Алюминий, производство алюминия: технология, процесс и описание

Простые формы

Какие есть способы литья алюминия? Проще всего вылить расплавленный металл в металлическую форму: старую кружку, сковородку, консервную банку. После остывания болванку извлекают. Проще это сделать, если обстучать еще не остывшую форму. Если на ней были рифленые бортики или обратные углы, каркас придется разрезать. Можно вылить слегка остывшую каплю металла просто на подготовленную несгораемую поверхность. Такие способы называют открытыми.

Если есть необходимость сделать особую отливку, сначала нужно приготовить для нее форму по размеру. Чтобы металл после остывания приобрел четкие очертания, делают закрытые формы из двух или более составных частей. Одна из них является основной, а другая обычно формирует свод или боковую поверхность. В ней делают отверстия. Часто сверху над ними добавляют еще одну часть формы – воронкообразные летники для удобства.

Этап первый

Сломанный насос делим на две секции с помощью пластилина. Для этого нам понадобятся перегородки из пластилина, они используются для разделения патрубков на две части. Лишний пластилин на стыке детали убираем ножиком.

Форма, которую мы будет делать, состоит из трех секций. Прежде чем заполнить первую секцию смесью, смажем ее разделителем. Разделитель можно сделать из подсолнечного масла и стеарина. Теперь переходим к конструктору. Все пустые места в конструкторе залепим пластилином.

Перегородки из пластилина на насосе прикрепим к бортикам конструктора. Необходимо, чтобы конструкция была герметична, иначе смесь может вытечь за пределы конструктора. В таком случае придется все начинать сначала.

Готовим саму смесь. Размешиваем в емкости гипс и песок в пропорции 1:1. Песок можно использовать речной или кварцевый, оба варианта подойдут. Гипс мы взяли марки Г- 16, это обычный художественный гипс для скульптур. Добавляем воду до тех пор, пока не получится довольно густая текущая смесь, напоминающая нежирную сметану. Первую секцию конструкции зальем смесью, постучим по бортикам конструктора, для равномерного распределения смеси и подождем затвердевания.

Прежде чем начать заливать вторую секцию, необходимо убрать пластилиновую перегородку. Теперь патрубки насоса разделим перегородками. Не забудем смазать разделителем деталь и перегородки.

Зальем следующую вторую секцию смесью, также постучим по стенкам конструктора, для равномерного распределения. Разберем опалубку из конструктора. В получившемся изделии сделаем пару отверстий, с помощью сверла 10 миллиметров. Это своеобразные замки, не дающие сместиться секции номер три относительно первой и второй.

Соединим две получившиеся формы, вставим заготовку. Восстановим опалубку из конструктора. В данном вопросе конструктор незаменимая вещь, из него можно создать любую форму. Смажем разделителем форму. Прибавим сверху один ряд конструктора. Это будет заготовка для третьей секции.

Все мы закончили с заливкой формы. Теперь необходимо очень аккуратно разобрать конструкцию.

Соберем снова первую и вторую секцию и отметим место для литья. Для этого нужно просверлить отверстие диаметром 15 миллиметров. Этого будет достаточно.

Теперь нужно собрать все три формы вместе и скрепить их проволокой.

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. Кроме этого, рекомендуется установить в гипс предмет (например, небольшую палку), который станет каналом для заливки нашей детали

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 11С  — один час и два часа при температуре 300С. 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.

Условия и необходимое оборудование

При плавке вторичного сырья обгорает покрытие, выделяются испарения, есть задымленность. Работать в условиях закрытого помещения без интенсивно функционирующей вытяжки проблематично. Лучший вариант – открытое пространство.

Даже в этом случае будет полезен дополнительный источник вентиляции. Формовочное литье алюминия в пенопласт сопровождается интенсивным выделением продуктов горения. Вентилятор с боковым обдувом рабочего места будет удалять едкий дым, что обеспечит нормальные условия для литья.

Оборудованное и хорошо продуманное в организационном плане рабочее место также важно. Желательно иметь в качестве основы на столе листовой металл или другую поверхность, не поддающуюся воздействию высокой температуры расплавленного алюминия

Вероятность брызг и пролива жидкой массы высока. Помня это, следует задуматься о необходимости проведения работ в условиях жилого помещения.

Изготовление муфельной печи своими руками

Для изготовления прибора нам понадобятся следующие инструменты и материалы:

• проволока;
• болгарка;
• кирпич (7 шт.);
• защитные очки;
• молоток;
• металлическое ведро;
• кусок железа и пр.

Этапы строительства печи:

• Подготовить простые кирпичи, которые будут служить аккумулятором температуры. С каждого бока кирпича при помощи болгарки, вырезать отсек, так чтобы получилось рабочее пространство для электронагревателя.
• Кирпичи обмотать проволокой для прочности конструкции.
• Установить огнеупорную камеру, в качестве которой можно использовать металлическое ведро или другую ёмкость из невозгораемого материала.
• Корпус печи изготавливается из металлического листа (1-1,5 мм).
• Поскольку рабочая камера прибора предварительно устанавливается на кирпичи с теплоизоляционным слоем, высота ведра рассчитывается с некоторым запасом.
• Для облегчения процесса закручивания листа в трубу рекомендуется использовать специальные арматурные кольца.
• Затем необходимо соединить концы арматуры, так чтобы получилась форма круга. Для этой цели используется молоток.
• Кольца устанавливаются на скрученный лист и соединяются по окружности. К нижнему кольцу приваривается металлическое дно.
• Для установки рабочей зоны, в кирпиче делается специальное отверстия для электронагревателя.
• Кирпичи обязательно нумеруются и укладываются плотно друг к другу, согласно нумерации.
• Устанавливается нагревательная спираль из февраля либо нихрома. Чтобы не допустить замыкания, витки спирали аккуратно наматываются на небольшом расстоянии друг от друга.
• Элементы устройства закрепляются раствором.

Для большей функциональности допускается установка двух электронагревателей, которые можно включать по очерёдности либо одновременно. Например, для пайки малого количества сырья включается только один нижний нагреватель, а если масштаб плавки большой — используется два прибора.

Муфельная печь с вертикальной загрузкой очень компактна, что позволяет хранить её на даче, в гараже или на балконе.

Принцип действия печи довольно простой: ёмкость для пайки (тигель) с помещённым туда сырьём устанавливается на рабочую поверхность печи где и нагревается до нужной температуры (660 °C). Нагретый металл выливается в заранее приготовленную литейную формочку, которую можно сделать из гипса или какого-нибудь другого негорючего материала. Для изготовления формы рекомендуется использование белого или скульптурного гипса, который можно приобрести в любом магазине стройматериалов.

Как уже было сказано ранее, для пайки алюминия в печи нужен специальный ковш (тигель), который изготавливается из металла, имеющего температуру плавления боле высокую, чем у алюминия либо из огнеупорного материала. Для изготовления ёмкости для плавки алюминия применяется фарфор, графит, корунд, кварц, сталь или чугун. Ковш можно приобрести в специализированном магазине либо изготовить самостоятельно. Размер тигля определяется предполагаемым количеством сырья для плавления.

Металл необходимо уложить как можно плотнее и немного спрессовать. Так как во время плавления алюминий существенно теряет в объёме, следует периодически добавлять сырьё в ковш.

Важно. Добавляемое сырьё должно быть абсолютно сухим, так как даже малое количество влаги, попавшее в раскалённый алюминий может вызвать резкий всплеск, вследствие которого металл выплёскивается из печи и может причинить вам сильные ожоги, особенно опасно, если расплавленный алюминий попадёт в глаза. Поэтому перед началом работ следует позаботиться о своей безопасности: приобрести защитные очки или маску, а лучше обзавестись специальным огнеупорным костюмом металлурга

Поэтому перед началом работ следует позаботиться о своей безопасности: приобрести защитные очки или маску, а лучше обзавестись специальным огнеупорным костюмом металлурга.

В процессе плавки металла в домашних условиях, на поверхности раскалённого алюминия будет появляться оксидная плёнка, а также образовываться различный шлак (старая покраска, частички грязи и пр.). Его количество напрямую зависит от качества сырья. Перед тем как разлить расплавленный металл по формочкам, необходимо снять шлак, воспользовавшись специальными приспособлениями. Затем алюминий рекомендуется подержать в печи ещё некоторое время для придания металлу большей текучести. Это значительно упростит его дальнейшее литьё.

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.

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.

Источник высокой температуры

Что можно использовать? Муфельную печь или самодельный тигел/газовый горн. Главное – добиться требуемой температуры плавления. Что касается последнего «прибора» (тигеля), то из рисунка понятно, как он устроен. Нужно только учесть, что кирпич должен быть обязательно огнеупорным.

При использовании для разогрева материалов достаточно мощной печкой необходимо включить в цепь ее питания какой-нибудь регулятор температуры (если его нет). Такая модернизация сэкономит время, нервы и эл/энергию.  Достаточно установить простейший реостат или регулируемый трансформатор (ЛАТР). Иначе придется постоянно заниматься включение/выключением прибора, чтобы не «загнать» температуру.

Продажа декоративных изделий

Современные заводы литья способны изготовить продукцию на любой вкус. Чтобы купить художественное литье из алюминия, стоит обратиться на литейное предприятие. Здесь можно приобрести изделия из всевозможных тяжелых и легких металлов. Это могут быть медь, олово, цинк, свинец, никель, бронза, алюминий или магний. Продукция может создаваться по готовым чертежам и эскизам заказчика. Отливки проходят термическую и механическую обработку. Металлическое литье отгружается вагонами.

Декоративное литье всегда пользовалось спросом и вызывало восхищение. К литейным мастерам для покупки художественного литья из алюминия обращаются городские власти и руководители организаций, подразделений. Им необходимо изготовить указатели, вывески или другую рекламную атрибутику, статуэтки, ограждения, элементы декора, лавочки и прочее.

Частые гости у литейщиков и состоятельные люди. Они приходят сюда заказывать роскошные вещи для украшения своих жилищ. Бизнесмены покупают литье для декорирования офиса, например, статуэтками, столами, стульями.

Наличие изделий художественно литья в помещении говорит о хорошем вкусе владельца, определенном статусе и стиле жизни.

Художественное литье алюминия и других металлов – это не серийное производство, это кропотливый труд не только над всем изделием, но и над каждой его мельчайшей составляющей. Все начинается с моделирования, изготовления формы, выполняется заливка и уплотнение, и завершается процесс выбиванием формы.

Создание художественных изделий – продолжительный и трудоемкий процесс. Но его результат всегда радует и восхищает потребителя.

Ошибки при литье

Изготовление форм из гипса – удобный и недорогой способ. Но в материале имеется влага. При естественной сушке она остается. При заливке расплавленного металла влага начинает интенсивно испаряться. Даже интенсивная сушка в духовке не гарантирует ее полное отсутствие. В зависимости от количества оставшейся влаги в форме отливка алюминия может иметь мелкие раковины или большие застывшие пузыри и кратеры.

Если металл был недостаточно разогрет или перед заливкой он успел остыть, алюминий плохо выливается и не заполняет объем формы. Фактически образуется капля, которая не имеет достаточной текучести. То же самое может случиться и при использовании небольшого объема металла в холодной форме. Алюминий быстро отдает тепло и не успевает растечься.

Бывалые мастера не рекомендуют погружать отливку в воду для ускорения ее остывания. В таком материале возможно нарушение внутренней структуры и появление микротрещин. Для последующей токарной обработки такие заготовки могут не подойти.

Особенности производства профессиональных форм в домашних условиях

Применение специальных машин для процедуры литья и изготовления алюминия своими руками нецелесообразно не только в экономическом плане, но также и в виду сложности высокоточной технологии. Также спецоборудование, работающее под определенным уровнем давления, имеет слишком крупные габариты и не подходит для домашнего применения.

Как расплавить алюминий в домашних условиях?

Существует необычный метод изготовления формы, называемый «литье в землю». Процедура позволяет получать детали непосредственно в «домашних» условиях. С помощью удобного метода можно осуществлять литье алюминия в домашних условиях.  Качественные формы можно сконструировать из высокопрочного цемента. Также используют гипсовые модели форм, которым легко можно придавать любую заданную форму. При помощи высокоточных форм можно смело осуществлять литье алюминия на заказ.

Стоит отметить, что самым важным показателем правильно организованного процесса литья в непроизводственных условиях является степень усадки металла. Небольшие детали выплавляют в специальной форме, придать форму которой можно с помощью специального воска

При этом формы, предназначенные непосредственно для литья алюминия, важно предварительно обрабатывать и наносить специальное масло. После изготовления необходимой детали проводят процедуру чернение алюминия, которая производится при помощи специального раствора

Технология литья алюминия в домашних условиях: порядок основных действий 

Предварительно необходимо тщательно подготовить форму. Также при использовании метода «литье в землю» необходимо тщательно проверить уровень оптимального углубления и убедиться, что он в точности повторяет форму необходимой детали.
Необходимо контролировать степень усадки, поскольку именно от этого будет зависеть качество процедуры плавка алюминия в домашних условиях.
Для того чтобы усадка была минимальна, необходимо непосредственно на форме выполнить из глины специальный кант небольших размеров.
Для правильного осуществления процедуры
следует использовать качественную стальную емкость, а также печь для литья алюминия

Также необходимо купить алюминий для литья в требуемом количестве, обращая внимание на его качество.

При правильной организации процесса процедура формовочное литье алюминия своими руками не займет много времени, при этом качество получаемых деталей будет выполнено на высоком уровне. Главное в процедуре литья алюминия в домашних и производственных условиях — грамотное соблюдение технологии, которая гарантирует высокое качество получения идеальной поверхности будущей детали.

Литье алюминия в домашних условиях

При алюминиевом литье под давлением в условиях небольшой мастерской применяют аналогичные технологические особенности с некоторыми изменениями. В быту расплав выливают в подготовленные формы.

Подготовка к процессу

Для сохранения стабильности при литье металла рекомендуется соблюдать некоторые правил:

1. Самостоятельно изготовить агрегат для расплава заготовки.
2. Собрать форму, в которую в дальнейшем будет заливаться сплав.

Непосредственно процесс отлива алюминия состоит из нескольких этапов:

• очистка сырья от загрязнений, нарезка на определенные заготовки для ускорения плавления;
• нагрев металла до критического значения, удаление с поверхности шлаков;
• разлив материала в форму.

Особенности производства форм

Изготовление толстостенных отливок — это первоначальный этап перед непосредственным литьем. В быту сплавы производят закрытым и открытым способом.

Материалы для литых форм

Для изготовления специальных форм применяют следующие материалы:

1. Землю с содержанием кремния укладывают в подготовленную емкость слоями, при этом уплотняя ее. В промежуток устанавливается макет, соответствующий детали, которую будут отливать.
2. Песок в соединении с жидким стеклом.
3. Цемент в растворе с жидкостью, применяемой в тормозных системах.
4. Гипсовые смеси.

Закрытая форма

Данный вид формования используется для производства заготовок сложных форм с высоким качеством. При этом форма состоит из двух составных частей, на которых выполняют будущий силуэт детали.

Закрытая форма

Открытый способ литья

При таком методе жидкий алюминий заливают в форму из подручных материалов, например, консервную банку. При остывании металла его достают, постукивая по стенкам.

Порядок работ

При плавке алюминия необходимо:

• подготовить печь, изготовить ее из кирпичей;
• растопить печь при помощи угля и установить в ее полость емкость, в которой будет плавиться металл;
• убрать с жидкого материала поверхностный шлак;
• разлить в полости пресс форм;
• после остывания очистить деталь от остатков песка или гипса.

Основные ошибки при литье алюминия

При литье могут совершаться некоторые ошибки, которые рекомендуется избегать:

• формы из гипса необходимо просушивать до 2 дней;
• при полном плавлении металла следует быстро заполнить им подготовленные формы;
• запрещается остужать материал при помощи воды.

Соблюдение требований безопасности и технологического процесса позволит получить на выходе сплав высокого качества без вредных примесей.

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.

https://youtube.com/watch?v=gpariUr_FZE

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.