Литье чугуна в домашних условиях

Как лить чугун в домашних условиях

Точность геометрических размеров, шероховатость поверхности отливок, полученных в песчаных формах, во многих случаях не удовлетворяет требованиям современной техники. Литье в песчаные формы обеспечивает невысокое качество поверхности (ниже Rz =320 мкм), низкую точность (ниже 16 квалитета), трудно автоматизируется и не обеспечивает удовлетворительные условия труда.

Поэтому быстрыми темпами развиваются специальные способы литья: в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, кокильное, под давлением, центробежное и другие, позволяющие получать отливки повышенной точности, с малой шероховатостью поверхности, минимальными припусками на механическую обработку, а иногда полностью исключающие ее, обеспечивают высокую производительность труда и т. д.

Технология литья из чугуна

Технология литья из чугуна впервые была освоена в Китае около Х века н.э., в Европе впервые упоминается в 14 веке, как материал для производства пушек. В России первое «литье чугунное, для делания пушек пригодное» относиться к эпохе Ивана IV Рюриковича. Расцвет эпохи чугуна наступил в 19-20 веках. В это время из него делали мосты и трубопроводы, фонари и ограды, элементы архитектурного декора и несущие конструкции зданий. Кроме того, из того же материала отливали рельсы, детали станков, и двигателей. Отдельно стоит упомянуть чугунную посуду, утюги и отопительные приборы.

Чугун также являлся исходным компонентом для производства стали мартеновским способом. Объем его производства был важнейшим показателем экономической мощи страны и ее военного потенциала. С изобретением недорогих технологий производства и обработки сплавов алюминия и стали значение чугуна как конструкционного материала заметно снизилось. Широкое развитие производства высокопрочных пластиков и композитных материалов окончательно оттеснило чугун с передовых позиций.

На качество конечной заготовки влияет не только сплав и температурный режим, но и сама форма. В том случае, когда кокиль в шлаке или в трещинах, то это в значительной степени снизит качество болванки. Поэтому прежде заливать форму необходимо ее внимательно осмотреть на то есть ли там трещины и присутствуют ли посторонние предметы и примеси. Далее необходимо удалить старую краску, смазку, шлак, окалину, любую грязь, которая может попасть в жидкий металл.

После того, как вы очистите кокиль его необходимо собрать, далее установить стержень и начать процесс заливки используя при этом специально отверстие. Как правило, на заводе кокили устанавливают на конвейере, и они движутся мимо ковша с расплавленным чугуном. Иногда формы могут находиться в неподвижном состоянии, и вместо конвейера будет двигаться ковш.

Таким образом, современная технология литья чугуна для изготовления различных деталей практически осталась прежней, но и как раньше она востребованная и актуальная. Чугун сохраняет свои позиции, и то что появились новые материалы и технологии не изменило этой ситуации. Спрос на него остается стабильным во многих странах.

Процесс литья из чугуна

Чугун производится в доменных печах — огромных сооружениях, высотой с десятиэтажный дом. После расплавления руды и удаления примесей происходит отливка чугуна в стальные формы — изложницы. Получающиеся слитки (чушки) – содержат чугун определенной марки и готовы к дальнейшему переделу. На литейных заводах из них отливают различные готовые изделия.

Процесс литья из чугуна

Основные этапы процесса литья из чугуна:

1. Подготовка модели готового изделия
2. Изготовление формы для отливки
3. Расплавление чугунных чушек
4. Отливка расплава в формы
5. Извлечение отливок и их окончательная обработка

Существует несколько методов изготовления моделей и подготовка форм

2. Литье в ЖСС

Для получения более высоких качественных показателей применяют литье в формы из жидких самоотвердевавщих смесей (ЖСС). Этот способ литья применяют в любом виде производства.

Способ применяют для изготовления больших корпусов приборов из чугуна и алюминиевых сплавов с толщиной стенки 4…6 мм, точностью 14…16 квалитета, шероховатостью поверхности Rz =80…40 мкм.

Процесс можно легко механизировать в автоматизировать.

Использование материала в строительстве

В этом разделе будут рассмотрены классификация, маркировка (марки) и применение чугунов и их сплавов.

Особенности применения

В строительстве используют серый чугун. Белый слишком твердый и хрупкий. Его переплавляют в ковкий чугун или в сталь.

В строительном деле чугун использовался еще в древние времена. Изделия из него получались отменного качества, если строго была соблюдена технология производства. Чугун всегда получали литьем. Изготовленный материал не должен был иметь воздушных раковин, линий формовки и трещин.

• В древние времена из чугуна делали несущие конструкции, которые собирались деталь за деталью. Сначала отливались конструктивные чугунные элементы, а затем основания соединялись крепежными предметами. Особенно часто этот метод использовали в арочных конструкциях.
• Чугун всегда использовали для изготовления канализационных труб, стоек и столбовых оснований. Из него делали различные дизайнерский штучки для домов.
• Трубы в наших домах, радиаторы отопления, краны, вентили водоснабжения, фитинги — все это изготовлено с использованием чугуна.
• Сантехнические изделия могут частично или полностью изготавливаться из описываемого материала.
• Особо хочется отметить чугунные радиаторы отопления. Эти приборы пользуются повышенным спросом. Такие радиаторы отопления долговечны, обладают высокой теплоотдачей и отличными теплоаккумулирующими свойствами. Они остаются теплыми и отдают тепло помещению даже спустя час после отключения. Если сравнивать со стальными радиаторами, то они теряют тепло в два разу быстрее.
• Сегодня и в прошлом из чугуна делали решетки. С помощью этого крепкого материала можно было создавать различные формы и конструкции. Интересные узоры и линии сделали чугунные изделия по-настоящему искусными. Некоторые украшения набережных и дворцовые ограждения дожили до сегодняшних дней. Эти произведения искусства были выполнены по идеям знаменитых мастеров. А чугун позволил воплотить эти идеи в жизнь и сохранить до наших дней.

Есть один нюанс. Современные строительные материалы вытеснили чугун. В некоторых изделиях чугун заменили пластиком. Сегодня практически не изготавливают водопроводную арматуру, канализационные трубы, сантехнические фитинги. Однако до сих пор из чугуна делают крышки, ограждения и большие трубы канализации.

Фитинги из чугуна

Литейный чугун

Этот вид чугуна стал популярным благодаря легкоплавкости. Он плавится даже при низких температурах плавления и легко заполняет форму. Отливки из чугуна получаются достаточно прочными и без пузырей.

Если речь идет о качественном литейном чугуне, то он при изменении своего состояние (из жидкого в твердое) не меняет своего объема. Такой эффект достигается благодаря добавлению в чугун специальных примесей в виде фосфора, серы, марганца и кремния.

• Благодаря легкоплавкости из чугуна изготавливают красивые строительные детали, в виде различных фигур. В последующем эти детали надежно скрепляются болтовыми соединениями.
• В архитектурном деле без чугуна никуда. Декоративные чугунные элементы способны украсить любое здание и архитектурный памятник.

Кованные изделия

Чугун очень ценят кузнецы. Этот материал отлично поддается ковке. Связано это все с атомной решеткой материала, которая имеет пробелы. Изготавливать любые изделия из него для кузнеца проще простого. В нашу жизнь плотно вошли следующие кованные изделия:

• Фонари;
• Лестницы;
• Декоративные элементы;
• Ворота;
• Оконные решетки;
• Палисадники;
• Столбы фонарей.

Сегодня кованными решетками, узорами, аппликациями украшают парки, офисы и городскую архитектуру.

Чугун устойчив к коррозии. Он долговечен. И поэтому некоторые чугунные элементы не потеряли вид до сегодняшнего дня. Отмечено, что очень эффектно смотрятся кованные чугунные лестницы (как снаружи дома, так и внутри), ажурные рисунки, скульптуры, решетки для окон, ворота и фонари для улиц.

Лестница из чугуна

Преимущества использования

В строительстве чугун зарекомендовал себя благодаря следующим положительным моментам:

• Чугунные элементы декора производят хороший зрительный эффект.
• Чугунные предметы не подвержены коррозиционным процессам.
• Сложные формы из чугуна получаются очень быстро.
• Чугунные изделия обладают высокой прочностью.
• Несложный производственный процесс.
• Изготовление чугунных изделий стоит недорого.
• Длительный период службы.

Цена на кованные изделия зависит от количества используемого материала, сложности изготовления, скорости выполнения, расценок предприятия. Цена доступна каждому желающему. Все могут украсить модными элементами и решетками свои дома.

О том, как могут применяться чугун и стали, расскажет это видео:

Как происходит производство изделий из чугуна

Мы занимаемся изготовлением деталей с 2014 года и производство отливок из чугуна является основным направлением нашей деятельности. Мы работаем как с чугуном, так и с цветными сплавами. Для изготовления отливок используются только проверенные временем способы изготовления вместе с современным оборудованием и ПО. Наши проектировщики-дизайнеры ещё на компьютере высматривают недочеты моделей, которые будут изготовлены. Если вам необходимы отливки из чугуна по форме которая не продается в магазине, тогда вы можете обратиться в нашу компания. Благодаря компьютерным программам, которые позволяют спроектировать трёхмерные модели (3D), мы изготавливаем детали с высокой точностью. Полный цикл по изготовлению состоит из:

1. Согласование модели с клиентом, после этого идет разработка документации;
2. Создаётся модельная оснастка с помощью современного оборудования с использованием ЧПУ;
3. Происходит отливка детали по чертежам;
4. Детали проходят механическую обработку.

Для литья отливок мы применяем эффективные и сберегающие ресурсы технологии: ХТС, Центробежное литье, Литье по выплавляемым моделям, Литье по модельной оснастке и Кокиль.

Если отливки из чугуна необходимы для нефтедобывающей отрасли или машиностроения в большом количестве, тогда лучшим выбором будет заказать партию деталей. В таком случае цена чугунной продукции будет ниже, чем у конкурентов на 8,7%, а качество отливок будет соответствовать стандартам ГОСТ. Компания Zubix также занимается металлообработкой изделий любых габаритов, сверлильными работами, термообработкой и др. видами работ с металлом.

Технология литья чугуна — как происходит на практике

Сплав железа, в котором содержится более 3% углерода, называется чугуном. Металл обладает высокой жидкотекучестью и твердостью, благодаря чему заполняет форму с конфигурацией любой сложности. Чугунное литье способно длительное время находиться на открытом воздухе, не подвергаясь коррозии и разрушению.

Технология производства чугуна была освоена еще в 17 веке. Из него изготавливали перила мостов, скульптуры, решетки для каминов и колосники в печи. Простая технология формовки и выплавки позволяет лить чугун в промышленных масштабах и домашних условиях.

Общие свойства чугуна

Чугун производят в доменных печах. Температура нагрева от горения газа и угольной пыли повышается. В результате получают 2 типа высокоуглеродистых сплавов:

• передельный,
• литейный.

Передельный сплав, в основном белый, очень твердый. Он содержит углерод в связанной форме, на изломе зерно белого цвета. Очень твердый, режущим инструментом не обрабатывается. Используется как основное сырье для получения сталей различных марок.

Остальные виды чугуна: серый, ковкий, высокопрочный. Они имеют высокую жидкотекучесть, используются для изготовления деталей методом литья в формы с последующей обработкой резанием. Твердость значительно выше, чем у незакаленных сталей. Высокое сопротивление стиранию. К недостаткам относится хрупкость, низкий предел сопротивления на изгиб и кручение.

Ковким назвали чугун за относительно высокую пластичность и устойчивость к динамическим нагрузкам. Он прочнее серого, благодаря компактным хлопьевидным включениям графита, расположенным между зерен. У высокопрочного сплава графит имеет шарообразную форму. Остальные виды чугуна содержат свободный углерод в виде пластин графита по границам зерен и относительно легко ломаются. На самом деле никакой вид чугуна ковать нельзя.

При обработке чугуна резанием на малой подаче и скорости получается поверхность с высокой чистотой. Размеры с точностью до 0,02 мм.

Производство чугуна

При запуске доменной печи в нее послойно засыпают кокс и агломерат — обогащенная железная руда с флюсом. Снизу через форсунки вдувается кислород, подогретый газ. В процессе сгорания угля происходит химическое превращение его в двуокись углерода CO2, затем в окись — CO, которая окисляет железо, выделяя его из руды и делая твердым.

Доменный процесс непрерывный. Руда и флюс добавляются регулярно. Когда скапливается определенное количество чугуна, его выпускают в ковш, затем разливают по формам. Жидкий шлак предотвращает окисление расплавленного металла. Его сливают после чугуна через леток, расположенный выше, и вывозят за пределы цеха. В дальнейшем используют как сырье для производства цемента и в строительстве.

Преимущества чугунного литья

Изготовление деталей из чугуна стоит значительно дешевле, чем сделать аналогичные изделия из стали или бронзы. Повышенное содержание фосфора делает чугун жидкотекучим. Он легко заполняет все пустоты в форме, включая мелкие элементы. По красоте и разнообразию чугунные решетки выглядят лучше кованых. Они устойчивы к влаге, не требуют регулярного ухода.

Литье из чугуна имеет самые разные формы, может длительное время находится в воде и земле, невосприимчивы к низким температурам. Изготовление труб и фитингов, муфт, вентилей имеет простую технологию,по сравнению с другими материалами.

Усадка чугуна во время остывания практически отсутствует. Это позволяет делать отливки с минимальными отходами: малыми прибылями, без накопителей. Обработка деталей сводится к проточке посадочных мест.

Чугунные втулки ставятся в подшипники скольжения на низкооборотистые валы. Имея высокую износостойкость стиранием, они служат дольше шарикоподшипников и стоят в несколько раз дешевле.

Металлические конструкции. Аварии и безопасность.

Для изготовления деталей из чугуна в домашних условиях необходимо иметь под рукой профессиональный инструмент и знать технологию литья. Она подходит для того, чтобы в домашних условиях создать небольшую деталь с упрощенной формой. Создание технологически сложных изделий требует уже профессионального подхода.

Технология литья

Если в промышленных условиях литье чугуна подразумевает использование специальных форм, для литейного дела в домашних условиях требуется подготовить такую форму, следуя определенным правилам. Подготовка литейной формы происходит в формовочном ящике, для его изготовления лучше использовать необработанные доски. Размеры ящика должны в 1,5-2 раза превышать размеры деталей, которые планируется создать. Чтобы узнать о готовых изделиях из чугуна и возможности их изготовления под заказ, нажмите сюда.

Формовочный ящик делится на две основных части – нижнюю (в виде ящика с дном) и верхнюю (в виде рамки с несколькими поперечинами посередине). Чтобы соединить эти две части, используются фиксаторы, а в самой рамке создаются углубления. Формовочная земля для изготовления детали готовится на основе смеси из песка, каменноугольной пыли и глины.

В качестве модели для изготовления детали может служить как сама деталь, так и созданная из дерева или металла запчасть. Формовка изделия подразумевает утрамбовку земли, покрытие модели порошкообразным графитом. Модель в формовочную землю должна заходить на половину.

Плавка металла осуществляется в емкости из чугуна или металла с носиком. Расплавленный для создания детали металл заливается через литейное отверстие. А в качестве техники для нагрева чаще используется муфельная печь. В ней создается температура в пределах 800-900 градусов.

Литье чугуна для создания мелких деталей

Чтобы создать мелкие детали из чугуна в домашних условиях, следует использовать ручную центрифугу, она позволит равномерно распределить смесь для заготовки во все полости заготовки. Однако применение центрифуги эффективно только тогда, когда литой материал находится еще в виде жидкой формы. Затем из формы вынимается отливка, литники подлежит удалению. Если требуется, то проводится косметическая обработка изделия.

Таким образом, для создания любых деталей из чугуна требуется не только иметь под рукой профессиональный инструмент, но и условия, которые позволят создать детали с нужными формами и высокого качества. Чугун, изготовленный любителем, может не иметь высокую прочность, однако полноценное изучение технологии позволяет повысить прочность изделий из металла.

Технология литья из чугуна

Литье чугуна производится в строгой последовательности:

• загрузка шихты,
• непрерывный процесс плавления в доменной печи,
• заливка готового чугуна в ковш,
• разливка по подготовленным формам,
• охлаждение,
• отжиг,
• очистка от окалины.

При изготовлении труб и полых деталей применяют центробежное литье. При этом способе в быстро вращающуюся форму заливают чугун. Под действием центробежной силы жидкий металл растекается по поверхности на заданную толщину.

Остальные детали заливают по форме, которая заранее изготавливается, в землю.

На качество конечной заготовки влияет не только сплав и температурный режим, но и сама форма. В том случае, когда кокиль в шлаке или в трещинах, то это в значительной степени снизит качество болванки. Поэтому прежде заливать форму необходимо ее внимательно осмотреть на то есть ли там трещины и присутствуют ли посторонние предметы и примеси. Далее необходимо удалить старую краску, смазку, шлак, окалину, любую грязь, которая может попасть в жидкий металл.

После того, как вы очистите кокиль его необходимо собрать, далее установить стержень и начать процесс заливки используя при этом специально отверстие. Как правило, на заводе кокили устанавливают на конвейере, и они движутся мимо ковша с расплавленным чугуном. Иногда формы могут находиться в неподвижном состоянии, и вместо конвейера будет двигаться ковш.

Таким образом, современная технология литья чугуна для изготовления различных деталей практически осталась прежней, но и как раньше она востребованная и актуальная. Чугун сохраняет свои позиции, и то что появились новые материалы и технологии не изменило этой ситуации. Спрос на него остается стабильным во многих странах.

Процесс литья из чугуна

При накоплении в нижней части печи достаточного количества жидкого металла пробивают леток, и раскаленная масса льется в ковш, из которого и производится непосредственно литье чугуна в формы. Инструмент для разливки — ковш, имеет внизу отверстие с пробкой. Через него производится заливка мелких деталей. Для габаритных тяжеловесных отливок, когда надо быстро заполнить форму, могут использовать носик в верхней части ковша, наклонив его с помощью крана.

Подготовка моделей

Модели изготавливаются из различных материалов. Для изготовления малых партий и единичных заготовок крупногабаритных деталей используют дерево. Модель повторяет наружную форму детали с припусками на усадку. В места расположения отверстий вставляют стержни из формовочной смеси.

В качестве материала для изготовления моделей используют:

• воск,
• гипс,
• пластмассу,
• пенопласт.

Для изготовления больших партий отливок, начиная с нескольких сотен, со сложной конфигурацией используют изготовленные на станках ЧПУ и другом оборудовании модели из бронзы, латуни, алюминиевых сплавов. В результате получается отливка с большой точностью наружных размеров, не нуждающаяся в обработке.

Формовка

Модель вставляют в металлическую форму, и оставшееся пространство заполняют песчано-глиняной смесью. Для получения плотной оболочки смесь уплотняют на вибростендах или утрамбовывают ручным пневмоинструментом.

Большие формы заполняют в несколько этапов, подсыпая смесь. Затем модель вынимают. Поверхность формы обрабатывают антипригарным составом и сушат.

Заливка металла

Формы выставляют в один ряд на специально подготовленное место. Над ними устанавливаются литники для заливки. Ковш заводится над формами и быстро заполняет их. Если чугун льется долго, отливки будут неравномерно охлаждаться, могут образоваться расслоения металла внутри.

Завершающие операции

После заливки формы остаются в яме для равномерного остывания на 12–60 часов. Продолжительность процесса зависит от наибольшего сечения отливки.

Остывшую форму достают, освобождают деталь от формовочной смеси и вместе накопителями и прибылями помещают в термическую печь на отжиг. Металл нагревают до 800⁰–900⁰, в зависимости от массы отливки и марки чугуна. Затем выдерживают при заданной температуре несколько часов. Чугун вместе с печью медленно остывает до 300⁰. Затем отливку достают, и охлаждение продолжается на воздухе.

После отжига структура чугуна выравнивается, снимаются напряжения. Теперь обрезаются технологические надставки и другие элементы. Производится зачистка поверхности от остатков формовочной смеси, окалины.

Плавка металла при помощи модифицированного трансформатором СВЧ-печи

Плавить металл могут только металлурги в Челябинске – таково мнение большинства граждан, слышавших о выплавке лишь на уроках физики и химии в школьные годы, но не сталкивавшихся с технологией в реальной жизни. Для процесса, как мы помним, необходимо использовать доменную (для выплавки чугуна) или мартеновскую (в ней уже добывают сталь заданных показателей на высоких температурах) печи.

Это сложный процесс колоссальных масштабов. Но так ли он неподъемен в гораздо более миниатюрных условиях? Благодаря технологиям ответ будет таким: расплавить большую часть марок стали возможно при использовании современных технологий, причем даже в домашних условиях. К примеру, сегодня используется электросталеплавильный способ, в котором главную роль играет электродуга.

С его помощью умельцы действительно расплавляют нетугоплавкий металл в домашних условиях. Выглядит это эффектно и, по всей видимости, достаточно эффективно. Никаких разжиганий коксового угля, поддержания температуры при помощи поддувала и других манипуляций. Современные методы куда как проще, при условии, естественно, что руки и голова растут из нужных мест, так сказать:

Видео взято с YouTube-канала Огненное ТВ

Вариаций создания мини-плавилен предостаточно, и вот какой необычный проект мы нашли для вас в очередной раз.

ВНИМАНИЕ! Опыт показан в познавательных целях. Не повторять! ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ! Подобные эксперименты – это не только крайне пожароопасно в домашних условиях, но также плавка металла опасна для здоровья. Помимо возможных сильнейших ожогов (температура плавления различных металлов начинается от 232 у олова до 1200 у стали и выше – по сути, это температура лавы!), пары также крайне опасны. Не зря работа металлургов считается вредной.

Литье чугуна

«ЭнергоМашСнабжение» выполняет чугунное литье для разных отраслей промышленности. Чугунолитейный цех включает плавильный, формовочный и стержневой участки с общей проектной мощностью 25 000 тонн в год. И каждый оснащен мощными печами и другим дорогостоящим оборудованием, в том числе современными формовочными машинами и смесителями для создания деталей из высокопрочного, антифрикционного, серого и кремнистого чугуна. Такая производственная база позволяет получать чугунные отливки весом от нескольких граммов с точными габаритами в соответствии с ГОСТами.

Технологии литейного производства

1. В песчано-глиняные формы. Чугунные отливки получаются без внутреннего напряжения благодаря естественной усадке.
2. В холоднотвердеющие смеси. На выходе — изделия с высоким качеством поверхности. Способ подходит и для деталей сложных форм.
3. По выплавляемым моделям. Можно добиться минимального количества припусков для дальнейшей механообработки. У готовых элементов будет высокая геометрическая точность.
4. В кокиль с использованием разборных форм. В них заливается расплавленный чугун, а после его охлаждения и отвердевания части кокиля снимаются.

Номенклатура изделий

Принимаем заказы на литье корпусных деталей, элементов печного и котельного оборудования, запорной арматуры, высокоточных изделий для сельскохозяйственной техники, бурильных установок, агрегатов для нефтеперерабатывающей отрасли, машиностроения, металлургии. Также отливаем бытовые и промышленные колосники, кронштейны, шкивы, маховики и художественные элементы. Всего в ассортименте более 7 000 позиций, которые востребованы в самых разных сферах. Плюс работаем по чертежам клиента.

Качество чугунного литья регламентируется ГОСТ 1412-85, 7293-85, Р 53464-2009 и другими стандартами. Но с учетом специфики технического задания заказчика и условий эксплуатации деталей возможно отступление от нормативов, например превышение требований или изменение массогабаритных характеристик готовых отливок. Чугун проверяется в лабораториях «Спектролаб» и «Георг Фишер Диса», поэтому эталонное качество гарантировано. Возможно производство крупнотоннажных чугунных отливок массой от 0,1 до 20 тонн в специальных кессонах и опоках.

Этапы литья чугуна

• Работа с чертежами, техническим заданием и документацией.
• Создание макета детали.
• Выбор материалов, технологии литья и оборудования.
• Проектирование производственных операций, внедрение схемы.
• Утверждение промежуточного результата, плана изготовления.
• Выпуск пробной партии (при необходимости).
• Запуск автоматического производства на линиях, разработка серий.
• Дополнительная механическая и химическая обработка отливок (если требуется).

Каждая фаза литья строго контролируется, поэтому готовые элементы из чугуна имеют высокую точность и полностью соответствуют ТЗ.