Жидкая штамповка алюминия

Серийная штамповка алюминия в кратчайшие сроки

Для просмотра видео требуется современный браузер с поддержкой видео HTML5.

Серийная штамповка алюминия в кратчайшие сроки

Листовая штамповка алюминия и других металлов

Профессиональная станочная штамповка листовых заготовок – довольно молодая технология: первые ее успешные опыты относятся к 90-м годам ХIХ века. Однако развивалась она очень быстро: уже через каких-то 20 лет единичные операции на разрозненном оборудовании начали уступать место работе на сборочных линиях. А в 20-е годы ХХ столетия были опробованы и успешно внедрены в производство методики антикоррозионной защиты штампованных изделий.

Современная штамповка алюминия листового выполняется на высокотехнологичных штамповочных прессах. Выбор технологии обработки листов зависит от их толщины.

Горячая объемная штамповка алюминиевых сплавов

Тем не менее, возможности даже очень мощного оборудования небезграничны. И если металл толщиной до 10 мм оно сможет деформировать без какого-либо ущерба для заготовок, более толстые листы перед штамповкой необходимо нагревать. Такая технология называется горячей.

Горячая штамповка алюминия используется не менее часто, чем для стали. Во-первых, потому что в зависимости от вхождения других элементов пластические свойства металла могут увеличиваться или уменьшаться. Во-вторых, при работе с листовым прокатом большой толщины без нагрева можно испортить даже самый гибкий лист.

Для получения объемных изделий нагрев перед штамповкой не просто желателен, а обязателен, так как деформация получается значительной. Металл во время процесса не просто гнется, но и вытягивается в различных направлениях, а при этом неизбежно меняется его первичная толщина.

Холодная штамповка алюминия

Холодной штамповке из алюминия заготовки подвергаются без нагрева. И тонколистовой металл на “отлично” выдерживает испытание на гибкость, которое готовят для него два основных участника процесса – неподвижная матрица и подвижный пуансон.

Под этим видом обработки понимается не одна операция, а целый комплекс действий, которые можно условно определить как разделяющие и формоизменяющие. При разделяющих воздействиях заготовка меняет форму благодаря резке, вырубке, пробивке и прочим способам отделить часть от целого.

Резка выполняется на различном оборудовании: от механических ножниц до лазерного станка. Линия реза заготовки может быть как прямой, так и фигурной. Инструментом для пробивки становится пробивной пресс. После его прохождения на будущей детали появляются отверстия. Вырубка используется для получения заготовок со сформированным замкнутым контуром.

Намного более разнообразны формообразующие операции холодной штамповки алюминия. К ним относятся:

  • гибка,
  • скручивание,
  • вытяжка,
  • рельефная формовка,
  • обжим и пр.

Цена штамповки металла

Типовые поковки, изготавливаемые
горячей объемной штамповкой

Штамповка деталей и изготовление штампов

Мы не упомянули о главном “действующем лице” штамповки из алюминия помимо станков. Это, конечно же, штампы – детали, придающие безликой заготовке необходимую форму. Они являются функциональными органами любого прессового станка. По сути, штампы – расходные материалы, которые со временем изнашиваются. Но перед тем как отправиться на переплавку, они способны выполнить тысячи однотипных действий.

Изготовление штампов для кузнечно-штамповочных производств – самостоятельная отрасль металлообработки. Передовые предприятия, в том числе и наш цех, готовы предложить заказчику выпуск не только типовых деталей, но и уникальных, созданных по индивидуальному проекту.

Холодная технология штамповки листового металла:
очевидные преимущества

Преимущества жидкой штамповки

Достаточно своеобразной технологией считается жидкая штамповка алюминия – методика, сочетающая сразу две технологии: штамповки и литья. Ее отличие в том, что металл поступает в матрицу в жидком, то есть в расплавленном виде. Затем к работе подключается пуансон, выдавливающий материал и придающий ему необходимую форму.

Этот способ используется не так часто и в специфических целях: для изготовления тонкостенных корпусов техники. При этом он считается одним из самых прогрессивных, так как произведенные детали имеют четкие контуры, ровную поверхность без шероховатостей и других дефектов, а структура металла не страдает в процессе жесткой деформации.

Жидкая штамповка алюминия

ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва, Россия:

Е. Н. Сосенушкин, профессор кафедры «Системы пластического деформирования», эл. почта: sen@stankin.ru
Е. А. Яновская, доцент кафедры «Прикладная математика»
К. Н. Иванов, студент
Т. А. Кинжаев, студент

Существенным отличием технологии жидкой штамповки от других процессов формообразования пластическим деформированием является процесс затвердевания расплава, охлаждающегося в штампе, в результате зарождения и роста кристаллов. На этапе структурообразования формируются технологические и эксплуатационные свойства поковок, зависящие от количества, скорости, формы роста кристаллов и их ориентации в объеме поковки. Высокая точность размеров и низкая шероховатость поверхности, достижимые при изготовлении рабочих деталей штампов, позволяют получать поковки высокого качества. Термодинамические процессы, сопровождающие затвердевание расплава и являющиеся весьма сложными, описываются уравнениями математической физики. В статье рассмотрена математическая модель процесса затвердевания расплава в двухфазной зоне при формообразовании поковки жидкой штамповкой. Из совместного решения дифференциальных уравнений теплопроводности Фурье для расплава, двухфазной зоны и твердой корки устанавливается кинетика затвердевания, от которой зависит формирование структуры поковки. Оценено влияние внешнего давления на температурные поля и составляющие времени затвердевания полых тонкостенных поковок. Установленные расчетом технологические параметры использованы при экспериментальной штамповке полых осесимметричных поковок. Проведено исследование микроструктуры и оценена микротвердость на различных участках сечения поковки. Дефектов в виде усадочной раковины, газовой пористости и микротрещин не обнаружено.

