Литье из олова: Литье из олова. Художественное литье из олова. Из чего и как изготовить форму

alexxlab | 04.09.1977 | 0 | Разное

Содержание

Художественное литьё сегодня, литьё бронзы, цинка, виксинта в Санкт-Петербурге от компании Ниена

О всех тонкостях технологии, материалах, и особенностях художественного литья в нашей компании рассказала нам генеральный директор ООО “Ниена” Бакланова Ирина Борисовна.

  • Особенностью производства в нашей компании является разнообразие возможностей литья как по использованию материалов, так и по способам изготовления.
  • Формовка осуществляется практически из любого исходного материала, в котором изготовлена модель (пластика скульпторская, пластилин, все металлы, дерево, пластмасса и т. д.
  • Формовочный материал – виксинт. Виксит – пластичен, то есть позволяет получать сложные по конфигурации изделия и выдерживает температуру плавления олова, цинка, свица. Способ литья в данном случае – ручной. Другой формовочный материал – сырая резина. Она запекается под прессом и далее используется для центробежного литья.
  • По собственным разработкам мы получаем лигатуру (сплав металлов) в зависимости от особенностей конечных изделий различную по свойствам (прочность, твердость, пластичность, хрупкость, различные цвета металлов, стоимость, а так же их экологические качества). Например, художественные изделия под покрас льются из лигатуры с различным содержанием свинца, изделия под полировку могут литься только из пьютера – экологически чистый материал – практически чистое олово, который по цвету похож на серебро. Этот же материал идет под гальванику для нанесения серебряной или золотой поверхности. Пьютер так же более прочный материал, чем сплав олова со свинцом. Черненые недорогие изделия льются из сплава олова со свинцом и имеют поверхность антикварного олова. Цинк – очень прочный материал в изделиях, хорошо полируется, но имеет специфику пролива в различных изделиях.
  • Наши возможности позволяют отливать как единичные изделия, так и большие тиражи, что даёт возможность клиентам ориентироваться

Здесь можно посмотреть наше предложение по художественному литью для корпоративных клиентов.


Литьё художественное, наиболее распространённый способ перевода в металл скульптуры, а также изготовления художественных металлических сосудов, настольных приборов, светильников и пр.; Литьё зародилось в эпоху освоения человеком способов добычи и обработки металла (см. Бронзовый век).

С развитием литейного производства художественное литьё. постепенно выделилось в отдельную отрасль, где художественными задачами диктуются специфические приёмы формовки модели и методы литья (нередко в расчёте на получение одной отливки), выбор металла или сплава для определённого вида изделия. Этим же задачам служит доработка (часто авторская) поверхности отливок (чеканка, гравировка, патинирование, золочение и т. п.), благодаря которой даже тиражируемые изделия приобретают свойства уникального произведения.

Литье из бронзы, латуни и олова в Москве, цены

Литье из бронзы (Москва предлагает немало вариантов таких технологий), становится достаточно популярным. Ведь литейное дело является одним из древнейших промыслов, и сначала многие модели изготавливались из глины и воска. Бесспорно, сейчас технологии шагнули вперед, поэтому художественное литье из бронзы и латуни имеет широкие возможности. Каким образом выполняется заказ?

Рассматриваем технологию работы

Изначально создается модель отливки, благодаря которой будет «рождаться» контур самого изделия. Модель должна быть ровной и гладкой, на ней будет использоваться грунтовка, шпаклевка и лак.

Во время формовки происходит изготовление специальной литейной формы. Именно в нее будут заливать металл, который после остывания примет нужную форму. Чаще всего в этом случае используются такие сплавы, как бронза или латунь. Можно найти и литье из латуни на заказ (СПБ), при этом не переживать о качестве модели. Важно уточнить, будет проводиться разовое либо многоразовое литье. Это также влияет на стоимость работы. Сама форма будет составлять из двух полуформ, которые смогут держать формовочную смесь для того, чтобы она была уплотнена. Далее будет происходить заливка металла в готовые формы. Предварительно его плавят печи при высокой температуре.

В чем отличие металлов?

Многие спрашивают: «чем будет отличаться художественное литье из латуни и художественное литье из бронзы»?. Ссылки в интернете не всегда могут дать на этот вопрос правильный ответ.

Разница в том, что латунь – это смесь меди и цинка. Иногда туда добавляются другие элементы, но чаще всего латунь применяют для создания отливки, где необходима сложная поверхность.

Бронза – это сочетание свинца, марганца олова и алюминия. При этом она бывает оловянная и без олова. Более распространен первый вариант.

Последующие шаги работы

Художественное литье из бронзы и латуни, цена на которое может варьироваться исходя из сложности изделия, будет подвергаться выбивке. То есть после того, когда было произведено охлаждение отливки, сама форма будет разрушаться. Для этого могут использоваться молоток и клешни, чтобы извлечь необходимый предмет.

После проводится обрубка. На этом шаге происходит удаление литников, заливов. Далее готовые изделия будут проходить очистку, чеканку и соберутся в единую модель.

Бесспорно, художественное литье из бронзы и латуни, цена на которое будет варьироваться в широком диапазоне, может иметь как простые, так и сложные формы. От этого будет зависеть время, которое мастера затратят на создание нужной вам фигуры. Возможно литье из латуни на заказ. Москва – один из городов, где этот вариант можно без проблем заказать.

Из данных материалов могут изготавливаться как самые простые небольшие фигурки, так и достаточно увесистые вещи. Сюда можно относить каркасы для столов, ножки для стульев. Но достаточно интересным и популярным вариантом остается художественное литье из бронзы и латуни фигурок, которые позже преподносятся близкому человеку на память.

Кольцо своими руками из олова — MOREREMONTA




Но как же мы будем наплавлять парафин на кольцо, когда он невероятно текуч и непредсказуем? Оказалось, все гораздо проще. В процессе мастер понял, что парафин еще долгое время остается пластичным и его возможно деформировать как пластилин. Так и вышло. Он просто слепил нужную форму кольца и продолжил. Правда пройтись паяльником бы не помешало, для того чтобы сплавить слепленые границы. Но мастер решил этого не делать. Позже на отливки это отобразится в виде брака, но не такого страшного, чтобы нельзя было носить это кольцо.

Теперь нам нужно обработать слепленную модель. Мастер решил это делать на наждачной бумаге, но не помнит, была эта сороковка или шестидесятка, но точно очень грубая. И опять же неспроста. Дело в том, что крупное зерно наждачки, оставляет глубокий след на парафине и придает ему текстуру. Поэтому аккуратно пройдясь по лицевой части кольца грубой наждачкой, так и оставим получившуюся текстуру для отливки. Так как парафин в любой момент мог подвести, чистовую обработку мастер решил оставить все же для латунной отливки.

Откладываем модель в сторону и готовим основания для фиксации модели. Самое простое — сделать его из пластилина. Разминаем его и лепим полусферу, в которую в будущем будем устанавливать литники и в последующем эта сфера станет неким кармашком для плавки металла перед заливкой. Поэтому не стоит делать сферу слишком плоской. Нужно чтобы в ней поместился весь расплавленный металл. К моменту литья вы все поймете и сами увидите как это выглядит.

В качестве опоки (металлической оправки для заливки формовочной смеси), можно взять самую обыкновенную металлическую трубу, например, в сантехническом магазине должны быть отрезки подходящего размера.

Литники изготовим из 2-ух гвоздей. Откусываем кусачками лишнее и устанавливаем их в нашу пластилиновую сферу.
После их установки, нам каким-то образом нужно прикрепить парафиновую модель к металлическим литникам. Для этого автор решил взять горелку и слегка нагреть гвозди, а после прислонить к ним кольцо. Горячие гвозди легко проплавят парафин и войдут в глубь модели.


И на самом деле, вышло неплохо.
Когда гипс окрепнет, то можно почистить форму от наплывов, и отделить пластилин с литниками.
Теперь следует наиболее ответственный момент — момент прокалки формы. В инструкции к формовочной массе, идет тех карта, где указан цикл прокалки в 15 часов. Но так как это идёт в разрез с коленочными технологиями, то справедливо будет сократить это время до 40 минут.

Это плохо и неправильно, но все же возможно. Тут главное дать плавный нагрев вначале, чтобы вода с гипса начала испаряться, а парафин начал плавно плавится и вытекать. Мастер воспользовался для этого кровельной горелкой, так как она у него была. Вы же можете обойтись бытовой горелкой, или начать можно с самой обыкновенной духовки, так будет правильнее. Только не забывайте ставить форму литниками вниз в какой-нибудь поддон, чтобы было куда стекать парафину.

Заливать металл в домашних условиях можно несколькими способами: с помощью картошки, глины, или любого другого плотного влагосодержащего материала. Но автор этот способ так и не освоил, поэтому он будет лить металл с помощью ручной центрифуги.



Выглядит она в виде стакана с четырьмя болтами (для более надежной фиксации опоки), цепочки и ручки из пвх трубы с подшипниками внутри (для продолжительного беспрепятственного кручения).

Автор сварил эту штуку сам, вы же можете обойтись, к примеру, металлической кружкой.

Греем форму до красна и готовимся к заливке латуни. В качестве исходного материала можно взять латунные сантехнические фитинги. Они отлично для этого сгодятся. Ну или если вы посмелее, можете сразу лить серебро или даже золото. В коленочных технологиях нет ограничения по металлу.




Теперь нам нужно обработать кольцо. Автор не стал брать бормашинку, а зачистил все с помощью напильников и наждачной бумаги. Все реально, но разница лишь во времени и трудоемкости занятий.

После черновой обработки, автор решил примерить кольцо, но оказалось, что оно не совсем подходит.

По окончании шлифовки кольца, можно зачернить его лицевую часть для того, чтобы придать визуальную глубину нашему рельефу, оставленному крупным зерном наждачной бумаги. Для этого нам понадобится аптечная серная мазь. Наносим тонкий слой на латунную поверхность, которую хотим зачернить и нагреваем кольцо. Греем до тех пор, пока вся мазь не выгорит и после нее не останется сухой матовой поверхности.

После чернения, снова полируем кольцо, но уже финишными абразивами и любуемся результатом.



Как говорилось вначале, кольцо пролилось отлично. Все дефекты, что вы можете заметить, были получены на стадии моделирования. Поэтому, по-хорошему, лучше использовать более обрабатываемые материалы. Ведь чем лучше подготовлена модель, тем меньше придется работать с ней после литья.

Благодарю за внимание. До новых встреч!

Ира Фрид — ювелир, дизайнер, художник. Она делает изумительные изделия, минималистичные, и очень живые. Металл сливается с деревом, золото с серебром, чтобы обернуться вокруг вашего пальца изящным кольцом. Подвески-хрупкие веточки, сережки-осколки, капли. Точки, запятые и кавычки — стильно и «вкусно», как я люблю:)

В своей работе она руководствуется двумя правилами:
Простота спасет мир!
В природе нет идеальных форм и мне это нравится!

Вдохновляется Ира Скандинавией и минимализмом, что и определяет простую, северную красоту ее украшений.

Ира оборудовала дома настоящую мастерскую, ведь работа с металлом обязывает работать на станках, уметь управляться с горелками и даже со стоматологическим бором(!)

Но всегда лучше один раз увидеть: Ира показала нам весь процесс создания изделия, в данном случае, кольца, от начала до конца.

«Итак, начнем!
Сначала мы собираем необходимое количество серебра и переплавляем его в тигли в общую массу.

Когда металл становится жидким, мы переливаем его в изложницу. В ней металл фиксируется и мгновенно остывает.

. вот в такую «пульку». Пульки могут быть разными в зависимости от того, какой «калибр» мы выбрали.

Далее, чтобы приблизиться к форме кольца, из «пульки» нам надо сделать полоску. Для этого нам понадобится станок Вальцы, где прокручивается металл между двух валов. Сначала ровняем квадрат до нужного размера в валах с бороздками, а потом прокручиваем в плоских валах и получаем полоску нужной толщины.

Во время прокатки металла, его нужно переодичеки отжигать, или как говорят ювелиры «отпускать». Это делается для того, чтобы снять с металла напряжение и оно легче прокатывалось дальше.

Чтоб получить конкретное кольцо, например размер 17,5, нам нужно отмерить полоску нужного размера. Мне подсказали отличную формулу, которой я всегда пользуюсь: толщина полоски 1,7 умножить на 3 + размер кольца 17,5 умножить на 3 = 57,6 мм (необходимая длина полоски). Затем нам нужно соединить края и замкнуть их в круг.

Смыкаться они должны очень плотно, только тогда мы сможем быстро и хорошо запоять кольцо. Делаем мы это при помощи горелки и припоя (сплав серебра и др металлов).

Когда концы прочно скрепились, мы надеваем эту странную форму на Ригль и стучим назло соседям по будущему колечку деревянным молотком, придавая ему идеальную форму и нужный размер. И вот у нас уже полноценное кольцо, которое можно надеть на палец, правда пока не очень красивое:) Начинаем его украшать. Сначала бросаем в отбел на 2-3 минуты и чернота с кольца уходит.

Затем аккуратно работаем надфилем, сглаживаем все неровности и освобождаем красоту металла.

Не забываем собирать серебрянные опилки, из них позже получатся такие же красивые колечки:)

После надфиля переходим к бормашинке и еще немного шлифуем кольцо наждачной бумагой. И вот, кольцо готово! Но у нас не простое колечко, а с уточкой.

Процарапываем на кольце примерный рисунок и переходим ко всем хорошо известным стамотологическим борам. Нет-нет зубы мы пока лечить не будем, а вот уточку сделать они нам помогут.

Вот как-то так, работая борами, у нас получается сначала что-то похожее на уточку, а потом и самая настоящая. Кря-кря !:)

Чтобы уточку было хорошо видно на нашем кольце, ее нужно зачернить. Есть разные способы чернения, один из них очень простой и я применяю его для мелких деталей. Чернение делается при помощи свечки и йода. Итак, сначало нужно закоптить необходимое место, а потом прижечь его йодом.

Дальше при помощи бормашинки и резинового диска очищаем поверхность, а углубление в форме уточки остаеться черным.

Еще немного дорабатываем кольцо разными резинками.

. и вуаля, наше колечко с уточкой готово! Ура!»

Посмотреть все украшения и сделать заказ можно через сайт автора .

Создавать собственные украшения из алюминия не так сложно, как кажется.
У меня есть невероятное количество красивейших пуговиц с гербами, узорами, зверюшками. И мне хотелось как-то куда-то их использовать.

И вот, в один прекрасный день я воспользовалась герметиком для ремонта летних тапок, и поняла, что это наипрекраснейшая вещь для того, чтобы делать формы для отливания. Собралась с мыслями, с духом, взяла в охапку паяльник и свершила задумку.Предлагаю то же сделать вам:)

Что нам понадобится

1) герметик
2) паяльник с припоем
3) непосредственно алюминий
4) плоскогубцы
5) кусачки по металлу
6) бумага, чтобы постелить на рабочее место
7) картонка, использование которой будет понятно далее.
8) изначальная форма (пуговица, бусина, веточка — что угодно)

Начнем, пожалуй.
И неожиданно у нас появляется еще один персонаж: растительное масло.

Выдавливаем герметик на бумагу. Смазываем палец маслом, чтобы оно не прилипало и формируем горку, в которую мы будем вдавливать нашу заготовку (в моем случае, это звездочка от старой резинки для волос).

Заранее извиняюсь за свой идеальный маникюр. У меня получилось — и я на радостях обо всем забыла:)

Затем смазываем маслом нашу заготовку и вдавливаем.

Прочтите инструкцию на герметике, который будете использовать — там будет указано время, за которое он затвердевает. У меня на это ушло не более полутора часов.

Герметик — прекрасная вещь. Когда он застывает, он очень пластичен, как силиконовая форма для выпекания. Единственный минус — источает зловония. Так что на сушку форму лучше выставить на балкон, дабы не надышаться этими зловониями. Не пытайтесь засунуть все это в морозилку, чтобы быстрее затвердело — не помогает:)

Затем отрезаем от листа область, залитую герметиком и можем потом использовать, пока она не развалится. Вот так все выглядит, когда заготовка изымается.

