Температура плавления алюминия и физические параметры.
Температура плавления алюминия для перехода в жидкое состояние требует нагрева в среднем до 660 °C или 993,5°К.
Температура плавления алюминия характеризует градиент перехода в жидкое состояние и определяет физические параметры химического элемента. Свойства металла позволяют применять его в различных отраслях промышленного производства, а способность образовывать устойчивые соединения значительно расширяет сферы его использования.
Способность переходить из твердого в жидкое состояние определяет физические свойства металла.
Характеристика физических и технических параметров алюминия
- Алюминий относится к самым распространенным химическим элементам и характеризуется небольшим весом, мягкостью. Основные физические параметры металла, способность образовывать устойчивые к воздействию среды соединения, позволяют его использовать в различных отраслях промышленного производства.
- Металл является привлекательным материалом для работы в домашних условиях. Удельная теплота плавления алюминия составляет 390 кДж/кг, и для литейных целей расплавить его в бытовых условиях не составляет труда.
- Плавка металла может осуществляться поверхностным и внутренним нагревом. Способ внешнего теплового воздействия не требует особого оборудования и применяется в кустарных условиях.
- Алюминий, температура плавления которого зависит от чистоты соединения, давления, для перехода в жидкое состояние требует нагрева в среднем до 660 °C или 993,5°К.
- Существуют различные мнения относительно показателя температуры плавления металла в домашних условиях, но проверить их можно только на практике.
Свойства сплавов металла
Показатель температурного градиента колеблется для соединений металла с другими химическими элементами, определяющими их свойства. Для литейных сплавов, содержащих магний и кремний, он составляет 500 °C.
Удельная теплота плавления определяет физическое свойство химического элемента.
Для сплавов этот показатель характеризует процесс перехода из одного агрегатного состояния в другое в определенном температурном интервале.Температура начала перехода в жидкое состояние называется точкой солидус (твердый), а окончание — ликвидус (жидкий). Соответственно начало кристаллизации будет определяться точкой ликвидус, а окончание — солидус. В температурном интервале соединение находится в переходном состоянии от жидкости к твердой фазе.
В некоторых соединениях алюминия с другими химическими элементами отсутствует интервал между температурными показателями перехода из твердого состояния в расплав. Эти сплавы называются эвтектическими.
Например, соединению алюминия с 12,5% кремния, как и чистому металлу, свойственна точка плавления, а не интервал. Этот сплав относится к литейным и характеризуется постоянной температурой 577 °C.
При увеличении в сплаве количества кремния градиент ликвидус снижается от максимального показателя, свойственного чистому металлу.
Среди лигатурных добавок температурный градиент снижает использование магния (450 °C). Для соединения с медью он составляет 548 °C, а с марганцем — всего 658 °C.
Алюминий образует различные сплавы с минералами.
Большинство соединений состоят из нескольких компонентов, что влияет на показатель затвердевания и плавления материала. Понятия температурных градиентов солидус и ликвидус определены для бесконечной длительности процессов равновесных переходов в жидкое и твердое состояние.
На практике учитываются поправки скорости нагревания и охлаждения составов.
Применение металла в промышленном производстве
В естественных условиях алюминий имеет свойство образовывать тонкую оксидную пленку, что предотвращает реакции с водой и азотной кислотой (без нагрева). При разрушении пленки в результате контакта со щелочами химический элемент выступает в качестве восстановителя.
С целью предотвращения образования оксидной пленки в сплав добавляют другие металлы (галлий, олово, индий). Металл практически не подвергается коррозионным процессам. Он является востребованным материалом в различных отраслях промышленности.
Алюминий и его сплавы очень востребованы в различных сферах жизни человека.
- Алюминий считается популярным материалом для изготовления посуды, основным сырьем для авиационной и космической отрасли промышленности. Отличная электропроводность металла позволяет использовать его при напылении проводников в микроэлектронике.
- Свойство алюминия и его сплавов при низких температурах приобретать хрупкость позволяет его использовать в криогенной технике. Отражательная способность и дешевизна, легкость вакуумного напыления делают алюминий незаменимым материалом для изготовления зеркал.
- Нанесение металла на поверхность деталей турбин, нефтяных платформ придают устойчивость к коррозии сплавам из стали. Для производства сероводорода применяется сульфид металла, а чистый алюминий используется в качестве восстановителя редких сплавов из оксидов.
- Химический элемент используют как компонент соединений, например, в алюминиевых бронзах, магниевых сплавах. Наряду с другими материалами его применяют для изготовления спиралей в электронагревательных приборах. Соединения металла широко применяются в стекловарении.
- В данное время чистый алюминий редко используется в качестве материала для ювелирной бижутерии, но набирает популярности его сплав с золотом, обладающий особым блеском и игрой. В Японии металл вместо серебра используется для изготовления украшений.
- В пищевой промышленности алюминий зарегистрирован в качестве добавки. Алюминиевые банки для пива стали популярной упаковкой для напитка с 60-х годов прошлого века. Технологическая линия предусматривает производство тары 0,33 и 0,5 л. Упаковка имеет одинаковый диаметр и отличается только высотой.
- Основным преимуществом упаковки перед стеклом является возможность вторичного использования материала.
- Банки для пива (газированных напитков) выдерживают давление до 6 атмосфер, имеют куполообразное, толстое дно и тонкие стенки. Особенности технологии изготовления путем вытяжки обеспечивают конструкционную прочность и надежные эксплуатационные свойства тары.
Особенности технологии изготовления путем вытяжки обеспечивают конструкционную прочность и надежные эксплуатационные свойства тары.Какая температура плавления алюминия по Цельсию
Такой металл, как алюминий, очень распространен в мире. Немалое его количество содержится в организме человека, а уж в окружающем мире его еще больше. Среди материалов, из которых построены дома, а также в конструкции любого автомобиля есть некая доля алюминия.
Нередко из этого вещества изготавливаются детали мебели. И если вдруг что-то из этого сломается, то можно либо приобрести новый товар в соответствующем магазине, либо заняться самостоятельным ремонтом изделия. В последнем случае придется плавить металл в домашних условиях, а для этого уже нужно знать о некоторых свойствах этого металла.
Для изготовления какой-либо алюминиевой конструкции вовсе не обязательно подробно изучать все характеристики вещества, но на основные моменты следует обратить свое внимание, включая знание, при какой температуре плавится алюминий.
О температуре плавления
Необходимо помнить: алюминий очень легко поддается литью и начинает превращаться в жидкую субстанцию уже при температуре в 660 градусов. Для того чтобы понять, что этот показатель довольно низкий, достаточно сравнить его с температурами плавления других металлов, которые также нередко используются для изготовления тех или иных, нужных в обиходе предметов.
Например:
- сталь начинает плавиться лишь при температуре в 1300 градусов;
- чугун — при 1100 градусах.
Но все же, хоть температура плавления алюминия по Цельсию и не слишком высока по сравнению со многими другими металлами, достичь 600 градусов в домашних условиях с использованием обыкновенной газовой или электрической плиты довольно трудно.
Уменьшение температуры
Прежде чем подвергать металл плавлению, можно специальными методами уменьшить его температуру плавления, например, использовать в виде порошка.
В этом случае он начнет плавиться чуть быстрее. Но при этом он становится опасным, так как взаимодействуя с атмосферным кислородом, может окислиться или воспламениться. А в результате окисления, как мы помним из школьного курса химии, образуется оксид алюминия; и температура, при которой начинает плавиться это вещество, уже превышает две тысячи градусов.
Вообще избежать образования оксида не получится, если заниматься плавлением алюминия, но уменьшить количество лишнего вещества вполне возможно. При плавлении алюминия нужно не допускать попадания в вещество воды. Ведь если это случится, то произойдет взрыв.
Перед началом процесса нужно убедиться в том, что сырье является абсолютно сухим. Чаще всего в качестве исходного материала применяется алюминиевая проволока. Предварительно ее нужно с помощью ножниц разделить на множество мелких по длине кусочков. А для того, чтобы уменьшить площадь контакта с содержащимся в атмосфере кислородом, эти кусочки прессуются пассатижами.