1. Вейник А. И. Тепловые основы теории литья. — М. : Машгиз, 1960. — 436 с.
2. Баландин Г. Ф. Теория формирования отливки: Основы тепловой теории. Затвердевание и охлаждение отливки. — М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1998. — 360 с.
3. Батышев А. И., Батышев К. А., Смолькин А. А., Безпалько В. И. Заготовки поршней, изготавливаемые литьем с кристаллизацией под давлением // Известия МГТУ «МАМИ». Т. 2. № 1 (19). 2014. С. 50–52.
4. Сосенушкин Е. Н. Штамповка кристаллизующегося металла // Вестник МГТУ «Станкин». 2010. № 2. С. 12–20.
5. Vanluu D., Schengdun Zh., Wenjie L., Chenyang Zh. Effect of process parameters on microstructure and mechanical properties in AlSi9Mg connecting-rod fabricated by semisolid squeeze casting // Mater. Sci. and Eng: A. 2012. Vol. 558. P. 95–102.
6. Халикова Г. Р., Трифонов В. Г. Влияние режимов кристаллизации при жидкой штамповке на структуру и свойства высокопрочного алюминиевого сплава 1960 // Письма о материалах. 2012. Т. 2, № 3 (7). С. 147–151.
7. Трифонов В. Г., Халикова Г. Р. Жидкая штамповка автомобильных колес // Письма о материалах. 2013. Т. 3, № 1. С. 56–59.
8. Пат. 2308346 РФ. Способ формообразования шаровых мелющих тел из чугуна / Артес А. Э., Сосенушкин Е. Н., Володин А. М., Сорокин В. А., Французова Л. С., Гри шин В. В., Сосенушкин С. Е.; заявл. 21.06.2005 ; опубл. 20.10.2007. Бюл. № 29.
9. Белоусов И. Я., Сапрыкин А. А., Сивак Б. А. Особенности процесса жидкой штамповки заготовок поршней двигателей внутреннего сгорания / Сб. трудов конференции «Неделя металлов в Москве». — М. : ОАО «АХК «ВНИИМЕТМАШ им. академика А. И. Целикова», 2008. С. 423–428.
10. Сосенушкин Е. Н., Французова Л. С., Яновская Е. А., Кинжаев Т. А. Моделирование и освоение технологии штамповки кристаллизующегося металла // Металлург. 2018. № 3. С. 25–29.
11. Liqun H., Zhiyuan X., Sumei Li, Yunbo F., Jinhua W., Sha Nie. Microstructure and mechanical properties of castings of aluminum alloys after liquid stamping // Spec. Cast. And Nonferrous Alloys. 2013. Vol. 33. Iss. 11. P. 1021–1023.
12. Койдан И. М., Журавлев А. С. Современные технологии изготовления заготовок поршней для форсированного дизельного двигателя из поршневых алюминиевых сплавов методами тиксоформования // Литье и металлургия. 2013. № 3 (72). С. 43–45.

13. Yong P., Shuncheng W., Kaihong Zh., Wenjun Qi, Hexing Ch., Haitao Zh. Influence of the pressing time during the liquid stamping of the deformable aluminum alloy 6061 on its mechanical properties // Spec. Cast. And Nonferrous Alloys. 2013. Vol. 33, No. 12. P. 1152–1157.
14. Коростелев В. Ф. Технология литья с программным наложением давления. — М. : Машиностроение, 2000. — 204 с.
15. Гребенникова И. В. Уравнения математической физики : учебное пособие. — Екатеринбург : Издательство Уральского университета, 2016. — 164 с.
16. Кирдеев Ю. П., Белоусов И. Я., Ракогон А. И. Изготовление деталей с высокими тонкими стенками штамповкой кристаллизующегося алюминия // Кузнечноштамповочное производство. 2002. № 3. С. 9–11.
17. Бабичев А. П., Бабушкина Н. А., Братковский А. М. и др. Физические величины : cправочник ; под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М. : Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.

Жидкая штамповка алюминия

Технология жидкой штамповки

Технологию жидкой штамповки можно рассматривать, с одной стороны, как технологию литья под давлением, с другой — как процесс горячей штамповки в закрытых штампах. Металл заливается в штамп в жидком состоянии, а окончательное формообразование (штамповка) детали происходит в момент, когда металл находится в полужидком состоянии, а затем в твердом. Это позволяет получать заготовки с высокой плотностью металла и с повышенными механическими свойствами. Чтобы правильно понять и оценить по достоинству технологические возможности процесса жидкой штамповки, было бы целесообразным рассмотреть теоретические основы этого процесса.
Это в значительной степени способствовало ускорению внедрения жидкой штамповки в области машиностроения и приборостроения. Новые данные об этом процессе помогут и раскрытию его возможностей и резервов в отношении улучшения качества производимых деталей. Теоретические основы процесса жидкой штамповки. При рассмотрении процесса жидкой штамповки особенный теоретический и практический интерес представляют время начала кристаллизации металла, залитого в нижний ручей штампа, а также продолжительность процесса кристаллизации при высоких давлениях, влияние давления на распределение температуры в объеме жидкого металла при его кристаллизации и в процессе штамповки. Знание этих параметров позволит определить, с одной стороны, максимально допустимое время между заполнением штампа жидким металлом и установлением необходимого давления, а с другой — время, необходимое для кристаллизации металла заготовки. При этом очевидно, что вопрос касается задачи, связанной с нестационарным теплопереносом, для решения которой могут быть использованы различные методы. В данном случае использовано дифференциальное уравнение нестационарной теплопроводности в твердых телах — уравнение Фурье где v — температура; т — время; % — теплопроводность; с — удельная теплопроводность; р. — плотность. Определение времени начала кристаллизации тн тела простой формы может быть использовано и при расчете деталей сложной конфигурации. За начальный момент кристаллизации тн. = 0 принимается конец заливки матрицы жидким металлом. Время начала кристаллизации (затвердевания) зависит от множества факторов, а именно: где — температура штампа; vH — начальная (при заливке) температура расплавленного металла; vK — конечная температура (затвердевания) металла; а — коэффициент теплоотдачи; АУ(ср) — коэффициент температуропроводности; х — толщина кристаллизирующегося металла. Вычисленные с помощью уравнения (6.2) и представленные графически функциональные зависимости некоторых используемых сплавов показывают, каково влияние температур и vH, коэффициента теплоотдачи а и свойств металлов, предназначенных для жидкой штамповки, на время начала кристаллизации тн [48]. Эти зависимости могут быть использованы для практических целей. Определение времени, необходимого для полной кристаллизации и затвердевания штампуемых деталей, служит важной характеристикой процесса жидкой штамповки. При определении времени конца кристаллизации тк следует принять во внимание то обстоятельство, что при переходе металла из жидкого состояния в твердое теплота плавления Q0, поглощенная при плавлении, освобождается (отделяется). Для вычисления передвижения фазовой границы от поверхности к внутренней части металлического блока различные исследователи [16] используют соотношение здесь ж, м — температура жидкого металла. Это уравнение было использовано Гребером, Эрком и Григулем, причем во внимание приняты изменения свойств материалов X, с и р.
При рассмотрении процесса кристаллизации для жидкой штамповки металлов следует учитывать и влияние на кристаллизацию металла высоких давлений, присущих этому методу. Для большинства металлов температура повышается по мере увеличения давления. Повышение температурной фазовой границы между твердым и жидким агрегатными состояниями на диаграмме давление — температура определяется уравнением Клаузиуса—Клапейрона. Для сравнения могут быть использованы результаты вычислений повышения температуры при литье под давлением алюминия. Установлено, что при жидкой штамповке алюминиевых деталей при давлении р = 500 МПа температура жидкого металла повышается примерно на 30 °С. Для расчета процесса жидкой штамповки необходимо учитывать влияние давления и температуры на коэффициент теплоотдачи, который показывает, какое количество теплоты Q за время т передается с площади поверхности А жидкого металла на штамп: Коэффициент а не зависит от давления р, но зависит от свойств материалов и формы рабочей полости штампа.
На основании представленных выше теоретических обоснований возможностей использования технологии жидкой штамповки деталей в области машиностроения можно заключить, что процесс кристаллизации и затвердевания жидкого металла при наличии высоких давлений протекает в более благоприятных условиях по сравнению с литейными процессами, а именно:
а) вследствие увеличения коэффициента теплоотдачи повышается скорость охлаждения, в результате чего структура металла получается более мелкозернистой;
б) повышение давления предотвращает появление усадочных раковин; в) с увеличением давления растет растворимость водорода, что предотвращает образование газовых микропор;
г) вследствие повышенных давлений при кристаллизации жидкого металла замедляется и предотвращается образование микроскопических раковин при росте дендритов;
д) заполнение полостей штампов и качество поверхности штампуемых деталей улучшаются.
Все технологические преимущества жидкой штамповки, перечисленные выше, обусловливают и повышение механических свойств отштампованных деталей.
Самой необходимой предпосылкой и решающей характеристикой для правильного протекания процесса жидкой штамповки служит соблюдение неравенства, где «S — ход пуансона (от верхнего исходного положения до закрытия штампа); vcp — средняя скорость пуансона; тРт1п — время, необходимое для получения минимального давления в деформационном пространстве.
Время начала кристаллизации тн зависит от вида штампуемого изделия, от геометрической формы штампа и от выбора технологических параметров. Чтобы решить, может ли данное изделие быть отштамповано из жидкого металла, необходимо определить время начала кристаллизации тн. С помощью тн определяются минимальные размеры штампованных изделий. Верхний предел размеров штампованных изделий устанавливается на основе максимального усилия пресса и необходимого минимального давления рт 1п, т. е. где Р — усилие деформирования; А — проекция действительной поверхности пуансона на данной горизонтальной плоскости.
Из-за повышения температуры жидкого металла в результате увеличения давления расчетную температуру кристаллизации следует выбирать так, чтобы, несмотря на ее снижение при охлаждении, фазовая граница перемещалась лишь тогда, когда давление достигало.
При определении «AvPmln» необходимо измерить температуру штампа. Применение высоких давлений при жидкой штамповке позволяет изготовлять детали из сплавов с неблагоприятными литейными свойствами. Увеличение скорости кристаллизации действует благоприятно при жидкой штамповке деталей из сплавов с большим температурным интервалом кристаллизации. Это уменьшает опасность появления ликвационных зон. Скорость заполнения металлом рабочей полости штампа может быть вычислена, если известны скорость перемещения пуансона § и соотношение поперечных сечений пуансона и матрицы кг т. е. может Заливка и штамповка жидкого металла. В начале процесса необходимо повысить температуру металла до температуры заливки для обеспечения его жидкотекучести и лучшего заполнения штампа. Перегрев расплавленного металла выше температуры заливки нежелателен, так как это приводит к повышенным термическим перегрузкам инструментальной оснастки и ухудшению структуры металла детали. Также необходимо обеспечить условия, исключающие попадание в расплавленный металл шлаковых включений. Повышение скорости заливки металла в штамп ухудшает условия его работы, разрушает рабочую поверхность, а в некоторых случаях приводит к сварке заготовки со штампом, что исключает последующее его использование. В связи с этим для процессов жидкой штамповки рекомендуют невысокие скорости заливки металла. На границе раздела штамп — жидкий металл необходимо использовать разделительный слой, обеспечивающий благоприятные условия для штамповой оснастки. Для этой цели используют известь, графит или каолин. По данным некоторых исследователей для заливки расплавленных металлов и сплавов в штампы для жидкой штамповки оптимальными являются следующие температуры: для сталей 1580°С, для медных сплавов 1050°С и для алюминиевых сплавов 700°С. Как видно, применение различных материалов дифференцированно влияет на термические напряжения в штампах, что сказывается на их работоспособности. Для получения деталей методом жидкой штамповки без пор и раковин рекомендуют применять давление в диапазоне 100— 500МПа. Давление является решающим фактором в улучшении структуры и повышении механических свойств штампованных деталей. Для алюминиевых сплавов максимальное прилагаемое давление достигает 350 МПа. Установлено, что в зависимости от сложности и размеров штампуемых деталей выдержка штампуемого металла под давлением, изменяется в пределах 2—10с.

