Процесс получения отливок, при котором используют литейные формы и стержни, изготовленные из смесей, затвердевающих на воздухе и не требующих сушки или дополнительной обработки внешними реагентами.

Самотвердеющие смеси (СС) состоят из наполнителей, связующих материалов, отвердителей, иногда в их состав входит вода. В некоторых смесях один и тот же материал (например, цемент) выполняет роль связующего и обеспечивает самозатвердевание. Применяются неорганические и органические связующие материалы. Используют смеси 3 типов: пластичные - ПСС, жидкие - ЖСС и сыпучие - ССС (термины условные). Стержни и формы из ПСС при изготовлении необходимо уплотнять, ЖСС наливают в стержневые ящики и на модели, ССС почти не требуют уплотнения.

В 30-х гг. 20 в. получили распространение ПСС с цементом и кварцевым песком (применяют в литейном производстве, преимущественно в странах Западной Европы). Формы и стержни из них затвердевают на воздухе в течение 24-72 ч. В начале 60-х гг. в СССР были разработаны принципиально новые смеси - ЖСС, состоящие из наполнителей, неорганических или органических связующих материалов, отвердителей и поверхностно-активных веществ (ПАВ). Смеси без ПАВ или с очень малым содержанием ПАВ используются в качестве ПСС и ССС. Большое распространение в СССР и ряде зарубежных стран получили ЖСС и ПСС, включающие в себя жидкое стекло. В них в качестве отвердитсля применяют различные продукты, в частности материалы, в которые входит двухкальциевый силикат (например, шлак феррохромового производства). Длительность затвердевания стержней и форм из этих смесей на воздухе 20-60 мин. Для улучшения выбиваемости СС, содержащих неорганический связующий материал (например, жидкое стекло), иногда вводят небольшое количество специальных (преимущественно органических) добавок.

Во всех промышленно развитых странах находят применение смеси с органическими связующими добавками, например, смеси, в состав которых входят искусственные смолы - карбамидно-фурановые, фенолофурановые и фенольные. В составы смесей при их изготовлении вводят отвердители: ортофосфорную кислоту, паратолуолсульфокислоту, бензолсульфокислоту и др. Из этих смесей изготовляют главным образом стержни, которые легко выбиваются из отливок. Время затвердевания стержней на воздухе от 10 до 30 мин. Все типы СС применяют для изготовления форм и стержней преимущественно в индивидуальном, мелкосерийном и крупносерийном производстве для получения отливок практически любой формы и размеров из стали, чугуна и нежелезных сплавов. Разрабатываются смеси с очень коротким циклом затвердевания, соответствующим требованиям массового производства.

А. М. Лясс

Способ получения отливок в тонкостенных водоохлаждаемых металлических литейных формах (кристаллизаторах), заполняемых при вакуумном всасывании жидкого сплава.

При Л. в. во внутренней полости кристаллизатора создается разрежение, благодаря которому сплав всасывается в форму на определенную высоту. В форме металл затвердевает, образуя отливку, конфигурация которой соответствует конфигурации внутренней полости кристаллизатора. Особенности способа: спокойное заполнение формы металлом даже при изготовлении тонкостенных отливок и отсутствие потерь металла на литниковую систему. Малая производительность Л. в. ограничивает его применение.

Способ получения фасонных отливок из металлических сплавов в неразъёмной, горячей и негазотворной оболочковой форме, рабочая полость которой образована удалением литейной модели выжиганием, выплавлением или растворением.

При этом способе литья в пресс-формы (обычно металлические) запрессовывают модельный состав, который после затвердевания образует модели деталей и литниковой системы. Модельный состав удаляют, чаще всего выплавляя его в горячей воде (отсюда и название способа - литьё по выплавляемыммоделям). Полученные оболочки прокаливают при температуре 800-1000°С и заливают металлом.

