Чугунное литье

Общие свойства чугуна

Чугун производят в доменных печах. Температура нагрева от горения газа и угольной пыли повышается. В результате получают 2 типа высокоуглеродистых сплавов:

• передельный;
• литейный.

Передельный сплав, в основном белый, очень твердый. Он содержит углерод в связанной форме, на изломе зерно белого цвета. Очень твердый, режущим инструментом не обрабатывается. Используется как основное сырье для получения сталей различных марок.

Остальные виды чугуна: серый, ковкий, высокопрочный. Они имеют высокую жидкотекучесть, используются для изготовления деталей методом литья в формы с последующей обработкой резанием. Твердость значительно выше, чем у незакаленных сталей. Высокое сопротивление стиранию. К недостаткам относится хрупкость, низкий предел сопротивления на изгиб и кручение.

При обработке чугуна резанием на малой подаче и скорости получается поверхность с высокой чистотой. Размеры с точностью до 0,02 мм.

Производство чугуна

При запуске доменной печи в нее послойно засыпают кокс и агломерат — обогащенная железная руда с флюсом. Снизу через форсунки вдувается кислород, подогретый газ. В процессе сгорания угля происходит химическое превращение его в двуокись углерода CO₂, затем в окись — CO, которая окисляет железо, выделяя его из руды и делая твердым.

Доменный процесс непрерывный. Руда и флюс добавляются регулярно. Когда скапливается определенное количество чугуна, его выпускают в ковш, затем разливают по формам. Жидкий шлак предотвращает окисление расплавленного металла. Его сливают после чугуна через леток, расположенный выше, и вывозят за пределы цеха. В дальнейшем используют как сырье для производства цемента и в строительстве.

Преимущества чугунного литья

Изготовление деталей из чугуна стоит значительно дешевле, чем сделать аналогичные изделия из стали или бронзы. Повышенное содержание фосфора делает чугун жидкотекучим. Он легко заполняет все пустоты в форме, включая мелкие элементы. По красоте и разнообразию чугунные решетки выглядят лучше кованых. Они устойчивы к влаге, не требуют регулярного ухода.

Литье из чугуна имеет самые разные формы, может длительное время находится в воде и земле, невосприимчивы к низким температурам. Изготовление труб и фитингов, муфт, вентилей имеет простую технологию,по сравнению с другими материалами.

Усадка чугуна во время остывания практически отсутствует. Это позволяет делать отливки с минимальными отходами: малыми прибылями, без накопителей. Обработка деталей сводится к проточке посадочных мест.

Чугунные втулки ставятся в подшипники скольжения на низкооборотистые валы. Имея высокую износостойкость стиранием, они служат дольше шарикоподшипников и стоят в несколько раз дешевле.

Изделия из чугуна

Преимущества услуги изготовления изделий из чугуна посредством литья на заказ

По сравнению с приобретением стандартных изделий, изготовленных по типичным параметрам, литье по чертежу на заказ позволяет получить массу преимуществ:

• индивидуальный подход к каждому заказчику;
• оперативность выполнения каждого заказа благодаря высоким производственным мощностям оборудования;
• исключительное качество производимой продукции благодаря тщательному контролю каждого производственного этапа;
• демократичные расценки;
• возможность выполнить заказы самого высокого уровня сложности, связанные с изделиями нетипичной конфигурации.

Примечательно, что для литья на заказ используются самые разные виды чугуна, удовлетворить в результате можно любые запросы заказчика. Все элементы, независимо от того, где они будут эксплуатироваться в дальнейшем, отличаются повышенными потребительскими характеристиками, такими как долговечность, практичность, безопасности использования и привлекательный внешний вид. Эксплуатационные характеристики деталей, созданных методом литья по чертежам, остаются на высоте на протяжении всего периода эксплуатации.

Чугунное литье по чертежам в промышленности

Отливки из чугуна на протяжении многих лет неизменно находят применение в промышленности, чаще всего это такая сфера, как машиностроения. Для того чтобы создать эксклюзивный заказ, достаточно передать исполнителю готовый чертеж детали для литья или модель, которая была изготовлена ранее. В результате он получает продукцию из наиболее подходящей марки чугуна, которая практически не нуждается в последующей механической обработке.

Для того чтобы обеспечить должное качество, производитель использует особый метод центробежного литья, выполнить которое можно только на современном оборудовании с соблюдением технологии производства.

Читайте далее по теме:

Общие свойства чугуна

Чугун производят в доменных печах. Температура нагрева от горения газа и угольной пыли повышается. В результате получают 2 типа высокоуглеродистых сплавов:

• передельный,
• литейный.

