Олово – это легкоплавкий металл. Он занимает пятидесятое место в таблице Менделеева. Он довольно широко распространен в природе, в частности, руду для его производства активно добывают в море Лаптевых.

Человек начал применять олово еще в бронзовом веке. В частности, его использовали для получения бронзы. В наши дни его используют в качества припоя, покрытий и пр. Кроме этого, олово применяют в ювелирном деле и при изготовлении игрушек, например, оловянных солдатиков и пр.

Процесс литья из олова

Температура плавления олова всего 231 °C. А вот точка его кипения находится в пределах 2 300 °C. Температуру, при которой металл будет расплавлен, можно достичь в домашних условиях. То есть можно вполне, разумеется, при соблюдении определенных правил и техники безопасности, выполнять литье из олова дома.
В промышленных условиях для литья олова применяют специальные центробежные литейные машины. Для изготовления форм применяют гипс, алебастр, эпоксидную смолу, силикон и разумеется, металл.

Создание формы, это, пожалуй, самый ответственный процесс. Для начала необходимо создать эскиз будущей модели. После этого модель изготавливают из полимерной глины. Для нанесения мелких деталей необходимо использовать шило.
Другой, не менее важный процесс – изготовление литьевой формы. При ее изготовлении необходимо обеспечить наличие правильного разъема. Он нужен для того, что бы можно было извлечь готовую отливку и при этом не нанести повреждений самому изделию.

Изготовление оснастки из силикона потребует большего количества материала и времени. Это вызвано тем, что ее необходимо подвергнуть процессу вулканизации. Но в результате всех хлопот будет получена многооборотная оснастка для литья оловянных изделий. В случае если будущая деталь будет достаточно сложной, то необходимо будет предусмотреть наличие закладных деталей. Нельзя забывать и о воздуховодах, через них, по мере заполнения формы оловом, должен выходить воздух.

Важным элементом конструкции оснастки является отверстие, через которое будут выполнять заливку. Если оно будет маленьким, то металл будет поступать слишком медленно и процесс застывания может начаться до ее полного заполнения.
Перед началом литья необходимо соединить полуформы вместе и поместить между листом фанеры. Лист должен быть толщиной не менее 12 миллиметров, размер должен превышать габариты металлоформы. По окончании сборки всю конструкцию стягивают жгутом.

Технология литья не отличается большой сложностью, готовить металл к заливке имеет смысл после окончательной сборки формы. Для этого его необходимо хорошо прогреть. После того как на его поверхности появиться пленка желтоватого цвета можно считать, что олово готово к розливу. Если металл будет перегрет, то на поверхности расплава будет плавать синяя или фиолетовая пленка.
Расплавленный металл заливают тонкой струйкой. При этом для удаления воздуха можно слегка постукивать корпусу.
Открывать форму можно только после того, как отлитая деталь полностью остынет. Для изъятия отливки нужно использовать щипцы. Надо быть готовым к тому, что первое полученное изделие будет иметь некоторые дефекты поверхности.

Последовательность механической обработки выглядит следующим образом. Сначала удаляют облой. Так, называют излишки расплава, которые затекают в шов формы. Для этого применяют шабер. Для удаления литников применяют бокорезы. Для окончательной обработки швов используют абразивную шкурку с самым мелким зерном (нулевку).

Инструменты и материалы для литья

Олово практически идеальный материал для выполнения литья и в домашних, в промышленных условиях. Какие будут нужны материалы и инструменты для производства формы и выполнения литья. Для изготовления формы потребуется герметик и гипс. Из первого будет изготавливаться сама оснастка, а гипс потребуется для изготовления каркаса, в который будет установлена технологическая оснастка.

Кроме, названных материалов потребуется несложный слесарный инструмент – напильники с разным сечением, плоскогубцы, паяльник и пр.

Формы для литья олова

Для изготовления литьевой оснастки применяют такие материалы, как гипс или силикон. Все зависит от детали и ее назначения. К самой простой можно отнести гипсовую. Для ее изготовления понадобится коробка из дерева, некоторое количество гипса и кусок металлической трубки.

Создание оснастки выполняется в несколько шагов:

1. Приготовление гипсовой смеси. Она по внешнему виду должна напоминать густую сметану.
2. Смесь вываливают в заранее приготовленную коробку и разравнивают.
3. Для получения полуформы необходимо взять деталь и наполовину погрузить ее в приготовленный гипс. Аналогичную операцию необходимо выполнить со второй половиной детали. В результате будут получены 2 полуформы.
4. Полуформы надо соединить, или скрепить с помощью замков или просто стянуть тугой резинкой. В то место, через которое будет заливаться расплав олова надо вставить приготовленную металлическую трубу.

В принципе литьевая оснастка готова к работе. Расплав олова можно спокойно заливать в полученную форму.

В чем отличие гипсовых форм от других – главное они имеют меньшую стойкость. Если их поверхность не подготавливать, то такая оснастка может выдержать один – два цикла.

Основные способы литья олова

В промышленных условиях существует несколько технологий позволяющих быстро и эффективно изготавливать отливки из олова и его сплавов.

Самым популярным можно назвать литье в центробежной машине.

Суть этого метода довольно проста, расплавленный металл, через систему литников подается в формы, расположенные вокруг одной оси и вращающиеся с определенной скоростью. Их вращение обуславливает создание центробежной силы, которая прижимает поступающий металл внутри формы. Таким образом, происходит устранение лишних газов из тела будущей отливки. Это инженерное решение позволяет получать металл с мелкозернистой структурой.
Литье выполняют в металлоформы, произведенные в заводских условиях. Перед заливкой на рабочие поверхности могут быть нанесены составы, облегчающие выемку готовой отливки из формы.

Литье олова в домашних условиях

Как уже отмечалось, литье из олова в домашних условиях используют для получения рыболовных снастей, фигурок, например, солдатиков и пр.
Порядок выполнения отливки из олова выглядит следующим образом:

1. Изготовление формы.
2. Литье изделия.
3. Механическая обработка отливки.

Для выполнения литья олова в домашних условиях понадобиться:

1. Кухонная плита;
2. Форма для отливки.
3. Напильник, скальпель и некоторые другие несложные инструменты.

Оснастку, выполненную из алюминия или силикона, можно использовать по нескольку раз. Для получения качественного результат придется потратить много времени, при этом желательно иметь определенные художественные навыки. После того как фигурка будет отлита ее желательно раскрасить. Для этого применяют акриловые краски. Для того чтобы она хорошо легла фигурку перед началом работы необходимо обезжирить.

Алюминий - металл, который широко используется в промышленности и быту.

Из него производят не только детали самолетов и кораблей, но и посуду, и другие предметы утвари. Поэтому нередко возникает потребность в самостоятельном изготовлении алюминиевых деталей, вышедших из строя.

Производить из него литые изделия в кустарных условиях позволяет свойство при относительно невысоких температурах. Для того чтобы самостоятельно изготавливать литые изделия из алюминия, нужно знать поведение этого металла при высоких температурах и его физико-химические свойства.

Температура плавления алюминия зависит от степени чистоты металла и составляет приблизительно 660 °C. Его точка кипения - 2500 °C.

Алюминий отличается своей легкостью и пластичностью, поэтому хорошо гнется и поддается обработке .

Этот металл является отличным проводником тепла и активно вступает в химическую реакцию при высоких температурах с кислородом воздуха, образуя на поверхности окисную пленку. Она защищает алюминий от дальнейшего окисления, однако при расплавлении лома существенно отражается на составе сплава. В процессе плавки металла структура алюминия меняется.

При его резком охлаждении могут возникнуть внутренние напряжения и усадка полученного сплава. Это надо учитывать при работе с алюминием в домашних условиях.

Технологии домашнего литья алюминия и необходимое оборудование

Принцип литья алюминия в домашних условиях должен исходить из технологии его получения на производстве с поправкой на условия, которые можно использовать дома.

Алюминиевые изделия путем литья получают несколькими способами. В бытовых условиях наиболее распространенным и удобным способом является технология литья алюминиевого расплава в специально изготовленные формы.

Поэтому для проведения процесса необходимо обеспечить две вещи:

• соорудить печь для расплавления алюминиевого лома;
• создать нужную форму для получения литого сплава или отдельной детали.

Процесс литья должен включать несколько этапов:

1. Подготовка алюминиевого лома, включающая очистку от грязи, примесей и разных наполнителей, а также его измельчение до небольшого размера.
2. Проведение процесса плавки запланированным способом. При полном расплавлении металла с его поверхности нужно удалить шлаковые образования.
3. Заполнение приготовленной формы жидким алюминиевым расплавом. После отвердевания слиток освобождается от формовочной массы.

Рассмотрим, как плавить алюминий в домашних условиях, какие конструкции печей для расплавления металла можно использовать, а также варианты самостоятельного изготовления формы.

Самодельные печи и способы расплавления алюминия

Для того чтобы расплавить алюминий, нужно разогреть его до температуры, близкой к 660 °C. На открытом пламени костра такой температуры невозможно достичь. Поэтому необходимо закрытое пространство, которое может обеспечить самодельная печь. Нагревать ее можно с помощью сжигания угля и дров или использования природного газа.

Можно также использовать электрическую муфельную печь, если она есть в хозяйстве.

При самостоятельно изготовленной печи нужно обеспечить принудительную вентиляцию для поддержания процесса горения.

1. Самый простой вариант самодельного очага можно изготовить из старых кастрюль.

Его конструкция выполняется следующим образом:

• В качестве каркаса используют стальную емкость, например, старую кастрюлю, сбоку которой нужно проделать отверстие для подачи воздуха через подведенный металлический патрубок.
• Воздух через шланг принудительно может подаваться с помощью пылесоса.
• Внутрь устройства проводится закладка каменного угля.
• Затем уголь поджигают и подают воздух, чтобы огонь не погас.
• Емкость для расплавления алюминия предварительно ставят внутри импровизированной печной конструкции и обкладывают ее с боков углем. При его сгорании обеспечивается равномерное распределение тепла.
• Чтобы тепло не расходовалось на окружающий воздух, сверху «кастрюльную» печь следует неплотно накрыть крышкой, оставив небольшую щель для выхода дыма.

Идеальной конструкцией может служить топливник, имеющий овальный свод, выполненный из кладочной смеси, применяемой для жаропрочного кирпича. В качестве каркаса для создания овального свода можно использовать цветочный горшок нужного размера.

После высыхания смеси получается добротный топливник, который может выдержать несколько плавок.

2. Второй вариант печи подразумевает использование для нагрева алюминия пламени бытовой газовой горелки.

Его можно применять только для штучных изделий из алюминия весом не более 150 грамм. Имитация печи создается с помощью использования двух емкостей, вставленных друг в друга с небольшим зазором. Это могут быть обыкновенные жестяные банки из-под консервов.

Внешняя банка должна иметь больший размер. В ней проделывается отверстие, диаметром около 4 см, чтобы обеспечить подвод пламени к внутренней банке.

Струя пламени должна поступать направленно в отверстие банки. Греется непосредственно только внутренняя емкость, а наружная служит оболочкой, удерживающей тепло. Сверху конструкцию нужно прикрыть имитированной крышкой, оставив зазор для отвода продуктов сгорания.

Такая конструкция является одноразовой и можно использовать только для одной плавки, т. к. жесть тонкая и может быстро прогореть.

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.

Если не требуется придавать литью четкой формы, можно просто слить жидкий расплав на приготовленную устойчивую к горению поверхность.

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.

Материалы для литых форм

При открытом способе заливки часто используется самый простой материал, который всегда под рукой, это - кремнезем. Сначала земля укладывается с послойной трамбовкой. Между слоями закладывают макет отливки, который после тщательной трамбовки оставляет отпечаток в кремнеземе. Эту форму осторожно вынимают и заливают вместо нее алюминий.

Некоторые мастера используют при приготовлении основы формы речной песок с добавлением жидкого стекла. Также иногда применяется смесь цемента с тормозной жидкостью.

Гипсовые формы

При изготовлении макета сложной формы часто используют гипс, который в основном может служить для разового процесса литья. При литье алюминия в гипсовую форму в качестве макетов используют парафин или пенопласт.

Восковой макет изделия заливается гипсом и после его сушки при высокой температуре расплавляется и сливается через специальное отверстие.

В случае изготовления макета из пенопласта его заливают гипсовой смесью и оставляют в ней до полного отвердевания формы. Горячий алюминиевый расплав заливают прямо на пенопласт. Благодаря высокой температуре металла происходит расплавление и испарение пенопласта, а его место занимает алюминиевый расплав, принимая заданную пенопластом форму.

При использовании пенопласта в качестве макета работы необходимо проводить в открытом пространстве или обеспечить хорошее проветривание помещения, т. к. продукты горения пенопласта вредны для человека.

На заводе "РОСАЛ" используются несколько технологий, которые хорошо зарекомендовали себя в производстве алюминиевых сплавов по всей России. Они позволяют нам получать как единичные отливки, так и наладить серийный выпуск деталей из алюминия под заказ.

Литьё алюминия и алюминиевых сплавов в кокиль

Кокиль представляет собой форму многоразового использования (до 10 000 заливок) и идеально подходит для организации серийного и крупносерийного производства. Основные операции и процессы: очистка кокиля от старой облицовки, прогрев его до 200-300°С, покрытие рабочей полости новым слоем облицовки, установка стержней, закрывание частей кокиля, заливка металла, охлаждение и удаление готовой отливки. Общие требования к отливкам, получаемых в кокилях, - это обтекаемая конфигурация без острых углов, резких переходов от одной поверхности к другой, без высоких ребер и выступов, глубоких отверстий и карманов.

• Минимально допустимая толщина стенок алюминиевых отливок – 3 мм;
• Масса производимых алюминиевых отливок – от 20 г до 50 кг;
• Шероховатость поверхности отливок согласно ГОСТ 2789-73 Ra = 4 - 20 мкм;
• Класс точности получаемых алюминиевых отливок по ГОСТ Р 53464-2009: 6-10.

Литье алюминия и сплавов алюминия под давлением

Литье под давлением позволяет получать тонкостенные отливки различной формы и конфигурации с качественным рельефом поверхности практически не требующим механической обработки. Высокая скорость теплоотдачи от отливки к пресс-форме обусловливает необходимость быстрого заполнения (менее 0,1 с.) последней. Такое заполнение обеспечивают специальные литейные машины А711А08, которыми оснащено производство "РОСАЛ". В данных машинах залитый в камеру прессования расплав алюминия под большим давлением (30…100 мн.) и с высокой скоростью (до 100 м/с.) запрессовывается в пресс-форму. Высокие скорости впускного потока способствуют качественному оформлению рельефа отливки.

• Минимальная допустимая толщина стенок алюминиевых отливок – 0,8-1,2 мм;
• Масса производимых алюминиевых отливок – от 5 г до 12 кг;
• Шероховатость поверхности отливок согласно ГОСТ 2789-73 Ra = 3,2-10 мкм;
• Класс точности получаемых алюминиевых отливок по ГОСТ Р 53464-2009: 3-8.

На нашем производстве мы используем различные сплавы алюминия, каждый из которых обладает своими особенными характеристиками и требует соблюдения определённых правил литья. Сплавы на основе алюминия представляют собой сложные системы из двух и более металлов. В алюминиевых сплавах может присутствовать кремний, медь, магний, цинк. Ниже указаны примеры сплавов алюминия, которые могут использоваться для производства разных деталей: Сплав – система алюминий-магний: АМг6л, АМг7 (АЛ29); Сплав – система алюминий-кремний-магний: АК7, АК12, АК7ч (АЛ9), АК8л, АК9ч; Сплав – система алюминий-медь-магний: Д16 (дюралюминий); Сплав – система алюминий-кремний-медь: АК5М, АК6М2; Сплав – система алюминий-медь: АМ5 (АЛ5); Возможно изготовление изделий из сплавов алюминия, предложенных заказчиком. Для моделирования литейных процессов используются программы SolidWorks и Pro/ENGINEER. Отливки запускаются в производство только после получения результатов моделирования, подтверждающих, что разработанная литейная технология гарантирует отсутствие каких-либо литейных дефектов. Для литья применяются алюминиевые сплавы в чушках с гарантированным химическим составом ГОСТ 11069-2001, ГОСТ 1583-93; Во время плавления сплавов алюминия производится очистка специальными флюсами, рафинирование спец присадками, и осуществляется продувка инертным газом. Основные процессы производственного цикла литья автоматизированы, что исключает ошибки ручного производства.

Для изготовления небольшого количества пластиковых заготовок чаще всего используется вакуумное литье в силиконовые формы. Данный метод довольно экономичен (изготовление металлической формы требует большего количества как времени, так и денежных средств). К тому же силиконовые формы используются многократно, и это тоже значительно удешевляет производство.

Литье пластмасс

Суть методики литья заключается в следующем. Расплавленный материал находится в шнеке агрегата (специальное оборудование для литья в силиконовые формы). Под воздействием поршня масса двигается по литниковым каналам, затем заполняет пространство пресс-формы. Таким образом можно получить отливку. При нагревании пластика атомы, из которых он состоит, начинают двигаться хаотично и беспорядочно. Однако при охлаждении начинают образовываться центры кристаллизации. У стенок формы происходит рост кристаллов, далее такой процесс происходит и внутри отливки. На данном этапе очень важно соблюдать температурный режим, правильно подобрать время выдержки. Иначе литье пластмасс в силиконовые формы будет некачественным, с видимыми следами брака. Но, прежде всего, следует изготовить сами формы, в которые и будет заливаться масса для кристаллизации.

Технология создания форм для литья

Существует несколько способов создания силиконовых форм. Первый из них - сплошная заливка. Этот метод подходит для простых конструкций: рельефов, сувенирной продукции, двухмерных деталей. Модель помещается в опалубку, заливается силиконом. Разъемные формы изготавливают подобно предыдущим, используются для более сложных форм. Двусоставные формы производятся в несколько этапов. Сначала заливается первая половина заготовки, после затвердения силикона форму переворачивают и аналогично делают вторую часть. Очень важно при данном способе на основе обозначить специальные замки (литье в силиконовой форме данного типа должно происходить без ее смещения). Наиболее точно повторяет все детали заготовки форма «в намазку». На деталь с помощью кисточки наносится довольно вязкий силикон. Процесс происходит в несколько этапов, это необходимо для полного повторения всех мелких нюансов изделия. При этом сама форма довольно тонкая - от 3 мм. Чтобы она держала форму, на заключительном этапе создается внешняя твердая оболочка.

Силикон для изготовления форм

Вакуумное литье в силиконовые формы предусматривает использование различных материалов для создания матриц. Один из них - силикон типа Mold Star. Применяется для сплошной заливки, достаточно прочный и гибкий. Затвердевание происходит при комнатной температуре. Для методики «в намазку» чаще всего используют серию Rebount. Данный силикон имеет большую вязкость, которую можно контролировать и с помощью загустителя. Литье в силиконовой форме подобного рода позволяет получить качественную, прочную матрицу, и, соответственно, сверхточную деталь. Существуют и полупрозрачные силиконы, которые идеально подходят для разрезных форм.

Материалы для литья

Как правило, для изготовления самих деталей используется полиуретан. Материал обладает высокой ударной прочностью, твердостью, упругостью. Более высокими показателями прочности на растяжение, разрыв обладают резины полиуретановые. Используют их при изготовлении различных лент, цилиндров, штампов, прокладок, втулок. Еще для литья применяют и Он довольно стойкий к ультрафиолетовым лучам и сохраняет свою прозрачность даже при окрашивании. Область применения - линзы для различных испытаний, опытные образцы в медицине, изготовление сувенирной продукции и т. п. Как правило, литье в силиконовой форме предполагает использование двухкомпонентных смесей, в состав которых входят непосредственно пластик и катализатор.

Мелкосерийное производство литых заготовок - это технологический процесс, который позволяет получить партию точных копий детали любой сложности. Очень часто методика используется для получения опытных образцов, которые тестируют перед запуском серийного производства, отработки внешнего вида, дизайна.

Промышленное литье пластика в силиконовые формы оборудование предусматривает следующее: вакуумная камера (литьевая машина), термошкаф, вакуумный смеситель (миксер). Силикон вначале подготавливается в вакуумной камере, где происходит процесс дегазации материала. Это необходимо для предотвращения образования пузырей на форме. После того как была изготовлена форма для литья и предварительно нагрета, смешиваются непосредственно полиуретаны (или смолы для конечной детали). Происходит этот процесс в вакуумной камере. Через литник смесь заливается в форму. Для конечной обработки необходимо заготовку поместить в специальный термошкаф, где происходит окончательное затвердевание изделия при температуре в 70°С.

Вакуумная камера. Основные характеристики

Как правило, в масштабах производства используется автоматическое литье в силиконовые формы. Оборудование, а именно вакуумная камера, позволяет контролировать и температуру, и скорость литья. От оператора не требуются особые навыки и знания, так как все управление происходит от оперативной системы, которая имеет как автоматическое, так и ручное переключение. Существует возможность и редактирования заданной программы. Различные модификации камер способны производить заготовки до 5 кг (например, камера СТ-02). Установка оснащается лифтом для подъема силиконовых форм. Стоит отметить, что система СТ-02 позволяет использовать как небольшие, так и достаточно тяжелые матрицы.

Еще один вариант - камера MCP. Данное оборудование для литья в силиконовые формы дает возможность изготавливать детали с тонкими стенками и сложной конфигурацией. Осуществляется этот процесс благодаря дифференциальному давлению. Затем полученный отливок извлекается, и в дальнейшем он затвердевает на воздухе. Вакуумное литье в силиконовые формы для некоторых завершается в термошкафах, которые обеспечивают равномерное прогревание воздуха, и, соответственно, заготовки.

Окончательная обработка литой заготовки

После того как пластическая масса полностью затвердевает, ее осторожно извлекают из формы. Происходит механическая обработка поверхности, удаляются и зачищаются выступы, шлифуются неровности. При необходимости заготовка покрывается либо краской, либо другим защитным материалом. Необходимо очистить и силиконовую форму, удалить остатки пластмассы. Далее ее промывают, готовя к последующему использованию. Стоит отметить, что литье пластика в силиконовые формы предусматривает неоднократное использование матриц (от 20 до 80 раз).

Главные преимущества метода

Мелкосерийное производство динамично развивается, оно позволяет качественно оценить рынок сбыта, протестировать продукцию, создать уникальные авторские работы в небольшом количестве. Силиконовые формы, которые используют при литье пластмасс, дают возможность полностью копировать текстуру, форму, конструкцию заготовки. Деталь легко освобождается от матрицы, которую к тому же можно использовать неоднократно. Отливки имеют минимальное количество дефектов поверхности, оптимальные физические и механические свойства. К тому же в ряде случаев в силиконовые формы можно залить даже металл.

Но главное преимущество, которое имеет литье в силиконовые формы - цена. Поставщики данной услуги указывают, что конечная стоимость заготовки будет зависеть и от материала пластика, и от объемных параметров детали (например, заготовка размером 10*10*10 см может обойтись в 1500 рублей). Сам силикон можно приобрести и от 500 рублей за килограмм, пластик - от 700 рублей. Стоимость же металлических форм достаточно высока, порой их использование просто неэффективно (если тираж составляет несколько единиц). А силиконовые матрицы пригодны и в домашнем использовании, покупать дорогостоящее оборудование вовсе не обязательно. Стоит только самостоятельно сделать макет, учитывать время жизни полиуретанов (период, когда они остаются жидкими и пригодными для заливки), соблюдать все технологические нюансы - и литье в силиконовой форме можно будет осуществлять даже дома. Согласно расчетам, стоимость одной заготовки в данном случае - около 70-140 рублей.