Способ обеспечивает получение сложных по форме отливок массой от нескольких г до десятков кг, со стенками толщиной от 0,5 мм и более, с поверхностью, соответствующей 4-6-му классам чистоты, и с высокой точностью размеров по сравнению с др. способами литья. Указанные особенности послужили причиной прежних названий способа - точное, или прецизионное литьё. Размеры отливок, полученных Л. по в. м., максимально приближены к размерам готовой детали, вследствие чего за счёт сокращения механической обработки снижается стоимость готового изделия.

Методом Л. по в. м. изготовляют художественные отливки, ювелирные изделия, зубные протезы и др. изделия. Этот способ литья, являясь одним из древних, получил широкое промышленное применение в результате совершенствования технологии литейного производства и изучения свойств кремнийорганических соединений.

В СССР Л. по в. м. сосредоточено в больших высокомеханизированных цехах, которые производят до 2,5 тыс. т готовых отливок в год. Достижением советской промышленности является создание комплексно-автоматизированного производства Л. по в. м.

В. Н. Иванов

Способ получения отливок из сплавов цветных металлов и сталей некоторых марок в пресс-формах, которые сплав заполняет с большой скоростью под высоким давлением, приобретая очертания отливки. Этим способом получают детали сантехнического оборудования, карбюраторов двигателей, алюминиевые блоки двигателей и др. Литьё производят на литейных машинах с холодной и горячей камерами прессования (рис. 1). Литейные формы, называются обычно пресс-формами, изготовляют из стали. Оформляющая полость формы соответствует наружной поверхности отливки с учётом факторов, влияющих на размерную точность. Кроме того, в пресс-форму входят подвижные металлические стержни, образующие внутренние полости отливок, и выталкиватели.

Рис. 1 Схемы литья под давлением на машинах с камерами прессования: а - холодной горизонтальной; б - холодной вертикальной; в - горячей; 1 - плита крепления подвижной части формы; 2 - выталкиватели; 3 - подвижная матрица формы; 4 - полость формы (отливка); 5 - неподвижная матрица формы; 6 - камера прессования; 7 - прессующий поршень; 8 - пресс-остаток; 9 - тигель нагревательной передачи; 10 - обогреваемый мундштук.

При получении отливок на литейных машинах с холодной камерой прессования (см. рис., а,б) необходимое количество сплава заливается в камеру прессования вручную или заливочным дозирующим устройством. Сплав из камеры прессования под давлением прессующего поршня через литниковые каналы поступает в оформляющую полость плотно закрытой формы, излишек сплава остаётся в камере прессования в виде пресс-остатка и удаляется. После затвердевания сплава форму открывают, снимают подвижные стержни и отливка выталкивателями удаляется из формы. При получении отливок на машинах с горячей камерой прессования (см. рис., в) сплав из тигля нагревательной печи самотёком поступает в камеру прессования. После заполнения камеры прессования срабатывает автоматическое устройство (реле времени, настроенное на определённый интервал), а поршень начинает давить на жидкий сплав, который через обогреваемый мундштук и литниковую втулку под давлением поступает по литниковым каналам в оформляющую полость формы и кристаллизуется. Через определённое время, необходимое для образования отливки, срабатывает автоматическое устройство на раскрытие формы, и отливка удаляется выталкивателями. У полученных отливок обрубают (обрезают) заливы (облой), элементы литниковых систем, затем их очищают вручную или на машинах; если необходимо, производят термообработку.

Для этого метода литья характерны высокая скорость прессования и большое удельное давление [30-150 Мн/м² (300-1500 кгс/см²)] на жидкий сплав в форме. Качество отливок зависит от ряда технологических и конструктивных факторов, например выбора сплава, конструкции отливки, литниковой и вентиляционной систем, формы, стабильности температуры сплава и формы, вакуумирования формы для предупреждения образования пористости и т. д. Метод обеспечивает высокую производительность, точность размеров (3-7-й классы точности), чёткость рельефа и качество поверхности (для отливок массой до 45 кг из алюминиевых сплавов - 5-8-й классы чистоты). Производительность машин от 1 до 50 заливок в мин. Применяют многогнёздные формы, в которых за 1 заливку изготовляют более 20 деталей.

