Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

Бронза в зависимости от марки сплава плавится при разных температурах. При надлежащем оснащении оборудованием и соблюдении технологии ее можно отливать в домашних условиях.

Бронза – это сплав меди с дополнительным легирующим элементом. Чаще всего в качестве такого компонента выступает олово, а также алюминий, кремний, свинец, бериллий. Как правило во всех марках бронзы в очень малых количествах присутствуют такие добавки как свинец, цинк, фосфор и другие. Сплавы меди с никелем (мельхиор, копель, константан, нейзильбер) и цинком (латунь) не относят к бронзам.

От процентного содержания основных легирующих элементов и дополнительных примесей зависит цвет бронзы, ее физико-химические характеристики. Каждый отдельный сплав имеет свою маркировку. Температуры плавления бронз находятся в диапазоне 930–1140 оC.

Все сплавы бронзы условно делят на два основных типа:

Первый вид – сплав меди, в котором основной легирующий элемент олово. Эта бронза – один из первых сплавов металлов, который освоил человек. Медь в нем преобладает, он тверже и прочнее меди, но более легкоплавок.

Классической маркой такой бронзы, используемой издревле и по наши дни применяемой для изготовления колоколов, является так называемая колокольная бронза, в которой меди 80 %, а олова 20 % (разброс составов может достигать 3 %).

Ее недостаток – повышенная хрупкость, обусловленная большим количеством олова.

  • Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки
  • Рекомендуем ознакомиться
  • Безоловянные бронзы не содержат олова. Основные виды:
  • бериллиевая – самый прочный и стойкий сплав, превосходящий по основным характеристикам высококачественную сталь;
  • кремниецинковая – обладает высокой механической стойкостью к трению, в расплавленном состоянии – текучестью;
  • свинцовая – с повышенной стойкостью к коррозии;
  • алюминиевая – высокая стойкость к коррозии и фрикционные характеристики.

Оловянные бронзы, несмотря на то, что уступают по отдельным характеристикам другим маркам, на сегодняшний день являются самыми распространенным. Для всех сплавов в маркировке сначала указывается, что это бронза (Бр), а затем следуют обозначения входящих в нее добавок, после чего идет их процентное содержание.

Например: Бр ОЦСН3-7-5-1 – бронза с добавками: олова 2,5–4 %, цинка 6–9,5 %, свинца 3–6 %, никеля 0,5–2 %. Другие компоненты обозначают: А – алюминий, Б – бериллий, Ж – железо, К – кремний, Мц – марганец, Ф – фосфор.

Какой сплав наиболее распространен? Это следующие марки: литейные БрО5, БрО19, БрОЦ8-4, БрОЦ10-2, БрОФ10-1 и ковкая БрОС5-25.

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

В зависимости от содержания в меди добавок и примесей оловянная бронза может плавиться при температурах 900–950 оC, а безоловянная – 950–1080 оC.

При литье важна такая особенность оловянных литейных бронз как большая вязкость (больше, чем у латуни), поэтому расплав перед отливкой необходимо перегреть. В то же время эти сплавы характеризуются незначительной усадкой при остывании, что позволяет делать из них фасонные отливки.

Совсем в домашних условиях отливать бронзу не получится. Обращение с жидким раскаленным до 1000 оC и выше металлом требует определенных условий.

 Для литья мелких изделий (кольца, другие украшения и подобное) потребуется как минимум отдельная комната с хорошей вентиляцией и всеми мерами пожарной безопасности.

Для плавки бронзы при изготовлении крупных деталей необходима мастерская или хотя бы гараж с земляным или бетонным полом. Хорошая вентиляция подразумевается.

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

Для плавки используют муфельную печь (желательно с регулятором температуры) и/или горн (для крупного литья). Понадобятся также:

  • тигель – стальная или чугунная емкость, в которой плавят металл, с носиком для переливания расплавленного материала;
  • щипцы;
  • крюк;
  • готовая литейная форма для будущего изделия;
  • древесный уголь, а лучше кокс – для топки горна.

Бронзу кусками помещают в тигель, который затем устанавливают в печи или горне.

После расплавления выдерживают металл в печи еще 4–5 минут для его максимального прогрева, что будет способствовать наиболее качественному заполнению бронзой формы, особенно в тонких местах. Затем тигель извлекают из горна крюком.

Расплавленный сплав заливают в форму через литниковое отверстие. Струя металла должна быть тонкой, чтобы не вызвать размывание формы, но непрерывной.

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

Перед заливкой сплава форму требуется прокалить в горне или печи. Последнюю сначала разогревают до 550–600 оC, затем в нее помещают форму и увеличивают температуру до 900 оC. При такой температуре длительность прокаливания составляет 2–4 часа (в зависимости от массивности формы). По завершении прокаливания форму извлекают из печи и охлаждают до 500 оC.

В формы сравнительно больших размеров расплавленный сплав затекает и распределяется в них под действием силы тяжести (собственного веса). Находящийся внутри воздух при этом хорошо вытесняется жидкой бронзой. Когда у отливки маленькие размеры, воздух не позволяет расплавленному сплаву заполнить форму по всем полостям – получить изделие хорошего качества невозможно.

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

Преодолеть это затруднение можно, если поместить форму с залитым металлом в центрифугу (ручную или электрическую). Центробежная сила поможет вытеснить воздух и даст возможность бронзе полностью заполнить форму. Выполнять эту операцию следует очень быстро, пока сплав находится в неостывшем расплавленном состоянии.

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

Когда бронза полностью остынет, форму разнимают и извлекают готовую отливку. У получаемых таким способом изделий поверхность как правило шероховатая и даже с наплывами металла там, где были литник и отводящие воздух каналы. Поэтому заготовку из бронзы необходимо подвергнуть механической и чистовой обработке.

Литейную форму изготавливают в формовочном ящике, который называют опокой, а делают из неструганных досок (чтобы обеспечить лучший контакт стенок с формовочной землей). У опоки размеры должны быть приблизительно в 1,5 раза больше габаритов детали. Она состоит из 2-х частей:

  • верхней – рамка в виде ящика без дна и верха с поперечинами (двумя или тремя) посередине;
  • нижней – представляет собой ящик с дном.

Чтобы обе части прочно соединялись между собой, на нижнем ящике делают фиксаторы, а в рамке – углубления под них. Затем готовят формовочную землю: тщательно перемешивают мелкий чистый песок – 75 % от общего объема, глину – 20 % и каменноугольную пыль – 5 %. Должна получиться однородная масса.

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

Для изготовления формы потребуется модель будущей отливки. Ею может служить сама деталь или специальная модель, которую выполняют из дерева или какого-нибудь иного материала.

