Процесс литья металлов является одной из важнейших технологий в мире производства. С помощью литья металла создается большинство металлических конструкций машин и оборудования.
Что такое литье металлов
Литье металла - это современная технология с многовековой историей. В процессе литья металла металлические детали создаются путем заливки расплавленного металла в полость формы, где он остывает, прежде чем мы извлечем его из формы. Литье металла - один из старейших и наиболее значимых промышленных процессов в истории.
Многие металлические предметы, которыми мы пользуемся каждый день, показывают, как работает литье металлов. В качестве примера можно привести детали автомобилей, железнодорожные колеса, фонарные столбы и педали школьных автобусов. Литейные заводы также перерабатывают металл. Это позволяет сэкономить деньги на сырье и уменьшить количество металлолома на свалках.
Терминология литья металлов
Термин "литье металла" часто используется в металлургических мастерских и на производстве. Вы сможете лучше понять процесс литья металла, если осознаете общий язык, используемый в этом методе. Чтобы лучше понять, что такое литье металла, вам стоит сначала освоить всю эту терминологию.
Литье Формовка
Пресс-форма - это полость в материале, которая принимает жидкий металл и формирует охлажденное изделие в структуре этой полости. Формы не обязательно должны быть сложными. Производители изготавливают металлические слитки, как сковороды, помещая в них металл и давая ему остыть.
Справиться и перетащить
При горизонтальном формовании коуп - это верхняя половина формы, а драг - нижняя.
Рама для качелей
Качели - это верхняя половина формы при вертикальном формовании, а плунжер - задняя половина.
Формовочные стержни
Типичная конструкция сердечника необходима, когда требуется, чтобы пресс-форма имела внутренние пустоты или отверстия. Формирование внутреннего пространства происходит с помощью таких стержней. Стержни легко поддерживать, когда они выходят за пределы отливки. Вы удерживаете их на месте с помощью отпечатков стержней, как мост, подвешивая стержень между двумя банками.
Допуск на размеры
Допуск на размеры - ключевой момент при выборе процедуры литья. Он означает допустимое отклонение в размерах готового изделия.
Отделка поверхности
Отделка поверхности - еще один фактор, который необходимо учитывать. Насколько зернистой, бугристой или шероховатой может быть поверхность отливки?
Будет лучше, если вы не станете делать обручальное кольцо из того же материала, что и чугунную сковороду. В этом случае вы используете машину для получения очень гладких металлических поверхностей, что увеличивает расходы. Если вам нужна блестящая и гладкая поверхность, то выбор процесса литья с более тонкой отделкой может свести к минимуму расходы на механическую обработку.
Виды методов литья металлов
В мире существуют тысячи металлических форм. Метод литья металла является ключевой частью производства. Он зависит от того, насколько сложными являются металлические конструкции и дизайн. Далее мы рассмотрим различные виды методов литья металла.
Многоразовые формы
Многоразовая металлическая форма - наиболее типичный метод заполнения формы под действием силы тяжести, но вы также можете использовать давление газа или вакуум. Для полых отливок применим вариант гравитационного метода литья, известный как литье в слякоть.
Алюминиевые, магниевые и медные сплавы - распространенные металлы для литья. Оловянные, свинцовые и цинковые сплавы, а также сплавы железа и стали также подходят для графитовых форм.
Когда начинается впрыск металла, в дело вступает гравитационный процесс. Сначала нагрейте форму до 150-200 °C (300-400 °F). Это помогает выровнять поток металла и защитить отливку от термических повреждений.
Метод многоразовых форм использует шесть техник, основанных на типах форм и способах литья.
Постоянные формы
Постоянный состав формы имеет различные отличные температуры плавления по сравнению с металлом, используемым для ее заполнения. Заливка металла в жидком состоянии без внешнего давления является основным этапом процесса литья. Рабочие должны спроектировать постоянные стержни так, чтобы они были достаточно просты для извлечения из готовой отливки и повторного использования.
В процессе формовки такие формы иногда используются для литья чугуна и низкотемпературных сплавов. Чаще всего в промышленном производстве используются не сборочные линии, а поворотные столы.
Каждая формочка переходит на следующую станцию. Вот этапы работы:
Покройте форму.
Установите сердечники.
Закройте форму.
Налейте материал.
Откройте форму.
Извлеките отливку.
Полупостоянные формы
Литье в полупостоянную форму и литье в постоянную форму отличаются в основном использованием стержней. При литье в полупостоянную форму стержни могут быть сменными песчаными стержнями. Песчаные стержни позволяют создавать более сложные формы стержней, поскольку они не требуют извлечения из готовой отливки.
Если в отливке оставлено отверстие для извлечения стержней, их можно "вытряхнуть" на вибрирующий стол и высыпать, как песок в песочные часы. Только деталь, отлитая в металлической форме, имеет допуски, плотность и эстетические преимущества литья в постоянную форму.
Слякотное литье
Этот процесс литья позволяет создавать полые детали, покрывая внутреннюю поверхность формы металлом. При этом образуется металлическая "кожа" и отпадает необходимость в стержнях. В зависимости от того, как быстро застывает металл или другой материал, существует несколько подходов к литью в слякоть.
Один из подходов предполагает заливку крошечных объемов жидкости в форму и ее вращение, чтобы покрыть внутреннюю поверхность металлом. В другом случае создатель может заполнить форму, а затем вылить излишки материала по истечении определенного времени. Такие металлы, как цинк, алюминий и олово, обычно подвергаются литью под давлением.
Центробежное литье
В этом процессе литья используется форма с водяным охлаждением. Она быстро вращается вокруг своей центральной оси, пока в нее заливается жидкий металл. Этот метод известен как центробежное литье. Под действием центробежной силы жидкий металл равномерным слоем распределяется по поверхности формы. Для того чтобы этот метод работал, конечная отливка должна иметь ровную геометрию вокруг оси вращения. В результате этот метод литья подходит для форм, которые обычно имеют цилиндрическую или круглую форму, например, труб или колец.
Литье под давлением
Кроме гравитации, технологии литья под давлением регулируют подачу металла в постоянную форму. При литье под давлением используются воздух или газ, вакуум, механические или центробежные силы. Эти методы помогают литейщикам контролировать скорость заполнения формы. Гравитация тянет с прежней силой, но другие силы могут меняться.
Литье под давлением
Машины для литья под давлением состоят из трех основных частей: резервуара для расплавленного металла, двухплитной формы и системы впрыска. Система впрыска вытягивает материал и под давлением выталкивает его в форму.
Для начала процесса литья под давлением используется открытая форма. Форсунки распыляют в форму смазку, чтобы изделие не прилипало. После этого две стороны формы герметично соединяются, а в закрытую форму впрыскивается жидкость с помощью форсунки под давлением. Прежде чем форма откроется, она дает свежей отливке возможность остыть. Новая отливка выталкивается из формы выталкивающими штифтами, и процесс начинается заново.
Расходуемые пресс-формы
Когда речь идет о литье черных металлов, очевидными победителями становятся технологии одноразовых форм. Они дешевле, поскольку не требуют выдерживать высокие температуры.
Литье в песок
Наиболее распространенным способом литья металлов является литье в песчаные формы. Этому процессу три тысячи лет. Самое раннее свидетельство о литье из глины появилось в Китае во времена династии Шан (ок. 1600-1046 гг. до н. э.).
Этот метод по-прежнему популярен по веским причинам: песок дешев, его легко найти, он гибкий и хорошо переносит нагрев.
При этом вытряхиваются песчаные стержни, которые легко удалить с помощью вибростола. Прогоны и затворы, направляющие металл в полость формы, либо вырезаются вручную специалистом-формовщиком, либо включаются в конструкцию.
Формование оболочки
Литье в оболочку - это технология литья в песок, которая позволяет добиться более жестких допусков на размеры. Она сравнима с литьем из песка, за исключением того, что песок смешивается со смолой.
На каждую сторону раскаленной металлической формочки наливается смесь песка и смолы. Эта смесь расплавляется в оболочке и остывает. Она соединяет "оболочки" формы вместе и часто удерживается колбой с песком.
Эти оболочки позволяют получить высокоточную форму, поскольку смола обеспечивает дополнительную поддержку внутренних поверхностей.
Литье по выплавляемым моделям (потерянный воск)
Литье в песчаные формы - самый популярный метод литья металлов, но у него есть один недостаток, который делает его непригодным для некоторых применений.
В этом процессе необходимо извлечь детали песчаного литья из форм, которые они создают, что может занять много времени.
Изготовители лекал должны оценивать требования к лекалу на каждом этапе литья. Это включает в себя проверку потребности в вытяжке, положения линии разделения, литников, стояков и стержней.
Метод литья по выплавляемым моделям, инвестиционный метод или метод точного литья - это альтернатива песчаному литью. Она работает со многими металлами, включая черные сплавы с высокой температурой плавления. Этот метод также позволяет избежать некоторых проблем с изготовлением узоров, возникающих при литье в песчаные формы.
Полная форма или пена
В этом процессе литья используется смесь методов литья в песок и литья по выплавляемым моделям в цельную форму или в форму для литья пенопласта. Однако в конструкции используется вспененный полистирол.
Этот процесс позволяет сделать вспененный шаблон в комплекте с системой ворот и бегунков и устранить припуски на осадку.
Это может привести к удалению рисунка перед заливкой. Но для некоторых видов пены можно оставить часть рисунка в форме. Это поможет ей быстро испариться при добавлении горячего металла.
Процесс литья металлов
Изготовление лекал - лекало - это масштабная модель внешнего вида отливки. Дерево, металл, пластик и гипс - распространенные материалы для изготовления лекал. Изготовление лекал - ключевой момент в производстве промышленных деталей. Точные расчеты необходимы для обеспечения правильной стыковки и функционирования деталей.
Изготовление сердечника
Если отливка полая, то для создания внутренней формы используется дополнительный кусок песка или металла (так называемый сердечник). Стержни обычно прочные, но разборные, что позволяет легко извлекать их из готовой отливки.
Формовка
Представьте, что вы идете по пляжу к воде, чтобы представить себе процесс литья металла. Рассмотрите след, который вы оставили на влажном песке.
Стержнем будет ваша нога, а оттиск на песке - слепок с вашей ноги. Формовка - это многоступенчатая процедура, в которой используется формовочный песок для создания слепка вокруг дизайна.
Колба - это рамка, на которой держится форма во время литья. Зеленый песок, также популярный как формовочный песок, не обводится вокруг конструкции в колбе. Этот процесс называется литьем в металлическую смесь. После плотного уплотнения песка рисунок может стереться, но слепок останется.
Он также создает неразрушаемую металлическую форму, состоящую из двух частей. Эта форма может многократно отливать идентичные детали для промышленного использования.
Плавление и заливка расплавленного металла
После нагрева металла его заливают в форму и дают затвердеть. После того как отливка сформировалась, происходит процесс вытряхивания. В этот момент происходит вибрация формы, чтобы удалить песок из отливки.
Наши двухмассовые встряхиватели работают точно и эффективно. Это помогает поддерживать высокую производительность в промышленных условиях.
Как правило, он собирает удаленный песок, охлаждает и перерабатывает его для использования в последующих отливках. Кондиционер для отливок из песка VIBRA-DRUM® улучшает отделение песка от отливок. Он охлаждает песок и отливки, отводит влагу и предохраняет отливки от повреждений. В результате вы получаете чистую металлическую отливку и песок, готовый к восстановлению.
Очистка
На этом этапе литая металлическая деталь извлекается из формы и подвергается окончательной обработке. После этого предмет очищается от материала, использованного при литье, и устраняются шероховатости, образовавшиеся в процессе обработки.
Сравнение процессов литья
Чтобы определить наиболее экономически выгодный способ литья, следует проконсультироваться с производителями. Обычно черные металлы отливают с помощью одноразовых форм. У цветных металлов больше возможностей, но из этого правила есть исключения.
Понимание потребностей проекта поможет вам выбрать оптимальный метод литья. Необходимо ли, чтобы конструкция была точного размера? Насколько тонкими должны быть стенки? Какого размера и веса будет готовая отливка? Что нужно для отделки поверхности?
Знание ответов на эти вопросы может помочь умному дизайнеру. Это позволит им понять и направить свое изделие в процессе литья. Таким образом, они смогут выбрать лучший и наиболее экономичный метод для работы.
Летний
Большинство механических устройств, которыми мы пользуемся сегодня, например, автомобили и стиральные машины, используют для изготовления своих металлических деталей металлическое литье.
Технология литья металлов сегодня позволяет достичь высокой точности и жестких допусков. Это достигается благодаря компьютеризированному проектированию и современным методам изготовления сложных стержней и форм. В результате сегодняшние литые металлические изделия сильно отличаются от тех, что производились 100 лет назад. Литье металла в современную эпоху - это пример инноваций в работе.
Поэтому мы считаем, что эта статья станет для вас наиболее полным справочником по методам литья металлов.