Лит.: Пляцкий В. М., Технология литья под давлением, 3 изд., М., 1957; Беккер М. Б., Литье под давлением,2 изд., М., 1973.

М. Б. Беккер

Метод изготовления изделий различной формы из пластических масс (термопластов и реактопластов) и резиновых смесей, при котором материал нагревается и размягчается (пластицируется) в обогреваемом цилиндре литьевой машины (см. рис. 1), откуда под давлением червяка или поршня нагнетается в литьевую форму. После остывания материала (для термопластов), отверждения (для реактопластов) или вулканизации (для резиновых смесей) он сохраняет конфигурацию и размеры изделия. Метод пригоден для переработки термопластов в изделия объёмом от 0,1 до 30 000 см³, а также специально разработанных реактопластов и резиновых смесей в изделия объёмом до 3000 см³. Преимущества метода по сравнению с другими методами формования изделий из полимерных материалов - высокие производительность и качество изготовляемых изделий.

Рис. 1 Червячная литьевая машина для полимерных материалов: 1 и 2 - приводы поступательного и вращательного движений червяка; 3 - червяк (при пластикации материала совершает вращательное и медленное поступательное движение вправо; при нагнетании материала в форму - быстрое поступательное движение влево); 4 - бункер; 5 - нагреваемый материал; 6 - расплавленный (пластицированный) материал; 7 - обогреваемый цилиндр; 8 - обогреватели; 9 - литьевая форма; 10 - изделие.

Лит.: Завгородний В. К., Калинчев Э. Л., Махаринский Е. Г., Оборудование предприятий по переработке пластмасс, Л., 1972.

В. К. Завгородний

Наиболее распространённый способ перевода в металл произведений скульптуры, а также изготовления металлических сосудов, настольных приборов, светильников и пр.; художественные произведения, выполненные этим способом.

Л. х. зародилось в эпоху освоения человеком способов добычи и обработки металла (см. Бронзовый век). С развитием литейного производства.Л.х. постепенно выделилось в отдельную отрасль, где художественными задачами диктуются специфические приёмы формовки модели и методы литья (нередко в расчёте на получение одной отливки), выбор металла или сплава для определённого вида изделия. Этим же задачам служит доработка (часто авторская) поверхности отливок (чеканка, гравировка, патинирование, золочение и т. п.), благодаря которой даже тиражируемые изделия приобретают свойства уникального произведения.

Основная технология Л. х. вырабатывалась при использовании в качестве исходного материала бронзы, которая с древности и до наших дней - самый употребляемый сплав для художественных изделий. С 4 в. для литья небольших вещей начали обращаться к олову (амулеты из коптских гробниц 4-7 вв.), из которого в 16-18 вв. отливали плакетки, медали и главным образом сосуды (чаши, кубки и т. п.), имитировавшие более дорогое серебро. Благодаря мягкости металла эти изделия имеют скруглённые края, текучий рельеф в изображениях, выполнявшихся преимущественно гравировкой. В 17-18 вв. отливалась парковая скульптура из свинца (Версаль, Петродворец), текучесть которого использовалась для создания эффекта как бы растворённых в воздушной среде контуров фигур и складок одеяний. С 15 в. в Германии, а затем и в др. странах Европы (в России - с конца 17 в.) развилось Л. х. из чугуна (парковая скульптура, надгробия, решётки, ограды, садовая мебель и пр.). Более массивное, чем бронзовое, но более дешёвое чугунное литьё со свойственной ему выразительностью весомого материала и глухого тона (от светло-серого до густо-чёрного) применяется ныне почти так же широко, как и бронзовое.

Лит.: Зотов Б. Н., Формовка художественного литья, М., 1947.

И. М. Глозман

Рис. 1 Э. М. Фальконе (при участии М. А. Колло и Ф. Г. Гордеева). Памятник Петру I в Ленинграде («Медный всадник»). Бронза, гранит. 1768—78. Открыт в 1782.

Изготовление отливок в металлических формах, при котором расплавленный металл подвергается действию центробежных сил.

Заливаемый металл отбрасывается к стенкам формы и, затвердевая, образует отливку. Этот способ литья широко распространён в промышленности при получении пустотелых отливок со свободной поверхностью — чугунных и стальных труб, колец, втулок, обечаек и т. п. В зависимости от положения оси вращения форм различают горизонтальные и вертикальные литейные центробежные машины. Горизонтальные машины (см. рис., а) наиболее часто применяют при изготовлении труб. При получении отливок на машинах с вертикальной осью вращения (см. рис., б) металл из ковша заливают в форму, укрепленную на шпинделе, приводимом во вращение электродвигателем. Центробежная сила прижимает металл к боковой цилиндрической стенке. Форма вращается до полного затвердевания металла, после чего её останавливают и извлекают отливку. Сложные внутренние стенки отливки выполняют при помощи стержней. Стенки форм для отливок со сложной наружной поверхностью покрывают формовочной смесью, которую уплотняют роликами, образуя необходимый рельеф. Отливки, полученные методом центробежного литья, по сравнению с отливками, полученными другими способами, обладают повышенной плотностью во внешнем слое.

Рис. 1 Схема получения отливок способом центробежного литья на машинах с горизонтальной (а) и вертикальной (б) осями вращения: 1 — ковш; 2 — жёлоб; 3 — форма; 4 — отливка; 5 — шпиндель

Лит.: Константинов Л, С., Центробежное литье чугунных отливок, [М.], 1959; Юдин С. Б., Розенфельд С. Е., Левин М. М., Центробежное литье, М., 1962.

Н. П. Дубинин

Трансферное прессование, метод изготовления изделий различной формы из реактопластов, при котором материал размягчается (пластицируется) в литьевом цилиндре (тигле), откуда нагнетается в пресс-форму (см. рис. 1), где, отверждаясь, принимает конфигурацию и размеры изделия. В некоторых случаях в тигель может загружаться пластицированный материал из экструдера. Л. п. п. осуществляют на универсальных прессах с одним рабочим плунжером для замыкания пресс-формы и нагнетания в неё материала или на специализированных прессах, у которых замыкание пресс-формы осуществляется одним плунжером, а нагнетание материала - другим.

Рис. 1 Схема литьевого прессования пластмасс: 1 - плунжер; 2 - литьевой цилиндр; 3 - нагретый материал; 4 - замкнутая форма; 5 - оформляющая полость формы; 6 - изделие

Л. п. п. применяют для формования изделий сложной конфигурации, повышенной точности, с тонкой арматурой и глубокими отверстиями, с большой разницей в толщине стенок. По технологии и оборудованию Л. п. п. занимает промежуточное место между прессованием полимерных материалов и литьём под давлением полимерных материалов.

Лит.: Завгородний В. К., Механизация и автоматизация переработки пластических масс, 3 изд., М., 1970.

В. К. Завгородний

Нанесение тонкого слоя олова на поверхности изделий и полуфабрикатов (листов, ленты, проволоки и др.) главным образом из металла (стали, меди) для защиты их от коррозии.

Способы Л.: погружением изделия в расплавленное олово, осаждением олова на поверхности при пропускании электрического тока через электролит, в который погружено изделие (см. Гальванотехника). Лудят внутренние поверхности сосудов, используемых для хранения пищевых продуктов, поверхности некоторых деталей машин и прочее.

Радиационный теплообмен, осуществляется в результате процессов превращения внутренней энергии вещества в энергию излучения, переноса энергии излучения и её поглощения веществом. Протекание процессов Л. т. определяется взаимным расположением в пространстве тел, обменивающихся теплом, свойствами среды, разделяющей эти тела. Существенное отличие Л. т. от других видов теплообмена (теплопроводности, конвективного теплообмена) заключается в том, что он может протекать и при отсутствии материальной среды, разделяющей поверхности теплообмена, так как осуществляется в результате распространения электромагнитного излучения.

Лучистая энергия, падающая в процессе Л. т. на поверхность непрозрачного тела и характеризующаяся значением потока падающего излучения Q_пад, частично поглощается телом, а частично отражается от его поверхности (см. рис. 1).

Рис. 1 Схематичное изображение потоков излучения при лучистом теплообмене

Поток поглощённого излучения Q_погл определяется соотношением:

Q_погл = А Q_пад,

где А - поглощательная способность тела. В связи с тем, что для непрозрачного тела

Q_пад = Q_погл + Q_oтр,

где Q_oтр - поток отражённого от поверхности тела излучения, эта последняя величина равна:

Q_oтр = (1 - А) Q_пад,

где 1 - А = R - отражательная способность тела. Если поглощательная способность тела равна 1, а следовательно, его отражательная способность равна 0, то есть тело поглощает всю падающую на него энергию, то оно называется абсолютно чёрным телом.

Любое тело, температура которого отлична от абсолютного нуля, испускает энергию, обусловленную нагревом тела. Это излучение называется собственным излучением тела и характеризуется потоком собственного излучения Q_соб. Собственное излучение, отнесённое к единице поверхности тела, называется плотностью потока собственного излучения, или лучеиспускательной способностью тела. Последняя в соответствии со Стефана - Больцмана законом излучения пропорциональна температуре тела в четвёртой степени. Отношение лучеиспускательной способности какого-либо тела к лучеиспускательной способности абсолютно чёрного тела при той же температуре называется степенью черноты. Для всех тел степень черноты меньше 1. Если для некоторого тела она не зависит от длины волны излучения, то такое тело называется серым. Характер распределения энергии излучения серого тела по длинам волн такой же, как у абсолютно чёрного тела, то есть описывается Планка законом излучения. Степень черноты серого тела равна его поглощательной способности.

Поверхность любого тела, входящего в систему Л. т., испускает потоки отражённого излучения Q_oтр и собственного излучения Q_coб; суммарное количество энергии, уходящей с поверхности тела, называется потоком эффективного излучения Q_эфф и определяется соотношением:

Q_эфф = Q_oтр + Q_coб.

Часть поглощённой телом энергии возвращается в систему в виде собственного излучения, поэтому результат Л. т. можно представить как разность между потоками собственного и поглощённого излучения. Величина Q_peз = Q_coб - Q_погл называется потоком результирующего излучения и показывает, какое количество энергии получает или теряет тело в единицу времени в результате Л. т. Поток результирующего излучения можно выразить также в виде Q_peз = Q_эфф - Q_пад, то есть как разность между суммарным расходом и суммарным приходом лучистой энергии на поверхности тела. Отсюда, учитывая, что Q_пад = (Q_coб - Q_peз) / А, получим выражение, которое широко используется в расчётах Л. т.:

.

Задачей расчётов Л. т. является, как правило, нахождение результирующих потоков излучения на всех поверхностях, входящих в данную систему, если известны температуры и оптические характеристики всех этих поверхностей. Для решения этой задачи, помимо последнего соотношения, необходимо выяснить связь между потоком Q_пад на данную поверхность и потоками Q_эфф на всех поверхностях, входящих в систему Л. т. Для нахождения этой связи используется понятие среднего углового коэффициента излучения, который показывает, какая доля полусферического (то есть испускаемого по всем направлениям в пределах полусферы) излучения некоторой поверхности, входящей в систему Л. т., падает на данную поверхность. Таким образом, поток Q_пад на какие-либо поверхности, входящие в систему Л. т., определяется как сумма произведений Q_эфф всех поверхностей (включая и данную, если она вогнутая) на соответствующие угловые коэффициенты излучения.

Л. т. играет значительную роль в процессах теплообмена, происходящих при температурах около 1000 °С и выше. Он широко распространён в различных областях техники: в металлургии, теплоэнергетике, ядерной энергетике, ракетной технике, химической технологии, сушильной технике, гелиотехнике.

Лит.: Невский А. С., Теплообмен излучением в металлургических печах и топках котлов, Свердловск, 1958; Блох А. Г., Основы теплообмена излучением, М. - Л., 1962; Исаченко В. П., Осипов В. А., Сукомел А. С., Теплопередача, М., 1969.

В. А. Арутюнов