Передельный сплав, в основном белый, очень твердый. Он содержит углерод в связанной форме, на изломе зерно белого цвета. Очень твердый, режущим инструментом не обрабатывается. Используется как основное сырье для получения сталей различных марок.

Остальные виды чугуна: серый, ковкий, высокопрочный. Они имеют высокую жидкотекучесть, используются для изготовления деталей методом литья в формы с последующей обработкой резанием. Твердость значительно выше, чем у незакаленных сталей. Высокое сопротивление стиранию. К недостаткам относится хрупкость, низкий предел сопротивления на изгиб и кручение.

При обработке чугуна резанием на малой подаче и скорости получается поверхность с высокой чистотой. Размеры с точностью до 0,02 мм.

Производство чугуна

При запуске доменной печи в нее послойно засыпают кокс и агломерат — обогащенная железная руда с флюсом. Снизу через форсунки вдувается кислород, подогретый газ. В процессе сгорания угля происходит химическое превращение его в двуокись углерода CO2, затем в окись — CO, которая окисляет железо, выделяя его из руды и делая твердым.

Доменный процесс непрерывный. Руда и флюс добавляются регулярно. Когда скапливается определенное количество чугуна, его выпускают в ковш, затем разливают по формам. Жидкий шлак предотвращает окисление расплавленного металла. Его сливают после чугуна через леток, расположенный выше, и вывозят за пределы цеха. В дальнейшем используют как сырье для производства цемента и в строительстве.

Преимущества чугунного литья

Изготовление деталей из чугуна стоит значительно дешевле, чем сделать аналогичные изделия из стали или бронзы. Повышенное содержание фосфора делает чугун жидкотекучим. Он легко заполняет все пустоты в форме, включая мелкие элементы. По красоте и разнообразию чугунные решетки выглядят лучше кованых. Они устойчивы к влаге, не требуют регулярного ухода.

Литье из чугуна имеет самые разные формы, может длительное время находится в воде и земле, невосприимчивы к низким температурам. Изготовление труб и фитингов, муфт, вентилей имеет простую технологию,по сравнению с другими материалами.

Усадка чугуна во время остывания практически отсутствует. Это позволяет делать отливки с минимальными отходами: малыми прибылями, без накопителей. Обработка деталей сводится к проточке посадочных мест.

Чугунные втулки ставятся в подшипники скольжения на низкооборотистые валы. Имея высокую износостойкость стиранием, они служат дольше шарикоподшипников и стоят в несколько раз дешевле.

Процесс литья из чугуна

При накоплении в нижней части печи достаточного количества жидкого металла пробивают леток, и раскаленная масса льется в ковш, из которого и производится непосредственно литье чугуна в формы. Инструмент для разливки — ковш, имеет внизу отверстие с пробкой. Через него производится заливка мелких деталей. Для габаритных тяжеловесных отливок, когда надо быстро заполнить форму, могут использовать носик в верхней части ковша, наклонив его с помощью крана.

Подготовка моделей

Модели изготавливаются из различных материалов. Для изготовления малых партий и единичных заготовок крупногабаритных деталей используют дерево. Модель повторяет наружную форму детали с припусками на усадку. В места расположения отверстий вставляют стержни из формовочной смеси.

В качестве материала для изготовления моделей используют:

• воск;
• гипс;
• пластмассу;
• пенопласт.

Для изготовления больших партий отливок, начиная с нескольких сотен, со сложной конфигурацией используют изготовленные на станках ЧПУ и другом оборудовании модели из бронзы, латуни, алюминиевых сплавов. В результате получается отливка с большой точностью наружных размеров, не нуждающаяся в обработке.

Формовка

Модель вставляют в металлическую форму, и оставшееся пространство заполняют песчано-глиняной смесью. Для получения плотной оболочки смесь уплотняют на вибростендах или утрамбовывают ручным пневмоинструментом.

Большие формы заполняют в несколько этапов, подсыпая смесь. Затем модель вынимают. Поверхность формы обрабатывают антипригарным составом и сушат.

Металлическая форма

Заливка металла

Формы выставляют в один ряд на специально подготовленное место. Над ними устанавливаются литники для заливки. Ковш заводится над формами и быстро заполняет их. Если чугун льется долго, отливки будут неравномерно охлаждаться, могут образоваться расслоения металла внутри.

Завершающие операции

После заливки формы остаются в яме для равномерного остывания на 12–60 часов. Продолжительность процесса зависит от наибольшего сечения отливки.