ЛИТЬЕ С КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ (ЖИДКАЯ ШТАМПОВКА)

Процесс литья с кристаллизацией под давлением (жидкая штамповка) заключается в том, что расплав ковшом или заливочным устройством заливают в матрицу пресс-формы, затем пуансоном осуществляют окончательное оформление контуров отливки и последующее ее уплотнение с выдержкой под давлением до окончания затвердевания (рис. 28.1). После извлечения из пресс-формы отливку можно подвергать различным видам последующей обработки (термической, механической и т.д.).

Подготовка пресс-форм заключается в установке и закреплении матрицы на столе пресса, а пуансона — на подвижной его траверсе, нагреве пресс- формы до рабочей температуры (150—250°С), смазке и окраске рабочих поверхностей. В отличие от обычных кокилей и пресс-форм литья под давлением заливку расплава проводят в открытую матрицу. После заливки сплава опускается пуансон, осуществляется окончательное формообразование отливки и выдержка ее под заданным давлением до окончания затвердевания. Матрица перекрывается пуансоном после заливки расплава, когда траверса пресса перемещается вниз.

Время до приложения давления к расплаву должно быть минимальным. Оно зависит от усилия гидравлического пресса, массы залитого расплава, времени опускания пуансона, конфигурации и толщины стенки отливки.

Рис. 28.1. Схемы литья с кристаллизацией под давлением:

а — в — пуансонное прессование — заливка расплава в матрицу; б — формообразование и уплотнение затвердевающей отливки; в — извлечение отливки из формы); г — поршневое прессование; 1 — матрица; 2 — расплав; 3 — заливочный ковш; 4 — пуансон;

Способом литья с кристаллизацией под давлением изготавливают простые и сложные по конфигурации отливки из цветных сплавов на основе алюминия, магния, меди, цинка и других металлов, как литейных, так и деформируемых. Процесс осуществляется па специализированных и неспециализированных гидравлических прессах и машинах со скоростью холостого хода ползуна не менее 100 мм/с.

Литье с кристаллизацией под давлением рекомендуется использовать для изготовления следующих отливок: с повышенной плотностью, а также для художественных отливок сложного профиля. В последнем случае формообразующая часть матрицы выполняется одноразовыми вкладышами.

В отличие от отливок, изготовленных литьем под давлением, отливки, изготовленные литьем с кристаллизацией под давлением, можно подвергать термической обработке, что позволяет существенно повысить механические и служебные свойства отливок и деталей.

В результате воздействия давления на кристаллизующийся сплав в отливках происходят структурные изменения (измельчение структуры, изменение состава и характера распределения фаз), повышение однородности в результате уменьшения степени развития ликвационных процессов, равномерное распределение неметаллических включений и, как следствие, повышение физико-механических показателей. При этом (по сравнению с другими способами литья) достигается повышение прочностных показателей отливок на 15—30% и пластических — в 2—4 раза.

