Литье чугуна своими руками

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 06.10.2024

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.

Чугун в домашних условиях

Читал форум — так и не сообразил, удалось ли кому — нибудь отлить чугун с удовлетворительным качеством или хотябы изготовить из него подробность, а не просто расплавить. Как я соображаю, варганка маленькой (в величинах не более 50 л пропанового баллона ) не может быть, и она не даёт приемлемого качества металла (годного для изготовления деталей станков ). (про дальнейшее старение знаю). Для его улучшения используют печь накопления, где скапливается жидкий металл, проводят разбор, вводят лигатуры. Срубить это не действительно. Подобным типом, вариант с варганкой отпадает? Можно ли расплавить чугун (до 5 — 10 кг) в стальном тигле из обрезка баллона, например на газовых горелках или углём? Если используется качественный чугунный лом (напр, кусочки разбитой станины от советского станка ) и плавление идёт в тигле — обеспечивает ли это качество добытого продукта на выходе (режим термообработки, отливки, озлаждения и старения — это особо ) хотябы в химическом отношении — не выгорает ли при этом углерод и лигатуры?

Совершенно реально плавить чугун в домашних условиях, просто видать это пока отдельно никому не нужно. Вагранка маленькой быть не может, это правда, электропечи сеть непотянет, остается пламенная печь и плавить или в тигле или на поду. В тигле изменение состава чугуна будет меньшим. Тигли можно ваять самому из графита и шамотной крошки, правда они недолговечны зато дешего. Почитайте древние книжки по плавке, потом все доступно расписано и образы печей и режимы плавки. Мне тоже теперь сей процесс любопытен, начинаю постепенно проходить.

Правильное покрытие имеет вид лака, твёрдое и не размокает в водичке. Моя экспериментальная сковорода эксплуатируется уже полгода, при этом я её намеренно мою слабым мылом и не смазываю маслом. Только лишь вытираю и прогреваю на конфорке (последняя процедура ещё и позволяет избавиться от запахов последнего блюда ). За это время покрытие на дне процарапалось, так что в самое близкое время я её снизу полечу, а верх буду пока эксплуатировать в прежнем режиме.

А также перед сваркой детали нужно определить марку чугуна хотяб примерно, чтоб более точно определить способ сварки. Бывают разновидности. Литейный чугун маркируется как Л1 Л2 и так до Л6 вот есть и другие маркировки. Вот все знакомые мне маркировки. Л1 Л2 Л3 Л4 Л5 Л6 ЛР1 ЛР2 ЛР3 ЛР4 ЛР5 ЛР6 ЛР7. ЛР означает чугун литейный рафинированный магнием.

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:

Подготовка модели готового изделия
Изготовление формы для отливки
Расплавление чугунных чушек
Отливка расплава в формы
Извлечение отливок и их окончательная обработка

Существует несколько методов изготовления моделей и подготовка форм

Основные методы чугунного литья

Современная промышленность использует много различных методов производства чугунного литья. Они сводятся к нескольким основным методам литья:

внутрь формы помещается модель готового изделия, полностью повторяющаяся его форму, но превышающая его по размерам на величину литейной усадки. Глиняно-песчаная смесь трамбуется и уплотняется, обеспечивая полное прилегание к модели. Литье чугуна в форму осуществляется через специально предусмотренные отверстия — литники.

в гипсовые формы (и из других отвердевающих растворов);
в оболочковые формы;
в кокиль (металлические защищенные формы);
по выплавляемым моделям;
под давлением.
В газифицируемую модель

Специалисты различают несколько видов чугуна, в зависимости от содержания тех или иных примесей.

Серый чугун содержит от 2,9% до 3,7% графита и кремний, обладает отличными литейными свойствами:

низкая температура плавления
высокая текучесть расплава
малая усадка.

Является подходящим материалом для корпусов станков и механизмов, поршней и блоков цилиндров двигателей. Высокая хрупкость исключает применение материала в деталях, работающих на изгиб и растяжение. Литье серого чугуна преимущественно проводится в песчаные формы и в кокиль.

Высокопрочный чугун, ВЧШГ, содержит графит в шаровидной форме. Этот вид графита отличается высокой вязкостью и ковкостью, пригоден для кузнечной обработки. Из него отливают трубы, трубопроводную арматуру, ответственные и высоконагруженные детали механизмов.

Изделия из высокопрочного чугуна производят также методом литья в газифицируемую модель. Литье чугуна производится в форму из песчаной смеси, уплотненной вокруг полистироловых блоков моделей.

Для улучшения механических свойств отливки из высокопрочного чугуна подвергают термической обработке. Ее основные этапы:

нагрев до 850 °C;
выдержка в нагретом состоянии несколько часов;
медленное остывание в минеральном масле при 350 °C.

Термообработка повышает однородность материала и снимает внутренние напряжения в отливке, снижая вероятность возникновения трещин в процессе эксплуатации

Плавильная печь на угле своими руками

Внутри печи над воздушным каналом располагается так называемый колосник. Это специальная решетка, обычно сделанная из чугуна, на которую выкладывается топливо. Найти такую можно в магазине домашних печек и каминов. Я, собственно, и вынул ее из простаивающей домашней печурки.

Для улучшения прочности конструкции я слегка обварил свою плавильную печь металлическим пояском и прихватил его через арматуру ко внешней стене гаража. Лишняя прочность никогда не помешает, не сосиски же я в ней собираюсь плавить! Кроме того, выкладывал я ее огнеупорным кирпичом, поставленным на ребро — решил сэкономить кирпич и рабочее пространство. Получается, печь сложена даже не в пол-, а в четверть кирпича.

Остатками шамотной глины я обмазал внешнюю стенку плавильной печи. Может как-то повлияет на прочность. Хотя вся эта обмазка впоследствии потрескалась от нагрева.

Чтобы снизить количество потерь тепла, да и просто не обжечься о плавильную печь в процессе ее эксплуатации, я решил печь утеплить. Для этого использовал минеральную вату. Она не горит. Только руки от нее до сих пор чешутся! Если будете такую использовать, то работать надо в резиновых перчатках, защитных очках и респираторе!

Конечно, минеральную вату нельзя так просто оставлять торчащей наружу. По-хорошему ее нужно изолировать от влаги. Обычно в комплекте с такой ватой покупают еще защитную пленку. Я ее почему-то совсем забыл взять с собой из гаража, поэтому я просто соорудил кожух для своей плавильной печи из оцинкованного листа. Оцинкованный лист гнуть очень просто, если место сгиба хорошенько продубасить заостренной стороной молотка

Следующим этапом нужно изготовить тигель, специально адаптированный под мою плавильную печь на угле. Чтобы кокс отдавал максимум тепла плавящемуся алюминию, тигель нужно располагать как можно ближе к поверхности горящего кокса. Более того, в настоящих кузнях тигель полностью обкладывают углем со всех сторон. В результате жар и пламя полностью опоясывают тигель.

У меня в качестве тигля выступает обычный чугунный казанок, который мне удалось выпросить у тещи. Он, кстати, оказался эмалированным, поэтому его не пришлось красить специальными составами, отделяющими расплав алюминия от чугунной поверхности. Эта эмаль ни капельки не обгорела в процессе плавки!

В ручках казанка я просверлил пару отверстий и приделал на болтах удлинительные ушки. К ушкам приварил обрезки трубы, в которые вставляется специальная рогатулина, которую я также сварил чтобы тягать мой тигель вместе с расплавом из печки. Надо сказать, что даже без расплава эта оснастка получилась весьма увесистая!

Ну и под конец дня я решил-таки немного поплавить алюминий. Испытать возможности своей новой плавильной печи, да и вообще, познакомиться с технологией растапливания печи углем. К вентиляционному каналу я прислонил обычный форточный вентилятор, который очень быстро раздул кокс практически до бела.

В процессе плавки я немного угорел, потому как постоянно заглядывал в недра моей печки. Интересно же! Ощущения при этом, надо сказать, испытываешь какие-то странные — первобытные, что ли… На радостях даже заснял немного видео. В первом видео я только заложил немного алюминия.

А в следующем видео уже идет плавка алюминия.

Благодаря этой печке я научился отливать алюминиевую плиту своими руками и делать из нее алюминиевые радиаторы для РЭА (радио-электронной аппаратуры).

Обновление от 4.10.2016

Несмотря на всю крутость печи на угле, у нее есть недостатки, и весьма существенные. Первый и основной — затяжной и трудоемкий запуск печи. Угли сперва нужно разжечь и как следует раздуть. Второй — невозможность нормально контролировать температуру и управлять ей. Люди в угольных печах умудряются расплавить чугунный тигель вместо его содержимого — это и есть прямое следствие перегрева и невозможности контролировать процесс горения.

Поэтому я принял решение идти дальше на пути повышения эффективности процесса плавки металлов и создал газовую печь для плавки, которая на данный момент является лучшей из моих плавильных печей.

Производство чугуна

Производство чугуна из ряда главных показателей экономической мощи страны отошло в ряд второстепенных, но не потеряло своего значения для экономики.

Лидером в производстве чугуна с почти десятикратным отрывом является Китай- 543,748 млн. т в год, следом идут Япония 66,943 млн. т, Россия — 43,945 млн. т и Индия — 29,646 млн. т. Китай производит более 50% мирового чугуна.

Чугун производится в доменных печах, подготовленная железная руда плавится вместе с добавками, в качестве топлива используется коксующийся каменный уголь или природный газ.

Основное потребление чугуна происходит сегодня в качестве компонента для выплавки стали. Развитие чугунного производства идет в основном в направлении повышения его энергоэффективности, экологичности и снижения издержек.

Уникальные свойства чугуна — дешевизна, прочность и коррозионная стойкость позволяют черному металлу уверенно смотреть в будущее.

Чугунные отливки

Чугунные отливки бывают разных размеров — от мелких деталей до многометровых станин крупных станков. Конфигурация их тоже бывает самая разнообразная — от простеньких втулок до изысканных литых решеток и ворот.

Отливки из чугуна также подразделяются:

по назначению – на общие и специальные, такие, как антифрикционные, жаропрочные и т.п.
по структуре материала – на ферритные, перритные и смешанные
По виду содержащегося графита — на шаровидные, пластинчатые, хлопьевидные и вермикулярные
По содержанию углерода — на белые, серые и отбеленные

В металлургической науке существуют и другие классификации чугунных отливок.

Способы литья

Наиболее современный способ это литье по газифицируемым моделям. Этот способ позволяет не только осуществлять литье чугуна, но и получать стальные отливки. Способ отличается экономичностью, экологичностью и возможностью повторного использования материала форм.

Способ состоит из следующих этапов.

Подготовка моделей

Модели делают из предварительно вспененного и подсушенного полистирола с размером зерна 0,3— 0,9 мм. (в зависимости от габаритов детали). Материал задувается в формы, запекается и охлаждается.

Литье по газифицируемым моделям

Модели склеивают или спаивают в блоки. Далее блоки опускают в ванну, чтобы нанести противопригарное покрытие и высушивают. Если конфигурация изделия сложная, то покрытие наносят из сопла.

Формовка

Засыпанные и уплотненные формы перевозят в заливочный цех. Вакуумный насос завершает уплотнение песка и придание ему достаточной прочности.

Заливка металла

Металл заливают прямо в материал модели. Жидкий расплав испаряет полистирольные модели и заполняет все детали рельефа.

Продукты сгорания полистирола удаляются вакуумным насосом прямо через стенки формы.

Завершающие операции

Отливки из чугуна остывают в форме. Темп снижения температуры и общая его длительность определяется весом детали, толщиной ее стенок и требованиями производственного процесса. Далее формы разбиваются, отливки очищаются от остатков противопригарной краски, удаляются литники.

Плавка меди

В домашних условиях для плавки меди можно использовать материал пенобетон. Вырезается из такого материала 2 цилиндра, диаметром 100 мм. Высота одного 100 мм, а второго 15. Накладывая один на другой, сверлится посередине отверстие диаметром 15 мм. В большем цилиндре, посередине, изготавливается отверстие в виде воронки на глубину 85 мм. В середине цилиндра, с наружной стороны, прорезается канавка и ведется стяжка проволокой. Она нужна для того, чтобы деталь не развалилась от температуры.

На газовую плиту, ставится переходник. Сверху располагается больший цилиндр так, чтобы конусная воронка была направлена вверх. Сверху накрывается маленьким цилиндром с отверстием. Зажигая горелку, опускают кусочек медного стержня в маленькое отверстие до упора в стенку воронки. Через минуту стержень расплавится.

Преимущества чугунного литья

Чугунное литье отличается от отливок из других материалов рядом преимуществ, таких, как:

дешевизной
высокой прочностью и износостойкостью
высоким качеством поверхности, сводящим к минимуму последующую механическую обработку

Характеристики и применение чугуна

Важно отметить, что при использовании современных методов литья дешевле получается не только сама отливка, но и конечная продукция. Многие производства, в конце 20 века заменившие чугунные детали своих изделий на стальные, вернулись или планируют вернуться к проверенному временем материалу на новом этапе его развития.

Меры безопасности при работе

Основная опасность при работе с самодельной установкой — опасность получения ожогов от нагреваемых элементов установки и расплавленного металла.
Ламповая схема включает элементы с высоким напряжением, поэтому её нужно разместить в закрытом корпусе, исключив случайное прикосновение к элементам.
Электромагнитное поле способно воздействовать на предметы, находящиеся вне корпуса прибора. Поэтому перед работой лучше надеть одежду без металлических элементов, убрать из зоны действия сложные устройства: телефоны, цифровые камеры.

Не рекомендуется использовать установку людям с вживлёнными кардиостимуляторами!

Печь для плавки металлов в домашних условиях может использоваться также для быстрого нагрева металлических элементов, например, при их лужении или формовке. Характеристики работы представленных установок можно подогнать под конкретную задачу, меняя параметры индуктора и выходной сигнал генераторных установок — так можно добиться их максимальной эффективности.

Читайте также: