Форум Химиков - Энтузиастов. Химия и Химики http://www.chemistry-chemists.com/forum/ |
|
Литьё металлов http://www.chemistry-chemists.com/forum/viewtopic.php?f=35&t=8667 |
Page 1 of 1 |
Author: | феерверкер [ 01 Nov 2020 14:21 ] |
Post subject: | Литьё металлов |
Решил поупражняться в "массовом" литье изделий из алюминия. Ранее, почти все мои работы заканчивались единичными экземплярами отливок. Тогда как, одно из главных преимуществ литья металлов - это именно возможность серийно производить что-либо, многократно в точности изготавливая одну и ту же деталь, с минимумом трудовложений. Началось всё с того, что "бог послал мне" Любая отливка начинается с изготовления формы. И тут есть десятки различных способов. Но в данном случае, я решил остановиться на "литье в землю". И, хоть данная технология уступает в качестве отливки, но предельно проста, а так же требует минимум затрат и трудовложений. Ранее мельком уже показывал данную технологию: http://chemistry-chemists.com/N2_2014/C ... .html#1002 Но, в случае по ссылке, применялась литейная земля "по заводской рецептуре". Замешивается смесь из просеянных песка и глины (ориентировочно, 2 к 1). Затем производится добавка отработанного масла и воды, до приобретения смесью возможности слипаться в комок при сжатии в ладони. Плюсы данной "земли" - легко сделать даже в больших количествах. Не портится. Регенерируется (после извлечения залитого изделия, форму дробят в порошок, и добавляют жидкостей до необходимой консистенции). Минусы: Смесь плохо слипается (особенно, если совсем не добавлять воду). Не прочная. Для качественной работы требуется опыт и определённая сноровка. При заливке металла масло с водой вскипают, что, пусть не столь значительно, но отрицательно сказывается на поверхности отливки. Собственно, из за указанных минусов от данного метода изготовления форм я отказался. Но должен оговориться - я экспериментировал исключительно с самодельной "литейной землёй". Возможно, та, что примеряется на заводах, имеет несколько иные составляющие, или специфические добавки, сводящие к минимуму отрицательные стороны данного состава. И так: новый рецепт "литейной земли", на котором я и остановился. Для его изготовления требуется только песок и жидкое стекло. По сути, он очень напоминает прошлый рецепт, с той лишь разницей, что масло-вода заменена жидким стеклом, и произведён полный отказ от глины. Согласно новому рецепту, на один килограмм просеянного песка требуется добавка 50 - 100 грамм жидкого стекла. Соотношение сильно варьируется, так как значительное влияние оказывает фракция используемого песка, и консистенция жидкого стекла у производителей разнится. В целом, тактика подбора состава предельно проста - если добавлен минимум жидкого стекла, песок кажется сухим и при прессовке слипается, после высыхания обладает не высокой прочностью. Если добавить много жидкого стекла, песок будет казаться жирным, запросто слипаться, после высыхания иметь высокую прочность. Минус большой добавки жидкого стекла - "земля" становится очень липкой и налипает на формуемую модель, что сильно усложняет возможность изготовления формы (а формовку изделий сложной формы делает и вовсе невозможной). Теперь про песок: Песок принято делить на два типа: речной и карьерный. Речной песок отличается округлыми песчинками. Однако, не всё так однозначно. Автор этих строк живёт недалеко от крупных месторождений песка (точнее, в нашей области он повсюду. Даже сейчас, когда я пишу эти строки, подо мной слой из, примерно, двадцати метров чистого кварцевого песка (до водоносного слоя). Так вот этот песок, хотя и добывается в карьерах, по виду песчинок никак не отличим от речного. А всему виной его происхождение: когда-то здесь было море, потом пришёл ледник... Ни то ни другое не способствовало сохранению песчинок с острыми гранями. А для изготовления литейных форм песок с круглыми песчинками как раз не годится, так как они имеют слабое сцепление друг с другом. Вот тут меня очень выручило найденное месторождение песка необычного вида. На обывательском сленге его было бы уместно называть "очень грязным песком". Фактически же - это песок, но с очень мелким зерном песчинок. Он сильно пылит, при сушке слипается в плотные комки, которые надо разбивать и просеивать. Такой песок, не смотря на невзрачный вид, для изготовления форм подошёл просто идеально! Содержание глины в моём песке возможно, но однозначно не велико. Должен ещё сказать, что наличия глины в данном рецепте литейной земли лучше не допускать. Глина очень ненасытна по отношению к жидкому стеклу (до липкости смеси придётся добавлять в разы больше раствора силиката), и составы с глиной резко проигрывают в прочности (после отвердения). Вот так выглядит место добычи песка для изготовления форм. Attachment: Attachment: Сравнение песка. Слева - карьерный. Справа - добытый. Attachment: Attachment: Песок для форм требуется высушить и просеять. На килограмм песка я обычно беру 70 грамм жидкого стекла (как уже писал, у разных производителей жидкое стекло различается, поэтому пропорцию каждый раз нужно корректировать). Изготовление форм: Берём формуемую модель. В нашем случае - форма для леденцов советского периода. Attachment: При помощи кисточки покрываем модель порошком древесного угля шарового помола (во избежание налипания литейной земли). Обычно для этого используют порошок графита или тальк. Но у меня самым удобным сырьём оказался уголь, который, как выяснилось, отлично подходит под поставленную задачу. Attachment: Ставим деревянную рамку, и начинаем формовать. Attachment: Attachment: Прессовать землю нужно как следует. Желательно даже молотком, но в то же время аккуратно, чтобы от ударов не образовывались трещины. Attachment: Attachment: Attachment: Attachment: Attachment: Attachment: Attachment: Attachment: Attachment: Форма готова. Полное затвердение при комнатной температуре обычно происходит через сутки. Некоторые мастера сокращают этот срок до нескольких минут - помещая форму в атмосферу углекислого газа. После набора прочности и высыхания, делаем пропил для заливки металла. Attachment: Прочно стягиваем половинки формы скотчем. Attachment: Так же понадобится изготовить литник Attachment:
|
Author: | феерверкер [ 04 Nov 2020 15:32 ] |
Post subject: | Re: Литьё металлов |
Металлическим сырьём, в моём случае, выступают как чистый алюминий электротехнический (кабели и провода), так и разнообразный алюминиевый лом, собираемый мною по округе (главным образом, военного происхождения). Attachment: Attachment: Attachment: Attachment: Attachment: Но, как известно, чистый алюминий для литья подходит не самым лучшим образом: очень тягуч (по видимому, из за плотной оксидной плёнки), и имеет чудовищную усадку. Поэтому необходимо введение легирующих добавок. В моём случае, это цинк, медь, магний, иногда кремний (в виде силумина) и никель. А так же другие металлы, уже содержащиеся в исходном сырье. Слева направо, верхний ряд: Магний (сплав МЛ5), латунь (источник меди и цинка). В банке - металлический натрий. Но о нём чуть позже. Нижний ряд: цинк, мельхиор (медно-никелевый сплав). Attachment: Указанные компоненты в расчётных количествах вводятся в расплавленный алюминий. Лично я не выдерживаю точных пропорций сплава (за исключением особых случаев), и обычно добавляю "на глаз" по 0,5 - 2% меди, 2 - 3% цинка, и столько же магния. И совсем не много никеля. Цинк повышает прочность сплава, а так же уменьшает усадку. Медь оказывает ощутимое облагораживающее действие (поверхность отлитых деталей не тускнеет). Магний повышает твёрдость (и хрупкость), а так же снижает усадку сплава. Схожее с магнием действие оказывает и кремний, но при большом его содержании сплав становится крупнозернистым, что делает его ещё менее прочным. Так же кремний снижает атмосферную стойкость сплава. О влиянии на алюминий добавок никеля чётко судить не могу, но хуже точно не становится. Магний и цинк в алюминии растворяются ввиду невысокой температуры плавления. А вот механизм перехода в расплав латуни и мельхиора (нейзильбера) мне точно не известен. Возможны два варианта - первый, это растворение в алюминии (подобно тому, как растворяется медь в серебре). А второй - при прогреве алюминия температура всё же поднимается до значений, достаточных для плавления данных сплавов. В любом случае, после добавления в расплав, медные сплавы ещё какое-то время существуют на дне тигля (это чувствуется при перемешивании), но в итоге исчезают. К слову, растворить чистую медь в расплавленном алюминии у меня не получилось. Флюсование расплава: Как показала практика, в отличие от, скажем, меди, алюминий флюсовать очень не эффективно. В отдельных случаях флюсование даже, напротив, негативно сказывается на отливке. Поэтому я привык не пользоваться флюсами, и лить алюминий как есть, предварительно тщательно вымешивая расплав до полного извлечения шлаков. А позже придумал не обычный способ: перед самой заливкой (когда шлаки уже вымешаны и извлечены), опускать в расплав кусочек металлического натрия (примерно, 1 - 2 грамма на 2 - 3 килограмма алюминия. Добавлять больше не эффективно - натрий неохотно растворяется в алюминии, и излишки попросту сгорают на поверхности). Кусочек натрия заворачиваем в фольгу, затем с помощью "мешалки" толкаем на дно тигля, и быстро перемешиваем расплав. С поверхности алюминия начинают идти едкие пары, а всплывшие капли натрия горят ярким оранжевым пламенем. Сплав ощутимо разжижается, и начинает сильнее липнуть к металлическим поверхностям. Остаётся снять с поверхности остатки окислов, и начинать разбивку по формам. Должен уточнить - у меня нет твёрдой уверенности, что флюсование натрем улучшает качество отливок. Скорее, это лишь снижает вероятность брака (когда в сплаве оказываются поры от газов, или твёрдые инородные частицы). |
Author: | феерверкер [ 19 Nov 2020 12:27 ] |
Post subject: | Re: Литьё металлов |
Готовые формы: Attachment: Так же, потребуется выкопать "литейную яму", и закопать в ней формы. Чтобы металл не вытекал через возможные щели (а они почти неизбежны. Например, на стыке с литником). Яму можно заменить ящиком с песком, хотя это будет не так удобно. Attachment: Attachment: Attachment: Attachment: Attachment: Разжигаем печь. Attachment: Загружаем лом металла. Attachment: Периодически помешивая, греем до литейных температур. Attachment: Сняли окислы. Attachment: Добавили натрий. Attachment: Алюминий готов. Для порционной разливки по формам, удобно изготовить черпак. В моём случае, это был кофейник из нержавеющей стали, к которому я приварил длинную ручку. Увы, жизнь его была не долгой - вскоре в нём образовались сквозные дырки. Как я теперь разобрался, нержавейка очень быстро растворяется в расплаве алюминия. По этой же причине тигли из нержавейки прогорали у меня чуть ли не в первую плавку. Поэтому, позже сделал черпак из обычной консервной банки, приварив к ней, с помощью контактной сварки, железную ручку. Она до сих пор держится, не смотря на многократно более тонкий металл, нежели был у нержавеющего кофейника. Attachment: Разливаем по формам: Attachment: Attachment: Attachment: Attachment:
|
Author: | феерверкер [ 20 Nov 2020 16:08 ] |
Post subject: | Re: Литьё металлов |
Когда металл остынет, извлекаем формы из литейной ямы и разбиваем их. Сохранить форму (для повторного использования) на данном этапе практически не возможно, алюминий крепко к ней прилипает. Attachment: Attachment: Отлитые изделия: Attachment: Далее следует следует работа с металлом. А тут уже кто на что горазд. Решающую роль здесь играют требуемое качество готового изделия, и желаемый эстетический вид. Отпилены литники, произведена первичная обработка: Attachment: Attachment: Attachment: Ориентировочное суждение о качестве литья. Для примера рассмотрим форму, со стороны литника (там, где должна происходить усадка металла, что, обыкновенно, и снижает качество). Как можно видеть, все поры и раковины лишь поверхностны. Они обусловленны грубостью самой песчаной формы. Если сточить поверхность, то видно, что в толще металл плотный, без видимых дефектов. Attachment: Attachment: Attachment: Готовое изделие, в нашем случае, получилось примерно вот так: Attachment:
|
Author: | феерверкер [ 21 Nov 2020 20:10 ] |
Post subject: | Re: Литьё металлов |
Позже, "по горячим следам", пока всё настроено и налажено, изготовил вторую партию. На этот раз, помимо леденцовых форм, опробовал изготовление вафельниц. Благодаря опыту, обретённому в прошлом эксперименте, и "набитой руке" (по части специфики формовки песчаной смеси), удалось ощутимо повысить качество готовых изделий. Attachment: Attachment:
|
Author: | Юрий Денисов [ 21 Nov 2020 22:09 ] |
Post subject: | Re: Литьё металлов |
Можно вопрос: зачем такие промышленные масштабы в изготовлении посуды? |
Author: | феерверкер [ 22 Nov 2020 17:32 ] |
Post subject: | Re: Литьё металлов |
Юрий Денисов wrote: Можно вопрос: зачем такие промышленные масштабы в изготовлении посуды? Как уже написал во вступлении, интересно было именно потренироваться в "серийном литье". Ну и конечно, хотелось, чтобы готовые изделия были хоть сколько-нибудь востребованы. Знакомые иногда просят им что-нибудь отлить (главным образом - технические детали), но всем всегда нужен один, максимум два экземпляра (как и мне самому). Поэтому, выбор пал на изготовление посуды (леденцовых форм). Им вполне можно найти применение. В моём случае, в качестве специфического подарка. Для детей, естественно: по себе помню, лет в 10 было очень интересно поиграться с изготовлением леденцов. Ощутить, что очень просто своими руками можно изготовить, такую не понятную с виду вещь. |
Author: | Oleg [ 25 Nov 2020 19:10 ] |
Post subject: | Re: Литьё металлов |
Спасибо. Очень интересно. А не было мысли попробовать литьё железа из термита? |
Author: | феерверкер [ 29 Nov 2020 15:10 ] |
Post subject: | Re: Литьё металлов |
Oleg wrote: А не было мысли попробовать литьё железа из термита? Довольно давно пробовал отлить слиточек железа, поджигая термит в горшке с дыркой в дне. Но удалось получить лишь несколько капель металла в смеси со шлаком, после чего плав застыл в отверстии, и преградил путь для того, что ещё было в тигле. Впрочем, ради спортивного интереса можно попробовать и повторить. А в целом, литьё металлов термитом где-нибудь практиковалось? |
Author: | Юрий Денисов [ 29 Nov 2020 18:34 ] |
Post subject: | Re: Литьё металлов |
феерверкер wrote: Oleg wrote: А не было мысли попробовать литьё железа из термита? Довольно давно пробовал отлить слиточек железа, поджигая термит в горшке с дыркой в дне. Но удалось получить лишь несколько капель металла в смеси со шлаком, после чего плав застыл в отверстии, и преградил путь для того, что ещё было в тигле. Впрочем, ради спортивного интереса можно попробовать и повторить. А в целом, литьё металлов термитом где-нибудь практиковалось? Стыки рельс термитом заваривают. |
Author: | феерверкер [ 29 Nov 2020 22:17 ] |
Post subject: | Re: Литьё металлов |
Юрий Денисов wrote: Стыки рельс термитом заваривают. Сварка и литьё всё же несколько разные вещи. Хотя в целом, в данном случае, общего много. Попробовать изготовить железное изделие термитным способом, хотя затея и не оправданная (цена/качество), но всё же интересная. При возможности постараюсь попробовать. |
Author: | Юрий Денисов [ 29 Nov 2020 23:40 ] |
Post subject: | Re: Литьё металлов |
феерверкер wrote: Юрий Денисов wrote: Стыки рельс термитом заваривают. Сварка и литьё всё же несколько разные вещи. Хотя в целом, в данном случае, общего много. Попробовать изготовить железное изделие термитным способом, хотя затея и не оправданная (цена/качество), но всё же интересная. При возможности постараюсь попробовать. В данном случае это скорее литье, чем сварка. Хотя наверное это похоже и на пайку. Видимо четкую границу провести нельзя. |
Author: | Oleg [ 30 Nov 2020 12:27 ] |
Post subject: | Re: Литьё металлов |
феерверкер wrote: Попробовать изготовить железное изделие термитным способом, хотя затея и не оправданная (цена/качество), но всё же интересная. При возможности постараюсь попробовать. Попробовал поискать в продаже готовый термит и был неприятно удивлён ценой. Видимо, поскольку он применяется исключительно на ж/д и в нефтегазе, цена для заказчиков особого значения не имеет.
|
Author: | דמיטרי [ 30 Nov 2020 15:13 ] |
Post subject: | Re: Литьё металлов |
Author: | Volodymyr [ 20 Dec 2020 21:27 ] |
Post subject: | Re: Химические фотографии и лабораторное видео |
Quote: Плавил свинцец, чтобы отлить номерок для двери - заодно и чай попил. Melting some lead to cast a door number, while drinking a cuppa tea. Felt like a very British thing to do ! Attachment: https://www.reddit.com/r/CasualUK/comme ... ber_while/ |
Page 1 of 1 | All times are UTC [ DST ] |
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group http://www.phpbb.com/ |