Что такое отливки и их формообразование?

К формовочным и стержневым смесям предъявляется ряд требований, выполнение которых необходимо для получения качественной отливки. Прежде всего смеси должны обладать достаточной прочностью, чтобы формы и стержни не разрушались при сборке, транспортировке и под действием струи и давления заливаемого металла. Во-вторых, они должны быть достаточно податливыми, то есть способными сжиматься под действием сокращающегося в объеме при охлаждении металла; форма и стержни не должны препятствовать свободной усадке отливки. Дело в том, что металл при затвердевании и дальнейшем охлаждении уменьшает свой объем — претерпевает усадку. Следовательно, отливки, сокращаясь, будут давить на стержни, а также на выступающие части формы, обмываемые металлом.

Если под этим усилием стержни и форма не будут сжиматься, то в отливке возникнут напряжения, и она вообще может разрушиться. Для того чтобы предупредить такую опасность, и необходима податливость стержней и формы. В-третьих, стержневые и формовочные смеси должны обладать достаточно хорошей газопроницаемостью, то есть способностью пропускать газы, выделяющиеся из формы и стержня при их нагреве. Если эти газы не будут свободно выходить из полости формы благодаря газопроницаемости последней, то они будут прорываться через толщу металла отливки, образуя в ней газовые раковины и пористость, т. е. создавая несплошности, снижающие прочность и герметичность детали. В-четвертых, необходимо иметь такие смеси, при нагреве которых теплотой заливаемого жидкого металла из них не выделялось бы большое количество газов, т. е. чтобы они имели низкую газотворную способность.

Здесь указаны основные требования, предъявляемые к формовочным и стержневым смесям, а следовательно, к самой форме и к стержням. На практике же требований значительно больше, и литейщикам приходится проводить большие исследования, чтобы изыскать смеси, удовлетворяющие этим требованиям в конкретных условиях литья. На границе металл — форма протекают сложные процессы взаимодействия формовочных материалов и жидкого металла. Нагретый до высокой температуры жидкий металл вызывает миграцию влаги в приповерхностных зонах формы, газовыделение, разложение компонентов смеси, их размягчение и расплавление и т. п. А эти процессы, в свою очередь, могут неблагоприятно воздействовать на расплав и отливку,— быть причинами возникновения в последних газовых и песочных раковин и других дефектов.

Многие исследователи, ученые, целые коллективы и исследовательские учреждения во всем мире занимаются изысканием оптимальных для различных процессов литья формовочных смесей.

До сих пор мы рассматривали процессы формообразования с использованием песчаных форм, которые после каждой заливки разрушаются. Такой процесс формообразования распространен довольно широко. Однако он имеет ряд недостатков: не позволяет получать отливки высокой точности, связан с действием на качество отливок большого количества факторов, не всегда обеспечивает хорошие санитарно-гигиенические условия труда, является сравнительно трудоемким и т. п. Поэтому как в нашей стране, так и за рубежом, все большее распространение получают специальные, или особые способы формообразования отливок. К специальным способам изготовления отливок относится литье под давлением, в кокили, центробежное литье, литье намораживанием, оболочковое литье, литье по выплавляемым моделям, выжиманием, по газифицируемым или растворяемым моделям и т. и. Об особенностях формообразования отливок при специальных способах литья речь пойдет в главе V.

Литье в разовые песчаные формы остается конкурентоспособным специальным способом литья в связи с быстрым развитием механизации и автоматизации процессов формообразования отливок, о чем рассказывается в главе VIII.