Применяют несколько схем процесса. На рис. 28.1 представлены две схемы прессования.

При пуансонном прессовании (рис. 28.1, а —в) под действием выступающей части пуансона незатвердевший сплав выдавливается вверх до полного заполнения рабочей полости формы, оформляемой матрицей и пуансоном, после чего отливка выдерживается под давлением до окончания затвердевания.

При поршневом прессовании (рис. 28.1, г) давление кристаллизующемуся расплаву передается пуансоном, перекрывающим открытую полость матрицы и действующим на верхний торец формирующейся отливки в течение времени, необходимого для ее затвердевания.

Литьем с кристаллизацией под давлением можно изготавливать отливки с толщиной стенки 2—100 мм, а также слитки диаметром 30—600 мм. Для этого процесса предпочтительными являются такие отливки, для которых могут быть использованы пресс-формы с неразъемной матрицей. Поэтому на наружных боковых поверхностях отливок не должно быть выступов и поднутрений, препятствующих извлечению их из матрицы.

Литьем с кристаллизацией под давлением можно изготавливать проволоку из алюминиевых сплавов. На рис. 28.2 приведена схема пресс-формы для изготовления проволоки с помощью воздействия пуансона на расплав.

Перед заливкой расплав перегревают на 50—70°С и заливают в форму, снижая до минимума выдержку его в форме до начала приложения давления до 3 с. Температуру формы поддерживают на уровне 20—70°С. Давление прессования — 300—400 МПа.

После заливки расплава на боковой поверхности пресс-формы формируется тонкая корка из затвердевшего металла, достаточная для того, чтобы

Рис. 28.2. Схема пресс-формы для изготовления проволоки прессованием при кристаллизации в начале (а) и в конце (б) прессования:

1 — пуансон; 2 — матрица; 3 — расплав; 4 — проволока; 5 — калиброванное отверстие; 6 — толкатель; 7 — отливка (пресс-остаток)

после приложения давления она «нарушалась» и расплав поступал в специально выполненное в матрице калиброванное отверстие 5 (см. рис. 28.2). Следует отметить, что на входе в отверстие корка имеет толщину меньше по сравнению с близлежащими слоями, так как она практически не соприкасается с формой. Перед началом прессования гидростатического напора расплава, залитого в форму, недостаточно для прорыва корки и истечения металла в отверстие. После приложения давления прочность корки нарушается, и металл выдавливается через отверстие в матрице, размер которого на входе составляет 0,5 мм. Истечение металла из отверстия продолжается до момента перекрытия нижней частью пуансона 1 входа в отверстие 5 или образования плотной корки металла на его входе. В конце прессования остается пресс-остаток, который может служить заготовкой для определенной детали 7, который выталкивается из пресс-формы толкателями 6.

Для изготовления художественных сложнопрофильных отливок применяется литье с кристаллизацией под давлением методом выдавливания жидкого расплава в закрытые полости (рис. 28.3). Указанный процесс осу-

Рис. 28.3. Схема выдавливания расплава в закрытые полости:

а — до соприкосновения с пуансоном; б — выдержка под давлением; 1 — пуансон; 2 — матрица; 3 — расплав; 4 — затвердевшая корка; 5 — отливка; 6 — питатель; 7 — пресс-остаток; 8 — разовый вкладыш; 9 — выталкиватель ществляется в комбинированные формы на гидравлических прессах с малым усилием прессования и нижней подачей матрицы в верхнюю полость рабочего окна. При этом способе заливка проводится в матрицу, из которой сплав пуансоном вытесняется в рабочие полости.

До приложения давления не происходит даже частичного оформления отливки (см. рис. 28.3, а). Под давлением пуансона расплав но питателям, расположенным в прорезях пуансона, непосредственно из мсталлоирием- ника перетекает в рабочие полости пресс-формы и уплотняется (см. рис. 28.3, 6). Давление затвердевающей отливке передается через незатвердевшие участки питателей. При определенном соотношении площадей сечений питателя и отливки затвердевание может происходить как при минимальном давлении, так и при атмосферном. При этом формообразующие элементы можно изготавливать из гипса, керамики, полученной Шоу-процессом, а в ряде случаев применяют вставки из песка с нульвербакелитом.

При указанной технологии художественные отливки получаются плотные с высокой чистотой поверхности и хорошо извлекаются из пресс-формы.

Технология получения качественных отливок из высокопрочных алюминиевых сплавов

Главная » Статьи, тех .документация » Технология получения качественных отливок из высокопрочных алюминиевых сплавов

д.т.н. А.А. Абрамов, к.т.н. М.Д. Тихомиров ФГУП «Центральный научно-исследовательский институт материалов»

В литературе нет устоявшегося мнения, с каким уровнем свойств необходимо относить литейные алюминиевые сплавы к категории высокопрочных.

Из анализа уровня свойств алюминиевых сплавов в государственных и отраслевых стандартах, по нашему мнению, к высокопрочным можно относить литейные

алюминиевые сплавы, имеющие временное сопротивление разрыву более 300 МПа (таблица 1).

Здесь приведены коррозионностойкие свариваемые сплавы, разработанные ФГУП «Центральный научно-исследовательский институт материалов», в сравнении с

высокопрочным алюминиево-медным сплавом ВАЛ10 и наиболее применимым деформируемым сплавом Д16Т.

Если такие свойства высокопрочных литейных сплавов как временное сопротивление разрыву (σв), предел текучести (σ02), твердость (НВ) мало отличаются от аналогичных свойств деформируемых сплавов, то свойства, определяющие надежность изделия или детали – пластичность (δ), ударная вязкость (KCU), предел усталости (σ-1) – существенно ниже у литейных сплавов и это объясняет, почему конструкторы в ответственных узлах предпочитают использовать деформируемые сплавы.

В то же время, всегда есть большая номенклатура деталей, которые изготовить возможно только методами литья, поэтому литейные материалы и технологии и в настоящее время и в обозримом будущем будут достаточно востребованными.

Приготовление качественных алюминиевых сплавов предполагает безусловное выполнения ряда условий, обеспечивающих ограниченное содержание металлических (прежде всего, железа) и неметаллических (водорода и оксида алюминия) примесей, а также обработку расплава с целью получения заданной структуры сплава в твердом состоянии.

Примесь железа (а для сплавов на основе систем Al-Mg и Al-Cu также примесь кремния) существенно снижает, прежде всего, пластичность и ударную вязкость сплавов (рис. 1). Для ограничения примеси железа необходимо в шихте использовать алюминий высоких марок (не ниже А8), а также ограничить применение железного литейного инструмента.

Использование в плавильных и раздаточных печах чугунных тиглей недопустимо.

Примеси водорода и оксида алюминия, попадая в сплавы в основном из влаги в шихте, из атмосферы пламенных печей, из влаги воздуха, приводят к снижению всех механических свойств (табл. 2).

