Литейный завод - Foundry

Эта статья о литейном производстве. Для использования в других целях см. Литейный завод (значения).
Сюда перенаправляется «Чугунолитейный завод». Музыкальное произведение советского композитора Александра Мосолова см. Чугунолитейный завод.
Из чугунолитейного завода фра Бурмейстера и Вейна, к Педер Северин Крёйер, 1885.

А Литейный завод это фабрика что производит металл отливки. Металлам придают формы путем плавления их в жидкости, заливки металла в форму и удаления материала формы после того, как металл затвердеет по мере его охлаждения. Наиболее часто обрабатываемые металлы: алюминий и чугун. Однако другие металлы, такие как бронза, латунь, стали, магний, и цинк, также используются для изготовления отливок в литейных цехах. В этом процессе могут быть сформированы детали желаемых форм и размеров.

Процесс

Литейщик, на фото Даниэль А. Вершмидт в 1899 г.
Основная статья: Литье (металлообработка)

В металлообработка, Кастинг включает заливку жидкого металла в плесень, который содержит полую полость желаемой формы, а затем позволяет ему остыть и затвердеть. Затвердевшая часть также известна как отливка, которую выталкивают или выламывают из формы для завершения процесса. Литье чаще всего используется для изготовления сложных форм, изготовление которых другими методами было бы затруднительно или неэкономично.[1]

Плавление

Плавка металла в тигле для литья
Робот для литья металла под давлением в промышленном литейном цехе

Плавка производится в печь. Для загрузки печи используются первичный материал, внешний лом, внутренний лом и легирующие элементы. Первичный материал относится к коммерчески чистым формам первичного металла, используемого для образования определенного сплав. Легирующие элементы представляют собой чистые формы легирующих элементов, например, электролитические. никель, или сплавы ограниченного состава, такие как ферросплавы или лигатуры. Внешний лом - это материал от других процессов формования, таких как штамповка, ковка, или же механическая обработка. Внутренний лом состоит из ворота, стояки, бракованные отливки и другие посторонние металлические предметы, произведенные на предприятии.

Процесс включает плавление шихты, рафинирование расплава, регулировку химического состава расплава и вливание в транспортную емкость. Рафинирование делается для удаления из расплавленного металла вредных газов и элементов во избежание дефектов литья. Материал добавляется в процессе плавления, чтобы окончательный химический состав оставался в пределах определенного диапазона, установленного отраслевыми и / или внутренними стандартами. Определенный потоки могут использоваться для отделения металла от шлака и / или окалины, а дегазаторы используются для удаления растворенного газа из металлов, которые легко растворяются в газах. Во время крана производятся окончательные химические корректировки.

Печь

Для нагрева металла используется несколько специализированных печей. Печи с огнеупорной футеровкой сосуды, которые содержат материал, чтобы быть расплавлен и обеспечивают энергию, чтобы расплавить его. Современные типы печей включают электродуговые печи (EAF), индукционные печи, купола, отражающий, и тигельные печи. Выбор печи зависит от количества произведенного сплава. Для черных металлов обычно используются ЭДП, вагранки и индукционные печи. Отражательные и тигельные печи широко используются для производства отливок из алюминия, бронзы и латуни.

Проектирование печи - сложный процесс, и его можно оптимизировать с учетом множества факторов. Печи в литейных цехах могут быть любого размера, от небольших, используемых для плавки драгоценных металлов, до печей весом в несколько тонн, предназначенных для плавления сотен фунтов лома за один раз. Они разработаны в соответствии с типом расплавляемых металлов. Печи также должны быть спроектированы на основе топлива, используемого для получения желаемой температуры. Для сплавов с низкой температурой плавления, таких как цинк или олово, плавильные печи могут достигать около 500 ° C (932 ° F). Для достижения этих температур обычно используются электричество, пропан или природный газ. Для сплавов с высокой температурой плавления, таких как сталь или сплавы на основе никеля, печь должна быть рассчитана на температуру выше 1600 ° C (2910 ° F). Топливо, используемое для достижения этих высоких температур, может быть электричеством (используемым в электродуговые печи ) или же кокс. Большинство литейных заводов специализируются на конкретном металле и имеют печи, предназначенные для этих металлов. Например, чугунолитейный завод (для чугуна) может использовать купол, индукционная печь или ДСП, в то время как сталелитейный завод будет использовать ДСП или индукционную печь. Бронза или же латунь В литейных цехах используются тигельные или индукционные печи. Большинство алюминиевых литейных заводов используют электрическое сопротивление или газовое отопление тигель печи или отражательные печи.

Дегазация

Смотрите также: Пористость газообразного водорода

Дегазация[2] представляет собой процесс, который может потребоваться для уменьшения количества водорода, присутствующего в партии расплавленного металла. Газы могут образовываться в металлических отливках одним из двух способов:

  1. физическим захватом в процессе литья или
  2. путем химической реакции в литом материале.

Водород является обычным загрязнителем для большинства литых металлов. Он образуется в результате реакции материалов, водяного пара или машинных смазок. Если концентрация водорода в расплаве слишком высока, полученная отливка будет пористой; водород будет выходить из расплавленного раствора, оставляя крохотные воздушные карманы, когда металл остывает и затвердевает. Пористость часто серьезно ухудшает механические свойства металла.

Эффективный способ удаления водорода из расплава - барботирование сухого нерастворимого газа через расплав путем продувки или перемешивания. Когда пузырьки поднимаются в расплаве, они улавливают растворенный водород и выносят его на поверхность. Хлор, азот, гелий и аргон часто используются для дегазации цветных металлов. Окись углерода обычно используется для производства чугуна и стали.

Существуют различные типы оборудования, которое может измерять присутствие водорода. В качестве альтернативы присутствие водорода можно измерить путем определения плотности металлического образца.

В случаях, когда пористость все еще сохраняется после процесса дегазации, герметизация пористости может быть выполнено с помощью процесса, называемого пропитка металла.

Изготовление пресс-форм

Схемы двух типов паттернов
Схема наброски по выкройке

В процессе литья шаблон выполнен в виде желаемой детали. Простые конструкции могут быть выполнены в виде цельного или цельного рисунка. Более сложные конструкции состоят из двух частей, называемых разделенными узорами. Шаблон разделения имеет верхнюю или верхнюю часть, называемую выступом, и нижнюю или нижнюю часть, называемую перетаскиванием. Как сплошные, так и разделенные узоры могут иметь ядра вставлен, чтобы завершить окончательную форму детали. Сердечники используются для создания полостей в форме, которые в противном случае были бы невозможны. Место, где совмещение и сопротивление разделяются, называется линия разъема.

При создании выкройки лучше всего сузить края, чтобы узор можно было удалить, не нарушая формы. Это называется проект. Противоположность вытяжке - это поднутрение там, где есть часть рисунка под материалом формы, что делает невозможным удаление рисунка без повреждения формы.

Выкройка изготавливается из воска, дерева, пластика или металла. Формы изготавливаются с помощью нескольких различных процессов в зависимости от типа литейного производства, разливаемого металла, количества деталей, которые необходимо изготовить, размера отливки и сложности отливки. Эти процессы пресс-формы включают:

Заливка

Бронзу разливали из тигля в форму с помощью литье по выплавляемым моделям процесс

В литейном цехе расплавленный металл разливают в формы. Заливка может осуществляться под действием силы тяжести или при помощи вакуума или сжатого газа. Многие современные литейные заводы используют роботов или автоматические разливочные машины для разливки расплавленного металла. Традиционно формы разливались вручную с использованием ковши.

Вытрясти

Затем затвердевший металлический компонент вынимается из формы. Если форма на основе песка, это можно сделать встряхиванием или переворачиванием. Это освобождает отливку от песка, который все еще прикреплен к металлическим направляющим и воротам - каналам, через которые расплавленный металл перемещался, чтобы достичь самого компонента.

Деградация

Дегатирование - это удаление голов, полозьев, ворот и стояки с литья. Направляющие, ворота и подступенки могут быть удалены с помощью резаки, ленточные пилы, или керамические отрезные лезвия. Для некоторых типов металлов и для некоторых конструкций литниковых литников литник, направляющие и ворота можно удалить, оторвав их от отливки с помощью кувалды или специально разработанного оборудования для выбивки. Подступенки обычно необходимо снимать с помощью метода резки (см. Выше), но в некоторых более новых методах удаления стояков используются подделки со специальными конструкциями, встроенными в геометрию шейки стояка, которые позволяют отломать стояк в нужном месте.

Система литников, необходимая для производства отливок в литейной форме, дает оставшийся металл, включая головки, стояки и литник (иногда собирательно называемый литником), который может превышать 50% металла, необходимого для заливки полной формы. Поскольку этот металл должен быть переплавлен как утиль, выход конкретной конфигурации литников становится важным экономическим соображением при проектировании различных схем литников, чтобы минимизировать стоимость избыточного литника и, следовательно, общие затраты на плавку.

Термическая обработка

Термическая обработка - это группа промышленных и металлообрабатывающих процессов, используемых для изменения физических, а иногда и химических свойств материала. Чаще всего применяется в металлургии. Термическая обработка также используется при производстве многих других материалов, таких как стекло. Термическая обработка включает использование нагревания или охлаждения, обычно до экстремальных температур, для достижения желаемого результата, такого как отверждение или размягчение материала. Методы термообработки включают отжиг, цементирование, дисперсионное упрочнение, отпуск и закалку. Хотя термин «термообработка» применяется только к процессам, в которых нагрев и охлаждение выполняются с конкретной целью преднамеренного изменения свойств, нагрев и охлаждение часто происходят случайно во время других производственных процессов, таких как горячая штамповка или сварка.

Очистка поверхностей

После дегазации и термической обработки песок или другая формовочная среда может оставаться на отливке. Чтобы удалить остатки плесени, поверхность очищается струйной очисткой. Это означает, что гранулированная среда будет перемещаться по поверхности отливки, чтобы механически сбить прилипший песок. Среду можно обдувать сжатым воздухом или бросать с помощью дробовика. Чистящая среда ударяет по поверхности отливки с высокой скоростью, чтобы удалить остатки формы (например, песок, шлак) с поверхности отливки. Для очистки литых поверхностей можно использовать множество материалов, включая сталь, железо, другие металлические сплавы, оксиды алюминия, стеклянные шарики, скорлупу грецкого ореха, разрыхлитель и многие другие. Пескоструйная среда выбирается так, чтобы проявить цвет и отражательную способность отлитой поверхности. Термины, используемые для описания этого процесса, включают очистку, дробеструйную очистку и пескоструйная очистка. Дробеструйная обработка может использоваться для дальнейшего упрочнения и отделки поверхности.

Отделка

Современное литейное производство (около 2000 г.)

Заключительный этап процесса литья обычно включает шлифование, шлифование или механическая обработка компонент для достижения желаемой точности размеров, физической формы и качества поверхности.

Удаление оставшегося материала ворот, называемого заглушкой ворот, обычно выполняется с помощью шлифовальный станок или же шлифовальная машинка. Эти процессы используются, потому что скорость их удаления материала достаточно низкая, чтобы контролировать количество удаляемого материала. Эти шаги выполняются перед окончательной обработкой.

После шлифовки обрабатываются любые поверхности, требующие строгого контроля размеров. Многие отливки обрабатываются в ЧПУ фрезерование центры. Причина этого в том, что эти процессы имеют лучшие размерные характеристики и повторяемость, чем многие процессы литья. Однако сегодня отливки нередко используются без механической обработки.

Некоторые литейные предприятия предоставляют другие услуги перед отправкой литых изделий своим клиентам. Отливки обычно окрашивают для предотвращения коррозии и улучшения внешнего вида. Некоторые литейные заводы собирают отливки в целые машины или узлы. Другие литейные производства сваривать несколько отливок или кованые металлы вместе для формирования готового продукта.[3]

Все чаще и чаще процессы отделки выполняются роботизированными машинами, которые избавляют человека от необходимости физически шлифовать или ломать линии разъема, запорный материал или питатели. Машины могут снизить риск травм рабочих и снизить затраты на расходные материалы, а также повысить производительность. Они также ограничивают вероятность человеческой ошибки и повышают повторяемость качества шлифования.[4]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Дегармо, Э. Пол; Black, J. T .; Козер, Рональд А. (2003), Материалы и процессы в производстве (9-е изд.), Wiley, ISBN  0-471-65653-4, п. 277.
  2. ^ 4. Американское общество литейщиков (ныне Американское общество литейщиков) (1989). Справочник и руководство Metalcaster: второе издание. Дес-Плейнс, Иллинойс: American Foundrymen's Society, Inc.
  3. ^ Били, Питер (2001), Литейные технологии (2-е изд.), Оксфорд, Великобритания: Баттерворт-Хайнеманн, ISBN  978-0-7506-4567-6
  4. ^ Кэмпбелл, Джон (2003), Отливки (2-е изд.), Оксфорд, Великобритания: Баттерворт-Хайнеманн, ISBN  978-0-7506-4790-8

внешняя ссылка