Введение в литье металлов

В этом введении в литье металлов дается краткий обзор и история процесса литья, а также краткое описание распространенных методов литья, используемых сегодня. Цель этой статьи — дать новым производителям лучшее понимание того, как работает литье металлов и какие этапы производства литых изделий. К концу статьи читатель должен иметь четкое представление о возможностях литья металлов и правильно оценить его потенциал как современного производственного метода.

Чтобы получить более подробную информацию, нажмите на ссылки и кнопки, размещенные в этой статье, чтобы перейти к публикациям, страницам и электронным книгам, которые более подробно раскрывают конкретные аспекты литья металлов.

Что такое литье металлов?

Слово металлическое литье относится к процессу формования изделия или детали из расплавленного металла с использованием формы любого типа для придания окончательной формы. металлическое литье с другой стороны, это продукт или деталь, полученная в результате процесса литья металлов. В этой статье и в других местах на нашем веб-сайте мы используем слово кастинг. взаимозаменяемо, либо в качестве замены для процесса металлического литья или для объекта металлическая отливка .

Определение литья металлов:

Производственный процесс, при котором расплавленный металл заливают в полость (форму), которая удерживает металл в определенной форме по мере его затвердевания.

Общие этапы литья металлов

1. Создайте основной шаблон и corebox. Первым шагом в литье металлов является создание объекта, похожего по форме на желаемый продукт, который называется узором. . Шаблон - это инструмент, используемый для изготовления формы, и он должен быть немного больше конечного продукта, чтобы учесть усадку во время затвердевания. В литье металлов модели часто производятся с помощью станков с ЧПУ. Точно так же ядра , как описано в шаге 2, создаются с использованием другого типа инструментов:coreboxes. Методы литья, в которых используются многоразовые формы, такие как литье в постоянные формы, обычно не требуют шаблонов или стержневых ящиков. В этих случаях производители инструментов могут напрямую изготавливать пресс-форму и стержень.

2. Создайте форму и сердцевину. Чтобы успешно произвести отливку, производитель должен сначала создать полость литейной формы для удержания и формирования расплавленного металла. Во многих случаях они также должны создавать ядро который помещается внутри формы, образуя полые полости внутри конечной детали. Формы и стержни могут быть многоразовыми, как в случае литья под давлением или постоянного формования, или одноразовыми, как в литье в сырой песок или литье в оболочковые формы.

3. Расплавьте сплав. Далее производитель должен расплавить металл. Часто используемый металл представляет собой сплав, или смесь элементов, которые вместе обеспечивают оптимальные механические свойства. Процессы плавки различаются:в своей простейшей форме плавка состоит из помещения сплава в сосуд с более высокой температурой плавления и нагревания его над горелкой или открытым пламенем. Более современные методы плавки, такие как индукционная плавка, основаны на физических свойствах сплавов, чтобы плавить их и более эффективно доводить до температуры литья.

4. Залейте расплавленный металл в форму. После того, как производитель расплавит сплав, он должен залить расплавленный металл в полость формы. Обычно это делается с помощью ковша. система, которая поддерживает процесс заливки и позволяет операторам контролировать скорость заливки вручную или автоматически. Неправильная техника заливки может привести к дефектам, так как газы могут скапливаться внутри формы, что приводит к образованию отверстий в полученной отливке.

5. Дайте металлу затвердеть. После заливки производитель должен создать оптимальные условия для затвердевания металла внутри формы. Опять же, производители должны учитывать усадку расплавленного металла по мере его охлаждения, а также выделение газов, которые накапливаются внутри формы во время заливки.

6. Выньте отливку из формы. Когда металл достаточно остыл и затвердел, изготовитель должен вынуть отливку из формы. В методах, использующих одноразовые формы, операторы просто отрывают форму от отливки. Для многоразовых форм часто используются специальные покрытия, предотвращающие прилипание, и характеристики, позволяющие снимать отливки (например, выталкивающие штифты). ) должны быть спроектированы по шаблону.

