Прочие виды литья

Литье в оболочковые формы. Этот способ представляет собой дальнейшее развитие и усовершенствование литья во временные (земляные) формы. Уменьшение объема формовочной земли при создании литейной формы потребовало предельно сократить тол­щину ее стенок. Это легло в основу разработки технологии оболоч­кового литья, которое впервые было применено в 1950 г. В настоя­щее время его применяют для художественного литья при отливке простых форм типа барельефа.

Сущность этого способа сводится к следующему: металличе­скую модель барельефа укрепляют на чугунной плите с приспособ­лением для подогрева на нагретую до 300—350° С чугунную мо­дельную плиту; затем насыпают слой мелкого кварцевого песка, тщательно перемешанного со связующим материалом, в качестве которого применяют термореактивные искусственные смолы, на­пример, пульвербакелит. Эта смола сначала при температуре 60— 70° С размягчается, а затем при 200° С расплывается и, наконец, при 300—400° С твердеет и переходит в необратимое состояние.

Нагреваясь от плиты, смола, находящаяся в формовочной смеси, плавится и обволакивает зерна песка, в результате на модельной плите образуется песчано-смоляная оболочка, точно повторяющая весь рельеф модели; когда оболочка достигает толщины в 6—10 мм, избыток смеси удаляют, а модельную плиту вместе с обра­зовавшейся на ней оболочкой подвергают дополнительному нагре­ву до 400° С для перехода смоляной связки в твердое необратимое состояние. После этого оболочку, представляющую собой полуфор­му, снимают с плиты посредством специальных толкателей, распо­ложенных в модельной плите.

Таким же способом изготовляют вторую полуформу. Обе по­ловинки скрепляют между собой специальными скобами или зажи­мами и, если нужно, внутрь оболочки устанавливают такой же обо­лочковый стержень. Иногда при массовом производстве оболочко­вые полуформы склеивают с применением высокочастотного нагрева. Затем форму устанавливают в стальной ящик, заменяющий опоку, и засыпают вокруг песком. В таком виде форму подают под заливку. После охлаждения отливку извлекают с разрушением обо­лочковой формы. Этот метод легко поддается механизации и автоматизации при массовом производстве изделий и несомненно имеет большое будущее.

Литье в постоянные металлические формы. Этот вид литья так­же является очень древним. На рис. 98 изображена ажурная сереб­ряная лампада, отлитая в Сербии в 1492 г. (хранится в Государствен­ной Оружейной палате).

В Древней Руси, начиная с XVI в., применялось художественное оловянное литье. Оно осуществлялось в медных (латунных) формах, а иногда в стальных (железных), которые изготовлялись либо лить­ем с последующей чеканкой, либо гравировкой (оброном). Оло­вянные, художественные отливки с толщиной стенки, равной всего 2—5 мм, золотились (или серебрились) и применялись для декорировки домашней утвари (рамы, ларцы и т. п.), а также внутреннего убранства храмов (киоты, иконостасы и т. п.). Однако более широкого развития литье в постоянные металлические формы в то вре­мя не только не получило, но к началу XIX в. оказалось забытым.

В настоящее время литье в кокиль, т. е. в стальные или чугун­ные формы, очень широко применяется в технике и проникает в область художественной обработки. Литье в кокиль относится к прогрессивным способам литья; оно имеет ряд преимуществ по сравнению с литьем во временные формы. Главное преимущество заключается в том, что металлическая форма выдерживает боль­шое количество заливок. Стойкость кокиля при легкоплавких от­ливках из алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов достигает 1 000 000 заливок; при отливке стальных и чугунных деталей число их значительно меньше. Кроме того, структура отливок получается мелкозернистой, обусловливающей лучшие механические свойства. Поверхность отливок отличается чистотой, не требующей никаких дополнительных механических обработок. Особенно велика точ­ность литья в кокиль.

Литье в постоянные металлические формы экономически целе­сообразно при массовом или крупносерийном производстве изде­лий, так как стоимость производства кокилей очень высока, Они изготовляются из чугуна или стали с особо тщательной подгонкой и обработкой, которая обычно требует больших затрат ручного вы­сококвалифицированного труда (лекальщиков, граверов и т. п.).

Металлические формы для простых отливок состоят из двух ча­стей, а для сложных изделий форма соответственно усложняется и может состоять из многих частей, включая и составные стержни, обусловливающие пустотелость отливки. Различают кокильное литье — когда и форма, и стержни изготовлены из металла, и полу­кокильное— когда стержень изготовлен из песчаных смесей, как при земляном литье. Последнее чаще применяют для отливок из тугоплавких металлов — чугуна, бронзы.

В литье в кокиль все основные процессы поддаются механиза­ции. Применяются механизмы, производящие разъем и соединение кокилей, а также заливку их металлом; карусельные автоматы, ко­торые непрерывно выполняют полный цикл работы, начиная от обработки полости кокиля коптящим пламенем ацетиленовой го­релки (для продления срока его службы), установки стержня, за­крывания кокиля и заливки его металлом и кончая его автоматиче­ским раскрыванием и удалением из его полости готовой отливки.

Литье под давлением. Литье под давлением — современный ме­тод массового производства изделий из легкоплавких сплавов (алю­миниевых, цинковых и т. п.). Сущность способа заключается в том, что металл заливают в металлические формы (кокили) под давле­нием, создаваемым специальными литейными машинами. Отливки получаются с высокой точностью размеров, чистой поверхностью и отличаются тонкими стенками. Минимальная толщина стенок при отливке из цинковых сплавов достигает 1—3 мм, из алюминиевых — 1,5—4 мм и из медных сплавов до 2—5 мм. Литье под давлением, позволяет получать отливки очень сложные по конфигурации, но. сравнительно небольшие по размерам.

В области художественного литья этот способ экономически оправдывается при массовом производстве изделий, так как формы для литья под давлением представляют собой очень сложные, из­готовленные из высококачественных сталей и дорогие устройства. Центробежное литье. Этот вид литья представляет собой совре­менный способ, особенность которого заключается в том, что ме­талл заливают в быстро вращающиеся формы и под действием центробежных сил прижимают к стенкам формы. Таким образом можно отливать трубы, колонны и другие изделия цилиндрической формы. Для центробежного литья применяют металлические фор­мы, а также песчаные, но с добавками прочных крепителей (жидкого стекла, этилсиликата и т. п.).

Существуют машины для центробежного литья с горизонтально и вертикально расположенной осью вращения. Длинные детали (трубы, колонны) отливают на машинах с горизонтальной осью вращения; детали небольшой длины — на центробежных машинах с вертикальной осью вращения.

Художественная ковка
Ковка — один из древнейших способов обработки металлов. Она осуществляется ударами молотка по заготовке. Под его ударами заготовка деформируется и принимает желаемую форму, но такая деформация без разрывов и трещин свойственна в основном только драгоценным металлам, которые обладают достаточной пластичностью, вязкостью, тягучестью. Совокупность этих свойств называется ковкостью. Холодной ковке поддаются золото, серебро, медь. Этот прием широко применялся в Древней Руси златокузнецами, выковывавшими из слитков чаши, ковши и другие изделия. При холодной ковке металл под действием ударов, изменяя свою форму, быстро теряет пластичность, уплотняется, приобретает «наклеп» и для дальнейшей обработки требует отжига. Поэтому процесс холодной ковки состоит из двух чередующихся операций: деформации металла и отжига (рекристаллизации). В современных условиях холодная ковка в области художественной обработки металла встречается редко, в основном в ювелирном производстве.
Дифовка — древний прием холодной обработки листового металла, производимый непосредственными ударами молота, под которыми он тянется, изгибается, садится и в результате приобретает необходимую форму. От ковки дифовка отличается тем, что она выполняется из листового металла не толще 2 мм.
Виртуозным искусством стала дифовка в руках величайших античных скульпторов, таких как Фидий, который одевал в золотые одежды статуи Афины и Геры, дифуя их из тонких золотых листов. Древнерусские златокузнецы «выколачивали» из листового золота и серебра чаши и кубки, ковши, украшенные чеканкой, гравировкой и драгоценными камнями.