The Metal Casting Process Explained

What is Metal Casting?

Metal casting is a modern process with ancient roots. W procesie odlewania metali, kształty metalowe są formowane poprzez wlewanie roztopionego metalu do wnęki formy, gdzie jest on chłodzony, a następnie wydobywany z formy. Odlewanie metali jest prawdopodobnie najwcześniejszym i najbardziej wpływowym procesem przemysłowym w historii. Wykorzystuje się go do produkcji wielu metalowych przedmiotów używanych w naszym codziennym życiu: części samochodowych, kół kolejowych, słupów lamp, pedałów autobusów szkolnych i wielu innych. Ponadto, odlewnie metali polegają na recyklingu metali jako opłacalnym źródle surowca, znacznie zmniejszając ilość odpadów złomu, które mogłyby skończyć na wysypiskach śmieci.

Historia odlewania metali

Najstarszym znanym odlewem metalowym jest miedziana żaba, która została wyprodukowana w 3200 r. p.n.e. w Mezopotamii, kiedy miedź była powszechnie używanym materiałem. Później, około 2000 r. p.n.e., odkryto żelazo. Jednak dopiero około 700 roku p.n.e. w Chinach opracowano pierwszy sposób produkcji żeliwa. Co ciekawe, proces odlewania metali metodą formowania w piasku również został wynaleziony w Chinach w 645 r. p.n.e.

Proces tyglowy, technika wykorzystywana do produkcji stali szlachetnej lub narzędziowej, pojawiał się i znikał w różnych miejscach na całym świecie od początku pierwszego tysiąclecia naszej ery. Technika ta pojawiła się najpierw w Indiach i Azji Środkowej, a około 800 r. pojawiła się w Europie Północnej, gdzie była wykorzystywana do produkcji mieczy wikingów. Technika ta nie pojawiła się ponownie aż do roku 1750, kiedy to Benjamin Huntsman odkrył ją na nowo w Anglii. Huntsman podgrzewał małe kawałki stali węglowej w zamkniętym tyglu, czyli ceramicznym naczyniu o właściwościach ogniotrwałych, które jest w stanie wytrzymać wysoką temperaturę. Huntsman osiągnął temperaturę wystarczająco wysoką, by po raz pierwszy stopić stal.

Przez ostatnie tysiące lat, odlewanie metali w przedmioty użytkowe ewoluowało, stając się bardziej dokładne i zautomatyzowane, ale sam proces w swej istocie pozostał zasadniczo taki sam. Innowacje w automatyzacji procesów odlewniczych, takie jak kondycjoner do odlewania piasku VIBRA-DRUM® firmy General Kinematics, ułatwiły przetwarzanie dużych ilości odlewów, jak również poprawiły ich jakość. Maszyna ta jest rewolucyjna w zakresie obsługi dużych ilości form i piasku w zastosowaniach odlewniczych.

Proces odlewania metali

  1. Wykonywanie wzorów – Wzór jest repliką zewnętrznej części odlewu. Wzory są zazwyczaj wykonane z drewna, metalu, plastiku lub gipsu. Tworzenie wzorów jest niewiarygodnie ważne dla przemysłowego tworzenia części, gdzie precyzyjne obliczenia są potrzebne, aby kawałki pasowały i pracowały razem.
  2. Tworzenie rdzeni – Jeśli odlew jest pusty, dodatkowy kawałek piasku lub metalu (zwany rdzeniem) kształtuje wewnętrzną formę, aby go wydrążyć. Rdzenie są zazwyczaj mocne, ale składane, więc można je łatwo usunąć z gotowego odlewu.
  3. Formowanie – Aby zwizualizować dotychczasowy proces odlewania metalu, wyobraź sobie, że idziesz po plaży w kierunku oceanu. Spójrz na odcisk stopy, który zostawiasz na mokrym piasku. Twoja stopa byłaby rdzeniem, a odcisk pozostawiony w piasku jest formą twojej stopy. Formowanie jest wieloetapowym procesem, który tworzy odlew wokół wzoru przy użyciu piasku formierskiego. W odlewaniu, forma jest zawarta w ramie zwanej kolbą. Zielony piasek, lub piasek formierski, jest pakowany do kolby wokół wzoru. Jest to znane jako odlewanie metalu z piasku. Kiedy piasek jest już szczelnie zapakowany, wzór może zostać usunięty, a odlew pozostanie. Alternatywnie, dwuczęściowa, niezniszczalna forma metalowa może być utworzona tak, że forma może być wielokrotnie używana do odlewania identycznych części do zastosowań przemysłowych.
  4. Topienie i wlewanie stopionego metalu – Po stopieniu metalu, wlewa się go do wnęki formy i pozostawia do zestalenia. Po zestaleniu rozpoczyna się proces wytrząsania: formy poddawane są wibracjom w celu usunięcia piasku z odlewu. W zastosowaniach przemysłowych, urządzenia takie jak nasze wytrząsarki dwumasowe utrzymują wysoką wydajność produkcji ze względu na ich efektywne i płynne działanie. Usunięty piasek jest zazwyczaj zbierany, chłodzony i odzyskiwany w celu ponownego użycia w kolejnych odlewach. Urządzenie VIBRA-DRUM® do kondycjonowania odlewów piaskowych usprawnia proces oddzielania piasku od odlewów poprzez usuwanie i chłodzenie piasku i odlewów oraz odparowywanie wilgoci, jednocześnie łagodząc uszkodzenia odlewów, które często występują na tym etapie procesu. Rezultatem końcowym jest czysty odlew i piasek gotowy do procesu rekultywacji.
  5. Czyszczenie – W tym ostatnim kroku, odlany obiekt metalowy jest usuwany z formy, a następnie fettled. Podczas oczyszczania, obiekt jest czyszczony z wszelkich materiałów formierskich, a szorstkie krawędzie są usuwane.

Odlewy współczesne

Dzisiaj prawie każde urządzenie mechaniczne, z którego korzystamy, od samochodów po pralki, jest produkowane przy użyciu części metalowych, które zostały stworzone w procesie odlewania. Różnica pomiędzy dzisiejszymi produktami odlewanymi z metalu a tymi, które były produkowane nawet 100 lat temu, polega na precyzji i tolerancji, które można osiągnąć dzięki skomputeryzowanemu, zautomatyzowanemu procesowi projektowania oraz nowoczesnym metodom produkcji szczegółowych rdzeni i form. Współczesne odlewanie metali reprezentuje innowację w pracy.

Przez wieki, różne kombinacje surowców zostały opracowane do produkcji różnych typów metali. Niektóre produkty odlewane są używane w silnikach, które wymagają wysokiej tolerancji na ciepło i zimno. Rury żeliwne muszą być odporne na korozję i wysokie ciśnienie. Inne części odlewane muszą być lekkie, ale wytrzymałe. W wielu zastosowaniach, części są zaprojektowane tak, aby umożliwić precyzyjną tolerancję pomiędzy rozszerzaniem i kurczeniem.

Inne procesy odlewania obejmują odlewanie gipsu, odlewanie ciśnieniowe i odlewanie inwestycyjne. Odlewanie gipsowe po prostu zastępuje piasek formą gipsową.

Odlewanie pod ciśnieniem wymaga dwóch dużych, ruchomych części z metali nieżelaznych, które zaciskają się razem pod wysokim ciśnieniem. Stopiony metal jest wstrzykiwany do matrycy, a metalowe części są oddzielane po utwardzeniu.

Proces odlewania inwestycyjnego rozpoczyna się od wypełnienia formy woskiem. Gdy wosk stwardnieje, jest on wielokrotnie pokrywany materiałem ceramicznym. Jest on podgrzewany do momentu stopienia się wosku i pozostania formy ceramicznej. Forma jest wypełniana roztopionym metalem, schładzana, a następnie materiał ceramiczny jest odłamywany.

Dumni z obsługi przemysłu odlewniczego

General Kinematics jest dumny z bycia wiodącym producentem zautomatyzowanych urządzeń do obróbki wibracyjnej, który wprowadzał innowacje wraz z przemysłem odlewniczym przez prawie 60 lat. Aby uzyskać więcej informacji o wszystkich urządzeniach odlewniczych General Kinematics, skontaktuj się z nami już dziś!

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.