Отливане на метал: процес, методи, методи

Металът е в основата на съвременната цивилизация. В продължение на една година, съвременното човечество извлича и обработва само такова количество желязо, че целият свят би го прибрал поне преди няколко века. И тази необходимост е напълно оправдана, тъй като за една конструкция се взема невероятно количество стомана. Не е изненадващо, че металните отливки при такива условия непрекъснато се подобряват.

Малко история

Най-важната особеност на желязото, за да се направи, гланциране, "предложи" му формата, човекът забелязал дори в древни времена. Днес почти всички учени предполагат, че първоначалното познаване на човека с метал се дължи на метеорити. Метеоритното желязо беше тънко, лесно се справяше, така че основите на изстрелването на някои от нововъзникващите цивилизации бяха изучени отдавна.

В нашата страна металолеят винаги е бил уважаван и почтен бизнес, хората винаги се отнасяли към този занаят с голямо уважение. Известни са "царските оръдия" и "Царският камбан", които са шедьоври на леярски изработка на руски майстори, въпреки че един от тях никога не се е обаждал, а вторият - не е стрелял. Уралските леярни в управлението на Петър Велики придобиват специална популярност като доставчици на надеждни оръжия за армията. Но това заглавие е съвсем правилно износено сега. Преди да разгледаме основните видове метални отливки, трябва да кажем няколко думи за необходимите характеристики на суровините.

Какъв трябва да бъде металът за леене

Най-важното свойство на метала, което се предполага да бъде използвано за леене, е неговата течливост. Сплавта в разтопената форма трябва да протича колкото е възможно по-лесно от един тигел в друг, докато запълва своите минутни вдлъбнатини. Колкото по-голяма е течността, толкова по-тънка стената може да бъде направена с готовия продукт. С метал, който тече лошо, това е много по-трудно. При нормални условия той успява да се хване много по-рано, отколкото да запълни всички празнини на формуляра. С тази сложност се появяват индустриалците, когато се хвърлят метални сплави.

Не е изненадващо, че е чугун, който се превръща в любим материал на леярски работници. И всичко това, защото тази сплав има отлична течливост, защото за това какво да се работи с нея е сравнително проста. Стоманата не е толкова течна и затова напълно да се напълни формата (за да се избегнат кухини и кухини), човек трябва да прибегне до различни трикове.

В най-простия случай, когато се изисква домашно леене, суровините се разтопяват и се изсипват на малки порции във вода: по-специално е възможно да се произвежда риболовен везна. Но този метод се използва сравнително широко дори в оръжейната индустрия! От върха на специалната кула, напомняща навън на охладителната кула, започва да се излива разтопен метал. Височината на конструкцията е такава, че една идеално оформена капчица достига до земята, която вече е охладена. По този начин изстрелът се произвежда в промишлени количества.

"Земя" метод за леене

Най-простият и древен начин е да се хвърли метал в земята. Но "простотата" на това е сравнително конвенционална концепция, тъй като тази работа изисква изключително усърдна подготовка. Какво означава това?

Първо, в моделния магазин се прави пълен и максимално подробен модел на бъдещото леене. И неговият размер трябва да бъде малко по-голям от продукта, който трябва да бъде произведен, тъй като металът ще се охлади. Като правило, моделът се разглобява от две половини.

Веднага щом се направи това, се приготвя специална формовъчна смес. Ако бъдещият продукт трябва да има вътрешни кухини и кухини, тогава е необходимо да се подготвят и пръти, както и допълнителен състав за формоване. Те трябва временно да запълнят тези области, които са "празни" в завършената част. Ако се интересувате от метална отливка в дома, не забравяйте да си спомня това обстоятелство, тъй като в противен случай вече е пълен резервоар може просто да прекъсне налягане, а последствията могат да бъдат много тъжни.

Какви са формовъчните смеси?

Основата е разнообразие от сортове пясък и глина, както и свързващи вещества. В ролята си могат да се използват масла естествени и синтетични, сушене на масло, смола, колофон и най-малко катран.

Следва времето на формовърите, чиято задача е да правят плесени. Ако е по-лесно да се обясни, то е направено по следния начин: дървена кутия е взета, тя поставя половината от формата (е разглобяема) и пролуките между стените на модела и формата са запушени с формовъчно съединение.

Същото се прави и с второто полувреме и закопчайте двете части с щифтовете. Важно е да се отбележи, че в тази част на матрицата се вкарват два специални конуса, които при изливането се появяват на върха. Един от тях служи за запълване на стопения метал, а вторият - за излизане от разширяващите се газове.

Завършване на подготвителната фаза

А сега идва най-важната част от операцията. Opoki много внимателно се отделя, като се опитва да не допусне увреждане на целостта на формовъчната смес. След това два ясни и подробни отпечатъка на бъдещите подробности остават в земята. След това те са покрити със специална боя. Това се прави така, че разтопеният метал да не влиза в пряк контакт със земята на формовъчната смес. Тази технология за леене на метали не трябва да се допуска, защото в противен случай качеството на крайния продукт може значително да се влоши.

Ако това е необходимо, в същото време се нарязва допълнителен проход за преминаване, необходим за изливане на стопилката. Opoki отново се сгъва и максимално се свързва. След като формовъчната смес е леко суха, можете да започнете леене.

Започнете кастинга

Първо, в куполните пещи, т.е. специални пещи, се разтопяват заготовки от чугун. Ако се изисква стомана, суровините се разтопяват в доменни пещи, пещи с отворена камера, инверторни и други пещи. Да се ​​стопи цветни метали, използвайте специализирани устройства за топене.

Всичко, можете да започнете кастинг. Ако формулярът е такъв, тогава топенето се излива в кофата, поотделно. В други случаи, като правило, се организира конвейер: или коланът със заготовките отива под кофата, или кофата се движи по редове на колбите. Тук всичко зависи единствено от организацията на производството. Когато дойде времето и металът се охлади, той се изважда от матрицата. По принцип този метод е идеален в случаите, когато се изисква метално леене вкъщи (например за ковашки работи). Нещо по-перфектно в такива условия все още е невъзможно да се постигне.

Пясъчни шлайфове или шлифовъчни машини от крайния продукт отстраняват матрицата и лепената формовъчна смес. Между другото, този метод се използва активно при производството на резервоари по време на Великата отечествена война. По този начин бяха направени куличките, а простотата и изработката на този процес позволиха да се произведе огромен брой борчески превозни средства, които фронтът толкова много се нуждаеше. Какви други видове метални отливки съществуват?

Кастинг в студена форма

Но в днешно време те използват много по-модерни и технологични методи на производство излят продукти. Например, леене на метал в студена форма. По принцип този метод в много отношения прилича на този, описан по-горе, тъй като в този случай се използват и формите. Само в същото време те са метални, което значително опростява процеса на мащабно производство.

Така че, на две половини вмъкнете шишарки и пръчки (за запълване на метала и образуване на кухини), след което здраво ги закрепете един към друг. Всичко, можете да стигнете до работа. Особеността на този метод е, че тук стопеният метал бързо се втвърдява, има възможност за принудително охлаждане на формите и следователно процесът на освобождаване е много по-бърз. Само с помощта на хладната матрица можете да получите стотици или дори хиляди отливки, без да отделяте много време за индивидуална подготовка на калъпи и формовъчни смеси.

Някои недостатъци на метода

Недостатъкът на този метод на леене е фактът, че за него са подходящи само онези видове метали, които се отличават с повишена течливост в стопената форма. Например, за стомана е подходящо само леене под налягане (около него по-долу), тъй като този материал изобщо не притежава добри свойства на потока. Под действието на сгъстен въздух дори най;"вискозните" степени са станали много по-добре натиснати върху желаната форма. Лошото е, че обикновените студени форми на такива екстремни условия на производство просто няма да оцелеят и да се разпаднат. Ето защо трябва да използваме специален метод на производство, който ще обсъдим по-долу.

Инжекционно формоване

Как се лее - под налягане - метали? Вече разгледахме някои аспекти по-горе, но все още е необходимо да разкриваме този въпрос по-подробно. Всичко е достатъчно просто. Първо, това е необходимо леярска форма от висококачествени стомани, които могат да бъдат с многостепенна, сложна вътрешна форма. На второ място, необходимо е да се инжектира оборудване, което може да издава от седем до седемстотин MP.

Основното предимство на този метод на топене е висока производителност. Какво друго прави инжекцията? В този случай металите са много по-малко, а качеството на повърхността на крайния продукт е много добро. Последното обстоятелство предполага отхвърляне на сложна и доста тъжна процедура за почистване и полиране. От какви материали с този метод на производство е за предпочитане да се произвеждат готови продукти и части?

Най-често използваните сплави на основата на алуминий, цинк, мед и калай олово (леене на цветни метали). Точка на топене те са сравнително малки и поради това се постига много висока обработваемост на целия процес. В допълнение, тази суровина има относително малка утайка при охлаждане. Това означава, че е възможно да се произвеждат части с много малки толеранси, което е изключително важно за производството на съвременни технологии.

Сложността на този метод е, че когато се отделят готовите продукти от калъпи, те могат да бъдат повредени. В допълнение, този метод е подходящ само за производство на части с относително малка дебелина на стената. Факт е, че дебелият слой метал ще бъде изключително неравномерно замразен, което ще предопредели образуването на черупки и каверни.

Сортове инсталации за "смачкване" на леене

Всички машини, които се използват в този метод за леене на метални изделия, са разделени на две големи групи: с топла и студена камера за леене. "Горещият" сорт най-често се използва само за цинкови сплави. В този случай камерата за леене е потопена в горещ метал. Под натиска на въздух или специално бутало, тя се влива в леярската кухина.

Като правило не се изисква силна инжекционна сила, налягането е достатъчно до 35-70 МРа. Така формите за леене в метал в този случай могат да бъдат много по-прости и по-евтини, което най-благоприятно влияе върху крайната цена на продукта. При студено леене формовъчният метал трябва да се "вкарва" дълбоко в камерата за леене при особено високо налягане. В същото време може да достигне 700 MPa.

Къде се използват инжекционно формовани части?

Те са навсякъде. В телефоните, компютрите, камерите и пералните машини навсякъде има части, получени точно по този начин. Особено широко се използва от машиностроенето, включително директно свързано с авиацията и дори с космическата индустрия. Теглото на отличените части може да варира от няколко грама до 50 килограма (и дори по-високо). Могат ли да бъдат хвърлени други "обработки" на метали? Да, все още има много начини.

Инжекционно формоване

Както в първия случай, който разгледахме, човечеството знае от най-ранна възраст за метода на изливане на разтопен метал в предварително приготвен модел, направен от парафин или восък. Тя просто се поставя в колбата и пролуките се запълват с формовъчната смес. Сместа разтваря восъка и в идеалния случай запълва целия обем на основния блок. Този метод е добър, защото моделът не се нуждае от изваждане от колбата. Освен това е възможно да се получат подробности за просто перфектно качество, този процес на леене на метали е относително лесен за автоматизиране.

Отливане в черупки

Ако леенето е относително проста и не е необходима "космическа" сила от крайния продукт, може да се използва метод леене в корпусни форми. Те са направени от незапомнени времена, а като основа се използват фин кварцов пясък и смола. Днес естествено се използват различни синтетични съединения като последните.

След това вземете разглобяемите метални модели, състоящи се от две половини, и поставете върху повърхността, нагрети до около 300 градуса по скалата на Целзий. След това формовъчната смес (пясък и суха смола) се излива там, така че напълно покрива повърхността на металните модели. Под влиянието на топлината, смолата се топи, а в дебелината на пясъка се появява доста силна "колба".

Веднага щом всичко това се охлади леко, металните прасета могат да бъдат извадени и пясъкът изпратен до "печенето" във фурната. След това те се оформят в достатъчно силна форма: чрез свързване на две половини от тях е възможно да се излее в тях разтопен метал. Какви други методи съществуват за отливане на метали?

Центробежно леене

В този случай стопилката се излива в специална форма, която се върти при много висока скорост в хоризонтална или вертикална проекция. В резултат на въздействието на мощни равномерно приложени центробежни сили, металът равномерно тече във всички празнини на матрицата, като по този начин постига високо качество на крайния продукт. Този метод на леене е идеален за производството на различни видове тръби. Тя позволява да се образува много по-равномерна дебелина на стената, която е изключително трудна за постигане, като се използват "статични" методи.

Електропластово леене

Има ли някакви начини за изхвърляне на метали, които с право може да се нарекат модерни? Електропластово леене. В този случай, течен метал Първо, те получават, действайки върху предварително подготвената суровина чрез мощни заряди с електрическа дъга. Може да се използва и метод на желязо и хоросан, когато желязото се топи от топлината, натрупана от шлаката. Но на последно, действат мощни зауствания.

След това течният метал, който никога не е докосвал въздуха по време на процеса, навлиза в кристализационната камера, която "в комбинация" също е плесен. Този метод се използва за сравнително прости и масови отливки, за производството на които не е необходимо да се спазват много условия.

Вакуумно запълване

Използва се само в случаите на "елитни" материали, като злато, титан, висококачествена стомана. В същото време металът се топи при вакуумни условия, а след това бързо (при същите условия) се разпределя според формите. Методът е добър, тъй като когато се използва, образуването на въздушни кухини и кухини в продукта е практически елиминирано, тъй като количеството на наличните в него газове е минимално. Важно е да запомните, че теглото на отливки в този случай не може да надвишава стотици или два килограма.

Възможно ли е да получите подробности за по-голямо тегло?

Да, такава технология съществува. Но може да се използва само в случаите, когато се обработват едновременно от сто тона стомана и повече. Първо, металът се стопява при вакуумни условия и след това се излива в специални кофи за формоване, които също са защитени от вкарването на въздух в кухината им.

След това завършената стопилка може да бъде разпределена във форми, от които и въздухът е изпомпан предварително. Получената в резултат на това стомана технологичен процес, доста скъпо. Използва се за коване, а също и за някои видове едно и също леене, когато се изисква да се получат заготовки и детайли от най-високо качество.

Кастинг на газифицирани (изгорени) модели

По отношение на качеството на леянето и простотата, този метод е един от най-печелившите и следователно в съвременната индустрия той се използва все по-широко. Особено популярен е леянето на метали, чието производство се увеличава всяка година, се използва в Китай и САЩ, тъй като индустриалните бази на тези две страни са най-търсените в качествената стомана. Предимството на този метод е, че той позволява леене без ограничения на теглото и размерите.

В много отношения този метод е подобен на описания по-горе: в този случай първичният модел не е направен от восък или пластилин, а от широко разпространена пяна. Тъй като този материал има свои специфики, свързващата пясъчна смес се напълва в колба под налягане от около 50 kPa. Най-често този метод се използва в случаите, когато е необходимо да се произвеждат части с маса от 100 грама до два тона.

Въпреки това, вече казахме, че няма строги ограничения за размера на частите. По този начин, чрез този метод на леене, дори компоненти за корабни двигатели могат да бъдат направени, които никога "скромен" по размер не се различават. За всеки тон метални суровини се консумира следното количество допълнителни материали:

• Пясък кварц - 50 кг.
• Специално незалепващо покритие - 25 кг.
• Гранулиран експандиран полистирол - 6 кг.
• Плътна полиетиленова лента - 10 квадратни метра. м.

Цялата формовъчна смес е чист кварцов пясък без допълнителни добавки и добавки. Той може да се използва приблизително с 95-97% използвано многократно, което значително увеличава икономичността и намалява цената на процеса.

По този начин леянето на метали (физиката на процеса беше частично разгледано от нас) е "многостранен" феномен, тъй като днес има много нови техники. Същевременно модерната индустрия използва методи, които са били използвани преди няколко хиляди години, адаптирани към актуалните реалности.