Литье алюминия в домашних условиях

Как отлить деталь сложной формы из алюминия

На промышленных предприятиях зачастую используют металлические формы. Литейные формы для отливки алюминия можно получить из различных материалов. Чаще всего, используют гипс. Гипс можно приобрести в любом строительном магазине по любой приемлемой для вас цене. Рекомендуется использовать скульптурный или белый гипс.

 

Отличный вариант — скульптурный, который маркируется Г-16. В связи с высокою ценою можно заменить на Г-7 — обычный белый гипс. Категорически запрещается выполнять замену на алебастр, несмотря на то что они в строительных работах часто взаимозаменяемые.

Рассмотрим простой способ отливки детали из алюминия своими руками в домашних условиях.

Чтобы отлить деталь из алюминия нам потребуется:

  • сосуд для плавки;
  • металлолом;
  • форма для плавки.

Основные этапы процесса:

1. Подготавливаем сосуд для плавки (можно использовать сосуд из части стальной трубы).

2.  Изготавливаем форму для плавки. Если деталь имеет сложную конструкцию, то форма может иметь несколько составляющих.

В нашем варианте форма будет состоять из двух частей. Сначала продумайте, как упростить деталь для удобства (рекомендуем укрепить отверстия с помощью скотча).

Форму очень просто сделать из скульптурного гипса (не применяйте алебастр!). Можно воспользоваться пластилином.

3.  Прежде чем заливать гипс, следует смазать ёмкость маслом, чтобы гипс не смог прилипнуть к ёмкости.

4. Аккуратно залейте гипс, периодически встряхивайте форму для того, чтобы вышли пузырьки.

Важно знать: процесс затвердевания гипса достаточно быстрый, поэтому будьте внимательны и постарайтесь вовремя установить модель в гипс. Кроме этого, рекомендуется установить в гипс предмет (например, небольшую палку), который станет каналом для заливки нашей детали

Кроме этого, рекомендуется установить в гипс предмет (например, небольшую палку), который станет каналом для заливки нашей детали.

5.  Необходим первичный слой для предстоящей заливки.

Берём сверло и делаем 4 небольших отверстия, форму обрабатываем маслом. Это необходимо для того, чтобы готовые детали форм лежали максимально устойчиво в процессе отливки.

6.  Делаем заливку второго слоя.

7. После того, как произойдёт затвердевание, необходимо аккуратными движениями извлечь форму из ёмкости и разделить половинки.

8.  Перед отливкой обрабатываем форму сажей, чтобы избежать прилипания жидкого алюминия. Форму необходимо просушить. Естественным путем процесс сушки происходит целый день. Желательно просушить гипсовую заготовку в духовом шкафу. Начинать с температуры 11С  — один час и два часа при температуре 300С. В гипсе необходимо предусмотреть отверстия для заливки алюминия и удаления остатков воздуха.

Таким способом плавим алюминий.

9. Затем жидкий металл помещаем в форму и ждём полного остывания.

В результате получаем нужную заготовку, затем её шлифуем и делаем специальные отверстия.

Необходимое оборудование

Чтобы изготовить алюминиевые детали разного назначения с высокой точностью под давлением, потребуется специальное оборудование: автоматическая машина и прочные пресс-формы. Для литья алюминия их обычно делают на основе стальных сплавов.

Их поверхность отливки должна быть почти идеальной, не допускаются никакие искажения геометрической конфигурации и размера. Пресс-форма должна быть оснащена механизмом, благодаря которому из нее готовую деталь можно будет извлечь без труда. Помимо этого, в ее составе должны присутствовать и подвижные стержни из металла, с помощью которых образуются внутренние полости заготовок.

Будущим изделиям, которые вы будете заливать в специальные формы, потребуется придать ту или иную конфигурацию, которые преимущественно зависят от самих форм. В таком литейном процессе также используются специализированные машины и прочее оборудование.

Литейные машины могут иметь холодную или горячую камеру, в которой осуществляется процесс прессования форм. Обычно машины с горячей камерой для плавки металла применяются для изготовления сплавов преимущественно на основе цинка. Нужное давление в них нагнетается благодаря применению поршня или сжатого воздуха. Под давлением расплавленная смесь медленно вытесняется вовнутрь предварительно приготовленных пресс-форм.

А машины, где применяют холодное давление, в основном используются тогда, когда потребуется сделать отливки с добавлением медных и магниевых сплавов. Расплавленная смесь в таком случае в процессе литья попадает вовнутрь форм под очень большим давлением, иногда оно может составлять около 700 мегапаскаль.

