初学者金属铸造指南

铸造中金属铸件的概述

铸钢火车轮
铸造用于生产火车轮和其他耐用金属部件。

我们的生活充满了铸造金属产品。我们采取的许多金属物体所获得的 - 火车车轮,拖车缆车,灯柱,大型工业设备,甚至雕塑 - 都在铸造中铸造。铸造金属不同应用的纯粹数量表现出其多功能性:金属可以浇铸成耐用的复杂金属部件,加工或焊接最小,从而降低了昂贵的劳动力的需求。更重要的是,金属铸造铸造厂已成为一个重要的再生废金属的用户,采用过时的金属物体并将其转化为有用的产品。

什么是金属铸件?

铸造是一种通过用液态金属填充模具中的空隙,然后使物体冷却来产生固体金属形状(铸件)的过程。制造铸件所涉及的基本步骤是图案制作,模塑,熔化和浇注,冷却,抖动和清洁,热处理和检查。

图案制作

在铸造术语中,“图案”是待铸件的物体的复制品,其用于塑造模腔。它们可以由各种材料制成,包括木材,金属或塑料。图案制作是生产这些模式的过程。因为模式确定铸造形式,所以铸件不能比制造它的图案更好。为了产生质量铸造,必须精心设计,建造和完成。

模式的主要功能是:

  • 塑造模腔
  • 适应金属铸造的特点
  • 提供准确的尺寸
  • 提供将液态金属输送到模具中的装置(门控系统)

当它凝固时,金属倾向于收缩和/或扭曲(根据金属铸件而变化)。该图案设计有内置收缩和失真津贴来补偿。它还必须用垂直墙壁的锥形构建,称为草稿,这是在不打扰模具壁的情况下提取图案所必需的。

可以使用核心产生中空铸件 - 一种额外的沙子或金属,其形状铸造的内孔和通道。在浇注熔融金属之前,每个芯位于模具中。为了保持每个核心,图案具有称为核心印刷品的凹槽,其中核心可以锚定到位。

成型

在铸造过程中旁边的金属复制品旁边的木质图案
木质图案(左)和铸造中所产生的固化金属铸件(右)。

成型是制备模具以接收熔融金属的过程。有两种不同类型的模具工艺:可重复使用和不可重复使用。

顾名思义,可重复使用可重复使用的模具。在金属凝固和冷却过程中,铸造过程不会分解模具。可重复使用的模具通常由金属制成。

相比之下,不可重复使用的模具是在金属凝固和冷却过程中被破坏的临时物体。最广泛使用的不可重复使用的模具方法是砂模铸造,一种围绕图案撞击特殊处理的砂(“绿色”沙子)并放置在支撑件(烧瓶)中的过程。然后除去图案,将芯设置到位,建立门控系统以将熔融金属引导到模具中。

这些一般模具方法中的每一个都具有许多专用子类型,针对不同的铸造金属和各种模式复杂度进行了优化。这些方法包括搪塑铸造,压力铸造,壳塑料成型和投资铸造

熔化和浇注

铸件产生的两类金属类别:黑色金属(含有铁的金属)和有色金属(金属不含铁)。黑色合金包括钢,可延展铁和灰铁。最常用的铸造中最常使用的有色金属是铝和铜,但镁,镍和钛合金有时用于专业应用。

待熔化和铸造的金属 - 通常将再循环废料和合金金属的混合物加载到“充电”炉中。在炉内,金属经受极高的温度,直至达到熔点(通常超过2500华氏度[1370°C])。专用炉是达到这种升高的温度。

铸造厂采用的两种主要类型的熔炉是电弧和诱导。

熔融金属被挖出进料炉进入浇筑钢包
在铸造中铸造熔融金属首先涉及将金属从炉子转移到钢包中,然后倒入模具中。

电弧炉作为批量熔化过程运行,生产批熔融金属已知的“加热”。通过石墨电极向炉内供应电能来熔化金属。额外的化学能由氧气 - 燃料燃烧器和氧气扫描提供。注射氧气在熔化过程中除去杂质和其他溶解的气体。作为金属熔化,炉渣形成并漂浮到熔融金属的顶部;在挖出之前除去通常含有不希望的杂质的炉渣(从炉中除去金属的过程)。

感应炉通过感应转移电能 - 来自初级线圈的高电压电源引起钢电荷或次级线圈中的低电压,高电流。感应炉能够熔化和合金化各种金属,熔体损失最小,但是当涉及金属细化时,它们比电弧炉更小。

由于它们各自的强度和弱点,电弧炉更广泛地用于熔化的黑色金属,而感应炉在有色金属应用中更大。

凝固,喷射和清洁

坩埚,机器人臂和重力诱导的浇注机用于将熔融金属从一个位置移动到另一个位置。熟练的金属工人还将使用钢包倒入熔融金属。熔融金属通过栅极和提升管的系统倒入模具中;金属冷却和凝固,永久采用模具内部(空隙)的形状,占据。然后将铸件从模具中喷射,或通过摇摆从砂模中除去。

将熔融金属输送到模具内部的栅极和提升管也在该过程中填充熔融金属。模具中的金属在浇口和提升管系统中凝固和金属,形成单件。在喷射/抖动后立即,门和骑手系统的金属仍然附着在主铸造体上。在清洁过程中除去过量的金属(通常使用碎锤或带锯)。滚动桶,空气喷砂装置和压力垫圈的混合用于清除任何剩余的砂或鳞片。

所得到的铸件应与原始图案的形状和比例相同,尽管由于金属收缩可能略小。

热处理和检查

一些铸件用于苛刻的工业应用:它们可能需要在冻结温度下保持它们的精确形状,抑制湿环境中的腐蚀,或在巨大的重量下携带。热处理用于将金属的物理性能改变为所需的规格。

热处理涉及使用加热和冷却,经常以极端温度,以减小铸件部分中的应力,和/或改变金属的物理性质。必须用精确度控制温度以达到所需的物理性质。

在铸件的生产过程中可以考虑完成之前,测试其物理性质和结构完整性。要求测试被测铸件破坏的测试方法被称为破坏性测试,而不会损坏铸件的那些被分类为不破坏性

使用的测试方法取决于规范的要求。对于一些纯粹的美学产品,只需要简要的视觉检查尺寸精度,裂缝和表面光洁度。另一方面,如果铸件需要以工业能力进行,它可能具有其所有物理性质(延性,拉伸强度,伸长,冲击性,硬度,ECT。)令人遗憾地测试。

服务生活和回收

铸造经过检验后,它是发货,销售并投入使用。铸造金属制品,尤其是经过热处理的金属产品,是耐用的。根据金属合金和应用,他们的使用寿命可能从几个月到几十年来。一旦铸造端的使用寿命,循环再次开始。它由废料码,回收并重新入送到新对象中收集。

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