Далее начинаем работу с паяльником. И страшно это только звучит. На самом деле все очень просто. Нагревается паяльник, макаем его в припой, а потом растапливаем олово над формой. Тут понадобятся плоскогубцы, чтобы держать олово, потому что у него высокая теплопроводность, и можно нехило обжечься. В форму наливать олова нужно не очень много, потому что потом паяльником мы будем его по форме разгонять, так как не во все выемки металл попадает (как, например, лучики у звезды).

Так как я сам себе режиссер, заснять процесс было некому, поэтому сразу фото с уже остывшим оловом и тайной того, зачем картонка.

И изъятием изделия из формы все не заканчивается.

У нас остаются тонкие потеки, неровности, острые уголки. Берем в ручки напильник (у меня нашелся только точильный камень) и скрываем неровности, кусачки по металлу пригодятся, чтобы удалить потеки.

Обязательно воспользуйтесь перчатками, чтобы металлическая пыль не попала на кожу, и еще более обязательно наденьте на лицо марлевую повязку, чтобы защитить дыхательные пути.

В конце концов у нас получаются интересные… штучки, из которых можно делать колечки, подвески, брошки. Нужно быть готовыми к тому, что таким образом идеальные копии не получатся: где-то будет смещение рисунка, где-то он будет спилен, — но это и к лучшему. Каждое изделие будет индивидуально.

А еще они увесистые. Я уже работаю над тем, чтобы изделия получались тоньше, но буду рада почитать чужие предложения:)

Как отлить фигурку из олова

“Чудный Мир”, ул. Доватора, 27, 10-20 без выходных

Магазин “Hobby Games”, Вайнера 9а, +7 (343) 351-08-27, hobbygames.ru

МасШтаб, Ленина проспект 72, тел. 8-953-048-06-27, mashtab-ekb.ru

Масштабные модели, 8 марта 14, тел. 8-963-047-00-48

Клуб-магазин ККИ “Авалон”, ул. Малышева 21/2, +7 (343) 328-16-18, avaloncollectibles.ru

Про Игры, выставка клуб настольных игр, ул. Максима Горького, 129, тел.+7912-063-35-25, http://проигры.рф , https://vk.com/proigri

Хобби-центр и магазин “Умные Игры”, ул. Горский микрорайон 60, тел. +7 (383) 209-29-56, umgames.ru

Магазин “Hobby Games”, Советская 8, 10:00-21:00, тел. +7 (383) 207-56-24, hobbygames.ru

Магазин, без названия. Баумана 26, тел. 8-913-573-38-43, fantasy.24stepler.ru

Черная библиотека
Делаем оловянных солдатиков с художником-баталистом Олегом Брандуковым
Представляем вашему вниманию статью художника Олега Брандукова, в которой он делится секретами всего процесса изготовления оловянного солдатика: лепка фигуры, изготовление формы для литья, процесс отливки, обработка и покраска маслянными красками. Как вы заметили, статья написана для коллекционеров, но будет полезна и для игроков. Например, желая отлить копию какой-либо редкой фигурки, можно воспользоваться той частью статьи, в которой описана работа по формовке.

Рождение оловянного солдатика

Кто из мальчишек в детстве не играл в солдатики? Кто не радовался получая в подарок набор маленьких фигурок военных, выстраивая их на столе и устраивая маленькие сражения? А многие пронесли любовь к этим изящным миниатюрам через всю жизнь. Родословная маленького солдатика уходит в глубины столетий. Фигурки древнеегипетских воинов, сделанных около четырех тысяч лет назад обнаружены в в гробницах фараонов. В средневековой Европе миниатюры рыцарей использовали для «проигрывания» феодальных ристалищ. Крестоносцы брали их с собой в походы в качестве амулетов. Фигурки выполнялись из различных материалов; дерева, глины, олова, серебра и даже золота.

Коллекционированием фигурок солдатиков были увлечены многие выдающиеся люди. Великий русский полководец Суворов собирал солдатиков уже будучи генералом. Увлекались собиранием крошечных армий прусский король Фридрих Великий, императоры Павел I и Наполеон Бонапарт. Это было увлекательным занятием для писателей Иоганна Гете, Анатоля Франса, Герберта Уэллса. Автор приключенческих романов Роберт Стивенсон вместе с сыном часами разыгрывали, на чердаке своего дома, целые войны. А известного каждому мальчишке датского сказочника Ганса Христиана Андерсена подобное увлечение вдохновило на создание самой популярной его истории « Стойкий оловянный солдатик».

Материалы и масштаб

А сейчас вы сможете узнать, как изготовить солдатика в домашних условиях. Проще всего это сделать из олова. Для того, чтобы изготовить фигурку мастеру необходимо иметь под рукой следующие материалы. Это пластилин или пластика которая отвердевает при температуре 100-140 градусов. А также обычно используются два-три стека разной формы и для проработки мелких деталей лучше использовать тонкое шило.

Для того, чтобы фигурка была коллекционной важно соблюсти масштаб принятый среди коллекционеров всего мира. Наиболее распространенный масштаб 1:30, что составляет 54 миллиметра от стопы до уровня глаз. Так же существуют фигуры масштаба 75, 90, 120 мм. Чем больше фигурка, тем сложнее ее изготовить, из за сложности проработки деталей.

Прежде чем создать фигурку нужно изучить историческую литературу, так как униформа разных времен и народов очень разнообразна. Здесь имеет значение все – от цвета погон до количества пуговиц на мундире.

Лепка, каркас, поза, детали

Сначала солдатика нужно слепить. Для этого нужно собрать каркас. Его лучше всего спаять из медной проволоки различного диаметра. Пропорции будущей фигурки должны соответствовать масштабу , выбранному вами. Самый распространённый масштаб – 1:35 . Это значит, что высота фигурки должна быть 5, 5 см без учёта головного убора. Затем каркас закрепляется на деревянном бруске, что бы было удобно держать во время лепки. Затем каркасу придаётся задуманная поза.

После изготовления каркаса тщательно разминается пластилин или пластик, и закрепляется на каркасе. Толщина пластика должна быть немного больше, чем задуманная фигурка, главное не ошибиться в пропорциях. Затем, лишние части массы срезаются тонким скальпелем, и фигурке придаётся очертание будущего солдата.

Тонким шилом прорабатываем черты лица, носа, глаз, усов, губ. Так же им или круглым стеком проработать складки на мундире и штанах, проработать швы рант на сапогах. Когда в общих чертах фигурка начинает напоминать человека приступаем оснащать её амуницией. На голову мы помещаем цилиндр закрепляем и придаем очертание кивера, отдельной деталью прикрепляем козырёк, налепливаем нужные украшения и монтируем султан, если он нужен. Затем прикрепляем панталеры, ремни для ранца, сам ранец и подсумок. Налепливаем пуговицы в тех местах где они видны, заглаживаем неровности. Вот фигурка и готова.

Формовка из гипса

Затем мы запекаем фигурку в термошкафу или духовке согласно инструкции. После запекания осторожно лезвием срежьте пластинку между подошвой фигурки и бруском, и извлеките её из него. Теперь фигурка готова к формовке. Сначала модель облепливают на половинку пластилином в труднодоступных местах помогая стеками, после чего к подставке прикрепляем пластилиновые литники. Затем подготовленный пласт с моделью нужно окружить пластилиновой опалубкой.

Литники делаются из цилиндрического корпуса и прекрепляются к подставке, желательно чтобы они совпадали с ногами модели для лучшего пролива расплавленного олова. После чего модель надо смазать вазелином для лучшего отделения гипса от формы.

Затем в пластмассовую коробку заливается немного воды, а потом малыми пропорциями, туда засыпается гипс и размешивается до состояния сметаны. После чего готовую массу выливают в подготовленную форму с опалубкой, после чего опалубку нужно немного потрясти чтобы в залитой массе не образовались воздушные пузыри. После схватывания формы оставить сушить не менее 7-8 часов, а лучше сутки.

Вторая половина формы. Аккуратно снимите с гипса пластилин, оставляя в гипсе модель, литники и опалубку, после чего вся поверхность промазывается вазелином. Процедура с гипсом повторяется заново.

У нас в руках уже готовая просохшая форма, которую мы берем в руки и начинаем обстукивать по периметру небольшими молоточками. Когда между половинками появится еле заметный зазор, мы руками с применением небольшого усилия постараемся разъединить половинки. После этого аккуратно, с помощью стека и скальпеля извлекаем из гипсовой формы модель солдатика. После того как модель будет извлечена, нужно будет убрать остатки подставки и пластилина оставшиеся на форме. Теперь форма готова и мы можем приступать к отливке фигурки.

Отливка из олова

Для этого нам потребуется олово, немного свинца. Соотношение олова и свинца 70 и 30 процентов соответственно . Металл мы погружаем в обычную консервную банку, на которой предварительно плоскогубцами делаем носик для аккуратного пролива расплавленного металла.

Эту конструкцию мы ставим на газовую или электрическую плиту. Пока металл плавится, немного прогреваем форму, ставя обе ее половинки рядом с горелкой. Как только формы прогреется примерно до 50 градусов, мы берем ее, плотно соединяем вместе и туго обматываем веревочкой, чтобы расплавленный металл не вытекал сквозь щели. Тем временем металл в банке расплавился. При помощи плоскогубцев возьмем банку и выльем сплав через носик в один из литников формы. Через другой литник из формы выйдет находившийся там воздух. Если из второго литника появится металл, значит, форма пролилась полностью.

Через 5-7 минут металл застынет, и можно будет приступать к открытию формы. Аккуратно ее размотаем и раскроем руками и посмотрим дело рук своих. При помощи скальпеля и плоскогубцев осторожно извлекаем отливку. Если форма сделана правильно, то она не сломается и, ее можно будет использовать еще несколько раз, но пока мы отложим ее в сторону. Теперь возьмем оловянную миниатюру и начинаем ее обработку.

Обработка металлической отливки

Вначале с помощью кусачек отделяем подставку от литников, а затем скальпелем и надфилями снимаем облой, стачиваем ненужные швы оставшиеся на отливке. Внимательно осмотрим модель и приступаем к покраске. На мой взгляд, покраска, это самое увлекательное действие во всем процессе. Вы как бы вдыхаете жизнь в бездушный металл.

Покраска масляными красками

Итак, мы продолжаем. Для этого нам понадобится художественная масляная краска и растворитель для нее. Оловянную фигурку мы помещаем на деревянный брусок при помощи клея «Момент», чтобы во время покраски не дотрагиваться до фигурки руками, а также чтобы, ее было удобно держать и разворачивать в нежную вам сторону.

После того как фигурка закреплена, нам нужно ее загрунтовать. Обычно я это делаю сильно разбавленной масляной краской цвета охры. После того как грунт просохнет, можно начинать расписывать фигурку. Желательно начинать роспись фигурки с крупных, одноцветных деталей: мундира, штанов, сапог. Цвет должен быть немного темнее того, которого вы желаете добиться, так как при высыхании масляная краска бледнеет. После просыхания предварительной покраски можно продолжить процесс.

Возьмем те же краски, что уже использовали и добавим к ним немного белой краски для их осветления. Затем наносим их на выделяющиеся части фигурки: нос, подбородок, щеки на лице, складки на мундире, штанах, сапогах и подсумках. Дождемся, когда детали просохнут, добавим еще немного белил в уже осветленную краску и сосем легкими мазками кисти, нанесем еле заметные штрихи на те же детали. После чего темной краской пропишем глаза, усы и волосы. После того как фигурка покрашена, нужно завершить покраску ее экипировки, тех кожаных вещей на солдатике которые должны быть покрыты лаком. Это панталеры, обкладка кивера, сапоги, ранец, подсумок, ложе ружья.

Ну вот, ваш первый солдатик и готов. Надеюсь, что он не станет для вас последним и займет почетное место в вашей будущей коллекции.

2.11. Объемное литье

В отличие от барельефного и ажурного с помощью объемного литья можно получить выгнутые рельефы, кольца и перстни с орнаментом по всему периметру (см. рис. 2.14, 2.15, 2.16 и 2.18). Также изготовляются и полнообъемные фигуры.

Технологию объемного литья мы опишем на примере изготовления художественного кольца (см. рис. 2.14). И в этом случае работа начинается с создания пластилиновой модели. Кольцо задуманной формы лепят стеками на стеклянной пробирке диаметром 18–20 мм. Не надо огорчаться, если не удается тонко проработать все детали кольца. Из-за мягкости материала этого и невозможно добиться. Вся мелкая доводка пойдет в оловянной отливке.

После того как модель закончена, приступают к изготовлению литейной формы. Разведенный до густоты сметаны гипс наносят в несколько слоев на модель. Первый слой, так называемый облицовочный, толщиной 2–3 мм накладывают тонкой кисточкой. Ее острием заполняют все углубления в пластилине. Большими каплями гипс накладывать нельзя, иначе между гипсом и моделью могут остаться пузырьки воздуха. Второй слой большей толщины наносится стеком, когда разведенный гипс уже начинает схватываться. Далее на модель наращивают гипс так, чтобы скульптурное изображение было внизу, а литейная коронка вверху (рис. 2.22, позиция 6, первые пять позиций смотрите в барельефном литье). Когда форма схватится, ее помещают под струю теплой воды. Пластилин размягчится, и тогда не составит труда вынуть из формы стеклянную трубку.

Далее под струей теплой воды стеком удаляют пластилин модели. Вынутую стеклянную трубку нужно заменить пустотелым гипсовым стержнем, который встанет на ее место в блок-форме. Стержень делается так: ту же стеклянную трубку обертывают в два слоя мокрой писчей бумагой (рис. 2.22, позиция 7), бумажное кольцо сдвигают по трубке-пробирке к ее донышку (рис. 2.22, позиция 8), и в образовавшийся бумажный стаканчик до половины наливают гипс. Через 1–2 минуты, когда гипс начнет схватываться, его разгоняют стеком по стенкам и дну бумажного стакана, а затем заделывают гипсом и верхнее отверстие. Полость в гипсовом стержне нужна будет при литье, в ней образуется тот запас расплавленного металла, где соберутся усадочные раковины. Готовый стержень под струей воды вставляют в отверстие формы, слегка поворачивая в обе стороны для протирки.

Гипсовую форму необходимо снабдить системой литников и выпоров. Сначала сверлятся литники в стержне, соединяющие его объем с небольшим объемом формы. Затем стержень вставляют в форму и сверлят основной вертикальный литник, между литейной воронкой и полостью стержня. Далее сверлятся выпоры (рис. 2.22, позиция 9). Мокрая гипсовая форма настолько мягка, что литники и выпоры можно сверлить, держа сверло прямо в пальцах. Сверлить литники и выпоры вполне доступно стеком, кончик которого имеет форму круглой лопаточки.

После сверления стержень нужно вынуть из формы и смыть остатки размельченного гипса. Промытый стержень окончательно вставляется в форму, а две кольцевые щели между стержнем и формой замазываются жидким гипсом. Форма готова к сушке. Сушат блок-форму очень тщательно. Операция заливки олова в форму, а также все последующие технологические операции идут в том же порядке, что и при барельефном и ажурном литье.

Фигурки человека, животных и т. д. отливают в полнообъемные неразъемные формы. В этом случае модель лепят из мягкого пчелиного воска или режут из более твердого технического. Для изготовления модели берут металлический стержень, и конец его окунают несколько раз в расплавленный воск, чтобы получилась булька – заготовка для лепки. В готовую модель перед формовкой в гипс втыкают два куска тонкой проволоки – они создадут каналы для выпоров. Литник будет образован вынутым металлическим стержнем.

Рис. 2.22. Формовка кольца и литье кольца; формовка кольца, подготовленная для заливки оловянного солдатика.

