Διαδικασία χύτευσης μετάλλων

Η χύτευση είναι μια από τις πρώτες μεθόδους μορφοποίησης μετάλλων που είναι γνωστές στον άνθρωπο. Γενικά σημαίνει ότι χύνεται λιωμένο μέταλλο σε ένα πυρίμαχο καλούπι με κοιλότητα του σχήματος που πρέπει να κατασκευαστεί και αφήνεται να στερεοποιηθεί. Οτανστερεοποιημένο, το επιθυμητό μεταλλικό αντικείμενο αφαιρείται από το πυρίμαχο καλούπι είτε με σπάσιμο του καλουπιού είτε με διάσπαση του καλουπιού. Το στερεοποιημένο αντικείμενο ονομάζεται χύτευση. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται επίσης ίδρυση και ονομάζεται το σύγχρονο εργοστάσιο που επικεντρώνεται στη χύτευση μεταλλικών μερώνχυτήριο.

1. Ιστορία της διαδικασίας χύτευσης
Η διαδικασία χύτευσης ανακαλύφθηκε πιθανώς γύρω στο 3500 π.Χ. στη Μεσοποταμία. Σε πολλά μέρη του κόσμου εκείνη την περίοδο, χάλκινα τσεκούρια και άλλα επίπεδα αντικείμενα έβγαιναν σε ανοιχτά καλούπια από πέτρα ή ψημέναπηλός. Αυτά τα καλούπια ήταν ουσιαστικά σε μονοκόμματα. Αλλά σε μεταγενέστερες περιόδους, όταν απαιτούνταν να κατασκευαστούν στρογγυλά αντικείμενα, τέτοια καλούπια χωρίζονταν σε δύο ή περισσότερα μέρη για να διευκολυνθεί η απόσυρση των στρογγυλών αντικειμένωνΗ εποχή του Χαλκού (περίπου 2000 π.Χ.) έφερε πολύ περισσότερη φινέτσα στη διαδικασία χύτευσης. Για πρώτη φορά ίσως εφευρέθηκε ένας πυρήνας για την κατασκευή κοίλων τσέπες στα αντικείμενα. Αυτοί οι πυρήνες ήταν φτιαγμένοι από ψημένο πηλό.Επίσης, η διαδικασία cire perdue ή χαμένου κεριού χρησιμοποιήθηκε εκτενώς για την κατασκευή στολιδιών και λεπτών εργασιών.

Η τεχνολογία χύτευσης έχει βελτιωθεί πολύ από τους Κινέζους από περίπου το 1500 π.Χ. Πριν από αυτό, δεν υπάρχουν στοιχεία για δραστηριότητα χύτευσης που βρέθηκε στην Κίνα. Δεν φαίνεται να ήταν σπουδαίοιεξοικειωμένος με τη διαδικασία cire perdue ούτε τη χρησιμοποίησε εκτενώς, αλλά εξειδικεύτηκε σε καλούπια πολλαπλών τεμαχίων για την κατασκευή εξαιρετικά περίπλοκων εργασιών. Ξόδεψαν πολύ χρόνο για να τελειοποιήσουν το καλούπι μέχρι την τελευταία λεπτομέρεια, έτσι δύσκολααπαιτούνταν οποιεσδήποτε εργασίες φινιρίσματος στη χύτευση από τα καλούπια. Πιθανότατα έφτιαχναν καλούπια κομματιών που περιείχαν προσεκτικά τοποθετημένα κομμάτια, που αριθμούν τριάντα ή περισσότερα. Στην πραγματικότητα, πολλά τέτοια καλούπια έχουν ανακαλυφθείαρχαιολογικές ανασκαφές σε διάφορα μέρη της Κίνας.

Ο πολιτισμός της κοιλάδας του Ινδού είναι επίσης γνωστός για την εκτεταμένη χρήση χύτευσης χαλκού και μπρούτζου για στολίδια, όπλα, εργαλεία και σκεύη. Αλλά δεν υπήρξε μεγάλη βελτίωση στην τεχνολογία. Από το variΤα αντικείμενα και τα ειδώλια που ανασκάφηκαν από τις τοποθεσίες της κοιλάδας του Ινδού, φαίνεται ότι ήταν εξοικειωμένα με όλες τις γνωστές μεθόδους χύτευσης όπως το ανοιχτό καλούπι, το καλούπι τεμαχίων και τη διαδικασία cire perdue.

Αν και η Ινδία θα μπορούσε να πιστωθεί με την εφεύρεση του χάλυβα χωνευτηρίου, δεν ήταν εμφανές πολλά σιδερένια θεμέλια στην Ινδία. Υπάρχουν ενδείξεις ότι η ίδρυση του σιδήρου ξεκίνησε γύρω στο 1000 π.Χ. στη Συρία και την Περσία. Εμφανίζεταιότιχύτευση σιδήρουΗ τεχνολογία στην Ινδία χρησιμοποιείται από την εποχή της εισβολής του Μεγάλου Αλεξάνδρου, γύρω στο 300 π.Χ.

Ο διάσημος σιδερένιος πυλώνας που βρίσκεται επί του παρόντος κοντά στο μινάρ Qutb στο Δελχί είναι ένα παράδειγμα των μεταλλουργικών δεξιοτήτων των αρχαίων Ινδών. Έχει μήκος 7,2 m και είναι κατασκευασμένο από καθαρό ελατό σίδηρο. Αυτό υποτίθεται ότι είναι από τοπερίοδος Chandragupta II (375-413 μ.Χ.) της δυναστείας Gupta. Ο ρυθμός σκουριάς αυτής της κολόνας, που βρίσκεται έξω στον ανοιχτό αέρα είναι πρακτικά μηδενικός και ακόμη και το θαμμένο τμήμα σκουριάζει με εξαιρετικά αργό ρυθμό. Αυτόπρέπει πρώτα να χυτευθεί και μετά να σφυρηλατηθεί στο τελικό σχήμα.

2. Πλεονεκτήματα και Περιορισμοί
Η διαδικασία χύτευσης χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή λόγω των πολλών πλεονεκτημάτων της. Το λιωμένο υλικό ρέει σε οποιοδήποτε μικρό τμήμα στην κοιλότητα του καλουπιού και ως εκ τούτου, σε οποιοδήποτε περίπλοκο σχήμα - εσωτερικόή εξωτερική—μπορεί να γίνει με τη διαδικασία χύτευσης. Είναι δυνατή η χύτευση πρακτικά οποιουδήποτε υλικού είτε είναι σιδηρούχο είτε μη σιδηρούχο. Επιπλέον, τα απαραίτητα εργαλεία που απαιτούνται για τη χύτευση καλουπιών είναι πολύ απλά καιφτηνός. Ως αποτέλεσμα, για δοκιμαστική παραγωγή ή παραγωγή μικρής παρτίδας, είναι ιδανική μέθοδος. Είναι δυνατό στη διαδικασία χύτευσης, να τοποθετηθεί η ποσότητα του υλικού όπου ακριβώς απαιτείται. Ως αποτέλεσμαμπορεί να επιτευχθεί μείωση βάρους στο σχεδιασμό.Κάστινγκγενικά ψύχονται ομοιόμορφα από όλες τις πλευρές και επομένως δεν αναμένεται να έχουν κατευθυντικές ιδιότητες. Υπάρχουν ορισμένα μέταλλα και κράμαπου μπορεί να υποστεί επεξεργασία μόνο με χύτευση και όχι με οποιαδήποτε άλλη διαδικασία όπως σφυρηλάτηση λόγω μεταλλουργικών θεωρήσεων. Μπορούν να γίνουν χυτά οποιουδήποτε μεγέθους και βάρους, ακόμη και μέχρι 200 ​​τόνους.