Остывшую форму достают, освобождают деталь от формовочной смеси и вместе накопителями и прибылями помещают в термическую печь на отжиг. Металл нагревают до 800⁰–900⁰, в зависимости от массы отливки и марки чугуна. Затем выдерживают при заданной температуре несколько часов. Чугун вместе с печью медленно остывает до 300⁰. Затем отливку достают, и охлаждение продолжается на воздухе.

После отжига структура чугуна выравнивается, снимаются напряжения. Теперь обрезаются технологические надставки и другие элементы. Производится зачистка поверхности от остатков формовочной смеси, окалины.

Технология литья из чугуна

Технология литья из чугуна впервые была освоена в Китае около Х века н.э., в Европе впервые упоминается в 14 веке, как материал для производства пушек. В России первое «литье чугунное, для делания пушек пригодное» относиться к эпохе Ивана IV Рюриковича. Расцвет эпохи чугуна наступил в 19-20 веках. В это время из него делали мосты и трубопроводы, фонари и ограды, элементы архитектурного декора и несущие конструкции зданий. Кроме того, из того же материала отливали рельсы, детали станков, и двигателей. Отдельно стоит упомянуть чугунную посуду, утюги и отопительные приборы.

https://youtube.com/watch?v=LFeoWOAJY3U

Чугун также являлся исходным компонентом для производства стали мартеновским способом. Объем его производства был важнейшим показателем экономической мощи страны и ее военного потенциала. С изобретением недорогих технологий производства и обработки сплавов алюминия и стали значение чугуна как конструкционного материала заметно снизилось. Широкое развитие производства высокопрочных пластиков и композитных материалов окончательно оттеснило чугун с передовых позиций.

4. Литье в кокиль

В приборостроении литье в кокиль (кокиль – это металлическая форма, имеющая защитную огнеупорную облицовку на рабочей поверхности) применяют в серийном и массовом производстве.

Экономическая целесообразность кокильного литья зависит от стойкости металлической формы

Качественные параметры отливок: точность 12…13 квалитет, шероховатость поверхности – R_z =80…20 мкм.

Преимущества литья в кокиль на основе производственного опыта:

1. Повышение производительности труда в результате исключения трудоемких операций смесеприготовления, формовки, очистки отливок от пригара. Поэтому использование литья в кокили, по данным различных предприятий, позволяет в 2 – 3 раза повысить производительность труда в литейном цехе, снизить капитальные затраты при строительстве новых цехов и реконструкции существующих за счет сокращения требуемых производственных площадей, расходов на оборудование, очистные сооружения.

2. Повышение качества отливки, обусловленное использованием металлической формы, повышение стабильности показателей качества: механических свойств, структуры, плотности, шероховатости, точности размеров отливок.

3. Устранение или уменьшение объема вредных для здоровья операций выбивки форм, очистки отливок от пригара, их обрубки, общее оздоровление и улучшение условий труда, меньшее загрязнение окружающей среды.

4. Механизация и автоматизация процесса изготовления отливки, обусловленная многократностью использования кокиля.

Литье в кокиль следует отнести к трудо- и материалосберегающим, малооперационным и малоотходным технологическим процессам, улучшающим условия труда в литейных цехах и уменьшающим вредное воздействие на окружающую среду.

5.Литье по выплавляемым моделями

Литье по выплавляемым моделям применяют в приборостроении для изготовления отливок различной сложности из любых сплавов массой от нескольких граммов до нескольких килограммов с толщиной стенок 0,4-20 мм, точностью размеров до 12 квалитета и шероховатостью поверхности до R_z =20 мкм. Способ применяют при любом виде производства.

Процесс литья заключается в изготовлении моделей из легкоплавкого материала, покрытия моделей тонкой огнеупорной оболочкой , выплавление модельного материала из огнеупорной оболочки и заливки освободившейся от моделей полости металлом.

Производственные мощности и оснащение литейного предприятия

АО «Металит» осуществляет весь комплекс работ по производству чугунных деталей для дальнейшего их использования в сфере с/х машиностроения, автомобильной индустрии, железнодорожной и других производственных областях.

