Объяснение затвердевания металла:от плавки до отливки

Затвердевание металла — это комплексный процесс преобразования жидкости в твердое вещество, лежащий в основе технологии литья, включая плавление, заливку и повторное затвердевание металла или металлического сплава в форме для получения конечного желаемого продукта.  

1. Таяние

Процесс литья начинается с нагревания металлического сплава в тигле до его плавления. Нагретый металл становится жидким, когда достигает точки плавления. Температура плавления металла зависит от типа металла или сплава. Например, сплавы цинка плавятся при температуре около 900 градусов по Фаренгейту, тогда как некоторые бронзовые сплавы плавятся при температуре выше 2000 градусов по Фаренгейту. Чистые металлы плавятся при той же постоянной температуре. И наоборот, металлические сплавы плавятся в диапазоне температур, зависящем от состава материалов. В расплавленном состоянии металл содержит большое количество энергии. Сплав, нагретый выше точки плавления, дает металлу достаточно времени для заливки в форму, прежде чем он остынет.

2. Дегазация и модификация

Перед заливкой цинковые и алюминиевые сплавы необходимо дегазировать. Дегазация осуществляется путем введения графитовой фурмы в расплав. Копье вращается очень быстро, а затем через него подается аргон или азот, рассеивая его по расплавленному сплаву. Аргон или азот перемещают растворенный водород и другие загрязнения на поверхность расплава. Затем мы удаляем это загрязнение с поверхности, прежде чем залить сплав в форму.

Многие сплавы требуют модификации перед разливкой. Эти модификации повышают сыпучесть металла, улучшают зернистую структуру, удаляют загрязнения и т. д. Для этого мы используем титано-борные, медно-фосфорные, стронциевые, марганцевые и т. д.

3. Заливка

После дегазации и модификации мы проверяем температуру металла, чтобы убедиться, что она примерно на 50–150 градусов по Фаренгейту выше желаемой температуры заливки. Дополнительные 50–150 градусов дадут металлу достаточно времени, чтобы растекаться по детали, прежде чем он затвердеет в процессе заливки. Транспортируем тигель или ковш к разливочным линиям и разливаем жидкий металл в подготовленные формы. Полая полость формы – это форма желаемого конечного продукта. Иногда эта полость представляет собой одну часть, а иногда — несколько отдельных частей. Крайне важно держать кромку тигля как можно ближе к песчаной форме, чтобы уменьшить скорость металла при его попадании в полость формы.

4. Заморозка

После заливки расплавленной жидкости в форму она быстро остывает. Когда температура жидкого металла падает ниже точки плавления этого конкретного металла или сплава, начинается процесс затвердевания. Процесс замораживания обычно занимает менее нескольких минут.

5. Затвердевание

При дальнейшем понижении температуры расплавленный металл теряет энергию, и начинают образовываться кристаллы. Этот процесс начинается возле стенок формы, где она сначала охлаждается. Эти кристаллы в конечном итоге становятся зернами в окончательной структуре. Если металл затвердевает медленно, зерна длиннее. Если он быстро остывает, зерна становятся заметно короче. Кристаллы (или дендриты) продолжают формироваться и затвердевать, пока не затвердеет весь расплав.

В процессе затвердевания металл сжимается. Усадка происходит потому, что большинство металлов в жидком состоянии менее плотны, чем в твердом. Усадка может создать пустоту в последней точке затвердевания. Избежать усадочных дефектов можно за счет использования стояков и других методов. Стояки, также известные как питатели, представляют собой резервуары, встроенные в металлическую литейную форму, которые помогают предотвратить образование полостей в отливке.

6. Кастинг

После затвердевания охлажденное металлическое изделие вынимают или вытряхивают из песчаной формы для завершения процесса затвердевания. Готовая деталь называется отливкой. 

Хотя в разных методах литья используется различное оборудование и технологии, во всех случаях наблюдается процесс затвердевания металла. Требуется опытный и квалифицированный литейщик, чтобы контролировать этот процесс и избегать дефектов отливки, возникающих в результате неправильного проведения процесса затвердевания.

Кастинг

Свяжитесь с «Ермаком», чтобы узнать больше о наших комплексных услугах в области литья цветных металлов, таких как литье в песчаные формы, точное литье, литье алюминия и литье в постоянные формы.