Ωστόσο, η ακρίβεια διαστάσεων και το φινίρισμα της επιφάνειας επιτυγχάνονται με κανονικόδιαδικασία χύτευσης με άμμοδεν θα ήταν επαρκής για τελική εφαρμογή σε πολλές περιπτώσεις. Για να ληφθούν υπόψη αυτές οι περιπτώσεις, κάποιο ειδικό castingέχουν αναπτυχθεί διαδικασίες όπως η χύτευση με χύτευση, οι λεπτομέρειες των οποίων δίνονται σε επόμενα κεφάλαια. Επίσης, η διαδικασία χύτευσης με άμμο είναι εντάσεως εργασίας σε κάποιο βαθμό και ως εκ τούτου στοχεύουν πολλές βελτιώσεις σε αυτήν,όπως η χύτευση μηχανών και η μηχανοποίηση χυτηρίου. Με ορισμένα υλικά είναι συχνά δύσκολο να αφαιρεθούν τα ελαττώματα που προκύπτουν από την υγρασία που υπάρχει μέσαχύτευση άμμου.

3. Όροι Casting
Στα επόμενα κεφάλαια θα φανούν οι λεπτομέρειες της χύτευσης με άμμο, που αντιπροσωπεύει τη βασική διαδικασία χύτευσης. Πριν προχωρήσετε στις λεπτομέρειες της διαδικασίας, θα ήταν να ορίσετε έναν αριθμό λέξεων λεξιλογίου castingκατάλληλος.

Φλάσκα– Μια φιάλη καλουπώματος είναι αυτή που διατηρεί ανέπαφη το καλούπι άμμου. Ανάλογα με τη θέση της φιάλης στη δομή του καλουπιού, αναφέρεται με διάφορα ονόματα όπως drag, cope και μάγουλο. Είναι κατασκευασμένο από ξύλογια προσωρινές εφαρμογές ή γενικότερα από μέταλλο για μακροχρόνια χρήση.
Σέρνω– Κάτω φιάλη χύτευσης
Αντιμετωπίζω– Άνω φιάλη χύτευσης
Μάγουλο– Ενδιάμεση φιάλη χύτευσης που χρησιμοποιείται σε χύτευση τριών τεμαχίων.
Πρότυπο– Το μοτίβο είναι ένα αντίγραφο του τελικού αντικειμένου που πρόκειται να γίνει με ορισμένες τροποποιήσεις. Η κοιλότητα του καλουπιού γίνεται με τη βοήθεια του μοτίβου.
Γραμμή χωρίστρα– Αυτή είναι η διαχωριστική γραμμή μεταξύ των δύο φιαλών χύτευσης που συνθέτουν το καλούπι άμμου. Σε χωρισμένο σχέδιο είναι επίσης η διαχωριστική γραμμή μεταξύ των δύο μισών του σχεδίου
Κάτω σανίδα– Πρόκειται για μια σανίδα συνήθως κατασκευασμένη από ξύλο, η οποία χρησιμοποιείται στην αρχή της κατασκευής του καλουπιού. Το μοτίβο διατηρείται πρώτα στον κάτω πίνακα, πασπαλίζεται με άμμο και στη συνέχεια γίνεται το έμβολο στο σύρσιμο.
Αντιμετωπίζοντας την άμμο– Η μικρή ποσότητα ανθρακούχου υλικού που πασπαλίζεται στην εσωτερική επιφάνεια της κοιλότητας καλουπώματος για να δώσει καλύτερο φινίρισμα επιφάνειας στα χυτά υλικά
άμμος καλουπώματος– Είναι το φρεσκοπαρασκευασμένο πυρίμαχο υλικό που χρησιμοποιείται για την κατασκευή της κοιλότητας του καλουπιού. Είναι ένα μείγμα πυριτικής αργίλου και υγρασίας σε κατάλληλες αναλογίες για να έχετε τα επιθυμητά αποτελέσματα και περιβάλλει τομοτίβο κατά την κατασκευή του καλουπιού.
Άμμος υποστήριξης– Είναι αυτό που αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του πυρίμαχου υλικού που βρίσκεται στο καλούπι. Αυτό αποτελείται από χρησιμοποιημένη και καμένη άμμο.
Πυρήνας– Χρησιμοποιείται για την κατασκευή κοίλων κοιλοτήτων σε καλούπια.
Λεκάνη έκχυσης– Μικρή κοιλότητα σε σχήμα χωνιού στο πάνω μέρος του καλουπιού μέσα στην οποία χύνεται το λιωμένο μέταλλο.
Spure– Η δίοδος μέσω της οποίας το λιωμένο μέταλλο από τη λεκάνη έκχυσης φτάνει στην κοιλότητα του καλουπιού. Σε πολλές περιπτώσεις ελέγχει τη ροή του μετάλλου στο καλούπι.
Δρομέας– Οι δίοδοι στο επίπεδο διαχωρισμού μέσω των οποίων ρυθμίζεται η ροή του λιωμένου μετάλλου πριν φτάσουν στην κοιλότητα του καλουπιού.
Πύλη– Το πραγματικό σημείο εισόδου μέσω του οποίου το λιωμένο μέταλλο εισέρχεται στην κοιλότητα του καλουπιού.
Στεφάνι– Τα παρεκκλήσια χρησιμοποιούνται για τη στήριξη πυρήνων μέσα στην κοιλότητα του καλουπιού για να φροντίσει το βάρος του και να ξεπεράσει τις μεταλλοστατικές δυνάμεις.
Ψύχρα– Τα κρύα είναι μεταλλικά αντικείμενα, τα οποία τοποθετούνται στο καλούπι για να αυξήσουν τον ρυθμό ψύξης των χυτών για να παρέχουν ομοιόμορφο ή επιθυμητό ρυθμό ψύξης.
Υψος βαθμίδος– Είναι μια δεξαμενή λιωμένου μετάλλου που παρέχεται στη χύτευση έτσι ώστε το ζεστό μέταλλο να μπορεί να ρέει πίσω στην κοιλότητα του καλουπιού όταν υπάρχει μείωση του όγκου του μετάλλου λόγω στερεοποίησης

4. Διαδικασία κατασκευής καλουπιών με άμμο
Η διαδικασία για την κατασκευή ενός τυπικού καλουπιού άμμου περιγράφεται στα ακόλουθα βήματα:

Αρχικά, τοποθετείται μια κάτω σανίδα είτε στην πλατφόρμα χύτευσης είτε στο πάτωμα, κάνοντας την επιφάνεια ομοιόμορφη. Η φιάλη χύτευσης με έλξη διατηρείται ανάποδα στην κάτω σανίδα μαζί με το τμήμα έλξης τηςσχέδιο στο κέντρο της φιάλης στον πίνακα. Θα πρέπει να υπάρχει αρκετή απόσταση μεταξύ του σχεδίου και των τοιχωμάτων της φιάλης που θα πρέπει να είναι της τάξης των 50 έως 100 mm. Πασπαλίζεται με ξηρή άμμοο πίνακας και το σχέδιο για να παρέχουν ένα μη κολλώδες στρώμα. Η φρεσκοπαρασκευασμένη άμμος χύτευσης της απαιτούμενης ποιότητας χύνεται τώρα στο συρματόσχοινο και στο σχέδιο σε πάχος 30 έως 50 mm. Το υπόλοιπο της φιάλης έλξης είναιπλήρως γεμάτη με την εφεδρική άμμο και ομοιόμορφα κοχλιωμένη για να συμπυκνωθεί η άμμος. Το έμβολο της άμμου πρέπει να γίνεται σωστά για να μην συμπιέζεται πολύ σκληρά, γεγονός που δυσχεραίνει τη διαφυγή των αερίων.ούτε πολύ χαλαρό, ώστε το καλούπι να μην έχει αρκετή δύναμη. Μετά το πέρας του εμβολιασμού, η περίσσεια άμμου στη φιάλη ξύνεται εντελώς χρησιμοποιώντας μια επίπεδη ράβδο μέχρι το επίπεδο των άκρων της φιάλης.

