Ръководство за начинаещи за леене и кастиране

Тук представяме наръчник за начинаещи за метода на производство на метал Леене и термина леене Разделите, които покриват темата, са както следва:

Какво е кастинг?

Процес на кастинг: Кастингът обикновено е първата стъпка в производството. При отливането материал в течна форма се излива в матрица, където се оставя да се втвърди чрез охлаждане (метали) или чрез реакция (пластмаси). Формата може да бъде запълнена от гравитационни сили или под налягане. Кухината на формата е внимателно подготвена, така че да има желаната форма и свойства. Кухината обикновено се прави с големи размери, за да компенсира свиването на метала, докато се охлажда до стайна температура. Това се постига чрез превръщане на модела в голям размер. След втвърдяване частта се отстранява от формата. Чрез метода на леене могат да се получат големи и сложни части.

Какво е леене на пясък?

Типични компоненти на двукомпонентна форма за леене на пясък.
Типични компоненти на двукомпонентна форма за леене на пясък.

Пясъчно леене се използва за направата на големи части (обикновено желязо, но също и бронз, месинг, алуминий). Разтопеният метал се излива в кухина на мухъл, образувана от пясък (естествен или синтетичен). Кухината в пясъка се формира с помощта на шаблон (приблизителен дубликат на реалната част), които обикновено са направени от дърво, понякога метал. Кухината се съдържа в агрегат, поместен в кутия, наречена колба. Сърцевината е пясъчна форма, вмъкната в матрицата, за да се получат вътрешните характеристики на детайла като отвори или вътрешни проходи. Сърцевини се поставят в кухината, за да образуват дупки с желаните форми. Подемникът е допълнителна кухина, създадена в матрицата, за да съдържа прекомерно разтопен материал. В матрицата от две части, което е типично за отливките с пясък, горната половина, включително горната половина на шарката, колбата и сърцевината се нарича преодоляване, а долната половина се нарича влачене. Разделителната линия или разделителната повърхност е линия или повърхност, която разделя преодоляването и влаченето. Пясъчните отливки обикновено имат грапава повърхност, понякога с примеси на повърхността и вариации на повърхността.

Какво е леене под налягане?

Процес на леене под налягане
Процес на леене под налягане

В леене под налягане металът се инжектира в матрицата под високо налягане. Това води до по-равномерна част, обикновено добро покритие на повърхността и добра точност на размерите. За много части последващата обработка може да бъде напълно елиминирана или може да се наложи много лека обработка, за да се постигнат размерите до размера. Формите за леене под налягане (наричани в промишлеността матрици) са склонни да бъдат скъпи, тъй като са направени от закалена стомана или други високоустойчиви материали - също времето на цикъла за изграждането им е дълго. Следователно леенето под налягане е добър избор за големи количества (масово производство), докато прекалено увеличава разходите за ниски количества. Освен това по-здравите и твърди метали като желязо и стомана не могат да бъдат изляти. Материалите с относително ниски точки на топене като алуминий, цинк и медни сплави са материалите, използвани предимно (главно) при леене под налягане. Леенето под налягане е ограничено до по-малки части до 25 кг.

Какво е кастабилност?

Способност за леене Изпитваемостта е термин, който отразява лекотата, с която даден метал може да се излее във формата, за да се получи отливка без дефекти. Изпитваемостта зависи от дизайна на частите и свойствата на материала. Тук ще се концентрираме само върху свойствата на материала, които влияят върху способността за леене.

Свойства на материала, които влияят на способността за леене:

а) Температура на топене (или температурен диапазон):

Температурата на топене е важно свойство на материала за леене. При отливането обикновено се желаят ниски точки на топене, тъй като ниските точки на топене изискват по-малко енергия за стопяване на материала. Температурата на отливане трябва да бъде по-висока от температурата на топене. Температурата на отливката също трябва да се регулира според техниката на леене и сложността на отливката. Температурата на леене също определя течливостта на материалите. За висока течливост трябва да изберем по-висока температура на леене. Освен това точката на топене също влияе върху избора на материала на формата. Ако температурата на топене е твърде висока, материалът на матрицата трябва да бъде по-огнеупорен и вероятно скъп. Ниската точка на топене също е важна за дълъг живот на формите. Чистите метали и евтектичните сплави се топят и втвърдяват при постоянна температура. Сплавите имат предимно обхват на втвърдяване, а също така аморфните твърди вещества (включително много полимери) нямат рязка точка на топене. За добра способност за леене на метална сплав, обхватът на втвърдяване трябва да бъде малък. Ако температурният диапазон, в който течната и твърдата фази са много високи, ще настъпи микросегрегация и микропористост. Това е причината евтектичните сплави (втвърдяване при постоянна температура) да се предпочитат за леене на сплави.

Температури на топене на някои метали и сплави

Температури на топене на някои метали и сплави

Температури на топене на някои метали и сплави

б) Течност:

Това е мярка за това колко добре течността ще тече и ще запълни кухината на мухъл. Сложните кухини за отливки изискват най-добрата течливост. Същото се отнася и за процеса на леене, който използва форми, които включват бързи темпове на охлаждане, като постоянния процес на метална форма. Лошата течливост е по-малко притеснителна, когато металът е отливан чрез мазилка или процеси на леене (по-бавно охлаждане!) Флуидността е не само материално свойство, но и се влияе от температурата на леене, вида на формата, температурата на матрицата и т.н. Има специални технологични тестове за определят плавността при определени условия.

в) Латентна топлина на синтез:

Латентна топлина на синтез е топлината, необходима на единица маса, за да се промени състоянието на материалите в друго състояние, т.е. от твърдо в течно състояние. За чистите метали тази топлина се абсорбира при постоянна температура. Когато преходът от едно състояние в друго се случва в температурен диапазон, не е подходящо да се дефинира латентна топлина на синтез.

г) Специфична топлина:

Специфичната топлина (c) е количеството енергия, което се използва за повишаване на температурата на 1 kg материал с 1 ° C (K). В процеса на леене обикновено се желае ниска специфична топлина, тъй като ниската специфична топлина води до ниска енергийна потребност за достигане на температурата на топене. Специфичната топлина също влияе на разликата между температурата на топене и температурата на леене. Когато материалите имат висока специфична топлина, разликата между температурата на топене и температурата на леене може да бъде по-малка, тъй като материалите с висока специфична топлина не се охлаждат много лесно, тъй като количеството енергия, което трябва да се отдели за охлаждане, е голямо.

д) Топлопроводимост:

Коефициентът на топлопроводимост влияе върху скоростта на охлаждане. Той също така определя температурния градиент и вътрешните напрежения поради температурните разлики. Тъй като по време на втвърдяването, ако някои части от материала се охладят бързо и други части от материала останат горещи, ще има разлики в свиването и в резултат на това могат да се развият вътрешни напрежения или някои пукнатини в материала. Скоростта на охлаждане може също да повлияе на фазовата трансформация и микроструктурата на материала (напр. Трансформация на мартензит в стомана)

е) Термична дифузия :

Топлопредаването в втвърдено отливка не е в стационарно състояние. Така че е реалистично да се вземе предвид дифузивността, а не проводимостта. Това е мярка за скоростта, с която температурно смущение в една точка на тялото преминава към друга точка.

ж) Коефициент на разширяване:

При нагряване металите се разширяват и при охлаждане се свиват. В резултат на това размерите на материала се променят по време на втвърдяване и охлаждане в кухината на формата. Трябва да проектираме кухината на формата, като вземем предвид коефициента на разширение. Обикновено кухината има по-големи размери от желаната част.

з) Устойчивост на горещо напукване:

По време на втвърдяването горещият метал има много ниска якост, но при охлаждане трябва да се свие. Поради температурните разлики ще има несъответствия в деформацията в охлаждащата част. Модулът на еластичност определя нивото на напрежение на вътрешните напрежения, които се развиват по време на охлаждане. Пластичността определя дали ще възникне повреда поради тези несъответствия на деформациите. Ако се създават напрежения поради някакъв фактор, който ограничава свободното свиване на метала, металът може да не е в състояние да устои на този стрес и ще се получат пукнатини, известни също като горещи сълзи. Горещото разкъсване вероятно ще бъде по-проблематично при постоянните метални форми, отколкото при пясъчните форми, които са достатъчно слаби, за да могат да се срутят, докато отливката се свие.

i) Свиване:

Повечето метали се разширяват при нагряване и се свиват при охлаждане. По време на втвърдяването обемът на материала ще намалее. Ако не се вземат мерки, това свиване ще доведе до дефекти като „хлъзгане“ и порьозност. Следователно допустимото свиване е едно от основните съображения по време на оразмеряването на моделите. Размерът на свиване е характерен за всеки материал.

й) Плътност на налягане:

Свиването на втвърдяването при някои сплави създава значителен брой доста малки вътрешни кухини. В някои случаи тези кухини, наречени порьозност, позволяват газовете да преминават през стената на отливката. Херметичността под налягане е способността да възпрепятства преминаването на газове.

к) Металургична чистота:

Металургичната чистота е важен фактор за преработване. Примесите могат също да причинят локални напрежения, когато материалът се втвърди, така че в резултат на това се увеличава горещо разкъсване или горещо напукване. Например в стоманите сярните слоеве са слаби места за горещо разкъсване.

л) Химичен афинитет:

За добра способност за леене материалът не трябва да влиза в реакция с околната среда, която е плесента и атмосферата. Ако химическият афинитет е висок, може да се получи окисление, в някои случаи процесът на леене трябва да се извършва в контролирана атмосфера. В противен случай качеството на отливката ще бъде силно засегнато по отношение на стабилността на размерите и вътрешната цялост.

м) Разтворимост в газ:

Разтворимостта в даден материал ще спадне по време на втвърдяването и охлаждането. Ако в стопилката присъстват газове и ако те не могат да излязат, те ще предизвикат порьозност на отливката.

n) Налягане на парите:

По време на топене и изливане на течната метална сплав някои елементи могат да се изпарят от стопилката и химичният състав на сплавта може да се промени, ако налягането на парите им е твърде ниско (например цинк в месинг).

Източник: ПРОИЗВОДСТВЕНИ СВОЙСТВА НА ИНЖЕНЕРНИТЕ МАТЕРИАЛИ Лекционни бележки от проф. Ахмет Аран http://www2.isikun.edu.tr/personel/ahmet.aran/mfgprop.pdf