Не всегда есть необходимость создать алюминиевое изделие высокого качества, поэтому вовсе не обязательно всегда использовать порошок или мелко нарезанную и плотно сдавленную проволоку. Можно взять любой предмет, который уже был использован, например, банку, в которой хранились консервы. Но перед плавкой нужно лишить ее нижнего шва или обрезать профиль. Полученное сырье может быть окрашено или испачкано. Не нужно об этом беспокоиться. Все, что имеется лишнее на поверхности, быстро отходит в виде шлаков.
Процесс плавления в домашних условиях
Плавление — это довольно опасный процесс. Предварительно необходимо обязательно побеспокоиться о средствах защиты от различных ядовитых веществ, которые будут образовываться, а также подготовить литейную форму.
Средства защиты
- Не обойтись без специальных перчаток даже в том случае, если расплавить алюминий необходимо лишь единожды. Это, пожалуй, основное средство защиты, так как расплавленная масса с большой долей вероятности может попасть на руки, и тогда неминуемо на коже появится ожог, поскольку температура жидкого металла превышает 600 градусов.
- Следующая часть тела, которую также необходимо защитить от попадания горячего алюминия — глаза. При частой плавке не обойтись без специальной защитной маски, ну или хотя бы очков. Но лучше всего работать в костюме, который устойчив к воздействию высокой температуры в несколько сотен градусов.
- Если необходимо получить чистый алюминий, потребуется рафинирующий флюс. И тогда работать нужно в химическом респираторе.
Это, пожалуй, основное средство защиты, так как расплавленная масса с большой долей вероятности может попасть на руки, и тогда неминуемо на коже появится ожог, поскольку температура жидкого металла превышает 600 градусов.Выбор формы для литья
Для того, чтобы отлить алюминий, необязательно запасаться литейной формой. Достаточно лишь приобрести лист из более тугоплавкого металла — из стали, вылить на него расплавленный алюминий и подождать, пока последний затвердеет.
Но для получения какой-либо детали из алюминия обязательно придется приобретать форму для литья.
Ее можно изготовить самостоятельно в домашних условиях. Для этой цели обычно используется скульптурный гипс. Он заливается в форму, затем какое-то время охлаждается. После этого в него вставляют модель и сверху кладут вторую емкость с гипсом. При этом важно не забыть проделать отверстие в гипсе с помощью какого-нибудь предмета цилиндрической формы. Через это отверстие и будет заливаться горячий алюминий.
При плавлении алюминия не обойтись без так называемого тигеля: то есть емкости из тугоплавкого металла. Она может быть выполнена из фарфора, кварца, стали, чугуна. Впрочем, изготавливать тигель самостоятельно вовсе не обязательно, ведь его можно просто купить в специальном магазине. Объем тигеля зависит от того, какое количество металла требуется получить.
Кратко о процессе
Плавка алюминия в домашних условиях — это не такой уж трудный процесс, которым он может показаться поначалу.
Кусочки металла нагреваются до нужной температуры плавки алюминия в специальной емкости.
Некоторое время полученный расплав необходимо выдерживать в разогретом состоянии и периодически удалять с его поверхности образующийся шлак. После этого чистый жидкий металл наливается в специальную форму, в которой он некоторое время будет остывать.
Время, которое уйдет на плавку, зависит от самой печи, а точнее от той температуры, которую она может обеспечить. Если же вместо печи используется газовая горелка, то она должна нагревать металл сверху.
особенности и процесс, оборудование и производство форм, алгоритм работы
Литьё алюминия в домашних условиях — это процесс, который может быть под силу домашнему мастеру, однако выполнять его нужно в соответствии с определенной методикой. Нужно знать особенности самого материала и понимать, как правильно с ним работать.
Особенности алюминия
Алюминий — материал, широко применяемый в разных видах промышленности, подходит он и для домашнего литья.
Его преимущества такие:
- Универсальность в применении;
- Хорошие эксплуатационные характеристики;
- Относительно небольшой вес;
- Высокие показатели по пластичности и ковкости.
Есть у него и недостатки. В частности, некоторым видам обработки металл поддается плохо.
Процесс литья
Благодаря литью можно быстро сделать на основе алюминия различные приспособления для бытовых или промышленных нужд.
Процесс может выполняться под давлением или с применением форм. В первом случае потребуются:
- Специальное оборудование;
- Специализированные технологические знания;
- Пресс-формы.
Также процесс выполняют и с использованием обычных форм, которые изготавливаются на основе специальной самодельной смеси. Технологию производства освоить достаточно просто. Алюминий имеет высокую пластичность, благодаря чему может приобретать любую форму.
Его температура плавления составляет более 600 градусов.
Раньше для изготовления алюминиевых деталей использовали формы, которые вставлялись в землю, затем стали применяться гипсовые самодельные. Сейчас существуют специальные пресс-формы, из которых изготавливают детали под давлением.
На крупных предприятиях литье осуществляется под большим давлением и усадка практически отсутствует. Для работы применяют специальные машины и оборудование. Технологический процесс достаточно сложный:
- Нужное рабочее давление создается благодаря работе поршня, а он приводится в работу посредством сжатого воздуха;
- Ускорению движения способствуют масло и эмульсия;
- Материал, разогретый до температуры плавления, быстро попадает в пресс форму под давлением и целиком ее заполняет.
Изделия, которые производятся таким способом, редко имеют какой-либо брак и обладают высокой точностью.
Подобная технология актуальна при изготовлении деталей для авиастроения и приборостроения. Пресс-формы позволяют применять расплавленный металл любой температуры.
Необходимое оборудование
Чтобы изготовить алюминиевые детали разного назначения с высокой точностью под давлением, потребуется специальное оборудование: автоматическая машина и прочные пресс-формы. Для литья алюминия их обычно делают на основе стальных сплавов.
Их поверхность отливки должна быть почти идеальной, не допускаются никакие искажения геометрической конфигурации и размера. Пресс-форма должна быть оснащена механизмом, благодаря которому из нее готовую деталь можно будет извлечь без труда. Помимо этого, в ее составе должны присутствовать и подвижные стержни из металла, с помощью которых образуются внутренние полости заготовок.
Будущим изделиям, которые вы будете заливать в специальные формы, потребуется придать ту или иную конфигурацию, которые преимущественно зависят от самих форм.
В таком литейном процессе также используются специализированные машины и прочее оборудование.
Литейные машины могут иметь холодную или горячую камеру, в которой осуществляется процесс прессования форм. Обычно машины с горячей камерой для плавки металла применяются для изготовления сплавов преимущественно на основе цинка. Нужное давление в них нагнетается благодаря применению поршня или сжатого воздуха. Под давлением расплавленная смесь медленно вытесняется вовнутрь предварительно приготовленных пресс-форм.
А машины, где применяют холодное давление, в основном используются тогда, когда потребуется сделать отливки с добавлением медных и магниевых сплавов. Расплавленная смесь в таком случае в процессе литья попадает вовнутрь форм под очень большим давлением, иногда оно может составлять около 700 мегапаскаль.
Благодаря литью под давлением можно в плане производительности достичь высоких показателей, также не нужно будет детали подвергать дополнительно механической обработке.
Машины отличаются по моделям в зависимости от своих рабочих параметров.
Производство форм
Специальные литейные машины в домашних условиях практически не используются. Это не целесообразно не только в отношении больших затрат на их приобретение, но и потому что процесс достаточно сложный в техническом плане. А еще оборудование, которое работает под давлением, очень габаритное.
В домашних условиях выплавляемым изделиям на основе алюминия требуемая форма придается ручным способом. Форму при этом тоже можно сделать самому. Многие домашние мастера применяют методику литья «в землю», благодаря которой можно в итоге получить необходимые алюминиевые детали без специального оборудования.
Моделям форм, с которыми приходится работать, вы сможете придать определенную конфигурацию, причем сами формы изготавливаются на основе подручных материалов своими руками. В частности, форму можно получить из простого цементного раствора.
В такой ситуации выплавляемой заготовке можно придать прямоугольную или квадратную форму. В интернете можно отыскать видеоуроки, как правильно залить алюминий в цемент.
Для литья нередко применяются гипсовые формы. Гипсовым моделям в такой ситуации можно придать почти любую конфигурацию. Очень важным показателем при работе с формами является усадка материала. При его застывании он должен быть минимальным.
Под заливку алюминия моделям можно придать желаемую конфигурацию благодаря применению воска. Но здесь нужно сказать, что посредством воска можно изготавливать на основе алюминия только небольшие детали. Благодаря ряду эксплуатационных характеристик восковым моделям можно будет придать даже сложные конфигурации, но изготовить детали таким способом можно только один раз.
Литейным методом можно с легкостью изготавливать детали на преимущественно дюралевой основе. Дюраль — это материал, состоящий преимущественно из алюминиевого сплава с рядом других компонентов.
Но нужно знать, что заготовки, которые выплавляются на его основе, застывают долго.
Модели, которые используются под литье металла, должны обязательно быть подготовлены: их потребуется очистить и нанести масло в качестве смазки.
Алгоритм работы в домашних условиях
Изготавливать алюминиевые детали литейным способом дома не так уж и сложно, для процесса не потребуется дорогое специальное оборудование. Те модели, которые будут принимать участие в литейной работе, потребуется очистить сверху и смазать изнутри. Подготовка потребуется и тогда, когда вы практикуете метод литья «в землю». Обязательно проконтролируйте, чтобы технологическое углубление по своим контурам строго соответствовало контурам будущей детали.
Как говорилось, усадка расплавленного алюминия является немаловажным параметром при работе. При выполнении заливки она должна быть минимальной, иначе деталь по размерам не будет соответствовать тем, которые были заданы.
С той целью, чтобы при застывании металла усадка имела минимальный показатель, на форме нужно будет выполнить незначительный глиняный кант, по который в нее и заливают расплавленный алюминий.
С целью расплавления металла обычно применяется емкость из стали и специальная печка. При этом при выполнении работы не стоит забывать и о правилах по технике безопасности. В случае если вы решили заниматься литейным процессом дома, нужно соблюдать правила личной безопасности. Обязательно надевайте специальную одежду, которая будет защищать кожу от возможных ожогов.
Ниже были рассмотрены ключевые аспекты, связанные с процессом литья алюминия как в промышленных, так и домашних условиях. Как видите, заниматься этим дома может каждый, для работы не потребуется дорогое оборудование, с помощью подручных средство можно научиться изготавливать всевозможные алюминиевые детали прямо не выходя из дома.
Литье алюминия в домашних условиях в гипсовые и другие формы
Алюминий – металл, который широко используется в промышленности и быту.
Из него производят не только детали самолетов и кораблей, но и посуду, и другие предметы утвари. Поэтому нередко возникает потребность в самостоятельном изготовлении алюминиевых деталей, вышедших из строя.
Производить из него литые изделия в кустарных условиях позволяет свойство алюминия плавиться при относительно невысоких температурах. Для того чтобы самостоятельно изготавливать литые изделия из алюминия, нужно знать поведение этого металла при высоких температурах и его физико-химические свойства.
Характеристики алюминия
Температура плавления алюминия зависит от степени чистоты металла и составляет приблизительно 660 °C. Его точка кипения – 2500 °C.
Алюминий отличается своей легкостью и пластичностью, поэтому хорошо гнется и поддается обработке штамповкой.
Этот металл является отличным проводником тепла и активно вступает в химическую реакцию при высоких температурах с кислородом воздуха, образуя на поверхности окисную пленку. Она защищает алюминий от дальнейшего окисления, однако при расплавлении лома существенно отражается на составе сплава.
В процессе плавки металла структура алюминия меняется.
При его резком охлаждении могут возникнуть внутренние напряжения и усадка полученного сплава. Это надо учитывать при работе с алюминием в домашних условиях.
Технологии домашнего литья алюминия и необходимое оборудование
Принцип литья алюминия в домашних условиях должен исходить из технологии его получения на производстве с поправкой на условия, которые можно использовать дома.
Алюминиевые изделия путем литья получают несколькими способами. В бытовых условиях наиболее распространенным и удобным способом является технология литья алюминиевого расплава в специально изготовленные формы.
Поэтому для проведения процесса необходимо обеспечить две вещи:
- соорудить печь для расплавления алюминиевого лома;
- создать нужную форму для получения литого сплава или отдельной детали.
Процесс литья должен включать несколько этапов:
- Подготовка алюминиевого лома, включающая очистку от грязи, примесей и разных наполнителей, а также его измельчение до небольшого размера.
- Проведение процесса плавки запланированным способом. При полном расплавлении металла с его поверхности нужно удалить шлаковые образования.
- Заполнение приготовленной формы жидким алюминиевым расплавом. После отвердевания слиток освобождается от формовочной массы.
Рассмотрим, как плавить алюминий в домашних условиях, какие конструкции печей для расплавления металла можно использовать, а также варианты самостоятельного изготовления формы.
Самодельные печи и способы расплавления алюминия
Для того чтобы расплавить алюминий, нужно разогреть его до температуры, близкой к 660 °C. На открытом пламени костра такой температуры невозможно достичь. Поэтому необходимо закрытое пространство, которое может обеспечить самодельная печь. Нагревать ее можно с помощью сжигания угля и дров или использования природного газа.
Можно также использовать электрическую муфельную печь, если она есть в хозяйстве.
При самостоятельно изготовленной печи нужно обеспечить принудительную вентиляцию для поддержания процесса горения.
1. Самый простой вариант самодельного очага можно изготовить из старых кастрюль.
Его конструкция выполняется следующим образом:
- В качестве каркаса используют стальную емкость, например, старую кастрюлю, сбоку которой нужно проделать отверстие для подачи воздуха через подведенный металлический патрубок.
- Воздух через шланг принудительно может подаваться с помощью пылесоса.
- Внутрь устройства проводится закладка каменного угля.
- Затем уголь поджигают и подают воздух, чтобы огонь не погас.
- Емкость для расплавления алюминия предварительно ставят внутри импровизированной печной конструкции и обкладывают ее с боков углем. При его сгорании обеспечивается равномерное распределение тепла.
- Чтобы тепло не расходовалось на окружающий воздух, сверху «кастрюльную» печь следует неплотно накрыть крышкой, оставив небольшую щель для выхода дыма.
Идеальной конструкцией может служить топливник, имеющий овальный свод, выполненный из кладочной смеси, применяемой для жаропрочного кирпича.
В качестве каркаса для создания овального свода можно использовать цветочный горшок нужного размера.
После высыхания смеси получается добротный топливник, который может выдержать несколько плавок.
Видео:
2. Второй вариант печи подразумевает использование для нагрева алюминия пламени бытовой газовой горелки.
Его можно применять только для штучных изделий из алюминия весом не более 150 грамм. Имитация печи создается с помощью использования двух емкостей, вставленных друг в друга с небольшим зазором. Это могут быть обыкновенные жестяные банки из-под консервов.
Внешняя банка должна иметь больший размер. В ней проделывается отверстие, диаметром около 4 см, чтобы обеспечить подвод пламени к внутренней банке.
Струя пламени должна поступать направленно в отверстие банки. Греется непосредственно только внутренняя емкость, а наружная служит оболочкой, удерживающей тепло. Сверху конструкцию нужно прикрыть имитированной крышкой, оставив зазор для отвода продуктов сгорания.
Такая конструкция является одноразовой и можно использовать только для одной плавки, т. к. жесть тонкая и может быстро прогореть.
Видео:
Способы создания формы для литья алюминия
Одной из основных задач домашнего плавления алюминия является подготовка формы, в которую сливается расплавленный металл. Существуют разные варианты заливки алюминиевого расплава. Основными являются открытый и закрытый способ литья.
Открытый способ литья
Самый простой – это слив жидкого металла в подручную форму, например металлическую кружку или банку из-под консервов.
После застывания сплава болванку из емкости достают. Чтобы облегчить этот процесс, производят простукивание по неостывшей до конца форме.
Если не требуется придавать литью четкой формы, можно просто слить жидкий расплав на приготовленную устойчивую к горению поверхность.
Закрытая форма
При необходимости получения сложной отливки сначала изготавливают для нее форму, соответствующую всем параметрам детали. Чтобы обеспечить четкое соответствие изделия заданным параметрам, ее изготавливают из составных формовочных частей.
Материалы для литых форм
При открытом способе заливки часто используется самый простой материал, который всегда под рукой, это – кремнезем. Сначала земля укладывается с послойной трамбовкой. Между слоями закладывают макет отливки, который после тщательной трамбовки оставляет отпечаток в кремнеземе.
Эту форму осторожно вынимают и заливают вместо нее алюминий.
Некоторые мастера используют при приготовлении основы формы речной песок с добавлением жидкого стекла. Также иногда применяется смесь цемента с тормозной жидкостью.
Видео:
Гипсовые формы
При изготовлении макета сложной формы часто используют гипс, который в основном может служить для разового процесса литья. При литье алюминия в гипсовую форму в качестве макетов используют парафин или пенопласт.
Восковой макет изделия заливается гипсом и после его сушки при высокой температуре расплавляется и сливается через специальное отверстие.
В случае изготовления макета из пенопласта его заливают гипсовой смесью и оставляют в ней до полного отвердевания формы.
Горячий алюминиевый расплав заливают прямо на пенопласт. Благодаря высокой температуре металла происходит расплавление и испарение пенопласта, а его место занимает алюминиевый расплав, принимая заданную пенопластом форму.
При использовании пенопласта в качестве макета работы необходимо проводить в открытом пространстве или обеспечить хорошее проветривание помещения, т. к. продукты горения пенопласта вредны для человека.
Видео:
Типичные ошибки и советы для правильного проведения литья
- При работе с гипсом следует избегать типичных ошибок. Несмотря на то, что гипсовые формы являются удобным способом отливки нужных конфигураций деталей, этот материал очень чувствителен к влаге. При обычной сушке на воздухе она остается в составе гипса. Это вредит качеству алюминиевой отливки, т. к. может спровоцировать образование мелких раковин и пузырьков. Поэтому сушить гипсовые формы нужно несколько суток.
- Металл перед заливкой должен быть достаточно горячим, чтобы успеть заполнить всю форму, прежде чем начать отвердевать. Поэтому после достижения температуры расплавления с учетом быстрого остывания алюминия не надо затягивать с его разливкой в форму.
- Не рекомендуется окунать полученную отливку в холодную воду для ускорения процесса отвердевания. Это может нарушить внутреннюю структуру металла и приведет к трещинам.
При обычной сушке на воздухе она остается в составе гипса. Это вредит качеству алюминиевой отливки, т. к. может спровоцировать образование мелких раковин и пузырьков. Поэтому сушить гипсовые формы нужно несколько суток.Видео:
P.S. Всё, можете начинать литье в домашних условиях!
Как отлить деталь из алюминия в домашних условиях
Для многих термин «литейное производство» тесно связано с непосильным трудом и специальными профессиональными умениями и навыками.
На самом деле отлить деталь из необходимого металла реально для самого обычного человека без профессиональной подготовки в домашних условиях. Процесс имеет свои тонкости, но по силам для выполнения в домашних условиях своими руками. Внешне напоминает изготовление свинцовых грузов для рыбалки. Особенности процесса литья алюминия связаны с техническими характеристиками материала.
Как отлить алюминий
Характеристика алюминия. Алюминий один из самых распространённых металлов.
Он серебристо-белого цвета, достаточно хорошо поддаётся литью и механической обработке. В силу своих особенностей алюминий оснащён высокой теплопроводимостью и электропроводимостью, а также обладает коррозионной стойкостью.
У технического алюминия температура плавления равна 658 градусам, у алюминия высокой чистоты — 660, температура кипения алюминия составляет 2500 градусов.
Для отливки алюминия домашние нагревательные приборы вряд ли будут полезны и обеспечат нужной температурой. Нужно расплавить алюминий, нагревая его до температуры свыше 660 градусов.
Литье алюминия: выбор источника тепла
В качестве источника тепла для плавки алюминия можно использовать:
- Очень действенный способ достигается благодаря собственноручной тигельной муфельной печи. В рабочую поверхность данной печи устанавливается тигля (необходимый инструмент для плавки алюминия), в него добавляют сырье. С помощью муфельной печи можно очень просто отлить алюминий.
- Муфельная печь для плавки алюминия своими руками, тут!
- Для получения температуры плавления алюминия достаточно температуры горения сжиженного или природного газа, в этом случае процесс можно выполнить в самодельной печи.
- При небольшом объеме плавки можно воспользоваться теплом, получаемом при горении газа в бытовой газовой плите.
- Необходимую температуру обеспечат газовые резаки или ацетиленовые генераторы, если таковые имеются в домашнем хозяйстве.
Подготовка алюминия
Несмотря на то что процесс плавки будет выполняться в домашних условиях, к нему необходимо отнестись ответственно. Металл предварительно необходимо очистить от грязи, раздробить на небольшие куски. В этом случае процесс плавки пойдет быстрее.
Выбор останавливают на более мягком алюминии, как более чистом материале, с меньшим количеством примесей. Во время плавки с жидкой поверхности металла убирают шлак.
Литье в песчаные формы
Для изготовления деталей литьем применяется несколько технологий. Самая простая — литье в песчаные формы:
- Если требуется изготовить алюминиевую деталь простой формы, то выполнять литье можно открытым способом непосредственно в грунт — кремнезем. Изготавливают небольшую модель из любого материала: дерево, пенопласт. Устанавливают в опоку. Грунт укладывают вокруг небольшими слоями и тщательно трамбуют. После того как образец извлекают, кремнезем хорошо держит форму и литье выполняют прямо в нее.
- В качестве формирующей смеси можно использовать песок, соединенный с силикатным клеем, или цемент, замешанный на тормозной жидкости. Соотношение материалов должно быть таким, чтобы если смесь сжимать, она сохраняла форму.
Видео «Литьё алюминия в земляную (песочную) форму в домашних условиях»
Для деталей сложной формы применяется иная технология.
Литье по выплавляемым моделям
Этот известный давно способ для изготовления алюминиевых изделий в домашних условиях может быть немного изменен. Принцип литья заключается в следующем:
Из легкоплавкого материала изготавливается модель. Укладывается в определенную форму, заливается гипсом. Устанавливается один литник или несколько. После того как гипс застыл, его хорошо просушивают. При высокой температуре легкоплавкий материал переходит в жидкое состояние и вытекает через литник.
В полученную форму льют алюминиевую заготовку.
Рекомендуемый материал — воск, имеет один очень большой недостаток. Это высокая цена материала. Но для небольших деталей он не нанесет большого вреда семейному бюджету.
Подробности процесса можно уточнить по видео.
Видео «Литье алюминия под высоким давлением»
Таким образом, изготовить необходимую деталь из алюминия различной формы можно даже самому обычному мастеру-любителю.
Как отлить деталь сложной формы из алюминия
На промышленных предприятиях зачастую используют металлические формы. Литейные формы для отливки алюминия можно получить из различных материалов. Чаще всего, используют гипс. Гипс можно приобрести в любом строительном магазине по любой приемлемой для вас цене.
Рекомендуется использовать скульптурный или белый гипс.
Отличный вариант — скульптурный, который маркируется Г-16. В связи с высокою ценою можно заменить на Г-7 — обычный белый гипс. Категорически запрещается выполнять замену на алебастр, несмотря на то что они в строительных работах часто взаимозаменяемые.
Рассмотрим простой способ отливки детали из алюминия своими руками в домашних условиях.
Чтобы отлить деталь из алюминия нам потребуется:
- сосуд для плавки;
- металлолом;
- форма для плавки.
Основные этапы процесса:
1. Подготавливаем сосуд для плавки (можно использовать сосуд из части стальной трубы).
2. Изготавливаем форму для плавки. Если деталь имеет сложную конструкцию, то форма может иметь несколько составляющих.
В нашем варианте форма будет состоять из двух частей. Сначала продумайте, как упростить деталь для удобства (рекомендуем укрепить отверстия с помощью скотча).
Форму очень просто сделать из скульптурного гипса (не применяйте алебастр!).
Можно воспользоваться пластилином.
3. Прежде чем заливать гипс, следует смазать ёмкость маслом, чтобы гипс не смог прилипнуть к ёмкости.
4. Аккуратно залейте гипс, периодически встряхивайте форму для того, чтобы вышли пузырьки.
Важно знать: процесс затвердевания гипса достаточно быстрый, поэтому будьте внимательны и постарайтесь вовремя установить модель в гипс.
Кроме этого, рекомендуется установить в гипс предмет (например, небольшую палку), который станет каналом для заливки нашей детали.
5. Необходим первичный слой для предстоящей заливки.
Берём сверло и делаем 4 небольших отверстия, форму обрабатываем маслом. Это необходимо для того, чтобы готовые детали форм лежали максимально устойчиво в процессе отливки.
6. Делаем заливку второго слоя.
7. После того, как произойдёт затвердевание, необходимо аккуратными движениями извлечь форму из ёмкости и разделить половинки.
8. Перед отливкой обрабатываем форму сажей, чтобы избежать прилипания жидкого алюминия.
Форму необходимо просушить. Естественным путем процесс сушки происходит целый день. Желательно просушить гипсовую заготовку в духовом шкафу. Начинать с температуры 1100С — один час и два часа при температуре 3000С. В гипсе необходимо предусмотреть отверстия для заливки алюминия и удаления остатков воздуха.
Таким способом плавим алюминий.
9. Затем жидкий металл помещаем в форму и ждём полного остывания.
В результате получаем нужную заготовку, затем её шлифуем и делаем специальные отверстия.
Литье по выжигаемым моделям: особенности технологии
Изготовление детали из алюминия с помощью литья по выжигаемым моделям имеет свои особенности, которые будут рассмотрены ниже. Работы выполняются в следующей последовательности:
- В качестве материала для модели в домашних условиях используют пенопласт. С помощью режущих элементов и клея изготовьте фигуру, очертаниями напоминающую требуемую форму.
С помощью режущих элементов и клея изготовьте фигуру, очертаниями напоминающую требуемую форму.- Приготовьте емкость для изготовления модели. Можно воспользоватся старой коробкой из-под обуви. Смешайте алебастр с водою. Залейте смесь в коробку. Поместите пенопластовую модель. Разровняйте. Дайте время материалу хорошо застыть. В связи с быстрым процессом застыванию алебастра, работы выполняйте в ускоренном темпе.
- Удалите коробку. Прогрейте форму в печи для того чтобы просушить алебастр и убрать остатки влаги. В противном случае вся воды из алебастра поступит в алюминий и превратится в пар, что приведет к порам в металле и выплескиванию алюминия из формы при выполнении работ.
- Расплавьте алюминий. Удалите с жидкой поверхности расплавленный шлак. Заливайте металл в форму на место пенопласта. От высокой температуры последний начнет выжигаться и его место займет алюминий.
- После того как металл остынет, разбейте форму и достаньте полученную литую алюминиевую модель. Посмотреть процесс подробнее можно по видео.
Посмотреть процесс подробнее можно по видео.Техника безопасности и подготовка рабочего места
Высокотемпературные работы отличаются вредными испарениями и сопровождаются выделением дыма, поэтому выполнять их необходимо на открытом воздухе или принудительно проветриваемом помещении. Необходимо использовать вентилятор с боковым обдувом.
Процесс литья сопровождается брызгами, возможны потоки расплавленного металла. Рабочее место потребуется предварительно застелить листом металла. Не рекомендуется работы выполнять в жилом помещении — это небезопасно для окружающих.
Основные ошибки при литье алюминия
Прежде чем выполнять литье алюминия в домашних условиях, обратите внимание на основные ошибки, которые наблюдаются при выполнении работ:
- При изготовлении гипсовых форм необходимо чтобы в процессе сушки испарилась вся влага. В противном случае при заполнении формы вода начинает испаряться, превращается в пар и может остаться внутри алюминия в виде пор и раковин.
- При недостаточном нагреве или если перед началом выполнения работ алюминий успел остыть, металл будет плохо заполнять форму и отдаленные участки останутся полыми.
- Не стоит охлаждать металл погружением в жидкость. В этом случае нарушается внутренняя структура материала.
В противном случае при заполнении формы вода начинает испаряться, превращается в пар и может остаться внутри алюминия в виде пор и раковин.Интересные факты об алюминии
Алюминий может гнуться как бумага или быть твёрдым как сталь. Алюминий повсюду, даже внутри нас.
Каждый взрослый получает около 50 мг алюминия каждый день вместе с пищей, это ни какая-то диета, просто этого не избежать.
Алюминий самый распространённый металл на планете. Его содержание в земной коре 8 %, но его не просто добывать, по крайней мере, в чистом виде.
В отличие от золота и серебра, алюминии не встречается в виде самородков или целых жил. Алюминий в 3 раза легче железа или меди.
Алюминий в своём первоначальном виде совсем не похож на металл, это всё из-за особой «любви» алюминия к кислороду.
Фактически первое применения алюминия в истории произошло, когда восточные гончары добавляли глину богатую алюминием в свои изделия, чтобы сделать их крепче.
Достаточный для производства пивных банок, прочный для гоночных автомобилей, гибкий для обшивки самолётов, способный превратиться во что угодно, алюминий – не заменимый материал для современного мира.
И это ещё не все особенности, который хранит этот полезный металл.
Подобрано для вас:Температура заливки металла
Разливка — это процесс, при котором расплавленный металл переносится в отливку для охлаждения и затвердевания и, таким образом, превращается в конечный продукт. Температура разливки — это температура, до которой необходимо довести расплавленный металл перед разливкой в отливки для охлаждения и схватывания. Эта температура разливки также должна учитывать потери тепла, вызванные переносом металла через ковши, поскольку необходимо преодолеть расстояние между печью и разливкой, а также из-за тепла, поглощаемого ковшами.
Процесс литья обычно осуществляется в неразъемных металлических отливках. Однако из-за многократного воздействия высокой температуры расплавленного металла эти отливки имеют ограниченный срок службы или могут использоваться для металлов с требованиями к низкой температуре разливки. Поэтому одним из основных требований процесса литья является рефрактерность или, другими словами, способность литых нести высокие температуры расплавленного металла, без прохождения каких-либо изменений в его физических свойств.
Это очень важное требование для сплавов с высокой температурой плавления, таких как сталь.Однако этот вопрос может оказаться второстепенным в сплавах с более низкими температурами плавления. При использовании сплавов с высокой температурой плавления формы необходимо футеровать изоляционным материалом с огнеупорными свойствами, чтобы форма сохраняла свою форму и первоначальные характеристики.
Песок и керамический материал обладают очень высокой способностью выдерживать высокие температуры расплавленных металлов без изменения их свойств.
Поэтому они используются в качестве материала покрытия для форм, в которые необходимо заливать сплавы с высокими температурами для охлаждения.Песок и керамика выдерживают температуру до 1650-1820 ° С. Также песок сохраняет приданную ему форму, когда его помещают в форму. Он также позволяет различным газам выходить через свою структуру. Литье в песчаные формы можно использовать при обработке низкотемпературных металлов, таких как железо, медь, алюминий, магний и никелевые сплавы, а также высокотемпературных металлов, где нельзя использовать другие материалы формы.
Металлические формы имеют ограниченную способность выдерживать высокие температуры. Металлические формы используются в таких процессах, как литье под давлением (где расплавленный металл под высоким давлением подается в стальные формы) и постоянное формование.Эти формы могут изменить свои физические свойства в случае, если в таких формах обрабатывается расплавленный металл с температурой разливки выше 1180 ° C. Для любого сплава с температурой выше этой температуры металлические формы не подходят.
при изменении температуры заливки и проницаемости песка
Поведение отливки из алюминиевого сплава при изменении температуры заливки и проницаемости пескаМеждународный журнал научных и технических исследований, том 4, выпуск 6, июнь-2013
ISSN 2229-5518
1497
Поведение отливки из алюминиевого сплава при изменении температуры заливки и проницаемости
Песок1 Махипал Сингх, 2 Манджиндер Баджва, 3 Рохит Шарма, 4Hitesh Arora эффект
03 Исследованы температура заливки и проницаемость песка на механические и металлургические свойства детали из алюминиевого сплава, полученной методом литья в песчаные формы.В качестве расплавленного металла использовали сплав Al-4% Si, а для изготовления формы использовали кварцевый песок. Рассмотрены диапазоны температур разливки 700, 800 и 900 0С и диапазон проницаемости формовочного песка 30 и 60 Дарси. Изучены механические свойства отливки из алюминиевого сплава: твердость и ударная вязкость. Результат показал, что выбранные параметры существенно влияют на механические и металлургические свойства отливки из алюминиевого сплава. При повышении температуры разливки формировалась мелкозернистая структура отливки и повышалась твердость–, но снижалась ударная вязкость.Если проницаемость формовочного песка сохранялась высокой, твердость была высокой, а ударная вязкость была низкой, а также формировались мелкозернистые структуры отливки.
Ключевое слово: алюминиевый сплав, твердость, ударная вязкость, микроструктура, температура заливки, проницаемость песка, литье в песчаные формы.
1 Введение
Литье в песчаные формы — это самый старый процесс производства
любого желаемого продукта. Для инженера знание и понимание различных параметров литья при отливке металлов и сплавов так же важно, как и сами литые изделия.Литье в песчаные формы определяется как заливка расплавленного металла в полость желаемой формы с последующим процессом затвердевания и, наконец, получение отливки требуемых размеров [1]. Конкретные параметры разливки, такие как температура разливки, скорость разливки, текучесть, состав металла и проницаемость песка, являются наиболее важными для рассмотрения, если должно быть достигнуто надежное литье [2]. В последние годы алюминиевый сплав стал одним из наиболее важных инженерных материалов с точки зрения обрабатываемости, формуемости, свариваемости и литейной способности.Алюминиевый сплав подразделяется на деформируемые сплавы или литые. Одним из литейных сплавов является алюминиево-кремниевый сплав, который демонстрирует отличные литейные качества и хорошую герметичность. Он имеет хорошие характеристики текучести и типичный предел прочности на разрыв
140-270 МПа [3]. Различие в структуре отливки
происходит из-за неравномерного охлаждения расплавленного металла в кристаллизаторе. Эта разница приводит к низким механическим свойствам, которые, если их не контролировать, будут влиять на характеристики отливки во время использования [4].Установлено
1M. Tech Scholar, Deptt. Of Mechanical Engg, Прекрасный профессиональный университет, Джаландхар, Пенджаб, Индия, PH- + 91-9501481670. Электронная почта — [email protected]
2,3,4Ассистент кафедры. Of Mechanical Engg, Прекрасный профессиональный университет, Джаландхар, Пенджаб, Индия, PH- + 91-9814670469, + 91-8968968456, + 91-
9465176767 ,. По электронной почте [email protected]
, чтобы обеспечить равномерное охлаждение расплавленного металла в кристаллизаторе
, необходимо соблюдать закон равномерного течения.Задача обеспечения однородной микроструктуры в отливке зависит от способности поддерживать закон равномерного течения во время подачи формы. При литье, особенно в отливке в песчаные формы, трудно соблюдать этот закон из-за сложности управления параметрами процесса. Поэтому сложно получить отливку с однородной микроструктурой. Неравномерное формирование микроструктуры в отливках может привести к плохим механическим свойствам, и это было одной из основных проблем, с которыми сталкивается физическое металлургическое производство [5]. Время затвердевания — один из очень важных параметров, используемых для оценки свойств материала. Алюминиевые литейные сплавы с кремнием в качестве основных легирующих элементов являются наиболее важными коммерческими литейными сплавами из-за их превосходных литейных характеристик. Влияние различных методов литья на время затвердевания и механические свойства сплавов Al-Si в зависимости от условий формования и содержания кремния показало, что различные скорости охлаждения и время затвердевания могут привести к существенному изменению конечной структуры и свойств [6].Изучение моделирования с использованием программного обеспечения сетевого анализа и экспериментальное исследование процесса затвердевания в отливке в песчаные формы с двумя литейными формами и с тремя отливками из песка приводит к тому, что экспериментальные температурные кривые обычно выше, чем моделирование для формы. Это связано с задержкой воздуха и пористостью песчаной формы. Так как песчаная форма имеет много воздушных зазоров, температура должна быть выше, чем ожидалось при моделировании [7]. Различные параметры отливки, такие как модификация, температура перегрева, твердость формы и конструкция формы, могут изменить микроструктуру и остаточные напряжения отливок.Микроструктура литых сплавов Al-Si
IJSER © 2013 http://www.ijser.org
International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 4, Issue 6, June-2013
ISSN 2229-5518
1498
На влияет морфология частиц кремния (форма, размер и распределение
), размер зерна алюминия и параметры дендритов. Изменения размеров в результате литья, вызванные остаточными напряжениями, могут особенно повлиять на качество отливок, близких к конечной [8].Микроструктурные изменения, связанные с этими параметрами, можно изучать с помощью оптической микроскопии, сканирующей электронной микроскопии и анализа изображений. Остаточные напряжения уменьшаются при понижении перегрева, температуры и твердости формы, а остаточное напряжение увеличивается как при добавлении эвтектического модификатора, так и при изменении конструкции отливки [9]. Также существует влияние предварительного нагрева формы, конструкции литников и толщины стенок на микроструктуру и свойства растяжения литых образцов.Температура отливки и предварительного нагрева формы оказывает незначительное влияние на механические свойства. Однако конструкция литников (нижнее заполнение, верхнее заполнение) также влияет на микроструктуру и свойства растяжения литых образцов, что приводит к дефектам литья, которые серьезно ухудшают механические свойства. Обычно свойства при растяжении увеличиваются с уменьшением толщины сечения из-за уменьшения расстояния между дендритными плечами и размера зерен [10]. Наиболее важным является влияние размера рабочего колеса, температуры формы и температуры заливки на механические свойства продукта для литья в песчаные формы.Эти эффекты могут быть уменьшены за счет сужения размерной направляющей к полости формы и подготовки формы путем предварительного нагрева в диапазоне температур 25-230 0C при температуре разливки в диапазоне 700-
850 0C [11].
2 Опытные работы
Изначально формовочный песок готовился по низкой и высокой проницаемости. Проницаемость — это количество воздуха, которое может задержаться через песок, и оно зависит от размера песчинок. Если размер зерен формовочного песка крупный, то проницаемость будет высокой.Иначе будет низкая проницаемость формовочного песка. Затем к выкройке добавили формовочный песок и как следует утрамбовали. После утрамбовки формовочная коробка, содержащая узор, переворачивалась вверх дном и наносился разделительный песок. Ризель был помещен на тормоз. Положение ворот и круглого деревянного подступенка располагались в опалубке. При правильной трамбовке ригель и шаблон были удалены. Путем повторения этого процесса было подготовлено шесть форм с использованием трех песков с низкой проницаемостью и трех других с использованием песка с высокой проницаемостью.
Для изучения влияния температуры заливки и проницаемости формовочного песка было изготовлено в общей сложности 6 следующих образцов:
Сначала расплавленный металл разлили при температуре 700 0C
в двух формах, имеющих низкую и высокую проницаемость формовочного песка. соответственно. Снова повторили этот процесс при температурах заливки 800 ° C и 900 ° C.
Образцы для испытания на удар были обработаны в соответствии со спецификациями на формовочной машине, как показано на рис.1. Ударная машина выдерживает 150 джоулей. Маятник поднимали на максимальную высоту, и образец для испытаний помещали горизонтально на держателе образца. Было отмечено показание указателя. Отпустился маятник, который ударял образец в надрез. Показания указателя снова были записаны. Разница между показаниями — это энергия, которая использовалась для разрушения образца. Этот процесс был повторен для других образцов. Образцы после испытаний на удар при разной температуре заливки показаны на рис.2.
Ударная вязкость образца определялась следующим образом = затраченная энергия / площадь поперечного сечения образца.
Рис. 1. Образец для испытания на удар
Рис. 2. Образцы после испытания на удар
Образец, который использовался для испытания на твердость, имеет размеры, как показано на Рис. 3. Используя этот образец; значение твердости было записано в трех разных местах одного и того же образца. Использовался тестер Rockwell
IJSER © 2013 http: // www.ijser.org
Международный журнал научных и инженерных исследований, том 4, выпуск 6, июнь 2013 г.
ISSN 2229-5518
1499
для проверки твердости образца. Это выполняется за
7,5 секунд, и показания снимались для каждого образца в разных точках на образце. Твердость определяется глубиной вдавливания стального шарика. Правильный индентор и выбранный ограничитель предварительной нагрузки 100 кг при 10 кг составляет 5 мм.Образец для испытаний кладут на стол. Маховик вручную используется для подъема шпинделя внутрь до тех пор, пока маленькая игла не сделает этот полный оборот, что сигнализирует о приложении предварительной нагрузки до точной установки нуля на шкале шкалы индикатора часового типа.
В тесте Роквелла измеряется глубина проникновения индентора в поверхность образца. Индентор может быть шариком из закаленной стали диаметром 1/16 дюйма, 1/8 дюйма.
Рис. 3. Образец для испытания на твердость
Испытание микроструктуры проводится с помощью металлографической испытательной машины в металлургической лаборатории.Микроструктура определяется как структура подготовленной поверхности или тонкой фольги материала, обнаруженная под микроскопом с увеличением 10x. Микроструктура материала (который в широком смысле можно разделить на металлические, полимерные, керамические и композитные) может сильно влиять на физические свойства, такие как прочность, ударная вязкость, пластичность, твердость, коррозионная стойкость, поведение при высоких / низких температурах, износостойкость и т. Д. , которые, в свою очередь, регулируют применение этих материалов в производственной практике.Образец, который использовался для металлургических испытаний, показан на рис. 4.
3 Результаты и обсуждения
Химический состав алюминиевого сплава представлен в таблице 1. Результаты зависимости температуры заливки и проницаемости формовочного песка от механических свойств. деталей из алюминиевого сплава показаны в Таблице 2.
Из Таблицы 2 было замечено, что повышение температуры разливки привело к снижению ударной вязкости.Однако при таком же повышении температуры заливки твердость увеличивалась. При увеличении температуры разливки скорость охлаждения также увеличивалась, и с увеличением скорости охлаждения использовалась мелкозернистая структура отливки. Мелкозернистая структура всегда имеет высокую твердость. Но ударная вязкость обратно пропорциональна твердости, поэтому с увеличением твердости ударная вязкость уменьшалась.
Таблица 1: Химический состав алюминиевого сплава
Элемент
Al
Si
Fe
Концентрация
(мас.%)
4,0
1,5
Таблица 2: Механические свойства при различной температуре заливки и проницаемости песка
Заливка
Температура
002 (0C)
формовочной смеси
(Дарси)
Роквелл
Твердость
(HRB)
Ударная сила
прочность
Н / мм2X10-
2 03
30
34.2
6
700
60
38,0
4
800
30103 91003
30100
800
60
48,7
3,6
900
30
48.0
3,2
900
60
65,0
2,4
Из рис. 5 (а) видно, что проницаемость была низкой, твердость увеличивалась очень быстро с 700 0C до 800 0C, но медленно увеличивалась от 800 0C до
900 0C, потому что при высокой температуре кристаллы расплавленного металла
начинают гореть и выходят газы, которые остаются в литом изделии.Но, как видно на рис. 5 (b), твердость увеличивается с большей скоростью при температуре разливки от 800 ° C до 900 ° C, чем при 700 ° C, из-за высокой скорости охлаждения при высокой проницаемости песка.
Рис. 4. Образец для металлургических испытаний в кристально чистом виде, показанный в зеркальном отображении камеры
Из рис. 6, 7 и 8, изменение механических свойств
при различных проницаемости песка по отношению к
IJSER © 2013
http://www.ijser.org
Международный журнал научных и инженерных исследований, том 4, выпуск 6, июнь 2013 г.
ISSN 2229-5518
1500
Температура заливки 700 ° C, 800 ° C и 900 0C расплавленного металла 60
соответственно.50
50 40
40 30
Твердость 20
30
10
Hardnes s
Удар
20
10
0
700 0 800 900
Прочность
2 30 60
Проницаемость песка (Дарси) Прочность
Температура заливки (C)
Рис. 5 (a): Влияние температуры заливки на механические свойства при низкой проницаемости формовочного песка
Рис. 7: Влияние проницаемости песка на механические свойства при температуре заливки 800 0С
70
60
70
60
50
40
30
20
10
0
700800900
Температура разливки (C)
Твердость
Ударная вязкость
50
40
30
20
100002
10 30 60
Проницаемость песка (Дарси)
Твердость
Ударная вязкость
Рис. 5 (b): Влияние температуры заливки на механические свойства при высокой проницаемости формовочного песка
40
Рис. 8: Влияние проницаемости песка на механические свойства при температуре заливки 900 0C
Для любого материала механические свойства в основном зависят от микроструктуры материала.На микрофотографии количество зерен рассчитано с использованием одного стандарта
35
30
25
20
15
10
5
0
30 60
Проницаемость песка (Дарси)
Hardnes s
Ударопрочность
Прочность
приведена ниже в уравнении 1: —
N = 2n-1 ——— (1) Здесь N = количество зерен на квадратный дюйм.
n = номер зерна ASTM
Здесь один квадратный дюйм из микрофотографии, сделанной при увеличении 15.При увеличении 10 область в один квадратный дюйм изображения с увеличением 15 будет выглядеть как 0,64 дюйма3. Этот номер ASTM будет другим.
Рис. 6: Влияние проницаемости песка на механические свойства при температуре заливки 700 ° C
для каждой фазы микроструктуры. Если мощность увеличения микроскопа уменьшается, то количество зерен на квадратный дюйм увеличивается.
В этом исследовании значение номера ASTM n рассчитано при увеличении 15 для различных температур разливки:
700 0C, 800 0C и 900 0C с использованием уравнения 1, значение
IJSER © 2013 http: // www .ijser.org
International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 4, Issue 6, June-2013
ISSN 2229-5518
1501
ASTM номер n вычислен, и эти значения показаны в таблицах 3, 4 и 5 для температуры заливки 700 0C, 800 0C и 900 0C соответственно.
Таблица 3: Значение номера ASTM (n) при различной проницаемости песка с температурой заливки 700 0C
Проницаемость
песка (Дарси)
Зерно на
квадратный дюйм (N)
ASTM
номер (n)
30
8
4.8
60
10
5,0
Таблица 4: Значение номера ASTM (n) при различной проницаемости песка и температуре разливки 800 0C
Проницаемость песка (Дарси)
Зерно на квадратный дюйм (Н)
ASTM
номер (n)
30
11
5.13
60
12
5,32
Таблица 5: Значение номера ASTM (n) при различной проницаемости песка при температуре заливки 900 0C
Результат показал, что выбранные параметры существенно влияют на механические и металлургические свойства отливки из алюминиевого сплава. При повышении температуры разливки формировалась мелкозернистая структура отливки и повышалась твердость–любого желаемого продукта. Для инженера знание и понимание различных параметров литья при отливке металлов и сплавов так же важно, как и сами литые изделия.Литье в песчаные формы определяется как заливка расплавленного металла в полость желаемой формы с последующим процессом затвердевания и, наконец, получение отливки требуемых размеров [1].
Конкретные параметры разливки, такие как температура разливки, скорость разливки, текучесть, состав металла и проницаемость песка, являются наиболее важными для рассмотрения, если должно быть достигнуто надежное литье [2]. В последние годы алюминиевый сплав стал одним из наиболее важных инженерных материалов с точки зрения обрабатываемости, формуемости, свариваемости и литейной способности.Алюминиевый сплав подразделяется на деформируемые сплавы или литые. Одним из литейных сплавов является алюминиево-кремниевый сплав, который демонстрирует отличные литейные качества и хорошую герметичность. Он имеет хорошие характеристики текучести и типичный предел прочности на разрыв 140-270 МПа [3]. Различие в структуре отливки
происходит из-за неравномерного охлаждения расплавленного металла в кристаллизаторе. Эта разница приводит к низким механическим свойствам, которые, если их не контролировать, будут влиять на характеристики отливки во время использования [4].Установлено
1M.
Tech Scholar, Deptt. Of Mechanical Engg, Прекрасный профессиональный университет, Джаландхар, Пенджаб, Индия, PH- + 91-9501481670. Электронная почта — [email protected] 2,3,4Ассистент кафедры. Of Mechanical Engg, Прекрасный профессиональный университет, Джаландхар, Пенджаб, Индия, PH- + 91-9814670469, + 91-8968968456, + 91-
9465176767 ,. По электронной почте [email protected]
, чтобы обеспечить равномерное охлаждение расплавленного металла в кристаллизаторе
, необходимо соблюдать закон равномерного течения.Задача обеспечения однородной микроструктуры в отливке зависит от способности поддерживать закон равномерного течения во время подачи формы. При литье, особенно в отливке в песчаные формы, трудно соблюдать этот закон из-за сложности управления параметрами процесса. Поэтому сложно получить отливку с однородной микроструктурой. Неравномерное формирование микроструктуры в отливках может привести к плохим механическим свойствам, и это было одной из основных проблем, с которыми сталкивается физическое металлургическое производство [5].
Время затвердевания — один из очень важных параметров, используемых для оценки свойств материала. Алюминиевые литейные сплавы с кремнием в качестве основных легирующих элементов являются наиболее важными коммерческими литейными сплавами из-за их превосходных литейных характеристик. Влияние различных методов литья на время затвердевания и механические свойства сплавов Al-Si в зависимости от условий формования и содержания кремния показало, что различные скорости охлаждения и время затвердевания могут привести к существенному изменению конечной структуры и свойств [6].Изучение моделирования с использованием программного обеспечения сетевого анализа и экспериментальное исследование процесса затвердевания в отливке в песчаные формы с двумя литейными формами и с тремя отливками из песка приводит к тому, что экспериментальные температурные кривые обычно выше, чем моделирование для формы. Это связано с задержкой воздуха и пористостью песчаной формы. Так как песчаная форма имеет много воздушных зазоров, температура должна быть выше, чем ожидалось при моделировании [7].
Различные параметры отливки, такие как модификация, температура перегрева, твердость формы и конструкция формы, могут изменить микроструктуру и остаточные напряжения отливок.Микроструктура литых сплавов Al-Si), размер зерна алюминия и параметры дендритов. Изменения размеров в результате литья, вызванные остаточными напряжениями, могут особенно повлиять на качество отливок, близких к конечной [8].Микроструктурные изменения, связанные с этими параметрами, можно изучать с помощью оптической микроскопии, сканирующей электронной микроскопии и анализа изображений. Остаточные напряжения уменьшаются при понижении перегрева, температуры и твердости формы, а остаточное напряжение увеличивается как при добавлении эвтектического модификатора, так и при изменении конструкции отливки [9].
Также существует влияние предварительного нагрева формы, конструкции литников и толщины стенок на микроструктуру и свойства растяжения литых образцов.Температура отливки и предварительного нагрева формы оказывает незначительное влияние на механические свойства. Однако конструкция литников (нижнее заполнение, верхнее заполнение) также влияет на микроструктуру и свойства растяжения литых образцов, что приводит к дефектам литья, которые серьезно ухудшают механические свойства. Обычно свойства при растяжении увеличиваются с уменьшением толщины сечения из-за уменьшения расстояния между дендритными плечами и размера зерен [10]. Наиболее важным является влияние размера рабочего колеса, температуры формы и температуры заливки на механические свойства продукта для литья в песчаные формы.Эти эффекты могут быть уменьшены за счет сужения размерной направляющей к полости формы и подготовки формы путем предварительного нагрева в диапазоне температур 25-230 0C при температуре разливки в диапазоне 700-850 0C [11].
Сначала расплавленный металл разлили при температуре 700 0C
в двух формах, имеющих низкую и высокую проницаемость формовочного песка.
соответственно. Снова повторили этот процесс при температурах заливки 800 ° C и 900 ° C.Ударная вязкость образца определялась следующим образом = затраченная энергия / площадь поперечного сечения образца.
Рис. 1. Образец для испытания на удар
Рис. 2. Образцы после испытания на удар
3. Используя этот образец; значение твердости было записано в трех разных местах одного и того же образца. Использовался тестер Rockwell7,5 секунд, и показания снимались для каждого образца в разных точках на образце. Твердость определяется глубиной вдавливания стального шарика. Правильный индентор и выбранный ограничитель предварительной нагрузки 100 кг при 10 кг составляет 5 мм.Образец для испытаний кладут на стол. Маховик вручную используется для подъема шпинделя внутрь до тех пор, пока маленькая игла не сделает этот полный оборот, что сигнализирует о приложении предварительной нагрузки до точной установки нуля на шкале шкалы индикатора часового типа.
В тесте Роквелла измеряется глубина проникновения индентора в поверхность образца. Индентор может быть шариком из закаленной стали диаметром 1/16 дюйма, 1/8 дюйма.
Рис. 3. Образец для испытания на твердость
Испытание микроструктуры проводится с помощью металлографической испытательной машины в металлургической лаборатории.Микроструктура определяется как структура подготовленной поверхности или тонкой фольги материала, обнаруженная под микроскопом с увеличением 10x. Микроструктура материала (который в широком смысле можно разделить на металлические, полимерные, керамические и композитные) может сильно влиять на физические свойства, такие как прочность, ударная вязкость, пластичность, твердость, коррозионная стойкость, поведение при высоких / низких температурах, износостойкость и т. Д. , которые, в свою очередь, регулируют применение этих материалов в производственной практике.Образец, который использовался для металлургических испытаний, показан на рис. 4.
Из Таблицы 2 было замечено, что повышение температуры разливки привело к снижению ударной вязкости.Однако при таком же повышении температуры заливки твердость увеличивалась. При увеличении температуры разливки скорость охлаждения также увеличивалась, и с увеличением скорости охлаждения использовалась мелкозернистая структура отливки. Мелкозернистая структура всегда имеет высокую твердость. Но ударная вязкость обратно пропорциональна твердости, поэтому с увеличением твердости ударная вязкость уменьшалась.
Таблица 1: Химический состав алюминиевого сплава
Элемент
Al
Si
Fe
Концентрация
(мас.%)
4,0
1,5
Заливка
Температура
002 (0C)
формовочной смеси
(Дарси)
Роквелл
Твердость
(HRB)
Ударная сила
прочность
Н / мм2X10-
2 03
30
34.2
6
700
60
38,0
4
800
30103 91003
30100
800
60
48,7
3,6
900
30
48.0
3,2
900
60
65,0
2,4
900 0C, потому что при высокой температуре кристаллы расплавленного металла
начинают гореть и выходят газы, которые остаются в литом изделии.Но, как видно на рис. 5 (b), твердость увеличивается с большей скоростью при температуре разливки от 800 ° C до 900 ° C, чем при 700 ° C, из-за высокой скорости охлаждения при высокой проницаемости песка.
Рис. 4. Образец для металлургических испытаний в кристально чистом виде, показанный в зеркальном отображении камеры
Из рис. 6, 7 и 8, изменение механических свойств
при различных проницаемости песка по отношению к
Температура заливки 700 ° C, 800 ° C и 900 0C расплавленного металла 60
соответственно.50
Удар
2 30 60
Температура заливки (C)
Рис. 5 (a): Влияние температуры заливки на механические свойства при низкой проницаемости формовочного песка
Рис. 7: Влияние проницаемости песка на механические свойства при температуре заливки 800 0С
Твердость
Ударная вязкость
Твердость
Ударная вязкость
Рис. 5 (b): Влияние температуры заливки на механические свойства при высокой проницаемости формовочного песка
Для любого материала механические свойства в основном зависят от микроструктуры материала.На микрофотографии количество зерен рассчитано с использованием одного стандарта
Hardnes s
Ударопрочность
Прочность
приведена ниже в уравнении 1: —
N = 2n-1 ——— (1) Здесь N = количество зерен на квадратный дюйм.
n = номер зерна ASTM
Здесь один квадратный дюйм из микрофотографии, сделанной при увеличении 15.При увеличении 10 область в один квадратный дюйм изображения с увеличением 15 будет выглядеть как 0,64 дюйма3. Этот номер ASTM будет другим.
Рис. 6: Влияние проницаемости песка на механические свойства при температуре заливки 700 ° C
для каждой фазы микроструктуры. Если мощность увеличения микроскопа уменьшается, то количество зерен на квадратный дюйм увеличивается.
В этом исследовании значение номера ASTM n рассчитано при увеличении 15 для различных температур разливки:
700 0C, 800 0C и 900 0C с использованием уравнения 1, значение
Таблица 3: Значение номера ASTM (n) при различной проницаемости песка с температурой заливки 700 0C
Проницаемость
песка (Дарси)
Зерно на
квадратный дюйм (N)
ASTM
номер (n)
30
8
4.8
60
10
5,0
Проницаемость песка (Дарси)
Зерно на квадратный дюйм (Н)
ASTM
номер (n)
30
11
5.13
60
12
5,32