Pengecoran logam: proses, metode, metode

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Logam adalah dasar dari semua peradaban modern. Dalam setahun, umat manusia modern mengekstrak dan memproses besi dalam jumlah yang sedemikian rupa sehingga sebelum seluruh dunia akan mengambilnya setidaknya selama beberapa abad. Dan kebutuhan ini sepenuhnya dibenarkan, karena konstruksi saja membutuhkan jumlah baja yang luar biasa. Tidak mengherankan, pengecoran logam dalam kondisi seperti itu terus ditingkatkan.

Sedikit sejarah

Fitur besi yang paling penting untuk diambil, dipadatkan, bentuk "diusulkan" untuk itu, seseorang memperhatikan di zaman kuno. Saat ini, hampir semua ilmuwan berasumsi bahwa pengenalan awal manusia dengan logam terjadi berkat meteorit. Besi meteorit dapat melebur dan mudah diproses, jadi dasar-dasar pengecoran dipelajari oleh beberapa peradaban yang baru lahir sejak lama.

Di negara kita, pengecoran logam telah menjadi bisnis yang dihormati dan terhormat selama berabad-abad, orang selalu memperlakukan kerajinan ini dengan sangat hormat. "Tsar Cannon" dan "Tsar Bell" dikenal luas, yang merupakan mahakarya keterampilan casting master Rusia, bahkan jika salah satu dari mereka tidak pernah berdering, dan yang kedua tidak menembak. Kastor Ural di masa pemerintahan Peter the Greatmemperoleh ketenaran tertentu sebagai pemasok senjata yang dapat diandalkan untuk tentara. Namun, mereka benar-benar menyandang gelar ini bahkan sekarang. Sebelum kita melihat jenis utama pengecoran logam, perlu untuk mengatakan beberapa kata tentang karakteristik bahan baku yang diperlukan.

Apa yang harus menjadi logam untuk casting

Properti yang paling penting dari logam yang akan digunakan untuk pengecoran adalah fluiditasnya. Paduan dalam bentuk cair harus mengalir semudah mungkin dari satu wadah ke wadah lainnya, sambil mengisi ceruk terkecil. Semakin tinggi fluiditas, semakin tipis dinding yang dapat dibuat dalam produk jadi. Dengan logam yang menyebar dengan buruk, itu jauh lebih sulit. Dalam kondisi normal, dia berhasil meraih lebih awal daripada mengisi semua celah di formulir. Inilah kesulitan yang dihadapi para industrialis saat pengecoran logam paduan.

Tidak mengherankan jika besi tuang telah menjadi bahan favorit pengecoran. Ini karena paduan ini memiliki fluiditas yang sangat baik, sehingga relatif mudah untuk dikerjakan. Baja jauh dari cair, dan oleh karena itu, untuk mengisi cetakan sepenuhnya (sehingga tidak ada rongga dan rongga), seseorang harus menggunakan berbagai trik.

Dalam kasus paling sederhana, ketika pengecoran logam rumah diperlukan, bahan mentah dilebur dan dituangkan ke dalam air dalam porsi kecil: ini adalah bagaimana, khususnya, Anda dapat membuat pemberat untuk memancing. Tetapi metode ini relatif banyak digunakan bahkan di industri senjata! Dari puncak menara khusus, menyerupai menara pendingin secara garis besar, cairlogam. Ketinggian struktur sedemikian rupa sehingga tetesan yang terbentuk sempurna, sudah didinginkan, mencapai tanah. Beginilah cara shot diproduksi dalam skala industri.

Metode pengecoran bumi

Metode yang paling sederhana dan kuno adalah pengecoran logam ke tanah. Tetapi "kesederhanaannya" adalah konsep yang relatif bersyarat, karena pekerjaan ini membutuhkan persiapan yang sangat melelahkan. Apa artinya?

Pertama, model casting masa depan berukuran penuh dan paling detail dibuat di toko model. Selain itu, ukurannya harus agak lebih besar dari produk yang diperoleh, karena logam akan mengendap saat didinginkan. Biasanya, model dibuat dapat dilepas, dari dua bagian.

Setelah ini selesai, pasir cetakan khusus disiapkan. Jika produk masa depan harus memiliki rongga dan rongga internal, maka batang juga perlu disiapkan, serta senyawa cetakan tambahan. Mereka harus mengisi sementara area yang "kosong" di bagian yang sudah jadi. Jika Anda tertarik untuk melakukan pengecoran logam di rumah, pastikan untuk mengingat fakta ini, karena jika tidak, labu yang sudah diisi dapat terkoyak oleh tekanan, dan konsekuensinya bisa menjadi yang paling menyedihkan.

Pasir cetakan terbuat dari apa?

Dasarnya adalah berbagai tingkat pasir dan tanah liat, serta pengikat. Peran mereka dapat dimainkan oleh minyak alami dan sintetis, minyak pengering, resin, damar, dan bahkan tar.

Selanjutnya tiba saatnya pembuat cetakan, yang tugasnya membuat cetakan. Jika Anda menjelaskanlebih mudah, dilakukan seperti ini: kotak kayu diambil, setengah cetakan ditempatkan di dalamnya (juga dapat dilepas), dan celah antara dinding model dan cetakan tersumbat dengan komposisi cetakan.

Hal yang sama dilakukan dengan paruh kedua dan kencangkan kedua bagian dengan pin. Penting untuk dicatat bahwa dua kerucut khusus dimasukkan ke dalam bagian formulir yang akan berada di atas saat dituangkan. Salah satunya digunakan untuk menuangkan logam cair, yang kedua - untuk keluar dari gas yang mengembang.

Akhir dari tahap persiapan

Dan sekarang saatnya untuk mungkin bagian yang paling penting dari operasi. Labu dipisahkan dengan sangat hati-hati, berusaha mencegah pelanggaran integritas pasir. Setelah itu, dua jejak yang jelas dan terperinci dari bagian masa depan tetap ada di tanah. Setelah itu, mereka ditutupi dengan cat khusus. Hal ini dilakukan agar logam cair tidak bersentuhan langsung dengan tanah pasir. Teknologi pengecoran logam seharusnya tidak mengizinkan hal ini, jika tidak, kualitas produk jadi dapat menurun secara signifikan.

Jika ini perlu, pada saat yang sama saluran gerbang tambahan dipotong, yang diperlukan untuk menuangkan lelehan. Labu kembali dilipat dan disambungkan sekuat mungkin. Setelah pasir agak kering, Anda bisa mulai casting.

Mulai casting

Pertama, di kubah, yaitu tungku khusus, besi cor dilebur. Jika diperlukan untuk melemparkan baja, maka bahan baku dilebur dalam tanur tinggi, perapian terbuka, inverter, dan tungku lainnya. Untuk membawakeadaan lelehan logam non-ferrous, gunakan perangkat peleburan khusus.

Semuanya, kamu bisa mulai casting. Jika hanya ada satu bentuk, maka lelehan dituangkan ke dalamnya dengan sendok, satu per satu. Dalam kasus lain, sebagai suatu peraturan, sebuah konveyor diatur: baik sabuk dengan kosong berada di bawah sendok, atau sendok bergerak di atas deretan labu. Itu semua hanya tergantung pada organisasi produksi. Ketika saatnya tiba dan logam mendingin, dikeluarkan dari cetakan. Pada prinsipnya, metode ini sangat ideal dalam kasus-kasus di mana pengecoran logam diperlukan di rumah (untuk menempa, misalnya). Apa pun yang lebih sempurna dalam kondisi seperti itu tidak akan tercapai.

Sandblasting atau mesin gerinda menghilangkan kerak dan pasir cetakan yang menempel dari produk jadi. Omong-omong, metode ini secara aktif digunakan dalam produksi tank selama Perang Patriotik Hebat. Beginilah cara menara cor diproduksi, dan kesederhanaan serta kemampuan manufaktur dari proses ini memungkinkan untuk menghasilkan sejumlah besar kendaraan militer yang sangat dibutuhkan oleh bagian depan. Apa jenis pengecoran logam lain yang ada?

Die casting

Tapi sekarang mereka menggunakan metode yang jauh lebih maju dan berteknologi maju untuk produksi produk cor. Misalnya pengecoran logam dalam cetakan dingin. Pada prinsipnya, metode ini dalam banyak hal mirip dengan yang dijelaskan di atas, karena dalam hal ini juga digunakan cetakan cor. Hanya pada saat yang sama mereka adalah logam, yang sangat menyederhanakan proses produksi skala besar.

Jadi, kerucut dan batang dimasukkan menjadi dua bagian (untuk menuangkan logam dan membentuk rongga), dankemudian kencangkan satu sama lain dengan kuat. Semuanya, Anda bisa mulai bekerja. Keunikan metode ini adalah bahwa di sini logam cair membeku dengan sangat cepat, ada kemungkinan pendinginan paksa cetakan, dan oleh karena itu proses pelepasannya jauh lebih cepat. Hanya dengan satu cetakan, Anda bisa mendapatkan ratusan, bahkan ribuan cetakan, tanpa menghabiskan banyak waktu untuk persiapan cetakan dan pasir secara individu.

Beberapa kelemahan metode

Kerugian dari metode pengecoran ini adalah kenyataan bahwa hanya jenis logam yang dicirikan oleh peningkatan fluiditas dalam bentuk cair yang cocok untuk itu. Misalnya, hanya pengecoran tekanan yang cocok untuk baja (sekitar di bawah), karena bahan ini tidak memiliki fluiditas yang baik sama sekali. Di bawah aksi udara terkompresi, bahkan nilai baja yang paling "ulet" mengambil bentuk yang dibutuhkan jauh lebih baik. Hal buruknya adalah bahwa cetakan dingin biasa tidak dapat menahan kondisi produksi yang ekstrem seperti itu dan akan berantakan. Oleh karena itu, Anda harus menggunakan metode produksi khusus, yang akan kita bahas di bawah ini.

Injeksi cetakan

Bagaimana die casting - di bawah tekanan - logam dilakukan? Kami telah mempertimbangkan beberapa aspek di atas, tetapi masih perlu untuk mengungkapkan masalah ini secara lebih rinci. Semuanya cukup sederhana. Pertama, cetakan pengecoran yang terbuat dari baja berkualitas diperlukan, yang dapat berupa bentuk internal multi-tahap dan kompleks. Kedua, kami membutuhkan peralatan pompa yang mampu mengirimkan tujuh hingga tujuh ratus MP.

Keuntungan utamametode peleburan ini adalah produktivitas yang tinggi. Apa lagi yang menyediakan cetakan injeksi? Dalam hal ini, lebih sedikit logam yang digunakan, dan kualitas permukaan produk jadi sangat baik. Keadaan terakhir menyiratkan penolakan terhadap prosedur pembersihan dan penggilingan yang rumit dan agak suram. Bahan apa yang merupakan bahan terbaik untuk metode produksi ini untuk menghasilkan produk jadi dan suku cadang?

Paduan yang paling umum digunakan didasarkan pada aluminium, seng, tembaga dan timah-timah (pengecoran logam non-ferro). Temperatur lelehnya relatif rendah, dan oleh karena itu kemampuan manufaktur yang sangat tinggi dari seluruh proses tercapai. Selain itu, bahan baku ini memiliki endapan yang relatif kecil saat didinginkan. Ini berarti bahwa adalah mungkin untuk memproduksi suku cadang dengan toleransi yang sangat kecil, yang sangat penting dalam produksi teknologi modern.

Kerumitan dari metode ini adalah ketika produk jadi dipisahkan dari cetakan, mereka mungkin rusak. Selain itu, metode ini hanya cocok untuk pembuatan suku cadang dengan ketebalan dinding yang relatif kecil. Faktanya adalah bahwa lapisan logam yang tebal akan mengeras dengan sangat tidak merata, yang akan menentukan pembentukan cangkang dan rongga.

Varietas instalasi untuk pengecoran tekanan

Semua mesin yang digunakan dalam metode pengecoran produk logam ini dibagi menjadi dua kelompok besar: dengan ruang pengecoran panas dan dingin. Varietas "panas" paling sering hanya dapat digunakan untuk paduan berbasis seng. Dalam hal ini, ruang casting itu sendiri direndam dalam logam panas. Dibawah tekananudara atau piston khusus, mengalir ke rongga casting.

Sebagai aturan, gaya injeksi yang kuat tidak diperlukan, tekanan hingga 35-70 MPa sudah cukup. Jadi, dalam hal ini, cetakan untuk pengecoran logam bisa jauh lebih sederhana dan lebih murah, yang memiliki efek paling menguntungkan pada biaya akhir produk. Dalam cetakan pengecoran dingin, logam cair harus "didorong" jauh ke dalam ruang pengecoran di bawah tekanan yang sangat tinggi. Pada saat yang sama, dapat mencapai 700 MPa.

Di mana bagian cetakan injeksi digunakan?

Mereka ada di mana-mana. Di telepon, komputer, kamera, dan mesin cuci, di mana-mana ada detail yang diperoleh dengan menggunakan metode khusus ini. Ini terutama banyak digunakan oleh teknik mesin, termasuk yang terkait langsung dengan industri penerbangan dan bahkan luar angkasa. Massa bagian cor dapat bervariasi dari beberapa gram hingga 50 kilogram (dan bahkan lebih tinggi). Bisakah "pemrosesan" logam lain dengan pengecoran digunakan? Ya, dan masih banyak cara lainnya.

Pengecoran lilin yang hilang

Seperti dalam kasus pertama yang kami bahas, sejak zaman kuno umat manusia telah mengetahui tentang metode menuangkan logam cair ke dalam model yang telah disiapkan sebelumnya yang terbuat dari parafin atau lilin. Itu hanya ditempatkan di labu dan celah diisi dengan pasir cetak. Lelehan melarutkan lilin dan idealnya mengisi seluruh volume benda kerja utama. Cara ini baik karena modelnya tidak perlu dikeluarkan dari labu. Selain itu, dimungkinkan untuk mendapatkan bagian dengan kualitas yang sempurna, proses pengecoran inilogam relatif mudah untuk diotomatisasi.

Pengecoran cangkang

Jika pengecoran relatif sederhana, dan kekuatan "ruang" dari produk jadi tidak diperlukan, metode pengecoran ke dalam cetakan cangkang dapat digunakan. Mereka telah dibuat sejak zaman dahulu, dan pasir kuarsa halus dan resin digunakan sebagai dasarnya. Hari ini, tentu saja, berbagai senyawa sintetis digunakan sebagai yang terakhir.

Kemudian, model logam yang dapat dilipat diambil, terdiri dari dua bagian, dan diletakkan di atas permukaan yang dipanaskan hingga sekitar 300 derajat Celcius. Kemudian campuran cetakan (dari pasir dan resin kering) dituangkan ke tempat yang sama sehingga benar-benar menutupi permukaan model logam. Di bawah pengaruh panas, resin meleleh, dan "termos" yang agak kuat muncul di ketebalan pasir.

Begitu semua agak dingin, batangan logam dapat dikeluarkan, dan pasirnya dapat dikirim ke oven untuk "dipanggang". Setelah itu, diperoleh bentuk yang cukup kuat: dengan menghubungkan kedua bagiannya, logam cair dapat dituangkan ke dalamnya. Apa metode pengecoran logam lain yang ada?

Pengecoran sentrifugal

Dalam hal ini, lelehan dituangkan ke dalam bentuk khusus, yang berputar dengan kecepatan sangat tinggi dalam proyeksi horizontal atau vertikal. Sebagai hasil dari aksi gaya sentrifugal yang sama kuatnya, logam mengalir secara merata ke semua celah cetakan, sehingga mencapai kualitas tinggi dari produk jadi. Metode pengecoran ini sangat ideal untuk produksi berbagai jenis pipa. Ini memungkinkan pembentukan ketebalan yang jauh lebih seragamdinding, yang sangat sulit dicapai dengan menggunakan metode "statis".

Pengecoran terak elektro

Apakah ada cara pengecoran logam yang bisa disebut modern? Pengecoran elektroslag. Dalam hal ini, logam cair pertama-tama diperoleh dengan bekerja pada bahan baku yang disiapkan sebelumnya dengan pelepasan busur listrik yang kuat. Metode bebas busur juga dapat digunakan, ketika besi dilebur dari panas yang terakumulasi oleh terak. Tapi yang terakhir dipengaruhi oleh pelepasan yang kuat.

Setelah itu, logam cair, yang tidak pernah bersentuhan dengan udara selama seluruh proses, memasuki ruang kristalisasi, yang "dalam kombinasi" juga merupakan cetakan pengecoran. Metode ini digunakan untuk pengecoran yang relatif sederhana dan masif, yang pembuatannya tidak memerlukan banyak persyaratan.

Pengisian vakum

Hanya berlaku untuk bahan "kelas atas" seperti emas, titanium, baja tahan karat. Dalam hal ini, logam dilebur dalam kondisi vakum, dan kemudian dengan cepat (dalam kondisi yang sama) didistribusikan ke dalam cetakan. Metodenya bagus karena ketika digunakan, pembentukan rongga udara dan rongga dalam produk praktis tidak termasuk, karena jumlah gas yang ada di sana minimal. Penting untuk diingat bahwa berat coran dalam hal ini tidak boleh melebihi seratus atau dua kilogram.

Apakah mungkin untuk mendapatkan bagian yang lebih besar?

Ya, teknologi seperti itu ada. Tapi itu hanya bisa digunakan dalam kasus di mana seratus ton baja diproses pada saat yang sama.dan banyak lagi. Pertama, logam dilebur dalam kondisi vakum, dan kemudian dituangkan bukan ke dalam cetakan, tetapi ke dalam sendok cetakan khusus, yang juga terlindung dari udara yang masuk ke rongganya.

Setelah itu, lelehan jadi dapat didistribusikan ke dalam cetakan, dari mana udara sebelumnya juga dipompa dengan pompa. Baja yang diperoleh sebagai hasil dari proses teknologi semacam itu cukup mahal. Ini digunakan untuk penempaan, serta beberapa jenis pengecoran yang sama, ketika diperlukan untuk mendapatkan blanko dan suku cadang dengan kualitas terbaik.

Casting pada pola gasifikasi (terbakar habis)

Dalam hal kualitas dan kesederhanaan pengecoran, metode ini adalah salah satu yang paling menguntungkan, dan oleh karena itu digunakan lebih banyak dan lebih luas di industri modern. Pengecoran logam semacam itu, yang produksinya meningkat dari tahun ke tahun, sangat populer di RRC dan AS, karena basis industri kedua negara ini dibedakan oleh kebutuhan terbesar akan baja berkualitas tinggi. Keuntungan dari metode ini adalah memungkinkan produksi coran tanpa batasan berat dan ukuran.

Dalam banyak hal, metode ini mirip dengan yang dijelaskan di atas: misalnya, dalam kasus ini, model utama digunakan bukan dari lilin atau plastisin, tetapi dari busa yang sekarang tersebar luas. Karena bahan ini memiliki spesifikasinya sendiri, campuran pasir pengikat dimasukkan ke dalam labu di bawah tekanan sekitar 50 kPa. Paling sering, metode ini dipraktikkan dalam kasus-kasus di mana perlu untuk membuat bagian dengan berat dari 100 gram menjadi dua ton.

Namun, kami telah mengatakan bahwa beberapa batasan ketat padadetail ukuran no. Jadi, dengan metode pengecoran ini, bahkan komponen untuk mesin kapal dapat diproduksi, yang ukurannya tidak pernah "sederhana". Untuk setiap ton bahan baku logam, jumlah bahan tambahan berikut dikonsumsi:

• Pasir kuarsa halus - 50 kg.
• Lapisan anti lengket khusus - 25 kg.
• Busa polistiren berbutir - 6 kg.
• Film polietilen padat - 10 sq. m.

Semua pasir cetakan adalah pasir kuarsa murni tanpa aditif dan aditif tambahan. Sekitar 95-97% dapat digunakan kembali, yang sangat meningkatkan ekonomi dan mengurangi biaya proses.

Jadi, pengecoran logam (proses fisika sebagian dipertimbangkan oleh kami) adalah fenomena "multifaset", karena saat ini ada banyak metode baru. Pada saat yang sama, industri modern menerapkan metode yang telah digunakan selama beberapa ribu tahun yang lalu, sedikit menyesuaikannya dengan kenyataan saat ini.