Когда для формовки используют уже сработанное (поврежденное) в отдельных местах изделие, то недостающие фрагменты на нем наращивают шпатлевкой (лучше эпоксидной) до контуров такой же новой детали.

Полностью затвердевшие реставрированные места необходимо обработать напильником и зачистить шкуркой.

Формовку выполняют следующим образом:

  1. Формовочную землю насыпают в нижний ящик опоки до его верха, а затем слегка утрамбовывают.
  2. Готовую модель припудривают тальком или порошкообразным графитом и вжимают наполовину в землю. Модель размещают так, чтобы ее выступы и иные части легко извлекались из формы, которая при этом не разрушалась бы.
  3. Землю внутри ящика и модель, лежащую в ней, посыпают тальком или графитом.
  4. На ящик устанавливают верхнюю часть опоки, совмещая отверстия с фиксаторами. В неответственной части отливаемой детали устанавливают коническую пробку (узкой частью к модели, а широкой кверху) для последующего формирования литника (расплавленный сплав будет заливаться в форму через него).
  5. Формовочную землю с избытком насыпают в опоку и хорошо утрамбовывают.
  6. Очень аккуратно извлекают пробку литника.
  7. С помощью острого предмета разъединяют части формы, снимают верхнюю и вынимают из нижней модель.
  1. Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки
  2. У полученной формы на обеих частях должны иметься углубления, в точности отображающие геометрию детали.
  3. В некоторых случаях приходится дополнительно подправлять форму с помощью тонкого гибкого ножа:
  • формовочную землю добавляют в тех местах, где она вынулась вместе с моделью, прилипнув к последней;
  • излишки земли удаляют.

У форм для длинных деталей в одном конце формируют литник, а на другом – аналогичное отверстие, но служащее для выхода из них воздуха по мере их заполнения расплавленным сплавом.

Обе половины формы должны подсохнуть. После этого их соединяют, а затем хорошо сжимают (между ними не должно остаться щели). Форма для заливки бронзы готова.

Чтобы отливать изделия с высокими точностью, качеством и любой формы, используют другую технологию создания модели и формы, более сложную. Модель для будущего литья изготавливают из парафина, воска либо иного подручного легкоплавкого материала. Потом ее заформовывают в неразъемной форме из жаростойкой массы (материала).

Незначительным нагреванием либо даже погружением в кипящую воду выплавляют парафиновую модель из формы. Растаявший воск сам вытекает через подготовленное отверстие (впоследствии литник). Созданная форма готова для заливки расплавленного металла.

В случае тщательного формования этот способ позволяет воспроизвести в изделии мельчайшие детали модели.

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

Материал, используемый для изготовления модели, должен обладать температурой плавления 50–90 оC и плотностью, меньшей, чем у воды, чтобы он во время выплавления модели мог беспрепятственно всплывать на поверхность.

Чтобы достичь высокой точности изготовления изделия, сначала, используя оригинал, делают гипсовую форму, в которую отливают модель из воска. Этот процесс почти ничем не отличается от литья отливки из металла.

Разница только в том, что при заливке гипса вместо опоки используется картонная коробка.

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

Источник: http://tutmet.ru/temperatura-plavlenija-bronzy-plavka-domashnih-uslovijah.html

Технология и температура плавления бронзы в домашних условиях

Бронза – медный сплав, легированный оловом, алюминием, свинцом и другими элементами. Медь, легированная цинком – это латунь, а никелем – мельхиор. Одним из способов получения бронзовых изделий является литье. Расплавленный металл заливают в форму, где он застывает.

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

Классификация

Бронзовые сплавы по составу делятся на:

Как понятно из названия, имеется в виду наличие или отсутствие в них олова. Вторые бывают алюминиевыми, кремнистыми, бериллиевыми и другими, в зависимости от главного легирующего компонента.

Добавки по-разному влияют на качество сплава:

  • Олово – придает прочность, улучшает антифрикционные свойства. Большое количество олова охрупчивает металл.
  • Бериллий – хорошо упрочняет материал, он сравним по свойствам со сталью.
  • Свинец – улучшает коррозионную стойкость.
  • Алюминий – снова стойкость к коррозии и антифрикционные качества.
  • Железо – улучшает структуру и прочностные свойства.

По технологическим свойствам бронзы разделены на:

  • Обрабатываемые давлением (деформируемые) – хорошо штампуются, куются.
  • Литейные.

Маркировка

Принцип маркировки такой:

  • Пишут буквы Бр (означает «бронза»).
  • Пишут буквы, обозначающие легирующие элементы:

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

  • Пишут цифры, обозначающие количество каждого элемента в процентах. Для деформируемых бронз цифры пишут в конце маркировки в том же порядке, что и буквы.
    Для литейных цифру пишут после каждого легирующего компонента. Например:

БрОФ10-1 – деформируемая бронза. Олова примерно 10%, а фосфора 1%, остальное – медь. Или:

БрА10Ж3 – литейная бронза, где алюминия 10%, железа 3%, остальное – медь.

Могут быть и другие примеси, но их количество незначительно.

Температура плавления

В таблице приведена температура плавления бронзы некоторых марок, а также температура заливки. Из таблицы видно, что температуры плавления и литья у материалов не совпадают. Это связано с тем, что бронза – вязкий материал. Его нужно расплавить, затем хорошо нагреть перед заливкой, чтобы достичь максимальной текучести расплава.

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

Можно ли отливать бронзу дома

Хорошая новость – этот металл растопить можно не только в промышленных условиях, но и в домашних. Правда «дома» – понятие относительное. Лить у себя на кухне не получится. Нужно, как минимум отдельное помещение с хорошей вентиляцией. Это для небольших вещей, например, мелкого художественного литья. Для крупных деталей понадобится гараж или ангар.

У бронзы малая усадка – менее 1%, из нее изготавливают точные отливки. Но в любом случае достичь промышленного качества литья не получится. И главное – нужно соблюдать меры предосторожности и пожарной безопасности! О них речь пойдет в конце статьи.

В качестве сырья используют бронзовый лом, можно переплавить своими руками детали сантехники. Промышленность выпускает металл в слитках.

Как сделать форму для литья

Материал для формы (оснастки) в непромышленных условиях – песчаная или глиняная смесь (литье в «землю») и гипс.

Примеры смесей для литья в «землю»:

  • песок, глина, каменноугольная пыль в соотношении 75% – 20% – 5%.
  • глина, шамотный кирпич, тонкие древесные опилки, соотношение 40% – 40% – 20%.

Компоненты смешивают до получения однородной консистенции.

Также может использоваться модель изделия из дерева либо другого материала. Также это может быть готовая деталь, образец.

Читайте также:  Характеристика жаропрочного металла; что собой представляет жаростойкая сталь

Приспособление для подготовки песчаной оснастки – опока. Она состоит из двух ящиков без крышки, обычно деревянных. Нижний – с дном, верхний – без дна (по сути, рама). Части опоки имеют центрирующие элементы для их точного расположения относительно друг друга. Они иногда скрепляются между собой фиксаторами.

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

Оснастку изготавливают так:

  1. Перед работой поверхность опок и образец изделия присыпают тальком.
  2. В нижний ящик насыпают песчаную смесь до края и трамбуют.
  3. Модель детали кладут в опоку на землю и вжимают.
  4. На нижний ящик опоки кладут верхнюю раму.
  5. На модель крепят усеченный конус узкой частью к изделию. Это модель литника, через него зальют расплав. Желательно, чтобы место расположения литника было самой толстой частью изделия. Нужно учитывать, что на готовой детали в месте заливки могут быть дефекты.
  6. Верхнюю опоку заполняют доверху смесью. Снова трамбуют.
  7. Достают из песка модель литника.
  8. Острым тонким предметом разъединяют верхнюю и нижнюю половины, обозначая линию разъема. Верхнюю опоку с песчаной массой в ней снимают, изделие осторожно вынимают из песка.
  9. Части формы сушат и вновь соединяют.

Линию разъема выбирают так, чтобы деталь вынималось из оснастки, не повредив ее. Кроме того, иногда в части изделия, противоположной литнику, делают «воздушник». Это такое же отверстие в оснастке, как и литник. Через него в процессе заливки воздух выходит из полости.

Заливка металла

Для того чтобы расплавлять материал понадобится:

  • Плавильная муфельная печь, желательно с регулятором нагрева. Для крупных отливок нужен горн. Иногда материал плавят автогеном, паяльной лампой, газовой или бензиновой горелкой.
  • Тигель – стальная, чугунная или шамотная (из огнеупорной глины) емкость для плавки, желательно с носиком.
  • Щипцы и крюк для извлечения горячего тигля из печи и других манипуляций.
  • Литейная форма. Как ее подготовить к работе, описано ниже.
  • Флюс. Нужен для предохранения сплава от окисления воздухом. Древесный уголь, бура.
  • Топливо для горна, например, тот же древесный уголь.
  • Керамическая или березовая палочка для перемешивания расплава.

Технология литья

  1. Куски сырья кладут в тигель и нагревают в печи до нужной температуры (на 50-100˚ Цельсия выше температуры заливки) и выдерживают 4-5 минут. Перегрев нежелателен, так как некоторые компоненты сплава могут гореть при высоких температурах.

    До заливки расплав несколько раз перемешивают палочкой. Плавку ведут под слоем флюса. Он изолирует металл от воздуха и не дает окисляться.

  2. Тигель с жидким металлом вынимают из печи с помощью крюка и щипцов. Обязательно ложкой снимают шлак с поверхности расплава.

  3. Тонкой непрерывной струей аккуратно заливают материал в полость оснастки через специальное отверстие (литник).
  4. Когда металл остыл, затвердевшее изделие вынимают. Иногда плавильную форму размыкают и деталь выбивают оттуда либо разрушают оснастку, если она одноразовая.

Если деталь сложная по геометрии или очень маленькая, расплав может выдавливать не весь воздух из полости, и на детали возникают дефекты. В этом случае используют центробежное литье. Оснастку устанавливают во вращающуюся центрифугу.

Под действием центробежной силы жидкий металл равномерно распределяется по полости формы. Привод центрифуги бывает ручной или электрический.

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

Подготовка формы

Перед работой форму прогревают. Печь греют до 500-600˚С, помещают туда оснастку и повышают температуру в печи до 900˚С. Прокаливают в течение 2-5 часов. Время зависит от размера формы. Затем ее достают и остужают до 500-600˚С. После этого можно лить металл.

Изготовление отливок высокого качества

Можно получить изделия более высокого качества, чем при литье в землю. Для этого применяют литье по выплавляемым моделям.

Оснастку изготавливают из гипса. Она одноразовая, разрушаемая. Чтобы сделать форму, нужна модель изделия из воска, парафина или другого легкоплавкого материала. Этот материал должен быть легче воды. Далее будет сказано, почему это важно.

Изготавливают восковую модель также литьем в гипсовую оснастку. Модели сложной конфигурации делают из нескольких частей. А гипсовую оснастку для модели делают по оригиналу изделия либо его модели аналогично оснастке из песка. Получается цепочка: оригинал изделия – гипсовая форма для восковой модели – модель – гипсовая форма для металла – готовое изделие.

Когда оснастка для изделия готова, восковую модель из нее выплавляют, погружая форму в горячую воду или просто нагревая. Расплавившийся воск вытекает из полости через то же отверстие, куда потом зальют металл. Именно поэтому материал модели должен быть легче воды – чтобы при выплавке в воде он поднимался на поверхность.

Ознакомиться с процессом можно по инструкции в приведенном видео.

Меры предосторожности

Чтобы лить бронзу в непромышленных условиях, нужно отдельное помещение с принудительной вентиляцией. Для мелких деталей подойдет комната, для больших нужен гараж или ангар.

Пол в мастерской делают из негорючего материала. Обязательно устанавливают рабочий огнетушитель. В мастерской запрещено хранить легковоспламеняющиеся вещества.

Работать следует в специальной одежде, в перчатках, маске и респираторе. Некоторые материалы при плавке выделяют вредные вещества. Особенно осторожным следует быть, переплавляя старинный металл, так как при нагревании он иногда выделяет мышьяк.

Источник: https://oxmetall.ru/metalli/bronza/tehnologiya-i-temperatura-plavleniya

Тонкости художественного литья из бронзы

Художественное литье из бронзы известно с древних времен. Получаемые изделия пользуются спросом, поэтому технология работы с материалом постоянно совершенствуется. Фигуры небольшого размера часто изготавливают в домашних условиях.

Художественное литье — ряд последовательных операций от формирования чертежа отливаемого изделия до проектирования и изготовления литейной формы. Такие конструкции используются не только на предприятиях, но и дома для отливки небольших фигурок.

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

Общая характеристика металла

Основными составляющим бронзового сплава являются медь и олово. Существует добавки в виде металлов и неметаллов, но они содержатся в небольших количествах. В зависимости от процентного присутствия меди сплав меняет цвет. Он бывает красный, желтый или серо-стальной.

Важной характеристикой бронзового сплава является его пластичность. Вместе с тем материал обладает достаточной твердостью. Учитывая эти качества и изменяя содержание составляющих, получают сплав с разными характеристиками. Один поддается ковке, другой используется как исходный материал для получения отливок.

