МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КОСТРОМСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ХУДОЖЕСТВЕННОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Ознакомление со способами нагрева и литья металлов методические указания Кострома 2007

К.т.н., доцент, Макшанчиков И.А. – Ознакомление со способами нагрева, литья металлов и способами разливки металла в литьевые цилиндры. Кострома. КГТУ, 2007 г.

Лабораторная работа «Ознакомление со способами нагрева, литья металлов и способами разливки металла в литьевые цилиндры» соответствует учебному плану по дисциплине «Технология изготовления ювелирных изделий», «Художественное литье» для специальностей 261001 «Технология художественной обработки материалов» и 071504 «Художественное проектирование ювелирных изделий».

В работе приводятся краткие сведения по правилам подготовки к нагреву и литью, а также рассмотрено оборудование, применяемое в процессе ЛВМ (литья по выплавляемым моделям).

 ГОУ ВПО Костромской Государственный Технологический Университет

Кафедра технологии художественной обработки материалов и технического сервиса

1.Цель работы:

Ознакомить студентов с основными правилами нагрева и разливки металла, а также с оборудованием, применяемым в процессе ЛВМ (литья по выплавляемым моделям).

2.Теоретическая часть

2.1.Способы нагрева и литья металла

Способы получения изделий по выплавляемым моделям имеют давние и разнообразные традиции. Плавить означает соединять, собирать или разливать, переводить в жидкое состояние. Нас интересует процесс соединения различных металлов и их плавка при нагреве.

Энергию для нагрева и плавки металла можно получить от огня, электричества преобразованного в тепло, собственно электричества или от электричества, преобразованного в магнитную энергию.

Необходимая температура зависит от вида металла: так, например, для плавки вольфрама необходима температура 3400°С, а для плавки олова 232°С.

Нас интересуют следующие металлы:

Золото – Au 1063°С

Серебро - Ag 964°С

Платина - Pt 1773°С

Медь - Cu 1083°С

Цинк - Zn 419°С

Никель - Ni 1450°С

Палладий - Pd 1587°С

Чистые металлы, соединенные между собой в определенных пропорциях образуют сплавы, которые образуются по определенным физическим законам.

Чистые металлы обладают определенной точкой плавления. Например, золото плавится при температуре 1063°С, а при температуре всего на 1°С ниже оно становится твердым.

Сплавы не имеют точки плавления, они обладают интервалом плавления. Это означает, что при определенной температуре начинается плавление, которое заканчивается при более высокой температуре (рис. 1).

При затвердевании термический процесс не точно соответствует процессу плавления.

из твердого состояния в жидкое

----------- из жидкого состояния в твердое

А – В – интервал плавления

t₁ – t₂ – время, переход из жидкого состояния в твердое и наоборот

Р ис. 1 График интервала плавления сплава.

Некоторые примеры:

- белый сплав Au 750 интервал плавления:

Ni 140 910 – 950°С

Cu Zn 110

- красный сплав Au 585 интервал плавления:

Ag 90 850 – 855°С

Cu 325

- желтый сплав Au 585 интервал плавления:

Ag 205 830 – 835°С

Cu 210

Существуют и исключения, которые называются эвтектическими сплавами. Вместо интервала плавления они, как и чистые металлы, обладают точкой плавления. Например: Cu 28,5% Ag 71,5% точка плавления: 779°С

Наилучшим способом получения хорошего сплава является подготовка предварительного сплава, который обычно состоит из меди и серебра или цинка, а также другого металла, который затем добавляется в золото.

Энергия, используемая для нагрева и плавки должна в наименьшей степени загрязнять сплав. Другими словами, она не должна образовывать газы, которые могут соединяться с металлами, изменяя их физические и механические характеристики.

М ожно утверждать, что с этой точки зрения индукционный нагрев является наилучшим.

На рис. 2 и 3 представлен физический принцип индукционного нагрева.

Рис. 2 и Рис. 3 Физический принцип индукционного нагрева.

Для индукционного нагрева металла он помещается внутрь катушки, по которой пропускается переменный ток высокой или средней частоты.

В заготовке возникают вихревые токи (токи Фуко), а электрическое сопротивление, которым обладает заготовка, определяет ее нагрев и последующее плавление.

Главные преимущества индукционного нагрева:

• неизменность физических характеристик металлов, таких как упругость и однородность;

• до минимума снижается усадка отливки;

• имеется возможность получать отливки в контролируемой газовой среде;

• высокая производительность при коротких сроках получения литья без загрязнения;

• рабочие температуры могут быть выше 2500°С;

• обеспечивается чистота и бесшумность работы.