Odlévání kovů: proces, metody, metody

Kov je základem veškeré moderní civilizace. Celý rok moderní člověk vytěžuje a zpracovává takové množství železa, které by ho celý svět vybral alespoň před pár staletími. A tato potřeba je naprosto opodstatněná, neboť pro jedinou konstrukci je neuvěřitelné množství oceli. Není divu, že se v takových podmínkách neustále zlepšuje lití kovu.

Trochu historie

Nejdůležitějším znakem železa, který si vzal, poleva, "mu" navrhl formu, kterou si člověk všiml i ve starověku. Dnes téměř všichni vědci předpokládají, že počáteční známost člověka s kovem byla způsobena meteority. Meteoritické železo bylo tavitelné, bylo to snadné zvládnout, takže základy odlévání některých vznikajících civilizací studovaly už dávno.

V naší zemi bylo odlévání kovů vždy uznávaným a čestným obchodem, lidé se s tímto remeslem vždy zacházeli s velkým respektem. Známá jsou "Tsar Cannon" a "The Tsar Bell", což jsou mistrovská díla slévárenského řemeslného zpracování ruských mistrů, i když jeden z nich nikdy nevolal a druhý - nestřelil. Uralští sléváři za panování Petra Velikého získali zvláštní popularitu jako dodavatelé spolehlivých zbraní pro armádu. Tento titul je však nyní zcela správně opotřebovaný. Před zvážením hlavních typů lití kovů je třeba říci pár slov o požadovaných vlastnostech surovin.

Jaký by měl být kov pro lití

Nejdůležitější vlastností kovu, který má být použit pro lití, je jeho tekutost. Slitina v roztavené formě by měla proudit co nejsnadněji z jednoho kelímku do druhého, zatímco vyplňuje jeho krátké vybrání. Čím vyšší je tekutost, tím tenčí může být stěna vyrobena s hotovým produktem. S kovem, který proudí špatně, je mnohem obtížnější. Za normálních podmínek se mu podaří uchopit mnohem dříve, než vyplní všechny mezery formuláře. S touto složitostí se průmyslové setkávají, když jsou odlévány kovové slitiny.

Není divu, že se stal litinovým železa oblíbeným materiálem slévárenských dělníků. A to vše proto, že tato slitina má vynikající tekutost, protože s tím, co s ní pracovat, je poměrně jednoduchá. Ocel není tak tekutá, a proto úplně vyplnit formulář (aby se zabránilo dutinám a prázdným místům), musí se uchýlit k různým trikům.

V nejjednodušším případě je při domácím lití požadováno, aby se suroviny roztavily a nalialy do malých částí do vody: zejména je možné vyrobit rybářskou váhu. Tato metoda je však poměrně široce používána i ve zbrojním průmyslu! Z vrcholu speciální věže, která na vnější straně připomíná chladicí věž, se roztaví roztavený kov. Výška konstrukce je taková, že ideálně vytvořená kapička dosáhne zem, již je ochlazena. Takto se výstřel vyrábí v průmyslových množstvích.

"Země" metoda odlévání

Nejjednodušší a starodávná cesta je dát kov do země. Ale jeho "jednoduchost" je poměrně konvenční koncept, protože tato práce vyžaduje extrémně nenáročnou přípravu. Co to znamená?

Nejprve je v modelovém obchodě proveden úplný a maximálně detailní model budoucího odlitku. Jeho velikost by měla být poněkud větší než produkt, který by se měl vyrábět, protože se kov usadí při chlazení. Model je zpravidla odnímatelný, od dvou polovin.

Jakmile se to provede, připraví se speciální formovací směs. Pokud by měl budoucí výrobek mít vnitřní dutiny a dutiny, je třeba připravit i tyče a další tvarovací hmotu. Musí dočasně naplnit ty oblasti, které jsou "prázdné" v hotové části. Máte-li zájem o odlévání kovů doma, ujistěte se, že budete mít na paměti tuto okolnost, jinak by už již naplněná baňka mohla jednoduše vybuchnout tlakem a následky této skutečnosti mohou být nejsmutnější.

Jaké jsou formovací směsi?

Základem je řada druhů písku a jílu, stejně jako pojidla. Ve své roli mohou sloužit oleje přírodní a syntetické, vysoušecí olej, pryskyřice, pryskyřice a alespoň deht.

Dále přichází čas lisovníků, jejichž úkolem je vyrábět formy. Pokud je to snadněji vysvětleno, dělá se to takto: odnese se dřevěná krabička, položí polovinu tvaru (je odnímatelná) a mezery mezi stěnami modelu a tvaru jsou ucpané tvářecí hmotou.

Totéž se děje s druhou polovinou a obě části upevněte kolíky. Je důležité si uvědomit, že do této části formy se vkládají dva speciální kužele, které se při nalévání objeví nahoře. Jeden z nich slouží k vyplnění roztaveného kovu, druhý - k výstupu z expandovaných plynů.

Dokončení přípravné fáze

A teď přichází čas téměř pro nejdůležitější část operace. Opoki se velmi pečlivě oddělil a snažil se neumožnit poškození celistvosti tvářecí směsi. Poté zůstávají v zemi dva jasné a podrobné výtisky budoucích detailů. Poté jsou pokryty speciální barvou. Toto se provádí tak, že roztavený kov nepřichází do přímého kontaktu s půdou tvářecí směsi. Tato technologie odlévání kovů by neměla být povolena, protože v opačném případě se kvalita hotového výrobku může výrazně zhoršit.

Je-li to nutné, současně se odřízne přídavný průchod, který je nezbytný k nalití taveniny. Opoki znovu sklopte a maximálně připojte. Jakmile je formovací směs mírně suchá, můžete začít lití.

Začněte casting

Za prvé, v kupolových pecích, tj. V speciálních pecích, jsou roztavené polotovary z litiny. Pokud se požaduje lití oceli, suroviny se roztaví ve vysokých pecích, otevřených pecích, invertorech a dalších pecích. Roztavit se neželezných kovů, používat speciální tavicí zařízení.

Vše, můžete spustit casting. Pokud je formulář jeden, pak se tavenina vlévá do pánve, jednotlivě. V ostatních případech je zpravidla uspořádán dopravník: buď pás s polotovary jde pod vědro, nebo se lopatka pohybuje přes řady baňek. Zde vše závisí pouze na organizaci výroby. Když přijde čas a kov ochladí, je vyjmuta z formy. Tato metoda je v zásadě ideální v případech, kdy je vyžadováno odlévání kovů doma (např. Pro kovárny). Něco dokonalejší v takových podmínkách je stále nemožné dosáhnout.

Pískové trysky nebo brusky z hotového výrobku odstraňují škálu a přilnavou formovací směs. Mimochodem, tato metoda byla aktivně používána při výrobě nádrží během Velké vlastenecké války. Tak vznikly odlétávací věže a jednoduchost a zpracovatelnost tohoto procesu umožnila vyrábět obrovské množství bojových vozidel, které fronta potřebovala tolik. Jaké další typy odlitků existují?

Odlévání v chladné formě

V současné době však využívají mnohem pokročilejší a technologičtější způsoby výroby odlitých výrobků. Například kovové odlitky v chladné formě. V zásadě se tato metoda v mnoha ohledech podobá tomu popsanému výše, protože v tomto případě se také používají formy. Jen ve stejnou dobu jsou to kovy, což značně zjednodušuje proces výroby velkého rozsahu.

Takže ve dvou polovičních polohách vložte kuželky a tyče (k vyplnění kovu a vytváření dutin) a pevně je upevněte. Všechno, můžete se pustit do práce. Zvláštností této metody je to, že zde roztavený kov extrémně rychle ztuhne, existuje možnost nuceného chlazení forem, a proto je proces uvolňování mnohem rychlejší. Pomocí samotné chladicí formy můžete získat stovky nebo dokonce tisíce odlitků, aniž byste museli věnovat hodně času individuální přípravě forem a tvářecích směsí.

Některé nevýhody metody

Nevýhodou tohoto způsobu lití je skutečnost, že pro ně jsou vhodné pouze takové druhy kovů, které se vyznačují zvýšenou tekutostí v roztavené formě. Například pro ocel je vhodné pouze lití pod tlakem (kolem ní), protože tento materiál nemá vůbec dobré vlastnosti toku. Při působení stlačeného vzduchu se dokonce i ty nejvíce "viskózní" stupně lépe stlačují na požadovaný tvar. Špatná věc spočívá v tom, že obyčejná chladná forma takových extrémních podmínek výroby jednoduše nepřežije a nerozpadne. Proto musíme použít speciální výrobní metodu, o níž budeme diskutovat níže.

Vstřikování

Jak je lití pod tlakem kovy? Již jsme se zabývali některými aspekty uvedenými výše, ale je stále nutné tuto záležitost podrobněji zveřejnit. Všechno je dost jednoduché. Nejprve je to nutné licí formy z vysoce kvalitních ocelí, které mohou být vícestupňové, složité vnitřní tvar. Za druhé, je nutné injektovat zařízení schopné vydávat sedm až sedm set MP.

Hlavní výhodou tohoto způsobu tavení je vysoká produktivita. Co jiného dělá vstřikování? Kovy jsou v tomto případě mnohem méně a kvalita povrchu hotového výrobku je velmi dobrá. Poslední okolnost znamená odmítnutí komplikovaného a spíše strašného postupu čištění a leštění. Z jakých materiálů s touto výrobní metodou je vhodnější vyrábět hotové výrobky a části?

Nejčastěji používané slitiny na bázi hliníku, zinku, mědi a cínu olova (lití neželezných kovy). Bod tání jsou relativně malé, a proto je dosažena velmi vysoká zpracovatelnost celého procesu. Kromě toho má tato surovina po ochlazení poměrně malý sediment. To znamená, že je možné vyrábět díly s velmi malými tolerancemi, což je nesmírně důležité při výrobě moderních technologií.

Složitost této metody spočívá v tom, že při oddělení hotových výrobků od forem mohou být poškozeny. Kromě toho je tato metoda vhodná pouze pro výrobu dílů s relativně malou tloušťkou stěny. Faktem je, že tlustá vrstva kovu bude extrémně nerovnoměrně zmrzlá, což předurčuje tvorbu skořápek a jeskyní.

Odrůdy zařízení pro "drcení" lití

Všechny stroje používané při tomto způsobu odlévání kovových výrobků jsou rozděleny do dvou velkých skupin: s horkou a studenou odlitkovou komorou. "Horká" odrůda se nejčastěji používá pouze u slitin na bázi zinku. V tomto případě je samotná odlévací komora ponořena do horkého kovu. Pod tlakem vzduchu nebo speciálním pístem proudí do licí dutiny.

Zpravidla se nevyžaduje silná vstřikovací síla, tlak je dostatečný až do 35-70 MPa. Takže formy pro lití kovu mohou být v tomto případě mnohem jednodušší a levnější, což příznivě ovlivňuje konečné náklady na výrobek. Při tváření za studena musí být roztavený kov "houstán" hluboko do licí komory při zvláště vysokém tlaku. Současně může dosáhnout 700 MPa.

Kde se používají díly vstřikováním?

Jsou všude. V telefonech, počítačích, kamerách a pračkách se všude objevují přesně tyto části. Zvláště široce se používá při stavbě strojů, včetně přímo souvisejících s leteckým a dokonce i vesmírným průmyslem. Hmotnost odlitých částí se může pohybovat od několika gramů do 50 kilogramů (a dokonce i výše). Může být provedeno jakékoliv jiné "zpracování" kovů? Ano, stále existuje mnoho způsobů.

Vstřikování

Stejně jako v prvním případě uvažujeme, lidstvo už od starověku o způsobu odlévání roztaveného kovu do připraveného modelu, z parafinu nebo vosku věděl. Jednoduše se vloží do baňky a mezery se naplní tvarovací směsí. Tavenina rozpustí vosk a ideálně vyplní celý objem primárního polotovaru. Tato metoda je dobrá, protože model není třeba vyjmout z baňky. Kromě toho je možné získat podrobnosti o prosté dokonalé kvalitě, tento proces odlévání kovů je poměrně snadný k automatizaci.

Odlévání do skořepinových forem

Pokud je odlévání poměrně jednoduché a "kosmická" síla z hotového výrobku se nevyžaduje, může být použita metoda odlévání do skořepinových forem. Byly vyrobeny z nepaměti a jako základ se používá jemný křemenný písek a pryskyřice. Dnes se přirozeně používají různé syntetické sloučeniny.

Pak vezměte rozebíratelné kovové modely, skládající se ze dvou polovin, a položte je na povrch, zahřátý na asi 300 stupňů na stupnici Celsia. Potom se do ní vlévá formovací směs (písek a suchá pryskyřice) tak, aby zcela pokrývala povrch kovových modelů. Pod vlivem tepla se pryskyřice roztaví a v tloušťce písku se objeví poměrně silná "baňka".

Jakmile je vše mírně ochlazeno, mohou být odstraněny kovové prasata a písek poslán na "pražení" v troubě. Poté jsou vytvořeny v dostatečně silném tvaru: spojením dvou polovin z nich je možné nalévat do nich roztavený kov. Jaké další metody existují pro lití kovů?

Odstředivé lití

V tomto případě se tavenina nalije do zvláštního tvaru, který se otáčí ve velmi vysoké rychlosti ve vodorovném nebo svislém výstupku. V důsledku působení silných rovnoměrně aplikovaných odstředivých sil kov rovnoměrně proudí do všech mezer formy, čímž dosahuje vysoké kvality hotového výrobku. Tato metoda odlévání je ideální pro výrobu různých typů trubek. Umožňuje vytvořit mnohem rovnoměrnější tloušťku stěny, což je velmi obtížné dosáhnout pomocí "statických" metod.

Elektrické odlévání

Existují nějaké způsoby odlévání kovů, které lze správně nazvat moderní? Elektrické odlévání. V tomto případě, tekutý kov Nejprve přijmou, působí na dříve připravenou surovinu silnými výboji elektrického oblouku. Lze použít i železo a malta, když se železo roztaví z tepla nahromaděného struskou. Ale naposled, mocné výboje jednat.

Poté se kapalný kov, který se nikdy nedotkl vzduchu během celého procesu, vstupuje do krystalizační komory, která je "v kombinaci" také formou. Tato metoda se používá pro poměrně jednoduché a hromadné odlitky, pro jejichž výrobu není třeba dodržovat mnoho podmínek.

Vakuová výplň

Používá se pouze v případě "elitních" materiálů, jako je zlato, titan, vysoce kvalitní ocel. Současně se kov taví za vakuových podmínek a pak se rychle (za stejných podmínek) rozdělí podle tvarů. Metoda je dobrá v tom, že když je použita, vytváření vzduchových dutin a dutin ve výrobku je prakticky eliminováno, protože množství přítomných plynů je minimální. Je důležité si uvědomit, že hmotnost odlitků v tomto případě nesmí překročit stovky až dva kilogramy.

Je možné získat podrobnosti o větší hmotnosti?

Ano, taková technologie existuje. Použije se však pouze v těch případech, kdy se současně zpracovává ze 100 tun oceli a více. Za prvé se kov roztaví za vakuových podmínek a pak se nalije do speciálních tvarovacích kbelíků, které jsou také chráněny před zaváděním vzduchu do dutiny.

Poté může být dokončená tavenina rozdělena do tvarů, ze kterých byl předem také čerpán vzduch. V důsledku toho vznikla ocel technologický proces, poměrně drahé. Používá se k výkovkům, a také u některých typů všech stejných odlitků, když je třeba získat polotovary a detaily nejvyšší kvality.

Odlévání na spalitelných (spalitelných) modelech

Na kvalitu odlitku a jednoduchosti je tato metoda jednou z nejvýnosnějších, a proto je v moderním průmyslu používána stále více a více. Nejpopulárnější je odlévání kovů, jejichž výroba roste rok od roku, se těší v Číně a USA, neboť průmyslová základna z obou zemí mají nejvyšší požadavky na kvalitu oceli. Výhodou této metody je, že umožňuje odlévání bez omezení hmotnosti a rozměrů.

V mnoha ohledech je to podobné výše popsaným způsobem nás: v tomto případě je počáteční Model není z vosku nebo jílu, ale z nyní široce distribuované pěny. Vzhledem k tomu, že tento materiál má své specifické vlastnosti, směs pískového pojidla se naplní do baňky pod tlakem asi 50 kPa. Nejčastěji se tato metoda používá v případech, kdy je třeba vyrábět díly s hmotností od 100 gramů do dvou tun.

Již jsme však uvedli, že neexistují žádné přísné omezení velikosti dílů. Tímto způsobem odlévání lze dokonce vyrobit i komponenty pro lodní motory, které se nikdy nelišily ve velikosti. Pro každou tunu kovových surovin se spotřebuje následující množství dodatečných materiálů:

• Křemenný písek jemný - 50 kg.
• Speciální nelepivý povlak - 25 kg.
• Granulovaný expandovaný polystyren - 6 kg.
• Hustý polyethylenový film - 10 metrů čtverečních. m.

Celá formovací směs je čistý křemenný písek bez dalších přísad a přísad. Může být použito přibližně o 95-97% použito opakovaně, což výrazně zvyšuje hospodárnost a snižuje náklady na proces.

Takže odlévání kovů (fyzikální proces byl částečně zkoumán námi) je "mnohostranným" fenoménem, ​​protože dnes je spousta nejnovějších technik. Moderní průmysl současně používá metody, které byly používány před několika tisíci lety, a přizpůsobily je současným skutečnostem.