Благодаря литью под давлением можно в плане производительности достичь высоких показателей, также не нужно будет детали подвергать дополнительно механической обработке. Машины отличаются по моделям в зависимости от своих рабочих параметров.

Производство форм

Специальные литейные машины в домашних условиях практически не используются. Это не целесообразно не только в отношении больших затрат на их приобретение, но и потому что процесс достаточно сложный в техническом плане. А еще оборудование, которое работает под давлением, очень габаритное.

В домашних условиях выплавляемым изделиям на основе алюминия требуемая форма придается ручным способом. Форму при этом тоже можно сделать самому. Многие домашние мастера применяют методику литья «в землю», благодаря которой можно в итоге получить необходимые алюминиевые детали без специального оборудования.

Моделям форм, с которыми приходится работать, вы сможете придать определенную конфигурацию, причем сами формы изготавливаются на основе подручных материалов своими руками. В частности, форму можно получить из простого цементного раствора. В такой ситуации выплавляемой заготовке можно придать прямоугольную или квадратную форму. В интернете можно отыскать видеоуроки, как правильно залить алюминий в цемент.

Для литья нередко применяются гипсовые формы. Гипсовым моделям в такой ситуации можно придать почти любую конфигурацию. Очень важным показателем при работе с формами является усадка материала. При его застывании он должен быть минимальным.

Под заливку алюминия моделям можно придать желаемую конфигурацию благодаря применению воска. Но здесь нужно сказать, что посредством воска можно изготавливать на основе алюминия только небольшие детали. Благодаря ряду эксплуатационных характеристик восковым моделям можно будет придать даже сложные конфигурации, но изготовить детали таким способом можно только один раз.

https://youtube.com/watch?v=gpariUr_FZE

Литейным методом можно с легкостью изготавливать детали на преимущественно дюралевой основе. Дюраль — это материал, состоящий преимущественно из алюминиевого сплава с рядом других компонентов. Но нужно знать, что заготовки, которые выплавляются на его основе, застывают долго.

Модели, которые используются под литье металла, должны обязательно быть подготовлены: их потребуется очистить и нанести масло в качестве смазки.

Литье алюминия в домашних условиях

Литье алюминия можно осуществлять не только в условиях промышленного производства, но и даже в домашних условиях. Всё что необходимо для этого – подбор формы, подходящей по объёму и создание места для подготовки материала.

Литье осуществляется в несколько этапов:

  1. подготовка исходного материала – удаление грязи с заготовки, измельчение лома на мелкие детали;
  2. осуществление непосредственной плавки алюминия;
  3. наполнение (заливка) формы необходимым объёмом материала.

В чём плавить алюминий? Как уже говорилось ранее, для плавки необходимо достичь температуры, равной приблизительно 650°С. Это возможно только в замкнутом пространстве, так как открытое пламя не позволит добиться такой величины. Поэтому для производства вполне подойдёт самодельная печь.

Сделать её довольно просто:

  1. взять ёмкость, например, кастрюлю;
  2. сбоку сделать отверстие, в которое поместить трубу (в данном случае подойдёт труба от пылесоса, который и будет подавать воздух, тем самым поддерживая пламя);
  3. внутрь самодельной печи ставят форму для плавки, закладывая её углём по периметру;
  4. после поджигания угля, необходимо постоянно подкачивать воздух, что пламя не погасло; крышка должна быть прикрыта не плотно, оставляя место для выхода дыма.

Технологии литья

Существуют различные способы получения алюминиевых изделий литьем, каждый из которых позволяет в тех или иных условиях изготовить необходимые отливки.

Литье под давлением

Такое производство осуществляется с использованием специальных машин. В основе конструкции – гидравлический пресс, работающий под высоким давлением сжатого газа, для высокоточного создания алюминиевой детали.

Такое литье избавляет от необходимости дальнейшей обработки детали, так как литые детали, изготовленные подобным образом, имеют высокую точность и полностью готовы к использованию. Это значительно экономит исходные материалы. Кроме того, производство не требует использования дополнительных формовочных смесей, что значительно сокращает вредное воздействие материалов. Обработка алюминия под давлением подходит для производства сложных деталей разных форм.

При использовании данной технологии литья не ухудшается качество алюминия, что позволяет применять его для отливок изделий повышенной прочности.

Литье под давлением считается наиболее экологичным способом и одним из самых не дорогостоящих, поэтому активно используется в промышленном производстве.

Литье в кокиль

Самый выгодный способ – алюминиевое литье кокилем. Он представляет собой металлическую форму, позволяющую изготовить деталь любой сложности. В зависимости от целей, форма может быть двух видов:

  1. цельная – представляет собой готовую форму, в которую заливается сплав, а по завершении работы отливок достают при помощи рабочих инструментов;
  2. разборная – используется для изготовления деталей повышенной сложности;

Суть технологии заключается в следующем:

  1. в начале форму нагревают до температуры равной примерно 310°С и наносят на неё специальную краску, способную выдержать высокие температуры. Если работа происходит с разборной формой – её части скрепляют стержнем. Главное – сделать это максимально точно и прочно.
  2. Далее в полученную форму заливается необходимый объём расплавленного алюминия. В отличие от первой технологии, такое литье требует гораздо больших временных затрат. Однако, себестоимость форм значительно ниже цен на дорогостоящее оборудование, в котором применяется гидравлический пресс.

С другой стороны, если есть необходимость в быстром получении большого количество деталей, необходимо приобрести сразу несколько форм. Несколько увеличивается и расход исходных материалов. Но экономически выгодным становится тот факт, что использование одной матрицы позволяет получить большое количество отливок.

Плавление и заливка алюминия в форму

Алюминий можно расплавить в любой консервной банке. В качестве источника тепла следует использовать газовую горелку. При этом портативная горелка значительно лучше. Дело в том, что температура горения пропана ниже, чем изобутана, которым заправляются баллончики для портативных плиток и горелок. Хотя и пропан в состоянии расплавить алюминиевую проволоку и листовой металл.

ФОТО: YouTube.comАлюминий плавится в консервной банке при помощи пропановой горелки

Когда металл расплавлен, его можно заливать в форму. При этом части гипсовой формы должны быть стянуты. Идеальным инструментом для этого будет струбцина. Скотч, используемый ранее, здесь не подойдёт – он попросту расплавится.

ФОТО: YouTube.comРасплавленный алюминий заливается в стянутую струбциной форму

Остаётся дождаться полного остывания.

Литье серебра

Благородный металл серебро является одним из древнейших металлов, освоенных человечеством. Нахождение в природе в самородном виде, а также невысокая температура плавления- 962 °C дало нашим далеким предкам возможность использовать этот металл в IV -III тысячелетии до н.э.

Серебро — мягкий, пластичный металл, отлично подходящий для производства украшений, ритуальных предметов, зеркал и для чеканки монет.

Серебро обладает наилучшей среди металлов электропроводностью и применяется в наиболее ответственных электроприборах и компонентах. Отличная теплопроводность дает возможность применения и в теплотехнике.

Благородный металл в 19-20 веке широко использовался в фотографии.

Издавна было замечено еще одно важное свойство — бактерицидность. Сосуды и фильтры из серебра применяются для обеззараживания воды

В христианстве и некоторых других религиях в серебряных сосудах приготовляется т.н. «святая вода», помогающая при соответствующей молитве от всех недугов.

Изготовление муфельной печи своими руками

Для изготовления прибора нам понадобятся следующие инструменты и материалы:

  • проволока;
  • болгарка;
  • кирпич (7 шт.);
  • защитные очки;
  • молоток;
  • металлическое ведро;
  • кусок железа и пр.

Этапы строительства печи:

  • Подготовить простые кирпичи, которые будут служить аккумулятором температуры. С каждого бока кирпича при помощи болгарки, вырезать отсек, так чтобы получилось рабочее пространство для электронагревателя.
  • Кирпичи обмотать проволокой для прочности конструкции.
  • Установить огнеупорную камеру, в качестве которой можно использовать металлическое ведро или другую ёмкость из невозгораемого материала.
  • Корпус печи изготавливается из металлического листа (1-1,5 мм).
  • Поскольку рабочая камера прибора предварительно устанавливается на кирпичи с теплоизоляционным слоем, высота ведра рассчитывается с некоторым запасом.
  • Для облегчения процесса закручивания листа в трубу рекомендуется использовать специальные арматурные кольца.
  • Затем необходимо соединить концы арматуры, так чтобы получилась форма круга. Для этой цели используется молоток.
  • Кольца устанавливаются на скрученный лист и соединяются по окружности. К нижнему кольцу приваривается металлическое дно.
  • Для установки рабочей зоны, в кирпиче делается специальное отверстия для электронагревателя.
  • Кирпичи обязательно нумеруются и укладываются плотно друг к другу, согласно нумерации.
  • Устанавливается нагревательная спираль из февраля либо нихрома. Чтобы не допустить замыкания, витки спирали аккуратно наматываются на небольшом расстоянии друг от друга.
  • Элементы устройства закрепляются раствором.

Для большей функциональности допускается установка двух электронагревателей, которые можно включать по очерёдности либо одновременно. Например, для пайки малого количества сырья включается только один нижний нагреватель, а если масштаб плавки большой — используется два прибора.

Муфельная печь с вертикальной загрузкой очень компактна, что позволяет хранить её на даче, в гараже или на балконе.

Принцип действия печи довольно простой: ёмкость для пайки (тигель) с помещённым туда сырьём устанавливается на рабочую поверхность печи где и нагревается до нужной температуры (660 °C). Нагретый металл выливается в заранее приготовленную литейную формочку, которую можно сделать из гипса или какого-нибудь другого негорючего материала. Для изготовления формы рекомендуется использование белого или скульптурного гипса, который можно приобрести в любом магазине стройматериалов.

Как уже было сказано ранее, для пайки алюминия в печи нужен специальный ковш (тигель), который изготавливается из металла, имеющего температуру плавления боле высокую, чем у алюминия либо из огнеупорного материала. Для изготовления ёмкости для плавки алюминия применяется фарфор, графит, корунд, кварц, сталь или чугун. Ковш можно приобрести в специализированном магазине либо изготовить самостоятельно. Размер тигля определяется предполагаемым количеством сырья для плавления.

Металл необходимо уложить как можно плотнее и немного спрессовать. Так как во время плавления алюминий существенно теряет в объёме, следует периодически добавлять сырьё в ковш.

Важно. Добавляемое сырьё должно быть абсолютно сухим, так как даже малое количество влаги, попавшее в раскалённый алюминий может вызвать резкий всплеск, вследствие которого металл выплёскивается из печи и может причинить вам сильные ожоги, особенно опасно, если расплавленный алюминий попадёт в глаза

Поэтому перед началом работ следует позаботиться о своей безопасности: приобрести защитные очки или маску, а лучше обзавестись специальным огнеупорным костюмом металлурга.

В процессе плавки металла в домашних условиях, на поверхности раскалённого алюминия будет появляться оксидная плёнка, а также образовываться различный шлак (старая покраска, частички грязи и пр.). Его количество напрямую зависит от качества сырья. Перед тем как разлить расплавленный металл по формочкам, необходимо снять шлак, воспользовавшись специальными приспособлениями. Затем алюминий рекомендуется подержать в печи ещё некоторое время для придания металлу большей текучести. Это значительно упростит его дальнейшее литьё.

Заливка строительного гипса в формочку

Большое количество гипса замешивать не стоит. Его должно хватить на половину формочки. Но перед тем как его замешать, форму требуется смазать изнутри. Для этого подойдёт любая густая смазка вроде солидола или литола.

Сначала формочка заливается до половины.

ФОТО: YouTube.comФорма заполняется наполовину, после чего немного разравнивается

Теперь в гипс нужно уложить и немного притопить деталь, вылепленную из пластилина. Деталь должна быть притоплена до верхнего уровня гипса. Теперь остаётся ждать, пока алебастр подсохнет. После этого в нём делаются небольшие заглубления при помощи сверла. Впоследствии они не дадут частям опалубки сдвинуться по отношению друг к другу.

ФОТО: YouTube.comОтверстия необходимы, чтобы части формы не сдвинулись по отношению друг к другу

Снова в ход идёт смазка. Она наносится на всю горизонтальную поверхность. Теперь можно снова замешать гипс и долить до верха. Форма для отливки практически готова.

ФОТО: YouTube.comСмазка не даст половинкам формы слипнуться

Процесс изготовления

Установка по уровню

Так как мои формы для отливки имеют форм-фактор ванночки, то их нужно установить горизонтально при помощи уровня. После замера я подложил под низкий край картонки и все готово.

Определение объема формы

Для начала нужно понять сколько понадобится силикона для изготовления конкретной формы. Проще всего использовать воду. Заполняем форму водой и выливаем ее из формы в мерный стаканчик. В моем случае объем составил 130 мл. Вторая форма почти так же. Итого получилось 260 мл.

Теперь про емкость для замешивания силикона. По сути, нужен мерный стаканчик с двумя метками 130 мл и 260 мл, чтобы по очереди залить два компонента силикона.

Я вышел из положения так: взял одну из двух китайских палочек, поместил ее в емкость и залил внутрь 130 мл воды. В том месте, где оказалась грань между сухой палочкой и мокрой, прочертил линию. Затем добавил в емкость еще 130 мл и прочертил вторую риску.

Приготовление силиконовой смеси

Для приготовления силиконовой смеси нужно смешать два компонента жидкого силикона в равных пропорциях и тщательно перемешать.

Компонент B:

На все про все есть 15 минут, после силикон станет застывать и его невозможно будет вылить в форму.

Заливка силикона в форму

В первую форму медленно и в одну точку стал лить приготовленную силиконовую смесь

Важно лить в одну точку, чтобы силикон сам распространялся по форме и выгонял воздух. Если начать перемещать струю, то может образоваться полость с воздушным пузырьком, и из-за этого внутри силиконовой формы окажется либо дырка, либо пустое место

Когда почти вся форма заполнилась силиконом, закрыл ее специально приготовленной крышкой с отверстиями. В одно из них вставил воронку и стал подливать в нее силикон. Вторая дырка нужна для выхода воздуха.

Важно отметить, что крышки нужно плотно прижимать к форме. Я делал это рукой, но было не очень удобно

На будущее изготовлю фиксаторы или защелки.

После того, как формы полностью заполнились силиконом, сверху поставил груз. В таком виде будет находится 24 часа для полного застывания.

Извлечение готовых силиконовых форм

Через сутки силиконовые формы готовы и их можно извлекать из оснастки. Для этого аккуратно плоским предметов (я использовал металлическую линейку) нужно поддеть с краю и медленно приподнять.

Дефекты и удаления излишек

Все таки образовались воздушные полости и теперь форма немного с браком. Для моей задачи это вообще не критично, но страдает товарный вид. В следующий раз это учту.

Между крышкой и формой существует небольшой зазор, силикон в него проникает и на форме остаются излишки. А еще в отверстиях для заливки тоже остается силикон и получаются наросты. Их легко удалить при помощи ножниц и канцелярского ножа.

Изготовление сложных форм

Отливки сложной конфигурации делают по другой методике. Чаще всего материалом служит гипс (алебастр). Формы без обратных углов и поднутрений могут быть разборными и состоять из двух или более частей. Долго они не прослужат, но несколько отливок вполне реально получить.

Сложный узел или декоративную объемную модель можно изготовить один раз, при этом форму придется разбивать. Есть два метода в работе. Можно изготовить восковую (парафиновую) модель, залить ее гипсом. Позже в процессе интенсивной сушки этот материал расплавится и выльется через летники.

Литье алюминия в гипсовую форму по пенопласту предполагает изготовление из этого материала макета будущей отливки. Он заливается подготовленной смесью и уже не извлекается. Расплавленный алюминий заливается поверх. Температура металла плавит пенопласт, он испаряется в процессе, а жидкий алюминий заполняет освободившееся при этом пространство.

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.

Видео:

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.

Видео:

Типичные ошибки и советы для правильного проведения литья

  1. При работе с гипсом следует избегать типичных ошибок. Несмотря на то, что гипсовые формы являются удобным способом отливки нужных конфигураций деталей, этот материал очень чувствителен к влаге. При обычной сушке на воздухе она остается в составе гипса. Это вредит качеству алюминиевой отливки, т. к. может спровоцировать образование мелких раковин и пузырьков. Поэтому сушить гипсовые формы нужно несколько суток.
  2. Металл перед заливкой должен быть достаточно горячим, чтобы успеть заполнить всю форму, прежде чем начать отвердевать. Поэтому после достижения температуры расплавления с учетом быстрого остывания алюминия не надо затягивать с его разливкой в форму.
  3. Не рекомендуется окунать полученную отливку в холодную воду для ускорения процесса отвердевания. Это может нарушить внутреннюю структуру металла и приведет к трещинам.

Видео:

P.S. Всё, можете начинать литье в домашних условиях!

Технологический процесс

В принципе, должна моделироваться ситуация промышленного литья с оговоркой на домашние условия. В любом случае необходимо подготовить сырье. Лом алюминия очищают от грязи, сторонних примесей, всевозможных наполнителей. Крупные части измельчают до нужного размера.

Технология литья алюминия состоит из нескольких этапов. Подготовленный лом плавят выбранным способом. При достижении текучей фазы с поверхности расплава снимается шлак. На завершающей фазе форма заполняется жидким металлом. Одноразовая форма разбивается после остывания.

Предварительно нужно определиться, что предстоит отлить. Даже если это пробная попытка плавки, есть смысл подготовить хоть какую-то форму. А вдруг удастся достичь нужной температуры? Интересно же увидеть результат плавки и оценить результаты: внешний вид, пористость, чистоту. Любой опыт, даже неудачный, пойдет на пользу.

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий