Metalo liejimas: procesas, metodai, metodai

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Metalas yra visos šiuolaikinės civilizacijos pagrindas. Vien per metus šiuolaikinė žmonija išgauna ir apdoroja tokį geležies kiekį, kad visas pasaulis jos prisirinktų bent porą šimtmečių. Ir šis poreikis yra visiškai pagrįstas, nes vien konstrukcijai reikia neįtikėtinai daug plieno. Nenuostabu, kad metalo liejimas tokiomis sąlygomis nuolat tobulinamas.

Šiek tiek istorijos

Svarbiausia geležies savybė įgauti, kietėjanti, jai „pasiūlyta“forma, žmogus pastebėjo senovėje. Šiandien beveik visi mokslininkai mano, kad pirminė žmogaus pažintis su metalu įvyko meteoritų dėka. Meteoritinė geležis buvo tirpi ir lengvai apdorojama, todėl kai kurios besiformuojančios civilizacijos jau seniai studijavo liejimo pagrindus.

Mūsų šalyje metalo liejimas buvo gerbiamas ir garbingas verslas šimtmečius, žmonės su šiuo amatu visada elgėsi labai pagarbiai. Plačiai žinomi „Caro patranka“ir „Caro varpas“, kurie yra Rusijos meistrų liejimo meistriškumo šedevrai, net jei vienas iš jų niekada neskambėjo, o antrasis nešaudė. Uralo ratukai Petro Didžiojo valdymo laikaispelnė ypatingą šlovę kaip patikimų ginklų armijai tiekėjas. Tačiau jie visiškai pagrįstai nešioja šį titulą ir dabar. Prieš apžvelgdami pagrindines metalo liejimo rūšis, būtina pasakyti keletą žodžių apie reikalingas žaliavų savybes.

Koks turėtų būti liejimo metalas

Svarbiausia liejimui naudojamo metalo savybė yra jo sklandumas. Išlydytas lydinys turi kuo lengviau tekėti iš vieno tiglio į kitą, užpildydamas mažiausius jo įdubimus. Kuo didesnis sklandumas, tuo plonesnės sienos gali būti pagamintos gatavame gaminyje. Su metalu, kuris prastai plinta, yra daug sunkiau. Įprastomis sąlygomis jis sugeba patraukti daug anksčiau, nei užpildo visas formos spragas. Tai yra sunkumas, su kuriuo susiduria pramonininkai liedami metalų lydinius.

Nenuostabu, kad ketus tapo mėgstamiausia liejyklos medžiaga. Taip yra todėl, kad šis lydinys pasižymi puikiu sklandumu, todėl su juo gana lengva dirbti. Plienas toli gražu nėra toks skystas, todėl norint visiškai užpildyti formą (kad nebūtų ertmių ir tuštumų), reikia griebtis įvairių gudrybių.

Paprasčiausiu atveju, kai reikalingas namų metalo liejimas, žaliavos ištirpsta ir mažomis porcijomis supilamos į vandenį: būtent taip galite pasigaminti grimztus žvejybai. Tačiau šis metodas gana plačiai naudojamas net ginklų pramonėje! Iš specialaus bokšto viršaus, savo kontūrais primenančio aušinimo bokštą, išlydytasmetalo. Konstrukcijos aukštis toks, kad puikiai suformuotas lašelis, jau atvėsęs, pasiektų žemę. Taip šratai gaminami pramoniniu mastu.

Įžeminimo metodas

Paprasčiausias ir seniausias būdas yra metalo liejimas į žemę. Tačiau jo „paprastumas“yra gana sąlyginė sąvoka, nes šis darbas reikalauja itin kruopštaus pasiruošimo. Ką tai reiškia?

Pirma, modelių parduotuvėje padaromas pilno dydžio ir detaliausias ateities liejinio modelis. Be to, jo dydis turėtų būti šiek tiek didesnis nei gaminio, kurį reikia gauti, nes atvėsus metalas nusės. Paprastai modelis yra nuimamas iš dviejų pusių.

Kai tai bus padaryta, paruošiamas specialus liejimo smėlis. Jei būsimame gaminyje turėtų būti vidinių ertmių ir tuštumų, taip pat reikės paruošti strypus, taip pat papildomą liejimo mišinį. Jie turi laikinai užpildyti tas vietas, kurios yra „tuščios“baigtoje dalyje. Jei jus domina metalų liejimas namuose, būtinai atminkite šį faktą, nes priešingu atveju jau pripildyta kolba gali tiesiog suplyšti nuo slėgio, o pasekmės gali būti pačios liūdniausios.

Iš ko gaminamas liejimo smėlis?

Pagrindas yra įvairių rūšių smėlis ir molis, taip pat rišikliai. Jų vaidmenį gali atlikti natūralūs ir sintetiniai aliejai, džiovinimo aliejus, derva, kanifolija ir net derva.

Ateis lipdėjų metas, kurių užduotis – formuoti. Jei paaiškinsilengviau, daroma taip: paimama medinė dėžė, į ją dedama pusė formos (taip pat nuimama), o tarpai tarp modelio sienelių ir formos užkimšami lipdymo kompozicija.

Tas pats daroma su antrąja puse ir pritvirtinkite abi dalis kaiščiais. Svarbu įsidėmėti, kad į tą formos dalį, kuri pilant bus viršuje, įkišami du specialūs kūgiai. Vienas iš jų naudojamas išlydytam metalui pilti, antrasis – besiplečiančioms dujoms pašalinti.

Parengiamojo etapo pabaiga

Ir dabar atėjo laikas bene svarbiausiai operacijos daliai. Kolbos yra labai kruopščiai atskirtos, stengiantis išvengti smėlio vientisumo pažeidimo. Po to žemėje lieka du aiškūs ir detalūs būsimos dalies įspaudai. Po to jie padengiami specialiais dažais. Tai daroma taip, kad išlydytas metalas nesiliestų su žeme smėliu. Metalo liejimo technologija to neturėtų leisti, kitaip gatavo produkto kokybė gali labai pablogėti.

Jei to reikia, tuo pačiu išpjaunamas papildomas vartų praėjimas, reikalingas lydalo išpylimui. Kolbos vėl sulankstomos ir kuo tvirčiau sujungiamos. Kai smėlis šiek tiek išdžius, galite pradėti lieti.

Pradėti perdavimą

Pirmiausia kupoluose, tai yra specialiose krosnyse, lydomi ketaus ruošiniai. Jei reikia lieti plieną, tada žaliavos lydomos aukštakrosnėse, krosnyje, inverterinėse ir kitose krosnyse. Įvestispalvotųjų metalų lydymosi būsena, naudokite specializuotus lydymo įrenginius.

Viskas, galite pradėti perduoti. Jei yra tik viena forma, tada lydalas pilamas į ją su kaušeliu, atskirai. Kitais atvejais, kaip taisyklė, organizuojamas konvejeris: arba juosta su ruošiniais eina po kaušeliu, arba kaušas juda per kolbų eiles. Viskas priklauso tik nuo gamybos organizavimo. Kai ateina laikas ir metalas atvėsta, jis išimamas iš formos. Iš esmės šis metodas idealiai tinka tais atvejais, kai metalo liejimas reikalingas namuose (pavyzdžiui, kalvei). Nieko tobulesnio tokiomis sąlygomis vis tiek nepavyks pasiekti.

Smėliavimo arba šlifavimo staklės pašalina nuosėdas ir prilipusį liejimo smėlį nuo gatavo produkto. Beje, šis metodas buvo aktyviai naudojamas tankų gamyboje Didžiojo Tėvynės karo metu. Taip buvo gaminami liejami bokštai, o šio proceso paprastumas ir pagaminamumas leido pagaminti daugybę karinių transporto priemonių, kurių taip reikėjo frontui. Kokie kiti metalo liejimo tipai egzistuoja?

Stambučio liejimas

Tačiau dabar jie naudoja daug pažangesnius ir technologiškai pažangesnius lietinių gaminių gamybos būdus. Pavyzdžiui, metalo liejimas vėsioje formoje. Iš esmės šis metodas daugeliu atžvilgių panašus į aukščiau aprašytą, nes šiuo atveju taip pat naudojamos liejimo formos. Tik tuo pačiu metu jie yra metaliniai, o tai labai supaprastina didelio masto gamybos procesą.

Taigi kūgiai ir strypai įkišti į dvi dalis (metalui išpilti ir tuštumų formavimui) irtada tvirtai pritvirtinkite juos vienas prie kito. Viskas, galite kibti į darbą. Šio metodo ypatumas yra tas, kad čia išlydytas metalas itin greitai stingsta, yra galimybė priverstinai atvėsinti formas, todėl atpalaidavimo procesas vyksta daug greičiau. Naudodami tik vieną formą galite gauti šimtus, jei ne tūkstančius liejinių, o ne sugaišdami daug laiko individualiam formų ir smėlio ruošimui.

Kai kurie metodo trūkumai

Šio liejimo metodo trūkumas yra tas, kad jam tinka tik tie metalai, kuriems būdingas padidėjęs skystumas išlydyta forma. Pavyzdžiui, plienui tinka tik liejimas slėgiu (apie jį žemiau), nes ši medžiaga apskritai neturi gero sklandumo. Veikiant suslėgtam orui, net pačios „plastiškiausios“plieno rūšys daug geriau įgauna reikiamą formą. Blogai yra tai, kad paprastas vėsinimo pelėsis tiesiog neatlaiko tokių ekstremalių gamybos sąlygų ir subyrės. Todėl turite naudoti specialų gamybos metodą, kurį aptarsime toliau.

Įpurškimas

Kaip atliekamas metalų liejimas slėgiu? Kai kuriuos aspektus jau apsvarstėme aukščiau, tačiau vis tiek būtina šią problemą atskleisti išsamiau. Viskas gana paprasta. Pirma, reikalinga liejimo forma iš kokybiško plieno, kuri gali būti daugiapakopė, sudėtinga vidinė forma. Antra, mums reikia siurbimo įrangos, galinčios tiekti nuo septynių iki septynių šimtų MP.

Pagrindinis privalumasŠis lydymo būdas pasižymi dideliu našumu. Kas dar suteikia įpurškimo liejimą? Šiuo atveju sunaudojama daug mažiau metalo, o gatavo gaminio paviršiaus kokybė yra labai gera. Pastaroji aplinkybė reiškia, kad reikia atsisakyti sudėtingos ir gana nuobodžios valymo ir šlifavimo procedūros. Kokios medžiagos yra geriausios naudojant šį gamybos metodą galutiniams produktams ir dalims gaminti?

Dažniausiai naudojami lydiniai yra aliuminio, cinko, vario ir alavo-švino pagrindu (spalvotųjų metalų liejimas). Jų lydymosi temperatūra yra santykinai žema, todėl pasiekiamas labai aukštas viso proceso apdirbamumas. Be to, ši žaliava aušinant turi palyginti mažas nuosėdas. Tai reiškia, kad galima gaminti detales su labai mažomis leistinomis nuokrypomis, o tai itin svarbu gaminant šiuolaikines technologijas.

Šio metodo sudėtingumas yra tas, kad gatavus gaminius atskiriant nuo formų jie gali būti pažeisti. Be to, šis metodas tinka tik santykinai mažo sienelės storio dalių gamybai. Faktas yra tas, kad storas metalo sluoksnis sukietės itin netolygiai, o tai lems lukštų ir ertmių susidarymą.

Įvairūs slėginio liejimo įrenginiai

Visos mašinos, naudojamos šiuo metalo gaminių liejimo būdu, yra suskirstytos į dvi dideles grupes: su karšto ir š alto liejimo kamera. „Karšta“rūšis dažniausiai gali būti naudojama tik cinko lydiniams. Šiuo atveju pati liejimo kamera yra panardinta į karštą metalą. Esant spaudimuioras arba specialus stūmoklis, jis teka į liejimo ertmę.

Paprastai didelės įpurškimo jėgos nereikia, pakanka slėgio iki 35-70 MPa. Taigi, šiuo atveju metalo liejimo formos gali būti daug paprastesnės ir pigesnės, o tai turi palankiausią įtaką galutinei gaminio savikainai. Š altojo liejimo formose išlydytas metalas turi būti „įvaromas“giliai į liejimo kamerą esant ypač aukštam slėgiui. Tuo pačiu metu jis gali pasiekti 700 MPa.

Kur naudojamos įpurškimo formos dalys?

Jų yra visur. Telefonuose, kompiuteriuose, fotoaparatuose ir skalbimo mašinose visur yra detalių, gautų naudojant šį konkretų metodą. Jį ypač plačiai naudoja mechaninė inžinerija, įskaitant tiesiogiai susijusias su aviacijos ir net kosmoso pramone. Liejamų detalių masė gali svyruoti nuo kelių gramų iki 50 kilogramų (ir net didesnė). Ar galima naudoti kokį nors kitą metalų „apdirbimą“liejant? Taip, ir yra daug daugiau būdų.

Prarastas vaško liejimas

Kaip ir pirmuoju atveju, žmonija nuo senų senovės žinojo apie išlydyto metalo įpylimą į iš anksto paruoštą iš parafino arba vaško modelį. Jis tiesiog įdedamas į kolbą, o tarpai užpildomi formavimo smėliu. Lydymas ištirpina vašką ir idealiai užpildo visą pirminio ruošinio tūrį. Šis metodas yra geras, nes modelio nereikia išimti iš kolbos. Be to, tokiu liejimo būdu galima gauti tiesiog nepriekaištingos kokybės detalesmetalus gana lengva automatizuoti.

Apvalkalų liejimas

Jei liejimas yra gana paprastas, o galutiniam gaminiui nereikia „erdvės“, galima naudoti liejimo į apvalkalo formas metodą. Jie gaminami nuo neatmenamų laikų, o kaip pagrindas naudojamas smulkus kvarcinis smėlis ir derva. Šiandien, žinoma, kaip pastarieji naudojami įvairūs sintetiniai junginiai.

Tada paimami sulankstomi metaliniai modeliai, susidedantys iš dviejų pusių, ir dedami ant paviršiaus, įkaitinto iki maždaug 300 laipsnių Celsijaus. Tada liejimo mišinys (iš smėlio ir sausos dervos) pilamas į tą pačią vietą taip, kad jis visiškai padengtų metalinių modelių paviršių. Veikiant šilumai, derva išsilydo, o smėlio storyje atsiranda gana stipri „kolba“.

Kai tik viskas šiek tiek atvės, galima išimti metalinius luitus, o smėlį siųsti į orkaitę „skrudinti“. Po to gaunamos pakankamai tvirtos formos: sujungus abi jų puses, į jas galima įpilti išlydyto metalo. Kokie kiti metalo liejimo būdai yra?

Išcentrinis liejimas

Šiuo atveju lydalas pilamas į specialią formą, kuri sukasi labai dideliu greičiu horizontalioje arba vertikalioje projekcijoje. Dėl vienodai veikiančių galingų išcentrinių jėgų metalas tolygiai patenka į visus formos tarpus ir taip pasiekiama aukšta gatavo produkto kokybė. Šis liejimo būdas idealiai tinka įvairių tipų vamzdžių gamybai. Tai leidžia suformuoti daug vienodesnį storįsienos, o tai labai sunku pasiekti naudojant „statinius“metodus.

Elektro šlako liejimas

Ar yra kokių nors metalų liejimo būdų, kuriuos galima pagrįstai vadinti moderniais? Elektroslako liejimas. Šiuo atveju skystas metalas pirmiausia gaunamas veikiant anksčiau paruoštą žaliavą galingais elektros lanko išlydžiais. Galima naudoti ir belankinį metodą, kai iš šlako sukauptos šilumos lydoma geležis. Tačiau pastarąjį paveikia galingi iškrovimai.

Po to skystas metalas, kuris viso proceso metu niekada nesusiliečia su oru, patenka į kristalizacijos kamerą, kuri kartu yra ir liejimo forma. Šis metodas naudojamas palyginti paprastiems ir masyviems liejiniams, kuriuos gaminant nereikia laikytis daugelio sąlygų.

Vakuuminis užpildymas

Taikoma tik „aukštos klasės“medžiagoms, tokioms kaip auksas, titanas, nerūdijantis plienas. Šiuo atveju metalas išlydomas vakuumo sąlygomis, o po to greitai (tokiomis pat sąlygomis) paskirstomas į formas. Metodas geras tuo, kad jį naudojant praktiškai neįtraukiamas oro ertmių ir ertmių susidarymas gaminyje, nes jame esančių dujų kiekis yra minimalus. Svarbu atsiminti, kad šiuo atveju liejinių svoris negali viršyti šimto ar dviejų kilogramų.

Ar galima gauti didesnes dalis?

Taip, tokia technologija egzistuoja. Bet jis gali būti naudojamas tik tais atvejais, kai vienu metu apdorojama šimtas tonų plieno.ir dar. Pirmiausia metalas išlydomas vakuumo sąlygomis, o tada pilamas ne į formas, o į specialius liejimo kaušelius, kurie taip pat yra apsaugoti nuo oro patekimo į jų ertmę.

Po to gatavą lydalą galima paskirstyti į formas, iš kurių oras taip pat prieš tai buvo išpumpuojamas siurbliu. Tokio technologinio proceso metu gautas plienas yra gana brangus. Jis naudojamas kalimui, taip pat kai kurioms to paties liejimo rūšims, kai reikia gauti aukščiausios kokybės ruošinius ir dalis.

Dujuotų (perdegusių) raštų liejimas

Kalbant apie liejimo kokybę ir paprastumą, šis metodas yra vienas pelningiausių, todėl vis plačiau naudojamas šiuolaikinėje pramonėje. Toks metalo liejimas, kurio gamyba kasmet didėja, ypač populiarus KLR ir JAV, nes šių dviejų šalių pramonės bazės išsiskiria didžiausiu kokybiško plieno poreikiu. Šio metodo pranašumas yra tas, kad jis leidžia gaminti liejinius be jokių svorio ir dydžio apribojimų.

Šis metodas daugeliu atžvilgių panašus į aprašytuosius aukščiau: pavyzdžiui, šiuo atveju pirminis modelis naudojamas ne iš vaško ar plastilino, o iš dabar plačiai paplitusių putų. Kadangi ši medžiaga turi savo specifiką, rišiklio smėlio mišinys supilamas į kolbą esant maždaug 50 kPa slėgiui. Dažniausiai šis metodas taikomas tais atvejais, kai reikia pagaminti detales, sveriančias nuo 100 gramų iki dviejų tonų.

Tačiau mes jau sakėme, kad kai kurie griežti apribojimaidydžio detalės Nr. Taigi, naudojant šį liejimo būdą, galima pagaminti net ir laivų variklių komponentus, kurie niekada nebuvo „kuklaus“dydžio. Kiekvienai metalo žaliavų tonai sunaudojamas toks papildomų medžiagų kiekis:

• Smėlio kvarcas – 50 kg.
• Speciali neprideganti danga – 25 kg.
• Granuliuotas putų polistirenas - 6 kg.
• Tanki polietileno plėvelė - 10 kv. m.

Visas liejimo smėlis yra grynas kvarcinis smėlis be jokių papildomų priedų ir priedų. Jis gali būti apie 95–97 % pakartotinio naudojimo, o tai labai pagerina ekonomiją ir sumažina proceso sąnaudas.

Taigi, metalo liejimas (proceso fiziką mes iš dalies įvertinome) yra „daugialypis“reiškinys, nes šiandien yra daug naujų metodų. Tuo pačiu metu šiuolaikinė pramonė taiko metodus, kurie buvo naudojami prieš kelis tūkstančius metų, šiek tiek pritaikant juos prie dabartinės realybės.