Lijevanje metala: postupak, metode, metode

Metal je temelj svih modernih civilizacija. Godinu dana, moderno čovječanstvo izvlači i obrađuje takvu količinu željeza, da bi ga cijeli svijet podići barem nekoliko stoljeća prije. A ta je potreba posve opravdana, jer samo jedna građevina zauzima nevjerojatnu količinu čelika. Ne čudi da se metalno lijevanje u takvim uvjetima stalno poboljšava.

Malo povijesti

Najvažnija značajka željeza da se, glazura, "predložio" mu oblik, osoba primjećuje čak u davnim vremenima. Danas gotovo svi znanstvenici pretpostavljaju da je početno poznavanje čovjeka s metalom bilo posljedica meteorita. Meteorijalno željezo bilo je čvrsto, lako se moglo rukovati, tako da su temelji bacanja nekih od novih civilizacija proučavali davno.

U našoj zemlji metalno lijevanje oduvijek je bio ugledan i častan posao, ljudi su uvijek obrađivali ovaj zanat s velikim poštovanjem. Široko poznati su "Car Cannon" i "The Car Bell", koji su remek djela ljevaonice ruskih majstora, iako jedan od njih nikada nije nazvao, a drugi - nije pucao. Uralski ljevaonici u vladavini Petra Velikog postali su posebno popularni kao dobavljači pouzdane oružja za vojsku. Međutim, ovaj naslov je sasvim s pravom nosio. Prije nego što uzmemo u obzir glavne vrste lijevanja metala, potrebno je reći nekoliko riječi o traženim karakteristikama sirovina.

Što bi trebao biti metal za lijevanje

Najvažnija svojstva metala, koja se treba koristiti za lijevanje, je njezina fluidnost. Legura u rastaljenom obliku trebala bi što je moguće lakše protrštati od jednog lončića u drugi, dok je punila svoje minute udubljenja. Što je veća fluidnost, tanji zid može biti izrađen s gotovim proizvodom. S metalom koji struji loše, mnogo je teže. U normalnim uvjetima, uspijeva shvatiti mnogo ranije nego ispuniti sve praznine obrasca. S ovom složenošću industrija dolazi kada se lijepe metalne legure.

Nije iznenađujuće, bilo je lijevanog željeza koje je postalo omiljeni materijal ljevačkih radnika. I sve zato što ova legura ima izvrsnu fluidnost, zbog toga što je s njom raditi relativno je jednostavna. Čelik nije toliko tekući, pa stoga, da se potpuno napuni oblik (kako bi se izbjegle šupljine i praznine), mora se posvetiti različitim trikovima.

U najjednostavnijem slučaju, kada je potreban domaći metalni lijev, sirovine se rastopi i ulijevaju u male dijelove u vodu: naročito je moguće proizvesti ribarsku vaginu. Ali ova je metoda relativno široko korištena čak iu industriji oružja! S vrha posebnog tornja, koji se podsjeća na rashladni toranj, izlazi tekući metal. Visina strukture je takva da idealno oblikovana kapljica dopire do tla, već ohlađena. Tako se pucao u industrijskim količinama.

"Zemlja" metoda lijevanja

Najjednostavniji i najstariji način je bacanje metala u zemlju. No, "jednostavnost" toga je relativno konvencionalni koncept, budući da ovaj rad zahtijeva iznimno naporne pripreme. Što se pod tim misli?

Prvo, u modelnoj trgovini napravljen je puni veličina i maksimalno detaljan model budućeg lijevanja. I njegova veličina bi trebala biti nešto veća od proizvoda koji bi trebao biti proizveden, jer će se metal podići na hlađenje. U pravilu, model se odvojio od dvije polovice.

Čim se to učini, pripremljena je posebna mješavina za kalupljenje. Ako budući proizvod treba imati unutarnje šupljine i šupljine, tada je potrebno pripremiti i šipke, kao i dodatnu mješavinu za kalupljenje. Oni moraju privremeno popuniti ona područja koja su "prazna" u gotovom dijelu. Ako ste zainteresirani za metalno lijevanje kod kuće, pazite da to držite na umu, jer inače već napunjena tikvica može jednostavno probiti pritisak, a posljedice toga mogu biti najzadovoljniji.

Koje su izrađene kalupne mješavine?

Temelj je raznih vrsta pijeska i gline, kao i veziva. U njihovoj ulozi mogu poslužiti ulja prirodnog i sintetičkog ulja, sušenja, smole, kolofonije i barem katrana.

Sljedeća dolazi vrijeme kalupljenja, čiji je zadatak napraviti kalupe. Ako je lakše objasniti, to je učinjeno ovako: drvena je kutija uzeta, stavlja polovicu oblika (odvojiva je), a praznine između zidova modela i oblika začepljene su kalupnim spojem.

Isto vrijedi i za drugu polovicu i pričvrstiti oba dijela s iglama. Važno je napomenuti da su dva posebna čašica umetnuta u taj dio kalupa, koji se, prilikom ulijevanja, pojavljuje na vrhu. Jedan od njih služi za punjenje rastaljenog metala, a drugi - za izlazak iz ekspanzijskih plinova.

Završetak pripremne faze

I sad dolazi vrijeme za gotovo najvažniji dio operacije. Opoki je pažljivo odvojio, pokušavajući ne dopustiti štetu integriteta mješavine za kalupljenje. Nakon toga ostaju u tlu dva jasna i detaljna ispisa budućih detalja. Nakon toga su prekrivene posebnom bojom. To je učinjeno tako da rastaljenog metala ne dolazi u izravni dodir s tlom mješavine za kalupljenje. Ova tehnologija lijevanja metala ne smije biti dopuštena, jer inače kvaliteta gotovog proizvoda može se značajno pogoršati.

Ako je to neophodno, istovremeno se rezanje dodatni prolaz za prolaz, koji je neophodan za lijepljenje taline. Opoki se ponovno sklapa i maksimalno poveže. Nakon što je mješavina za kalupljenje malo suha, možete početi lijevanje.

Započnite casting

Prvo, u kupolnim pećima, to jest posebnim pećima, lijevane lijevano željezo se rastopi. Ako je potrebno lijevanjem čelika, sirovi materijali se rastopljeni u visokim pećima, peći na otvorenom ognjištu, pretvaraču i drugim pećima. Za topljenje obojenih metala, koristiti specijalizirana sredstva za taljenje.

Sve možete početi bacati. Ako je oblik jedan, onda se talina ulijeva u posudu, pojedinačno. U ostalim slučajevima, u pravilu je organiziran transporter: ili pojas s prazninama ide ispod kante, ili se kantu pomiče preko redaka tikvica. Ovdje sve ovisi isključivo o organizaciji proizvodnje. Kad dođe vrijeme i metal se ohladi, izvadit će ga iz kalupa. U načelu, ova metoda je idealna u slučajevima kada je potreban metalni lijev kod kuće (npr. Za kovanice). Nešto je savršeno u takvim uvjetima još uvijek nemoguće postići.

Pločice ili brusilice iz gotovog proizvoda uklanjaju se ljestvica i prianjajuća mješavina za kalupljenje. Usput, ova je metoda aktivno korištena u proizvodnji tenkova tijekom Velikog Domovinskog rata. Ovako su izrađene kalupne kule, a jednostavnost i proizvedivost ovog procesa omogućila je proizvesti ogroman broj borbenih vozila koja su im potrebna toliko. Koje druge vrste metalnog lijevanja postoje?

Lijevanje u kalupe za hladnoću

Ali danas koriste mnogo naprednije i tehnološke metode proizvodnje proizvodi. Na primjer, lijevanjem metala u kalupe za hladnoću. U načelu, ova metoda u mnogočemu slična je gore opisanom, budući da se u ovom slučaju također koriste i kalupi. Samo u isto vrijeme oni su metalni, što uvelike pojednostavljuje proces proizvodnje velikih razmjera.

Na taj način, u dvije polovice umetnite čunjice i štapove (za ispunjavanje metala i stvaranje praznina), a zatim ih čvrsto pričvrstite jedni drugima. Sve, možete sići na posao. Posebnost ove metode je da se ovdje rastaljenog metala izuzetno brzo skrutne, postoji mogućnost prisilnog hlađenja kalupa, pa je proces oslobađanja mnogo brži. Uz pomoć samog kalupa za hladnoću možete dobiti stotine ili čak tisuće odljevaka bez trošenja dosta vremena na pojedinačnu pripremu kalupa i kalupnih smjesa.

Neki nedostaci metode

Nedostatak ove metode lijevanja je činjenica da su prikladne samo one vrste metala koje se razlikuju po povećanoj fluidnosti u rastaljenom obliku. Na primjer, za čelik, samo je lijevanje pod tlakom (oko nje ispod) prikladno, budući da ovaj materijal uopće nema dobro svojstva protoka. Pod djelovanjem komprimiranog zraka, čak i većina "viskoznih" razreda postali su mnogo bolji pritisnuti na željeni oblik. Loša stvar je da obični kaljuž za hlađenje takvih ekstremnih uvjeta proizvodnje jednostavno neće preživjeti i raspasti se. Zato moramo upotrijebiti poseban način proizvodnje, o čemu ćemo raspravljati u nastavku.

Injekcijsko prešanje

Kako lijevanje - pod pritiskom - metala? Već smo razmatrali gore navedene aspekte, ali još je potrebno detaljnije otkriti taj problem. Sve je dovoljno jednostavno. Prvo, potrebno je kalup za lijevanje od visoko kvalitetnih čelika, što može biti višestupanjski, složeni unutarnji oblik. Drugo, potrebno je ubrizgati opremu koja može izdati od sedam do sedam stotina zastupnika.

Glavna prednost ove metode taljenja je visoka produktivnost. Što drugo pruža injekcijsko prešanje? Metali u ovom slučaju su znatno manji, a kvaliteta površine gotovog proizvoda je vrlo dobra. Posljednja okolnost podrazumijeva odbacivanje složenog i prilično dosadnog postupka čišćenja i poliranja. Od kojih materijala je ova metoda proizvodnje preporučljivo proizvesti gotove proizvode i dijelove?

Najčešće se koriste legure na bazi aluminija, cinka, bakra i kositrenog olova (lijevanje obojenih metali). Talište oni su relativno mali, pa se postiže vrlo visoka procesabilnost čitavog procesa. Osim toga, ova sirovina ima relativno mala sedimenta nakon hlađenja. To znači da je moguće proizvesti dijelove s vrlo malim tolerancijama, što je iznimno važno u proizvodnji moderne tehnologije.

Složenost ove metode je da se pri izdvajanju gotovih proizvoda od plijesni mogu oštetiti. Osim toga, ova metoda je prikladna samo za proizvodnju dijelova s ​​relativno malom debljinom stijenke. Činjenica je da će debeli sloj metala biti iznimno neravnomjerno zamrznut, što će unaprijed odrediti formiranje školjaka i špilja.

Vrste postrojenja za "drobljenje" lijevanja

Svi strojevi koji se koriste u ovoj metodi lijevanja metalnih proizvoda podijeljeni su u dvije velike skupine: s toplom i hladnom komorom za lijevanje. Vruća sorta može se najčešće koristiti samo za legure na bazi cinka. U ovom slučaju sama komora za odlaganje uronjena je u vrući metal. Pod tlakom zraka ili posebnim klipom ulazi u šupljinu za lijevanje.

U pravilu, nije potrebna jaka injekcijska sila, tlak dovoljno je do 35-70 MPa. Dakle, kalup za lijevanje metala u ovom slučaju može biti znatno jednostavnije i jeftinije, da najpovoljniji učinak na konačnu cijenu proizvoda. Kod oblika hladnog lijevanja, rastaljenog metala treba "udariti" duboko u komoru za lijevanje pod posebno visokim pritiskom. Istodobno, može doseći 700 MPa.

Gdje se koriste injekcijsko prešani dijelovi?

Oni su posvuda. U telefonima, računalima, kamerama i strojevima za pranje, svugdje postoje dijelovi dobiveni upravo tom metodom. Posebno široko koristi ga strojogradnja, uključujući izravno vezane uz zrakoplovnu, pa čak i svemirsku industriju. Težina lijevanih dijelova može biti u rasponu od nekoliko grama do 50 kilograma (i još više). Može li se bilo koja druga "prerada" metala baciti? Da, još uvijek postoji mnogo načina.

Injekcijsko prešanje

Kao što je u prvom slučaju smo s obzirom na čovječanstvo od davnina znao o načinu izlijevanje rastopljenog metala u pripremljenu modela, izrađen od parafina ili voska. Jednostavno se stavlja u tikvicu i praznine se napune mješavinom za kalupljenje. Toplina otapa vosak i idealno ispuni cijeli volumen primarne grede. Ova metoda je dobra jer model ne treba ukloniti iz tikvice. Osim toga, moguće je dobiti pojedinosti samo o savršenoj kvaliteti, ovaj postupak lijevanja metala relativno je jednostavan za automatizaciju.

Lijevanje u ljuske plijesni

Ako je lijevanje relativno jednostavan, a "kozmička" čvrstoća iz gotovog proizvoda nije potrebna, može se upotrijebiti metoda lijevanje u ljuske kalupa. Napravljeni su od pamtivijeka, a kao osnova koriste se fine kvarcni pijesak i smola. Danas, kao prirodno, koriste se razni sintezni spojevi.

Zatim uzmite smradljive metalne modele, koji se sastoje od dvije polovice i stavite na površinu, zagrijavajte na oko 300 stupnjeva na ljestvici Celzijusa. Zatim se kalupna smjesa (pijeska i suha smola) sipa tamo tako da potpuno pokrije površinu metalnih modela. Pod utjecajem topline, smola se topi i u debljini pijeska pojavljuje se prilično snažna "tikvica".

Čim se sve to lagano ohladi, metalne svinje se mogu ukloniti, a pijesak se šalje u "pečenje" u pećnici. Nakon toga, oni se formiraju u dovoljno jakom obliku: spajanjem dviju polovica njih moguće je ulijevati rastaljenog metala u njih. Koje druge metode postoje za lijevanja metala?

Centrifugalni lijev

Kada se talina ulije u poseban oblik koji vrlo velike brzine rotira u vodoravnom ili okomitom projekciji. Kao rezultat moćnog centrifugalne sile ravnoprilozhennyh metala ravnomjerno teče u sve praznine čine, čime se postiže visoku kvalitetu gotovog proizvoda. Ova metoda lijevanja idealan je za proizvodnju različitih vrsta cijevi. Omogućuje oblikovanje mnogo ravnomjernije debljine stijenke, što je iznimno teško postići pomoću "statičnih" metoda.

Lijevanje elektroslagom

Postoje li načina lijevanja metala, što se s pravom može nazvati modernim? Lijevanje elektroslagom. U ovom slučaju, tekući metal Prvo, dobivaju, djelujući na prethodno pripremljenu sirovinu snažnim elektrolučnim ispuštanjem. Može se koristiti i željezo-žbuka, kada se željezo topi iz topline akumulirane od troske. Ali na zadnjim, moćnim ispuštanjima djeluje.

Nakon toga, tekući metal, koji je za vrijeme cijelog postupka nikada u dodiru sa zrakom, dovodi u komoru za kristalizaciju koji je „u kombinaciji” i dalje, a kalup. Ova se metoda koristi za relativno jednostavne i masene odljevke, za proizvodnju kojih se mnoge uvjete ne trebaju pridržavati.

Vacuum fill

Koristi se samo u slučaju "elitnih" materijala, kao što su zlato, titan, čelik visoke kvalitete. Istovremeno, metal se topi u vakuumskim uvjetima, a zatim se brzo (pod istim uvjetima) raspodjeljuje prema oblicima. Metoda je dobra u tome što se, kada se koristi, stvaranje zračnih šupljina i šupljina u proizvodu gotovo se eliminira jer je količina prisutnih plinova minimalna. Važno je zapamtiti da težina odljevaka u ovom slučaju ne može prijeći stotine ili dva kilograma.

Je li moguće dobiti detalje veće težine?

Da, takva tehnologija postoji. Ali to se može koristiti samo u onim slučajevima kada se istodobno obrađuju od stotinu tona čelika i više. Prvo, metal se rastopi u vakuumskim uvjetima, a zatim se ulijeva u posebne kante za oblikovanje, koje su također zaštićene od uvođenja zraka u njihovu šupljinu.

Nakon toga, gotova talina se može rasporediti u oblike, od kojih se zrak isparavao unaprijed. Čelik je dobiven kao rezultat toga tehnološki proces, vrlo skupo. To se koristi za kovanje, kao i neke vrste istog lijevanje, kada želite primati izradak i dijelove najviše kvalitete.

Lijevanje na plinabilni (izgorjeti) modeli

Na kvalitetu odljevaka i jednostavnosti, ova metoda je jedna od najprofitabilnijih, ali zato što se koristi sve više i više koristi u modernoj industriji. Najpopularnija je lijevanje metala, proizvodnja koja se povećava iz godine u godinu, uživa u Kini i SAD-u, kao i industrijska baza dviju zemalja imaju najveću potražnju za kvalitetnog čelika. Prednost ove metode je omogućiti lijevanje bez ograničenja težine i dimenzija.

Na mnogo načina, ovo je slična metodi iznad nas opisano: u ovom slučaju, je početni model nije napravljena od voska ili gline, ali od sada široko rasprostranjena pjene. Budući da ovaj materijal ima svoje specifičnosti, vezivna pješčana smjesa se puni u tikvicu pod tlakom od oko 50 kPa. Najčešće se ova metoda koristi u slučajevima kada je potrebno napraviti dijelove s masom od 100 grama do dva tona.

Međutim, već smo rekli da nema stroga ograničenja veličine dijelova. Tako se ovom metodom lijevanja mogu načiniti i komponente brodskih motora, koje se nikad "skromne" veličine nisu razlikovale. Za svaku tonu metalnih sirovina potrošena je sljedeća količina dodatnih materijala:

• Kvarcni pijesak u redu - 50 kg.
• Poseban neprozirni premaz - 25 kg.
• Granulirani ekspandirani polistiren - 6 kg.
• Gusta polietilenska folija - 10 četvornih metara. m.

Cijela mješavina za kalup je čisti kvarcni pijesak bez dodatnih aditiva i aditiva. Može se koristiti približno 95-97% više puta, što značajno povećava gospodarstvo i smanjuje troškove procesa.

Stoga je lijevanje metala (fizika procesa djelomično ispitivano od strane nas) "višestruki" fenomen, kao i danas mnogo novih tehnika. Istodobno, moderna industrija koristi metode koje su bile u uporabi prije nekoliko tisuća godina, prilagođavajući ih sadašnjoj stvarnosti.