Turnarea metalelor: proces, metode, metode

Metalul este baza întregii civilizații moderne. Timp de un an, omenirea modernă extrage și prelucrează o astfel de cantitate de fier singură încât toată lumea ar fi luat-o de cel puțin două secole în urmă. Și această nevoie este complet justificată, deoarece pentru o singură construcție ia o cantitate incredibilă de oțel. Nu este surprinzător faptul că turnarea metalică în astfel de condiții este în mod constant îmbunătățită.

Un pic de istorie

Cea mai importantă caracteristică a fierului de a lua, înghețarea, "i-a propus" forma, persoana observată chiar și în cele mai vechi timpuri. Astăzi, aproape toți oamenii de știință presupun că cunoștința inițială a omului cu metalul se datorează meteoritilor. Fierul meteoritic a fost fuzibil, a fost ușor de manevrat, astfel încât fundamentele turnării unor civilizații emergente au studiat cu mult timp în urmă.

În țara noastră, piese turnate din metal timp de secole a fost opera unui respectat și onorat, la oameni de ambarcațiuni sunt tratate întotdeauna cu mare respect. Cunoscut pentru „țarul Cannon“ și „Clopotul Împărăteasa“ sunt capodopere ale maeștrilor ruși de măiestrie turnătorie, chiar dacă una dintre ele nu este numit, iar al doilea - nu trage. aceiași fondatori Ural, în timpul domniei lui Petru cel Mare a dobândit o reputație specială ca un furnizor de încredere de arme pentru armata. Totuși, acest titlu este acum purtat pe bună dreptate. Înainte de a ne uităm la principalele tipuri de turnare de metal, este necesar să spun câteva cuvinte despre caracteristicile materiilor prime necesare.

Ce ar trebui să fie metalul pentru turnare

Cea mai importantă proprietate a metalului, care se presupune a fi utilizată pentru turnare, este fluiditatea sa. Aliajul în forma topită trebuie să curgă cât mai ușor posibil de la un creuzet în celălalt, în timp ce umple adânciturile sale minime. Cu cât fluiditatea este mai mare, cu atât mai subțire se poate face peretele cu produsul finit. Cu un metal care curge prost, este mult mai dificil. În condiții normale, el reușește să înțeleagă mult mai devreme decât să umple toate golurile formularului. Cu această complexitate intră industriașii atunci când sunt turnate aliaje metalice.

Nu este surprinzător faptul că a fost turnat fierul care a devenit materialul preferat al lucrătorilor de turnătorie. Și toate pentru că acest aliaj are o fluiditate excelentă, din cauza a ceea ce să lucreze cu el este relativ simplu. Oțelul nu este atât de fluid și, prin urmare, să umple complet forma (pentru a evita cavitățile și golurile), trebuie să recurge la o varietate de trucuri.

În cel mai simplu caz, atunci când este necesară o turnare metalică, materiile prime sunt topite și turnate în porții mici în apă: în special, este posibil să se producă un cântar de pescuit. Dar această metodă este relativ larg utilizată chiar și în industria armelor! Din partea de sus a turnului special, remarcând spre exterior turnul de răcire, metalul topit începe să se toarne. Înălțimea structurii este astfel încât o picătură ideală formată ajunge la sol, deja răcită. Acesta este modul în care împușcarea este produsă în cantități industriale.

Metoda "pământului" de turnare

Modul cel mai simplu și mai vechi este de a arunca metal în pământ. Dar "simplitatea" ei este un concept relativ convențional, deoarece această lucrare necesită o pregătire extrem de dureroasă. Ce se înțelege prin aceasta?

În primul rând, un model de dimensiune completă și maxim detaliat al viitoarei distribuții se face în magazinul de modele. Și dimensiunea sa ar trebui să fie oarecum mai mare decât produsul care ar trebui să fie produs, deoarece metalul se va lăsa la răcire. De regulă, modelul se face detașabil, din două jumătăți.

De îndată ce se procedează astfel, se pregătește un amestec special de turnare. În cazul în care produsul în viitor trebuie să fie cavități interne și golurile, va trebui să gătesc pentru și tije, precum și compusul suplimentar de turnare. Acestea trebuie să umple temporar acele zone care sunt "goale" în partea finită. Dacă sunteți interesat în turnarea metalelor în casă, asigurați-vă că să ne amintim această situație, deoarece în caz contrar vasul deja umplut se poate rupe pur și simplu presiunea, iar consecințele pot fi foarte trist.

De ce sunt făcute amestecurile de turnare?

Baza este o varietate de soiuri de nisip și argilă, precum și lianți. În rolul lor pot servi uleiuri naturale și sintetice, ulei de uscare, rășină, colofoniu și cel puțin gudron.

Apoi vine vremea formatorilor, a căror sarcină este de a face mucegaiuri. În cazul în care pentru a explica pur și simplu, modul în care acest lucru se face prin a lua o cutie de lemn, pune-l în jumătate pe formular (este detașabil), iar golurile dintre pereți și formează un ciocan model de compuși de turnare.

Același lucru se face cu a doua jumătate și fixați ambele părți cu știfturile. Este important de menționat faptul că în această parte a matriței se introduc două conuri speciale, care, atunci când se toarnă, apar în partea de sus. Unul dintre ele servește pentru umplerea metalului topit, iar al doilea - pentru a ieși din gazele care se dilată.

Finalizarea fazei pregătitoare

Și acum vine timpul aproape pentru cea mai importantă parte a operațiunii. Opoki a fost foarte atent separat, încercând să nu permită deteriorarea integrității amestecului de turnare. Apoi, două amprente clare și detaliate ale detaliilor viitoare rămân în pământ. După aceea, acestea sunt acoperite cu vopsea specială. Acest lucru se face astfel încât metalul topit să nu intre în contact direct cu solul amestecului de turnare. Această tehnologie de turnare a metalelor nu ar trebui să fie permisă, deoarece în caz contrar calitatea produsului finit se poate deteriora semnificativ.

Dacă este necesar, în același timp este tăiată o trecere suplimentară de trecere, necesară pentru turnarea topiturii. Opoki se reumpla și se conectează maxim. Odată ce amestecul de turnare este ușor uscat, puteți începe turnarea.

Începeți turnarea

În primul rând, în cuptoarele cupolelor, adică cuptoarele speciale, se topesc semifabricatele din fontă. Dacă se cere oțel turnat, materiile prime sunt topite în cuptoare de furnal, cuptoare cu vatră deschisă, invertor și alte cuptoare. Pentru a se topi metale neferoase, utilizați dispozitive specializate de topire.

Totul, poți începe să faci casting. Dacă forma este una, atunci topitura este turnată în casetă, individual. În alte cazuri, de regulă, este organizat un transportor: fie centura cu spații goale se află sub găleată, fie galeata se deplasează peste rândurile baloanelor. Aici totul depinde numai de organizarea producției. Când vine timpul și metalul se răcește, este scos din matriță. În principiu, această metodă este ideală în cazul în care este necesară o turnare metalică la domiciliu (de exemplu, pentru forje). Ceva mai perfect în astfel de condiții este încă imposibil de realizat.

Sandblasters sau mașini de șlefuit de la produsul finit scoateți scara și amestecul de turnare aderent. De altfel, această metodă a fost utilizată activ în producția de tancuri în timpul Marelui Război Patriotic. Astfel au fost făcute turnurile turnate, iar simplitatea și manufacturabilitatea acestui proces au făcut posibilă producerea unui număr imens de vehicule de luptă pe care frontalul avea nevoie atât de mult. Ce alte tipuri de turnare metalică există?

Turnarea în mucegai

În prezent, ele folosesc mult mai avansate și mai tehnologice metodele de producție produse turnate. De exemplu, turnarea metalului în mucegai de răcire. În principiu, această metodă seamănă în multe privințe cu cea descrisă mai sus, deoarece în acest caz se utilizează și matrițele. Numai în același timp sunt metal, ceea ce simplifică foarte mult procesul de producție pe scară largă.

Deci, în două jumătăți introduceți conurile și tijele (pentru a umple metalul și formarea de goluri), apoi fixați-le bine unul la celălalt. Totul, poți ajunge la muncă. Particularitatea acestei metode este aceea că aici, metalul topit este solidificat foarte rapid, există posibilitatea răcirii forțate a matrițelor și, prin urmare, procesul de eliberare este mult mai rapid. Numai cu ajutorul mucegaiului de răcire puteți obține sute sau chiar mii de piese turnate fără a mai fi nevoie de mult timp pentru pregătirea individuală a mucegaiurilor și amestecurilor de turnare.

Unele dezavantaje ale metodei

Dezavantajul acestei metode de turnare este faptul că numai acele tipuri de metale care se disting prin fluiditate crescută în forma topită sunt potrivite pentru aceasta. De exemplu, pentru oțel, este adecvată numai turnarea sub presiune (aproximativ sub ea), deoarece acest material nu posedă deloc proprietăți bune de curgere. Sub acțiunea aerului comprimat, chiar și cele mai "vâscoase" clase au devenit mult mai bine presate pe forma dorită. Cel mai rău lucru este că mucegaiul obișnuit de răcire a unor astfel de condiții extreme de producție nu va supraviețui și se va destrăma. De aceea trebuie să folosim o metodă specială de producție, pe care o vom discuta mai jos.

Injectarea turnării

Cum este turnat sub presiune metale? Am luat deja în considerare câteva aspecte de mai sus, dar este necesar să dezvălui mai detaliat această problemă. Totul este destul de simplu. În primul rând, este necesar turnare din oțeluri de oțel de calitate superioară, care pot fi mai multe etape, forma internă complexă. În al doilea rând, este necesar să se injecteze echipamente capabile să emită între șapte și șapte sute de MP.

Principalul avantaj al acestei metode de topire este productivitatea ridicată. Ce altceva oferă injecția prin turnare? Metalele sunt în acest caz mult mai mici, iar calitatea suprafeței produsului finit este foarte bună. Această din urmă circumstanță implică respingerea unei proceduri complicate și mai degrabă deranjante pentru curățare și lustruire. Din ce materiale cu această metodă de producție este preferabil să producă produse finite și părți?

Cele mai des folosite aliaje pe bază de aluminiu, zinc, cupru și plumb de staniu (turnare neferoasă metale). Punctul de topire acestea sunt relativ mici și, prin urmare, se poate obține o foarte mare procesabilitate a întregului proces. În plus, această materie primă are un sediment relativ mic la răcire. Acest lucru înseamnă că este posibil să se producă componente cu toleranțe foarte mici, ceea ce este extrem de important în producerea de tehnologii moderne.

Complexitatea acestei metode este că atunci când se separă produsele finite de matrițe, ele pot fi deteriorate. În plus, această metodă este adecvată numai pentru fabricarea pieselor cu o grosime relativ mică a peretelui. Faptul este că un strat gros de metal va fi extrem de înghețat, ceea ce va predetermina formarea cochiliilor și cavernelor.

Varietăți de instalații pentru turnarea prin "zdrobire"

Toate mașinile care sunt utilizate în această metodă de turnare a produselor metalice sunt împărțite în două grupe mari: cu o cameră de turnare caldă și rece. Soiul "fierbinte" poate fi utilizat cel mai adesea numai pentru aliajele pe bază de zinc. În acest caz, camera de turnare în sine este imersată într-un metal fierbinte. Sub presiunea aerului sau a unui piston special, acesta curge în cavitatea de turnare.

De regulă, nu este necesară o forță puternică de injecție, presiunea este suficientă până la 35-70 MPa. Astfel, matrițele pentru turnarea metalelor pot fi mult mai simple și mai ieftine, ceea ce afectează cel mai bine costul final al produsului. În formele de turnare la rece, metalul topit trebuie să fie "strâns" adânc în camera de turnare sub presiune deosebit de înaltă. În același timp, poate atinge 700 MPa.

Unde se folosesc piese turnate prin injecție?

Sunt peste tot. În telefoane, computere, camere și mașini de spălat, peste tot există părți obținute exact prin această metodă. În special pe scară largă, aceasta este utilizată de construcția de mașini, inclusiv în legătură directă cu sectorul aviației și chiar cu industria spațială. Greutatea pieselor turnate poate varia de la câteva grame la 50 de kilograme (și chiar mai ridicate). Pot fi distribuite orice alte "prelucrări" de metale? Da, există încă multe modalități.

Injectarea turnării

Ca și în primul caz pe care l-am considerat, omenirea a cunoscut de la început cele mai vechi timpuri despre metoda de turnare a metalelor topite într-un model pregătit din parafină sau ceară. Este pur și simplu pus în balon și golul este umplut cu amestecul de formare. Topitura dizolvă ceara și, în mod ideal, umple întregul volum al țaglei principale. Această metodă este bună deoarece modelul nu trebuie eliminat din balon. În plus, este posibil să se obțină detalii despre calitatea pură perfectă, acest proces de turnare a metalelor fiind relativ ușor de automatizat.

Turnarea în matrițe de cochilie

Dacă turnarea este relativ simplă și nu este necesară rezistența "cosmică" din produsul finit, se poate utiliza o metodă turnarea în matrițe de cochilie. Acestea au fost făcute din timpuri imemoriale și, ca bază, se utilizează nisip quartz și rășină fină. Astăzi, în mod firesc, sunt utilizați diferiți compuși sintetici ca cei din urmă.

Apoi luați modelele metalice demontabile, formate din două jumătăți, și puneți-le pe suprafață, încălzite la aproximativ 300 de grade pe o scară de Celsius. Apoi, amestecul de turnare (nisip și rășină uscată) este turnat acolo, astfel încât să acopere complet suprafața modelelor metalice. Sub influența căldurii, rășina se topește, iar în grosimea nisipului apare un "balon" destul de puternic.

De îndată ce toate acestea sunt ușor răcite, porcii metalici pot fi îndepărtați și nisipul trimis la "prăjire" în cuptor. După aceasta, ele sunt formate într-o formă suficient de puternică: prin îmbinarea a două jumătăți dintre ele, este posibil să se toarne metalul topit în ele. Ce alte metode există pentru turnarea metalelor?

Turnarea centrifugală

În acest caz, topitura este turnată într-o formă specială, care se rotește la o viteză foarte mare într-o proeminență orizontală sau verticală. Ca urmare a acțiunii unor forțe centrifuge puternice, aplicate la fel de puternice, metalul curge uniform în toate golul matriței, obținând astfel o calitate superioară a produsului finit. Această metodă de turnare este ideală pentru producerea diferitelor tipuri de țevi. Aceasta permite formarea unei grosimi mult mai uniforme a peretelui, care este extrem de dificil de realizat folosind metode "statice".

Electroslag turnare

Există vreo modalitate de turnare a metalelor, care pe bună dreptate poate fi numită modernă? Electroslag turnare. În acest caz, lichid metalic În primul rând, primesc, acționând asupra materiei prime pregătite anterior prin evacuări puternice cu arc electric. Poate fi folosit și o metodă de fier și mortar, când fierul se topește din căldura acumulată de zgură. Dar, în ultimul rând, acționează energic descărcările.

După aceea, metalul lichid, care nu a atins niciodată aerul în timpul procesului, intră în camera de cristalizare, care "în combinație" este de asemenea o matriță. Această metodă este utilizată pentru turnări relativ simple și în masă, pentru fabricarea cărora nu este necesar să se respecte multe condiții.

Umpleți cu vid

Se utilizează numai în cazul materialelor "de elită", cum ar fi aurul, titanul, oțelul de înaltă calitate. În același timp, metalul se topește în condiții de vid și apoi rapid (în aceleași condiții) este distribuit în funcție de forme. Metoda este bună, deoarece atunci când este utilizată, formarea de cavități și cavități de aer în produs este practic eliminată, deoarece cantitatea de gaze prezentă acolo este minimă. Este important să rețineți că greutatea pieselor turnate în acest caz nu poate depăși sute sau două kilograme.

Este posibil să primiți detalii despre o greutate mai mare?

Da, există o astfel de tehnologie. Dar poate fi folosit numai în acele cazuri când este procesat simultan de la o sută de tone de oțel și mai mult. Mai întâi, metalul este topit în condiții de vid și apoi este turnat în găleți de turnare speciale, care sunt, de asemenea, protejate de introducerea aerului în cavitatea lor.

După aceea, topitura finită poate fi distribuită în forme, din care și aerul a fost pompat în prealabil. Oțel obținut ca urmare a acestui fapt proces tehnologic, destul de scump. Se folosește pentru forjare și, de asemenea, pentru anumite tipuri de aceeași turnare, atunci când este necesar să se obțină semifabricate și detalii de cea mai înaltă calitate.

Turnarea pe modele cu gazeificabile (arse)

Cu privire la calitatea turnării și simplității, această metodă este una dintre cele mai profitabile și, prin urmare, în industria modernă este utilizată din ce în ce mai mult. Foarte popular este distribuția de metal, producția de care crește de la an la an, este utilizată în China și în SUA, deoarece bazele industriale ale acestor două țări sunt cele mai solicitate în oțelul de calitate. Avantajul acestei metode este acela că permite turnarea fără restricții privind greutatea și dimensiunile.

Din multe puncte de vedere, această metodă este similară celei descrise mai sus: astfel, în acest caz, modelul primar nu este fabricat din ceară sau plastilină, ci dintr-o spumă larg răspândită. Deoarece acest material are propriile sale caracteristici, amestecul de nisip de liant se umple într-un balon sub o presiune de aproximativ 50 kPa. Cel mai adesea, această metodă este utilizată în cazurile în care este necesar să se facă părți cu o masă de 100 de grame la două tone.

Cu toate acestea, am spus deja că nu există restricții stricte în ceea ce privește dimensiunea pieselor. Astfel, prin această metodă de turnare, pot fi făcute chiar și componente pentru motoarele navelor, care nu au niciodată diferențe "modeste". Pentru fiecare tonă de materii prime metalice, se consumă următoarea cantitate de materiale suplimentare:

• Nisip quartz fin - 50 kg.
• Acoperire specială neaderentă - 25 kg.
• Granit polistiren expandat - 6 kg.
• Film dens de polietilenă - 10 metri pătrați. m.

Întregul amestec de turnare este nisip pur de cuarț fără aditivi și aditivi suplimentari. Acesta poate fi utilizat aproximativ cu 95-97% utilizat în mod repetat, ceea ce crește semnificativ economia și reduce costul procesului.

Astfel, turnarea metalelor (fizica procesului a fost parțial examinată de noi) este un fenomen "multifata", deoarece astăzi există o mulțime de tehnici mai noi. În același timp, industria modernă folosește metode folosite în urmă cu câteva mii de ani, adaptându-le la realitățile actuale.