Литьё металла на заказ и механическая обработка отливок

Что делаем и что делают партнёры

Литьё изделий из металла редко нужно заказчику само по себе: нужна работающая деталь. Поэтому мы берём заказ целиком, а плавку и заливку отдаём на литейные производства, с которыми работаем постоянно. Это честнее, чем называть литейным цехом участок механообработки.

Если деталь можно сделать без литья, мы об этом говорим прямо. Часто заказчик просит отлить деталь из металла там, где дешевле и быстрее выточить её из круга: смотрите раздел про экономику ниже или сразу переходите к разделу изготовление деталей на заказ.

Способы литья и под какие задачи

Литьевое производство это не один процесс, а пять разных технологий с разной точностью, ценой оснастки и минимальной партией. Выбор способа определяет всё дальнейшее: сколько металла придётся снимать, какой будет поверхность и сколько вы заплатите за первую деталь.

Практика простая. Единичная отливка и крупные габариты это земля, партия в десятки штук с требованиями по геометрии это ХТС, бронзовые втулки это центробежное литьё с последующей расточкой. Тонкостенный алюминиевый корпус тиражом в тысячи штук это литьё под давлением, но изготовление форм для литья под давлением стоит как небольшой станок и окупается только на серии.

Материалы: из чего льём детали

Марку сплава выбирают по нагрузке, среде и тому, что с деталью будут делать дальше. Если в заявке написано просто «литьё из металла», мы спрашиваем условия работы и предлагаем марку сами.

Литьё нержавеющей стали на заказ отдельная история: сплав капризен по газонасыщению, поэтому такие отливки чаще идут через ХТС или выплавляемые модели. Про обработку конкретных материалов у нас есть отдельные страницы: детали из чугуна, детали из бронзы и детали из нержавейки и алюминия.

Припуски на механическую обработку и зачем они

Отливка никогда не приходит в чистовой размер. Поверх номинала закладывается припуск, который потом снимается на станке. Это не запас «на всякий случай», у припуска три конкретные задачи.

• Снять литейную корку. Верхний слой насыщен формовочной смесью и пригаром, у стали он ещё и обезуглерожен. Резать по корке значит убить пластину за проход.
• Убрать приповерхностные дефекты. Газовые поры и включения чаще сидят под коркой, припуск выводит чистую поверхность из здорового металла.
• Скомпенсировать геометрию. Коробление, смещение полуформ по разъёму и перекос стержня легко дают 1-3 мм.

Классы точности отливок нормирует ГОСТ 26645-85. Если чертёж даёт готовую деталь, мы сами строим на его основе чертёж отливки: припуски, формовочные уклоны 1-3 градуса, галтели вместо острых внутренних углов, плоскость разъёма и места прибылей. Эту работу мы на заказчика не перекладываем.

Усадка и коробление

При кристаллизации металл уменьшается в объёме, поэтому модель делают крупнее детали на величину усадки. Ошибка здесь стоит дороже всего: оснастка уже изготовлена, а отливки стабильно выходят не в размер.

Коробление стоит отдельно от усадки. Тонкая стенка застывает раньше толстой, возникают внутренние напряжения, и отливку тянет. Лечится это конструкцией: выравниванием толщин, рёбрами вместо утолщений, плавными переходами. Если стенка 8 мм примыкает к бобышке 40 мм, в бобышке будет усадочная раковина, и без правки чертежа этого не исправит никакое литейное производство.

Типичные дефекты отливок и что с ними делать

Отливка не бывает идеальной, вопрос только в том, где сидит дефект и критичен ли он для работы детали. Разбираем по типам.

• Усадочные раковины. Пустоты в тепловых узлах, там где металл застывал последним. Причина в перепаде толщин или в неверной установке прибылей, вскрываются обычно при расточке бобышки.
• Газовая пористость. Поры от растворённого водорода или плохо вентилируемого стержня. Особенно неприятна для герметичных корпусов: деталь выглядит целой и течёт на опрессовке.
• Неметаллические включения. Шлак, песок, окисная плёна. Тёмные вкрапления на обработанной поверхности, мгновенно выкрашивают режущую кромку.
• Спаи и недоливы. Металл не добежал или встретился двумя потоками и не сварился. Бракуется сразу.
• Горячие трещины. Идут по тепловым узлам и острым углам, следствие литейных напряжений.
• Отбел у чугуна. Кромки и тонкие места остыли быстро, образовался цементит. Отливка становится нерезаемой, помогает отжиг.

Порядок работы такой: сначала входной контроль и черновая обработка, только потом чистовые размеры. Мелкие поверхностные раковины вне посадок и зон уплотнения завариваем с отжигом и только по согласованию. Дефекты на посадочных местах, в зоне резьбы и на герметичных стенках не лечим: отливка идёт на перезаливку. Заваренный корпус насоса, который потечёт через год, никому не нужен.

Модельная и стержневая оснастка

Из чего делают формы для литья металла, зависит от тиража. Разовая песчаная форма набивается вокруг модели и разрушается при выбивке, так что многоразовым в этой схеме является именно модельный комплект.

• Дерево, фанера, МДФ. Разовые заказы и партии до 20-30 отливок. Дешевле всего, ресурс небольшой, модель сохнет и ведёт при хранении.
• Модельный пластик. Фрезеруется на ЧПУ по 3D-модели, держит геометрию, ресурс сотни отливок.
• Алюминий. Серийная оснастка, ресурс тысячи съёмов, самый точный вариант для песчаного литья.
• Кокиль из чугуна. Многоразовая металлическая форма для цветных сплавов.
• Пресс-форма из жаропрочной стали. Для литья под давлением, самая дорогая и самая долгоживущая оснастка.

Оснастка это отдельная строка в смете и отдельный срок, обычно 10-25 дней. Она остаётся за заказчиком и хранится до повтора партии, поэтому вторая и последующие партии выходят заметно дешевле первой. Оснастку и приспособления делаем у себя: изготовление оснастки.

Литьё или механообработка из проката: где граница

Самый частый вопрос при запуске новой детали. Считать надо не цену килограмма, а цену готовой детали с учётом оснастки, стружки и станко-часов.

Пример из практики. Корпус массой 40 кг, заготовка из плиты весит около 180 кг: в стружку уходит 140 кг металла плюс 18-25 часов фрезеровки. Отливка того же корпуса весит 48 кг, снимать нужно 8 кг, обработка сокращается до 4-6 часов. На одной детали выигрыш съедается ценой оснастки, на партии в 30 штук разница кратная.

Механическая обработка отливок у нас в цехе

Механообработка отливок отличается от обработки проката, и это не формальность: корка абразивная, припуск неравномерный, базы черновые, а внутри может быть что угодно.

• Разметка и выбор баз. Размечаем так, чтобы припуска хватило со всех сторон с учётом коробления и смещения по разъёму. На крупных деталях это отдельная операция.
• Черновой проход под коркой. Первый съём с заглублением ниже пригара, пластинами с прочной кромкой, на пониженной подаче.
• Прерывистое резание. Рёбра, окна и приливы бьют по пластине, подбираем геометрию и марку твёрдого сплава под конкретный сплав.
• Чистовая обработка после отлёжки. Между стадиями деталь должна отпустить напряжения, иначе размеры уплывут уже на складе.
• Расточка посадок. Корпусные отливки растачиваем в одну установку, соосность подшипниковых гнёзд держим в пределах чертежа: расточные работы.

Станочный парк под эту работу: токарные HAAS ST-10 и DMG CTX 310, фрезерный обрабатывающий центр HAAS VM3, токарные PUMA. Обработка чугунных отливок идёт без СОЖ по сухой схеме, стальные и бронзовые с охлаждением. Корпусные детали и крышки после литья делаем до конца, включая резьбы и уплотнительные канавки: изготовление корпусов и крышек.

Термообработка и старение отливок

Литая деталь всегда напряжена. Если снять напряжения неправильно или вообще не снимать, отливку поведёт либо на станке, либо через месяц у заказчика.

• Отжиг для снятия напряжений. Базовая операция для любой ответственной отливки, выполняется до механообработки.
• Нормализация стального литья. Измельчает крупное литое зерно, выравнивает свойства по сечению. Для 25Л-45Л практически обязательна.
• Отжиг чугуна на устранение отбела. Возвращает чугуну обрабатываемость, если кромки застыли слишком быстро.
• Искусственное старение. Длительный низкотемпературный прогрев для деталей, где важна стабильность размеров: плиты, станины, корпуса точных узлов.
• Закалка и ТВЧ. Для 45Л и ВЧ, там где нужна твёрдость рабочих поверхностей.

Естественное старение на воздухе тоже работает, но требует месяцев. Термообработку и ТВЧ делаем у себя, это удобно при повторных циклах между черновой и чистовой обработкой: детали с термообработкой.

Контроль отливок и опрессовка

Отливку принимаем до того, как она попала на станок: тратить станко-часы на заведомо бракованную заготовку невыгодно ни нам, ни заказчику.

• Визуальный осмотр. Спаи, недоливы, трещины, пригар, следы смещения полуформ.
• Размерный контроль. Габариты и припуски по всем базам, проверка, что деталь вообще вычерчивается в этой отливке.
• Твёрдость. Подтверждает марку и качество термообработки, заодно предупреждает о локальном отбеле.
• Цветная и ультразвуковая дефектоскопия. Для ответственных деталей и зон, которые потом попадут под нагрузку.
• Опрессовка с протоколом. Корпуса насосов, арматура, гидравлика. Испытываем после черновой обработки и повторно на готовой детали.

Порядок с опрессовкой принципиален: если гнать корпус сразу в чистовой размер и только потом проверять на герметичность, пористая отливка обойдётся в полный цикл обработки впустую.

Сроки, цены и что прислать для расчёта

Цены на литьё металла на заказ ориентировочные и сильно зависят от массы, сложности и партии: мелкая отливка сложной формы по килограмму выходит дороже простой крупной в разы. Точную цифру называем после чертежа.

Для расчёта присылайте: чертёж или 3D-модель в STEP, марку сплава или условия работы детали, количество в партии и планы по повторам, требования по герметичности, твёрдости и контролю, нужна ли обработка до готовой детали или только отливка. Если чертежа нет, подойдёт старая деталь, эскиз от руки с основными размерами или фото с линейкой. Отвечаем на заявку в течение двух часов. Производства в Москве, Казани и Набережных Челнах, отправка по России.

Вопросы и ответы