Изготовление отливки – совокупность процессов взаимодействия жидкого металла с литейной формой для придания ему геометрических, размерных параметров, а также свойств согласно требованиям чертежа.

Если отливка является результатом взаимодействия жидкого металла и формы, то для её получения как минимум необходим жидкий металл и форма. Процессы выплавки металла в большей степени относятся к вопросам металлургии, а процессы изготовления литейных форм, заполнения форм жидким металлом, затвердевания отливки, охлаждения отливки в форме, формирование деформаций и напряжений в следствие усадки металла имеют прямое отношение к литейному производству и называются литейными процессами.

Способ литья – сочетание литейных процессов, в первую очередь изготовления форм и заливки металлом, обеспечивающее эффективное изготовление качественных отливок в условиях заданного характера производства (серийности). Многообразие способов литья обусловлено как многообразием сочетаний признаков классификаций отливок, так и многообразием сочетаний серийности, уровней механизации и автоматизации с целью снижения трудоемкости, энерго- и материалоемкости, т.е.  повышения эффективности производства.

Сложно выбрать из существующего многообразия способов литья один оптимальный, максимально удовлетворяющий параметрам качества и эффективности производства.

«Все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется к какому-либо телу, столько же теряется у другого, сколько часов я затрачиваю на сон, столько же отнимаю у бодрствования и т.д.»

М.В. Ломоносов

Для облегчения выбора рассмотрим возможные признаки и классификации по ним процессов изготовления литейных форм и заливки форм металлом.

Классификация литейных форм

По признакам применения и зготовления, что в первую очередь имеет отношение к эффективности производства, формы разделяют на постоянные и одноразовые.

Постоянные формы используют многократно, от нескольких сотен до нескольких тысяч и десятков тысяч заливок. Изготавливают постоянные формы разъёмными, из двух и борее частей, механической обработкой, литьём по мастер-модели или литьём с последующей механической обработкой. Применяют преимущественно для литья цветных сплавов на основе алюминия, цинка, меди в условиях серийного, крупносерийного и массового производства.

Одноразовые формы используют для одной заливки, разрушая при выбивке отливоки и изготавливая новую для последующей заливки. В отличие от постоянных, одноразовые формы разделяют на разъёмные и неразъёмные.

Разъёмные одноразовые формы изготавливают по постоянным моделям из двух и более частей, а неразъёмные - по одноразовым моделям, удаляемем из полости формы до или в процессе заливки.

Одноразовые формы используют для литья любых литейных сплавов при любой серийности производства.

Здесь важно отметить, что преимущества, прежде всего экономические, постоянных форм становятся очевиднее с увеличением серийности производства отливок.

По материалу формы классифицируют на металлические, песчаные и керамические. Вероятно, следует выделить ещё один класс, назвав его формами со специальными свойствами. Это литейные формы из графита, гипса, пластмасс, эластичных материалов, например резины.

 Если рассмотренные выше признаки применения и изготовления определяют технико-экономические показатели производства, то материал формы имеет прямое отношение к формированию качества отливок.  Теплофизические свойства материала формы влияют на кинетику затвердевания отливки, на формирование усадочных дефектов, структуры металла. Термостойкость и химические свойства влияют на качество поверхности отливок. Газопроницаемость – на формирование газовой пористости и раковин. Податливость – на формирование трещин усадочного происхождения.

Из металла изготавливают постоянные формы. Наиболее распростаненные материалы – низкоуглеродистая сталь, серый и высокопрочный чугун. Для металлических форм характерны стабильность размеров рабочей полости, отсутствие газопроницаемости и податливости, что ограничивает область применения высокоточными, но не сложными отливками.

Песчаные формы, самые распространенные в литейном производстве.  подразделяют на сырые и сухие. Сырые песчано-гланистые формы можно назвать классикой литейного производства. Однако, из-за влажности на уровне 3…5%, сырые песчано-глинистые формы не применяют при изготовлении отливок из легированных сталей, цветных сплавов склонных к окислению, например на основе меди, и тугоплавких цветных сплавов.

Сухие песчано-гланистые, песчано-смоляные, песчано-масляные, на неорганических связующих материелах и без связующих применяют для для изготовления отливок практически из любых сплавов.

В песчаных формах получают отливки любой группы сложности и ответственности, но менее точные по сравнению с литьем в металлические.

Керамические формы характеризуются высокой точностью отпечатка модели, высокой термостойкостью, удовлетворительной газопроницаемостью и податливостью. Применимы для изготовления высокоточных отливок любой группы сложности и ответственности из любых литейных сплавов. Из-за высокой стоимости керамических форм, целесообразность их применения определяется значительным снижением затрат на последующую механическую обработку заготовок или отсутствием альтернвтивных вариантов изготовления, например лопатки газовых турбин.

Формы со специальными свойствами разовые и постоянные применяют ограниченно. Графитовые, например, для литья титана и сплавов на его основе, формы из термостойкой резины – для литья сплавов с низкой температурой плавления (на основе олова, цинка), например мебельной фурнитуры.