Эффективную и быструю работу обеспечивает высокотехнологичное оборудование для литья чугуна:

• профессиональный смесеприготовительный комплекс, в который входят ленточные конвейеры, смесители ТМ-240-90, вихревой смеситель со встроенной SMC, магнитные сепараторы, системы транспортировки формовочных компонентов;
• новейшие германские индукционные 2-х тигельные печи OTTO JUNKER мощностью 3000 кВт и температурой плавления от 1250 до 1550°С. Оборудование в разы упрощает и удешевляет литье чугуна технология обеспечивает экономию электроэнергии до 50% в сравнении с устаревшими установками;
• формовочная безопочная машина с двухсторонней модельной плитой DISA MATCH 24/28, способная создавать в течение часа 120 форм с повышенной точностью сборки;
• экологичная и энергоэффективная пескострельная машина DISA CORE 10 ЕР, изготавливающая литейные стержни по холодной оснастке;
• система DISA COOL 2900 с производительностью 50 т/час, обеспечивающая выбивку отливочных форм и равномерное охлаждение отливок;
• заливочная печь итальянской марки FOMET, поддерживающая постоянную температуру литься за счет индукционного нагрева;
• дробемётная установка германского производства WHEELABRATOR с загрузкой 0,9 м³. Для получения качественных деталей технология литья чугуна требует тщательной очистки заготовок от сторонних примесей, этот процесс обеспечивают две турбины с лопатками применяемых установок;
• термопечи ТермоМастер – ДО, с помощью которых с минимальными энергозатратами осуществляется термообработка изделий из чугуна.

Производственные цеха нашего завода оснащены всем необходимым литейным оборудованием для производства качественных изделий в любых требуемых объемах.

Чугунное литье

Чугун — это сплав железа с углеродом и другими элементами. Является недорогим, прочным, износостойким, но хрупким конструкционным материалом, широко используемым в промышленности и строительстве.

Чугун

Основные методы чугунного литья

Современная промышленность использует много различных методов производства чугунного литья. Они сводятся к нескольким основным методам литья:

в формы из глиняно-песчаной смеси (так называемое литье «в землю»)

внутрь формы помещается модель готового изделия, полностью повторяющаяся его форму, но превышающая его по размерам на величину литейной усадки. Глиняно-песчаная смесь трамбуется и уплотняется, обеспечивая полное прилегание к модели. Литье чугуна в форму осуществляется через специально предусмотренные отверстия — литники.

• в гипсовые формы (и из других отвердевающих растворов);
• в оболочковые формы;
• в кокиль (металлические защищенные формы);
• по выплавляемым моделям;
• под давлением.
• В газифицируемую модель

Специалисты различают несколько видов чугуна, в зависимости от содержания тех или иных примесей.

Виды чугуна

Серый чугун содержит от 2,9% до 3,7% графита и кремний, обладает отличными литейными свойствами:

• низкая температура плавления
• высокая текучесть расплава
• малая усадка.

Является подходящим материалом для корпусов станков и механизмов, поршней и блоков цилиндров двигателей. Высокая хрупкость исключает применение материала в деталях, работающих на изгиб и растяжение. Литье серого чугуна преимущественно проводится в песчаные формы и в кокиль.

Высокопрочный чугун, ВЧШГ, содержит графит в шаровидной форме. Этот вид графита отличается высокой вязкостью и ковкостью, пригоден для кузнечной обработки. Из него отливают трубы, трубопроводную арматуру, ответственные и высоконагруженные детали механизмов.

Высокопрочный чугун

Изделия из высокопрочного чугуна производят также методом литья в газифицируемую модель. Литье чугуна производится в форму из песчаной смеси, уплотненной вокруг полистироловых блоков моделей.

Для улучшения механических свойств отливки из высокопрочного чугуна подвергают термической обработке. Ее основные этапы:

• нагрев до 850 °C;
• выдержка в нагретом состоянии несколько часов;
• медленное остывание в минеральном масле при 350 °C.

Термообработка повышает однородность материала и снимает внутренние напряжения в отливке, снижая вероятность возникновения трещин в процессе эксплуатации

Чугунные отливки

Чугунные отливки бывают разных размеров — от мелких деталей до многометровых станин крупных станков. Конфигурация их тоже бывает самая разнообразная — от простеньких втулок до изысканных литых решеток и ворот.

Чугунные отливки

Отливки из чугуна также подразделяются:

1. по назначению – на общие и специальные, такие, как антифрикционные, жаропрочные и т.п.
2. по структуре материала – на ферритные, перритные и смешанные
3. По виду содержащегося графита — на шаровидные, пластинчатые, хлопьевидные и вермикулярные
4. По содержанию углерода — на белые, серые и отбеленные

В металлургической науке существуют и другие классификации чугунных отливок.

Способы литья

Наиболее современный способ это литье по газифицируемым моделям. Этот способ позволяет не только осуществлять литье чугуна, но и получать стальные отливки. Способ отличается экономичностью, экологичностью и возможностью повторного использования материала форм.

Способ состоит из следующих этапов.

Заливка металла

Металл заливают прямо в материал модели. Жидкий расплав испаряет полистирольные модели и заполняет все детали рельефа.