Художественное литье «Купина»

Температуры плавления

Важной характеристикой бронзового сплава является температура плавления. Максимальная ее величина достигает 1350 градусов. Она изменяется в зависимости от присутствия добавок, которые повышают тугоплавкость бронзы. Сюда входят алюминий, титан или цинк. При изменении процентного состава легирующих составляющих температура плавления бронзы варьируется в пределах 975–1350 градусов.

Учитывая то, что бронза обладает вязкостью, нагрев ведется до температуры превышающей плавление сплава на 100 градусов.

Технологии литья бронзовых изделий

Для художественного литья из бронзы или латуни на предварительном этапе проводятся следующие работы:

  1. Создается эскиз будущей фигурки, а потом чертеж с размерами.
  2. Используя слоновую кость, гипс или дерево, воссоздается модель будущего бронзового изделия.

Художественное литье из бронзы и латуни состоит из следующих шагов:

  1. На первом этапе идет плавление металла.
  2. Ведется заливка его в формы сроком на 1–2 мин.
  3. После застывания металл достают.

Искусство бронзовой отливки позволяет получать как предметы быта, так и фигурки или статуэтки.

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

Литье под давлением

Процесс литья под давлением заключается в подаче расплавленного металла в пространство формы. Источником энергии является пневматическая или гидравлическая система, которая через поршень воздействует на расплавленную бронзу.

Благодаря высокому давлению заполнение литьевой формы происходит в течение 0,1 с. Металл поступает во все уголки, не оставляя свободных карманов. Затем наступает период охлаждения.

Начинается он с наружных объемов и перемещается к центру.

Работа совершается с помощью автоматического оборудования. Полученные тонкостенные изделия отличаются мелкозернистой структурой.

Центробежное литье

В основу такого литья положен принцип центробежной технологии. Заполняемую металлом форму начинают вращать. За счет центробежных сил идет отбрасывание металла к стенкам. Все легкие добавки заполняют центральную часть, отделяясь от изделия. Готовая продукция получается без вредных примесей.

Сложные конструкции форм позволяют получать отливки не только в виде тел вращения. Для этого в форму устанавливаются дополнительные штыри, которые являются осями бокового орнамента основного изделия.

Художественное литье

Художественное литье позволяет изготавливать из бронзы предметы для домашнего интерьера. Сюда относятся светильники, бра и скульптуры.

В некоторых случаях готовая продукция состоит из нескольких отливок, которые соединяются в одно целое. Все компоненты после извлечения из формы подвергаются чистке. С целью придания товарного вида проводится никелирование или хромирование.

Особенности работы с бронзой в домашних условиях

При литье бронзы в домашних условиях заранее подготавливается помещение с соблюдением техники противопожарной безопасности. Требуется наличие вентиляции.

Для этого используются индукционные или дуговые печи. Также в качестве источника разогрева можно использовать газовую горелку или паяльную лампу. Если устанавливается глиняная печь, то подготавливается горн, уголь и щипцы.

Этапы художественного литья из бронзы

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливкиЛитая статуэтка из бронзы

Перед началом процесса литья бронзовых изделий производится изготовление литейной формы. Состоит оно из следующих этапов:

  1. Разрабатываются чертежи на основе сформированной модели.
  2. По чертежам, изготавливается литейная форма. Для этого используется кварцевый песок или глина. Состоит она из 2 половинок. Внутри формируется полость, в которую будет вестись заливка расплавленных сплавов. Формы бывают одноразовые и многоразовые.
  3. Для устранения риска разрушения литейной конструкции снаружи формируется опока. Туда устанавливается форма после заливки сплава.

Изготовление восковой модели для литья из бронзы в домашних условиях. Часть 1

Важным этапом является помещение формы в опоку. Если этого не сделать, под действием внутренних сил материал может не выдержать. Оптимальным вариантом является изготовление опоки из металла. Однако и деревянные изделия при формировании небольших бронзовых отливок тоже хорошо выполняют свою функцию.

Изготовление восковой модели для литья из бронзы в домашних условиях. Часть 2Изготовление восковой модели для литья из бронзы в домашних условиях. Часть 3Изготовление восковой модели для литья из бронзы в домашних условиях. Часть 4

Тонкости технологии

Перед тем, как залить металл в форму, он разогревается до расплавленного состояния.

Важным этапом является полнота заполнения сплавом литейной формы. В противном случае образуются дефекты:

  • раковины;
  • пригары;
  • недоливы;
  • спаи.

Не всегда расплавленный металл заполняет карманы формы, поэтому полученный рисунок изделия до его доводки имеет нечеткие очертания.

Профессия: Художественное литье бронзы. Арт-Бронза

Где продавать изделия из бронзы

Изделия из бронзы, выполненные в домашних условиях, ценятся выше заводской продукции. Небольшие масштабы позволяют получать качественные отливки. Это небольшие фигурки или скульптуры знаменитых людей.

С целью получения прибыли можно заниматься выполнением работы на заказ. Продажа готовой продукции организовывается через специализированные магазины. Вариантом реализации является реклама в интернете. При расширении производства к распространению привлекаются посредники. Начинается продажа оптовыми партиями.

Организация литья бронзы в домашних условиях требует больших вложений. Однако такая продукция востребована. Правильно спланированное производство быстро окупается.

Источник: https://metalloy.ru/obrabotka/lityo/hudozhestvennoe-iz-bronzy

Добыча сырья и технологии изготовления бронзы

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

Бронзовый век охватывает примерно III и II тысячелетие до н.э. Именно в это время был разработан и реализован полный металлургический цикл: добыча, подготовка, выжиг угля, выплавка и рафинирование. С тех пор изменилось оборудование, стали использовать другой способ разработки руды, однако основные этапы технологии совершенно не изменились.

В этой статье мы рассмотрим технологию получения, плавки (выплавки) бронзы, особенности и способы производства литья из нее в России.

Отливают сплав из меди, а также олова, алюминия, бериллия, свинца и так далее. В древности для этого использовалась самородная медь, однако позднее интерес сместился к рудам, богатым этим и другими металлами.

Сегодня, кроме самородной меди, промышленное значение имеет халькопирит – медный колчедан, борнит, халькозин. Можно использовать малахит, азурит или куприт. Перспективным считается рудник, в котором содержание металла достигается 0,3–1%. Добывают руду в основном открытым методом.

Извлекают медь 3 основными способами: пирометаллургическим, гидрометаллургическим и электролитическим.

  • Пирометаллургический – наиболее распространенный, включает несколько операций. Вначале медная руда обогащается методом флотации или окислительным обжигом. Первый способ основывается на разной степени смачиваемости пустой породы и меди. В итоге обогащения получают концентрат с содержанием металла в 10–35%. Окислительный обжиг больше подходит для сернистых руд: минерал нагревают дважды до температуры в 700–800 С, чтобы отжечь серу. Полученный после обогащения медный штейн продувают в конвертерах и получают черновую медь с содержанием металла до 91%. Затем металл рафинируют огневой очисткой или электролитической и получают чистую медь – 99,9%.
  • Гидрометаллургический метод сводится к выщелачиванию меди серной кислотой с получением раствора меди и других металлов. Этот метод применяют при разработке обедненной руды.