7. Завершите кастинг. Большинство литых деталей должны пройти отделочные процессы, такие как очистка. (удаление лишнего материала с детали); удаление ворот (удаление литейных каналов из детали); термическая обработка (нагрев и охлаждение отливок в контролируемой среде для улучшения физических свойств) и проверка для контроля качества. Многие продукты также проходят обработку на станках с ЧПУ для повышения точности размеров и эстетической ценности.

История литья металлов

Многое из того, что мы сегодня знаем о происхождении литья металлов, основано на археологических находках. К счастью, долговечность отливок означает, что многие артефакты литья сохранились на протяжении тысяч и тысяч лет.

Ранние отливки часто представляли собой художественные статуи, инструменты и оружие, а первыми металлами, которые использовались при литье, были медь и олово или сплав, сделанный из двух металлов, называемый бронзой. Цивилизации на азиатском и европейском континентах экспериментировали с другими материалами и продолжали использовать литье на протяжении тысячелетий. По мере того, как процессы совершенствовались, а методы записывались точным языком, ассортимент литых изделий также расширялся. В Средние века перед европейскими литейщиками в основном стояла задача изготовления церковных колоколов.

На фото справа подсвечник Глостер, тщательно продуманное литье по выплавляемым моделям (выплавляемым моделям), изготовленное для Глостерского собора в Англии между 1104 и 1113 годами нашей эры.

В 20-м веке автомобильное производство, частично основанное на технологиях потокового производства Ford Motors, увеличило спрос на отливки и привело к дальнейшим прорывам в технологических процессах. Была изобретена сталь, и к середине 20 века для литья стали широко использовать нержавеющую сталь. И Первая мировая война, и Вторая мировая война проверили пределы литья в Соединенных Штатах, Европе и Японии. Старые процессы, такие как литье по выплавляемым моделям, были усовершенствованы, чтобы быстрее производить более качественные отливки. Новые процессы, такие как литье под давлением и литье в оболочковые формы, также были разработаны в 20 веке.

Процессы литья металлов

Следующие процессы литья металлов представляют собой некоторые из наиболее распространенных и универсальных методов в арсенале литейного производства. Некоторым методам уже тысячи лет, а другим меньше века, и каждый из этих процессов является идеальным методом литья для определенных типов продуктов. Здесь мы предлагаем краткий обзор каждого процесса. Для получения более подробной информации щелкните ссылки в каждом разделе.

Литье по выплавляемым моделям

Старейший метод литья металлов, который до сих пор используется в промышленных масштабах, литье по выплавляемым моделям – это оригинальный процесс, который включает в себя покрытие воска в форме конечного продукта огнеупорным материалом, затем расплавление воска и замену его расплавленным металлом.

Подробнее о литье по выплавляемым моделям

• Руководство по литью по выплавляемым моделям (электронная книга)
• Возможности литья по выплавляемым моделям в Eagle Precision Cast Parts, Inc.
• Пример литья по выплавляемым моделям:от неуклюжего изготовления к гладкому литью

Отливка из зеленого песка

Литье в сырой песок — это универсальный метод литья металлов с низкими затратами на инструменты, при котором влажный, связанный глиной песок уплотняется вокруг шаблона для формирования формы. Полученные формы можно использовать для литья практически любого сплава, а большую часть песка, используемого для изготовления форм, можно утилизировать и переработать.

Подробнее о литье Greensand

• Введение в Greensand Casting (запись в блоге)
• Возможности литья Greensand в Eagle Aluminium Cast Products, Inc.

Отливка в оболочку

Также известно как отливка в оболочку. или лепка из ракушек , литье в оболочковые формы было изобретено в середине 20 века немецким инженером и впоследствии усовершенствовано производителями США и Германии. Процесс включает в себя покрытие узора покрытыми смолой песчинками, которые соединяются друг с другом при нагревании. Литье в оболочковые формы обеспечивает высокую степень точности и превосходную повторяемость.

Подробнее о литье в оболочку

• Руководство по литью в оболочку (электронная книга)
• Введение в литье в оболочку (серия блогов)
• Возможности литья под давлением в Eagle Alloy, Inc.

