金属铸造新手指南

铸造车间金属铸造的概况

铸钢火车车轮
铸件用于生产火车车轮和其他耐用金属部件。

我们的生活中充满了铸造金属制品。亚博账号审核不过许多我们认为理所当然的金属物品——火车车轮、拖车、灯柱、大型工业设备,甚至雕塑——都是在铸造厂铸造的。铸造金属的众多不同应用证明了它的多功能性:金属可以被铸造成耐用、复杂的金属部件,只需最少的加工或焊接,从而减少了昂贵的劳动力需求。更重要的是,金属铸造已成为铸造厂的重要组成部分回收废金属的使用者将废弃的金属物品转化为有用的产品。亚博账号审核不过

什么是金属铸造?

铸造是一种用液态金属填充模具中的空隙,然后让物体冷却,从而创造固体金属形状(铸件)的过程。铸件制作的基本步骤包括制模、成型、熔化和浇注、冷却、落砂和清洗、热处理和检验。

制模

在铸造术语中,“模式”是被铸造对象的复制品,用来塑造模腔。它们可以由多种材料制成,包括木材、金属或塑料。制版是制作这些图案的过程.因为图案决定了铸造的形式,所以铸造不可能比制作它的图案更好。要制造出高质量的铸件,图案必须经过精心设计、构造和完成。

模式的主要功能是:

  • 塑造模具型腔
  • 适应金属铸件的特性
  • 提供准确的尺寸
  • 提供一种将液态金属送入模具的方法(浇注系统)

当它凝固时,金属趋向于收缩和/或扭曲(取决于金属铸件的不同程度)。该模式的设计与内置收缩和失真津贴,以补偿。它还必须在垂直壁上建立一个锥度,称为牵伸,这是在不干扰模具壁的情况下提取图案所必需的。

空心铸件可以用一个芯来制作,芯是一种额外的沙子或金属,用来塑造铸件内部的孔和通道。在熔化的金属被浇铸之前,每个铁芯都被放置在模具中。为了保持每个核心在适当的位置,图案有凹槽称为核心印,核心可以固定在适当的位置。

成型

在铸造过程中产生的金属复制品旁边的木制图案
在铸造厂生产的木纹(左)和由此产生的凝固金属铸件(右)。

成型是准备一个接受熔融金属的模具的过程。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,可重复使用的模具可以重复使用。在金属凝固和冷却过程中,铸造过程不会破坏模具。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。使用最广泛的不可重复使用的模具方法是砂铸造,一种特殊处理过的砂(“绿砂”)被压在图案周围并放入支撑(烧瓶)的工艺。然后去掉模具,设置好铁芯,建立浇注系统以引导熔化的金属进入模具。

每种通用的模具方法类别都有许多专门的子类型,针对不同的铸造金属和不同层次的模式复杂性进行了优化。这些方法包括泥浆铸造、压力铸造、壳型铸造和熔模铸造

熔炼和浇注

制造铸件的金属分为两类:黑色金属(含铁的金属)和有色金属(不含铁的金属).含铁合金包括钢、可锻铸铁和灰铸铁。最常用于铸造的有色合金是铝和铜,然而镁、镍和钛基合金有时也用于特殊应用。

将被熔化和铸造的金属——通常是回收的废料和合金金属的混合物——被装入熔炉“充料”。一旦进入熔炉,金属就会受到极高的温度,直到达到熔点(通常超过2500华氏度[1370°C])。要达到这样高的温度,需要专门的熔炉。

铸造厂采用的两种主要熔炼炉是电弧炉和感应炉。

熔化的金属从感应炉中流出,进入浇注钢包
在铸造厂铸造熔化的金属首先需要将金属从熔炉转移到钢包中,然后将金属倒入模具中。

电弧炉作为一种分批熔化的过程,生产出被称为“热源”的分批熔融金属。金属是通过石墨电极向炉内提供电能来熔化的。额外的化学能由氧燃料燃烧器和氧枪提供。在熔化过程中注入氧气以去除杂质和其他溶解的气体。当金属熔化时,熔渣形成并浮到熔化金属的顶部;渣通常含有不需要的杂质,在出炉(从炉中除去金属的过程)之前要先除去。

感应炉通过感应来传递电能——来自初级线圈的高压电源在钢荷或次级线圈中感应出低电压、高电流。感应炉能够以最小的熔体损耗熔化和合金化多种金属,但是当涉及到金属提纯时,它们的能力不如电弧炉。

由于各自的优缺点,电弧炉在黑色金属冶炼方面的应用更为广泛,而感应炉在有色金属冶炼方面的应用更为主导。

固化、喷射和清洗

坩埚、机械臂和重力诱导浇注机被用来将熔化的金属从一个地方移动到另一个地方。熟练的金属工人也会用钢包浇铸熔化的金属。熔化的金属通过浇口和冒口系统注入模具;金属冷却凝固后,永久采用模具内部(空腔)的形状,它占据。然后通过落砂将铸件从模具中抛出,或从砂型中取出。

将熔融金属输送到模具内部的浇口和冒口在此过程中也会充满熔融金属。模具内的金属与浇口和冒口系统内的金属一起凝固,形成一片。在弹射/落砂后,金属仍然附着在主铸造体上。在清洗过程中,多余的金属会被清除(通常使用的是削片锤或带锯)。使用滚筒式桶、鼓风装置和压力垫圈的混合物来清除任何剩余的沙子或水垢。

由此产生的铸件应该在形状和比例上与原始图案相同,尽管它可能会由于金属收缩而略小一些。

热处理及检验

一些铸件用于苛刻的工业应用:它们可能需要在冰冻温度下保持准确的形状,在潮湿环境中抗腐蚀,或承受巨大的重量。热处理是用来改变金属的物理性能到要求的规格。

热处理包括加热和冷却,通常在极端温度下,以减少铸件的应力,和/或修改金属的物理性能。温度必须精确控制,以达到所需的物理性能。

在铸件的生产运行可以被认为是完整的之前,要对其物理性能和结构完整性进行测试。要求破坏被测试铸件的测试方法称为破坏性测试,而不破坏铸件的测试方法则称为破坏性测试非破坏性

所使用的测试方法取决于规格的要求。对于一些纯粹的美学产品,只需要对尺寸精度、裂纹和表面亚博账号审核不过光洁度进行简单的视觉检查。另一方面,如果铸件需要具有工业生产能力,则需要对其所有物理性能(延性、抗拉强度、伸长率、冲击性能、硬度等)进行全面测试。

使用寿命及循环利用

铸件检验合格后,发运、销售并投入使用。铸造金属制品,特别是热亚博账号审核不过处理的,经久耐用。根据金属合金和应用,它们的使用寿命可能从几个月到几十年不等。一旦铸件的使用寿命结束,循环又开始了。它被废料场收集,回收,然后重新铸造成一个新的物体。

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