Формовка чугуна

Продукты сгорания полистирола удаляются вакуумным насосом прямо через стенки формы.

Завершающие операции

Отливки из чугуна остывают в форме. Темп снижения температуры и общая его длительность определяется весом детали, толщиной ее стенок и требованиями производственного процесса. Далее формы разбиваются, отливки очищаются от остатков противопригарной краски, удаляются литники.

Чугунное печное литьё – виды отечественного производства

Возникнув еще в Средние века, печное литье до сегодняшнего дня используется в нашем быту. При кладке печи и установке каминов в доме или на даче человек должен оснастить их топочными дверцами, колосниками, конфорками и другими обязательными элементами, которые необходимы для правильного функционирования отопительных приборов.

Краткая историческая справка

Интерес к печному чугунному литью появляется в России в Средние века и особого расцвета достигает при Иване Грозном. В «Домострое» было написано о том, что печи можно топить только тогда, когда наступят морозы. И это было оправдано тем фактом, что печные дверцы были изготовлены из дерева или глины, и частое использование печей связывалось с риском пожара.

Чугунные дверки для печей начали изготавливать еще в XVIII веке

В Петровскую эпоху начала развиваться металлургическая промышленность, и следом стало развиваться печное строительство.

Первое, что стали делать для печей, — это дверки, поддувала и заслонки, которые изготавливались на оружейном заводе в Туле, что было важно для противопожарной безопасности в государстве. Позднее уже на уральских заводах стали лить оружие, ограды, памятники и купола церквей

Имея во владении ряд уральских и сибирских заводов, династия Демидовых давала более около 30% всей выплавки чугуна в России.

Было открыто массовое производство чугунных изделий для печей. В XVIII веке Россия стала первой страной, которая продавала предметы чугунного литья за границей.

Во времена правления Петра построили более 16 металлургических заводов, а производство чугуна увеличилось в 700 раз. В XIX веке ученым стали известны свойства углерода и кремния, и литейное производство получило новый виток развития.

Сегодня чугунное печное литье российского производства очень ценится на мировом рынке.

Виды печного литья

Топочные дверцы состоят из рамки и крышки, соединяют их заклепками или стальными пружинами. Кладка печки за счет этого очень облегчается. Современное производство предусматривает изготовление таких топочных дверок, которые могут открываться в обе стороны.

Чугунные дверки – неотъемлемая часть русской печи

Современное запирающее устройство на дверце смонтировано таким образом, что исключает возможность открыться самопроизвольно. Отдельные модели дверок оснащены термостойкими шнурами вокруг стекла, крышки и по контуру открывающегося изделия, что повышает герметичность и не дает проникнуть угарному газу в помещение.

Поддувальные дверки в печи закрывают зольную камеру и подают кислород в топку.

Они имеют такую же конструкцию, как и дверцы для топки. Некоторые также имеют шибер, позволяющий контролировать подачу воздуха безопасным способом.

Задвижки регулируют тягу в трубе. Как только дрова в топке полностью сгорают, задвижка закрывается и не дает теплу выйти на улицу.

Задвижки подразделяются на три вида:

1. С поворотным механизмом в форме блинка.
2. Цельнокорпусная со стержневой вставкой. Это обеспечивает ход движка без перекосов. Когда задвижка закрыта, обеспечивается герметичность, и теплый воздух остается в комнате.
3. Двухполовинчатая задвижка, скреплённая между собой заклёпками. На обеих половинках движка есть выпуклости продольного направления, которые при открывании и закрывании не дают рамке перекашиваться. Когда задвижка плотно закрыта, теплый воздух не выходит в трубу.

В этом видео вы узнаете о Нижегородском печном центре:



Вьюшка — это запорное устройство тоже из чугуна. Применяется в русской печке. Ею закрывают дымовую трубу, когда печка протопится. В устройстве каждой печи есть колосник, который нужен для поступления кислорода из поддувала в топливник. Колосники в зависимости от вида топлива бывают разные. Например, для отопления печи углем колосник подбирается потолще, чем под дрова.

В современном мире до сих пор изготавливают чугунные изделия для каминов и печей

На многие печи ставятся варочные плиты для приготовления пищи. Они тоже выпускаются нескольких видов. Плиты с двумя конфорками имеют отдельные кольца, чтобы можно было использовать посуду разных размеров. Сборные печные плиты состоят из двух плит, поэтому их можно применять по отдельности.

На каждой из половинок в месте соединения имеется зазор, предназначенный для расширения металла при нагреве.

Подробнее о печном литье: