Охлаждащата форма е форма за многократна употреба за изливане на метал. Тя може да бъде разглобяема (състои се от две части) или не (форма за разклащане). Леенето под налягане има редица предимства пред леенето на черупки, но има и някои недостатъци, например при леене на чугун, отливките изискват допълнителна термична обработка.
Предимства
По време на формирането на отливката има интензивен пренос на топлина от разтопения метал към матрицата. Това води до по-висока плътност, по-добри механични свойства на метала, по-висока прецизност, по-добра структура и по-малко грапавост в сравнение с пясъчните отливки.
Процесът на леене на матрица също е различен по това, че металната форма (формата за охлаждане) може да се използва повторно. Изработен е от високоякостен материал, поради което работната повърхност на матрицата се изпълнява по-точно. Това подобрява качеството на повърхността на отливките и поради високата топлопроводимост на матрицата, отливките бързо се втвърдяват.
Друго предимство на леенето под налягане пред пясъчните форми е, че получените отливки са по-малко механично обработени и това намалява консумацията на формовъчни материали.
Здраве и екология
Студеното формоване увеличава производителността на труда с 2-3 пъти, тъй като от процесаотнемащи време операции като подготовка на сместа, почистване и формоване на продуктите са изключени. Тъй като производствената площ също намалява, разходите за ремонт и изграждане на нови работилници стават значително по-ниски.
Много нездравословни работни операции се елиминират от процеса, като избиване на мухъл, почистване на леене и стържене. Това допринася не само за подобряване на условията на труд, но и за намаляване на замърсяването на околната среда.
Недостатъци
Производството на охладител е доста скъпо поради сложността на самия процес. Ако има подрязвания в отливките, цената на матрицата се увеличава поради необходимостта от усложняване на дизайна: използват се вложки, пясък за еднократна употреба и разцепени метални пръти.
Животът на матрицата се определя от броя на отливките с добро качество, които могат да бъдат получени в нея. Стабилността на формата определя икономическата целесъобразност на процеса, особено в процеса на леене на стомана и чугун. Увеличаването на живота на матриците е едно от основните технологични предизвикателства в тази област на производство.
Поради бързото охлаждане и сгъстяване на стопилката е трудно да се получат дълги тънкостенни продукти при леене в калъп. Това също кара чугуна да придобие твърд, избелен слой. Формата е ковка, което може да доведе до напрежения и пукнатини в отливките. При използване на пясъчни сърцевини за еднократна употреба, точността на отливките намалява, грапавостта на повърхността се увеличава в точката на контакт със сърцевината.
Качествени отливки
Отливката и матрицата взаимодействат с висока ефективност. Отливката се втвърдява и охлажда в пясъчната форма много по-дълго, отколкото във формата, но пълнежът на пясъчната форма обикновено е по-добър, което прави производствения процес чрез леене на нефлуидни отливки по-трудоемък и също така налага ограничения за такива параметри като размер на отливката и минимална дебелина на стените. Алуминиевото леене (както и медта и други цветни метали) е най-популярното в Русия.
В резултат на бързото охлаждане обаче може да се получи непорьозна, финозърнеста структура, което увеличава не само здравината, но и пластичността на получената отливка. При производството на чугунени изделия чрез леене чрез охлаждане възникват редица проблеми: поради особената кристализация в отливките е възможно образуването на карбиди, ферит-графитна евтектика. Това намалява здравината и устойчивостта на износване на чугуна. Избеленият повърхностен слой при такива отливки е много твърд, така че продуктите са подходящи за рязане само след термична обработка (отгряване), което елиминира студа.
Структура на формата
Охлаждащата форма по правило представляват две полуформи, които се закрепват със скоби (щифтове), като непосредствено преди началото на изливането на разтопения метал полуформите се фиксират с ключалки. Печалбите захранват отливката през така наречените вентилационни отвори и вентилационни пробки. Металните форми без съединителна функция се наричат шейк-форми.
Преди изливане работната повърхност на форматаобработена със слой от вещество, което предпазва матрицата от термичен удар от рязко повишаване на температурата. Тази мярка също така предотвратява захващането на отливката с матрицата.
Стомана и чугун
Леене под налягане на стомана и чугун се извършва с помощта на прахообразен кварц, графит, водно стъкло и огнеупорна глина като огнеупорно покритие. Преди изливането, формата трябва да се нагрее до определена температура, която зависи от дебелината на стената на отливката и използваната сплав.
Основното изискване, на което трябва да отговаря материалът на матрицата, е устойчивост на топлинни удари, неизбежни при изливане на разтопен метал. За производството на калъпи се използват сив чугун, пластичен чугун, конструкционна, въглеродна и легирана стомана, както и медни и алуминиеви сплави.
Облицована форма за охлаждане
Това е вид технология, която съчетава предимствата на черупката и леенето под налягане, докато недостатъците на двата метода са изгладени. Тази технология се характеризира не само с устойчивост на напукване, но и с пластичност, което прави възможно производството на отливки с висока точност, а в сравнение с леенето на черупки, скъпият формовъчен материал се изразходва минимално.
Облицована метална форма се прави чрез запълване на пространството между металния модел на отливката и вътрешната повърхност на матрицата. Най-често използваните методи за пясъкоструене и желиране. За пълнене се взема смес от пясък и смола, в която свързващото вещество е фенолформалдехидна смола (2-2,6%) иуротропин (приблизително 10% от теглото), както и самовтвърдяващи се (свързващо вещество - течно стъкло) и керамични съединения (свързващо вещество - етил силикат). Моделът за охлаждане и леене, с температура 200 градуса, пренасят топлината на сместа, която се втвърдява и образува облицовъчен слой с дебелина 3-5 мм. Обикновени или черупкови пръти се използват за създаване на кухини в отливки.
Процес на кастинг
Охлаждащата форма, покрита със слой от огнеупорен материал, се нагрява. Работната температура трябва да бъде най-малко двеста градуса, но зависи не само от сплавта, използвана за изливане, но и от размерите на отливката, дебелината на стената и от свойствата, които се изискват от нея. След нагряване, пръти, керамични или пясъчни, могат да се монтират във формата, ако това, разбира се, се изисква според плана за леене, след което половините на матрицата се свързват и плътно се заключват със специални скоби. Ако леенето се извършва в леярска машина, тогава се използва собствен механизъм за заключване на матрицата. След тези подготвителни мерки разтопеният метал може да се излее в охладителната форма.
Когато отливката вече придобие известна здравина, металните пръти могат да бъдат частично отстранени от нея. Това впоследствие улеснява окончателното отстраняване на сърцевината от отливките поради намаляване на натиска върху тях от втвърдяващия се метал.
След като отливката се охлади до желаната температура, формата може да се отвори. На този етап металните пръти се отстраняват и отливките се изваждат от формата. Пясъчните сърцевини са избити, печалби, щрангове и леверисе отрязват и се извършва контрол на качеството на продукта, след което целият процес може да се повтори.
Преди да се направи нова отливка, разделителната равнина и повърхността на матрицата се проверяват внимателно. Огнеупорният състав се нанася веднъж или два пъти на смяна, но в случай на разслояване от работната повърхност е необходимо да се възстанови слоят. Ако продуктът е тънкостенен, матрицата е силно охладена; ако отливката е достатъчно масивна, тогава матрицата може да се нагрее над работната температура и след това се използват специално предвидени охладителни системи, така че матрицата да бъде охладена във всеки случай преди следващото отливане.
Студеното леене не включва никакви сложни и отнемащи време действия, с изключение на процеса на охлаждане на отливката до желаната температура. Повечето от операциите могат да се извършват автоматично от машини, което е едно от важните предимства на метода, но основното е, че матрицата не е еднократна форма.
