Литье алюминия в стальную форму

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:

1. Универсальность в применении;
2. Хорошие эксплуатационные характеристики;
3. Относительно небольшой вес;
4. 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:

1. Специальное оборудование;
2. Специализированные технологические знания;
3. 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:

1. Нужное рабочее давление создается благодаря работе поршня, а он приводится в работу посредством сжатого воздуха;
2. Ускорению движения способствуют масло и эмульсия;
3. 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.

Продукция, формируемая путем заливания жидкого сплава в литейную форму, в которой происходит застывание, называется отливка. Она может представлять собой готовое изделие или требовать дополнительной обработки.

Отливки бывают таких видов:

• полуфабрикаты, которые нуждаются в последующей обработке;
• слитки, обрабатываемые под давлением;
• отливки, формируемые с помощью резания;
• продукция, не требующая никакой дополнительной обработки, кроме очищения или покраски.

Для получения отливок используют металл и разный исходный материал для сплава: воск, песок, цемент, пластмассу и другие. Приблизительно восемьдесят процентов отливок получают путем литья алюминия в формы из песка и гипса. Но такая продукция всегда требует дополнительных этапов обработки перед отправлением к заказчику.

Виды литья

Металлический сплав при литье всегда помещают в формы. Формы бывают разовые и многоразовые, которые, в свою очередь, могут быть нескольких видов. Существует три разновидности литья алюминия:

• в разовые формы;
• в выплавляемые модели;
• в комбинированные и полупостоянные формы из огнеупорного материала (в бетонные и железные формы).

Это самые известные виды литья, которые на практике могут между собой соединяться.

Литье алюминия в разовые формы – это литье отливок в песчаные формы. Самый распространенный и экономичный способ. Первым шагом для такой технологии является изготовление литейной модели из пластика, которая помещается в смесь из песка и связующего ингредиента, уплотненную под прессом. Выполняется заливка сплава в форму. После застывания отливка достается и проходит дополнительный этап обработки.

Современные технологии допускают использование вакуумных форм, которые засыпаются песком.

Кокиль используется для литья алюминия в железные формы. С помощью этой технологии можно получить самые качественные детали, изготовляемые в разборных металлических формах. Кокиль является многоразовым. Его можно использовать после очистки до тысячи раз, поэтому данный метод является еще и очень экономичным. Жидкий сплав здесь застывает без дополнительного внешнего вмешательства, полученные изделия отличаются повышенной плотностью, которая отвечает за уровень герметичности. Литье в кокиль – метод, на котором базируется до 45% изготавливаемых изделий.

Литье алюминия в формы по выплавляемым моделямпозволяет создавать отливки самой высокой точности, например, лопатки турбин. Готовится копия модели из воска или парафина и литниковая система. На модель в несколько слоев (до десяти) наносится смесь с добавлением огнеупорного материала. Каждый слой выдерживается до получаса в сушильных шкафах, которые заполнены аммиачным газом. Модель выжигают или достают в воде с помощью пара под высоким давлением. Потом происходит прокаливание, нагретый блок устанавливают в печь и оболочку наполняют расплавленным металлом. Завершающий этап – охлаждение, выбивание и отрезание отливки. Такой способ литья актуален для сплавов, которые плохо поддаются механической обработке. Используется как для выплавки единичных деталей, так и для серийного производства.

Литье по газифицируемым моделям необходимо для получения фасонных отливок. Такой метод является экономичным, эффективным для получения деталей высокого качества. Его все чаще используют в США и Китае. Изготавливается пенопластовая модель, которая помещается в форму из песка. Можно изготовить изделия до двух тонн и больше.

Литье отливок по центробежному методу применяется для изготовления деталей с формой тела вращения, например, гильз и втулок. Литье алюминия происходит в железную форму, которая вращается до трех тысяч оборотов в минуту. Центробежная сила равномерно распределяет состав по всей форме, процесс кристаллизации формирует отливку.

Метод оболочкового и цветного литья позволяет получить фасонные отливки путем литья алюминия в формы из гипса и песка. Готовится смесь из песка и синтетического порошка. Металлическую модель нагревают до 300 градусов, на нее насыпается приготовленная смесь для образования прочной оболочки. Полуформы помещают в металлический корпус, заливают в них расплав. Так создаются отливки весом до двадцати пяти килограмм. Достоинствами такой технологии можно считать контролирование режима охлаждения заготовок, возможность автоматизации процесса, высокий уровень производительности.

В цветном литье широко применяются гипсовые оболочковые формы (гипс с добавлением полимера, который быстро застывает). В металлические формы заливается жидкий цветной металл из меди, бронзы, алюминия, латуни.

Используют несколько технология по такому способу литья:

• центробежное литье (цветной металл заполняет вращающуюся форму);
• метод цветного литья алюминия и других сплавов в металлические (железные) формы;
• заполнение форм ПГС.

Литье первым способом дает самый безотходный вариант исполнения.

Гипсовое литье алюминия является одним из самых популярных методов литья, поскольку обладает рядом преимуществ:

• возможность создавать отливки малого и среднего размера;
• небольшая цена при выпуске малых и средних партий;
• применение направленного затвердения;
• гипсовые формы не деформируются при заливке, повышая точность отливок;
• точность отливки не нарушается перепадами температур;
• отливка быстро затвердевает (в течение2 10-15 минут);
• легкое разрушение формы без повреждения изделия (особенно актуально для изделий сложной формы).

Сплавы цветного литья характеризуются особой прочностью, стойкостью к коррозии.

Таким образом, формы для литья алюминия могут изготавливаться из самых различных материалов. На крупных масштабных предприятиях используют металлические формы для литья, которые достаточно трудно изготовить в домашних условиях. Самым лучшим вариантом для создания форм является гипс. В интернете представлено большое количество видео про формы для литья алюминия в домашних условиях. Необходим белый гипс, его можно приобрести в любом строительном магазине или хозяйственном рынке.

Типовые цены

Изделие	Срок изготовления	Цена
Бронзовая заготовка 3 кг	2-3 дня	1620 руб.
Литые заготовки подставок	5 дней	450 руб.
Литье из чугуна	5 дней	90 руб/1 кг
Литье из аллюминия	5 дней	290 руб/ 1 кг
Литье из бронзы	5 дней	540 руб/ 1 кг

Старший специалист. Помощь в оценке стоимость и сроках производства изделий из бронзы, алюминия и чугуна.

На заводе «РОСАЛ» используются несколько технологий, которые хорошо зарекомендовали себя в производстве алюминиевых сплавов по всей России. Они позволяют нам получать как единичные отливки, так и наладить серийный выпуск деталей из алюминия под заказ.

Литьё алюминия и алюминиевых сплавов в кокиль

Кокиль представляет собой форму многоразового использования (до 10 000 заливок) и идеально подходит для организации серийного и крупносерийного производства. Основные операции и процессы: очистка кокиля от старой облицовки, прогрев его до 200—300°С, покрытие рабочей полости новым слоем облицовки, установка стержней, закрывание частей кокиля, заливка металла, охлаждение и удаление готовой отливки.

Общие требования к отливкам, получаемых в кокилях, — это обтекаемая конфигурация без острых углов, резких переходов от одной поверхности к другой, без высоких ребер и выступов, глубоких отверстий и карманов.

• Минимально допустимая толщина стенок алюминиевых отливок – 3 мм;
• Масса производимых алюминиевых отливок – от 20 г до 50 кг;
• Шероховатость поверхности отливок согласно ГОСТ 2789-73 Ra = 4 — 20 мкм;
• Класс точности получаемых алюминиевых отливок по ГОСТ Р 53464-2009 : 6-10.

Литье алюминия и сплавов алюминия под давлением

Литье под давлением позволяет получать тонкостенные отливки различной формы и конфигурации с качественным рельефом поверхности практически не требующим механической обработки. Высокая скорость теплоотдачи от отливки к пресс-форме обусловливает необходимость быстрого заполнения (менее 0,1 с.) последней. Такое заполнение обеспечивают специальные литейные машины А711А08, которыми оснащено производство «РОСАЛ». В данных машинах залитый в камеру прессования расплав алюминия под большим давлением (30…100 мн.) и с высокой скоростью (до 100 м/с.) запрессовывается в пресс-форму. Высокие скорости впускного потока способствуют качественному оформлению рельефа отливки.

• Минимальная допустимая толщина стенок алюминиевых отливок – 0,8-1,2 мм;
• Масса производимых алюминиевых отливок – от 5 г до 12 кг;
• Шероховатость поверхности отливок согласно ГОСТ 2789-73 Ra = 3,2-10 мкм;
• Класс точности получаемых алюминиевых отливок по ГОСТ Р 53464-2009 : 3-8.

На нашем производстве мы используем различные сплавы алюминия, каждый из которых обладает своими особенными характеристиками и требует соблюдения определённых правил литья. Сплавы на основе алюминия представляют собой сложные системы из двух и более металлов. В алюминиевых сплавах может присутствовать кремний, медь, магний, цинк. Ниже указаны примеры сплавов алюминия, которые могут использоваться для производства разных деталей:

Сплав – система алюминий-магний: АМг6л, АМг7 (АЛ29);
Сплав – система алюминий-кремний-магний: АК7, АК12, АК7ч (АЛ9), АК8л, АК9ч;
Сплав – система алюминий-медь-магний: Д16 (дюралюминий);
Сплав – система алюминий-кремний-медь: АК5М, АК6М2;
Сплав – система алюминий-медь: АМ5 (АЛ5);

Возможно изготовление изделий из сплавов алюминия, предложенных заказчиком. Для моделирования литейных процессов используются программы SolidWorks и Pro/ENGINEER. Отливки запускаются в производство только после получения результатов моделирования, подтверждающих, что разработанная литейная технология гарантирует отсутствие каких-либо литейных дефектов.

Для литья применяются алюминиевые сплавы в чушках с гарантированным химическим составом ГОСТ 11069-2001, ГОСТ 1583-93; Во время плавления сплавов алюминия производится очистка специальными флюсами, рафинирование спец присадками, и осуществляется продувка инертным газом. Основные процессы производственного цикла литья автоматизированы, что исключает ошибки ручного производства.