Вторичная обработка: механическая обработка, сборка и защита литых металлических деталей

Механическая обработка, сборка и защита отливки

Существуют разные направления металлообработки. Одно направление включает резку, формовку, соединение или защиту металлов в твёрдом состоянии. Литьё — другое направление, где изделия получают заливкой жидкого металла в формы и охлаждением. Эти две ветви могут быть разделены, но металлические изделия обычно имеют в своей истории и литьё, и обработку.

Механически обрабатываемые металлы часто начинают свой путь как блюмы, блоку или блоку от непрерывной литейной машины, или как трубы или колёса от центробежной. Эта «литейная» стадия в обрабатываемом металле ограничена и упрощена, и обычно называется металлопроизводством, но технически это литьё сырьца.

С другой стороны, большинство отливок обрабатываются на финальных стадиях. Песочные отливки обычно имеют шероховатую поверхность, и часто части отливки обрабатывают для получения гладкости или точных размеров. Многие чугунные и стальные отливки заржавеют, если не защищены, и защита от этого окисления — ещё один почти универсальный финишный шаг. Домашние повара имеют опыт выполнения этого шага, когда приносят домой чугунную сковородку и «закаляют» её маслом. Это потребительская форма вторичной обработки, но подобные обработки могут выполняться и на литейном цехе.

Механическая обработка

Многие металлические отливки должны соответствовать точным размерным допускам для работы как части крупных промышленных машин. Инженерные спецификации могут быть очень точными для выполнения механических и структурных потребностей, но литьё не обеспечивает размерной точности такого уровня. Поэтому механическая обработка часто выполняется для создания точных размеров поверхностей. Литьё также оставляет шероховатые поверхности. Шероховатые поверхности могут увеличивать трение в движущихся частях или создавать неравномерные измерения и поэтому быть крайне нежелательными.

Механическая обработка также может доводить поверхность некоторых сплавов шлифовкой и полировкой до блеска. Тонкие детали или острые края, которые нельзя получить в форме, также могут быть достигнуты как часть вторичных процессов.

В зависимости от завода, эта работа может выполняться самим литейным цехом или специализированными мастерскими вне завода. Большинство литейных цехов имеют некоторые возможности для отчистки или чистки своих отливок, но это не всегда то же самое, что наличие всех необходимых финишных возможностей. То, какая обработка выполняется внутри, а какая — внешне, зависит от специализации литейного цеха и потребностей и возможностей клиента. Если литейный цех поставляет другой завод, он может отправлять только отливки, очищенные от заусенцев и заготовок: если они предоставляют готовый продукт, они могут делать всю вторичную обработку внутри, или координировать аутсорсинг, в зависимости от ниши литейного цеха и постоянной клиентской базы.

На этом этапе нет единого способа работы литейных цехов. Все литейные цехи вливают расплавленный металл в формы как свою основную деятельность, но насколько точны размеры и финиш до доставки — вопрос специализации.

Защита металлов: масло, оксиды, краска, напыление или порошковое покрытие

Большинство сплавов, выходящих из ферристых литейных цехов, ржавеют в присутствии кислорода и воды. Оксиды железа образуются быстро и легко, и шелятся, позволяя следующему слою окисляться в свою очередь. Что начинается как поверхностная проблема, может быстро стать структурной, когда ржавеющая поверхность начинает язвиться и изнашиваться.

Нержавеющая сталь и другие коррозионностойкие сплавы часто защищаются процессом пассивации: они могут окисляться, но оксидный слой не шелушится, а прикрепляется к металлу, создавая барьер. Алюминий и хром работают аналогично. С этими металлами даже рез или шрам не запускают процесс ржавления, потому что обнажённый металл окисляется и герметизируется быстро. Для коррозионно нестабильных сплавов, не имеющих этой способности, герметики должны использоваться для предотвращения ржавления. Есть несколько способов сделать это.

Окисление (Bluing)

Окисление стали — процесс защиты от коррозии путём создания пассивного оксидного слоя как герметика. Оксид железа, образующийся в обычных условиях — это красный, шелушащийся оксид, известный как ржавчина, который отсыпает, exponируя нижележащий металл дальнейшей коррозии. Химический состав этого оксида — Fe₂O₃.

При окислении металлург принудительно получает магнетит, чёрный оксид железа, химия Fe₂O₄. Этот магнетит остаётся связанным с нижележащей поверхностью. Есть несколько способов достичь этого слоя магнетита, но один из более распространённых — создать красные оксиды в кислотной ванне или газе, а затем варить железо в воде, чтобы превратить ржавчину в магнетит. Окисленную сталь часто маслят для дополнительной защиты.

Масляная обработка

Варёное льняное масло и тунговое масло — традиционные финиши для кованого железа. Оба — «сыхающие» масла, которые полимеризуют и создают полимерное покрытие при нагревании. Обычно эти масла дают коричнево-чёрную патину, защищающую внутренний металлический объект десятилетиями, а наружные — на несколько лет до проникновения воды. Для дополнительного герметического слоя масляно обработанные железа или стали часто воскают.

Серые чугунные сковородки также масляно обрабатывают дома через процесс, известный как закалка. Закалка сковородки маслом может быть с льняным маслом, которое является пищевым льняным маслом. Однако другие пищевые жиры тоже подходят для закалки сковородки, и просто нужно хорошо ухаживать за ними со временем, так как они не полимеризуют сухо, как льняное масло. Опять же, жир наносят на сковородку и нагревают.

Краска

Покраска, лакирование, лакокрасочное покрытие или почернение железа и стали — другие традиционные методы герметизации. Во всех случаях на поверхность наносят слой материала и позволяют ему высохнуть. Краска и лак более распространены сегодня, но почернение было традиционным рецептом для железных вооружений и наружных предметов, представляя смесь лака и оксидов магнетита железа.

Эти наносимые методы герметизации дешевы и могут быть легко повторены, поэтому очень популярны как финишные шаги. Недостатки: большинство герметиков могут сколыцаться или поцарапываться, позволяя ржавчине закрепиться. Герметики такого типа могут также иметь очень мелкие пинхолы, где поверхность металла обнажается и начинается ржавление.

Гальваническое напыление и порошковое покрытие

И в гальваническом напылении, и в порошковом покрытии тонкий слой материала связывается с верхним уровнем отливки с использованием электричества для достижения равномерного распределения по всей открытой поверхности. Когда объёмы напыления или порошка достаточны по объёму, они гарантированно покрывают каждую открытую молекулу металла.

В гальваническом напылении объект, подлежащий напылению, заряжают и опускают в ванну с частицами металла, несущими противоположный заряд. Чем дольше металл находится в ванне, тем толще слой. Когда его извлекают, объект покрыт непрерывным слоем с частицами металла из ванны.

Порошковое покрытие работает почти так же, но вместо ванны с металлическими частицами, заряженный спрей цветных смольных частиц направляют на объект. Когда объект достигает нужной толщины покрытия, его отправляют в печь для отверждения.

Сборка

В литейных цехах, выполняющих литьё для других заводов внутри сложных производственных систем, вся сборка может выполняться вне цеха, клиентами. Многие литые детали попадают на другие заводы как входные компоненты для сборочной линии.

Однако некоторые литейные цеха выполняют сборку на месте, особенно если они предлагают стандартные продуктовые линии более широкой клиентской базе. В этом случае литейный цех должен быть внимателен к рабочим зонам, так как углерод, тепло и диапазон сплавов, обрабатываемых на литейном полу, могут привести к перекрёстному загрязнению. Обеспечение чистоты и хорошего состояния стали, а также разделение углеродистой и нержавеющей стали может гарантировать хорошие результаты в сварных деталях.

Вторичная обработка внутри и вне литейного цеха

Вторичная обработка может включать многих других специалистов и экспертов. Почти все отливки пройдут через некоторую форму вторичной обработки, даже если это просто финальная полировка нержавеющей стали, но уровень этого финиша и экспертиза сильно зависят от проекта. Литейные цехи обычно имеют сеть других металлообработчиков, которым доверяют эти этапы обработки и финиша, если они не могут сделать их сами.

Ферристые литейные цехи обычно знают, как металл будет защищён от окисления железа, так как ржавый металл не вдохновляет ничьей уверенности. Другие виды вторичной обработки определяются в диалоге между клиентом и литейным цехом. Какие услуги предлагаются? Каковы потребности проекта? Литейный цех может завершить литьё внутри, отправить клиенту как есть, или координировать дальнейшие шаги другим экспертам отрасли.

Previous Post: Inspection Metal Casting Process