Технологических приемов, снижающих содержание примесей водорода и оксида достаточно много, но для литейных алюминиевых сплавов, по нашему мнению, наиболее эффективной и простой является обработка расплава препаратами «Дегазер» или «Дегазал 200» в виде таблеток (табл. 3).

Для получения высоких механических свойств в отливках, кроме минимальной концентрации примесей, необходимо также обеспечить требуемую структуру металла.

Для сплавов на основе системы алюминий-кремний – это модифицирование кремния в эвтектике. По нашему мнению, наиболее эффективным модификатором с точки зрения как технической, так и экономической является стронций в виде лигатура алюминий – 5% стронция (рис. 2).

Для сплавов типа твердого раствора металлических систем алюминий-медь, алюминий-магний, алюминий-магний-цинк, алюминий-магний-литий для получения мелкого литого зерна (соответственно, высоких механических свойств) необходимо проводить модифицирование тройной лигатурой алюминий-титан-бор. Эффективность тройной лигатуры может быть наглядно продемонстрирована при модифицировании чистого алюминия (табл. 4).

Только выполнение всех перечисленных выше технологических приемов дает возможность обеспечить уровень механических свойств литейных алюминиевых сплавов, приведенный в таблице 1.

Известны попытки получения сплавов с еще большим уровнем, прежде всего, прочности. Однако при этом не удается обеспечить приемлемый уровень пластичности и ударной вязкости сплавов. Кроме того, все высокопрочные сплавы типа твердого раствора имеют невысокие технологические свойства (табл. 5) – жидкотекучесть и трещиноустойчивость (склонность к образованию трещин при кристаллизации), поэтому получить фасонные заготовки литьем в неподатливую разовую или в металлическую форму весьма затруднительно.

В этой связи перспективными являются три направления:

  • широкое применение холодильников при литье в разовую форму;
  • литье с кристаллизацией под поршневым давлением (жидкая штамповка);
  • компьютерное моделирование процесса формирования отливки в форме еще на стадии проектирования детали.

Холодильники

Холодильники давно и широко применяются при литье алюминиевых сплавов, в том числе при литье высокопрочных сплавов, так как высокие свойства их, как правило, обеспечиваются высокой скоростью охлаждения при кристаллизации.

Холодильники могут быть чугунными, стальными, медными, графитовыми в зависимости от требованию по скорости охлаждения в зоне действия холодильника.

По результатам наших исследований (…), особенно эффективны холодильники при литье способом вакуум-пленочной формовки, когда за счет вакуума в форме литейная корочка прижимается в поверхности холодильника, что обеспечивает скорость охлаждения в зоне холодильника в восемь раз большую, чем без вакуума (табл. 6), мелкую структуру металла и высокие механические свойства.

Литье с кристаллизацией под давлением

Литье с кристаллизацией под давлением (ЛКД) дает возможность не только компенсировать усадку за счет перемещения пуансона в процессе затвердевания отливки, но и получить высокие как прочностные свойства, так и характеристики надежности (относительное удлинение, ударную вязкость, вязкость разрушения), близкие к деформируемым сплавам (табл. 7).

Способ литья с кристаллизацией под давлением может успешно быть использован для получения композиционных отливок (1). В качестве примера можно привести поршень с донышком из композиционного материал пористый карбид титана – алюминиевый сплав.

Технология включает в себя следующие этапы:

  • изготовление пористой заготовки из карбида титана с размером пор 1-10 мкм (рис. 3а);
  • пропитка пористой заготовки алюминиевым сплавом в вакууме при температуре 1000-1200 С (рис. 3б);

Механические свойства композиционного материала карбид титана – алюминиевый сплав при высокой температуре существенно выше, чем у стандартных поршневых алюминиевых сплавов (табл. 8)

По описанной выше технологии были изготовлены поршни двухтактного двигателя внутреннего сгорания (фото 2).

Компьютерное моделирование

Как уже указывалось выше, для получения устойчивых бездефектных литейных технологий для отливок из высокопрочных алюминиевых сплавов весьма желательно использовать компьютерное моделирование физических процессов, происходящих при формировании отливки.

Это связано с тем, что многие высокопрочные алюминиевые сплавы обладают низкой технологичностью – склонны к появлению усадочных дефектов, кристаллизационных трещин и т.п.

Кроме того, для получения высокого уровня механических свойств достаточно часто приходится использовать различные специальные способы литья, обеспечивающие высокую скорость охлаждения при кристаллизации (литье в кокиль, литье под низким давлением и т.п.), что существенно ужесточает процесс формирования отливки и выдвигает повышенные требования к литейной технологии.

Компьютерное моделирования дает возможность наблюдать заполнение литейной формы металлом, охлаждение и затвердевание отливки, формирование тепловых узлов и усадочных дефектов, выявлять места затрудненной усадки, где возможно образование трещин при кристаллизации, прогнозировать механические свойства в различных местах отливки.

В настоящее время в России наиболее применяемой моделирующей системой является система компьютерного моделирования литейных процессов (СКМ ЛП) «ПолигонСофт», как наиболее адекватная с точки зрения физических моделей и математических алгоритмов [2,3].

Различные версии «ПолигонСофт» приобрело более 50 промышленных предприятий. В первую очередь это предприятия оборонно-промышленного комплекса и автопрома: ФГУП «Салют», ФГУП «УКВЗ», ОАО «Сатурн», ОАО «Красный Октябрь», ФГУП «Bоткинский Машиностроительный Завод», ОАО «АвтоВАЗ», ОАО «УАЗ», ОАО «УМЗ» и др. Кроме того, более десятка лицензий «ПолигонСофт» приобрели исследовательские и учебные институты: Петербургский Институт Машиностроения, Петербургский СЗТУ, ГТУ им. Баумана, МИСиС, МАМИ, Комсомольский ГТУ, Самарский ГТУ, Воронежский ГТУ и др.

В качестве примера применения СКМ ЛП «ПолигонСофт» для отработки литейной технологии сложной отливки из алюминиевых сплавов можно привести моделирование технологии отливки блока цилиндров судового двигателя из алюминиевого сплава марки АК9ч в песчано-жидкостекольной форме с чугунными холодильниками (рис. 5).

Затвердевание отливки «Моноблок» протекает в автоклаве при давлении 5 атм., что учитывалось при моделировании и, как показали сравнительные расчеты, достаточно эффективно влияет на предотвращение развитой микропористости [4].

В отливке, изготавливаемой по первоначально предложенной (базовой) технологии, формировалась небольшая макропористость (в среднем около 2%), которая, однако, вскрывалась при механической обработке и служила причиной растрескивания и нарушения герметичности (рис. 6).

Посредством моделирования были выявлены причины формирования дефектов в отливке. Изучение характера затвердевания (рис. 7) позволило отследить места, требующие установки дополнительных холодильников (рис. 8, а). Проверка при помощи моделирования этого нового варианта технологии показала, что удается получить отливку, лишенную существенных усадочных дефектов (рис. 8, б).

Другая задача по повышению качества отливки «Моноблок», решенная с применением моделирования, была связана с поиском условий получения заданного уровня механических свойств. Ужесточение сдаточного контроля потребовало обеспечения повышенной прочности в зоне дна камеры сжатия (>17 кг/мм2) и ряде других зон отливки, которые подлежат контролю по механическим свойствам на вырезанных из отливки образцах. На практике, однако, не удавалось получить отливку, которая прошла бы такой ужесточенный контроль.

Прогноз механических свойств в отливке осуществлялся средствами встроенного в «Полигон» модуля критериального анализа [6], предназначенного для обработки расчетных полей, полученных при моделировании литейной технологии. В данном случае обработке подлежало поле температур во времени при затвердевании отливки. Первоначально поле температур в отливке, изготавливаемой по базовой технологии, было обработано на предмет установления скорости охлаждения в различных частях тела отливки. Исходя из рассчитанных значений скорости для мест вырезки образцов и статистическим данным по механическим свойствам в образцах (схема вырезки образцов и данные предоставлены были Заказчиком), были построены полиномиальные зависимости, связывающие прочность, а также пластичность со скоростью охлаждения (рис. 9)

Для обеспечения требуемого уровня механических свойств необходимо повышать скорость охлаждения отливки.

Были исследованы пути обеспечения необходимого уровня свойств за счет небольших корректировок в технологии. Было показано, что лишь трехкратное (рис. 10, а) увеличение толщины холодильника позволит настолько повысить скорость охлаждения в зоне дна камеры сжатия (рис.10, б), что в ней будет гарантировано обеспечиваться требуемый уровень свойств (рис. 10, в).

Однако, изготовление отливки с такими крупными холодильниками трудноосуществимо на практике.

По результатам моделирования был сделан общий вывод о том, что незначительной корректировкой технологии невозможно получить необходимые свойства во всех зонах отливки, куда затруднена или даже невозможна установка холодильников. Обеспечить необходимый уровень свойств в этих зонах возможно лишь при заливке в кокиль (рис. 10, г).

Приведенный пример демонстрирует широкие возможности компьютерного моделирования, в частности средствами СКМ ЛП «Полигон», для поиска условий получения отливок с заданным уровнем качества.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абрамов А.А., Гордеев С.К., Денисов Л.Ю. Локальное упрочнение отливок из алюминиевых сплавов каркасными композитами. «Литейное производство», № 5, 2002, с. 8-12.

2. Тихомиров М.Д. Основы моделирования литейных процессов. Тепловая задача. //Литейное производство, 1998, № 4, с. 30-34.

3. Тихомиров М.Д. Основы моделирования литейных процессов. Усадочная задача. //Приложение к журналу Литейное производство, 2001, № 12, с. 8-14.

4. Тихомиров М.Д., Комаров И.А. Основы моделирования литейных процессов. Что лучше – метод конечных элементов или метод конечных разностей. //Литейное производство, 2002, № 5, с. 22-28.

5. Бройтман О.А., Тихомиров М.Д. Система компьютерного моделирования литейных процессов ПОЛИГОН. //Сб. Новые подходы к подготовке производства в современной литейной промышленности. Материалы научно-практического семинара. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2004, с. 29-36.

6. Бройтман О.А. Критериальный анализ в САМ ЛП ПОЛИГОН. //Сб. Новые подходы к подготовке производства в современной литейной промышленности. Материалы II научно-практического семинара. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2005, с. 17-22.

Жидкая штамповка алюминия

Предложения на покупку

Предприятие предлагает услуги по вывозу и приему цветного и черного металлолома в Москве и области. Демонтаж металла, снос зданий, заводов, промзон, складов, гаражей, ангаров и т. п. Зачистка территор.

Купим: Прутки Р18, Р6М5 быстрорез. Нержавеющие листы, трубы, проволоку. 12Х18Н10Т, ХН35ВТ, ХН65МВ. Жаропрочную сталь Хн60Вт, трубку ХН78Т, 29НК, 36НХТЮ, 50Н, 79нм ленту, прутки. Х20Н80 – проволоку, .

Предложения на продажу

Продам трубы 820х10 п/ш, восстановленная , отличного качества, находится в Челябинске, объем большой. Цена 55 000 рублей за тонну (нал). 65 000 рублей за тонну с НДС.

3640кг. Новая труба. Сертификат. ПНТЗ

Спрос на продукцию, цены

Купим: Прутки Р18, Р6М5 быстрорез. Нержавеющие листы, трубы, проволоку. 12Х18Н10Т, ХН35ВТ, ХН65МВ. Жаропрочную сталь Хн60Вт, трубку ХН78Т, 29НК, 36НХТЮ, 50Н, 79нм ленту, прутки. Х20Н80 – проволоку, .

Организация закупает латунные и медные лома, металл из госрезерва. Быстрые сроки оплаты (до 3 дней) Рассмотрим любую форму оплаты Интересуют любые объемы abramenko@nonfer.ru тел. 8(915)769-47-48; (492.

Предложения на поставку продукции, цены

лист новый в пачках! фото по запросу!

Рельсы РП50НТ260 2021г 12, 5м 31шт. Рельсы РП50НТ260 2019г 12, 5м 40шт. Рельсы Р50 без износа 12, 5м 60шт. Рельсы Р43новые 2021г 12, 5м 12шт. Рельсы Р43 без износа 12, 5м 40шт. Накладка Р43 бу 5тн Накладка.

Товары и услуги

Страна: Германия Производитель: MAPURA Модель: PURAFLEX 9132 Тип: Клей Действующий компонент: MS-Полимер Компонентность: 1K .

Биомасса Bacillus megaterium subsp. terra Organic – биотехнологический препарат пролонгированного действия для улучшения фосфорного и калийного питания растений и стимуляции роста корневой системы. Д.

Биомасса Bacillus megaterium subsp. terra – биотехнологический препарат пролонгированного действия для улучшения фосфорного и калийного питания растений и стимуляции роста корневой системы. Препарати.

Новости и события

Капитальная мостовая конструкция из анодированного алюминия длиной 18 м и шириной 2 м заменила временный «инвентарный» мост через реку Мург – приток Рейна.

Предприятие выпускает слитки из алюминия и алюминиевых сплавов, плоский прокат, профили, трубы сварные, прессованные и бурильные, прутки, проволоку, штамповки любой конфигурации, диски для легковых и грузовых автомобилей, теплообменники для.

. полуфабрикатов из неё – на 18, 3% до 1, 25 млн. тонн, алюминия первичного – на 7, 2% к январю 2020 года. Сократилось производство стальных труб.

. полуфабрикатов — листов, плит, профилей, панелей, труб, штамповок . В советские годы обеспечивал потребности авиационной и космической промышленности.

Аналитика и обзоры

Причем металлопластиковые трубы PN 25 с алюминием ввиду сложности сварки стыков (необходимости зачистки фольги) сейчас все чаще предлагаются с армированием стекловолокном.

Технологии обработки алюминия для производства авиационных компонентов включают в себя литье, штамповку , механическую обработку, сварку, пайку, волочение и резанье.

Стойкость алюминия к агрессивной среде делает его незаменимым для перевозки опасных грузов. Криогенные: категория веществ, существующих в жидком состоянии при низких температурах – кислород, азот, метан.

Каталог организаций и предприятий

Продукция завода широко используется в электронной и радиотехнической промышленности, приборостроении, авиастроении, при производстве алюминия . Полоса из прецизионных сплавов используется для дальнейшей штамповки различных изделий.

Сферой нашей деятельности является организация производства и продажи на территории РФ, ближнего и дальнего зарубежья следующей продукции: лента, рулоны, плиты, листы, прутки, трубы, профиля, поковки, штамповки из алюминия , меди, бронзы, и латуни.

Специализируется на производстве алюминия , алюминиевых слитков и жидкого алюминия . Выпускает продукция под брэндом WanFang. В 2007 г. компания произвела 323, 4 тыс.т. алюминиевой продукции.

Виды деятельности: 1.Литье алюминия под высоким давлением, в кокиль и землю; изготавливаем.

Сфера деятельности – переработка алюминия и алюминиевых сплавов. Действующее производство ООО.

С доставкой в Москву/регионы: производство чугуна, чугунное литье, литье бронзы, литье алюминия (партии от 50 кг). По производственной кооперации: холодная листовая штамповка металла (усилием до 300тн), обработка, покрытие.

ГОСТы, ТУ, стандарты

Допускается изготовление образцов цилиндрической формы путем отливки их в изложницу из жидкого металла, отобранного во время литья слитков.

Слитки изготовляют из алюминия марок А995, А99, А97, А95, А85, А8, А7, А7Е, А6, А5, А5Е с содержанием суммы тяжелых элементов ( и АД0 и АД1 по ГОСТ 4784. (Измененная редакция, Изм. № 2, 5). 2.2.

Методы определения алюминия ГОСТ 22536.11-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения титана 3 МАРКИ СТАЛИ 3.1 Углеродистую сталь обыкновенного качества изготовляют следующих марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс.

Для получения биметаллической ленты со сталью и дюралюминием методом прокатки или сварки взрывом с последующей штамповкой вкладышей с толщиной антифрикционного слоя менее 1 мм 31, 2 (320) 20 120 250 АО9-1 29, 5 (300) 20 120 250 АО12-1 Для получения.

Шкаф сушильный с автоматической регулировкой температуры с точностью ± 2 °С. Чашки из алюминия .

Пластинки из алюминия , алюминиевых сплавов, белой жести и фольги (алюминиевой, медной) протирают мягкой тканью, смоченной нефрасом, уайт-спиритом или ацетоном, затем вытирают насухо или высушивают.

Литье алюминия в домашних условиях: изготовление форм, технологический процесс

В детстве многие пробовали плавить свинец. Материал можно было найти в отработанных аккумуляторах. Он быстро плавился в костре и хорошо выливался в простые формы. Литье алюминия в домашних условиях также возможно. Этот металл более практичен и представляет определенный интерес для самобытных мастеров. Однако для литья необходимо обеспечить в два раза большую температуру, и пламени костра для этого будет недостаточно.

Алюминий: характеристики

Этот металл до открытия и внедрения доступного способа промышленного получения считался драгоценным. На определенном историческом этапе он был дороже золота. Его свойства могли быть использованы во многих отраслях. Алюминий – легкий и пластичный материал. Он поддается штамповке, гнется, хорошо льется в сложные формы, особенно под давлением. Температура его плавления составляет 660 °C, ее можно достигать и без промышленного оборудования. А значит, литье алюминия в домашних условиях вполне возможно.

Кому это пригодится? Алюминий – материал проверенный. Из него изготавливали и посуду, и детали для авиационной и космической промышленности. Отливки, обладающие хорошей теплопроводностью, коррозионной стойкостью и приемлемой прочностью, ценят любители мастерить. Материал подойдет для изготовления сувениров, декоративных элементов утвари, для ремонта или восстановления деталей и узлов в технике.

Литье алюминия в домашних условиях

Достичь температуры плавления без использования промышленных технологий можно различными способами. В старину кузнецы ковали сталь и разогревали ее энергией сжигаемого угля. Это первый вариант, но для его реализации понадобится печь с принудительной подачей воздуха.

Второй вариант – использование природного, или сжиженного газа. Процесс можно организовать в самодельной печи. Есть и другая возможность, если объемы плавки незначительны. В этом случае можно использовать бытовую газовую плиту.

Литье алюминия в домашних условиях также можно организовать, если в хозяйстве имеется ацетиленовый генератор и резак. Подойдет и вариант с электрической муфельной печью. Такое оборудование уже можно отнести к промышленному. Но если нет желания изготавливать печь, его вполне реально взять напрокат и заказать услугу оператора.

Технологический процесс

В принципе, должна моделироваться ситуация промышленного литья с оговоркой на домашние условия. В любом случае необходимо подготовить сырье. Лом алюминия очищают от грязи, сторонних примесей, всевозможных наполнителей. Крупные части измельчают до нужного размера.

Технология литья алюминия состоит из нескольких этапов. Подготовленный лом плавят выбранным способом. При достижении текучей фазы с поверхности расплава снимается шлак. На завершающей фазе форма заполняется жидким металлом. Одноразовая форма разбивается после остывания.

Предварительно нужно определиться, что предстоит отлить. Даже если это пробная попытка плавки, есть смысл подготовить хоть какую-то форму. А вдруг удастся достичь нужной температуры? Интересно же увидеть результат плавки и оценить результаты: внешний вид, пористость, чистоту. Любой опыт, даже неудачный, пойдет на пользу.

Условия и необходимое оборудование

При плавке вторичного сырья обгорает покрытие, выделяются испарения, есть задымленность. Работать в условиях закрытого помещения без интенсивно функционирующей вытяжки проблематично. Лучший вариант – открытое пространство.

Даже в этом случае будет полезен дополнительный источник вентиляции. Формовочное литье алюминия в пенопласт сопровождается интенсивным выделением продуктов горения. Вентилятор с боковым обдувом рабочего места будет удалять едкий дым, что обеспечит нормальные условия для литья.

Оборудованное и хорошо продуманное в организационном плане рабочее место также важно. Желательно иметь в качестве основы на столе листовой металл или другую поверхность, не поддающуюся воздействию высокой температуры расплавленного алюминия. Вероятность брызг и пролива жидкой массы высока. Помня это, следует задуматься о необходимости проведения работ в условиях жилого помещения.

Самодельная печь для плавки

Проще всего взять несколько огнеупорных кирпичей и выложить из них очаг. Это удобно делать в подходящей металлической емкости (старая кастрюля), которая будет использована в качестве каркаса. Сбоку делается отверстие для подведения патрубка подачи воздуха. Можно приспособить подходящий по диаметру отрезок металлической трубы. К нему подключают шланг пылесоса, фен или другое подающее воздух устройство.

Внутрь закладывается древесный (каменный) уголь. Разжигается огонь, включается подача воздуха. Сосуд, где будет плавиться алюминий, устанавливается внутрь печи. С боков он также обкладывается углем. Желательно на печь сделать крышку, чтобы тепло не уходило напрасно, а оставить лишь отверстие для отвода дыма.

В идеале топливник делают цельным с овальным сводом. Используют специальные смеси для кладки жаропрочного кирпича и футеровки печей. Такую конструкцию вполне можно соорудить из старого ведра. Внутренний свод формируют, используя пластмассовые цветочные горшки подходящего размера. Внутрь массы для армирования можно вмуровать металлическую сетку. После застывания смеси получится добротная печь, способная выдержать не одну плавку.

Использование кухонной плиты

Штучное литье из алюминия можно организовать без изготовления специальной печи. Необходимая температура достигается с использованием бытового газа. Сам процесс плавки занимает около получаса, если объем алюминия не превышает 100-150 грамм.

В качестве емкости используют жестяную банку из-под сгущенки, например. В нее засыпают очищенный и измельченный лом алюминия. Но расплавить его, поставив жестяную банку на решетку над горелкой, не получится – не хватит температуры. Чтобы уменьшить потери тепловой энергии, изобретатели придумали хитрую конструкцию.

Банка с сырьем для плавки помещается внутрь другой жестянки и устанавливается на распорках таким образом, чтобы снизу до дна и с боков до стенок был зазор 5-10 мм. Вторая банка, соответственно, должна быть большего диаметра. В ней снизу проделывается отверстие (диаметром 3-4 см) для подвода струи пламени. Рассекатель с горелки газовой плиты снимается.

Поджигается пламя. Конструкция устанавливается строго над его фитилем. Пламя должно проходить внутрь и греть только жестянку с ломом. Банка большего диаметра играет роль оболочки и удерживает тепло внутри. Сверху проем прикрывается, оставляется лишь зазор для выхода продуктов горения. Интенсивность горения регулируется.

Тигель и вспомогательное оборудование

Жестяная банка одну плавку выдержит. Дальнейшее ее использование возможно, но уже с риском быть прожженной. В таком случае расплавленный алюминий рискует попасть внутрь плиты, что чревато не только забиванием сопел горелки.

Для работы в печи, работающей на угле или сжиженном газе, да и вообще для многоразовых плавок, желательно изготовить специальную емкость – тигель. Ее делают из стали. Подойдет отрезок трубы с заваренным дном. Хороший вариант получается из обрезанного огнетушителя или малогабаритного кислородного баллона с овальным сводом. Желательно сделать боковой желоб для удобства выливания тонкой струи.

Какое дополнительное оборудование для литья алюминия может понадобиться? Пригодятся надежные пассатижи или их вариант с фиксаций зажима. В идеале тигель можно оборудовать по принципу промышленных образцов: с боковыми захватами съемного подвеса и нижним фиксированным упором для удобства его переворачивания. Нужна ложка с длинной рукоятью для снятия шлака с поверхности расплава.

Простые формы

Какие есть способы литья алюминия? Проще всего вылить расплавленный металл в металлическую форму: старую кружку, сковородку, консервную банку. После остывания болванку извлекают. Проще это сделать, если обстучать еще не остывшую форму. Если на ней были рифленые бортики или обратные углы, каркас придется разрезать. Можно вылить слегка остывшую каплю металла просто на подготовленную несгораемую поверхность. Такие способы называют открытыми.

Если есть необходимость сделать особую отливку, сначала нужно приготовить для нее форму по размеру. Чтобы металл после остывания приобрел четкие очертания, делают закрытые формы из двух или более составных частей. Одна из них является основной, а другая обычно формирует свод или боковую поверхность. В ней делают отверстия. Часто сверху над ними добавляют еще одну часть формы – воронкообразные летники для удобства.

Материал

Формы для литья алюминия в зависимости от способа можно изготавливать по разной технологии. Есть несколько простых вариантов. Для открытой заливки в простую форму часто используют просеянную землю (кремнезем). Ее укладывают слоями и трамбуют. После извлечения формирующего элемента земля держит форму и выдерживает заливку. Такой материал простой и дешевый в использовании.

Есть мастера, которые льют алюминий в песок. При замешивании используют жидкое стекло (силикатный клей). Есть информация об использовании цемента. Смесь замешивается, как ни странно, на тормозной жидкости. Разминается руками и протирается через сито, чтобы не было комков. Консистенция должна быть такая, чтобы при сжимании в кулаке формировался комок. При трамбовке песок и цемент хорошо удерживаются внутри опоки и повторяют даже мелкие детали формы заготовки.

Изготовление сложных форм

Отливки сложной конфигурации делают по другой методике. Чаще всего материалом служит гипс (алебастр). Формы без обратных углов и поднутрений могут быть разборными и состоять из двух или более частей. Долго они не прослужат, но несколько отливок вполне реально получить.

Сложный узел или декоративную объемную модель можно изготовить один раз, при этом форму придется разбивать. Есть два метода в работе. Можно изготовить восковую (парафиновую) модель, залить ее гипсом. Позже в процессе интенсивной сушки этот материал расплавится и выльется через летники.

Литье алюминия в гипсовую форму по пенопласту предполагает изготовление из этого материала макета будущей отливки. Он заливается подготовленной смесью и уже не извлекается. Расплавленный алюминий заливается поверх. Температура металла плавит пенопласт, он испаряется в процессе, а жидкий алюминий заполняет освободившееся при этом пространство.

Ошибки при литье

Изготовление форм из гипса – удобный и недорогой способ. Но в материале имеется влага. При естественной сушке она остается. При заливке расплавленного металла влага начинает интенсивно испаряться. Даже интенсивная сушка в духовке не гарантирует ее полное отсутствие. В зависимости от количества оставшейся влаги в форме отливка алюминия может иметь мелкие раковины или большие застывшие пузыри и кратеры.

Если металл был недостаточно разогрет или перед заливкой он успел остыть, алюминий плохо выливается и не заполняет объем формы. Фактически образуется капля, которая не имеет достаточной текучести. То же самое может случиться и при использовании небольшого объема металла в холодной форме. Алюминий быстро отдает тепло и не успевает растечься.

Бывалые мастера не рекомендуют погружать отливку в воду для ускорения ее остывания. В таком материале возможно нарушение внутренней структуры и появление микротрещин. Для последующей токарной обработки такие заготовки могут не подойти.

Безопасность

Технологический процесс предполагает использование открытого огня, что накладывает дополнительные ограничения. Есть смысл проверить наличие средств пожаротушения, исправность газовых приборов, вентиляцию в помещении.

Работа с расплавленным металлом – опасный технологический процесс. Все операции должны проводиться с соблюдением правил техники безопасности. Обязательны спецодежда и средства защиты органов дыхания и зрения.

Читайте также:
Как запаять алюминиевую канистру в домашних условиях
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
gmnu-nazarovo.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: