Металл құю: процесі, әдістері, әдістері

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Метал – барлық заманауи өркениеттің негізі. Бір жылдың ішінде қазіргі адамзат темірді жалғыз өзі шығарып, өңдейді, сондықтан бүкіл әлем оны кем дегенде екі ғасыр бойы жинайды. Және бұл қажеттілік толығымен ақталған, өйткені құрылыстың өзі болаттың керемет мөлшерін алады. Таңқаларлық емес, мұндай жағдайларда металл құю үнемі жетілдірілуде.

Біраз тарих

Темірдің ең маңызды қасиетін қабылдау, қатайту, оған «ұсынылған» пішінді адам ертеде байқаған. Бүгінгі күні ғалымдардың барлығы дерлік адамның металмен алғашқы танысуы метеориттердің арқасында болды деп есептейді. Метеориттік темір балқитын және өңдеуге оңай болды, сондықтан құю негіздерін кейбір жаңа өркениеттер бұрыннан зерттеген.

Біздің елде металл құю ғасырлар бойы құрметті және құрметті кәсіп болды, адамдар бұл кәсіпке әрқашан үлкен құрметпен қарайды. Орыс шеберлерінің құйма шеберлігінің жауһарлары болып табылатын «Царь зеңбірегі» мен «Царь қоңырауы» көпке мәлім, тіпті олардың бірі шырылдамаса, екіншісі атпаса да. Ұлы Петрдің тұсындағы Орал құймаларыармия үшін сенімді қару-жарақ жеткізушісі ретінде ерекше атаққа ие болды. Дегенмен, олар бұл атақты қазір де өте орынды алып жүр. Металл құюдың негізгі түрлерін қарастырмас бұрын, шикізаттың қажетті сипаттамалары туралы бірнеше сөз айту керек.

Құюға арналған металл қандай болуы керек

Құюға қолданылатын металдың ең маңызды қасиеті – оның өтімділігі. Балқытылған күйдегі қорытпа оның ең кішкентай ойықтарын толтыра отырып, бір тигельден екіншісіне мүмкіндігінше оңай ағуы керек. Сұйықтық неғұрлым жоғары болса, дайын өнімде қабырғаларды жұқа етіп жасауға болады. Нашар таралатын металмен бұл әлдеқайда қиын. Қалыпты жағдайда ол пішіндегі барлық бос орындарды толтырғаннан әлдеқайда ертерек ұстай алады. Бұл өнеркәсіпшілер металл қорытпаларын құю кезінде кездесетін қиындық.

Шойынның құю зауытының сүйікті материалына айналғаны таңқаларлық емес. Өйткені, бұл қорытпаның тамаша өтімділігі бар, бұл онымен жұмыс істеуді салыстырмалы түрде жеңілдетеді. Болат соншалықты сұйық емес, сондықтан қалыпты толтыру үшін (қуыстар мен бос орындар болмас үшін) әртүрлі айла-амалдарға бару керек.

Ең қарапайым жағдайда, үйде металл құю қажет болғанда, шикізат ерітіліп, кішкене бөліктерде суға құйылады: осылайша, атап айтқанда, балық аулауға арналған раковиналарды жасауға болады. Бірақ бұл әдіс тіпті қару-жарақ өнеркәсібінде салыстырмалы түрде кеңінен қолданылады! Контуры бойынша салқындату мұнарасына ұқсайтын арнайы мұнараның басынан балқытылғанметалл. Құрылымның биіктігі соншалықты, қазірдің өзінде салқындаған тамаша қалыптасқан тамшы жерге жетеді. Өнеркәсіптік масштабта кадр осылай өндіріледі.

Жерге құю әдісі

Ең қарапайым және көне әдіс – металды жерге құю. Бірақ оның «қарапайымдылығы» салыстырмалы түрде шартты тұжырымдама болып табылады, өйткені бұл жұмыс өте мұқият дайындықты қажет етеді. Бұл нені білдіреді?

Біріншіден, модельдік цехта болашақ құйманың толық өлшемді және егжей-тегжейлі үлгісі жасалады. Оның үстіне, оның мөлшері алынатын өнімнен біршама үлкен болуы керек, өйткені металл салқындатылған кезде шөгеді. Әдетте, модель екі жартыдан ажыратылатын етіп жасалған.

Осыдан кейін арнайы қалыптау құмы дайындалады. Егер болашақ өнімде ішкі қуыстар мен бос орындар болуы керек болса, онда штангаларды, сондай-ақ қосымша қалыптау қоспасын дайындау қажет болады. Олар дайын бөлікте «бос» жерлерді уақытша толтыруы керек. Егер сіз үйде метал құюға қызығушылық танытсаңыз, бұл фактіні есте сақтаңыз, өйткені әйтпесе әлдеқашан толтырылған колба қысым әсерінен жай ғана жыртылып кетуі мүмкін және мұның салдары ең қайғылы болуы мүмкін.

Қалыпты құмдар неден жасалады?

Негізі әртүрлі сорттағы құмдар мен саздар, сондай-ақ байланыстырғыш заттар. Олардың рөлін табиғи және синтетикалық майлар, кептіру майы, шайыр, канифоль және тіпті шайыр ойнауға болады.

Келесі қалыптаушылардың уақыты келеді, олардың міндеті қалып жасау. Түсіндірсеңізоңайырақ болса, былай жасалады: ағаш жәшік алынып, оған қалыптың жартысы салынады (ол да шешіледі), үлгі қабырғалары мен қалып арасындағы саңылаулар қалыптау композициясымен бітеліп қалады.

Екінші жартысы да осылай жасалады және екі бөлікті де түйреуіштермен бекітіңіз. Пішіннің құйылған кезде жоғарғы жағында болатын бөлігіне екі арнайы конус салынғанын ескеру маңызды. Олардың бірі балқытылған металды құюға, екіншісі - кеңейетін газдарды шығаруға арналған.

Дайындық кезеңінің соңы

Ал енді операцияның ең маңызды бөлігінің уақыты келді. Колбалар құмның тұтастығын бұзуға жол бермеуге тырысып, өте мұқият бөлінеді. Осыдан кейін болашақ бөліктің екі анық және егжей-тегжейлі ізі жерде қалады. Осыдан кейін олар арнайы бояумен жабылған. Бұл балқытылған металдың құмды жермен тікелей байланыста болмауы үшін жасалады. Металл құю технологиясы бұған жол бермеуі керек, әйтпесе дайын өнімнің сапасы айтарлықтай нашарлауы мүмкін.

Егер бұл қажет болса, бір уақытта балқыманы құю үшін қажет қосымша ысырмалық жол кесіледі. Колбалар қайтадан бүктеліп, мүмкіндігінше мықтап қосылады. Құм сәл құрғағаннан кейін, құюды бастауға болады.

Трансляцияны бастау

Біріншіден, күмбездерде, яғни арнайы пештерде, шойын дайындамалар балқытылады. Егер болат құю қажет болса, онда шикізатты домна, мартен, инверторлық және басқа пештерде балқытады. Енгізу үшінтүсті металдардың балқыма күйі, арнайы балқыту құрылғыларын пайдаланыңыз.

Бәрі, трансляцияны бастауға болады. Егер бір ғана пішін болса, онда балқыма оған шөмішпен, жеке-жеке құйылады. Басқа жағдайларда, әдетте, конвейер ұйымдастырылады: не дайындамалары бар таспа шөміш астына түседі, немесе шөміш колбалар қатарларының үстінен қозғалады. Мұның бәрі тек өндірісті ұйымдастыруға байланысты. Уақыты келіп, металл суыған кезде ол қалыптан алынады. Негізінде, бұл әдіс үйде металл құю қажет болған жағдайда өте қолайлы (мысалы, ұстағыш үшін). Мұндай жағдайларда бұдан мінсіз нәрсе бәрібір орындалмайды.

Құмды үрлеу немесе ұнтақтау машиналары дайын өнімнен қақты және жабысатын қалыптау құмын кетіреді. Айтпақшы, бұл әдіс Ұлы Отан соғысы кезінде танктерді өндіруде белсенді түрде қолданылды. Құйылған мұнаралар осылай шығарылды және бұл процестің қарапайымдылығы мен дайындалуы майданға өте қажет болатын көптеген әскери көліктерді шығаруға мүмкіндік берді. Металл құюдың тағы қандай түрлері бар?

Құрамды құю

Бірақ қазір олар құйма бұйымдарын өндіру үшін әлдеқайда озық және технологиялық тұрғыдан жетілдірілген әдістерді қолданады. Мысалы, металды салқындатқыш қалыпқа құю. Негізінде, бұл әдіс көп жағдайда жоғарыда сипатталғанға ұқсайды, өйткені бұл жағдайда құю қалыптары да қолданылады. Тек бір уақытта олар металл болып табылады, бұл ауқымды өндіріс процесін айтарлықтай жеңілдетеді.

Осылайша, конустар мен шыбықтар екі жартыға салынған (металл құю және бос орындарды қалыптастыру үшін) жәнесодан кейін оларды бір-біріне мықтап бекітіңіз. Барлығы, сіз жұмысқа кірісе аласыз. Бұл әдістің ерекшелігі мұнда балқытылған металл өте тез қатып қалады, қалыптарды мәжбүрлеп салқындату мүмкіндігі бар, сондықтан босату процесі әлдеқайда жылдам. Қалыптар мен құмдарды жеке дайындауға көп уақыт жұмсамай, бір ғана қалыппен жүздеген, тіпті мыңдаған құйма алуға болады.

Әдістің кейбір кемшіліктері

Бұл құю әдісінің кемшілігі оған балқытылған күйінде жоғары өтімділігімен сипатталатын металдардың түрлері ғана қолайлы. Мысалы, болат үшін тек қысымды құю қолайлы (төменде бұл туралы), өйткені бұл материал мүлдем жақсы өтімділікке ие емес. Сығылған ауаның әсерінен болаттың ең «иілгіш» сорттары да қажетті пішінді әлдеқайда жақсырақ алады. Ең жаманы, кәдімгі салқындату пішіні мұндай экстремалды өндірістік жағдайларға төтеп бере алмайды және құлап кетеді. Сондықтан, біз төменде талқылайтын арнайы өндіріс әдісін пайдалануыңыз керек.

Инъекциялық қалыптау

Металдарды қысыммен құю қалай жүзеге асырылады? Біз жоғарыда кейбір аспектілерді қарастырдық, бірақ бұл мәселені әлі де егжей-тегжейлі ашу қажет. Барлығы өте қарапайым. Біріншіден, көп сатылы, күрделі ішкі пішінді болуы мүмкін сапалы болат маркаларынан жасалған құю қалып қажет. Екіншіден, жетіден жеті жүзге дейін МП жеткізе алатын сорғы жабдығы қажет.

Негізгі артықшылығыбұл балқыту әдісі жоғары өнімділік болып табылады. Инъекциялық қалыптауды тағы не қамтамасыз етеді? Бұл жағдайда металл әлдеқайда аз пайдаланылады, ал дайын өнімнің беткі сапасы өте жақсы. Соңғы жағдай күрделі және өте ауыр тазалау және ұнтақтау процедурасынан бас тартуды білдіреді. Дайын өнімдер мен бөлшектерді шығару үшін осы өндіріс әдісі үшін қандай материалдар ең жақсы материалдар болып табылады?

Ең жиі қолданылатын қорытпалар алюминий, мырыш, мыс және қалайы-қорғасын (түсті металдарды құю) негізінде жасалған. Олардың балқу температурасы салыстырмалы түрде төмен, сондықтан бүкіл процестің өте жоғары өнімділігіне қол жеткізіледі. Сонымен қатар, бұл шикізат салқындату кезінде салыстырмалы түрде аз тұнбаға ие. Бұл қазіргі заманғы технология өндірісінде өте маңызды болып табылатын өте аз рұқсат етілген бөлшектерді шығаруға болатындығын білдіреді.

Бұл әдістің күрделілігі дайын өнімдерді қалыптардан ажыратқанда олардың зақымдалуы мүмкін. Сонымен қатар, бұл әдіс салыстырмалы түрде шағын қабырға қалыңдығы бар бөлшектерді өндіру үшін ғана жарамды. Өйткені, қалың металл қабаты өте біркелкі қатып, қабықтар мен қуыстар пайда болуын алдын ала анықтайды.

Қысыммен құюға арналған қондырғылардың түрлері

Металл бұйымдарын құюдың осы әдісінде қолданылатын барлық машиналар екі үлкен топқа бөлінеді: ыстық және суық құю камерасы бар. «Ыстық» сортты көбінесе мырыш негізіндегі қорытпалар үшін ғана қолдануға болады. Бұл жағдайда құю камерасының өзі ыстық металға батырылады. Қысым астындаауа немесе арнайы поршеньді пайдаланса, ол құйма қуысына ағады.

Ереже бойынша, күшті айдау күші қажет емес, 35-70 МПа дейін қысым жеткілікті. Сонымен, бұл жағдайда металды құюға арналған қалыптар әлдеқайда қарапайым және арзан болуы мүмкін, бұл өнімнің соңғы құнына ең қолайлы әсер етеді. Суық құю қалыптарында балқытылған металды ерекше жоғары қысыммен құю камерасына тереңдете «айту» керек. Сонымен бірге ол 700 МПа жетуі мүмкін.

Инъекциялық құйма бөлшектері қайда қолданылады?

Олар барлық жерде. Телефондарда, компьютерлерде, камераларда және кір жуғыш машиналарда барлық жерде осы нақты әдіс арқылы алынған мәліметтер бар. Ол әсіресе машина жасауда, соның ішінде авиациямен, тіпті ғарыштық салалармен тікелей байланысты салаларда кеңінен қолданылады. Құйылған бөлшектердің массасы бірнеше граммнан 50 килограммға дейін (және одан да жоғары) өзгеруі мүмкін. Металдарды құю арқылы басқа «өңдеуді» қолдануға бола ма? Иә, және басқа да көптеген жолдар бар.

Жоғалған балауыз құю

Біз қарастырған ең бірінші жағдайдағыдай, ерте заманнан бері адамзат балқытылған металды парафиннен немесе балауыздан жасалған алдын ала дайындалған үлгіге құю әдісі туралы біледі. Ол жай ғана колбаға салынып, бос орындар қалыптау құмымен толтырылады. Балқыма балауызды ерітеді және бастапқы дайындаманың бүкіл көлемін тамаша толтырады. Бұл әдіс жақсы, өйткені модельді колбадан алудың қажеті жоқ. Сонымен қатар, бұл құю процесі жай ғана тамаша сапалы бөлшектерді алуға боладыметалдарды автоматтандыру салыстырмалы түрде оңай.

Shell casting

Егер құю салыстырмалы түрде қарапайым болса және дайын өнімнен «кеңістік» беріктігі қажет болмаса, қабықша қалыптарға құю әдісін қолдануға болады. Олар ежелден жасалған, ал негізі ретінде ұсақ кварц құмы мен шайыр қолданылады. Бүгінгі күні, әрине, соңғысы ретінде әртүрлі синтетикалық қосылыстар қолданылады.

Содан кейін екі жартыдан тұратын жиналмалы металл үлгілері алынады және шамамен 300 градус Цельсийге дейін қыздырылған бетке орналастырылады. Содан кейін қалыптау қоспасы (құм мен құрғақ шайырдан) металл үлгілердің бетін толығымен жабатындай етіп бір жерге құйылады. Жылу әсерінен шайыр ериді, ал құмның қалыңдығында біршама күшті «колба» пайда болады.

Ол аздап суыған кезде металл құймаларын алып тастауға болады, ал құмды пешке «қуыруға» жіберуге болады. Осыдан кейін жеткілікті күшті пішіндер алынады: олардың екі жартысын қосу арқылы оларға балқытылған металды құюға болады. Басқа қандай металл құю әдістері бар?

Ортадан тепкіш құю

Бұл жағдайда балқыма көлденең немесе тік проекцияда өте жоғары жылдамдықпен айналатын арнайы пішінге құйылады. Бірдей әсер ететін күшті орталықтан тепкіш күштердің әрекеті нәтижесінде метал қалыптың барлық саңылауларына біркелкі ағып, сол арқылы дайын өнімнің жоғары сапасына қол жеткізеді. Бұл құю әдісі құбырлардың әртүрлі түрлерін өндіру үшін өте қолайлы. Ол әлдеқайда біркелкі қалыңдықты қалыптастыруға мүмкіндік бередіқабырғалар, бұл "статикалық" әдістерді қолдану арқылы жету өте қиын.

Электрошлакты құю

Заманауи деп атауға болатын металдарды құюдың қандай да бір жолдары бар ма? Электрослак құю. Бұл жағдайда сұйық металды алдымен күшті электр доғалық разрядтары бар бұрын дайындалған шикізатқа әсер ету арқылы алады. Доғасыз әдісті темір шлакпен жиналған жылудан еріген кезде де қолдануға болады. Бірақ соңғысына күшті разрядтар әсер етеді.

Осыдан кейін бүкіл процесс бойы ауамен ешқашан жанаспаған сұйық металл кристалдану камерасына түседі, ол «комбинацияда» да құйма қалып болып табылады. Бұл әдіс салыстырмалы түрде қарапайым және массивті құймалар үшін қолданылады, оларды дайындау үшін көптеген шарттарды сақтау қажет емес.

Вакуумдық толтыру

Тек алтын, титан, тот баспайтын болат сияқты «жоғары» материалдарға қолданылады. Бұл жағдайда металл вакуум жағдайында балқытылады, содан кейін тез (бірдей жағдайларда) қалыптарға бөлінеді. Әдіс жақсы, өйткені оны қолданған кезде өнімде ауа қуыстары мен қуыстар пайда болуы іс жүзінде жоққа шығарылады, өйткені ондағы газдардың мөлшері аз. Бұл жағдайда құймалардың салмағы жүз немесе екі килограмнан аспайтынын есте ұстаған жөн.

Үлкен бөліктерді алуға болады ма?

Иә, мұндай технология бар. Бірақ оны бір уақытта жүз тонна болат өңдейтін жағдайларда ғана қолдануға болады.және т.б. Алдымен металды вакуум жағдайында балқытады, содан кейін оны қалыптарға емес, арнайы қалыптау шөміштеріне құяды, олар да олардың қуысына ауа түсуден қорғалған.

Осыдан кейін дайын балқыманы қалыптарға таратуға болады, олардан ауа да бұрын сорғымен сорылады. Мұндай технологиялық процестің нәтижесінде алынған болат айтарлықтай қымбат. Ол соғу үшін, сондай-ақ жоғары сапалы дайындамалар мен бөлшектерді алу қажет болғанда бірдей құйманың кейбір түрлерінде қолданылады.

Газдандырылған (өртенген) үлгілерге құю

Құйма сапасы мен қарапайымдылығы бойынша бұл әдіс ең тиімді әдістердің бірі болып табылады, сондықтан ол қазіргі өнеркәсіпте барған сайын кеңірек қолданылады. Өндірісі жылдан-жылға артып келе жатқан мұндай металл құю әсіресе ҚХР мен АҚШ-та танымал, өйткені бұл екі елдің өнеркәсіптік базалары жоғары сапалы болатқа аса қажеттілікпен ерекшеленеді. Бұл әдістің артықшылығы оның салмағы мен өлшемі бойынша ешқандай шектеусіз құйма жасауға мүмкіндік береді.

Көп жағдайда бұл әдіс жоғарыда сипатталғандарға ұқсас: мысалы, бұл жағдайда негізгі үлгі балауыздан немесе пластилиннен емес, қазір кең таралған көбіктен қолданылады. Бұл материалдың өзіндік ерекшеліктері болғандықтан, байланыстырғыш құм қоспасы шамамен 50 кПа қысыммен колбаға салынады. Көбінесе бұл әдіс салмағы 100 грамнан екі тоннаға дейінгі бөлшектерді жасау қажет болған жағдайда қолданылады.

Алайда біз кейбір қатаң шектеулер бар екенін айттықөлшем мәліметтері №. Осылайша, құю әдісін қолдана отырып, тіпті кеме қозғалтқыштарына арналған құрамдас бөліктерді де жасауға болады, олар ешқашан өлшемі бойынша «қарапайым» болмаған. Металл шикізатының әрбір тоннасы үшін қосымша материалдардың келесі мөлшері жұмсалады:

• Ұсақ құм кварц - 50 кг.
• Арнайы жабыспайтын жабын - 25 кг.
• Түйіршіктелген полистирол көбік - 6 кг.
• Тығыз полиэтилен пленкасы - 10 ш. м.

Барлық қалыптау құмдары ешқандай қосымша қоспалар мен қоспаларсыз таза кварц құмы болып табылады. Ол шамамен 95-97% қайта пайдалануға болады, бұл экономиканы айтарлықтай жақсартады және процестің құнын төмендетеді.

Осылайша, металды құю (процесс физикасын біз ішінара қарастырдық) «көп қырлы» құбылыс, өйткені бүгінгі күні көптеген жаңа әдістер бар. Сонымен қатар, заманауи өнеркәсіп бірнеше мың жыл бұрын қолданыста болған әдістерді қолданып, оларды қазіргі шындыққа біршама бейімдеуде.