Из чего сделать форму для отливки алюминия

Литье алюминия в песчаные формы

Литье алюминия в песчаные формы наиболее широко применяют при производстве металлических отливок.

Эта технология применяет разовые литейные формы из песка для отливки сложных деталей практически из любых металлических сплавов, в том числе, литейных алюминиевых сплавов.

Поскольку, чтобы извлечь готовую отливку, песчаную литейную форму приходится разрушать, то литье в песчаные формы обычно имеет низкую производительность.

Технология литья алюминия в песчаные формы

Технология литья алюминия в песчаные формы включает применение:

• плавильной (раздаточной) печи,
• литейной модели и
• песчаной формы.

Литейный алюминиевый сплав, сначала плавится в печи и затем с помощью разливочного ковша, часто, ручного, заливается в полость песчаной формы.

Эта полость в литейной формы формируется с применением литейной модели отливки, часто, из дерева. После полного затвердевания металла песчаную форму разделяют вдоль плоскости разъема и извлекают затвердевшую отливку.

Ниже эти технологические этапы литья в песчаные формы, в том числе, литья алюминия,  рассмотрены более подробно.

Рисунок – Песчаная литейная форма

Эти отливки могут значительно различаться по размерам и массе – от сотни граммов до нескольких тонн.

Именно литьем в песчаные формы производят многие алюминиевые литые детали и компоненты для автомобилей: блоки и головки цилиндров, коробки передач, корпуса агрегатов ходовой части и многое другое.

Технологический процесс литья алюминия в песчаные формы состоит из шести основных этапов.

Изготовление литейной песчаной формы

Первым шагом в технологии литья в песчаные формы является создание формы для литья. Песчаные литейные формы являются разовыми – одноразовыми, поэтому их изготавливают заново для каждой отливки.

Песчаная форма формуется путем уплотнения песка в каждой из двух половинок формы. Песок набивается вокруг модели, которая является отпечатком наружной формы отливки.

Когда модель извлекают, в форме остается полость, которая и будет формировать отливку.

Для формирования любых внутренних полостей отливки, которые не могут формироваться моделью, применяют отдельные компоненты формы, так называемые, стержни. Эти стержни изготавливают также из песка еще до начала формовки литейной формы.

Процесс изготовления песчаной литейной формы включает:

• установку модели;
• уплотнение песка;
• удаление модели.

Длительность изготовления песчаной формы зависит от:

• размера отливаемой детали;
• количества стержней;
• типа песчаной формы.

Если тип песчаной формы требует нагрева или запекания, то длительность ее изготовления значительно возрастает.

Кроме того, на поверхности литейной формы часто накладывают смазку для того, чтобы было легче извлекать готовую отливку.

Применение смазки облегчает также течение металла, а также повышает качество поверхности отливки. Смазку выбирают с учетом типа применяемого песка и температуры расплава.

Сборка песчаной литейной формы

Когда литейной форма изготовлена, ее подготавливают для заливки расплавленного металла. Поверхность литейной формы сначала смазывают, чтобы обеспечить свободное извлечение отливки.

Потом устанавливают литейные стержни, верхнюю полуформу устанавливают на нижнюю и надежно соединяют их друг с другом.

Это очень важно, чтобы две половинки литейной формы оставались надежно закрытыми, чтобы исключить любое протекание металла.

 Заливка литейной формы

Металлический расплав, например, расплавленный литейный алюминиевый сплав, доводится в плавильной (раздаточной) печи до заданной температуры заливки. После того, как литейная форма закрыта, расплавленный металл можно подавать в разливочный ковш и заливать в литейную форму. Эта заливка может производиться, как вручную, так и с помощью механизмов и автоматики.

Количество металла в разливочном ковше должно быть достаточным для полного заполнения всех полостей и каналов литейной формы.

Охлаждение литейной формы

Расплавленный алюминий начинает затвердевать, как только он попадает в литейную форму.

Когда все полости литейной формы заполнены и расплавленный алюминий полностью затвердевает, формируется заданная форма отливки.

Большинство возможных дефектов, которые могут быть в алюминиевой отливке, возникают в результате процесса затвердевания. Если расплавленный алюминий охлаждать слишком быстро, то на отливке могут возникать усадка, трещины или участки, недостаточно наполненные металлом.

Выбивка отливки из литейной формы

После того, как заданная длительность затвердевания истечет, песчаные формы просто разрушают и извлекают из них отливки.

Этот этап называют выбивкой, потому что обычно он производится на специальных вибрационных или инерционных выбивных машинах, которые вытряхивают песок и отливки из опок.

Обычно свежие отливки имеют на поверхности прилипший песок или оксиды, поэтому часто их подвергают дробеструйной обработке, чтобы удалить остатки песка, особенно с внутренних поверхностей, и снизить шероховатость поверхности.

Обрубка отливки

При охлаждении металла в литейной форме материал вспомогательных каналов литниковой системы затвердевает вместе с отливкой.

Этот лишний материал удаляют с отливки вручную с помощью различных режущих инструментов, например, зубила, а также с применением специальных обрубочных машин. Трудоемкость этой работы зависит от размеров и сложности отливки.

Отходы металла, которые образуются при операции обрубки, направляются на переплавку следующих партий отливок.

Из чего сделать форму для отливки алюминия

В детстве многие пробовали плавить свинец. Материал можно было найти в отработанных аккумуляторах. Он быстро плавился в костре и хорошо выливался в простые формы.

Литье алюминия в домашних условиях также возможно. Этот металл более практичен и представляет определенный интерес для самобытных мастеров.

Однако для литья необходимо обеспечить в два раза большую температуру, и пламени костра для этого будет недостаточно.

