовая поверхность, как мелкая наждачная бумага, на каждом участке, который не обрабатывали механически.
Тонкий шов или небольшой уступ, идущий вокруг детали: линия разъёма, где сошлись верхняя и нижняя полуформы.
Плоские зачищенные участки, где были отрезаны стояк, шлакоуловители и прибыли.
Блестящие обработанные поверхности (фланцы под болты, отверстия) рядом с шероховатыми литыми поверхностями.

Сравните с

Литьё по выплавляемым моделям1.2керамическая оболочка, построенная вокруг восковой копии, даёт гораздо более тонкую проработку и более гладкие поверхности, но дороже на деталь.Литьё под давлением1.4многоразовая стальная пресс-форма и высокое давление дают быстрые точные детали из алюминия и цинка, но сама пресс-форма стоит намного дороже.Литьё по газифицируемым моделям1.6тоже использует песок, но модель — пенопластовая копия, которая остаётся в форме и испаряется металлом.

Смотрите

dharmesh barodiya · Каждый шаг, от модели до готовой отливки, в учебной мастерской

mrpete222 · Как сырая песчаная форма вручную набивается в верхней и нижней полуформах

General Foundry Service · Как выглядят промышленный литейный цех с сырой смесью и заливка

DISA · Как автоматизированная линия делает и заливает формы для массового производства

Смотреть реальные фото

Википедия: Sand casting — фотографии форм, опок, стержней и отливок, а также схема процесса
Википедия: DISAMATIC — автоматизированная машина для изготовления песчаных форм с вертикальным разъёмом
Поиск фотографий в Wikimedia Commons

Запомните

Многоразовая модель формирует полость; песчаная форма разрушается после каждой заливки.
Стояк, шлакоуловители и прибыли подводят металл и подпитывают его, затем отрезаются.
Дёшево и гибко для любого размера, но грубо и лишь умеренно точно.