Постоянное литье в форму

Литье в постоянные формы, как следует из названия, использует многоразовые формы вместо одноразовых форм, используемых при литье в песчаные формы. Инструмент может быть сложным в производстве, а сплавы несколько ограничены в зависимости от температуры плавления, но при больших объемах производства можно добиться низких затрат на деталь. Повторяемость, чистота поверхности и точность литых деталей с постоянной пресс-формой превосходны.

Подробнее о литье в постоянные формы

• Начало работы с литьем в постоянные формы (запись в блоге)
• Пример использования лопастей вентилятора из литого алюминия
• Возможности постоянного литья в Eagle Aluminium Cast Products, Inc.

Кастинг Airset

Еще один вариант литья в песчаные формы, литье в воздушную смесь, также известное как литье без обжига. используется химически связанный песок, который затвердевает при комнатной температуре. Этот процесс может занимать больше времени, чем литье в сырой песок или формование в оболочку, из-за времени, необходимого для затвердевания формы, но инструменты недороги, а превосходная точность размеров и чистота поверхности могут быть достигнуты с помощью литья с воздушной отливкой.

Подробнее о литье Airset

• Начало работы с Airset Casting (запись в блоге)
• Возможности Airset Casting в Eagle Alloy, Inc.

Литье под давлением

Литье под давлением — еще один метод литья с использованием многоразовых форм. В отличие от литья в постоянные формы, литье под давлением использует впрыск под высоким давлением для быстрого и полного заполнения полости формы. Литье под давлением может обеспечить отличные параметры литья, но начальные затраты часто ограничивают его использование большими тиражами.

Подробнее о литье под давлением

• Что такое процесс литья под давлением? (Видео)

Литье металлов:современный производственный процесс с древними корнями

Сегодня литье металлов — это отрасль с оборотом 33 миллиарда долларов, на которую приходится почти 200 000 рабочих мест только в США. Отливки используются в 90 процентах товаров длительного пользования, от строительного оборудования до медицинских приборов. По данным Американского литейного общества, «большинство людей редко находятся на расстоянии более 10 футов от отливки». Новые технологии и усовершенствованные процессы делают металлическое литье более совершенным и сложным, чем когда-либо, а это означает, что литейные производства могут выйти на новые рынки, еще больше увеличивая распространенность отрасли литья металлов.

Литейные предприятия регулярно сотрудничают с правительством и университетами США, чтобы гарантировать, что литейная промышленность извлекает выгоду из передовых исследований. В рамках одного такого партнерства с Министерством энергетики США уже удалось разработать более легкие отливки, отливки, требующие меньшей последующей обработки, и отливки, в которых используется более широкий спектр сплавов.

Относительно новые технологии, такие как 3D-печать, могут использоваться в тандеме с литьем металлов для более быстрого создания прототипов, моделей и даже форм. Правозащитные организации работают над тем, чтобы сделать эти и другие технологии, которые могут способствовать развитию индустрии литья в целом, более широко доступными. Американское общество основателей сталелитейной промышленности (SFSA) в настоящее время разрабатывает роботизированную ячейку, которую могут изучить и внедрить литейные заводы-члены. Их цель – улучшить автоматизацию в масштабах всей отрасли, что позволит перенаправить больше заказов на литье.

Между тем, что касается информационно-просветительской деятельности, Американское литейное общество (AFS) реализует множество программ, направленных на информирование как общественности, так и законодателей США о потенциале металлического литья. Благодаря их партнерству с Национальной ассоциацией производителей в продвижении Manufacturing Day к их ежегодной встрече с государственными органами AFS уделяет первоочередное внимание подготовке нового поколения специалистов по кастингу.

После долгой истории инноваций литье металлов по-прежнему находится в авангарде производственных технологий. Хотя основной процесс остается тем же, что использовался первыми металлургическими заводами, литье эволюционировало за пределы своего скромного происхождения, чтобы удовлетворить потребности современных потребителей.

Подробнее о закупке необработанных и обработанных литых изделий