Литейная форма виды

Что такое литейная форма

По ГОСТ 18169-86 «Процессы технологические литейного производства. Термины и определения», литейная форма — система элементов, образующих рабочую полость для заливки расплава. В её состав входят: полость-отпечаток детали, литниковая система (каналы подвода металла), прибыли (резервуары для компенсации усадки) и стержни для внутренних полостей.

Форма напрямую влияет на три показателя отливки: размерную точность по ГОСТ Р 53464-2009, шероховатость поверхности и отсутствие литейных дефектов — газовых раковин, пригара, горячих трещин. Выбор типа формы — первое ключевое технологическое решение в литейном производстве.

Классификация литейных форм: разовые и многоразовые

Разовые формы используются однократно и разрушаются при извлечении отливки: песчаные, оболочковые, керамические. Многоразовые металлические формы — кокили и пресс-формы — выдерживают от нескольких сотен до миллиона циклов. Выбор класса определяется серийностью, требуемой точностью и типом сплава.

Виды разовых литейных форм

Песчано-глинистые формы (ПГС)

Формовочная смесь состоит из кварцевого песка, бентонитовой глины (4–15%) и воды (2–5%). Содержание глины зависит от типа металла: для чугунных сырых форм — 4–8%, для стальных — 8–15%. Метод позволяет получать отливки массой от граммов до 300 тонн из любых сплавов. Ключевые свойства смеси определяются по серии ГОСТ 23409 (методы испытаний): газопроницаемость для чугунного литья — 50–100 ед., для стального — 80–120 ед. (ГОСТ 23409.6); прочность при сжатии в сыром состоянии — 0,04–0,12 МПа (ГОСТ 23409.7).

Холоднотвердеющие смеси (ХТС)

Связующее — синтетические смолы (фурановые, фенольные) с кислотными катализаторами. Отверждение при комнатной температуре за 10–60 минут. Содержание смолы — 0,8–2,0% от массы песка. Прочность при сжатии после отверждения — 1,5–2,5 МПа, что в 10–20 раз превышает прочность сырой ПГС. Применяются для крупных и геометрически сложных отливок из стали, чугуна, цветных сплавов.

Жидкостекольные смеси (ЖСС)

Связующее — жидкое стекло (Na₂SiO₃) с силикатным модулем 2,0–3,3. Отверждение продувкой CO₂ — за 1–5 минут. Высокая огнеупорность и минимальная газотворность делают ЖСС предпочтительными для крупных стальных отливок с температурой заливки выше 1500°C. Недостаток — затруднённая выбиваемость после заливки.

Оболочковые формы

Тонкостенная конструкция толщиной 6–15 мм из кварцевого песка с фенолформальдегидной смолой (1,5–7%). Формируется на модельной плите, нагретой до 220–280°C: смола расплавляется и полимеризуется. Точность — 7–11 класс по ГОСТ Р 53464-2009, Ra 3,2–12,5 мкм. Производительность автоматических линий — до 200–500 форм в час.

Керамические формы (ЛВМ)

Оболочка из огнеупорной суспензии (электрокорунд, циркон) наносится на восковую модель послойно (5–10 слоёв). После прокалки при 850–1000°C воск выплавляется. Обеспечивает точность 3–8 класса по ГОСТ Р 53464-2009, Ra 0,8–3,2 мкм. Применяется для жаропрочных сплавов, титана, турбинных лопаток и медицинских имплантатов.

Многоразовые литейные формы

Кокиль

Металлическая форма из серого чугуна СЧ20–СЧ25 или углеродистой стали (15Л, 20Л). Перед заливкой подогревается до 200–300°C, рабочая поверхность покрывается разделительной краской толщиной 0,1–0,5 мм.

Пресс-форма (ЛПД)

Изготавливается из горячеработающих сталей H13 (AISI), 4Х5МФС, твёрдость после закалки и отпуска — 44–50 HRC. Давление заливки — 40–200 МПа. Стойкость: цинковые сплавы — до 1 000 000 циклов, Al — 80 000–150 000, медные — 10 000–30 000. Точность: 3–8 класс, Ra 0,8–2,5 мкм.

Требования к литейной форме

Частые вопросы о литейных формах