Tuangan logam: proses, kaedah, kaedah

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Logam adalah asas kepada semua tamadun moden. Dalam setahun, manusia moden mengekstrak dan memproses sejumlah besar besi sahaja yang sebelum seluruh dunia akan mengambilnya selama sekurang-kurangnya beberapa abad. Dan keperluan ini adalah wajar sepenuhnya, kerana pembinaan sahaja memerlukan jumlah keluli yang luar biasa. Tidak menghairankan, tuangan logam dalam keadaan sedemikian sentiasa diperbaiki.

Sedikit sejarah

Ciri besi yang paling penting untuk diambil, menguatkan, bentuk "dicadangkan" kepadanya, seseorang perasan pada zaman dahulu. Hari ini, hampir semua saintis menganggap bahawa kenalan awal manusia dengan logam berlaku terima kasih kepada meteorit. Besi meteorit boleh melebur dan mudah diproses, jadi asas tuangan dipelajari oleh beberapa tamadun yang baru lahir suatu masa dahulu.

Di negara kita, tuangan logam telah menjadi perniagaan yang dihormati dan dihormati selama berabad-abad, orang ramai sentiasa menghormati kraf ini. "Tsar Cannon" dan "Tsar Bell" terkenal secara meluas, yang merupakan karya agung kemahiran casting tuan Rusia, walaupun salah seorang daripada mereka tidak pernah berdering, dan yang kedua tidak menembak. Kastor Ural dalam pemerintahan Peter the Greatmendapat kemasyhuran tertentu sebagai pembekal senjata yang boleh dipercayai untuk tentera. Walau bagaimanapun, mereka betul-betul membawa gelaran ini walaupun sekarang. Sebelum kita melihat jenis utama tuangan logam, anda perlu menyebut beberapa perkataan tentang ciri-ciri bahan mentah yang diperlukan.

Apakah yang sepatutnya menjadi logam untuk tuangan

Sifat logam yang paling penting untuk digunakan untuk tuangan ialah kecairannya. Aloi dalam bentuk cair harus mengalir semudah mungkin dari satu pijar ke pijar yang lain, sambil mengisi ceruk terkecilnya. Semakin tinggi kecairan, semakin nipis dinding boleh dibuat dalam produk siap. Dengan logam yang merebak dengan buruk, ia adalah lebih sukar. Dalam keadaan biasa, dia berjaya merebut lebih awal daripada dia mengisi semua ruang dalam borang. Inilah kesukaran yang dihadapi oleh industrialis semasa menuang aloi logam.

Tidak menghairankan bahawa besi tuang telah menjadi bahan kegemaran faundri. Ini kerana aloi ini mempunyai kecairan yang sangat baik, menjadikannya agak mudah untuk digunakan. Keluli tidak begitu cair, dan oleh itu, untuk mengisi sepenuhnya acuan (supaya tiada rongga dan lompang), seseorang itu perlu menggunakan pelbagai helah.

Dalam kes paling mudah, apabila tuangan logam rumah diperlukan, bahan mentah dicairkan dan dituangkan ke dalam air dalam bahagian kecil: ini adalah bagaimana, khususnya, anda boleh membuat bejana untuk memancing. Tetapi kaedah ini secara relatifnya digunakan secara meluas walaupun dalam industri senjata! Dari bahagian atas menara khas, menyerupai menara penyejuk dalam garis besar, cairlogam. Ketinggian struktur adalah sedemikian rupa sehingga titisan yang terbentuk dengan sempurna, telah disejukkan, sampai ke tanah. Beginilah cara pukulan dihasilkan pada skala industri.

Kaedah tuangan bumi

Kaedah yang paling mudah dan kuno ialah menuang logam ke dalam tanah. Tetapi "kesederhanaan"nya adalah konsep yang agak bersyarat, kerana kerja ini memerlukan persiapan yang sangat teliti. Apakah maksudnya?

Pertama, model bersaiz penuh dan paling terperinci bagi pemutus masa hadapan dibuat di kedai model. Lebih-lebih lagi, saiznya harus agak lebih besar daripada produk yang sepatutnya diperoleh, kerana logam akan mendap apabila disejukkan. Sebagai peraturan, model dibuat boleh tanggal, daripada dua bahagian.

Setelah ini selesai, pasir acuan khas disediakan. Jika produk masa depan harus mempunyai rongga dan lompang dalaman, maka ia juga perlu untuk menyediakan rod, serta sebatian acuan tambahan. Mereka mesti mengisi sementara kawasan yang "kosong" di bahagian siap. Jika anda berminat untuk menuang logam di rumah, pastikan anda mengingati fakta ini, kerana jika tidak, kelalang yang sudah diisi hanya boleh dikoyakkan oleh tekanan, dan akibatnya boleh menjadi yang paling menyedihkan.

Pasir acuan diperbuat daripada apa?

Asasnya ialah pelbagai gred pasir dan tanah liat, serta pengikat. Peranan mereka boleh dimainkan oleh minyak asli dan sintetik, minyak pengering, damar, rosin, dan juga tar.

Seterusnya datang masa pengacu, yang tugasnya adalah membuat acuan. Jika anda menerangkanlebih mudah, ia dilakukan seperti ini: kotak kayu diambil, separuh daripada acuan diletakkan di dalamnya (ia juga boleh ditanggalkan), dan jurang antara dinding model dan acuan tersumbat dengan komposisi acuan.

Perkara yang sama dilakukan dengan separuh masa kedua dan kencangkan kedua-dua bahagian dengan pin. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa dua kon khas dimasukkan ke dalam bahagian bentuk yang akan berada di bahagian atas apabila dituangkan. Salah satunya digunakan untuk menuang logam cair, yang kedua - untuk keluar dari gas yang mengembang.

Tamat fasa persediaan

Dan kini tiba masanya untuk bahagian operasi yang paling penting. Kelalang dipisahkan dengan sangat berhati-hati, cuba mengelakkan pelanggaran keutuhan pasir. Selepas itu, dua jejak jelas dan terperinci bahagian masa depan kekal di dalam tanah. Selepas itu, mereka ditutup dengan cat khas. Ini dilakukan supaya logam cair tidak bersentuhan langsung dengan tanah pasir. Teknologi tuangan logam tidak sepatutnya membenarkan ini, jika tidak, kualiti produk siap mungkin merosot dengan ketara.

Jika ini perlu, pada masa yang sama laluan gating tambahan dipotong, yang diperlukan untuk menuang cair. Kelalang itu sekali lagi dilipat dan disambungkan sekuat mungkin. Setelah pasir kering sedikit, anda boleh mula menuang.

Mulakan menghantar

Pertama, dalam kubah, iaitu, relau khas, kosong besi tuang dicairkan. Jika ia diperlukan untuk menuang keluli, maka bahan mentah dicairkan dalam relau letupan, perapian terbuka, penyongsang dan relau lain. Untuk membawa masukkeadaan cair logam bukan ferus, gunakan peranti lebur khusus.

Semuanya, anda boleh mula menghantar. Sekiranya terdapat hanya satu bentuk, maka cair dituangkan ke dalamnya dengan senduk, secara individu. Dalam kes lain, sebagai peraturan, penghantar diatur: sama ada tali pinggang dengan kosong berada di bawah senduk, atau senduk bergerak di atas barisan kelalang. Semuanya bergantung semata-mata pada organisasi pengeluaran. Apabila tiba masanya dan logam menjadi sejuk, ia dikeluarkan dari acuan. Pada dasarnya, kaedah ini sesuai dalam kes di mana pemutus logam diperlukan di rumah (untuk pemalsuan, contohnya). Apa-apa sahaja yang lebih sempurna dalam keadaan sedemikian tidak akan tercapai.

Mesin peletupan pasir atau pengisar mengeluarkan skala dan pasir acuan melekat daripada produk siap. Dengan cara ini, kaedah ini digunakan secara aktif dalam pengeluaran kereta kebal semasa Perang Patriotik Besar. Beginilah cara menara tuang dihasilkan, dan kesederhanaan serta kebolehkilangan proses ini memungkinkan untuk menghasilkan sejumlah besar kenderaan tentera yang sangat diperlukan oleh bahagian hadapan. Apakah jenis tuangan logam lain yang wujud?

Pemutus mati

Tetapi kini mereka menggunakan kaedah yang jauh lebih maju dan berteknologi maju untuk penghasilan produk tuang. Contohnya, tuangan logam dalam acuan sejuk. Pada dasarnya, kaedah ini dalam banyak aspek menyerupai yang diterangkan di atas, kerana dalam kes ini acuan tuangan juga digunakan. Hanya pada masa yang sama ia adalah logam, yang sangat memudahkan proses pengeluaran berskala besar.

Jadi, kon dan rod dimasukkan ke dalam dua bahagian (untuk menuang logam dan membentuk lompang), dankemudian mengikatnya dengan kuat antara satu sama lain. Semuanya, anda boleh bekerja. Keistimewaan kaedah ini ialah di sini logam cair menjadi pejal dengan sangat cepat, terdapat kemungkinan penyejukan paksa acuan, dan oleh itu proses pelepasan lebih cepat. Dengan hanya satu acuan, anda boleh mendapatkan ratusan, jika tidak beribu-ribu, tuangan, sambil tidak menghabiskan banyak masa untuk penyediaan individu acuan dan pasir.

Beberapa kelemahan kaedah

Kelemahan kaedah tuangan ini adalah hakikat bahawa hanya jenis logam yang dicirikan oleh peningkatan kecairan dalam bentuk cair yang sesuai untuknya. Sebagai contoh, hanya tuangan tekanan yang sesuai untuk keluli (kira-kira di bawah), kerana bahan ini tidak mempunyai kecairan yang baik sama sekali. Di bawah tindakan udara termampat, walaupun gred keluli yang paling "mulur" mengambil bentuk yang diperlukan dengan lebih baik. Perkara yang buruk ialah acuan sejuk biasa tidak dapat menahan keadaan pengeluaran yang melampau dan akan runtuh. Oleh itu, anda perlu menggunakan kaedah pengeluaran khas, yang akan kami bincangkan di bawah.

Acuan suntikan

Bagaimanakah tuangan die - di bawah tekanan - logam dijalankan? Kami telah mempertimbangkan beberapa aspek di atas, tetapi masih perlu untuk mendedahkan isu ini dengan lebih terperinci. Semuanya agak mudah. Pertama, acuan tuangan yang diperbuat daripada gred keluli berkualiti diperlukan, yang boleh menjadi bentuk dalaman yang kompleks berbilang peringkat. Kedua, kami memerlukan peralatan pengepaman yang mampu menghantar dari tujuh hingga tujuh ratus MP.

Kelebihan utamakaedah peleburan ini adalah produktiviti yang tinggi. Apa lagi yang menyediakan pengacuan suntikan? Dalam kes ini, lebih kurang logam digunakan, dan kualiti permukaan produk siap adalah sangat baik. Keadaan terakhir membayangkan penolakan prosedur pembersihan dan pengisaran yang rumit dan agak suram. Apakah bahan yang merupakan bahan terbaik untuk kaedah pengeluaran ini untuk menghasilkan produk siap dan bahagian?

Ali yang paling biasa digunakan adalah berasaskan aluminium, zink, kuprum dan plumbum timah (tuangan logam bukan ferus). Suhu lebur mereka agak rendah, dan oleh itu kebolehkilangan yang sangat tinggi bagi keseluruhan proses dicapai. Selain itu, bahan mentah ini mempunyai sedimen yang agak kecil apabila disejukkan. Ini bermakna adalah mungkin untuk menghasilkan bahagian dengan toleransi yang sangat kecil, yang sangat penting dalam pengeluaran teknologi moden.

Kerumitan kaedah ini ialah apabila produk siap dipisahkan daripada acuan, ia mungkin rosak. Di samping itu, kaedah ini hanya sesuai untuk pembuatan bahagian dengan ketebalan dinding yang agak kecil. Hakikatnya ialah lapisan logam yang tebal akan mengeras dengan sangat tidak sekata, yang akan menentukan pembentukan cengkerang dan rongga.

Pelbagai pemasangan untuk tuangan tekanan

Semua mesin yang digunakan dalam kaedah tuangan produk logam ini dibahagikan kepada dua kumpulan besar: dengan ruang tuangan panas dan sejuk. Varieti "panas" paling kerap hanya boleh digunakan untuk aloi berasaskan zink. Dalam kes ini, ruang pemutus itu sendiri direndam dalam logam panas. Dibawah tekananudara atau omboh khas, ia mengalir ke dalam rongga tuangan.

