Четыре основных процесса литья металлов: песок, кокиль, давление, выплавляемая модель

Выбор метода литья определяется требованиями к точности, чистоте поверхности, сложности формы, серии производства и стоимости. Рассмотрим четыре наиболее распространенных процесса.

1. Песколитье (Sand casting)

Старейший и наиболее универсальный метод. Форма из кварцевого песка с связующим (глина, смолы) формируется по модели (деревянной, металлической, пластиковой). Модель извлекают, форму закрывают, заливают расплав. После остывания форму разрушают.

Плюсы: низкая стоимость оснастки, любые сплавы (черные и цветные), неограниченные габариты, сложные формы.

Минусы: низкая точность (IT12–IT15), шероховатость Ra 12.5–50 мкм, низкая производительность (форма одноразовая), трудоемкость.

Применение: блоки цилиндров ДВС, корпуса насосов, крупногабаритные литья единичного/малогосерийного производства.

2. Литье в металлические формы (Кокильное литье / Die casting — gravity)

Расплав заливается под действием гравитации в разборную металлическую форму (кокиль). Форма многократного использования, охлаждается водой/воздухом.

Плюсы: высокая точность (IT10–IT13), чистота Ra 2.5–6.3 мкм, тонкая структура (быстрое охлаждение), нет затрат на песок.

Минусы: высокая стоимость кокили, ограничение габаритов и массы, не для высокотемпературных сплавов (сталь), склонность к трещинам от термических напряжений.

Применение: серийное производство деталей из Al, Mg, Cu, Zn сплавов: поршни, корпуса редукторов, детали авто/мототехники.

3. Литье под давлением (Pressure die casting)

Расплав прессуется в форму (матрицу) под высоким давлением (10–150 МПа) поршнем. Два основных типа:

• Горячая камера — камера нагнетания в расплаве (для низкотемпературных сплавов: Zn, Mg, Sn, Pb).
• Холодная камера — расплав зачерпывают в камеру (для Al, Cu, Mg высокотемпературных).

Плюсы: высокая точность (IT7–IT10), Ra 0.8–3.2 мкм, высокая производительность, тонкие стенки (0.5–1 мм), сложная геометрия.

Минусы: очень дорогая оснастка, пористость от закупоренного воздуха, не для сталей, длительное изготовление матриц.

Применение: массовое производство: корпуса электроники, автозапчасти (карбюраторы, корпуса насосов), игрушки, бытовая техника.

4. Литье в выплавляемые модели (Investment casting / Lost wax)

Модель из воска/пластика изготавливают в прессформе, собирают в «дерево», обмакивают в керамическую оболочку (шлам + засыпка), выплавляют воск (автоклав/обжиг), заливают расплав. После остывания оболочку разрушают.

Плюсы: высочайшая точность (IT5–IT9), Ra 0.4–3.2 мкм, любые сплавы (в т.ч. жаропрочные, стали), сложнейшая геометрия, тонкие стенки (0.3–0.5 мм), нет разделки формы.

Минусы: высокая стоимость и длительность (многоэтапный процесс), ограничение массы (обычно до 50–100 кг), сложность с сердечниками.

Применение: аэрокосмическая (лопатки турбин), медицинская (импланты), ювелирная, приборостроение, турбинное машиностроение.

Сравнительная таблица