Изучите терминологию и процесс извлечения сокровищ из огня

Что такое литье металлов?

Литье металла — это процесс изготовления предметов путем заливки расплавленного металла в пустое пространство формы.Затем металл остывает и затвердевает, принимая форму, которую ему придает формовочная матрица.Литье часто является более дешевым методом производства, чем обработка детали из цельного куска металла.Существует множество способов литья металла.Какой вид литья наиболее эффективен, зависит от используемого металла, размера тиража и сложности литья. Перед началом производства полезно знать некоторые термины и методы литейного производства.

Литейная терминология

Литейная форма

Полость в материале пресс-формы, которая принимает жидкий металл и производит охлаждаемый объект в форме полости.Форма может быть очень простой.Форма, используемая для изготовления металлических слитков, похожа на хлебницу, в которую просто заливают металл, а затем охлаждают.Большинство форм используются для более сложных форм и основаны на шаблоне.Выкройка, напечатанная на разъемной форме.Одна половина шаблона печатается на одной стороне формы, а другая половина - на другой стороне, а затем две половины скрепляются вместе перед заполнением формы.Разделив форму на две части, форму можно вынуть перед заполнением.Эти формы могут быть изготовлены путем литья пополам с водой.

Справляйся и перетаскивай

При горизонтальном моделировании верхняя часть формы называется верхней формой, а нижняя часть называется нижней формой.

Качели и таран

В вертикальном моделировании первая половина пресс-формы называется качающейся, а вторая половина называется индентором.

Формовочный сердечник

Если форма должна иметь внутреннее пространство или отверстие, обычно необходимо сделать стержень.Эти ядра имеют форму внутренних пространств.Сердечник обычно удерживается на месте, выступая над отливкой, и удерживается на месте гнездом сердечника, которое подвешивает сердечник как мост между двумя группами.Пустое пространство вокруг сердечника будет заполнено металлом, а сердечник вынут из окончательной отливки, оставив отверстие в исходном положении.Если сердцевина длинная, ее можно поддерживать бусинками.Обычно они изготавливаются из того же металла, что и окончательная отливка, поскольку располагаются в пространстве, заполненном материалами, и становятся частью окончательной отливки.

Размерный допуск

Важным фактором при выборе метода литья является допуск на размеры.Размерный допуск – это допустимое отклонение размера конечного продукта.Металл дает усадку при остывании, и на степень усадки будет влиять тип литья.Если продукт должен быть точным, клиенты могут захотеть использовать метод литья, который обеспечивает литье, близкое к сетке.Это означает, что когда продукт вынимают из формы, он очень близок к правильному размеру.

Поверхностная обработка

Еще одним важным моментом является обработка поверхности.Насколько зернистой, неровной или шероховатой может быть поверхность отливки?Что чугунный горшок может принять, а обручальное кольцо - нет.Очень гладкие металлические поверхности обычно изготавливаются путем механической обработки, что требует дополнительных затрат: если вам нужны яркие и гладкие результаты, выбор более точного метода литья может снизить стоимость обработки.

Метод литья металла

Литье металла можно разделить на две категории: процесс с использованием многоразовых форм и процесс с использованием одноразовых форм.

Многоразовые или постоянные формы производят много продуктов, в то время как расходные формы разрушаются в процессе литья.Хотя с точки зрения неспециалиста многоразовые пресс-формы более рентабельны для массового производства, это не всегда так.Большинство стальных изделий изготавливаются методом одноразового литья. Низкотемпературные формовочные вещества (смола, шоколад, воск и т.д.).Почти все они используют многоразовые формы.Отличие металлургии заключается в высокой температуре.Они оказывают большое давление на пресс-формы.Поэтому неудивительно, что сплавы с более низкой температурой плавления (такие как цинк, алюминий, магний, олово или медь) с большей вероятностью преуспеют в многоразовых процессах литья. Однако в некоторых случаях в многоразовые формы заливают даже черные металлы.Сложность конструкции, выбор металла, допуски на размеры и требования к обработке поверхности — все это влияет на пригодность многоразовых пресс-форм.

Постоянная форма

Постоянные формы обычно изготавливаются из металла, который имеет более высокую температуру плавления, чем металл, который их заполняет.Жидкий металл заливается без какого-либо внешнего давления.Постоянные стержни должны быть простыми, чтобы их можно было вынимать из готовой отливки и использовать повторно. Такие формы иногда применяют для чугуна и низкотемпературных сплавов.Самый распространенный промышленный рабочий процесс — поворотный стол, а не сборочная линия.Когда каждая форма проходит через следующую станцию, выполняются отдельные операции, такие как покрытие формы, размещение стержня, закрытие формы, заливка, открытие формы и выгрузка отливки. Перед заливкой первой отливки форму следует предварительно нагреть, чтобы что он не растрескается из-за перепада температур. Отливки, произведенные этим методом, не могут быть такими тонкостенными, как отливки, полученные другими многоразовыми методами (такими как литье под давлением).Однако отливки производятся с «жестким допуском», что означает, что размер конечных отливок можно предсказать более точно.Отливки, полученные этим методом, плотные и имеют мелкозернистую структуру.Они имеют более гладкую поверхность и лишены нескольких типов дефектов. Эта форма достаточно прочна, чтобы ее можно было использовать с железом, но это не предпочтительный стиль желтой латуни.Желтая латунь имеет высокое содержание цинка, который загрязняет форму.

Полупостоянная форма

Единственное изменение литья в постоянные формы заключается в том, что стержень, используемый в процессе литья, может быть одноразовым стержнем из песка.Песчаные стержни могут иметь более сложную форму, потому что их не нужно полностью удалять из окончательной отливки.Если в отливке осталось отверстие для извлечения стержней, их можно «вытряхнуть» на вибростол, как песок в песочных часах.Преимущества допуска, плотности и внешнего вида литья в металлические формы существуют только в части литья в металлические формы.

Слякоть кастинг

Этот красочный стиль литья не требует стержня, просто покрывает небольшое количество металла внутри формы, чтобы сделать полую отливку и сформировать металлическую «оболочку».В зависимости от скорости затвердевания металла или других материалов существуют различные способы борьбы с литьем шлама.В одном методе литейщик может налить небольшое количество жидкости в форму, а затем повернуть ее, чтобы покрыть внутреннюю часть металлом.В другом случае литейщик может полностью заполнить форму, а затем вылить лишний материал по истечении заданного времени охлаждения.Цинк, алюминий и олово являются обычными металлами для пластиковой футеровки. Центрифужное литье При реальном центробежном литье водоохлаждаемая форма вращается вокруг своей центральной оси с высокой скоростью, и в то же время впрыскивается жидкий металл.Жидкий металл вытягивается равномерным слоем по поверхности формы под действием центробежной силы.Чтобы этот метод был эффективным, окончательная отливка должна иметь однородную геометрию вокруг вращающегося вала.Таким образом, эта литейная форма наиболее подходит для тех форм, которые обычно имеют цилиндрическую или круглую форму, например, трубчатые или кольцевые. Объекты, отлитые таким образом, обычно имеют низкий уровень брака.Загрязнения возле отверстия или внутренней поверхности отливки можно удалить машинным способом.Из-за прочности бесшовной конструкции большинство труб или фитингов, используемых под давлением, отливаются центробежным способом. Некоторые мелкие металлические отливки, например ювелирные изделия, изготавливаются с использованием центрифуг.Центрифуги вращают всю форму вокруг центральной точки, вынимая металл из тигля при вращении.Эти отливки на самом деле не центробежные отливки, а разновидность литья под давлением.

Литье под давлением

Литье под давлением использует силы, отличные от гравитации, для управления потоком металла в постоянные формы.Или воздух, вакуум, машинное оборудование или центробежная сила – все это используется для литья под давлением.Эти методы позволяют литейщику точно контролировать скорость заполнения формы: гравитация всегда действует с одной и той же силой, но искусственная сила может меняться. из контейнера ниже.Вакуум необходимо поддерживать при охлаждении металла, поэтому этот метод применяется в основном для тонкостенных отливок.Обеспечивает превосходную отделку поверхности.Литье под низким давлением меняет этот процесс, создавая давление в печи, где находится жидкий металл, вместо создания вакуума в форме.Металл проталкивается в полость формы через стояк. Все машины для литья под давлением (ниже) также используют некоторую форму давления для создания отливок.

Литье под давлением

Машина для литья под давлением включает в себя емкость с расплавленным металлом, металлическую форму, размещенную на двух плитах, и систему впрыска, которая извлекает материалы и вдавливает их в форму под давлением. Процесс литья под давлением начинается с открытой формы.Впрысните смазку в сопло, чтобы предотвратить прилипание деталей.Затем закройте две половины формы и используйте напорную форсунку, чтобы впрыснуть закрытую форму.Перед открытием формы новой отливке дают некоторое время остыть.Выталкивающий штифт выталкивает новую отливку из формы, после чего процесс начинается снова. При литье под давлением существует две формы впрыска металла.Холодное литье под давлением похоже на шприц: перед заливкой каждой формы инжекционная камера должна быть заполнена расплавленным металлом, а затем поршень выталкивает содержимое шприца в форму.Принцип работы литья под давлением с горячей камерой или гусиной шеей заключается в погружении полости системы впрыска в расплавленный металл.Форма системы впрыска означает, что инжектор будет автоматически пополняться.Горячее литье под давлением использует поршень или давление воздуха для вдавливания этого материала в форму. Системы «гусиная шея» более подвержены коррозии, поскольку они расположены в ванне с расплавленным металлом.Поэтому их обычно используют с алюминием или алюминиево-цинковым сплавом с более низкой температурой плавления.Или машина для литья под давлением с холодной камерой поршня может использоваться для более высокой температуры, необходимой для плавления латуни и бронзы, поскольку инжектор не будет нагреваться непрерывно.

Полное непрерывное литье

Даже мы думаем, что полностью обработанные, прокатанные или иным образом металлические детали часто начинаются с литейного производства.При непрерывном литье выдавливают заготовки, заготовки и слябы простых металлических профилей разных размеров через несъемную форму.Этот процесс литья производит сырье для обработки стали. Процесс непрерывного литья начинается с высоты над заводским полом.Расплавленный металл впрыскивается в воронку, которая регулирует скорость литья.Заполните форму под воронкой, которая представляет собой простую форму, обычно длиной 20-80 дюймов, а ее ширина имеет форму квадрата, круга или прямоугольника.Стенка формы охлаждается, так что внешняя часть отливки затвердевает по мере прохождения через нее.Когда металл покидает шаблон, он затвердевает, но остается гибким.Это позволяет машине непрерывного литья заготовок сгибать его так, чтобы готовый продукт выходил горизонтально.Ряд колес направляет плиту на конвейерную ленту, одновременно охлаждая поверхность, отверждаемую распылением.Газовые струи на горизонтальной поверхности разрезают непрерывные металлические листы на удобные длины, чтобы их можно было поднимать и штабелировать.

Одноразовая форма

При литье черных металлов метод одноразовой формы является явным победителем.Они экономически эффективны, потому что им не нужно быть прочными при высоких температурах.

Литье в песчаные формы

Литье в песчаные формы является наиболее распространенным методом литья металлов.Это производственный процесс с историей не менее 3000 лет: первые свидетельства литья глины пришли из Китая, во времена династии Шан (около 1600-1046 гг. до н.э.). Неудивительно, что этот процесс до сих пор так популярен: песок дешев, его много. , гибкий и выдерживает тепло. Сердечники, изготовленные из песка, легко извлекаются: их можно вытряхнуть с помощью встряхивающего стола.Бегунок и литник, используемые для ввода металла в полость формы, либо вырезаются вручную опытными рабочими, либо создаются как часть модели. Изделия для литья в песчаные формы обычно имеют шероховатую поверхность и неточные допуски на размеры, поэтому литье в песчаные формы очень подходит для производства больших и грубых деталей, от декоративных заборов до чугунных горшков и деталей автомобильных двигателей. Подробнее о литье в песчаные формы читайте в предыдущей статье этой серии.

Формовочная оболочка

Литье в оболочку - это форма литья в песчаные формы, которая может обеспечить более точные допуски на размеры.Это очень похоже на песчаную форму, за исключением того, что песок смешивается со смолой.Смесь песка и смолы наливается на каждую половину горячей металлической модели.Эта смесь плавится и охлаждается в оболочку.«Оболочки» форм собираются вместе, обычно поддерживаемые ящиками с песком, заполненными песком.Поскольку смола обеспечивает дополнительную поддержку внутренней поверхности, эти оболочки образуют очень точную форму. Обычно форма оболочки используется для изготовления стержня при традиционном литье в песчаные формы.Смола придает песчаному стержню силу сохранять свою форму, даже когда песчаный стержень находится в зазоре, который станет отливкой.Эти сердечники оболочки могут быть полыми и изготавливаться в горячей металлической форме в процессе, аналогичном литью из шлама.Две половины формы стержня зажимаются и нагреваются, а затем заполняются песком, покрытым смолой.Выпекайте форму до тех пор, пока стенка оболочки не станет достаточно толстой, чтобы поддерживать сердцевину, а затем вылейте излишки незатвердевшего смоляного песка.Когда две половины формы разделены, обнажается твердое ядро.Теперь его можно поместить в форму для литья в песчаные формы, чтобы сформировать пространство в отливке.

Литье по выплавляемым моделям

Литье в песчаные формы на сегодняшний день является наиболее часто используемой формой литья металлов, но один аспект литья в песчаные формы делает его непригодным для некоторых проектов.Модели для литья в песчаные формы необходимо вынимать из форм, которые они изготавливают, что означает сложную конструкцию модели.Требования к чертежу формы, положение линии разъема, ворота, стояк и сердечник требуют от производителя формы тщательного рассмотрения требований формы на каждом этапе процесса литья. Литье по выплавляемым моделям, литье по выплавляемым моделям или процесс точного литья являются альтернативой литью в песчаные формы. , который можно использовать для большинства марок металлов, даже для ферросплавов с высокой температурой плавления, избегая при этом некоторых проблем с формованием при литье в песчаные формы. Дизайнер литья по выплавляемым моделям изготавливает точную металлическую форму, в которую отливают модели из воска или пластика.Эти модели собираются на воротах, которые также сделаны из этого материала: литейщик плавит ворота с помощью горелки, чтобы закрепить на них каждую модель. Затем этот компонент используется для создания оболочки, которая будет использоваться в качестве формы.Его распыляют, наносят кистью или пропитывают суспензией мелких частиц, высокоогнеупорного заполнителя и специального клея, в основном состоящего из этилсиликата.Затем дайте этой смеси затвердеть.Несколько раз покройте модель крупнозернистым раствором, пока вокруг модели не образуется оболочка из заполнителя.Форму ставят до застывания покрытия, а затем нагревают в печи в перевернутом положении, чтобы воск вытек и собрался для повторного использования.После удаления воска форму обжигают в печи предварительного нагрева.Затем форму можно засыпать рыхлым песком и залить любым обычным способом. Когда отливка охлаждается, оболочка вокруг отливки по выплавляемым моделям разбивается и стряхивается с встряхивающего стола.

Литье по выплавляемым моделям обеспечивает превосходную гладкость поверхности и высокую точность размеров.Здесь нет разделительной линии, как при литье в песчаные формы.

Процесс твердого или пенного литья

Процесс литья в форму или пенопласт представляет собой комбинацию песчаной формы и процесса литья по выплавляемым моделям.Используйте модель из пенопласта.Собственно пенопластовая модель может быть дополнена системой ворот и желобов, а припуск на тягу может быть устранен.Иногда форму удаляют перед заполнением, но для некоторых пенопластов форму можно оставить на месте в форме.При впрыскивании горячего металла форма немедленно испаряется. Этот процесс очень подходит для литья одного или нескольких изделий, но иногда литейный цех изготавливает модели из пенопласта в больших масштабах, чтобы увеличить объем производства.Оборудование для изготовления модели из разрушаемой пены требует дополнительных затрат, но если модель очень сложная, экономия всего процесса литья обычно оказывается благоприятной.

Сравнительный процесс литья

Переговоры с производителем помогают найти наиболее рентабельный метод литья для проекта.Если говорить в целом, то черные металлы будут отливать в одноразовых формах, а цветные металлы имеют более широкие возможности, но даже это простое правило имеет исключения. Вхождение в процесс с четким пониманием требований проекта поможет выбрать наилучшую технологию литья.Вам необходимо разработать точные размеры?Насколько тонкой должна быть стена?Каков размер и вес окончательной отливки?Как отделка поверхности?Знание ответов на все эти вопросы заранее поможет опытным дизайнерам понять и направить свои продукты в процессе литья, а также найти лучшее и дешевое ремесло для завершения своей работы.