Fosa de metall: procés, mètodes, mètodes

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

El metall és la base de tota la civilització moderna. En un any, la humanitat moderna extreu i processa tan sols una quantitat de ferro que abans el món sencer el recolliria durant almenys un parell de segles. I aquesta necessitat està plenament justificada, ja que només la construcció requereix una quantitat increïble d'acer. No és sorprenent que la fosa de metall en aquestes condicions es millora constantment.

Una mica d'història

La característica més important del ferro per prendre, solidificant, la forma "proposada" a ell, una persona va notar en l'antiguitat. Avui en dia, gairebé tots els científics assumeixen que el coneixement inicial de l'home amb el metall es va produir gràcies als meteorits. El ferro meteorític era fusible i fàcil de processar, de manera que algunes civilitzacions naixents van estudiar els conceptes bàsics de la fosa fa molt de temps.

Al nostre país, la fosa de metall ha estat un negoci respectat i honorable durant segles, la gent sempre ha tractat aquest ofici amb molt de respecte. El "Tsar Cannon" i la "Tsar Bell" són àmpliament coneguts, que són obres mestres de l'habilitat de càsting dels mestres russos, fins i tot si un d'ells mai va sonar, i el segon no va disparar. Els rodets dels Urals durant el regnat de Pere el Granva guanyar particular fama com a proveïdor d'armes fiables per a l'exèrcit. No obstant això, amb tota raó porten aquest títol fins i tot ara. Abans de veure els principals tipus de fosa de metall, cal dir algunes paraules sobre les característiques necessàries de les matèries primeres.

Quin hauria de ser el metall per a la fosa

La propietat més important del metall a utilitzar per a la fosa és la seva fluïdesa. L'aliatge en forma fosa ha de fluir el més fàcilment possible d'un gresol a un altre, mentre omple els seus rebaixats més petits. Com més gran sigui la fluïdesa, més fines es poden fer les parets del producte acabat. Amb el metall que s'estén malament, és molt més difícil. En condicions normals, aconsegueix agafar molt abans que ompli tots els buits del formulari. Aquesta és la dificultat que s'enfronten els industrials a l'hora de fosar aliatges metàl·lics.

No és d'estranyar que el ferro colat s'hagi convertit en el material preferit de la foneria. Això es deu al fet que aquest aliatge té una fluïdesa excel·lent, cosa que fa que sigui relativament fàcil de treballar. L'acer està lluny de ser tan fluid i, per tant, per omplir completament el motlle (de manera que no hi hagi cavitats i buits), cal recórrer a diversos trucs.

En el cas més senzill, quan es requereix una fosa de metall a casa, les matèries primeres es fonen i s'aboquen a l'aigua en petites porcions: així, en particular, es poden fer plomes per a la pesca. Però aquest mètode s'utilitza relativament àmpliament fins i tot a la indústria armamentística! Des de la part superior d'una torre especial, que s'assembla a una torre de refrigeració en contorn, fosmetall. L'alçada de l'estructura és tal que una gota perfectament formada, ja refredada, arriba a terra. Així és com es produeix la granalla a escala industrial.

Mètode de fosa de la Terra

El mètode més senzill i antic és llançar metall a terra. Però la seva "simplicitat" és un concepte relativament condicional, ja que aquest treball requereix una preparació extremadament minuciosa. Què vol dir?

Primer, a la botiga de models es fa un model a mida completa i més detallat del futur càsting. A més, la seva mida ha de ser una mica més gran que el producte que s'ha d'obtenir, ja que el metall s'assentarà en refredar-se. Per regla general, el model es fa desmuntable, a partir de dues meitats.

Un cop fet això, es prepara la sorra d'emmotllament especial. Si el futur producte ha de tenir cavitats internes i buits, també caldrà preparar les barres, així com un compost d'emmotllament addicional. Han d'omplir temporalment aquelles zones que estiguin “buides” a la part acabada. Si esteu interessats en la fosa de metalls a casa, assegureu-vos de tenir en compte aquest fet, perquè, en cas contrari, un matràs ja ple només es pot trencar per pressió, i les conseqüències d'això poden ser les més tristes.

De què estan fetes les sorres de modelat?

La base són diferents graus de sorres i argiles, així com aglutinants. El seu paper el poden jugar olis naturals i sintètics, oli dessecant, resina, colofonia i fins i tot quitrà.

A continuació arriba l'època dels motlles, la tasca dels quals és fer motlles. Si ho expliquesmés fàcil, es fa així: s'agafa una caixa de fusta, s'hi posa la meitat del motlle (també és desmuntable) i els buits entre les parets del model i el motlle s'obstrueixen amb una composició de motlle.

Es fa el mateix amb la segona meitat i subjecta ambdues parts amb passadors. És important tenir en compte que s'insereixen dos cons especials a la part de la forma que estarà a la part superior quan s'aboqui. Un d'ells s'utilitza per abocar metall fos, el segon, per sortir dels gasos en expansió.

Fi de la fase preparatòria

I ara és el moment potser de la part més crucial de l'operació. Els flascons es separen amb molta cura, intentant evitar la violació de la integritat de la sorra. Després d'això, queden al sòl dues empremtes clares i detallades de la part futura. Després d'això, es cobreixen amb una pintura especial. Això es fa perquè el metall fos no entri en contacte directe amb el sòl de sorra. La tecnologia de fosa de metalls no ho hauria de permetre, en cas contrari, la qualitat del producte acabat es podria deteriorar significativament.

Si això és necessari, al mateix temps es talla un pas addicional, que és necessari per abocar la massa fosa. Els matràs es tornen a plegar i connectar amb la màxima fermesa possible. Quan la sorra estigui lleugerament seca, pots començar a llançar.

Comença a emetre

Primer, a les cúpules, és a dir, forns especials, es fonen en blancs de ferro colat. Si cal fer fosa d'acer, les matèries primeres es fonen en alts forns, foc obert, inversor i altres forns. Per portar-hiestat de fusió dels metalls no fèrrics, utilitzeu dispositius de fusió especialitzats.

Tot, pots començar a emetre. Si només hi ha una forma, la massa fosa s'hi aboca amb un cullerot individualment. En altres casos, per regla general, s'organitza un transportador: o un cinturó amb espais en blanc passa per sota del cullerot o el cullerot es mou per sobre de les files de flascons. Tot depèn únicament de l'organització de la producció. Quan arriba el moment i el metall es refreda, es treu del motlle. En principi, aquest mètode és ideal en els casos en què es requereix una fosa de metall a casa (per a una forja, per exemple). De totes maneres, no s'aconseguirà res més perfecte en aquestes condicions.

Les màquines de trituració de sorra o de rectificat eliminen l'escala i la sorra d'emmotllament adherida del producte acabat. Per cert, aquest mètode es va utilitzar activament en la producció de tancs durant la Gran Guerra Patriòtica. Així es van produir les torres de fosa, i la senzillesa i fabricabilitat d'aquest procés va permetre produir un gran nombre de vehicles militars que tant necessitava el front. Quins altres tipus de fosa de metall existeixen?

Fusió a pressió

Però ara utilitzen mètodes molt més avançats i tecnològicament avançats per a la producció de productes de fosa. Per exemple, fosa de metall en un motlle fred. En principi, aquest mètode s'assembla en molts aspectes al descrit anteriorment, ja que en aquest cas també s'utilitzen motlles de fosa. Només al mateix temps són de metall, la qual cosa simplifica molt el procés de producció a gran escala.

Així, els cons i les varetes s'insereixen en dues meitats (per abocar metall i formar buits) idesprés subjecteu-los fermament l'un a l' altre. Tot, pots posar-te a treballar. La particularitat d'aquest mètode és que aquí el metall fos es solidifica molt ràpidament, hi ha la possibilitat de refredament forçat dels motlles i, per tant, el procés d'alliberament és molt més ràpid. Amb només un motlle, podeu obtenir centenars, si no milers, de peces de fosa, sense dedicar gaire temps a la preparació individual de motlles i sorres.

Alguns desavantatges del mètode

El desavantatge d'aquest mètode de fosa és el fet que només són adequats aquells tipus de metalls que es caracteritzen per una major fluïdesa en forma fosa. Per exemple, només la fosa a pressió és adequada per a l'acer (sobre això a continuació), ja que aquest material no té una bona fluïdesa. Sota l'acció de l'aire comprimit, fins i tot els graus d'acer més "dúctils" prenen la forma requerida molt millor. El dolent és que un motlle de fred normal simplement no pot suportar condicions de producció tan extremes i es desfà. Per tant, heu d'utilitzar un mètode de producció especial, que parlarem a continuació.

Emmotllament per injecció

Com es realitza la fosa a pressió -a pressió- de metalls? Ja hem considerat alguns aspectes anteriorment, però encara és necessari revelar aquest tema amb més detall. Tot és bastant senzill. En primer lloc, es necessita un motlle de fosa fet de graus d'acer de qualitat, que pot tenir una forma interna complexa i multietapa. En segon lloc, necessitem equips de bombeig capaços de lliurar entre set i set-cents MP.

Avantatge principalaquest mètode de fosa té una alta productivitat. Què més ofereix l'emmotllament per injecció? En aquest cas, s'utilitza molt menys metall i la qualitat superficial del producte acabat és molt bona. Aquesta darrera circumstància implica el rebuig d'un procediment de neteja i mòlta complex i força trist. Quins materials són els millors per a aquest mètode de producció per produir productes i peces acabats?

Els aliatges més utilitzats són a base d'alumini, zinc, coure i estany-plom (fosa de metalls no fèrrics). La seva temperatura de fusió és relativament baixa, i per tant s'aconsegueix una fabricabilitat molt alta de tot el procés. A més, aquesta matèria primera té un sediment relativament petit en refredar-se. Això vol dir que és possible produir peces amb toleràncies molt petites, la qual cosa és extremadament important en la producció de tecnologia moderna.

La complexitat d'aquest mètode és que quan els productes acabats es separen dels motlles, es poden danyar. A més, aquest mètode només és adequat per a la fabricació de peces amb un gruix de paret relativament petit. El fet és que una capa gruixuda de metall s'endureix de manera extremadament desigual, cosa que predeterminarà la formació de closques i cavitats.

Varietats d'instal·lacions per colada a pressió

Totes les màquines que s'utilitzen en aquest mètode de fosa de productes metàl·lics es divideixen en dos grans grups: amb una cambra de colada en fred i en calent. La varietat "calenta" sovint només es pot utilitzar per a aliatges a base de zinc. En aquest cas, la pròpia cambra de colada està immersa en metall calent. Sota pressióaire o un pistó especial, flueix a la cavitat de colada.

Per regla general, no es requereix una força d'injecció forta, una pressió de fins a 35-70 MPa és suficient. Així, en aquest cas, els motlles per a la fosa de metall poden ser molt més senzills i econòmics, la qual cosa té l'efecte més favorable sobre el cost final del producte. En els motlles de fosa en fred, el metall fos ha de ser "conduït" profundament a la cambra de colada a una pressió especialment alta. Al mateix temps, pot arribar als 700 MPa.

On s'utilitzen les peces modelades per injecció?

Són per tot arreu. En telèfons, ordinadors, càmeres i rentadores, a tot arreu hi ha detalls obtinguts mitjançant aquest mètode concret. És especialment utilitzat per l'enginyeria mecànica, inclosos els relacionats directament amb l'aviació i fins i tot amb les indústries espacials. La massa de les peces de fosa pot variar des d'uns quants grams fins a 50 quilograms (i fins i tot més). Es pot utilitzar algun altre "processament" de metalls per fosa? Sí, i hi ha moltes més maneres.

Fosa a la cera perduda

Com en el primer cas que vam considerar, des de l'antiguitat la humanitat coneix el mètode d'abocar metall fos en un model prepreparat fet de parafina o cera. Simplement es col·loca al matràs i els buits s'omplen amb sorra d'emmotllament. La fusió dissol la cera i idealment omple tot el volum de la peça principal. Aquest mètode és bo perquè no cal treure el model del matràs. A més, és possible obtenir peces de qualitat simplement perfecta, aquest procés de fosaels metalls són relativament fàcils d'automatitzar.

Casting de shell

Si la fosa és relativament senzilla i no es requereix força "espai" del producte acabat, es pot utilitzar el mètode de fosa en motlles de closca. Es fan des de temps immemorials i s'utilitzen com a base sorra fina de quars i resina. Avui, per descomptat, s'utilitzen diversos compostos sintètics com a aquests últims.

A continuació, es prenen models metàl·lics plegables, formats per dues meitats, i es col·loquen sobre una superfície escalfada a aproximadament 300 graus centígrads. A continuació, la barreja d'emmotllament (de sorra i resina seca) s'aboca al mateix lloc de manera que cobreixi completament la superfície dels models metàl·lics. Sota la influència de la calor, la resina es fon i apareix un "matràs" força fort al gruix de la sorra.

Tan aviat com es refredi una mica, es poden treure els lingots metàl·lics i la sorra es pot enviar al forn per "torrar". Després d'això, s'obtenen formes prou fortes: connectant les seves dues meitats, es pot abocar-hi metall fos. Quins altres mètodes de fosa de metall hi ha?

Càsting centrífug

En aquest cas, la massa fosa s'aboca en una forma especial, que gira a una velocitat molt alta en una projecció horitzontal o vertical. Com a resultat de l'acció de poderoses forces centrífugues aplicades per igual, el metall flueix uniformement a tots els buits del motlle, aconseguint així una alta qualitat del producte acabat. Aquest mètode de fosa és ideal per a la producció de diversos tipus de canonades. Permet formar un gruix molt més uniformeparets, cosa que és extremadament difícil d'aconseguir amb mètodes "estàtics".

Electro-escòria fosa

Hi ha alguna manera de fosa de metalls que amb raó es pugui anomenar moderna? fosa d'electroescòria. En aquest cas, el metall líquid s'obté primer actuant sobre la matèria primera prèviament preparada amb potents descàrregues d'arc elèctric. També es pot utilitzar el mètode sense arc quan el ferro es fon a causa de la calor acumulada per l'escòria. Però l'última es veu afectada per descàrregues potents.

Després d'això, el metall líquid, que mai ha entrat en contacte amb l'aire durant tot el procés, entra a la cambra de cristal·lització, que "en combinació" també és un motlle de fosa. Aquest mètode s'utilitza per a peces de fosa relativament simples i massives, per a la fabricació de les quals no s'han d'observar moltes condicions.

Ompliment al buit

Només s'aplica a materials "de gamma alta" com l'or, el titani i l'acer inoxidable. En aquest cas, el metall es fon en condicions de buit i després ràpidament (en les mateixes condicions) es distribueix en motlles. El mètode és bo perquè quan s'utilitza, pràcticament s'exclou la formació de cavitats d'aire i cavitats en el producte, ja que la quantitat de gasos presents és mínima. És important recordar que el pes de les peces de fosa en aquest cas no pot superar els cent o dos quilograms.

És possible aconseguir peces més grans?

Sí, aquesta tecnologia existeix. Però només es pot utilitzar en els casos en què es processen cent tones d'acer al mateix temps.i més. Primer, el metall es fon en condicions de buit i, després, no s'aboca en motlles, sinó en cullerades especials, que també estan protegides de l'entrada d'aire a la seva cavitat.

Després d'això, la massa fosa acabada es pot distribuir en motlles, dels quals també s'havia bombejat l'aire prèviament amb una bomba. L'acer obtingut com a resultat d'aquest procés tecnològic és força car. S'utilitza per a la forja, així com alguns tipus de la mateixa fosa, quan es requereix per obtenir bruts i peces de la màxima qualitat.

Emissió en patrons gasificats (esgotats)

Pel que fa a la qualitat i la simplicitat de la fosa, aquest mètode és un dels més rendibles i, per tant, s'utilitza cada cop més a la indústria moderna. Aquesta fosa de metall, la producció de la qual augmenta any rere any, és especialment popular a la RPC i als EUA, ja que les bases industrials d'aquests dos països es distingeixen per la major necessitat d'acer d' alta qualitat. L'avantatge d'aquest mètode és que permet la producció de peces de fosa sense cap restricció de pes i mida.

En molts aspectes, aquest mètode és similar als descrits anteriorment: per exemple, en aquest cas, el model primari no s'utilitza de cera o plastilina, sinó de l'escuma ara estesa. Com que aquest material té les seves pròpies especificitats, la barreja de sorra aglutinant s'envasa al matràs sota una pressió d'uns 50 kPa. Molt sovint, aquest mètode es practica en els casos en què cal fer peces que pesin des de 100 grams fins a dues tones.

No obstant això, ja hem dit que hi ha restriccions estrictesdetalls de mida núm. Per tant, utilitzant aquest mètode de fosa, es poden produir fins i tot components per a motors de vaixells, que mai han estat de mida "modesta". Per cada tona de matèries primeres metàl·liques, es consumeix la següent quantitat de materials addicionals:

• Quars de sorra fina - 50 kg.
• Revestiment especial antiadherent - 25 kg.
• Espuma de poliestirè granulat - 6 kg.
• Película densa de polietilè - 10 metres quadrats m.

Tota la sorra d'emmotllament és sorra de quars pura sense cap additiu ni additiu addicional. Pot ser reutilitzable entre un 95 i un 97%, la qual cosa millora molt l'economia i redueix el cost del procés.

Així, la fosa metàl·lica (la física del procés va ser considerada parcialment per nos altres) és un fenomen "multifacètic", ja que avui hi ha molts mètodes nous. Al mateix temps, la indústria moderna està aplicant mètodes que s'utilitzen des de fa milers d'anys, adaptant-los una mica a les realitats actuals.