Ulivanje kovin: postopek, metode, metode

Kovina je osnova vse moderne civilizacije. Sodobno človeštvo že eno leto izvleče in obdeluje takšno količino železa, da bi ga celoten svet vzel vsaj nekaj stoletij prej. In to potrebo je popolnoma upravičeno, saj za edino gradnjo jemlje neverjetno količino jekla. Ni presenetljivo, da se kovinska litja pod takimi pogoji nenehno izboljšuje.

Malo zgodovine

Najpomembnejša značilnost železa, ki ga jemljejo, zamrzovanje, "predlagal" mu obliko, oseba, ki je opazila že v starodavnih časih. Danes skoraj vsi znanstveniki domnevajo, da je začetno znanje človeka s kovino posledica meteoritov. Meteoritsko železo je bilo plamenljivo, enostavno je bilo, zato so se pred časom preučevali temelje nekaterih novih civilizacij.

V naši državi je bilo kovinsko ulivanje vedno spoštovano in častno poslovanje, ljudje so z ladjo vedno spoštovali. Široko znani so "carski top" in "carski zvonec", ki so mojstrovine livarskega dela ruskih mojstrov, čeprav eden od njih nikoli ni poklical, drugi pa ni ustrelil. Uralski livarji v vladavini Petra Velikega so pridobili posebno popularnost kot dobavitelji zanesljivega orožja za vojsko. Vendar pa je ta naslov trenutno zelo upravičen. Preden upoštevamo glavne vrste litja kovin, je treba reči nekaj besed o zahtevanih značilnostih surovin.

Kakšna mora biti kovina za litje

Najpomembnejša lastnost kovine, ki naj bi se uporabljala za ulivanje, je njegova tekočina. Zlitina v staljeni obliki naj izteka čim bolj enostavno iz enega lončka v drugega, medtem ko polni svoje minute utore. Višja je tekočina, tanjša je lahko stena s končnim izdelkom. S kovino, ki teče slabo, je veliko težje. V normalnih pogojih si uspeva veliko prej, kot pa izpolniti vse vrzeli obrazca. S to kompleksnostjo pridejo industrijalci, ko so kovinske zlitine odlite.

Ni presenetljivo, da je bilo lito železo, ki je postala najljubši material livarskih delavcev. In vse, ker ima ta zlitina odlično tekočino, zaradi tega, kaj je z njo delati, je sorazmerno preprosta. Jeklo ni tako tekoče, zato je treba v celoti izpolniti obrazec (da bi se izognili votlini in prazninam), se je treba zateči k različnim trikovam.

V najpreprostejšem primeru, ko je potrebno domačo kovinsko litje, se surovine raztopijo in vlijejo v majhne dele v vodo: zlasti je mogoče izdelati ribolovno tehtnico. Toda ta metoda je relativno široko uporabljena tudi v industriji orožja! Z vrha posebnega stolpa, ki navzven spominja na hladilni stolp, se izliva staljena kovina. Višina konstrukcije je takšna, da idealno oblikovana kapljica doseže tla, že ohlajena. Tako se posnetek proizvaja v industrijskih količinah.

Metoda litja "Zemlja"

Najpreprostejši in najstarejši način je, da se kovine vrže v tla. Toda "preprostost" je sorazmerno konvencionalen koncept, saj to delo zahteva izjemno skrbno pripravo. Kaj to pomeni?

Prvič, v vzorčni trgovini je izdelan celoten in maksimalno podroben model prihodnjega litja. In njegova velikost bi morala biti nekoliko večja od proizvoda, ki bi ga bilo treba proizvesti, saj se bo kovina ustalila pri hlajenju. Model je praviloma ločljiv, iz dveh polov.

Takoj, ko se to naredi, se pripravi posebna mešalna masa. Če bi moral prihodnji izdelek imeti notranjo votlino in praznine, je treba pripraviti tudi palice, kot tudi dodatno oblikovanje. Začasno morajo zapolniti področja, ki so "prazna" v končnem delu. Če vas zanima kovinsko ulivanje doma, se prepričajte, da to upoštevate v mislih, sicer se lahko že napolnjena erlenmajerica preprosto počne s pritiskom, posledice tega pa so lahko najbolj žalostne.

Kakšne so oblikovne mešanice?

Osnova je vrsta sort peska in gline, kot tudi veziva. V svoji vlogi lahko služijo olja naravno in sintetično, suho olje, smolo, smolnato in vsaj katran.

Nato pride čas molders, katerih naloga je izdelava plesni. Če je lažje razložiti, potem je to storjeno tako: vzame se lesena škatlica, postavlja polovico obrazca (se ga lahko odklopi), vrzeli med stenami modela in obliko so zamašene z oblikovanjem.

Enako se opravi z drugo polovico in obe deli pritrdite z zatiči. Pomembno je omeniti, da sta dva posebna stožca vstavljena v tisti del kalupa, ki se pri nalivanju pojavi na vrhu. Eden od njih služi za polnjenje staljene kovine, drugi - za izhod iz ekspandirajočih plinov.

Dokončanje pripravljalne faze

Zdaj je čas za skoraj najpomembnejši del operacije. Opoki so se zelo skrbno ločili in poskušali preprečiti poškodbe celovitega oblikovanja. Po tem sta na tleh še dva jasna in podrobna natisa prihodnjih podrobnosti. Po tem so pokriti s posebno barvo. To se naredi tako, da staljena kovina ne pride v neposreden stik s tlemi zmesi za vlivanje. Te tehnologije litja kovin ne bi smela biti dovoljena, ker se sicer lahko kakovost končnega izdelka znatno poslabša.

Če je to potrebno, se istočasno razreže še dodatni prehod, ki je potreben za prelivanje taline. Opoki se ponovno poveže in maksimalno poveže. Ko je mešalna masa nekoliko suha, lahko začnete litje.

Začni z oddajo

Prvič, v kupolnih pečeh, to je posebnih peči, se talini iz litega železa raztopijo. Če je potrebno odliti jeklo, se surovine raztopijo v plavžih, odprtih ognjiščih, pretvornikih in drugih pečeh. Za taljenje barvne kovine, uporabite specialne talilne naprave.

Vse, lahko začnete igrati. Če je oblika ena, se talina vlije v posodo, posamično. V drugih primerih je praviloma potekalo transportno sredstvo: bodisi trak s praznimi robovi gre pod vedro, ali se žlica premika po vrsticah bučk. Tu je vse odvisno samo od organizacije proizvodnje. Ko pride čas in se kovina ohladi, se vzame iz kalupa. Načeloma je ta metoda idealna v primerih, ko je kovinsko litje potrebnih doma (npr. Za kovačenje). V takih razmerah je nekaj boljšega, kar je še vedno nemogoče doseči.

Peskalke ali brusilke iz končnega izdelka odstranite lestvico in pritrdite mešanico za vlivanje. Mimogrede, ta metoda se aktivno uporablja pri proizvodnji cistern v času velike vojne. Tako so bili izdelani odlivni stolpi, preprostost in sposobnost izdelave tega procesa pa je omogočilo izdelavo ogromnega števila bojnih vozil, ki so bili potrebni tako veliko. Katere druge vrste kovinskih ulitkov obstajajo?

Litje v kalupu

Toda danes uporabljajo veliko bolj napredne in tehnološke metode proizvodnje livarski izdelki. Na primer, litje kovin v kalupu. Načeloma ta metoda v mnogih pogledih spominja na zgoraj opisano, saj se v tem primeru uporabljajo tudi modeli. Le hkrati so kovinski, kar močno poenostavlja proces obsežne proizvodnje.

Torej, v dveh poljih vstavite stožce in palice (za zapolnitev kovine in tvorbe praznin), nato pa jih trdno pritrdite med seboj. Vse, lahko greš na delo. Posebnost te metode je v tem, da je staljena kovina zelo hitro strjena, obstaja možnost prisilnega hlajenja kalupov, zato je postopek sproščanja veliko hitrejši. S pomočjo ohlajevalnega kalupa lahko dobite na stotine ali celo tisoče ulitkov, ne da bi porabili veliko časa za individualno pripravo kalupov in kalupov.

Nekatere pomanjkljivosti metode

Pomanjkljivost te metode litja je dejstvo, da so primerne samo tiste vrste kovin, ki jih odlikuje povečana tekočnost v staljeni obliki. Na primer, za jeklo je primerna le litja pod tlakom (okoli nje spodaj), ker ta material sploh ne ima dobrih lastnosti pretoka. Pod delovanjem stisnjenega zraka so se tudi najbolj "viskozne" sorte močneje pritiskale na želeno obliko. Slaba stvar je v tem, da se navadni kalupi v tako ekstremnih proizvodnih pogojih preprosto ne bodo preživeli in razpadali. Zato moramo uporabiti poseben način proizvodnje, o katerem bomo razpravljali v nadaljevanju.

Vbrizgavanje

Kako je litje - pod pritiskom - kovine? Že smo upoštevali nekatere vidike zgoraj, vendar je še vedno potrebno razkriti to vprašanje bolj podrobno. Vse je dovolj preprosto. Prvič, potrebno je livarski plesni iz visokokakovostnih razredov jekla, ki je lahko večstopenjska, kompleksna notranja oblika. Drugič, treba je injicirati opremo, ki lahko izdaja od sedmih do sedemsto MP.

Glavna prednost te metode taljenja je visoka produktivnost. Kaj še zagotavlja brizganje? Kovine v tem primeru so veliko manj, kakovost površine končnega izdelka pa je zelo dobra. Slednja okoliščina pomeni zavrnitev zapletenega in precej trmastega postopka za čiščenje in poliranje. Od katerih materialov s to metodo proizvodnje je bolje izdelati končne izdelke in dele?

Najpogosteje se uporabljajo zlitine na osnovi aluminija, cinka, bakra in kositra (ulivanje neželeznih kovin kovin). Tališče so relativno majhne, ​​zato je dosežena zelo visoka predelljivost celotnega procesa. Poleg tega ima ta surovina relativno majhen sediment ob hlajenju. To pomeni, da je mogoče izdelati dele z zelo majhnimi odstopanji, kar je izredno pomembno pri proizvodnji sodobne tehnologije.

Kompleksnost te metode je, da se pri ločevanju končnih izdelkov iz kalupov lahko poškodujejo. Poleg tega je ta metoda primerna samo za izdelavo delov s sorazmerno majhno debelino stene. Dejstvo je, da bo debela plast kovine zelo neenakomerno zamrznjena, kar bo vnaprej določalo nastanek školjk in kavernih.

Sorte naprav za "drobljenje" litje

Vsi stroji, ki se uporabljajo pri tej metodi litja kovinskih izdelkov, so razdeljeni v dve veliki skupini: z vročo in hladno lito komoro. Vroča sorta se lahko najpogosteje uporablja samo za zlitine na osnovi cinka. V tem primeru je livna komora potopljena v vročo kovino. Pod pritiskom zraka ali posebnega bata se pretaka v votlino.

Praviloma močna sila za vbrizgavanje ni potrebna, tlak je dovolj do 35-70 MPa. Torej Kalup za ulivanje kovine, v tem primeru lahko bistveno enostavnejša in cenejša, da je najbolj ugodno vpliva na končno stroške izdelka. V oblikah hladnega litja je treba stopljeno kovino "globoko" v globino vliti pod posebno visokim pritiskom. Hkrati lahko doseže 700 MPa.

Kje se uporabljajo brizgani deli?

Povsod so. V telefonih, računalnikih, fotoaparatih in pralnih strojih povsod obstajajo deli, ki jih natančno dobimo po tej metodi. Posebej široko ga uporablja strojna oprema, tudi neposredno povezana z letalsko in vesoljsko industrijo. Masa litih delov se lahko giblje od nekaj gramov do 50 kilogramov (in celo višje). Ali je mogoče oddati katero koli drugo "predelavo" kovin? Da, še vedno obstajajo številni načini.

Vbrizgavanje

Kot smo že v prvem primeru upoštevali, je človeštvo že od nekdaj poznalo način izlivanja staljene kovine v predhodno pripravljen model iz parafina ali voska. Preprosto ga damo v erlenmajerico, reže pa napolnimo z mešanico. Tlačno raztopi vosek in idealno zapolni celoten volumen primarne gredice. Ta metoda je dobra, ker modela ni treba odstraniti iz bučke. Poleg tega je mogoče dobiti podatke o preprosti odlični kakovosti, ta postopek litja kovin je sorazmerno enostaven za avtomatizacijo.

Ulivanje v lupine

Če je litje sorazmerno preprosto in "kozmična" trdnost končnega izdelka ni potrebna, se lahko uporabi metoda vlivanje v kalupe. Narejeni so bili iz časa nekdanjega časa in kot podlaga se uporabljajo fini kremenov pesek in smola. Danes, seveda, se uporabljajo različne sintetične spojine.

Nato delo zložljivo kovinsko vzorec, ki sestoji iz dveh polovic in položi na ravno površino, segreto na okoli 300 stopinj Celzija. Potem se je zlijemo oblikovalne mešanico (peska in suhe smole), tako da popolnoma pokriva površino kovinskih modelov. Pod vplivom toplote smola se topi in v debelini peska se pojavi precej močna "bučka".

Ko je vse to malo ohladi, lahko kovinski ingotov odstraniti, in pesek se pošlje "praženje" v pečici. Zatem dovolj močna oblika: kombiniranje svojih dveh polovic, ki se lahko zlijemo v staljeno kovino. Katere druge metode obstajajo pri litju kovin?

Centrifugalna litina

V tem primeru se talina vlije v posebno obliko, ki se vrti z zelo visoko hitrostjo v vodoravni ali navpični projekciji. Kot posledica delovanja močno enako uporabljenih centrifugalnih sil, se kovina enakomerno pretaka v vse reže kalupa, s čimer se doseže visoka kakovost končnega izdelka. Ta metoda litja je idealna za izdelavo različnih vrst cevi. Omogoča oblikovanje veliko bolj enakomerne debeline stene, kar je izjemno težko doseči z uporabo "statičnih" metod.

Litje iz elektrolitov

Ali obstajajo načini litja kovin, ki jih lahko upravičeno imenujemo moderni? Litje iz elektrolitov. V tem primeru, tekoča kovina Prvič, prejmejo s predhodno pripravljenimi surovinami zmogljive električne odbojne tuljave. Lahko se uporablja in metoda železa in malte, ko se železo topi iz toplote, ki jo nabira žlindra. Toda na zadnjem, močnem odvajanju deluje.

Po tem se tekoča kovina, ki v celotnem procesu ni nikoli dotaknila zraka, vstopa v kristalizacijsko komoro, ki je v kombinaciji tudi kalup. Ta metoda se uporablja za sorazmerno preproste in množične ulitke, za izdelavo katerih ni treba upoštevati številnih pogojev.

Vakuumsko polnjenje

Uporablja se le v primeru "elitnih" materialov, kot so zlato, titan, visoko kakovostno jeklo. Hkrati se taljenje pod pogoji vakuuma, nato pa hitro (pod enakimi pogoji) porazdeli po oblikah. Metoda je dobra v tem, da se v trenutku, ko se uporablja, nastane zračne votline in votline v izdelku, saj je količina prisotnih plinov minimalna. Pomembno je vedeti, da teža ulitkov v tem primeru ne sme presegati sto ali dva kilograma.

Ali je mogoče dobiti podatke o večji teži?

Ja, takšna tehnologija obstaja. Vendar se lahko uporablja samo v tistih primerih, ko sočasno obdelane iz sto ton jekla in več. Prvič, kovina se raztopi v vakuumskih razmerah, nato pa se vlije v posebne kalupe, ki so zaščitene tudi pred vpeljavo zraka v njihovo votlino.

Po tem se lahko dokončno talino porazdeli v oblike, iz katerih je bil predhodno črpal zrak. Rezultat tega je bilo pridobljeno jeklo tehnološki proces, precej draga. Uporablja se za kovanje, pa tudi za nekatere vrste enakega litja, ko je potrebno pridobiti prazne in podrobnosti najvišje kakovosti.

Casting na modelih, ki jih je mogoče zažgati (žgani)

O kakovosti vlivanja in enostavnosti je ta metoda ena najbolj donosnih, zato se v sodobni industriji vedno bolj uporablja. Zlasti priljubljena je litja kovine, katere proizvodnja se vsako leto povečuje, se uporablja na Kitajskem in v ZDA, saj so industrijske baze teh dveh držav najbolj zahtevne v kakovostnem jeklu. Prednost te metode je, da dovoljuje vlivanje brez omejitev glede teže in dimenzij.

V mnogih pogledih je ta metoda podobna opisanim zgoraj: torej v tem primeru primarni model ni izdelan iz voska ali plastelina, temveč iz široko razširjene pene. Ker ima ta material lastne specifike, se mešalna peskovna zmes napolni v bučko pod tlakom okoli 50 kPa. Najpogosteje se ta metoda uporablja v primerih, ko je treba izdelati dele z maso od 100 gramov do dveh ton.

Vendar smo že povedali, da ni velikih omejitev glede velikosti delov. Tako je s to metodo litja mogoče izdelati celo sestavne dele za ladijske motorje, ki se nikoli niso "skromni" po velikosti, niso razlikovali. Za vsako tono kovinskih surovin se porabi naslednja količina dodatnih materialov:

• Pesek kremen fine - 50 kg.
• Posebna premazna prevleka - 25 kg.
• Granulirani ekspandirani polistiren - 6 kg.
• Gosta polietilenska folija - 10 kvadratnih metrov. m.

Vsa mešalna masa je čisti kremenčev pesek brez dodatnih dodatkov in dodatkov. Uporablja se lahko približno za 95-97% večkrat, kar znatno poveča gospodarstvo in zmanjša stroške procesa.

Tako je litje kovin (fizika procesa je bila delno preučena z nami) "večplasten" pojav, saj danes obstaja veliko najnovejših tehnik. Hkrati sodobna industrija uporablja metode, ki so se uporabljale pred več tisoč leti in jih prilagajale trenutnim razmeram.