Алюминий: характеристики

Этот металл до открытия и внедрения доступного способа промышленного получения считался драгоценным. На определенном историческом этапе он был дороже золота. Его свойства могли быть использованы во многих отраслях.

Алюминий – легкий и пластичный материал. Он поддается штамповке, гнется, хорошо льется в сложные формы, особенно под давлением. Температура его плавления составляет 660 °C, ее можно достигать и без промышленного оборудования.

А значит, литье алюминия в домашних условиях вполне возможно.

Кому это пригодится? Алюминий – материал проверенный. Из него изготавливали и посуду, и детали для авиационной и космической промышленности.

Отливки, обладающие хорошей теплопроводностью, коррозионной стойкостью и приемлемой прочностью, ценят любители мастерить.

Материал подойдет для изготовления сувениров, декоративных элементов утвари, для ремонта или восстановления деталей и узлов в технике.

Литье алюминия в домашних условиях

Достичь температуры плавления без использования промышленных технологий можно различными способами. В старину кузнецы ковали сталь и разогревали ее энергией сжигаемого угля. Это первый вариант, но для его реализации понадобится печь с принудительной подачей воздуха.

Второй вариант – использование природного, или сжиженного газа. Процесс можно организовать в самодельной печи. Есть и другая возможность, если объемы плавки незначительны. В этом случае можно использовать бытовую газовую плиту.

Литье алюминия в домашних условиях также можно организовать, если в хозяйстве имеется ацетиленовый генератор и резак. Подойдет и вариант с электрической муфельной печью. Такое оборудование уже можно отнести к промышленному. Но если нет желания изготавливать печь, его вполне реально взять напрокат и заказать услугу оператора.

Технологический процесс

В принципе, должна моделироваться ситуация промышленного литья с оговоркой на домашние условия. В любом случае необходимо подготовить сырье. Лом алюминия очищают от грязи, сторонних примесей, всевозможных наполнителей. Крупные части измельчают до нужного размера.

Технология литья алюминия состоит из нескольких этапов. Подготовленный лом плавят выбранным способом. При достижении текучей фазы с поверхности расплава снимается шлак. На завершающей фазе форма заполняется жидким металлом. Одноразовая форма разбивается после остывания.

Предварительно нужно определиться, что предстоит отлить. Даже если это пробная попытка плавки, есть смысл подготовить хоть какую-то форму. А вдруг удастся достичь нужной температуры? Интересно же увидеть результат плавки и оценить результаты: внешний вид, пористость, чистоту. Любой опыт, даже неудачный, пойдет на пользу.

Условия и необходимое оборудование

При плавке вторичного сырья обгорает покрытие, выделяются испарения, есть задымленность. Работать в условиях закрытого помещения без интенсивно функционирующей вытяжки проблематично. Лучший вариант – открытое пространство.

Даже в этом случае будет полезен дополнительный источник вентиляции. Формовочное литье алюминия в пенопласт сопровождается интенсивным выделением продуктов горения. Вентилятор с боковым обдувом рабочего места будет удалять едкий дым, что обеспечит нормальные условия для литья.

Оборудованное и хорошо продуманное в организационном плане рабочее место также важно. Желательно иметь в качестве основы на столе листовой металл или другую поверхность, не поддающуюся воздействию высокой температуры расплавленного алюминия. Вероятность брызг и пролива жидкой массы высока. Помня это, следует задуматься о необходимости проведения работ в условиях жилого помещения.

Самодельная печь для плавки

Проще всего взять несколько огнеупорных кирпичей и выложить из них очаг. Это удобно делать в подходящей металлической емкости (старая кастрюля), которая будет использована в качестве каркаса.

Сбоку делается отверстие для подведения патрубка подачи воздуха. Можно приспособить подходящий по диаметру отрезок металлической трубы.

К нему подключают шланг пылесоса, фен или другое подающее воздух устройство.

Внутрь закладывается древесный (каменный) уголь. Разжигается огонь, включается подача воздуха. Сосуд, где будет плавиться алюминий, устанавливается внутрь печи. С боков он также обкладывается углем. Желательно на печь сделать крышку, чтобы тепло не уходило напрасно, а оставить лишь отверстие для отвода дыма.

Внутренний свод формируют, используя пластмассовые цветочные горшки подходящего размера. Внутрь массы для армирования можно вмуровать металлическую сетку.

После застывания смеси получится добротная печь, способная выдержать не одну плавку.

Использование кухонной плиты

Штучное литье из алюминия можно организовать без изготовления специальной печи. Необходимая температура достигается с использованием бытового газа. Сам процесс плавки занимает около получаса, если объем алюминия не превышает 100-150 грамм.

В качестве емкости используют жестяную банку из-под сгущенки, например. В нее засыпают очищенный и измельченный лом алюминия. Но расплавить его, поставив жестяную банку на решетку над горелкой, не получится – не хватит температуры. Чтобы уменьшить потери тепловой энергии, изобретатели придумали хитрую конструкцию.

Банка с сырьем для плавки помещается внутрь другой жестянки и устанавливается на распорках таким образом, чтобы снизу до дна и с боков до стенок был зазор 5-10 мм. Вторая банка, соответственно, должна быть большего диаметра. В ней снизу проделывается отверстие (диаметром 3-4 см) для подвода струи пламени. Рассекатель с горелки газовой плиты снимается.

Поджигается пламя. Конструкция устанавливается строго над его фитилем. Пламя должно проходить внутрь и греть только жестянку с ломом. Банка большего диаметра играет роль оболочки и удерживает тепло внутри. Сверху проем прикрывается, оставляется лишь зазор для выхода продуктов горения. Интенсивность горения регулируется.