Procesul de turnare a metalelor

Turnarea este una dintre cele mai vechi metode de modelare a metalelor cunoscute de ființele umane. În general, înseamnă turnarea metalului topit într-o matriță refractară cu o cavitate a formei care urmează să fie realizată și permiterea acestuia să se solidifice. Cand
solidificat, obiectul metalic dorit este scos din matrița refractară fie prin ruperea matriței, fie prin îndepărtarea matriței. Obiectul solidificat se numește turnare. Acest proces se mai numește și fondare

1. Istoria procesului de turnare
Procesul de turnare a fost probabil descoperit în jurul anului 3500 î.Hr. în Mesopotamia. În multe părți ale lumii în acea perioadă, topoarele de cupru și alte obiecte plate au fost transformate în matrițe deschise din piatră sau coapte
lut. Aceste matrițe erau în esență într-o singură bucată. Dar în perioadele ulterioare, când au fost necesare obiecte rotunde, astfel de matrițe au fost împărțite în două sau mai multe părți pentru a facilita retragerea obiectelor rotunde
Epoca bronzului (c. 2000 î.Hr.) a adus mult mai mult rafinament în procesul de turnare. Probabil pentru prima dată a fost inventat un nucleu pentru realizarea buzunarelor goale în obiecte. Aceste miezuri erau făcute din lut copt.
De asemenea, procesul de cire perdue sau ceara pierdută a fost utilizat pe scară largă pentru realizarea de ornamente și lucrări fine.

Tehnologia turnării a fost mult îmbunătățită de chinezi de la aproximativ 1500 î.Hr. Înainte de aceasta, nu există dovezi ale unei activități de turnare găsite în China. Nu par să fi fost grozavi
famillar cu procesul cire perdue și nici nu l-a folosit pe scară largă, ci s-a specializat în matrițe din mai multe piese pentru realizarea unor lucrări extrem de complicate. Au petrecut mult timp perfecționând matrița până la ultimul detaliu, așa că cu greu
orice lucrare de finisare era necesară pentru turnarea din matrițe. Probabil au realizat matrițe de piese care conțin piese bine montate, în număr de treizeci sau mai multe. De fapt, multe astfel de matrițe au fost dezgropate
solicitând săpături arheologice în diferite părți ale Chinei.

Civilizația Indus Valley este, de asemenea, cunoscută pentru utilizarea extensivă a turnării cuprului și bronzului pentru ornamente, arme, unelte și ustensile. Dar nu s-a îmbunătățit mult tehnologia. Din vari
Multe obiecte și figurine care au fost excavate din siturile Indus Valley, par să fi fost familiarizate cu toate metodele de turnare cunoscute, cum ar fi matrița deschisă, matrița de piese și procesul cire perdue

Deși India ar putea fi creditată cu invenția oțelului creuzet, nu s-a evidențiat o mare parte din fierul în India. Există dovezi că fondarea fierului a început în jurul anului 1000 î.Hr. în Siria și Persia. Pare ca
că tehnologia de turnare a fierului în India a fost utilizată încă din vremea invaziei lui Alexandru cel Mare, în jurul anului 300 î.Hr.

Celebrul stâlp de fier situat în prezent lângă minarul Qutb din Delhi este un exemplu al abilităților metalurgice ale indienilor antici. Are o lungime de 7,2 m și este realizat din fier pur maleabil. Se presupune că acesta este al
perioada lui Chandragupta II (375-413 d.Hr.) din dinastia Gupta. Rata de ruginire a acestui stâlp, care se află în aer liber, este practic zero și chiar și porțiunea îngropată ruginește cu o viteză extrem de lentă. Acest
trebuie să fi fost mai întâi turnat și apoi ciocănit până la forma finală.

2. Avantaje și limitări
Procesul de turnare este utilizat pe scară largă în fabricație datorită numeroaselor sale avantaje. Materialul topit curge în orice secțiune mică din cavitatea matriței și, ca atare, în orice formă complicată - internă
sau extern - poate fi realizat cu procesul de turnare. Este posibil să turnăm practic orice material, fie el feros sau neferos. Mai mult, instrumentele necesare pentru turnarea matrițelor sunt foarte simple și
ieftin. Ca rezultat, pentru producția de încercare sau producția unui lot mic, este o metodă ideală. În procesul de turnare, este posibil să plasați cantitatea de material acolo unde este exact necesar. Ca rezultat
se poate realiza o reducere a greutății în design. Piesele turnate sunt în general răcite uniform din toate laturile și, prin urmare, se așteaptă să nu aibă proprietăți direcționale. Există anumite metale și loturi
care poate fi procesat numai prin turnare și nu prin orice alt proces, cum ar fi forjarea, din considerente metalurgice. Se pot realiza piese turnate de orice dimensiune și greutate, chiar și până la 200 de tone.

Cu toate acestea, precizia dimensională și finisarea suprafeței obținute prin procesul normal de turnare cu nisip nu ar fi adecvate pentru aplicarea finală în multe cazuri. Pentru a lua în considerare aceste cazuri, unele castin speciale
au fost dezvoltate procese precum scăderea prin presiune, ale căror detalii sunt date în capitolele ulterioare. De asemenea, procesul de turnare a nisipului solicită într-o oarecare măsură forța de muncă și, prin urmare, multe îmbunătățiri vizează acest lucru,
precum turnarea mașinilor și mecanizarea turnătoriei. Cu unele materiale este adesea dificil de îndepărtat defectele care rezultă din umiditatea prezentă în piesele turnate cu nisip

3. Termeni de distribuție
În capitolele următoare se vor vedea detaliile turnării cu nisip, care reprezintă procesul de bază al turnării. Înainte de a intra în detaliile procesului, ar fi definirea unui număr de cuvinte de vocabular de turnare
potrivit.

Balon - Un balon de turnare este unul care menține intacte matrița de nisip. În funcție de poziția balonului în structura matriței, acesta este menționat sub diferite nume, cum ar fi drag, cope și obraz. Este alcătuit din lemn
pentru aplicații temporare sau mai general din metal pentru utilizare pe termen lung.
Glisați - Balonul de turnare inferior
Cope - Balon de turnare superior
Obraz - Balon de turnare intermediar utilizat în turnarea din trei piese.
Model - Model este o replică a obiectului final care trebuie realizat cu unele modificări. Cavitatea matriței este realizată cu ajutorul modelului.
Linia de despărțire - Aceasta este linia de despărțire dintre cele două baloane de turnare care alcătuiesc matrița de nisip. În modelul divizat este, de asemenea, linia de despărțire între cele două jumătăți ale modelului
Placă de jos - Aceasta este o placă realizată în mod normal din lemn, care este utilizată la începutul fabricării matriței. Modelul se păstrează mai întâi pe placa de jos, se presară nisip pe el și apoi se trage prin tragere
Nisip de față - Cantitatea mică de material carbonos stropit pe suprafața interioară a cavității de turnare pentru a oferi o finisare mai bună a pieselor turnate
Nisip de turnare - Este materialul refractar proaspăt preparat utilizat pentru realizarea cavității mucegaiului. Este un amestec de argilă de siliciu și umiditate în proporții adecvate pentru a obține rezultatele dorite și înconjoară
model în timp ce realizați matrița.
Nisip de sprijin - Este ceea ce constituie cea mai mare parte a materialului refractar găsit în matriță. Acesta este alcătuit din nisip uzat și ars.
Miezul - Este folosit pentru realizarea de cavități goale în piese turnate.
Bazin de turnare - O mică cavitate în formă de pâlnie în partea superioară a matriței în care este turnat metalul topit.
Spure - Pasajul prin care metalul topit din bazinul de turnare ajunge în cavitatea mucegaiului. În multe cazuri, controlează fluxul de metal în matriță.
Runner - Pasajele din planul de despărțire prin care fluxul de metal topit este reglat înainte ca acestea să ajungă în cavitatea matriței.
Poartă - Punctul real de intrare prin care metalul topit pătrunde în cavitatea matriței.

Chaplet - Chaplets sunt folosite pentru a susține miezurile în interiorul cavității matriței pentru a avea grijă de propria greutate și pentru a depăși forțele metalostatice.
Chill - Chill sunt obiecte metalice, care sunt plasate în matriță pentru a crește rata de răcire a pieselor turnate pentru a oferi o rată de răcire uniformă sau dorită.
Riser - Este un rezervor de metal topit furnizat în turnare, astfel încât metalul fierbinte să poată reveni în cavitatea matriței atunci când există o reducere a volumului de metal datorită solidificării

4. Procedura de realizare a matriței de nisip
Procedura pentru realizarea unei matrițe tipice de nisip este descrisă în pașii următori

În primul rând, o placă de fund este așezată fie pe platforma de turnare, fie pe podea, făcând suprafața uniformă. Balonul de turnare este ținut cu capul în jos pe placa de jos, împreună cu partea de tragere a
model în centrul balonului de pe tablă. Ar trebui să existe suficient spațiu liber între model și pereții balonului, care să fie de ordinul a 50 până la 100 mm. Nisipul cu față uscată este presărat
placa și modelul pentru a oferi un strat antiaderent. Nisipul de turnare proaspăt pregătit, de calitatea necesară, este acum turnat în rezistență și pe model până la o grosime de 30 până la 50 mm. Restul balonului este
complet umplut cu nisipul de rezervă și ciocănit uniform pentru a compacta nisipul. Îngrijirea nisipului trebuie făcută în mod corespunzător, astfel încât să nu se compacteze prea tare, ceea ce face dificilă evacuarea gazelor,
nici prea slab, astfel încât matrița să nu aibă suficientă rezistență. După terminarea prelungirii, excesul de nisip din balon este complet răzuit cu ajutorul unei bare plate până la nivelul marginilor balonului.

Acum, cu un fir de aerisire, care este un fir cu diametrul de 1 până la 2 mm cu un capăt ascuțit, se fac găuri de aerisire în tragere până la adâncimea completă a balonului, precum și la model pentru a facilita îndepărtarea gazelor în timpul turnării
solidificare. Aceasta finalizează pregătirea dragului.

Balonul de tragere terminat este acum rotit pe placa de jos, expunând modelul așa cum se arată în fotografie. Folosind o pată, marginile de nisip din jurul modelului sunt reparate, iar jumătatea de acoperire a modelului este așezată peste
modelul de tragere, alinindu-l cu ajutorul știfturilor. Balonul de protecție din partea de sus a tracțiunii este situat aliniat din nou cu ajutorul știfturilor. Nisipul de despărțire uscat este presărat pe toată tracțiunea și pe model

Un știft pentru canalul de scurgere este situat la o distanță mică de aproximativ 50 mm de model. De asemenea, știftul de ridicare, dacă este necesar, este păstrat la un loc adecvat și nisip de turnare proaspăt pregătit similar cu cel al acestuia
a tragerii împreună cu nisipul de fund este presărat. Nisipul este bine bătut, nisipul în exces este răzuit și găurile de aerisire sunt făcute peste tot în rezistență, ca și în rezistență.

Știftul pentru sprue și știftul de ridicare sunt extrase cu atenție din balon. Mai târziu, bazinul de turnare este tăiat în apropierea vârfului sprue-ului. Copia este separată de tragere și orice nisip liber de pe interfața de copiere și tragere
de tragere este suflat cu ajutorul burdufului. Acum, jumătățile modelului cope și drag sunt retrase folosind vârfurile de tragere și lovind modelul în jur pentru a mări ușor cavitatea matriței, astfel încât
pereții matriței nu sunt răsfățați de modelul de retragere. Colierele și porțile sunt tăiate cu atenție în matriță, fără a strica matrița. Niciun exces sau nisip liber găsit în alergători și în cavitatea mucegaiului este suflat
departe folosind burduful. Acum, nisipul cu care se confruntă sub formă de pastă se aplică pe toată cavitatea mucegaiului și a alergătorilor, ceea ce ar conferi turnării finite un finisaj de suprafață bun.

Un miez de nisip uscat este preparat folosind o cutie de miez. După coacere adecvată, este plasat în cavitatea matriței așa cum se arată în fotografie. Copia este înlocuită pe tracțiune, având grijă de alinierea celor două prin intermediul
pini. O greutate adecvată este păstrată pe poliță pentru a avea grijă de forța metalostatică în sus în timpul turnării metalului topit. Matrița acum, așa cum se arată în fotografie, este pregătită pentru turnare.