Точное литьё: какие технологии дают точные отливки и когда это выгодно

Точным литьём называют способы, при которых отливка получается максимально близкой к готовой детали: с жёсткими допусками на размеры, гладкой поверхностью и минимальными припусками на обработку. Чем точнее отливка, тем меньше металла уходит в стружку и тем меньше времени занимает механическая обработка. Для сложных деталей и дорогих сплавов это часто решающий фактор цены.

Как измеряют точность отливки

Точность литья оценивают двумя основными показателями:

• Класс размерной точности по ГОСТ 26645-85 — от 1 (самый точный) до 16. От класса зависят допуски на размеры и припуски на обработку. Подробно о том, как читать эти обозначения, — в статье о классах точности отливок.
• Шероховатость поверхности — обычно указывается как Rz в микрометрах. Чем меньше значение, тем глаже поверхность.

Литьё по выплавляемым моделям — главная технология точного литья

Когда говорят «точное литьё», чаще всего имеют в виду литьё по выплавляемым моделям (ЛВМ). Его также называют литьём по восковым моделям или прецизионным литьём. Модель детали делают из воскового состава, покрывают керамикой, воск выплавляют, а в получившуюся неразъёмную оболочку заливают металл. У формы нет разъёма, поэтому на отливке нет швов и смещений половин.

Что даёт ЛВМ на нашем производстве:

• класс точности 4–7 по ГОСТ 26645-85;
• шероховатость поверхности Rz 10–20 мкм;
• стенки толщиной от 1,5 мм;
• отливки массой от 10 граммов до 50 кг.

Как изготавливают отливку по выплавляемым моделям

1. Пресс-форма и восковые модели. Проектируется и изготавливается алюминиевая пресс-форма, в которую под давлением запрессовывают модельный состав — получается точная копия детали.
2. Сборка «ёлочки». Восковые модели припаивают к общему литниковому стояку — блок напоминает ёлочку, и за одну заливку получают сразу несколько отливок.
3. Керамическая оболочка. Блок поочерёдно окунают в керамическую суспензию и обсыпают песком — от 4 до 8 слоёв с сушкой каждого.
4. Выплавление и прокалка. Воск выплавляют паром в бойлерклаве, а пустую оболочку прокаливают при температуре около 1000 °C.
5. Заливка и очистка. Металл заливают в горячие оболочки, после остывания керамику разрушают, отливки срезают с литника и отправляют на контроль.

Другие технологии: где точность ниже, но возможности шире

ЛВМ — самая точная из наших технологий, но у неё есть ограничение по массе. Для более крупных деталей применяют песчаные технологии, которые тоже позволяют заметно сократить механическую обработку:

• Литьё по газифицируемым моделям (ЛГМ) — модель из пенополистирола формуют в сухой песок, при заливке она газифицируется. Форма без разъёма и стержней, класс точности 7–9, отливки от 0,1 кг до 3 т.
• Литьё в холодно-твердеющие смеси (ХТС) — прочная песчано-смоляная форма, до 7 класса точности. Подходит для корпусных и крупногабаритных деталей со сложными стержнями.

Сравнение технологий

Когда точное литьё выгодно

• Сложная геометрия. Лопатки, рабочие колёса, детали с закрытыми полостями и тонкими стенками дешевле отлить точно, чем фрезеровать из заготовки.
• Труднообрабатываемые сплавы. Нержавеющие, жаропрочные и кислотостойкие стали плохо режутся — чем меньше обработки, тем ниже цена детали.
• Серийный выпуск. Пресс-форма для ЛВМ стоит денег, но её стоимость распределяется на всю партию, а каждая следующая отливка получается одинаковой.
• Экономия металла. У ЛВМ один из самых высоких коэффициентов использования металла: заказчик не платит за металл, который уйдёт в стружку.

А вот для крупной детали простой формы, которая всё равно будет обрабатываться по всем поверхностям, точное литьё может не окупиться: проще и дешевле отлить её в песчаную форму и обработать посадочные места.

Какие детали делают точным литьём

• рабочие колёса и детали насосов;
• лопатки и детали турбин;
• детали трубопроводной арматуры;
• рычаги, кронштейны, корпуса небольших узлов;
• детали из нержавеющей и жаропрочной стали;
• художественные изделия с мелким рельефом.

Как выбрать технологию для вашей детали

Выбор зависит от массы и размеров детали, сложности формы, сплава, тиража и того, какие поверхности нужно обработать. Пришлите чертёж или 3D-модель — инженер сравнит варианты и предложит технологию, при которой деталь обойдётся дешевле с учётом литья и механической обработки. Подробнее о технологии — на странице литья по выплавляемым моделям.