Τώρα, με ένα σύρμα εξαερισμού, το οποίο είναι ένα σύρμα διαμέτρου 1 έως 2 χιλιοστών με μυτερό άκρο, γίνονται οπές εξαερισμού στο σύρσιμο σε όλο το βάθος της φιάλης καθώς και στο σχέδιο για να διευκολυνθεί η απομάκρυνση των αερίων κατά τη διάρκεια του castingστερεοποίηση. Αυτό ολοκληρώνει την προετοιμασία του σύρματος.

Η τελική φιάλη έλξης τυλίγεται τώρα στον κάτω πίνακα εκθέτοντας το σχέδιο όπως φαίνεται στη φωτογραφία. Χρησιμοποιώντας μια κηλίδα, οι άκρες της άμμου γύρω από το σχέδιο επισκευάζονται και το μισό μοτίβο τοποθετείται πάνωτο μοτίβο έλξης, ευθυγραμμίζοντάς το με τη βοήθεια ακίδων πείρους. Η φιάλη αντιστάθμισης πάνω από το σύρσιμο βρίσκεται και πάλι ευθυγραμμισμένη με τη βοήθεια των ακίδων. Η ξηρή χωρίστρα άμμος πασπαλίζεται σε όλη την έλξη και στο σχέδιο.

Σε μικρή απόσταση περίπου 50 mm από το σχέδιο βρίσκεται ένας πείρος για την κατασκευή του περάσματος sprue. Επίσης, ο πείρος ανύψωσης, εάν απαιτείται, διατηρείται σε κατάλληλο μέρος και φρεσκοπαρασκευασμένη άμμος χύτευσης παρόμοια με αυτήτης έλξης μαζί με την υποστηρικτική άμμο πασπαλίζεται. Η άμμος χύνεται καλά, η περίσσεια άμμος ξύνεται και ανοίγονται οπές εξαερισμού σε όλη την επιφάνεια όπως και στην έλξη.

Ο πείρος sprue και ο e riser pin αφαιρούνται προσεκτικά από τη φιάλη. Αργότερα, η λεκάνη έκχυσης κόβεται κοντά στην κορυφή του σπρέι. Το κάλυμμα διαχωρίζεται από το σύρσιμο και τυχόν χαλαρή άμμο στη διεπαφή όψεως και έλξηςτης έλξης εκτινάσσεται με τη βοήθεια φυσούνας. Τώρα, τα μισά του καλουπιού και του σχεδίου έλξης αφαιρούνται χρησιμοποιώντας τις αιχμές έλξης και χτυπώντας το σχέδιο γύρω-γύρω για να μεγεθύνετε ελαφρώς την κοιλότητα του καλουπιού έτσι ώστε τοτα τοιχώματα του καλουπιού δεν αλλοιώνονται από το σχέδιο απόσυρσης. Οι δρομείς και οι πύλες κόβονται στο καλούπι προσεκτικά χωρίς να χαλάσουν το καλούπι. Οποιαδήποτε περίσσεια ή χαλαρή άμμος βρίσκεται στους δρομείς και στην κοιλότητα του καλουπιού φυσάταιμακριά χρησιμοποιώντας τη φυσούνα. Τώρα, η επιφανειακή άμμος σε μορφή πάστας εφαρμόζεται σε όλη την κοιλότητα του καλουπιού και τους δρομείς, γεγονός που θα έδινε στο τελικό χυτό ένα καλό φινίρισμα επιφάνειας.

Ένας ξηρός πυρήνας άμμου παρασκευάζεται χρησιμοποιώντας ένα κουτί πυρήνα. Μετά από κατάλληλο ψήσιμο, τοποθετείται στην κοιλότητα της φόρμας όπως φαίνεται στη φωτογραφία. Το cope αντικαθίσταται στο σύρσιμο φροντίζοντας για την ευθυγράμμιση των δύο μέσω τουκαρφίτσες. Ένα κατάλληλο βάρος διατηρείται στο όργανο για να φροντίζει την ανοδική μεταλλοστατική δύναμη κατά τη διάρκεια της έκχυσης του λιωμένου μετάλλου. Το καλούπι τώρα, όπως φαίνεται στη φωτογραφία είναι έτοιμο για έκχυση.