Олово – второй наиболее популярный компонент бронзы. Получают из касситерита, станина или нигерита. Руду обогащают механическими методами, промывают, чтобы получить рудный шлих, затем подвергают восстановительной плавке и рафинированию – термическому или электролитическому. Остальные металлы – алюминий, бериллий, свинец, также получают соответствующими методами.

Бронза включает как минимум 2 компонента – медь и другой металл или неметалл, кроме никеля и цинка. Сплав может быть и многокомпонентным: такие составы получить несколько сложнее, однако их технические характеристики более интересны.

  • О том, как производят бронзу на протяжении веков, расскажет данное видео:
  • Поскольку состав разного рода бронз очень разнообразен, то и для ее получения применяют самые разные сочетания шихтового материала. Комбинации могут быть следующие:
  • только свежие металлы, что встречается достаточно редко;
  • металл и вторичные сплавы с лигатурой;
  • из оборотных сплавов;
  • только из вторичных сплавов.

При определении состава шихты учитывают тип печи, чистоту компонентов, степень угара ингредиентов сплава, и так далее.

Самый распространенный состав шихты включает:

  • 50–60% свежего металла;
  • 20–35% оборотных сплавов;
  • 10–12% лома, если шихта подбирается из вторичных сплавов.

Далее рассмотрены технологии изготовления и литья бронзы.

Технологии производства

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

Плавка на основе чушек

Плавка по такой технологии включает 4 этапа: загрузка, расплавление, перегрев, рафинирующе-дегазирующая обработка.

Важным условием плавки вне зависимости от того, какой тип печи используется, является минимальный срок процедуры. Чем меньше время плавки, тем меньше риск насыщения сплава газами и ниже угар цветного металла.

  1. Загрузка – для этого используют графито-шамотные или графито-карборудные тигли. Перед использованием их просушивают и прокаливают.
  2. Расплавление начинают с плавки меди, которую загружают по частям или полностью. Медь плавят как можно быстрее под слоем древесного угля. Добавляют фосфористую медь. Добавка фосфора обеспечивает получение жидких фосфатов, которые удалять из сплава значительно легче. После этого в тигли вводят олово и другие компоненты сплава, если они предусмотрены по рецептуре.
  3. Перегрев – расплав нагревается до 1150–1200 С. Оловянную бронзу выплавляют с покровом древесного угля или угля с солями. Если исходное сырье загрязнено кремнием, магнием, алюминием используют жидкие солевые флюсы.
  4. Дегазация – очистка от газовых примесей в основном от водорода. Для этого применяют продувку расплава осушенным аргоном или азотом. Время процедуры составляет от 3 до 10 минут в зависимости от величины печи.

Как правило, в процесс изготовления включается этап модифицирования с целью улучшения механических свойств бронзы. Методы определяются составом продукта и его назначением.

Получение отливок

Литниковые системы

Медные сплавы создают довольно высокое металлостатическое давление, поэтому отливка из бронзы включает ряд особенностей. Привычные песчаные формы для медных сплавов не годятся, поэтому используют формовочные смеси с повышенным содержанием глины.

Заливка формы осуществляется при температуре в 1100–1200 С. При этом может появиться металлизированный пригар, который сложно удалить. Риск тем выше, чем больше содержание фосфора в бронзе и чем выше температура отливки.

Отказаться от добавки фосфора нельзя: вещество повышает жидкотекучесть сплава, что, в свою очередь, обеспечивает плотность отливки и малую усадку.

Так что проблему решают добавлением к формовочной смеси углеродсодержащих компонентов – сланцевых смол, например.

Для отливки применяют специальное оборудование – литниковые системы. Выбор температуры процесса зависит от конструкции системы, также как и от массы и конфигурации отливки.

Чтобы обеспечить высокую плотность отливок применяют метод направленного затвердевания при помощи холодильников. Скоростное охлаждение уменьшает пористую зону и увеличивает толщину литейной корки.

О плавке бронзы из латуни поведает данное видео:

Этот метод чаще используется для получения отливок из оловянной бронзы. Основное отличие – применение металлических форм для литья – кокиль. Это обуславливает более высокую скорость затвердевания, соответственно, высокую плотность отливки.

Кокиль отливают из чугуна, стержни изготавливают из стали. Сложные полости выполняют при помощи оболочковых песчаных стержней. Перед заливкой форму смазывают смесью машинного масла с 6% графита.

Заливку осуществляют в формы, предварительно нагретые до 150–250 С. Отливки извлекают из формы как только последние приобрели достаточную механическую прочность, таким образом уменьшается усадочное напряжение.

Центробежное литье

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

Используют для этого горизонтальные центробежные машины, в которых стальная изложница размещается на нескольких роликовых опорах. Отливка производится в изложницу, снаружи последняя охлаждается водой.

Мелкие детали отливают на машинах консольного типа.

Необходимое оборудование

Как и на большинстве предприятий цветной металлургии используемое для получения бронзы оборудование зависит от множества факторов: применяемого сырья, особенностей плавки, состава готовой бронзы, финансовых возможностей предприятий и так далее. Плавка до сих пор является процессом очень тонким и многовероятным и на двух одинаковых заводах может использоваться совершенно разная технология.

Для плавки подбирают такое устройство и мощность печи, которые обеспечили бы максимально быстрое расплавление меди и других компонентов. Для этого подходит несколько вариантов.

  • Электрические печи – дуговые и индукционные. Последние могут быть со стальным сердечником и без него. В последнее время стали чаще использовать индукционные тигельные печи. В этом случае и устройство подготовить для новой плавки проще, и угар в таких печах не превышает 0,5– 1%.
  • Электродуговые печи с косвенным нагревом – дуга формируется между горизонтальными графитовыми электродами. Во время расплавления печь покачивается все с большим углом наклона при повышении температуры. Таким образом удается избежать локального перегрева расплава.

Для отливки медного сплава используют разного рода литниковые системы. Конструкция их определяется составом сплава, размерами и конфигурацией отливки и так далее.

  • Самое распространенное устройство относится к расширяющимся системам с сифонным – нижним, и верхним боковым подводом. Эта конструкция универсальна и позволяет получить детали и простой, и сложной конфигурации.
  • Для получения простых по конфигурации заготовок используют дождевые или верхние литниковые системы.
  • Если получают отливки из сплавов, не формирующих оксидных пленок высокой прочности, то используют аппараты без сложных шлакоуловителей. В противном случае такое устройство необходимо.
  • Если нужно получить малые по размерам заготовки, то можно использовать системы с нижним подводом.

Далее рассмотрены производители бронзы в России.

Бронза – востребованный материал, имеющий немалое значение для народного хозяйства. Выпускают его весьма известные предприятия.

  • Кольчугинский завод ОЦМ предлагает 20 тыс. типоразмеров разного вида металлопроката из более чем 70 марок сплавов. Существенную часть ассортимента составляют самые разные бронзы. На сегодня завод обеспечивает 30% всего проката цветных металлов в РФ.
  • Каменск-Уральский завод ОЦМ – выпускает продукцию на базе 140 различных сплавов, в том числе из циркониевой и хромовой бронзы – жаропрочных сплавов.
  • Кировский завод ОЦМ – работает с 1956 года. Это одно из самых крупных предприятий по производству меди и медных сплавов самого разного состава.
  • ОАО «Ревдинский завод по обработке цветных металлов» специализируется на выпуске труб и прутков из меди и медных сплавов – латуни, бронзы, мельхиора. Завод прошел сертификацию на соответствие международному стандарту ИСО 9002:1994.

Мировое производство меди и медных сплавов определяется в большинстве своем ресурсами металлов. Лидерами в получении рафинированной меди являются США, Чили и Япония. США является и самым крупным потребителем меди и медных сплавов.

Производство бронзы – металлургический процесс, разработанный в самой глубокой древности и используемый до сих пор. По сути, именно создание бронзы и послужило образцом для разработки всех остальных пирометаллургических процессов по получению сплавов.

Изготовление восковой модели для литья из бронзы в домашних условиях рассмотрено в этом видеоролике:

Источник: http://stroyres.net/metallicheskie/vidyi/tsvetnyie/bronza/syire-i-tehnologii-proizvodstva.html

Температура плавления бронзы

Многие сегодня пытаются в домашних условиях осваивать технологии промышленного производства. При условии соблюдения последовательности определенных манипуляций и наличия необходимого оборудования удается решать порою очень сложные задачи.

Так, например, можно легко плавить металлы и создавать своими руками холодное оружие или эксклюзивные украшения. Для этого необходимо знать, до какой температуры нужно разогревать металл и как это лучше всего делать.

Данная статья расскажет о том, какова температура плавления бронзы, что нужно учитывать, желая подчинить себе данный металл.

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

Что такое бронза? Это сплав, состоящий из основного компонента (меди) и дополнительного легирующего элемента.

В зависимости от того, что выступает в качестве легирующей добавки, различают несколько марок описываемого материала, поэтому у каждого вида бронзы своя температура плавления.

От процентного содержания дополнительных компонентов зависят физико-химические свойства бронзы. Понять, какие примеси содержатся в сплаве, помогает его маркировка.

Все бронзовые составы условно можно разделить на две большие группы:

К оловянным сплавам относится разновидность бронзы, в составе которой в качестве легирующего элемента выступает олово. Этот металл прочнее меди, но он легкоплавок.

Сочетание меди (80%) и олова (20%) – первый сплав, который научилось создавать человечество. При помощи него на Руси отливались церковные колокола. Металл хорошо звучал, но был хрупок.

Поэтому возникла необходимость искать более совершенные сплавы.

Безоловянные сплавы не содержат в своем составе хрупкого олова. В качестве легирующих добавок в них может выступать бериллий, кремний, свинец и алюминий. В зависимости от того, какой именно из перечисленных металлов сочетается с медью, сплав обретает свои физико-химические свойства.

Так, например, бериллий позволяет создавать сплавы, которые по своим прочностным характеристикам во многом превышают высококачественную сталь. Добавление кремния делает бронзу более устойчивой к механическому трению.

Свинец помогает формировать высокую устойчивость к коррозии, алюминий улучшает фрикционные характеристики сплава.

Процесс плавления бронзы обязательно должен начинаться с изучения ее состава. Все оловянные марки плавятся при температуре 900–950°C, безоловянные марки плавятся при температуре 950–1080°C.

Обратите внимание! При литье учитывается еще один показатель сплава – его вязкость. У оловянной бронзы она выше, чем у латуни, поэтому при нагреве ее необходимо сильно перегреть. Потом после остывания описываемая марка дает минимальную усадку, поэтому данный вид бронзы идеально подходит для фасонной отливки.

Многие из нас задаются вопросом, возможен ли процесс плавки описываемого сплава в домашних условиях. Воссоздать промышленное литье невозможно. Так как бронза имеет высокую температуру плавления, для работы с раскаленным металлом нужны особые условия.

Можно попытаться освоить мелкое литье, позволяющее создавать украшения или маленькие поделки. Для осуществления этого процесса придется выделить отдельную комнату, а также предпринять все меры противопожарной безопасности, сделать качественную вентиляцию.

Изготавливать крупные бронзовые детали можно там, где есть земляной или бетонный пол (это может быть гараж с хорошей принудительной вентиляцией).

Для работы понадобится определенное оборудование и специальный инструмент. Осуществить литье позволит только муфельная печь (наличие терморегулятора значительно упростит решение поставленной задачи).

Для крупного литься придется устанавливать горн. Плавить металл можно в чугунной емкости, которая имеет форму с носиком. Он помогает аккуратно переливать расплавленный металл в форму.

Такая чугунная емкость называется тигель.

Из печи тигель вынимается длинными щипцами и специальным крюком. Под рукой должна быть литейная форма. Для растопки муфельной печи лучше всего подходит древесный уголь, для горна кокс.

Процесс литья

Температура плавления бронзы: виды сплавов и отливочные формы, особенности и технология заливки

Сам процесс литься бронзы предельно прост. Печь разогревается до определенных параметров. Напомним еще раз, что для плавки оловянных сплавов необходимо разогреть печь до температуры 900–950°C, температура плавления безоловянных сплавов на порядок выше – 950–1080°C.

Плавление любого состава бронзы должно начаться с прокалки формы для заливки в муфельной печи или в горне. Для этого печь сначала нагревается до температуры 600°C. Затем в нее погружается форма, после этого температуру в печи нужно увеличить до 900°С. Литейная форма должна провести в печи пару часов. После окончания таймера форма вынимается из печи и остужается до температуры 500°С.

Бронза помещается в чугунный лоток и отправляется прямиком в хорошо прогретую печь. После того, как сплав расплавится, металл нужно еще подержать в печи пять минут.

Так он хорошо прогреется, а это значит, можно будет легко обеспечить качественное заполнение литейной формы. Из печи тигель извлекается крюком, щипцами обеспечивается процесс переливки расплавленного сплава в форму.

Выливать металл важно тонкой непрерывной струйкой. Только так можно предотвратить процесс размывания формы.

Как правильно залить расплавленную бронзу в литейную форму

Залить расплавленную бронзу в литейную форму – настоящая наука. Заполнить форму больших размеров будет несложно. Жидкий сплав под действием силы притяжения и собственного веса сам равномерно распределится по емкости и вытеснит весь имеющийся воздух.

С заполнением форм маленьких размеров возникнет определенная проблема. Дело в том, что воздух препятствует равномерному перераспределению сплава по всем плоскостям. Поэтому нередко плавление бронзы в домашних условиях не позволяет создавать качественные изделия.

Можно ли самостоятельно решить подобную проблему? Да, если под рукой есть центрифуга. Центробежная сила вытеснит воздух и позволит сплаву равномерно перераспределиться по всей площади формы. Действовать по такому плану необходимо очень быстро, пока бронза не успела застыть.

Вынимать заливку из формы нужно, когда сплав полностью застынет. Поверхность заготовки получится шероховатой, кое-где обязательно появятся наплывы из металла. Подобные дефекты устраняются методом механической шлифовки. Если правильно была прогрета печь, объем механической шлифовки будет минимальным.

Создание литейной формы

Учитывая то обстоятельство, что у каждого вида бронзы своя температура плавления, важно иметь под рукой форму, способную выдержать наивысшую точку нагрева описываемого сплава. Ее сложно создать собственными руками в домашних условиях, но попытаться можно, если внимательно изучить следующую инструкцию.

Сначала нужно создать формовочный ящик (литейщики называют его опокой). Его размеры в полтора раза больше размеров будущей детали. Собирается опока из не струганных досок по следующей схеме: сначала сбивается верхняя рамка (внешне она похожа на обычный ящик без дна и верха, но с двумя перекладинами посередине), потом сбивается нижняя рамка (ящик с дном).

Потом приступают к созданию формовочной земли. Она имеет особый состав: 75% мелкозернистого песка, 20% глины и 5% пыли каменного угля. Все ингредиенты соединяются между собой и тщательно перемешиваются.

Следующий этап – изготовление модели, которая поможет сформировать форму для будущего литья. Специалисты рекомендуют изготавливать ее из дерева. Дальнейший процесс воспроизводится по следующему алгоритму.

  1. Модель из дерева предварительно обильно посыпается тальком, а потом аккуратно помещается в нижний ящик опоки ровно наполовину.
  2. Потом он доверху заполняется уже готовой формовочной землей.
  3. Вся полученная композиция обильно посыпается графитом.
  4. После этого нижняя часть опоки (с дном) закрывается верхней рамкой (без дна).
  5. В верхнюю рамку вставляется металлический конус, узкая часть которого должна коснуться поверхности деревянной модели. Конус позволит сформировать литник – деталь, через которую будет заливаться расплавленная бронза.
  6. Верхний ящик тоже доверху заполняется формовочной землей. Наполнение тщательно утрамбовывается специальной ступкой.
  7. После этого металлический конус аккуратно извлекается. При помощи острого ножа верхняя опока снимается с нижней рамки вместе с формовочной смесью. Из нее извлекается деревянная заготовка. После всех произведенных манипуляций на обеих опоках должны остаться углубления, точно копирующие геометрию одной половины деревянной модели.

Обратите внимание! Ножом можно на данном этапе поправлять слегка осыпавшиеся линии. Если часть земли прилипла к модели, ее недостаток в опоке восполняется. Излишки просто удаляются.

  1. Оставляем нижнюю и верхнюю часть опоки до полного высыхания, а потом соединяем вместе таким образом, чтобы между ними не оставалась щель. Форма для литья бронзы готова.

При помощи такой формы удается создавать изделия из бронзы, не имеющие четкого рисунка и мелких деталей.

Как получить более качественное литье

Даже в домашних условиях можно произвести более качественное литье, если применить особый способ создания формы под литье. За основу берется модель, в точности напоминающую ту, что необходимо будет выплавить из бронзы. Она изготавливается из воска или парафина.

  • С модели сначала снимается гипсовый слепок, состоящий из двух половинок. Части слепка соединяются между собой гипсовым раствором.
  • Получившаяся форма после высыхания заполняется жидким парафином через специально оставленное отверстие.
  • Когда парафин застынет, гипсовую скорлупу удаляют. Должна остаться фигура из застывшего парафина.
  • Ее помещают в жаростойкую массу и формируют неразъемную форму для литья. Литейные массы сегодня продаются в строительных магазинах. Обязательно оставляется отверстие в форме для слива парафина и заливки бронзы.
  • Затем неразъемную форму необходимо поместить в кипяток. Он нагреется и расплавит парафин или воск. Через специальное отверстие, предназначенное для заливки жидкого сплава (будущий литник), нужно слить расплавленный воск. После этого форма для создания более качественного литья будет готова. Изготовление формы таким способом позволяет получать бронзовое литье, имеющее более четкий контур и мелкие детали.

Воссоздать процесс плавления бронзы в домашних условиях не так уж и просто, но если задастся подобной задачей, решить ее поможет предложенная статья. Главное нужно всегда помнить о мерах предосторожности, уметь различать виды сплавов, знать, при какой температуре каждый из них плавится.

  • Поделись с друзьями
  • 1
  • 0
  • 0
  • 0

Источник: https://svarkalegko.com/materials/bronza-i-eyo-svojstva-temperatura-plavleniya.html

2.3. Подготовка сплавов и заливка их в литейные формы

Подготовка сплавов заключается в
дополнительной их обработке в процессе
плавки и после плавки, в литейном
раздаточном ковше или непосредственно
в литейной форме с целью придания им
различных свойств и улучшения качества.
Основные виды подготовки высоко­качественных
сплавов – это модифицирование, легирование
и рафи­нирование (очистка).

Модифицирование – это введение в жидкий
металл после его плавки различных
добавок в малых количествах (сотые или
десятые доли процента), которые изменяют
условия кристаллизации сплава, влияя
на его внутреннее строение (микроструктуру)
практически без изменения химического
состава. Изменение внутреннего строения
сплава влечет изменение его механических,
физических и технологиче­ских свойств.
Вещества, вводимые в жидкий сплав перед
его кристал­лизацией, называют
модификаторами.

В качестве модификаторов могут быть
использованы тугоплавкие частицы,
которые искусственно увеличивают число
центров кристал­лизации (зародышей)
в расплаве; поверхностно-активные
элементы, которые адсорбируются на
гранях кристалла, сдерживая его рост
путем изоляции от жидкости, вещества,
вступающие в химические реакции с
элементами и газами, находящимися в
расплаве, образуя новые соединения,
влияющие на последующие процессы
кристаллиза­ции и изменяющие
физико-химическую природу сплавов.
Модификаторы часто представляют собой
комплексные соединения, состоящие из
нескольких элементов и обладающие
раскисляющей, дегазирующей и графитизирующей
способностью.

На практике в качестве модификаторов
для серого чугуна исполь­зуют
ферросилиций, силикокальций, редкоземельные
элементы с це­рием и иттрием, теллур,
висмут, бор и др. Для получения чугуна
с шаровидным графитом применяют магний
и церий.

Серые чугуны модифицируют с
целью получения износостойкой структуры,
повыше­ния механических свойств. При
этом форма графита может остаться
пластинчатой или перейти в вермикулярную
или шаровидную. Ков­кие чугуны
модифицируют для сокращения цикла
отжига и получения графита, близкого
по форме к шаровидной.

Модифицирование
твердыми добавками осуществляют
различными способами (рис. 2.8).

После
модифицирования чугун сразу же заливают
в литейную форму во избежание потери
эффекта модифицирования и охлаждения
металла. Жидкое модифицирование
осуществляют методом сливания двух
расплавов при получении толстостенных
отливок, для которых не требуется высокая
температура чугуна.

Модификатор
расплавляют и заливают в ковш с жидким
чугуном или в жидкий чугун заливают чугун с низким содержанием углерода и
кремния по составу, соот­ветствующему
белому чугуну.

Модифицирование путем
сливания жидких белого и серого чугунов
повышает механические свойства металла
по сравнению со свойствами чугунов того
же химического состава, но не
модифицированных.

Алюминиевые сплавы, содержащие более
6 % Si, перед заливкой в
разовые формы модифицируют для измельчения
выделений кремния и повышения механических
свойств. В качестве модификатора
исполь­зуют натрий в виде хлористых
и фтористых солей или в чистом виде.

Модифицирование проводят при температуре
800–820°С двойным модификатором (33 %NaCl+ 67 %KC1) и при температуре
720– 740°С тройным модификатором (25 %NaF+ 62,5 %NaCl+ 12,5 % KC1);
модифицирование часто совмещают с
рафинированием, исполь­зуя универсальный
флюс (40 %NaF+ 45 %NaCl+ 15 %Na3AlF6).

Магниевые сплавы модифицируют с целью
измельчения зерна и повышения механических
свойств путем перегрева расплава до
тем­пературы 850–900 °С и добавками
хлористого железа и углеродосодержащих веществ (мел, мрамор).

Рис.2.8. Способы
ввода модификатора в чугун: а – в
поворотном герметичном ковше; б – в
ковше, размещенном в автоклаве, работающем
под давлением воздуха; в – в копильнике
вагранки; г – на дне разливочного ковша;
д – в литейной форме; 1 – расплавленный
металл; 2 – модификатор;

Перегрев сплава и последующее его
охлаждение до температуры заливки (700
°С) способствуют измельче­нию зерна
за счет растворения примесей железа,
которые при охла­ждении выделяются
в виде мелких дисперсных включений
(FeAl2) и служат центрами
кристаллизации.

Углеродсодержащие
модификаторы способствуют образованию
карбида алюминия в расплаве (Аl4С3)
благодаря тому, что магний способен
восстановить углерод из боль­шинства
его соединений.

Тонкодисперсные включения
карбида алю­миния служат центрами
кристаллизации сплава, измельчая его
струк­туру.

Легирование –это введение в жидкий
сплав различных добавок (Cr,Ni, Си, Мо, V,W,Ti,Coи др.)
в количествах от десятых долей процента
до десятков процентов с целью придания
сплаву таких свойств, как прочность,
износостойкость, коррозионная стойкость,
немагнитность, магнитность, жаропрочность
и т. п.

благодаря изме­нению внутреннего
строения сплава. Введение нескольких
компонен­тов называется комплексным
легированием. При легировании изме­няется
структура сплава, его свойства и
химический состав.

Химические элементы,
вводимые в сплав в значительных
количе­ствах с целью изменения его
строения и свойств, называют легирую­щими
элементами. Легирующие элементы, склонные
к окислению и угару (хром, ванадий и
др.

), вводят в расплав в конце плавки
металла, а элементы не окисляющиеся, с
малым угаром (никель, медь), можно вводить
в шихту в начале плавки. Для быстрого
растворения и мень­шего угара легирующих
элементов необходимы высокая температура
расплава и условия, не способствующие
активному окислению.

По этой причине
для плавки, например, легированных
чугунов преиму­щественно применяют
электропечи. Легирующие элементы вводят
в плавильный агрегат, но легирование
возможно также путем малых добавок в
литейный ковш.

Заполнение металлом литейных форм в
литейном производстве осуществляют из
разливочных ковшей различной емкости
и конструк­ции (рис. 2.9), перемещаемых
от плавильных и раздаточных печей к
месту разливки кранами, талями,
электрокарами и другими средст­вами

Рис.
2.9.
Устройства разливочных ковшей: а –
стопорного; б – шиберного; в – барабанного;
г – чайникового; 1 -корпус ковша, 2 –
футеровка, 3 – расплавленный металл; 4
– стопор; 5 – привод стопора; 6 – шиберные
шайбы;

Автоматические высокопроизводительные
формовочные линии тре­буют применения
автоматизированных устройств для
заливки ме­талла в литейные формы.
При заливке крупных литейных форм
исполь­зуют автоматизированные
системы взвешивания и дозировки жидкого
металла.

При этом на мостовых кранах
устанавливают высокочувст­вительные
датчики которые измеряют массу металла
в ковше. Сигнал от датчиков по линии
связи поступает к вторичным приборам
в ка­бину крановщика, управляющего
процессом.

Для синхронной работы
заливочного участка и формовочных машин
на конвейере мелких ли­тейных форм
устанавливают промежуточную канальную
индукцион­ную печь для непосредственной
заливки из нее металла в формы.

В такой
печи происходит подогрев чугуна,
выплавленного в дуговых печах или
вагранках. Заливку можно осуществ­лять
через стопорное устройство в дне печи.

Использование
заливочных литейных печей дает ряд
преимуществ перед ковшовой заливкой:
снижается потребность в рабочей силе
и улучшаются условия труда; повышается
качество отливок благодаря постоянству
температуры металла и равномерной
заливке форм; исключается попадание
шлака в формы; уменьшаются потери металла
из-за неточности заливки, переполнения
формы и настывания металла на стенках,
наблюдаемые в обычных ковшах. Литейные
заливочные печи обычно имеют полезную
емкость тигля на 2–5 т чугуна, и в час
такие печи могут дозировать 3,8–4,3 т
металла. Особую сложность в литейном
производстве вызывает заливка форм
сплавами, склонными к окислению. В этом
случае плавку металла и заливку форм
совмещают в одном агрегате, работающем
в вакууме или в среде инертных газов.

Источник: https://studfile.net/preview/5226425/page:5/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector