Galvenais metāla liešanas pamācības: pamatzināšanas, kuras jums ir jāzina

Ievads metāla liešanā

Metālu izgriešana ir pamata ražošanas process, kas miljoniem gadu ilgi ir veidojis cilvēces civilizāciju. Tas ietver kausēta metāla ielešanu formas dobumā, kur tas atdziest un sacietē, veidojot noteiktu formu. Šī tehnika ir mūsdienu mašīnu ražošanas rūpniecības pamats, ražojot komponentus — no automobiļu dzinēju blokiem līdz sarežģītām mākslinieciskām skulptūrām.

Liešanas universālums slēpjas tās spējā radīt sarežģītas ģeometrijas, kuras ir grūti vai neekonomiski iegūt ar citām metodēm, piemēram, kalšanu vai metināšanu. Metāla liešanas izstrādājumi ir visur — gan mājsaimniecības lietojumos, gan smagajā rūpniecībā.

Īss metāla liešanas vēstures pārskats

Metāla liešanas saknes aizved uz senatni. Pasaulē vecākais saglabājušies dzelzs liešanas izstrādājums ir "Cast Jin Ding" tika atklāts Ķīnā un datējams ar 513. gadu p.m.ē. Šis priekšmets, kas sver aptuveni 270 kg, pierāda, ka dzelzs metālurģijas pamati tika saprasti vairāk nekā pirms 2500 gadiem.

Eiropā lietās dzelzs ražošana sākās aptuveni 8. gadsimtā p.m.ē. Lietās dzelzs izmantošana ievērojami paplašināja metāla izstrādājumu pielietojumu. 15.–17. gadsimtā valstis, piemēram, Vācija un Francija, sāka ieklāt lietās dzelzs caurules, lai piegādātu dzēriena ūdeni iedzīvotājiem, kas liecina par šī materiāla noderību infrastruktūrā.

18. gadsimtā notiekošā rūpnieciskā revolūcija bija pagrieziena punkts. Ar straujo tvaika dzinēju, tekstilmašīnu un dzelzceļu attīstību pieauga prasības pēc izturīgiem, masveida ražojamiem dzelzs komponentiem. Šajā laikā liešana pārvērtās no amatnieciskas darbības par būtisku rūpniecisko pakalpojumu.

Liešanas tehnoloģiju attīstība 20. gadsimtā

20. gadsimtā notika bezprecedenta panākumi liešanas tehnoloģijā. Šo straujo attīstību virzīja divi galvenie faktori:

1. Augsta veiktspējas materiālu pieprasījums: Jaunām tehnoloģijām bija nepieciešami lieti, kuriem raksturīgas augstas mehāniskās un fizikālās īpašības, vienlaikus saglabājot labu apstrādājamību.

2. Krustošās nozares inovācijas: Ķīmijas, instrumentu un mašīnbūves rūpniecības attīstība radīja labvēlīgus nosacījumus lietņu rūpnīcu inovācijām. Piemēram, elektronu mikroskopa izgudrošana ļāva metalurgiem pētīt metālu mikropasauli, kas noveda pie dziļākas kristālstruktūru un materiālu uzvedības izpratnes.

Šajā periodā tika izgudroti un uzlaboti augstākas kvalitātes sakausējumi, tostarp:

• Kauka dzelzs

• Kovāmais čuguns

• Zemā oglekļa saturu saturošais nerūsējošais tērauds

• Uzlaboti alumīnija, vara un magnija sakausējumi

• Augstas veiktspējas titāna bāzes un niķeļa bāzes super sakausējumi

Turklāt jauni procesi, piemēram, pelēkā čuguna ievadīšana būtiski uzlaboja materiāla īpašības, nodrošinot metāla liešanai lielāku pielāgojamību nekad agrāk.

Mūsdienu liešanas tehnoloģijas un procesi

Šodien liešana vispārīgi tiek sadalīta divās galvenajās kategorijās: parastā liešana un speciālā liešana .

1. Parastā smilšu liešana

Šī tradicionālā metode joprojām plaši tiek izmantota un ietver:

• Zaļās smilts formēšana: Izmantojot smilšu, māla un ūdens maisījumu.

• Sauss smilšu liešana: Karsētiem veidņiem lielāka izturība.

• Ķīmiski saistītas smiltis: Izmantošana sveķu vai saistvielu, kas cietīs istabas temperatūrā.

2. Speciālās liešanas metodes

Speciālās liešanas metodes izmanto dažādus veidņu materiālus, lai sasniegtu augstāku precizitāti vai īpašas īpašības:

• Minerālmateriālu veidnes: Šajā kategorijā izmanto dabiskas vai sintētiskas smiltis un keramiku. Piemēri ir investīciju gatavošana (zudusī vaska metode), čaulas veidošana , keramikas formēšana , un vakuuma liešana .

• Metāla veidnes: Šajā kategorijā izmanto pastāvīgas metāla matricas. Galvenās procesa metodes ietver formaizgriešanā , centrifūgās liešanu , nepārtrauktu liešanu , un zemspiediena liešanu .

Trīs pamata daļas liešanas procesā

Neatkarīgi no izmantotās metodes liešanas process var tikt sadalīts trīs pamata posmos:

1. Metāla sagatavošana (sakausējums): Metāls tiek sagatavots kā noteikts sakausējums (lietās dzelzs, lietās tērauda vai nefero sakausējumi), lai sasniegtu vēlamās mehāniskās īpašības.

2. Moldes sagatavošana: Molde tiek izveidota, lai veidotu liešanas ārējo formu. Kodoli var tikt izmantoti, lai izveidotu iekšējās dobumus.

3. Barošana un tīrīšana: Pēc metāla sacietēšanas liejums tiek izņemts no veidnes. Tam seko tīrīšanas process vārtu, izpūšanas caurulju un uzraugu noņemšanai, izmantojot aprīkojumu, piemēram, smilšstrādājošās mašīnas un griezējinstrumentus. Daži liejumi pēc tam tiek pakļauti apstrāde pēc liešanas tādiem apstrādes procesiem kā termiskā apstrāde, virsmas korozijas aizsardzība vai rupja apstrāde.

Metāla liešanas priekšrocības un pielietojums

Liešana bieži vien ir visizdevīgākā metode rupjiem izstrādājumu veidošanai, īpaši sarežģītiem daļām, kur tās izmaksu efektivitāte ir visredzamākā.

Galvenie lietojumi ietver:

• Automobilbūves: Dzinēja bloki un cilindru galviņas.

• Jūras lietojumam: Kuģu propelleri.

• Aviācija: Niķeļa bāzes sakausējumu gāzes turbīnu daļas, kuras nav iespējams apstrādāt ar citām metodēm.

• Māksla un arhitektūra: Sarežģīti tēli un dekoratīvās metāla detaļas.

Šis process piedāvā unikālas priekšrocības: tas ir piemērots gandrīz neierobežotam metālu veidu un detaļu izmēru klāstam. Lietnes arī nodrošina lielisku nodiluma izturību, korozijas izturību un vibrāciju slāpēšanu — īpašības, kuras dažreiz nav iespējams sasniegt, izmantojot kalšanu, valcēšanu vai metināšanu.

Metālu liešanas nākotne

Lietņu rūpniecība turpina attīstīties. Pašlaik dominējošās tendences prasa lietnes ar:

• Augstāku kopējo veiktspēju un precizitāti.

• Zemāku svaru un gludāku virsmas apdari.

• Lielāku enerģijas efektivitāti un vides ilgtspējību.

Lai atbilstu šīm prasībām, nozares uzmanība koncentrējas jaunu sakausējumu izstrādē, metalurģisko procesu pilnveidošanā un automatizācijas ieviešanā. Robotika un datorizētā konstruēšana un ražošana (CAD/CAM) kļūst arvien plašāk izmantotas ražošanā un pārvaldībā.

Ar nepārtrauktu elektronisko testēšanu un kvalitātes kontroli uzlabojot, lietņu inženieri iegūst dziļāku izpratni par metālu kristalizāciju, kas nodrošina uzlabotu iekšējo kvalitāti. Rezultātā metāla liešanas izstrādājumi ir gatavi pat vairāk attīstīties un tikt plašāk izmantoti nākotnē.