Доклад на тему литье металлов по физике

Литье металла – это процесс изготовления металлических изделий путем заливки расплавленного металла в полость специальной литейной формы. Залитый в литейную форму горячий металл при охлаждении затвердевает и обретает вид конечного изделия.

Полученные в результате литья изделия (отливки) применяются в промышленности при изготовлении деталей в автомобильной промышленности и станкостроении, в производстве бытовой техники, в современной электронике, в ювелирном деле и в стоматологии.

Для литья могут быть использованы любые металлы, но в особенности те из них, которые обладают таким важным свойством, как жидкотекучесть, то есть способность принимать конфигурацию литейной формы. Этот параметр зависит от химического состава и структуры самого металла. Важную роль играет температура плавления: чем она ниже, тем легче металл поддается промышленному литью.

Сегодня способом промышленного литья изготовляют изделия из следующих металлов:

– черные металлы (стали, ковкий, чугун, литейный чугун, чугун с шаровидным графитом);
– цветные металлы (медь, латунь и бронза, титан, а также никелевые, алюминиевые и магниевые сплавы);
– редкие и драгоценные металлы (золото, серебро, платина).

Существует множество разновидностей литья: в песчаные формы, в многократные формы, в оболочковые формы, литье по выплавляемым моделям, литье по замораживаемым ртутным моделям, электрошлаковое литье и другие. Из них наибольшее распространение сегодня получили литье под давлением, статическая заливка, вакуумная заливка и центробежное литье.

Под статической заливкой понимается такой способ литья, при котором расплавленный металл заливается в полость неподвижной литейной формы и выдерживается до затвердевания.

Вакуумная заливка представляет собой способ литья в вакууме с применением многократных форм (например, графитовых). Данный метод используется для изготовления изделий из таких металлов, как титан, жаропрочные сплавы и литейные стали, которые перед заливкой в литейные формы предварительно плавятся в вакууме. Главным преимуществом вакуумной заливки является значительное снижение содержания газов в металле (вакуумная дегазация).

Для литья под давлением применяется специальная литейная машина, которая заполняет металлическую литейную форму (пресс-форму) расплавленным металлом под давлением в диапазоне от 7 до 700 МПа. Литье под давлением может осуществляться в двух типах литейных машин – с горячей и холодной камерой прессования. Чаще всего таким методом осуществляют литье изделий из сплавов на основе алюминия, меди, цинка и олова-свинца. Низкая температура плавления делает такие сплавы очень технологичными и помогает обеспечить отличные характеристики изделий.

Метод литья под давлением позволяет обеспечить высокое качество поверхности, высокую производительность и высокую точность размеров литого изделия, а также сводит к минимум потребность в механической обработке отливки. К недостаткам относятся ограничения к сложности конфигурации отливок, которые могут быть повреждены при отделении от пресс-формы, и к толщине изделия (предпочтительные изделия тонкого сечения).

Центробежное литье предполагает заливку расплавленного металла в литейную форму, вращающуюся вокруг вертикальной или горизонтальной оси. В результате действия центробежных сил происходит отбрасывание металла к периферии формы, металл заполняет все ее полости и при затвердевании образует отливку.

Формы для литья

Применяемые для литья литейные формы подразделяются на разовые (песочные) и многократные. Последние, в свою очередь, бывают металлические, графитовые или керамические огнеупорные.

Металлические формы (изложницы и кокили) для стали обычно изготавливают из чугуна, реже – из жаростойкой стали. Литье цветных металлов выполняется с использованием чугунных, медных и латунных форм. Изложницы представляют собой открытые литейные формы, кокили – закрытые формы, которые имеют внутреннюю полость, соответствующую конфигурации изделия, и литниковую (заливочную) систему. Заливка расплавленного металла в кокиль производится через небольшое отверстие в верхней части формы.

Для литья цветных металлов также применяются оболочковые формы (из гипса или на основе порошка диоксида кремния), а для литья драгоценных металлов, стали и некоторых сплавов – пресс-формы, изготовленные из легкоплавкого металла и заполненные парафином, пластмассой или ртутью.

Популярные металлы

Медь

Перейти в раздел >>

Способы резки металла под водой

Сварка угловых и тавровых соединений

Сварочные генераторы постоянного тока

Характеристики источников питания

Электрошлаковая сварка углеродистых сталей

Узнать подробности >>

Электроды для дуговой сварки, наплавки, резки

Газоэлектрическая сварка в среде углекислого газа

Самоходные однодуговые сварочные головки

Электрическая сварочная дуга и ее свойства

Металл, как известно многим, способен принимать ту форму, которую предложит ему человек. Этот факт был замечен ещё в древние времена. Возможность использовать железо для плавления различных фигурок, состоялось благодаря метеоритом. Метеоритное железо осени мягкое и легко подвергайся обработке, поэтому основы литья были изучены уже очень давно.

В России, литьём из металла занимаются одни из самых почетных жителей. Таким образом, к этому ремеслу были приписаны такие грандиозные сооружения как "Царь-колокол", "Царь-пушка". Оба памятника, несмотря на свои названия, никогда не были замешаны в боевых делах.

Металл, подходящий для литья:

Важнейшее свойство для металла, которое необходимо присутствовать – текучесть. Из одной ёмкости в следующую, расплавленный металл должен перетекать с легкостью, заполняя все пространство. Если металл не будет обладать таким свойством, то мастерам будет намного сложнее справиться с ним. Он просто не будет успевать заполнять все промежутки, находящиеся в форме и будет застывать. Одним из самых "удобных" металла является чугун. Этот сплав обладает идеальной текучестью.

Начало:

Для начала, необходимо расплавить чугунные заготовки в особых печах. Если требуется единственная форма, то сплав в неё заливают особым ковшом. Если же необходим большой объём фигурок, то для этого используют ленту, которая автоматически продвигается. После процесса, в дело приступают шлифовальные машины при помощи которых снимаются окалины.

Литье под давлением:

Во-первых, для осуществления данного способа литья, необходимы специальные формочки. Во-вторых, будет нужно нагнетающее оборудование. Один из главных плюсов способа – повышенная производительность. Количество товара расходуется намного меньше, чем во время использования обычной техники. Сложность метода заключается в том, что во время отделения самого изделия от фигуры, возможна техническая травма. И ещё, минус присутствует в том, что нельзя создавать изделия с тонкими стенками. Причина заключается в том, что большой слой не сможет застыть равномерно.

Вариант №2

Литье металлов не простой, но весьма интересный процесс. Его суть в том, что бы расплавленный металл заливать в специальные формы. По мере того как металл охлаждается, он затвердевает и приобретает форму готового изделия.

Любой металл, возможно, расплавить и использовать для литья, но далеко не все металлы обладают одинаковыми литейными свойствами. Эти свойства напрямую зависят от структуры металла и его химического состава.

Основные литейные свойства металлов.

Жидкотекучесть – это способность жидкого металла заполнить литейную форму и воспроизвести ее контуры и поверхность

Кристаллизация – переход металла из жидкого состояния в твердое, с образованием структуры. Этот процесс напрямую зависит от формы, температуры заливки и структуры металла.

Усадка. Свойство металла заключается в том, что после охлаждения и затвердевания он уменьшает свои размеры и объем.

Существует следующие виды литья:

Один из самых древних способов – это литье в землю. Считается, весьма, трудоемким, но при этом дешевым способом. Изготавливается специальная деревянная модель будущей отливки и формовочная смесь, которая содержит землю. В готовую литейную форму заливается расплавленный металл. Остывшую заготовку отделяют от формы и шлифуют.

Литье в кокиль. Этот способ состоит в том, что в особую форму заливается металл, где он достаточно быстро остывает и можно в короткие сроки получить готовое изделие. Литейная форма называется кокиль, и состоит из двух частей, которые соединяются стержнем. Этот способ удобно использовать для металлов с высокой жидкотекучестью.

Литье под давлением. Литейная форма заполняется металлом с помощью поршня, либо под высоким давлением воздуха. Такой способ позволяется изготавливать достаточно точные изделия, которые требуют в дальнейшем минимум шлифовки.

Статическая заливка. Расплавленный металл заливается в неподвижную форму и находится там до полного затвердения.

В наше время литье металлов стало автоматизированным процессом и широко использующимся в производстве. Литье используется для изготовления, как крупных, так и мелких деталей, как с простыми, так и сложными формами изделий. Этот процесс довольно популярен в силу возможности его всестороннего применения и использования в массовом производстве.

Доклад на тему Литье металлов по физике

Металлы благодаря своим свойствам пользуются спросом в промышленности. Для того, чтобы уменьшить процесс окисления, они применяются в виде сплавов с добавлением элементов, которые придают им дополнительные свойства: пластичность, нужную структуру, вес, плотность, долговечность: сурьма, магний, сера, фосфор, хром, никель, ванадий, алюминий, кремний. В производстве используются в основном чугунный сплав, состоящий из железа с углеродом более чем 2,14%, и сталь, в состав которой входит железо не менее 45% и углерод до 2,14%. Различное процентное содержание состава сплава определяется необходимыми свойствами получаемых деталей.

Используются в:

• автомобилестроении,
• машино- и приборостроении,
• стоматологии.

Изготовлении деталей методом литья:

1. Статический, при котором расплавленный металл заполняет закрепленную форму. При охлаждении застывает и вынимается. Получаются отливки простейшей конфигурации.
2. В металлические формы (кокиль);
3. Отливка под давлением,
4. В оболочковые формы,
5. В выплавляемые модели.

Кокильное литье.

Технологический процесс состоит из заливки металла при температуре плавления в форму кокиль без принудительного давления. Форма состоит из двух частей, которые соединяются замками. Внутренняя полость кокиля очищается и покрывается слоем огнеупорной краски, для предохранения внутренней поверхности от соприкосновения с расплавами. В конце процесса, чтобы вынуть готовое изделие форма охлаждается либо естественным путем, либо принудительно. Все элементы конструкции чугунные или стальные.

Достоинства метода:

1. стабильные характеристики свойств отливок.
2. доступно получение сложных конфигураций изделий.
3. реальное создание автоматизированного процесса из-за редкой замены кокиля. Не тратится время на операцию.
4. достаточно экологически чистое производство.

Недостатки:

1. Быстрота охлаждения не подходит всем изготовляемым деталям.
2. Выгодно использовать процесс только для больших объемов выпускаемых изделий, чугунный кокиль 20 крупных и 400 небольшого размера изделий за год.

Отливка под давлением.

Принцип процесса – формирование отливки под давлением в интервале 7 – 700 МПа. Пресс-поршень двигает горячий сплав в полость формы. Затем отливки затвердевают и выталкиваются. Детали получаются с характеристиками, близкими к заданным значениям.

Преимущества метода:

1. Большой выпуск изделий за единицу времени.
2. Удешевление производства за счет длительного использования одной формы. Отработанные части конструкции подвергаются переплавке. Получается работа без отходов.

Недостатки:

1. Нельзя выполнять изделия сложной конструкции, при вынимании из рабочей камеры, они деформируются.
2. Невозможность сделать отливки больших размеров.

Литье в выплавляемые модели.

В технологическом процессе используются одноразовые формы из керамики или неметаллов парафина и стеарина. Кокиль делается по модели, которая растворяется или выжигается.

Форма нагревается до высокой температуры и наполняется сплавом. По окончании операции готовые детали выбиваются специальным толкателем.

Достоинства:

1. Получение изделий из любых сплавов, разных размеров, с заданной точностью.
2. Небольшое количество потерь металлов, снижение материалоемкости.
3. Используется в небольших производствах.

Недостатки:

1. Необходимость применения ручного труда.
2. Разнообразие применяемых материалов.

Литье в оболочковые формы.

Принцип метода:

На нагретую чугунную модель с температурой 230-315 градусов накладывается приготовленная смесь различных элементов.

Элементы спекаются и получается форма, которая освобождается от модели специальным толкателем.

Оболочки либо скрепляются между собой зажимом или склеиванием для совместного использования. Могут применяться в единичном варианте.

Достоинства метода:

1. Уменьшение затрат труда.
2. Можно сократить расходы материалов, металла.
3. Небольшой процент брака на выходе.

Недостатки:

1. Форма предназначена только на одно литье.
2. Дорогая формовочная смесь.
3. Большой процент выделения вредных газов.

Литье металлов

Популярные доклады

Изумруд является драгоценным камнем травянисто-зеленого цвета и относится к типу самоцветов. Нередко добываемые изумруды встречаются с дефектами – трещинами, прожилками и сколами. Сам по себе камень достаточно хрупкий.

Лядов Анатолий Константинович появился на свет 30 апреля (12 мая) 1855 года. Его отец был квалифицированным дирижером музыкального оркестра. Анатолий почти каждый день ходил с отцом на работу, чтобы с юных лет набирать опыта.

Газовая отрасль играет ключевую роль в теплоэнергетики России. Это огромный государственный комплекс, который включает в себя колоссальное количества, предприятий, заводов, компаний, организаций и т.д. К этому комплексы относится не только газодобыча,

Процессу литья можно подвергать любые металлы. Однако не все металлы обладают важным для литья свойством – жидкотекучестью, то есть способностью принять конфигурацию литейной формы. Жидкотекучесть зависит от свойств самого металла: его химического состава и структуры. Немаловажна температура плавления металла. Чем меньше температура плавления, тем легче поддается он промышленному литью. Из металлов самую высокую температуру плавления имеет сталь. Сталь – это черный металл, также как и чугун. Цветные металлы – это все оставшиеся металлы, которые не содержат в больших количествах железо. Для литья металлов хорошо подходят сплавы на основе меди, никеля, алюминия, магния, свинца и цинка. На сегодняшний день известно множество видов литья металлов.

Наиболее широкое применение получили следующие виды:

– литье в землю
– литье по выплавляемым моделям
– статическая заливка, литье в свободную металлическую форму (кокиль)
– литье металлов под давлением,
– литье с кристаллизацией под высоким давлением
– центробежное литье,
– вакуумная заливка.

Чаще всего используется метод статической заливки, когда осуществляется заливка металла в неподвижную литейную форму.

Отливки металлические находят применение в промышленности при изготовлении деталей в станкостроении, автомобильной промышленности, а также встречаются и в повседневной жизни: отливки из драгоценных металлов широко используют в ювелирном деле и при лечении зубов (коронки металлические, пломбы) , в современной электронике. Применяю отливки металлов и при изготовлении бытовой техники (светильниках, стационарных телефонах, пылесосах, стиральных машинах) .