Sebagai peraturan, daya suntikan yang kuat tidak diperlukan, tekanan sehingga 35-70 MPa sudah memadai. Jadi, dalam kes ini, acuan untuk pemutus logam boleh menjadi lebih mudah dan lebih murah, yang mempunyai kesan yang paling baik terhadap kos akhir produk. Dalam acuan tuangan sejuk, logam cair perlu "didorong" jauh ke dalam ruang tuangan di bawah tekanan yang sangat tinggi. Pada masa yang sama, ia boleh mencapai 700 MPa.

Di manakah bahagian acuan suntikan digunakan?

Mereka ada di mana-mana. Dalam telefon, komputer, kamera dan mesin basuh, di mana-mana terdapat butiran yang diperoleh menggunakan kaedah khusus ini. Ia digunakan secara meluas oleh kejuruteraan mekanikal, termasuk yang berkaitan secara langsung dengan industri penerbangan dan juga angkasa lepas. Jisim bahagian tuang boleh berbeza dari beberapa gram hingga 50 kilogram (dan lebih tinggi lagi). Bolehkah beberapa "pemprosesan" logam lain dengan tuangan digunakan? Ya, dan terdapat banyak lagi cara.

Tuang lilin yang hilang

Seperti dalam kes pertama yang kita pertimbangkan, sejak zaman purba manusia telah mengetahui tentang kaedah menuang logam cair ke dalam model pra-sedia yang diperbuat daripada parafin atau lilin. Ia hanya diletakkan di dalam kelalang dan celah diisi dengan pasir acuan. Leburan melarutkan lilin dan idealnya mengisi keseluruhan isipadu bahan kerja utama. Kaedah ini bagus kerana model tidak perlu dikeluarkan dari kelalang. Di samping itu, adalah mungkin untuk mendapatkan bahagian kualiti yang sempurna, proses pemutus inilogam agak mudah untuk diautomasikan.

Tuang cangkerang

Jika tuangan agak mudah, dan kekuatan "ruang" daripada produk siap tidak diperlukan, kaedah tuangan ke dalam acuan cengkerang boleh digunakan. Mereka telah dibuat sejak zaman berzaman, dan pasir kuarza halus dan resin digunakan sebagai asas. Hari ini, sudah tentu, pelbagai sebatian sintetik digunakan sebagai yang terakhir.

Kemudian, model logam boleh lipat diambil, terdiri daripada dua bahagian, dan diletakkan di atas permukaan yang dipanaskan hingga kira-kira 300 darjah Celsius. Kemudian campuran acuan (dari pasir dan resin kering) dituangkan ke tempat yang sama supaya ia menutup sepenuhnya permukaan model logam. Di bawah pengaruh haba, resin cair, dan "kelalang" yang agak kuat muncul dalam ketebalan pasir.

Sebaik sahaja semuanya sejuk sedikit, jongkong logam boleh dikeluarkan dan pasir boleh dihantar ke ketuhar untuk “dipanggang”. Selepas itu, bentuk yang cukup kuat diperoleh: dengan menyambungkan dua bahagiannya, logam cair boleh dituangkan ke dalamnya. Apakah kaedah tuangan logam lain yang ada?

Pemutus emparan

Dalam kes ini, leburan dituangkan ke dalam bentuk khas, yang berputar pada kelajuan yang sangat tinggi dalam unjuran mendatar atau menegak. Hasil daripada tindakan daya emparan yang sama digunakan, logam mengalir sama rata ke semua celah acuan, dengan itu mencapai kualiti produk siap yang tinggi. Kaedah tuangan ini sesuai untuk pengeluaran pelbagai jenis paip. Ia membolehkan membentuk ketebalan yang lebih seragamdinding, yang amat sukar dicapai menggunakan kaedah "statik".

Pemutus sanga elektrik

Adakah terdapat sebarang cara untuk menuang logam yang boleh dipanggil moden? Pemutus elektroslag. Dalam kes ini, logam cecair mula-mula diperoleh dengan bertindak pada bahan mentah yang telah disediakan sebelum ini dengan nyahcas arka elektrik yang berkuasa. Kaedah tanpa arka juga boleh digunakan, apabila besi cair daripada haba yang terkumpul oleh sanga. Tetapi yang terakhir dipengaruhi oleh pelepasan yang kuat.

Selepas itu, logam cecair, yang tidak pernah bersentuhan dengan udara sepanjang keseluruhan proses, memasuki kebuk penghabluran, yang "secara gabungan" juga merupakan acuan tuangan. Kaedah ini digunakan untuk tuangan yang agak mudah dan besar-besaran, untuk pembuatan yang banyak syarat tidak perlu dipatuhi.

Pengisian vakum

Hanya digunakan untuk bahan "bertaraf tinggi" seperti emas, titanium, keluli tahan karat. Dalam kes ini, logam cair di bawah keadaan vakum, dan kemudian dengan cepat (di bawah keadaan yang sama) diedarkan ke dalam acuan. Kaedah ini adalah baik kerana apabila ia digunakan, pembentukan rongga udara dan rongga dalam produk secara praktikalnya dikecualikan, kerana jumlah gas yang ada di sana adalah minimum. Adalah penting untuk diingat bahawa berat tuangan dalam kes ini tidak boleh melebihi seratus atau dua kilogram.

Adakah mungkin untuk mendapatkan bahagian yang lebih besar?

Ya, teknologi sedemikian wujud. Tetapi ia hanya boleh digunakan dalam kes di mana seratus tan keluli diproses pada masa yang sama.dan banyak lagi. Mula-mula, logam dicairkan dalam keadaan vakum, dan kemudian ia dituangkan bukan ke dalam acuan, tetapi ke dalam senduk acuan khas, yang juga dilindungi daripada udara memasuki rongganya.

Selepas itu, cair siap boleh diedarkan ke dalam acuan, dari mana udara juga sebelum ini dipam keluar dengan pam. Keluli yang diperoleh hasil daripada proses teknologi sedemikian agak mahal. Ia digunakan untuk menempa, serta beberapa jenis tuangan yang sama, apabila ia diperlukan untuk mendapatkan bahagian kosong dan bahagian yang berkualiti tinggi.

Memutuskan pada corak bergas (terbakar)

Dari segi kualiti tuangan dan kesederhanaan, kaedah ini adalah salah satu yang paling menguntungkan, dan oleh itu ia digunakan lebih dan lebih meluas dalam industri moden. Tuangan logam sedemikian, yang pengeluarannya meningkat dari tahun ke tahun, sangat popular di RRC dan Amerika Syarikat, kerana pangkalan perindustrian kedua-dua negara ini dibezakan oleh keperluan terbesar untuk keluli berkualiti tinggi. Kelebihan kaedah ini ialah ia membolehkan pengeluaran tuangan tanpa sebarang sekatan pada berat dan saiz.

Dalam banyak cara, kaedah ini serupa dengan yang diterangkan di atas: sebagai contoh, dalam kes ini, model utama digunakan bukan dari lilin atau plastisin, tetapi dari buih yang kini meluas. Oleh kerana bahan ini mempunyai spesifiknya sendiri, campuran pasir pengikat dibungkus ke dalam kelalang di bawah tekanan kira-kira 50 kPa. Selalunya, kaedah ini diamalkan dalam kes-kes yang perlu membuat bahagian yang beratnya dari 100 gram hingga dua tan.

Walau bagaimanapun, kami telah menyatakan bahawa beberapa sekatan ketat terhadapbutiran saiz no. Jadi, menggunakan kaedah tuangan ini, malah komponen untuk enjin kapal boleh dihasilkan, yang tidak pernah bersaiz "sederhana". Untuk setiap tan bahan mentah logam, jumlah bahan tambahan berikut digunakan:

• Pasir kuarza halus - 50 kg.
• Salutan tidak melekat khas - 25 kg.
• Buih polistirena berbutir - 6 kg.
• Filem polietilena padat - 10 persegi. m.

Semua pasir acuan adalah pasir kuarza tulen tanpa sebarang bahan tambahan dan bahan tambahan. Ia boleh menjadi kira-kira 95-97% boleh diguna semula, yang sangat meningkatkan ekonomi dan mengurangkan kos proses.

Oleh itu, tuangan logam (fizik proses telah dipertimbangkan sebahagiannya oleh kami) adalah fenomena "pelbagai segi", kerana hari ini terdapat banyak kaedah baharu. Pada masa yang sama, industri moden menggunakan kaedah yang telah digunakan sejak beberapa ribu tahun dahulu, agak menyesuaikannya dengan realiti semasa.