Гипсовую форму изготавливают так, как было описано выше. После отвердевания ее выдерживают в кипятке, пока воск не растает и не выйдет по литнику и выпорам на поверхность воды.

Кокильное литье. Вся история оловянного литья связана с литьем в кокиль. Из дошедших до нас памятников материальной культуры мы знаем, что еще древние литейщики пользовались кокильными формами, и они были разъемными. Изготовляли их из обожженной глины (керамики), известняка и природного гипса-ангидрида. Правда такие формы были не прочными и служили не долго. Более долговечными оказались формы из природного шифера, змеевика, свинца и бронзы. С XV века начали применять медь, а с XIX века и по сей день пользуются формами из чугуна и стали (см. выше).

В домашних условиях и в мастерских образовательных учреждений кокильные формы можно изготавливать из гипса или абразивных камней. Прочная гипсовая форма получается, если гипс замешивают на жидкости, состоящей из четырех объемов воды и одного объема насыщенного раствора буры. Используют при кокильном литье и так называемый мраморный гипс. Есть два рецепта его приготовления.

Первый: на четыре весовых части гипса добавляют одну часть буры и доводят водой до консистенции жидкой сметаны.

Второй: гипс замешивают на растворе столярного клея. Клея в воду добавляют столько, чтобы пальцы лишь слегка склеивались. Следует иметь ввиду, что эти добавки увеличивают время затвердевания гипса.

Кроме гипсовых форм, можно использовать формы из абразивных камней (например, оселков для правки бритв и столярного инструмента) и сланцевых камней. Объемное скульптурное изображение гравируют в их толще. Выпоры прорезают штихелем вокруг изображения и отводят их в стороны вверх. Для заливки олова в разъемных формах вырезают воронку (см. рис. 2.22, позиция 10).

Отливка оловянного солдатика.

Многие учащиеся СПТУ и студенты интересуются историей военной техники, собирают оловянных солдатиков, но пополняется она редко. Коллекционеры с трудом находят нужные экземпляры. Если вы хотите заняться художественным литьем, этим увлекательным делом, придется овладеть сразу несколькими профессиями: быть и художником, и скульптором, и мастером по отливке. А теперь о самом процессе.

По эскизам лепят фигурку из скульптурного пластилина и покрывают лаком. Когда лак высохнет, наносят разделительный слой – вазелин или растворенный в керосине воск. Фигурку кладут на пластинку пластилина, не забыв обозначить на ней литниковую часть – утолщения для заливки олова. Скульптуру осторожно вдавливают, примерно до середины. Открытую часть покрывают герметиком (специальным клеем), высохнув, он передаст мельчайшие детали рельефа. Клей наносят в три слоя, между вторым и третьим для прочности прокладывают марлю. Каждый слой сохнет сутки. Пластинку с солдатиком помещают в картонную коробку, наносят разделительный слой и на 0,5 см заливают гипсом, разведенным до консистенции жидкой сметаны.

После полного высыхания гипса (2–3 дня) процесс повторяют, но уже со второй половинкой фигурки. Когда будут готовы оба слепка, не вынимая из гипсовой формы (такая формочка может прослужить не один десяток раз), их изнутри покрывают графитом. Обе части скрепляют. Можно заливать олово.

Рис. 2.23. Фигурку до половины заделайте в пластилин. Для выхода воздуха проведите неглубокие канавки.

Олово – это легкоплавкий металл. Он занимает пятидесятое место в таблице Менделеева. Он довольно широко распространен в природе, в частности, руду для его производства активно добывают в море Лаптевых.

Человек начал применять олово еще в бронзовом веке. В частности, его использовали для получения бронзы. В наши дни его используют в качества припоя, покрытий и пр. Кроме этого, олово применяют в ювелирном деле и при изготовлении игрушек, например, оловянных солдатиков и пр.

Процесс литья из олова

Температура плавления олова всего 231 °C. А вот точка его кипения находится в пределах 2 300 °C. Температуру, при которой металл будет расплавлен, можно достичь в домашних условиях. То есть можно вполне, разумеется, при соблюдении определенных правил и техники безопасности, выполнять литье из олова дома.
В промышленных условиях для литья олова применяют специальные центробежные литейные машины. Для изготовления форм применяют гипс, алебастр, эпоксидную смолу, силикон и разумеется, металл.

Процесс литья из олова в промышленности

Создание формы, это, пожалуй, самый ответственный процесс. Для начала необходимо создать эскиз будущей модели. После этого модель изготавливают из полимерной глины. Для нанесения мелких деталей необходимо использовать шило.
Другой, не менее важный процесс – изготовление литьевой формы. При ее изготовлении необходимо обеспечить наличие правильного разъема. Он нужен для того, что бы можно было извлечь готовую отливку и при этом не нанести повреждений самому изделию.

Оснастка из силикона для литья из олова

Изготовление оснастки из силикона потребует большего количества материала и времени. Это вызвано тем, что ее необходимо подвергнуть процессу вулканизации. Но в результате всех хлопот будет получена многооборотная оснастка для литья оловянных изделий. В случае если будущая деталь будет достаточно сложной, то необходимо будет предусмотреть наличие закладных деталей. Нельзя забывать и о воздуховодах, через них, по мере заполнения формы оловом, должен выходить воздух.

Важным элементом конструкции оснастки является отверстие, через которое будут выполнять заливку. Если оно будет маленьким, то металл будет поступать слишком медленно и процесс застывания может начаться до ее полного заполнения.
Перед началом литья необходимо соединить полуформы вместе и поместить между листом фанеры. Лист должен быть толщиной не менее 12 миллиметров, размер должен превышать габариты металлоформы. По окончании сборки всю конструкцию стягивают жгутом.

Две полуформы между листами фанеры, стянутые жгутом

Технология литья не отличается большой сложностью, готовить металл к заливке имеет смысл после окончательной сборки формы. Для этого его необходимо хорошо прогреть. После того как на его поверхности появиться пленка желтоватого цвета можно считать, что олово готово к розливу. Если металл будет перегрет, то на поверхности расплава будет плавать синяя или фиолетовая пленка.
Расплавленный металл заливают тонкой струйкой. При этом для удаления воздуха можно слегка постукивать корпусу.
Открывать форму можно только после того, как отлитая деталь полностью остынет. Для изъятия отливки нужно использовать щипцы. Надо быть готовым к тому, что первое полученное изделие будет иметь некоторые дефекты поверхности.

Удаление излишек олова (облой)

Последовательность механической обработки выглядит следующим образом. Сначала удаляют облой. Так, называют излишки расплава, которые затекают в шов формы. Для этого применяют шабер. Для удаления литников применяют бокорезы. Для окончательной обработки швов используют абразивную шкурку с самым мелким зерном (нулевку).

Инструменты и материалы для литья

Олово практически идеальный материал для выполнения литья и в домашних, в промышленных условиях. Какие будут нужны материалы и инструменты для производства формы и выполнения литья. Для изготовления формы потребуется герметик и гипс. Из первого будет изготавливаться сама оснастка, а гипс потребуется для изготовления каркаса, в который будет установлена технологическая оснастка.

Инструменты для литья из олова

Кроме, названных материалов потребуется несложный слесарный инструмент – напильники с разным сечением, плоскогубцы, паяльник и пр.

Формы для литья олова

Для изготовления литьевой оснастки применяют такие материалы, как гипс или силикон. Все зависит от детали и ее назначения. К самой простой можно отнести гипсовую. Для ее изготовления понадобится коробка из дерева, некоторое количество гипса и кусок металлической трубки.


Создание оснастки выполняется в несколько шагов:

  1. Приготовление гипсовой смеси. Она по внешнему виду должна напоминать густую сметану.
  2. Смесь вываливают в заранее приготовленную коробку и разравнивают.
  3. Для получения полуформы необходимо взять деталь и наполовину погрузить ее в приготовленный гипс. Аналогичную операцию необходимо выполнить со второй половиной детали. В результате будут получены 2 полуформы.
  4. Полуформы надо соединить, или скрепить с помощью замков или просто стянуть тугой резинкой. В то место, через которое будет заливаться расплав олова надо вставить приготовленную металлическую трубу.

В принципе литьевая оснастка готова к работе. Расплав олова можно спокойно заливать в полученную форму.

В чем отличие гипсовых форм от других – главное они имеют меньшую стойкость. Если их поверхность не подготавливать, то такая оснастка может выдержать один – два цикла.

Основные способы литья олова

В промышленных условиях существует несколько технологий позволяющих быстро и эффективно изготавливать отливки из олова и его сплавов.

Самым популярным можно назвать литье в центробежной машине.

Суть этого метода довольно проста, расплавленный металл, через систему литников подается в формы, расположенные вокруг одной оси и вращающиеся с определенной скоростью. Их вращение обуславливает создание центробежной силы, которая прижимает поступающий металл внутри формы. Таким образом, происходит устранение лишних газов из тела будущей отливки. Это инженерное решение позволяет получать металл с мелкозернистой структурой.
Литье выполняют в металлоформы, произведенные в заводских условиях. Перед заливкой на рабочие поверхности могут быть нанесены составы, облегчающие выемку готовой отливки из формы.

Литье олова в домашних условиях

Как уже отмечалось, литье из олова в домашних условиях используют для получения рыболовных снастей, фигурок, например, солдатиков и пр.
Порядок выполнения отливки из олова выглядит следующим образом:

  1. Изготовление формы.
  2. Литье изделия.
  3. Механическая обработка отливки.

Для выполнения литья олова в домашних условиях понадобится:

  1. Кухонная плита;
  2. Олово.
  3. Форма для отливки.
  4. Напильник, скальпель и некоторые другие несложные инструменты.

Оснастку, выполненную из алюминия или силикона, можно использовать по нескольку раз. Для получения качественного результат придется потратить много времени, при этом желательно иметь определенные художественные навыки. После того как фигурка будет отлита ее желательно раскрасить. Для этого применяют акриловые краски. Для того чтобы она хорошо легла фигурку перед началом работы необходимо обезжирить.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Cвинец и олово – Художественное материаловедение


Cвинец и олово

Категория:

Художественное материаловедение



Cвинец и олово

Свинец был известен человечеству еще в глубокой древности. Его знали египтяне, финикийцы, греки и другие народы. Он легко выделяется из соединений и довольно широко распространен в природе. В самородном состоянии свинец встречается редко. Основной рудой для получения свинца служит свинцовый блеск, или галенит, — сернистое соединение свинца.

Свинец на свежем разрезе синевато-серого цвета, быстро тускнеет на воздухе, покрываясь пленкой окиси. Его плотность 11,9; температура плавления 327 °С, температура кипения 1525 °С. Свинец — наиболее мягкий и вязкий из всех металлов; он легко прокатывается, штампуется, прессуется, а также хорошо отливается. В сухом воздухе свинец не изменяется, но во влажном воздухе на его поверхности образуется пленка сначала окиси, а затем гидрата окиси, которая частично растворяется в воде. Поэтому под переменным воздействием воздуха и воды свинец постепенно разрушается. Однако это происходит очень медленно.

Свинец хорошо сопротивляется действию соляной и серной кислот, а в азотной кислоте он растворяется. Против едких щелочей свинец также не стоек.

В прошлом свинец довольно широко применялся в различных областях прикладного искусства. Например, в средневековой Англии и Франции он применялся для крыш и водосточных труб дворцов и соборов. Эти изделия выполнялись с большим мастерством, украшались рельефным орнаментом — изображением птиц и зверей. Особенно широко применялся свинец для соединения цветных стекол в готических витражах.

Из свинца и его сплавов выделывались художественная посуда, а также предметы домашнего обихода — гребни, ложки и т. п. Иногда из него отливали скульптуры и декоративные детали архитектуры. Например, знаменитый Петергофский «Самсон, раздирающий пасть льва», первоначально был отлит из свинца (1714 г.) и простоял до 1798 г., после чего был заменен бронзовым. В нишах Петропавловской крепости сохранились две статуи Марса и Венеры, также отлитые из свинца.

В XX в. свинец употребляли для отливки декоративных элементов на железных оградах, воротах (ограда в Костянском переулке в Москве) и т. п. Свинец употреблялся как составная часть хрусталя для повышения его блеска, а также для усиления яркости цвета и блеска при варке художественных эмалей и смальты. Сейчас в этих производствах свинец заменяется калием и другими элементами, не обладающими такими ядовитыми свойствами, как свинец.

Свинец и его соли очень ядовиты — они вызывают так называемые явления сатурнизма. Поэтому при использовании свинца и его солей для художественных целей следует быть осторожным и выполнять требования и правила охраны труда и техники безопасности.

В настоящее время чистый свинец как материал для производства художественных изделий не применяется и заменяется другими

аллами и СПлавами. Категорически запрещается применять сви-ц для выделки различной посуды и изделий домашнего быта вви-возможности отравления металлическим свинцом и его солями. В современной художественной промышленности свинец исполь-тся как составная часть легкоплавких сплавов, идущих на неответственное декоративное литье, а также мягких оловянно-свинцовых припоев для пайки стальных и медных художественных изделий, g небольших количествах свинец входит в состав медных сплавов бронзы и латуни.

В настоящее время проходят промышленные испытания новые свинцовые сплавы, предназначенные для изготовления изделий методом литья.

Они достаточно жидкотекучи (температура плавления их не высока) и обладают хорошими механическими свойствами.

Олово принадлежит к числу металлов, также известных человеку в глубокой древности. Египтяне знали его за 3—4 тысячи лет до н. э. Оно было известно в античное время и применялось для чеканки монет и изготовления сосудов. В природе олово находится в виде кислородного соединения (оловянного камня) и значительно реже— в соединениях с серой и железом.

Олово имеет серебристо-белый цвет, но темнее серебра. Его плотность 7,3. Это мягкий и вязкий металл, немного тверже свинца. В холодном состоянии он легко прокатывается в самые тонкие листы, но проволока из него легко рвется.

Олово плавится при температуре 232 °С, кипит при 2200 °С, в пределах температур 160—200 °С олово становится хрупким. На воздухе оно не окисляется, в воде окисляется очень медленно, обладает хорошей коррозионной устойчивостью благодаря появлению пассивной оксидной пленки. Это используется для приготовления белой жести, т. е. луженой тонколистовой стали. При сильном охлаждении олово теряет металлические свойства и переходит в серый порошок—«серое олово». Это явление, носящее название «оловянной чумы», происходит в связи с изменением кристаллической решетки (из тетрагональной в кубическую), вызывающим значительное увеличение объема, сопровождаемое сильными внутренними напряжениями, приводящими к превращению металла в порошок. «Оловянная чума» появляется в виде отдельных серых пятен, распространяясь при дальнейшем охлаждении по всему предмету. Предохранить или остановить распространение явления можно путем нагрева изделия выше +18 °С.

В Древней Руси начиная с XVI в., а также в XVII и XVIII вв. олово применялось для тонкого художественного литья, которое употреблялось для внутренней отделки зданий, а также для бытовых вещей. Примером таких изделий может служить хранящаяся в музее «Коломенское» замечательная девятишатровая надпрестольная сень из Московской Гребневской церкви, богато украшенная оловянным литьем, а также росписью по слюде и золоченой деревянной резьбой. Ажурное оловянное литье применялось в качестве декора иконостасов, дверей, подвесных и выносных фонарей и т. п.

В настоящее время чистое олово в художественной промышленности не применяется. Оно используется для сплавов с медью, со свинцом — припои, которые широко применяются при изготовлении художественных изделий из черных и цветных металлов и сплавов. Кроме того, олово в сплавах со свинцом, сурьмой, висмутом, ртутью, кадмием и другими легкоплавкими металлами применяется для мелкого художественного литья.

Это вещество под названием «серного золота», «муссивного» или «сусального золота» в виде тончайших листков или порошка применяется для отделки под золото различных металлических, деревянных или гипсовых изделий. Двусернистое олово очень стойко и надолго сохраняет блеск при применении его не только в интерьере, но и в экстерьерных условиях.


Реклама:

Читать далее:
Прочие цветные металлы

Статьи по теме:

****

[:ru]

Интересна коллекция оловянных солдатиков в форме пехотинцев Селенгинского пехотного полка. Экспозиция включает в себя 13 отдельных фигурок высотой 55 мм.Одеты в подлинные костюмы, раскрашены. Этот размер, в сочетании с объемностью формы, позволяет достаточно полно воспроизводить мелкие детали обмундирования и вооружения. Серия фигур включает в себя изображение гренадеров, прапорщиков, мушкетеров, батальонного барабанщика, генерала-майора с ротным знаменем. Коллекцию миниатюрных фигур дополняет диорама бородинского сражения, где создана целая батальная сцена.

Известно, что во время Бородинской битвы полк защищал Багратионовы флеши в составе третьей пехотной дивизии генерала Коновницына. На Бородинском поле корпус полк располагался на самом краю левого фланга Русской армии, у Старой Смоленской дороги. Непосредственно перед третьей атакой флешей Багратиона, генерал-лейтенант Тучков 1-й получает распоряжение направить на помощь защитниам флешей 3-ю пехотную дивизию: Муромский, Ревельский, Черниговский и Селенгинский пехотные, 20-й и 21-й егерские полки. Данный эпизод и изображен на диораме.

Размеры диорамы — 1м. на 1.2м. Основание сделано из пенопласта, покрытого сверху покрашенным гипсом. Сверху на ПВА посыпан просеянный песочек и заварка из пакетиков. Ручей сделан из подкрашенной эпоксидной смолы. Деревца — из маленьких кустиков-метелочек. Домики, заборы и разрушенный мостик сделаны самостоятельно из тонкой фанеры.

В работе использованы наборы фирмы Звезда в 72 масштабе.  Использовались следующие наборы: Саксонские кирасиры, Французские кирасиры, Русские гусары, Польские уланы, Гвардейские казаки, Французские драгуны, Французские карабинеры, Русская тяжелая пехота, Французские вольтижеры, Французская пешая артиллерия, Французская конная артиллерия.

Окрашивались фигуры ПВА-темперой и звездовским акрилом. Крепил фигурки следующим образом — раскаливал швейные булавки на свече и вплавлял в ноги и копыта, затем шилом делал отверстия в гипсовой корке и туда на ПВА сажал фигурки.

[:]

Художественное литье, отливки, литье металлов и сплавов, Этапы создания литейного изделия, отливки из бронзы, латуни, олова, свинец, цинк, медь, отливки из чугуна, 3d принтеры для создания формы, литье по выплавляемым моделям

Главная страница » Художественное литье


Художественное литье

 

Литейное ремесло – одно из самых древних в мире. Оно требует высокого уровня концентрации и внимательности на каждом этапе производства, от подготовки 3d модели и до шлифовки готового изделия. Результат определенно стоит приложенных усилий. Ведь литейные статуи, бюсты, фигурки выглядят изысканно и роскошно.
 

Они прекрасно вписываются в классический интерьер домов, радуют хозяев в весеннем саду, украшают места общественного отдыха и старинные улочки. По истечении времени латунные и бронзовые элементы покрываются оксидной пленкой, что придает изделию антикварный вид. С годами их цена растет, поскольку фигура приобретает оттенок давности, облик статуй, как будто, пропитывается старинной эпохой.
 

 

     

 

Металлические шедевры создаются из маленьких деталей. Все они должны быть безупречного качества и иметь красивый вид, особенно при декорировании собственного дома. Каттедж, украшенный литыми композициями, сразу становится изысканным жилищем уважаемой и духовно богатой личности. Стиль барокко, бронзовая отделка часто символизируют высокий статус владельца.

 

     

 

Какие материалы используются?

Довольно редко встречаются скульптуры из чистого металла в силу того, что его свойства не соответствуют необходимым требованиям прочности, чистый металл очень мягкий. Для отливок из чистового металла применяются тяжелые металлы — олово, свинец, цинк.

При образовании соединений металл приобретает необходимые свойства прочности, твердости, пластичности, вязкости, упругости и т.д. Поэтому при художественном литье в основном используют черные и цветные сплавы. Соединение двух или нескольких химических элементов в определенных пропорциях называется сплав.

Так соединение железа и углерода в определенном соотношении образуют черные сплавы, это чугун и сталь, для художественного литья чаще применяется серый литейный чугун.

А соединения меди и цинка, алюминия, свинца, олова, магния и других элементов образуют цветные сплавы. Для художественного литья в основном используют медные сплавы – это латуни и бронзы. Также в ювелирном литье применяют золотые, платиновые, серебряные сплавы.

Каждый металл и сплав обладает определенными физическими, механическими и технологическими свойствами. Исходя из этого для каждой художественной отливки выбирают нужный и наиболее подходящий для нее материал.

При этом важными технологическими свойствами являются литейные свойства, такие как жидкотекучесть, усадка и ликвация, от них зависит хорошее заполнение литейной формы и получение отливок без дефектов (раковин, пор, трещин и т.д.).

 

Медные сплавы (латунь, бронза) используют для деталей, воспринимающих трение, они устойчивы против коррозии во влажной атмосфере и морской воде, а также обладают хорошими литейными свойствами, поэтому их широко применяют для художественных отливок, устанавливаемых на улице – это бюсты, памятники и т.д.

Латунь является сплавом меди и цинка, часто с добавлением свинца, олова, алюминия и других элементов. Латунь дешевле бронзы в силу меньшего содержания олова. Она имеет плотную структуру и идеально подходит для создания отливок сложной формы.

Бронза – это сплав меди с оловом, алюминием, марганцем, свинцом и другими элементами. Сплав меди с оловом называют оловянными бронзами, а сплавы меди с алюминием, свинцом, марганцем и т.д., называют безоловянными бронзами или специальными (алюминиевыми, свинцовыми, марганцевыми и т.д.).

В силу дороговизны цветных сплавов, наиболее широкое применение в художественном литье получил серый чугун, особенно для небольших отливок, с покрытием от коррозии.

 

     

 

Этапы создания литейного изделия

Существует много способов и технологий литья. Для получения художественных отливок широко применяется литье по выплавляемым моделям.

— Сущность данной технологии заключается в том, что сначала изготавливается модель будущего художественного изделия и ее литниковая система из легкоплавких материалов, например воска, парафина, пластика и т.д. Литниковая система представляет собой каналы, по которым будет в дальнейшем заливаться расплавленный металл, их нужно расположить так, чтобы потом у полученной отливки их аккуратно можно было срезать.

— На полученную легкоплавкую модель наносят несколько слоев суспензии и обсыпки, которая после высыхания превращается в огнеупорную оболочку.

— Далее легкоплавкую модель выплавляют из этой оболочки, при этом оболочка не расплавляется и остается целой, так получается пустотелая форма, в которую по литниковой системе в будущем будет заливаться расплавленный сплав. Внутренняя часть формы полностью повторяет художественное изделие.

— Полученную форму заформовывают в неразъемных опоках и прокаливают.

Процесс создания формы самый трудоемкий и занимает львиную долю времени производства.

 

     

 

— Далее в полученную форму заливают расплавленный сплав. Это самый непродолжительный этап в производстве, но он играет не менее важную роль, как и все остальные, поскольку существует возможность появления браков в виде пригоревших частей, образовавшихся спаев, недоливов, пустых участков и т.д. Процедура наполнения осуществляется с помощью специальных ковшей.- Остывание формы.

— После чего форму разрушают и извлекают художественную отливку. Обычно это делается механическим путем: клешнями и молотком.

— Затем начинается процесс очистки полученных деталей от нежелательных выпоров и заливов, срезают литники.

— Для придания законченного вида проводят различные механические операции (фрезеруют, шлифуют, чеканят т.д.). А для того чтобы изделие сверкало и имело абсолютно гладкую поверхность, его полируют войлоком, кожей или тканью, заправленной специальным средством.

— На последнем этапе собираются все отливки в одну целостную композицию, в случае изготовления изделия по частям.
Художественное литье выполнено. После этого скульптура готова к установке, чтобы радовать взор целых поколений.

Конечно процесс представлен довольно просто и в общем, но если каждый этап разобрать до мелочей, то будет видно, сколько нюансов присутствует в каждом этапе, и на сколько они все важны. В данном деле каждый этап очень важен, любая мелочь может полностью перечеркнуть весь проделанный труд.

Коротко процесс создания литой фигуры состоит из следующих этапов. Это:
• изготовление формы;
• отливка;
• разрушение формы;
• зачистка отливок;
• шлифование;
• полирование;
• сбор отливок.

 

     

 

Литье по выплавляемым моделям известно еще с давних времен, его основным недостатком является множество ручной работы, высокая трудоемкость и сроки. И сегодня данный процесс продолжает совершенствоваться. Упрощаются процессы получения легкоплавких моделей, их выплавления, формования, создания опок и т.д.Новым совершенствованием стало создание легкоплавких моделей путем их печати на 3d-принтере. Это на порядок ускоряет процесс создания художественных отливок. В данном способе все зависит от точности 3d-печати.

Не смотря на недостатки, литье по выплавляемым моделям обладает множеством достоинств:

1. Неразъемная форма устраняет появление швов на отливке.

2. Возможность получения отливок со сложными формами.

3. Получение чистой поверхности, не требующей дальнейшей механической обработки.

4. Низкая стоимость опок.

5. Возможность расположения в одной опоке нескольких изделий в виде елочки прикрепленных к общему литнику.

6. Низкая стоимость получения изделий.

7. При отливке чугуна изделия получаются без отбела, что сокращает процесс термической обработки (отжига).

8. Возможность получения отливок достаточно больших форм.

9. Достаточно высокая точность, позволят оставлять минимальный припуск на точные поверхности изделия, или вовсе не оставлять для неточных художественных форм.

 

     

 

Процесс проектирования художественного изделия

Первоначально художники или дизайнеры, как примерно и в промышленном дизайне, рисуют множество рисунков и набросков, которые в последующем конкретизируют и получают полноценные эскизы будущего изделия – произведение искусства. Возможно вырезание изделия из воска и других легкоплавких материалов вручную.

А также по данным эскизам проектировщик с помощью различных 3D CAD-систем может создать трехмерную модель данного художественного изделия.

Так проектировщик становится связующим звеном между художником и производством художественных изделий, между творчеством и технологией, между искусством и наукой.

От него на самом деле много зависит, так как именно его 3d-модель влияет на все последующие этапы художественного литья. Проектировщик должен хорошо знать и представлять все эти этапы получения отливки, чтобы моделировать с учетом нюансов литейного производства, заложить уклоны, необходимые припуски, предусмотреть усадку и т.д.

 

     

 

Кроме того, создание 3d-моделей художественных изделий, имеющих сложные поверхности и более гладкие их сопряжения G3, требует глубоких знаний самой CAD-системы, умения работать с поверхностным моделированием, созданием полигональных моделей и многих других возможностей CAD-систем.

Несмотря на то, что создание художественного изделия это дело больше творческое и больше ручной процесс, например, создание эскизов нового изделия и вырезания скульптур, компьютерные технологии и различные CAD/CAM-системы стремительно развиваются и всё больше и больше внедряются в процесс воплощения задумки художника в жизнь, делая его более быстрее, проще и экономичнее.

 

 

Использование 3d-принтеров

Созданная 3d-модель может быть распечатана на 3d-принтере и в последующем выплавлена при создании формы.

Преимуществами такого метода по сравнению с ручным изготовлением легкоплавкой модели являются:

• высокое качество и точность;

• возможность изменения модели, ее корректировка, доработка и т.д.;

• автоматизация процесса проектирования;

• снижение сроков изготовления опок и технологической подготовки производства;

• Повторное неоднократное использование модели.

Но этот процесс ограничен возможностями 3d-принтера, т.е. небольшими размерами отливок, и точностью 3d-печати. Хотя и сегодня они обладают вполне достойными характеристиками, 3d принтеры постоянно развиваются, так что эти ограничения возможно существуют временно, понаблюдаем за этим вместе.

 

     

 

Станки с ЧПУ

По математической модели изделия возможно легко спроектировать и саму форму, разработать управляющие программы для станков с ЧПУ, и соответственно произвести форму на данных станках.

Также возможно написать управляющие программы для обработки самой модели на станке с ЧПУ, например, из дерева или других легкоплавких материалов. И по данной модели создать уже форму для дальнейшего литья.

Современные CAD/CAM-системы позволяют как проектировать изделия, так и разрабатывать управляющие программы для любых станков с ЧПУ, в том числе и 5-ти координатных, наиболее подходящих для фрезерования художественных изделий.

Использование станков с ЧПУ ускоряет и удешевляет процесс создания художественных изделий.

Заключение

На сегодняшний день художественное литейное производство все больше требует сокращения времени производства, снижения трудоемкости и себестоимости зачастую путем автоматизации и совершенствования технологии литья. А также выявления новых способов изготовления легкоплавких моделей и самих форм, так как именно создание формы является самым трудоемким процессом.

Сегодня используются технологии 3d-печати, 3d-сканирования, высокоскоростные станки с ЧПУ, более совершенные CAD-системы и многие другие технологии и инструменты. Таким образом все более важным становится разработка качественных 3d-моделей.

Роль проектировщика 3d-моделей является одной из самых важных, так как ему необходимо максимально точно воспроизвести эскизную задумку художника в математическую 3d модель. Его деятельность находится на стыке дизайна и инженерии.

 

Похожие записи:

Олово литье Комплект – викинги

интерком-сессия-dkxsf7d2

DanDomainWebShop5Favorites

DDCookiePolicy

DDCookiePolicy-Согласие-функциональные

DDCookiePolicy-согласие-статистика

DDCookiePolicy-Согласие отслеживания

DDCookiePolicyDialog

SharedSessionId

shop6TipBotFilterRandomStringValue

shopReviewRandomStringValue

aw_multi_anim_count

aw_website_uuid

D0J6t0nLatCPP17Krsa

D0J6t0nLatCPP17KrsaSession

FR

hello_retail_id

LOC

SNS

_fbp

_gat_gtag_UA (Viabill)

_ga

_gat_gtag_UA_

_gid

SNC

UVC

YSC

__atuvc

__atuvs

GPS

SNSubscribed

VISITOR_INFO1_LIVE

Необходимо

Необходимо

Необходимо 9000 3

Необходимо

Необходимо

Необходимо

Необходимо

Необходимо

Необходимо

Необходимо

Маркетинг

Маркетинг

Маркетинг

Маркетинг

000

000 Маркетинг Маркетинг

000

000 Маркетинг Маркетинг

000

000 Маркетинг Маркетинг

Статистический

Статистический

Статистический

Статистический

Статистический

Статистический

Функциональный

Функциональный

Функциональный

Функциональный

Функциональный

Используется для отслеживания

и

сессий и

сессий. Используется функцией избранные продукты

Используется для сохранения согласия cookie

Используется для сохранения согласия cookie

Используется для сохранения согласия cookie

Используется для сохранения согласия cookie

Используется для сохранения согласия cookie t

Сохраняет данные сеанса пользователя

Используется функцией подсказки другу

Используется функцией обзора

Собирает информацию о пользователях и их активности на веб-сайте.Информация используется для отслеживания и анализа поведения пользователей, а также для предоставления рекомендаций по продуктам, демонстрации продуктов и функций продукта для оптимизации взаимодействия с пользователем.

Hello Retail / addwish business

Собирает информацию о пользователях и их активности на сайте. Информация используется для отслеживания и анализа поведения пользователей, а также для предоставления рекомендаций по продуктам, демонстрации продуктов и функций продукта для оптимизации взаимодействия с пользователем.

Hello Retail / addwish business

Используется для идентификации существующего подписчика и для гарантии того, что мы можем связать этого подписчика с адресом электронной почты в системе рассылки новостей HeyLoyalty.

HeyLoyalty ApS

Используется в качестве уникального ключа для отслеживания магазинов (посещения, корзины и т. Д.) Для отправки электронных писем о брошенных корзинах. Он также используется для продолжения того же сеанса вместо начала нового, если пользователь покидает сайт, но возвращается через некоторое время.

HeyLoyalty ApS

Помогает Facebook предоставлять вам более персонализированную рекламу, а также измерять и улучшать рекламу. С помощью этого файла cookie Facebook может отслеживать ваше поведение на других веб-сайтах, на которых реализован пиксель Facebook или социальный плагин Facebook.

Facebook, Inc.

Собирает информацию о пользователях и их активности на сайте. Информация используется для отслеживания и анализа поведения пользователей, а также для предоставления рекомендаций по продуктам, демонстрации продуктов и функций продукта для оптимизации взаимодействия с пользователем.

Hello Retail / addwish business

Сохраняет геолокацию посетителей для записи местоположения участника.

AddThis

Показывает, что пользователь находится в активном сеансе Sleeknote.

Sleeknote ApS

Используется Facebook для интернет-маркетинга

Facebook, Inc.

Используется Google для настройки функции добавления

Google LLC

используется для различения уникальных пользователей путем присвоения случайно сгенерированного числа в качестве идентификатора клиента. Он включается в каждый запрос страницы на сайте и используется для расчета данных о посетителях, сеансах и кампаниях для сайтов.

Google LLC

используется для хранения уникального идентификатора пользователя и помогает нам измерять, как пользователи взаимодействуют с нашим веб-сайтом.

Google LLC

Используется для распознавания уникальных пользователей. Он подсчитывает и отслеживает просмотры страниц для сайтов аналитических отчетов Google.

Google LLC

Сообщает системе, как пользователи взаимодействуют с нашей кампанией Sleeknote.

Sleeknote ApS

Отслеживает, как часто пользователь взаимодействует с AddThis.

AddThis

Используется для хранения уникального идентификатора пользователя. Он отслеживает просмотры встроенных видео YouTube.

YouTube

Связан с виджетом AddThis для совместного использования в социальных сетях, который встроен в веб-сайты и позволяет посетителям обмениваться контентом с помощью ряда сетевых платформ и платформ обмена. Он хранит обновленное количество общих страниц.

AddThis

Связан с виджетом AddThis для совместного использования в социальных сетях, который встроен в веб-сайты и позволяет посетителям обмениваться контентом с помощью ряда сетевых платформ и платформ обмена.

AddThis

Используется Youtube при просмотре видео. YouTube – это принадлежащая Google платформа для размещения и обмена видео. YouTube собирает пользовательские данные с помощью видеороликов, встроенных в веб-сайты, которые объединяются с данными профиля.

YouTube

Размещается, когда кто-то подписывается на кампанию «Сбор адресов электронной почты», чтобы не показывать кампании подписки на информационные бюллетени существующим подписчикам.

Sleeknote ApS

Отслеживает предпочтения пользователей для видеороликов Youtube, встроенных в сайт. Он также может определить, использует ли посетитель веб-сайта новую или старую версию интерфейса Youtube.

YouTube

7 дней

365 дней

365 дней

365 дней

365 дней

365 дней

365 дней

365 дней

сессий

сессий

сессий

1 день

90 дней

365 дней

730 дней

Сессия

90 дней

1 день

730 дней

2 минуты

2 минуты

365 дней

2 минуты

365 дней

730 дней

365 дней

1 день

365 дней

180 дней

Влияние добавок олова на микроструктуру и механические свойства литья в песчаные формы сплава на основе магния AZ92

Влияние добавок олова на микроструктуру и механические свойства литья в песчаные формы сплава на основе магния AZ92

Прамод Кумар 1 , А.К. Бхаргава 1 , Ю. В. С. С. Прасад 1 , Говинд 2

1 Департамент металлургии и материаловедения, MNIT Джайпур, Джайпур (Радж.), Индия
2 Основное отделение, Космический центр Викрам Сарабхай, Тривандрам (Керала), Индия

DOI: http://dx.doi.org/10.13005/msri/100205

История публикации статьи
Статья получена: 20 марта 2013 г.
Статья принята: 7 мая 2013 г.
Статья опубликована: 5 января 2014 г.
Проверка на плагиат: Да

АННОТАЦИЯ:

В данной работе изучались механические и микроструктурные свойства сплава AZ92 с добавками олова в качестве разрешающего элемента в литом состоянии.В сплавах, содержащих олово, олово добавлялось в сплавы AZ92 в двух количествах, 3% и 6% соответственно. Сплавы были отлиты методом литья в песчаные формы в литейном цехе в виде образцов для испытаний на растяжение. После литья в песчаные формы образцы для испытаний были дополнительно проанализированы с помощью химического анализа, металлографии, XRD, измерения размера зерен, твердости по Роквеллу и измерения предела текучести. Влияние добавок олова из анализа результатов показывает уменьшение размеров зерен, а также улучшение твердости по Роквеллу и пределов текучести в оловосодержащих сплавах AZ92 по сравнению со сплавом AZ92.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Литейное производство Литье в песчаные формы, упрочнение твердого раствора; XRF; XRD; микроструктуры; механические характеристики
Скопируйте следующее, чтобы процитировать эту статью:

Кумар П., Бхаргава А. К., Прасад И. В. С. С., Говинд. Влияние добавок олова на микроструктуру и механические свойства литья в песчаные формы сплава на основе магния AZ92. Математические науки и ресурсы Индии; 10 (2)


Скопируйте следующее, чтобы процитировать этот URL:

Kumar P, Bhargava A.К., Прасад Ю. В. С. С., Говинд. Влияние добавок олова на микроструктуру и механические свойства литья в песчаные формы сплава на основе магния AZ92. Математические науки и ресурсы Индии; 10 (2). Доступно по ссылке: http://www.materialsciencejournal.org/?p=89


ВВЕДЕНИЕ

Магниевые сплавы широко используются в качестве конструкционного материала для автомобильных, аэрокосмических и электронных устройств, благодаря своим хорошим механическим свойствам и низкой плотности.Его называют самым легким и зеленым конструкционным материалом 21 st век 1 . Магниевые сплавы делятся на литые магниевые сплавы и деформируемые магниевые по способу обработки. Основные промышленные магниевые сплавы включают серию AZ (Mg-Al-Zn), серию AM (Mg-Al-Mn), серию AE (Mg-Al-RE), серию EZ (Mg-RE-Zn), серию ZK (Mg -Zn-Zr) и серии WE (Mg-RE-Zr). В последнее десятилетие литые магниевые сплавы серии AZ были тщательно изучены и использовались для некоторых конструктивных элементов автомобилей, самолетов и компьютеров из-за высокой удельной прочности и хорошей литейной способности 2 .Коммерческие литые магниевые сплавы для автомобильной промышленности – это сплавы серий AZ и AM (AZ91D, AM50A и AM60B) 3 .

Магниевые сплавы обычно обладают хорошей литейной способностью. В сплавах Mg-Al литейные качества улучшаются с увеличением содержания алюминия из-за улучшенной текучести, но алюминий также увеличивает склонность к усадке, образованию горячих трещин и проблеме микропористости. Добавление Zn привело к изменению морфологии эвтектики. Этот эффект Zn на морфологию эвтектики связан с сильной сегрегацией этого элемента в жидкости во время затвердевания первичной фазы и его последующим растворением в фазе Mg 17 Al 12 4 .Признано, что механические свойства литых сплавов зависят от их микроструктуры: размера зерна и текстуры, вторичных фаз и пористости 5 . Механические свойства магния очень изменчивы из-за влияния примесей и размера зерна образца.

В сплавах Mg-Al основной упрочняющей фазой является Mg 17 Al 12 , который имеет низкую температуру плавления (~ 462 0 C) и плохую термическую стабильность. Фаза Mg 17 Al 12 может легко укрупняться и размягчаться при температурах, превышающих 120-130 0 C.Кроме того, Mg 17 Al 12 имеет кубическую структуру, некогерентную с ГПУ-матрицей магния, что приводит к хрупкости границы раздела Mg / Mg 17 Al 12 . Таким образом, в сплаве Mg-Al содержание алюминия должно быть ограничено, чтобы уменьшить выделение Mg 17 Al 12 для достижения хороших свойств при повышенных температурах. Но это, в свою очередь, ограничит улучшение текучести 6 .

Для повышения прочности сплава AZ92 становится важным уменьшить количество фазы Mg17Al12 и ввести термически стабильные выделения на границах зерен, а также во внутренней части зерен путем добавления соответствующих легирующих элементов.Известно, что сплавы систем Mg-Al-Ca могут обеспечить значительное улучшение свойств при повышенных температурах за счет уменьшения объемной доли фазы Mg17Al12 и образования интерметаллических соединений Al-Ca и Mg-Ca 7, 8, 9 . В этой работе легирующий элемент олово был введен в сплав AZ92 в двух количествах, 3% и 6%, для уменьшения содержания выделений на границе зерен и улучшения механических свойств.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Подготовка проб

Три шихты по составу сплавов плавили в тигле емкостью 40 кг в индукционной печи шахтного типа, установленной в литейном цехе.После плавления заряды покрываются флюсом и дегазатором. Флюсование проводили флюсом УЭ и ВВ и дегазацию таблетками гексаклорэтана. Расплавы тщательно перемешивали, снимали и выливали в предварительно нагретую форму с полостями для образцов на растяжение. Литые образцы на растяжение были вырезаны из отливки.

Химический анализ

Химический анализ сплавов (сплавы AZ92, AZ92 + Sn (3%) и AZ92 + Sn (6%)), изготовленных методом литья в песчаные формы, был проведен для определения химического состава с использованием метода рентгеновской флуоресценции (XRF).Этот метод основан на явлении флуоресценции. Для проведения химического анализа из каждого сплава были вырезаны образцы из прутков диаметром 20 мм и толщиной 10 мм. Эти образцы размером с диск помещали в полость XRF-аппарата. Низкочастотные рентгеновские лучи проходят через каждый образец, и возникает флуоресценция, дающая график частот соответствующих элементов. Эти графики были сопоставлены со стандартными графиками, соответствующими различным элементам.

Металлографический анализ

Исследование микроструктуры материала может предоставить информацию о морфологии и распределении составляющих фаз, а также о природе и структуре некоторых дефектов кристаллов.Для проведения микроструктурных исследований сплавов первые образцы были нарезаны на диск диаметром 15 мм и толщиной примерно 10 мм. Во-вторых, были подготовлены образцы для металлографического исследования. обычным методом. Для подготовки образца были выполнены определенные шаги

  • Шлифовка образцов на шлифовальном станке для выравнивания поверхности.
  • Отшлифованные образцы подвергали промежуточной полировке на серии полировальных бумаг SiC марок 180, 200, 400 и 600, установленных на шлифовальном круге.
  • Промежуточные полированные образцы были тонко отполированы путем полировки в взвешенных частицах оксида алюминия с использованием дисковой полировальной машины с бархатной тканью на диске.
  • Образцы были промыты водой, а затем метанолом и окончательно высушены.
  • Образцы были дополнительно отполированы алмазной пастой.
  • Полированный алмаз был очищен ультразвуком в метаноле.
  • Отполированные образцы протравлены пикроловой кислотой (5 г пикриновой кислоты + 100 мл воды)
  • Изучение микроструктуры под оптическим микроскопом.

Измерение размера зерна

Измерение размера зерен проводили путем анализа изображений в соответствии со стандартом ASTM. Для этого изображения микроструктуры были сняты камерой, соединенной с микроскопом, и сохранены в компьютере. Эти изображения были изучены с помощью программного обеспечения для оценки микроструктуры, установленного на компьютере. Это программное обеспечение считывает размеры зерен микроструктуры в соответствии со стандартом ASTM.

XRD анализ

XRD-анализ был проведен для сплавов AZ92, AZ92 + Sn (3%) и AZ92 + Sn (6%) в литых условиях.Для измерений XRD использовалась установка PHILIPS XRD с излучением Cu K α (λ = 1,54602 Å). Образцы диаметром 10 мм и толщиной 15 мм зажимались в держателе. Сбор данных производился компьютером, подключенным к аппарату XRD, а анализ проводился с помощью компьютерного программного обеспечения.

Механические характеристики

Измерения твердости

Измерения твердости по Роквеллу были проведены для всех трех сплавов в состоянии литья с использованием цифрового твердомера по Роквеллу.Соответствующая нагрузка и индентор были весом 60 кг и стальным шариком диаметром 1/16 . Твердость выражена по шкале F. Для этого были приготовлены образцы в форме диска диаметром 15 мм и толщиной примерно 10 мм, и испытания были выполнены в соответствии со стандартом ASTM.

Предел текучести Характеристики

В этом испытании концы испытательных образцов фиксируются в зажимах, соединенных с устройством для натяжения и устройством для измерения нагрузки. Если приложенная нагрузка достаточно мала, деформация любого твердого тела будет полностью упругой, упруго деформированное твердое тело вернется к своей исходной форме, как только нагрузка будет снята.Однако, если нагрузка слишком велика, материал может деформироваться безвозвратно. Начальная часть кривой растяжения, которую можно восстановить сразу после разгрузки, называется упругой, а остальная часть кривой, которая представляет способ, которым твердые тела подвергаются постоянной деформации, называется постоянной деформацией. Тестирование текучести проводилось в литых образцах на универсальной испытательной машине марки instron. Программное обеспечение компании Instron, установленное на компьютере, предоставило данные испытаний на растяжение.Для этого

  • Образцы для испытаний на растяжение из каждого сплава были приготовлены на токарном станке длиной 150 мм и диаметром сетки 15 мм.
  • Образцы были захвачены ручками UTM с электрическим приводом.
  • Экстензометр закреплен в марле.
  • Нагрузки были применены автоматически.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Химический анализ:

Присутствие различных элементов в сплавах определяли методом XRF.Наблюдается небольшое отклонение в составе от желаемого состава. Результаты химического анализа приведены в таблице 1. Результат показывает, что отливка однородна.

Сплав \ Элементы

Al

Zn

Sn

Mn

Fe

AZ92

8.8

1,9

0,2

0,9

AZ92 + Sn (3%)

9,0

2,1

3,2

0,11

0,12

AZ92 + Sn (6%) 9,1 2,0 6,1 0,15 0,10

Таблица 1 Химический состав сплавов, исследованных методом РФА (баланс Mg), мас.%

Металлографический анализ

Микроструктуры отливок в песчаные формы для сплавов AZ92, AZ92 + Sn (3%) и AZ92 + Sn (6%) показаны на рис.1, 2 и 3 одновременно при разных увеличениях.


Нажмите на изображение для увеличения

Нажмите на изображение для увеличения

Нажмите на изображение для увеличения

Они показывают присутствие соединения Mg 17 Al 12 , осажденного в матрице α-фазы, присутствующей на фазовой диаграмме систем магниево-алюминиевых сплавов.Измененная морфология распределения зерен микроструктуры по размерам наблюдается в оловосодержащих сплавах AZ92. Сплавы AZ92 + Sn (3%) показывают меньшее выделение на границах зерен вторичной фазы. Выделение вторичной фазы дополнительно увеличилось в сплавах AZ92 + Sn (6%).

Измерение размера зерна

Результаты измерения крупности представлены на рисунке 4. Средние значения размеров зерен, полученные для AZ92, AZ92 + Sn (3%) и AZ02 + Sn (6%), составляют 78,57 мкм, 54.20 мкм и 61,18 мкм. Хотя после определения максимального и минимального значения для каждого сплава и построения линейной кривой видно, что в оловосодержащем сплаве наблюдается уменьшение размеров зерен, как показано на рис. 4.


Нажмите на изображение для увеличения

XRD-анализ

Рентгеноструктурный анализ литого сплава AZ92 показывает твердый раствор магния (α-фаза) с выделением Mg 17 Al 12 at на границах зерен.Добавки олова в литой сплав AZ92 показывают образование ZnSnO 3 вместе с твердым раствором магния в сплаве, содержащем 6% олова, но не в сплаве, содержащем 3% олова. Образование ZnSnO 3 может быть слишком слабым, чтобы его можно было обнаружить с помощью XRD, если сплав содержит 3% олова.

Анализ механических характеристик

Добавление олова в сплав AZ92 в литом состоянии показывает увеличение твердости по Роквеллу, как показано на рисунке 5. Полученное значение 67.92 HRF в сплаве AZ92 + Sn (6%), что превышает значения HRF сплавов AZ92 и AZ92 + Sn (3%).


Нажмите на изображение для увеличения

Результаты, полученные при испытании образцов на предел текучести, показаны на графике, показанном на рисунке 6. Предел прочности сплава AZ92 + Sn (3%) и AZ92 + Sn (6%) составляет 99 МПа, 92 МПа соответственно, что превышает предел текучести сплава AZ92, равный 97 МПа. Линейная кривая показывает четкое указание на увеличение урожайности в олове, содержащем все


Нажмите на изображение для увеличения

ВЫВОДЫ

Химический анализ, проведенный при отливке образцов в песчаные формы, указывает на однородную отливку, поскольку состав различных присутствующих элементов не отличается от количества зарядов, вводимых для отливки.Металлографический анализ показывает изменение морфологии микроструктур в сплавах с добавлением олова по сравнению со сплавом AZ92. В сплавах с добавлением олова наблюдается меньшее выделение вторичной фазы сплавов AZ92. Рентгеноструктурный анализ подтверждает наличие образования ZnSnO 3 вместе с твердым раствором магния в сплаве, содержащем 6% олова, который не обнаруживается в сплаве, содержащем 3% олова. Измерение размера зерна показывает уменьшение размера зерна в оловосодержащих сплавах. Испытания на предел текучести показывают, что сплавы, содержащие олово, имеют более высокий предел текучести по сравнению со сплавом AZ92.Результаты по твердости показывают большую твердость в оловосодержащих сплавах по сравнению со сплавом AZ92.

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

Эта работа была выполнена автором во время учебы в аспирантуре по металлургии в MNIT Jaipur. Автор очень благодарен своим руководителям за их ценную поддержку и руководство на протяжении всей работы над проектом. Автор очень благодарен компании VSSC Trivandrum за предоставленную возможность поработать в его лабораториях.

Список литературы

  1. WU Shu-yan, JI Ze-shen и RONG Shou-fan, H, Tran.Цветные металлы. Soc. Китай, 20, (2010), 783-788.
  2. Z. Yang, J.P. Li, J.X. Zhang, G.W. Лоример и Дж. Робсон, Acta Metall. Sin. (Англ. Lett.), 21, № 5, (октябрь 2008 г.), 313-328.
  3. C. Suman, Технический документ SAE № 6 (Warrendale, PA, Society of Automotive Engineers), 1991.
  4. Эмли Э. Ф., Принципы магниевой технологии, Pergamon Press, Oxford, 1966.
  5. С. Лун Син, Д. Дубе, Р. Трембле, С. Лун Син, Д. Дубе и Р. Трембле, Характеристики материалов, 59, (2008) 178-187.
  6. Кларк Дж. Б., Acta Met., 13, (1965), 1281.
    CrossRef
  7. H.-T. Сын, Ж.-С. Ли, К.-С. Канг, Ж.-К. Бэ, К. Йошими, К. Маруяма, Mater. Пер. 49 (2008) 945-951.
    CrossRef
  8. А.А. Луо, Int. Матер. Обзоры 49 (1) (2003) 13–30.
    CrossRef
  9. А. Сузуки, Н. Д. Саддок, Дж. У. Джонс, Т. Pollock, Scr. Матер. 51 (2004) 1005-1010.
    CrossRef


Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Обработка олова | Британника

Полная статья

Обработка олова , подготовка руды для использования в различных продуктах.

Олово (Sn) – относительно мягкий и пластичный металл серебристо-белого цвета. Он имеет плотность 7,29 грамма на кубический сантиметр, низкую температуру плавления 231,88 ° C (449,38 ° F) и высокую температуру кипения 2625 ° C (4757 ° F). Олово аллотропно; то есть он принимает более одной формы. Нормальная форма – белое олово или бета-олово, которое имеет объемно-центрированную тетрагональную кристаллическую структуру.Второй аллотроп, серый или альфа-олово, имеет гранецентрированную кубическую структуру. Серое олово теоретически стабильно при температуре ниже 13 ° C (55 ° F), но на практике оно легко образуется только при температуре около -40 ° C (-40 ° F). Это превращение трудно инициировать, и оно сильно замедляется из-за присутствия легирующих элементов или следов примесей. Тем не менее, это привело к чрезвычайно редкому лабораторному исследованию, известному как оловянный вредитель.

Олово находит промышленное применение как в качестве металла, так и в химических соединениях.Как металл, он используется в самых разнообразных промышленных применениях, но почти всегда в сочетании с другими элементами, такими как сплав или покрытие, поскольку его внутренняя мягкость исключает его использование в качестве конструкционного материала. Хотя олово обычно является второстепенным компонентом сплавов, оно является существенным из-за того, как его особые свойства улучшают матричный металл.

Основное коммерческое применение олова – это белая жесть, припои, металлы подшипников, олово и покрытия из сплавов (как с гальваническим, так и с горячим покрытием), олово, бронза и легкоплавкие сплавы.В своих химических реакциях олово существует в двух валентных состояниях (II и IV) и является амфотерным (способным реагировать и как кислота, и как основание). Кроме того, он может напрямую связываться с углеродом с образованием металлоорганических соединений. Эти свойства дали начало многим важным применениям оловянных химикатов, например, в гальванике, сельскохозяйственных и фармацевтических продуктах, а также в пластмассах и керамике.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

История

Археология и литература свидетельствуют о том, что олово было одним из первых металлов, которые были известны и использовались.Его самое раннее применение было в виде сплава с медью для образования бронзы, которая использовалась в инструментах и ​​оружии. Изделия из бронзы (обычно содержащие около 10% олова) были найдены на Ближнем Востоке примерно с 3500 г. до н.э. и в Египте с 3000 г. до н.э. Другие древние цивилизации также использовали бронзовые изделия; например, китайские изделия из бронзы датируются примерно 2250 годом до нашей эры.

Олово, очевидно, было важным предметом торговли с давних времен, поскольку оно упоминается по крайней мере в трех книгах Библии (Числа, Исайя и Иезекииль), датируемых 700 годом до нашей эры.

Олово – оловянный сплав, который также имеет долгую историю. Вероятно, самый старый известный предмет, датируемый примерно 1500 годом до нашей эры, был найден в Египте, но именно римская цивилизация разработала оловянную посуду для бытовых сосудов и декоративных целей. Эти применения используются по сей день, хотя состав сплавов заметно изменился.

Использование олова в качестве покрытия для других металлов также имеет древние исторические корни: луженые медные сосуды для приготовления пищи восходят к римским временам.Наиболее важным было развитие луженого железного листа с целью формирования белой жести. Это началось в Центральной Европе в 14-15 веках и постепенно распространилось по всему континенту. Изначально жесть использовалась для изготовления предметов домашнего обихода, включая фонари, тарелки и сосуды для питья; однако с появлением консервной банки в 1812 году упаковка стала основным применением белой жести.

Важной датой в новейшей истории является 1839 год, когда американский мастер по металлу Исаак Бэббит впервые применил сплавы на основе олова в подшипниках для машин.Бэббитовый металл значительно способствовал развитию индустриального общества. Дальнейшие разработки оловянных сплавов, покрытий и химикатов внесли свой вклад в развитие транспорта, телекоммуникаций, авиакосмической промышленности, упаковки, сельского хозяйства и защиты окружающей среды.

Основным минералом олова является касситерит или оловянный камень (SnO 2 ), встречающийся в природе оксид олова, содержащий около 78,8% олова. Менее важны два комплексных сульфидных минерала: станнит (Cu 2 FeSnS 4 ), сульфид медь-железо-олово и цилиндрит (PbSn 4 FeSb 2 S 14 ), свинец-олово. -железно-сурьмянистый сульфид.Эти два минерала встречаются в основном в залежах залежей в Боливии, часто в сочетании с другими металлами, такими как серебро.

В отличие от большинства цветных металлов, экономически жизнеспособные месторождения касситерита ограничены несколькими географическими районами. Наиболее важные из них находятся в Юго-Восточной Азии и включают районы добычи олова в Китае, на которые в начале 21 века приходилась почти половина всего производства олова. Мьянма (Бирма), Таиланд, Малайзия, Индонезия, Бразилия, Австралия, Нигерия и Конго (Киншаса) также являются другими крупными поставщиками олова.Незначительные производители – Перу, Южная Африка, Великобритания и Зимбабве. В Соединенных Штатах нет значительных месторождений олова, а в Канаде лишь относительно небольшое производство.

Около 80 процентов мирового олова добывается из россыпных или вторичных месторождений. Большинство из них происходит на суше, но в некоторых районах, особенно в Индонезии и Таиланде, месторождения разрабатываются на море путем выемки грунта на морское дно.

Даже на самых богатых месторождениях олова концентрация олова очень мала. Это означает, что для извлечения одного килограмма касситерита может потребоваться добыть до семи или восьми тонн руды.

Поставщик отливок в песчаные формы | Оловянная бронза C

для подшипников, втулок и мостов | ASTM B 584, B 763 и SAE J461

Поставщик отливок из бронзы: оловянная бронза C

для высокопрочных подшипников, втулок и компонентов мостов

Erie Bronze & Aluminium – поставщик отливок из сплава цветной меди в песчаные формы, специализирующийся на отливках из сплавов меди и бронзы. Обслуживая многочисленные отрасли промышленности, мы отливаем различные сплавы неэтилированной бронзы, в том числе оловянную бронзу

или 903.Tin Bronze 903 известна превосходной пайкой, хорошими способностями к пайке и хорошей обрабатываемостью. Компоненты из этого сплава способны выдерживать ударные и ударные нагрузки, но с пониженной поверхностной скоростью, что делает их отличным выбором для высокопрочных втулок и подшипников, а также компонентов подвижных мостов. Олово-бронзовые сплавы, такие как C

, обычно находятся в:

C

отливки из оловянной бронзы в песчаные формы используются для неподвижных и компенсирующих подшипников, где движение является медленным или прерывистым, или где присутствуют большие нагрузки, например поворотные платформы для мостов и тяжелого строительного оборудования.

Выбор оловянной бронзы C

для литья в песчаные формы из бронзового сплава

Erie Bronze & Aluminium производит Tin Bronze 903 в соответствии со спецификациями литейных материалов:

  • ASTM B 584 – Стандартные спецификации для отливок в песчаные формы из медных сплавов для общего применения
  • ASTM B 763 – Стандартные спецификации для отливок в песчаные формы из медных сплавов для клапанов
  • SAE J461 – Эта спецификация используется для литых медных сплавов для сохранения электрических и теплопроводных свойств, механических свойств, предела текучести, усталостных характеристик, формуемости и обрабатываемости этих сплавов.
  • SAE J462 – В этой спецификации основное внимание уделяется литейным медным сплавам, используемым в аэрокосмической, автомобильной и грузовой промышленности.

Tin Bronze 903 Характеристики дают ей преимущество перед другими металлами и металлическими сплавами, что делает ее универсальным металлическим сплавом для различных производств. Чтобы получить дополнительную информацию о оловянной бронзе C

, ее возможностях и свойствах, загрузите ее лист технических данных (MDS) сегодня!

Как отлить олово для изготовления металлических миниатюр с помощью 3D-печати

Вы когда-нибудь хотели превратить свою цифровую скульптуру в фигурку из металла? Как бы нам ни нравились 3D-принты из смолы, металл имеет уникальный вес и холодную гладкую поверхность, с которой трудно сравниться.Благодаря недавним разработкам термостойких материалов для 3D-печати, таких как высокотемпературная смола для стереолитографических 3D-принтеров Formlabs (SLA), теперь стало возможным создавать 3D-формы для прямого литья олова.

По сравнению с прямой печатью на металле, литье олова в формах для 3D-печати обеспечивает значительно лучшую детализацию и качество поверхности за небольшую часть стоимости. По сравнению с восковым литьем, прямая 3D-печать формы экономит ваши шаги и усилия, сохраняя при этом максимально возможные детали.Если что-то пойдет не так с литьем, и вам нужно повторить попытку, или если вы устали от модели, просто расплавьте ее и используйте металл снова и снова!

В этом уроке мы рассмотрим процесс изготовления полностью металлических предметов из олова для декоративных применений, таких как детализированные металлические миниатюры, украшения, масштабные модели и копии антиквариата. Мы объединились с Hero Forge, чтобы сделать мини-фигурку из их онлайн-кастомайзера.

SLA 3D-печать также является самым популярным процессом для прямой 3D-печати миниатюр для создания моделей и развлечений.Узнайте, как воплотить в жизнь гиперреалистичные цифровые модели с помощью 3D-печати, и запросите бесплатный образец детали.

В этом руководстве предполагается, что вы начинаете с файла STL или OBJ, который является форматом для большинства пользовательских миниатюр и моделей в цифровой скульптуре, например в ZBrush. Если вы используете твердотельную модель из SolidWorks или Rhino, рабочий процесс будет немного другим.

Мы начали с модели мини-фигурки из Hero Forge, из которой вы можете загрузить своих собственных настроенных персонажей.

Совет по дизайну: Большинство моделей можно отливать в каком-либо масштабе. Самая тонкая часть модели должна быть не менее 1,5 мм, а самая толстая – около 15 мм. Если элементы слишком тонкие, металлическая деталь будет слишком хрупкой. Если элементы слишком толстые, поверхность отливки не станет гладкой из-за усадки. Допускаются мелкие детали размером менее 1,5 мм.

Вы можете изготовить конструкцию формы для олова, используя жертвенную форму или форму для разборки.

В жертвенной оболочке подробная модель находится внутри тонкой формы.Добавьте вентиляционные отверстия в высоких точках модели, чтобы предотвратить попадание пузырьков воздуха.

Большинство моделей с самого начала не конструируются для того, чтобы их можно было формовать. К счастью, вы все еще можете создать из металла почти все, что угодно, с помощью формы, которую позже можно будет сломать. Вы можете создать оболочку в Meshmixer или программном обеспечении для 3D-редактирования, таком как Blender или Maya. Узнайте, как создать форму оболочки из STL, в видеоролике Autodesk.

Для больших моделей (2–10 см в высоту) создание однородной оболочки позволит сэкономить много смолы, время печати и деньги.Если вы делаете раковину, она должна иметь одинаковую толщину 3 мм, чтобы выдерживать усадку и расширение от расплавленного олова.

Для небольших моделей (высотой 1-2 см) создание корпуса одинаковой толщины может не стоить усилий. Простое вычитание модели из прямоугольного объема может сэкономить время на проектирование.

Независимо от размера модели, с которой вы работаете, убедитесь, что внутренняя часть формы доступна свету во время пост-отверждения. Мы разделили нашу форму пополам, чтобы упростить последующее отверждение, затем склеили и снова зажали ее перед заливкой.

Двусторонняя пресс-форма, напечатанная без опор с внутренней стороны, в PreForm и в напечатанном виде.

Вы спроектировали свою пресс-форму в САПР так, чтобы она разделялась пополам? Двусторонняя форма традиционной конструкции (с уклоном) и без поднутрений) будет хорошо работать и даже может быть использована повторно. Однако этот метод накладывает ограничения на ваш дизайн, и большинство органических моделей не разрабатываются с учетом лепки. Если у вас уже разработана форма, переходите к шагу 3.

Независимо от того, какой тип формы вы используете, вентиляционные отверстия необходимы.Металл будет течь вниз, а воздух будет пузыриться, поэтому не забудьте добавить вентиляционные отверстия везде, где есть изолированная высокая точка модели (когда она будет ориентирована так, как она будет заполнена). Хорошая вентиляция всегда улучшает заполнение модели оловом.

Напечатайте свою форму на 3D-принтере из высокотемпературной смолы. Постарайтесь сориентировать вашу модель в PreForm так, чтобы для нее не требовались внутренние опоры. С двусторонней раздвижной формой это очень просто: просто направьте полость вверх.

Направьте полость пресс-формы вверх в PreForm.

С оболочкой это может быть сложнее, но обычно вы можете найти ориентацию, которая не требует внутренней поддержки. Разделение оболочки пополам для последующего склеивания очень полезно, если у вас возникли проблемы с поиском ориентации, не требующей несъемных опор, а также обеспечивает равномерное последующее отверждение внутренней части формы.

Для того, чтобы смола High Temp достигла требуемых тепловых свойств, она должна быть полностью отверждена. По мере застывания отпечаток изменит цвет от почти прозрачного до оранжевого.

Form Cure разработан для максимально быстрого и легкого последующего отверждения. Плесень также можно вылечить в УФ-спа для ногтей, для чего потребуется несколько часов. Тепло также ускоряет отверждение детали. Узнайте больше о том, как работает пост-отверждение.

Перед использованием убедитесь, что детали полностью высохли после стирки. Влага вызовет появление пузырьков воздуха в форме и ухудшит качество поверхности отливки.

Совет: Обработайте полость формы графитовой порошковой смазкой.Графитовый порошок действует как эффективное смазывающее средство для пресс-формы.

Закрепите форму в тисках или зажиме. Вы также можете частично погрузить его в ведро с песком для дополнительной безопасности, но убедитесь, что ваши вентиляционные отверстия не заблокированы.

Аккуратно вылейте расплавленную оловянную посуду в печатную форму одним непрерывным движением.

Предупреждение о безопасности: При отливке олова убедитесь, что в случае разбрызгивания не обнажается кожа. Носите длинные брюки, обувь с закрытым носком, длинные рукава и кожаные перчатки. Защита глаз важна.Всегда заливайте олово на открытом воздухе или в хорошо проветриваемом помещении.

Существует множество сплавов олова с разной температурой плавления. Мы используем сплав R98 от Rotometals. R98 – это прочный оловянный сплав, плавящийся при температуре около 260 ° C.

Мы расплавили наш оловянный слиток на специальной сковороде на переносной плите Primus, что позволило нам заливать воду снаружи. По мере таяния олова поверх лужи образуется оксидный слой. Перед заливкой соскребите окись ложкой. Делайте это медленно и заполняйте форму одной непрерывной заливкой.

Иногда бывает сложно определить, когда олово имеет правильную температуру. Нетехнологичный, но эффективный метод – испытать расплавленную оловянную посуду с помощью куска сухой древесины. Если дерево начинает дымиться, значит, олово слишком горячее, и вы должны дать ему остыть в течение нескольких секунд, прежде чем заливать.

Используйте легкие постукивания, чтобы разбить жертвенную форму.

Подождите, пока форма полностью остынет. Это может занять до 20 минут для моделей с большим или толстым сечением или до минуты или двух для маленьких моделей.Если вы используете жертвенную форму для раковины, промойте модель холодной водой, чтобы она остыла быстрее.

Наконец, демонтируйте деталь. Для формы жертвенной раковины небольшая отвертка отлично работает как долото, чтобы отломать раковину от модели. Не применяйте слишком много силы, иначе вы рискуете врезаться в свою часть.

Металлическая миниатюрная печать не должна приносить большие деньги: эта фигурка исследователя из оловянного материала стоила 8 долларов.

Миниатюры из оловянного металла имеют свой неповторимый цвет и патину.Относительно мягкий сплав можно полировать вручную или с помощью вращающегося инструмента для достижения глянцевого покрытия. На детали можно легко нанести гальваническое покрытие из драгоценных металлов, чтобы имитировать золото или серебро для красивых украшений, или никелировать для повышения механической прочности. Создавайте копии ключей и украшения капота, возможности безграничны.

С гордостью опустите свою красивую 3D-печатную миниатюру! Попробуйте сделать своих героев из олова и покажите нам свои результаты на форумах.

Смола

High Temp Resin обеспечивает температуру теплового отклонения (HDT) 238 ° C при 0,45 МПа, что идеально для статических приложений, которые будут подвергаться более высоким температурам.

Запросить бесплатный образец Деталь

Разработка и оптимизация смеси олово / флюс для прямого лужения и межфазного соединения в литье из биметаллических смесей алюминий / сталь

(Базель). 2020 Dec; 13 (24): 5642.

К. М. Хафез

2 Центральный металлургический научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт (ЦМНИИ), П.О. Box 87, Helwan 11421, Египет; [email protected]

2 Центральный металлургический научно-исследовательский институт (CMRDI), P.O. Box 87, Helwan 11421, Египет; [email protected]

Поступило 08.11.2020 г .; Принято 8 декабря 2020 г.

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Abstract

Межфазное соединение сильно влияет на качество биметаллических материалов подшипников, которое в первую очередь зависит от качества поверхности твердой металлической подложки при литье из смеси жидкость – твердое тело.Во многих случаях промежуточный тонкий металлический слой наносится на твердую подложку перед нанесением жидкого металла, что улучшает межфазное соединение противоположных материалов. Настоящая работа направлена ​​на разработку и оптимизацию процесса лужения твердой подложки из углеродистой стали после включения составляющих флюса в порошок олова. Пять соотношений олова к флюсу, то есть 1: 1, 1: 5, 1:10, 1:15 и 1:20, были использованы для процесса лужения твердой подложки из углеродистой стали. Кроме того, также варьировалось влияние объемных соотношений жидкого сплава подшипников на основе алюминия и твердой стальной основы – т.е.е., 5: 1, 6,5: 1 и 8,5: 1 – для оптимизации микроструктурных и механических характеристик, которые оценивали микроструктурным исследованием межфазной поверхности, определением площади склеивания, измерениями твердости и межфазной прочности. Было обнаружено, что отношение олова к флюсу 1:10 обеспечивает оптимальные характеристики в биметаллических материалах AlSn12Si4Cu1 / сталь, демонстрируя однородную и непрерывную структуру межфазного слоя, в то время как луженые стали с другими процентными значениями показывают прерывистые и тонкие слои, как в 1. : 5 и 1:15 соответственно.Кроме того, площадь биметаллического межфазного соединения и твердость увеличиваются за счет увеличения объемного отношения жидкого алюминиевого сплава к твердой стальной подложке. Полная площадь межфазного соединения была достигнута за счет использования объемного отношения жидкого сплава Al к твердой стальной подложке ≥8,5.

Ключевые слова: нанокомпозит, наночастицы, биметаллическое, механическое, межфазное, составное литье

1. Введение

Несмотря на то, что разработка биметаллических подшипников непрерывно развивается, строгие требования к изготовлению идеальных подшипников еще не выполнены.В то же время спрос на подшипники выдающегося качества постоянно растет с появлением передовых технологий в турбинах и реактивных двигателях. В газовых и паровых турбинах подшипники используются для поддержки и позиционирования вращающихся компонентов, в то время как опорные или роликовые подшипники обеспечивают радиальную поддержку, а осевое позиционирование обеспечивается упорными подшипниками. Шариковые или роликовые подшипники обычно используются для радиальной опоры в авиационных реактивных двигателях. При проектировании подшипников желательными качествами являются длительный срок службы, высокая надежность и экономическая эффективность.Кроме того, нагрузка, скорость, смазка, температура, расположение вала, монтаж / демонтаж, шум и условия окружающей среды являются другими факторами влияния, которые, по мнению инженеров, соответствуют указанным выше спецификациям.

В большинстве случаев коренные подшипники, такие как опорные и упорные подшипники, изготавливаются из биметаллических материалов. Биметаллические материалы могут быть изготовлены путем соединения одинаковых и разнородных материалов. Из-за своих уникальных физических, износостойких и механических свойств биметаллические материалы были классифицированы как современные функциональные материалы [1].Качество подшипников и их срок службы определяются их износостойкостью, т. Е. Рабочим слоем и прочностью связи между металлами пары. Износ рабочего слоя зависит в первую очередь от материала подшипника и его структуры. Связь между двумя металлами часто зависит от их физических, термических и химических свойств, а также от методов их изготовления [2,3,4].

Для изготовления биметаллических подшипников использовались различные технологии, такие как литье, сварка, прокатка, плакирование и порошковая металлургия [1,5,6,7].Жидко-твердое литье (составное литье) – это уникальный метод изготовления биметаллических подшипников, в котором рабочие материалы подшипников находятся в жидком состоянии (сплав Al-Sn, сплавы Sn-баббит и сплавы Cu-Sn), а поддерживаемая подложка (низкоуглеродистая сталь, чугун, медные сплавы) находятся в твердом состоянии. Несмотря на разработку высокоэффективных материалов для подшипников, существует постоянная потребность во все более улучшенных трибологических свойствах и более высокой прочности сцепления биметаллических подшипниковых сплавов.Хотя во всем мире были предприняты серьезные усилия для улучшения трибологических свойств биметаллических несущих материалов рабочего слоя, ограниченные работы были выполнены для улучшения прочности сцепления межфазного слоя в биметаллических материалах.

В биметаллических отливках жидкость – твердое тело обычно используются металлические прослойки между двумя металлами [6,8,9]. Эти металлические прослойки наносятся на твердую подложку перед заливкой парного жидкого металла. Основные проблемы, связанные с изготовлением биметаллических соединений без промежуточных слоев, заключаются в наличии хрупких интерметаллических фаз в зоне соединения, которые существенно влияют на прочность соединения биметаллических элементов.Кроме того, в биметаллических подшипниках оба металла имеют разные температуры плавления, что приводит к плохой смачиваемости жидкого металла и твердой основы [6,8]. Взаимодействие между жидкостью и твердым телом в отливке жидкость-твердое тело улучшает смачиваемость, и одна из их характеристик заключается в том, что угол смачивания изменяется со временем по мере развития реакции [10]. Если оба металла биметаллической отливки имеют относительно высокие температуры плавления, время реакции увеличится, что приведет к улучшенной смачиваемости. В противном случае для металлов с низкой температурой плавления время реакции будет намного меньше, что приведет к снижению смачиваемости.Разумный подход состоит в том, чтобы ввести дополнительный металл или сплав между связанными металлами и контролировать структуру межфазной связанной зоны, чтобы предотвратить образование интерметаллических фаз и улучшить биметаллическую смачиваемость [6,9,10,11]. Недавно Рамадан и др. [9] улучшили сопротивление сдвигу промежуточного слоя Sn в биметаллических подшипниках за счет добавления Cu. Таким образом, Sn, Zn и сплав Sn-Pb являются предлагаемыми металлами, которые могут быть использованы для изготовления промежуточных слоев в биметаллических опорных и упорных подшипниках жидкость-твердое тело [6,9,11].

Среди доступных технологий изготовления биметаллических подшипников технология жидко-твердого статического литья считается наиболее экономичной для элементов несущего слоя. Улучшение межфазного соединения является критическим фактором при производстве биметаллических подшипников с использованием технологии жидкость-твердое тело, при которой следует тщательно продумывать основание для достижения более высокой прочности сцепления, долговечности и рабочих характеристик. Для большинства технологий изготовления биметаллических материалов жидкость – твердое тело в качестве твердых материалов выбирают низкоуглеродистую сталь, нержавеющую сталь или медные сплавы [1,9,12,13,14].

Сообщалось [11], что промежуточный слой Zn для биметаллических соединений Mg / Al значительно увеличивает прочность соединения. Сплавы Sn и Sn-Pb [6,8,15] обычно используются в качестве промежуточных слоев для изготовления биметаллических материалов с использованием технологии литья жидких и твердых смесей. В нашей предыдущей работе металлическая прослойка Sn была усилена 3 мас.% Cu для улучшения прочности связи биметаллических материалов Al-Sn / низкоуглеродистая сталь [9]. Результаты показали значительное улучшение прочности на сдвиг на ~ 59% по сравнению с промежуточным слоем из чистого Sn.Однако, несмотря на все предыдущие работы [6,8,9,15], в которых прослойка использовалась для улучшения прочности сцепления биметаллических подшипниковых материалов, прочность связи биметаллического подшипника с промежуточным слоем все еще остается низкой и требует дополнительных улучшений для увеличения прочности. производительность и срок службы подшипников.

С учетом вышеизложенного, текущие исследования были направлены на разработку и оптимизацию нового процесса лужения, включающего порошок Sn и смесь флюса для прямого лужения твердой подложки. Предлагаемый процесс прямого лужения рассматривается как альтернативный новый процесс лужения, предназначенный для быстрого, легкого и недорогого улучшения поверхности твердой подложки, используемой при литье из жидко-твердой смеси.Этот недавно разработанный процесс лужения больше подходит для плоских и горизонтальных твердых поверхностей, таких как биметаллические упорные подшипники.

2. Материалы и методы

Чистые металлы, включая Sn, Cu, Al и лигатуру Al-25% Si, были использованы для изготовления подшипникового материала Al-12Sn-4Si-1Cu. Шихту 1,5 кг компонентов из алюминиевого сплава расплавляли в электрической печи в графитовом тигле. Низкоуглеродистая сталь использовалась для соединения с подшипниковым сплавом на основе алюминия для получения биметаллического материала.Химический состав подшипникового сплава на основе алюминия и подложки из низкоуглеродистой стали, произведенных местной производственной компанией, Эр-Рияд, Саудовская Аравия, приведен в.

Таблица 1

Химический состав подшипникового сплава на основе алюминия и подложки из низкоуглеродистой стали (мас.%).

C Si Mn Cu Sn Cr Ni Fe Al
Подшипниковый сплав на основе алюминия – 4 9030 72 – 4 9030 1 12 Бал.
Стальная основа 0,14 0,30 0,48 0,20 0,14 0,09 Бал.
(Эквивалентный стандарт стальной основы, Японские промышленные стандарты, JIS, G4051) 0,130,18 0,15 0,35 0,30 0,60 ≤0,3 ≤0,2 ≤0,2 900,2 Бал.

Цельные стальные цилиндрические образцы диаметром 59 мм и толщиной 4 мм шлифовали наждачной бумагой до марки 400.Флюс был приготовлен путем смешивания хлорида цинка, хлорида натрия, хлорида аммония и соляной кислоты в воде, как подробно описано в нашей предыдущей работе [9,16]. Пять различных соотношений порошка олова к флюсу были использованы в процессе лужения для соединения жидкого сплава на основе алюминия с твердой стальной подложкой, то есть 1: 1, 1: 5, 1:10, 1:15 и 1:20. Отношения порошка олова к флюсу 1: 1 и 1:20 не были охарактеризованы по причинам, обсуждаемым ниже. При соотношении 1: 1 хорошее распределение смеси олово / флюс по поверхности подложки не было достигнуто.При соотношении 1:20 количества Sn было недостаточно для осаждения значительной прослойки Sn на поверхности стальной подложки. Для изготовления биметаллических образцов смесь олова и флюса с различным соотношением по отдельности наносили на расчетную площадь 2734 мм 2 предварительно отшлифованного стального образца. Затем образцы стали с пятью различными соотношениями смеси олово / флюс нагревали на горячей плите в течение 2 мин при 350 ° C. Позже образцы стали промывали теплой водой и очищали с помощью хлопчатобумажной ткани для удаления остатков флюса с поверхности подложек, после чего получали слои олова.Наконец, расплав подшипникового сплава на основе алюминия после нагрева при температуре 750 ° C был залит в металлическую форму (), которая содержала предварительно нагретые (350 ° C) образцы из луженой стали.

Твердая стальная основа ( a ), луженая стальная основа ( b ), металлическая форма ( c ), заливка расплавленного сплава подшипников на основе алюминия на стальную луженую основу ( d ) и биметаллические отливки после заливки ( и ).

После затвердевания образцы вынимали из металлической формы для определения микроструктурных и механических свойств.Для исследования микроструктуры образцы вырезали, шлифовали, полировали и травили раствором, состоящим из 0,5 мл HNO 3 , 0,3 мл HCl, 0,2 мл HF и 19 мл H 2 O. Оптический микроскоп (OM) (Olympus GX51 , Токио, Япония) и растровый электронный микроскоп (SEM) (FEG-SEM, FEI, Эйндховен, Нидерланды) были использованы для исследования биметаллических материалов и их межфазной структуры. Химический состав биметаллических поверхностей раздела был измерен с помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS, Quanta 250 FEG, Эйндховен, Нидерланды).

Для измерения твердости биметаллических отливок использовалась машина для определения твердости по Роквеллу. Испытание на твердость (HRF) проводили при нагрузке 60 кгс с использованием шарикового индентора диаметром 1/16 дюйма в течение 5 секунд. Для среднего значения твердости было снято не менее пяти отсчетов каждого из биметаллических образцов. Значение прочности на сдвиг границы раздела биметаллического образца было выполнено с использованием машины для испытаний на растяжение (Instron 5969, Instron, Норвуд, Массачусетс, США), как обсуждалось в предыдущей работе вместе с размерами образца при растяжении-сдвиге [17] .Размеры образцов для сдвига при растяжении, имеющих две выемки 4 × 8 × 4 мм на стороне сплава Al и 4 × 8 × 4 на стороне стальной подложки, были обработаны на станке для исследования полностью открытой поверхности соединения. Испытание на сдвиг проводилось при постоянной скорости деформации ε˙ = 3,33 × 10-4 (ε˙ = V / l0) и скорости испытания на растяжение V , равной 1 мм / мин, где l 0 – расстояние между плечами. Для минимизации ошибок использовалось не менее трех образцов для каждого отношения Sn к потоку.

3. Результаты

Микроструктуры подшипникового сплава на основе алюминия и твердой подложки из низкоуглеродистой стали, используемых при изготовлении биметаллических материалов, показаны на рис. Микроструктура сплава, содержащего Al-Sn-Si-Cu, показывает матрицу α-Al с фазами Cu 6 Sn 5 , Sn и Si (а), в то время как микроструктура низкоуглеродистой стали имеет ферритно-перлитную микроструктуру (b). Микроструктура определяется легирующими элементами и параметрами процесса обработки, как указано в.

Микроструктуры подшипникового сплава на основе ( a ) и стальной подложки ( b ), используемых для изготовления биметаллических материалов.

показывает микроструктуры SEM (a, b), анализ EDS (c) и элементное отображение (d – f) выделений, фаз и матрицы сплава подшипников на основе Al в биметаллическом материале. Понятно, что подшипниковый сплав на основе алюминия имеет мелкие и хорошо диспергированные выделения в матрице α-Al. Сообщалось [18], что присутствие крупных частиц вызывает усталость, что приводит к низкому сроку службы подшипникового материала на основе алюминия.

( a , b ) SEM-изображения, ( c ) EDS и ( d f ) анализ картирования сплава подшипников на основе алюминия.

3.1. Влияние процентного содержания олова и флюса на структуру и свойства биметаллической границы раздела

показывает микроструктуры поверхности трех образцов, содержащих отношения олова к флюсу 1: 5, 1:10 и 1:15. а показывает нерегулярную границу раздела, где отсоединенный материал границы раздела также виден на границе раздела, что может быть связано с недостаточным соотношением потоков в смеси олово / флюс (1: 5). Использование недостаточного флюса привело к снижению смачиваемости олова стальной подложкой.Образец, содержащий олово / флюс в соотношении 1:10, показывает гладкую межфазную поверхность без образования изолированных областей или участков. Напротив, кажется, что на границе раздела образовался сплошной слой олова. Неровная и относительно тонкая граница раздела также может быть замечена в образце, содержащем отношение олова к потоку 1:15, но не было замечено отслоения на границе раздела, наблюдаемого с образцом с соотношением 1: 5. Развитие непрерывной фазы олова и появление интерметаллических фаз и / или оксидов имеют свои отдельные эффекты на механические характеристики поверхности раздела, которые дополнительно обсуждаются ниже.

Оптические межфазные микроструктуры биметаллических материалов с отношением олова к потоку ( a ) 1: 5, ( b ) 1:10 и ( c ) 1:15.

показывает микроструктуры поверхности раздела трех биметаллических образцов, содержащих различные отношения олова к флюсу, а также элементный анализ вдоль линии, пересекающей границу раздела. СЭМ-изображения на поверхности раздела (a, c, e) повторяют изображения, полученные с помощью оптической микроскопии, и a показывает наличие толстой границы раздела образца, содержащего соотношение олово: поток 1: 5, что указывает на присутствие интерметаллических фаз [19] (интерметаллид Fe-Al фаз) из-за реакции алюминия с железом, как показано в б.EDS и линейное сканирование подтверждают наличие состава биметалла и образование прослойки Sn. c указывает на сравнительно непрерывную и гладкую межфазную поверхность олова на границе раздела соседних материалов образца, содержащую соотношение 1:10, что было подтверждено на графике анализа линии EDS той же границы раздела, указывающего на отсутствие интерметаллических фаз (интерметаллические фазы Fe-Al ) и наличие олова на границе раздела (г). е показывает изображение поверхности раздела образца, содержащего отношение олова к флюсу 1:15; при этом толщина межфазной границы прерывистая и относительно тонкая по сравнению с двумя предыдущими образцами, и может быть обнаружено присутствие как слоя олова, так и интерметаллических фаз (интерметаллических фаз Fe-Al) (f).

SEM ( a , c , e ) и EDS ( b , d , f ) анализ и результаты линейного сканирования на границе раздела биметаллических материалов с использованием процентного отношения олово: поток из 1: 5, 1:10 и 1:15.

Рисунки EDS в интерфейсных слоях, прилегающих к зонам сплава, содержащего алюминий, в биметаллической отливке, содержащей отношение олова к флюсу 1: 5, 1:10 и 1:15, показаны на рис. Более высокий процент элементов Fe и Al обнаруживается в биметаллической отливке с отношением олова к флюсу 1: 5 и 1:15 (а, в).b показывает самый низкий процент Fe в биметаллической отливке с отношением олова к флюсу 1:10. Линейные сканы Fe и Al пересекаются на границе раздела биметаллических материалов (a, c) и диаграммы анализа точек EDS () в интерфейсных слоях, прилегающих к зонам сплава, содержащего Al, в биметаллической отливке (a, c), содержащей олово-to -потока 1: 5 и 1:15, подтверждают образование интерметаллида Fe-Al в промежуточном слое. В противном случае интерметаллид Fe-Al отсутствует на границе раздела биметаллической отливки (b) с отношением олова к флюсу 1:10 и структурой EDS в интерфейсных слоях, прилегающих к зонам сплава, содержащего алюминий, в биметаллической отливке (b), содержащей отношение олова к флюсу 1:10.Это показывает, что сплошная и гладкая прослойка Sn может значительно уменьшить или предотвратить образование интерметаллических фаз Fe-Al на границе раздела Al / Fe.

Рисунки EDS в интерфейсных слоях, примыкающих к зонам из алюминиевого сплава в биметаллических отливках с отношением олова к флюсу ( a ) 1: 5, ( b ) 1:10 и ( c ) и 1 : 15 в точках 1, 2 и 3, показанных на a – c, соответственно.

Таблица 2

Анализ EDS, соответствующий точкам 1, 2 и 3, указанным в.

2256
Номер Состав элементов (ат.%) Вывод, примыкающий к алюминиевому подшипнику Сплав,
Al, Fe-Al (IMC)
Al Fe Sn Si O Si O Si O Si O Cu
1 49,6 22,94 14,71 1,16 10,68 0,91 Fe 2 Al
3,71 0,29 1,31 0 0,13 Al
3 30,32 10,44

a показывает СЭМ-изображение биметаллического образца с отношением олова к потоку 1:15 вместе с анализом элементарного картирования (b – g) границы раздела. Этот образец был специально выбран для EDS, поскольку он отражает взаимное влияние двух других образцов, содержащих отношение олова к флюсу 1: 5 и 1:10 – i.е. наличие интерметаллических фаз и указание на наличие пленки олова на границе раздела. Изображение в b показывает, что олово превратилось в алюминий, и в стали было обнаружено очень низкое содержание олова. c показывает распределение алюминия в алюминиевом образце, а g показывает присутствие железа в стальном образце. Это показывает отсутствие миграции атомов алюминия в противоположный материал, в то время как очень малая часть атомов железа переместилась в алюминий, что также наблюдалось в другом месте [20]. d показывает распределение кислорода по границе раздела.Сравнительно биметаллическая отливка, изготовленная с использованием отношения олова к флюсу 1: 5, имеет значительно более высокое содержание кислорода на границе раздела, что указывает на присутствие оксида олова. Содержание кремния (е) в алюминии и стали совпадает с их относительным процентным содержанием в образцах, как показано на рис. Также наблюдалось присутствие меди как в алюминии, так и в стали (f).

СЭМ-изображение ( a ) и анализ карт ( b г ) биметаллических материалов, содержащих соотношение олово: флюс 1:15.

показывает межфазные склеенные области трех биметаллических образцов с отношением олова к флюсу 1: 5, 1:10 и 1:15. Можно видеть, что отношение олова к флюсу 1: 5 имеет самое низкое значение, в то время как отношения 1:10 и 1:15 показали сопоставимые результаты: отношение 1:15 показало сравнительно более высокое значение, которое, однако не значительно выше, чем соотношение 1:10. Результаты склеенных областей сразу предполагают, что два соотношения 1:10 и 1:15 лучше, чем 1: 5, но их количественная характеристика может дополнительно исследовать предпочтение одного по сравнению с другим, как это было выполнено в тесте измерения межфазной прочности, обсуждаемом ниже.

Биметаллические поверхности межфазной связи в биметаллических образцах в зависимости от отношения Sn / флюс.

показывает кривые зависимости напряжения от деформации трех биметаллических образцов с различным соотношением олова к флюсу 1: 5, 1:10 и 1:15. Сопоставление с результатами для склеенных участков поверхности (), отношение Sn / флюс 1: 5 демонстрирует минимальный уровень напряжения (5,5 ± 0,16 МПа), в то время как уровни напряжений 1:10 и 1:15 сопоставимы (6,75 ± 0,30 МПа и 6,0 ± 0,12 МПа соответственно), хотя 1:10 показывает немного лучшее значение.Однако значение деформации 1:10 значительно выше (1,26%), чем 1:15 (0,76%), что все еще ниже, чем соотношение 1: 5 (1,0%). Присутствие интерметаллических фаз в соотношении 1: 5 и 1:15 может быть связано с низкой деформацией разрушения по сравнению с отсутствием интерметаллических фаз в образце с соотношением 1:10, как обсуждалось выше. В отдельном исследовании Sn + 3% Cu использовался вместе с флюсом, что значительно улучшило сопротивление сдвигу до 59% по сравнению с чистым Sn, что было связано с улучшением структуры межфазной связи и низким содержанием оксида олова [9 ].Хотя предложенный процесс прямого лужения демонстрирует относительно низкую прочность на сдвиг (), его можно рассматривать как новый многообещающий процесс лужения стали благодаря его простоте, дешевизне, простоте применения и возможности улучшения за счет использования порошка припойных сплавов с низкой температурой плавления. с разнообразным подкреплением.

Значения прочности на межфазный сдвиг биметаллических образцов, содержащих различные отношения Sn к флюсу.

Таблица 3

Сообщения о сдвиговых свойствах биметаллических композитов Al / Fe для различных промежуточных материалов и процессов осаждения в литературе.

9029 Sn
Промежуточный материал Напряжение сдвига, МПа
Процесс наплавки
Горячее погружение Гальваническое покрытие Прямое лужение
9029 9029 9029 902 902 902 902 902 902 902 –
Al-7,2 мас.% Si 8,5 [22]
Zn чистый 16,0 [22] 20,0 [17]
6.75 [Эта работа]

3.2. Влияние объемного отношения жидкости к твердому веществу на площадь межфазного соединения и твердость

После оптимизации соотношения олова и флюса 1:10 в биметаллических образцах подшипниковых сплавов на основе алюминия и подложки из углеродистой стали оптимизация соотношение подшипникового сплава на основе алюминия и подложки из углеродистой стали (). b показывает межфазную микроструктуру биметалла при объемном соотношении жидкость-твердое вещество 6,5: 1; другие соотношения демонстрируют ту же микроструктурную морфологию межфазной поверхности, за исключением того, что толщина межфазного слоя уменьшается с увеличением объемного отношения жидкость-твердое вещество.Были приготовлены три различных соотношения алюминия к стали, то есть 5: 1, 6,5: 1 и 8,5: 1, и было обнаружено, что при увеличении содержания расплавленного алюминия, который осаждается на твердой подложке и затвердевает, скрепленная площадь увеличилась. Здесь следует упомянуть, что в трех отношениях алюминия к стали отношение олова к флюсу оставалось постоянным после оптимизации.

Влияние объемного отношения жидкого алюминиевого сплава к твердой стальной подложке на склеиваемую поверхность раздела 1:10 Sn: стальная подложка, луженая флюсом.

Были измерены характеристики твердости трех биметаллических образцов, содержащих различные отношения алюминия к стали, то есть 5: 1, 6,5: 1 и 8,5: 1 (). Особое внимание было уделено определению значения твердости поверхности раздела, поскольку твердость двух противоположных материалов оказалась одинаковой в трех образцах. Твердость образцов непрерывно возрастала с увеличением площади соединения из-за увеличения количества расплавленного алюминия, нанесенного на твердую стальную основу.

Влияние объема жидкого алюминия на твердую стальную основу на межфазную твердость 1:10 Sn: стальная подложка, покрытая флюсом.

Достигнутые результаты показывают, что оптимальная межфазная структура биметалла из сплава подшипников на основе алюминия и углеродистой стали может быть достигнута с использованием процесса прямого лужения с соотношением олова и флюса 1:10. Это указанное соотношение привело к образованию сплошной и гладкой прослойки Sn между Al несущим сплавом и низкоуглеродистой сталью в биметаллических образцах.Флюсы определяются как химические соединения, которые улучшают адгезионные свойства соединения при равномерном нанесении на соединяемую поверхность [23,24]. Отношение олова к флюсу 1: 5 привело к нерегулярной границе раздела, где отсоединенный материал границы раздела также виден на границе раздела. Недостаточное соотношение флюсов в смеси олово / флюс (1: 5) привело к снижению смачиваемости прослойки олова стальной подложкой. Уменьшение смачиваемости олова стальной подложкой приводит к неправильному распределению олова на поверхности стальной подложки, что приводит к образованию интерметаллидов Al-Fe на промежуточном слое между залитым алюминиевым сплавом и оголенной поверхностью стальной подложки.В противном случае повышенное соотношение флюса в смеси олово / флюс (1:15) приводит к уменьшению процентного содержания олова на стальной подложке, образуя очень тонкую прослойку олова на стальной подложке. Перед заливкой жидкого металла (алюминиевый сплав) луженую стальную основу следует предварительно нагреть с помощью горячей плиты. Этот процесс предварительного нагрева обычно частично плавит внешнюю поверхность промежуточного слоя олова, что приводит к образованию тонкого слоя оксида олова перед разливкой [25]. При наличии тонкого промежуточного слоя олова, как в случае отношения олова к флюсу 1:15, ожидается, что большая часть промежуточного слоя олова будет окисляться.Этот тонкий слой оксида олова разрушается при ударе наливаемого на него жидкого металла из-за его хрупкости, а также плохой смачиваемости стальной подложкой. Часть этого оксида проходит через жидкий металл, а оставшаяся остается на стальной подложке (b, d).

Помимо структуры границы раздела и ее влияния на свойства и прочность биметаллических отливок, желаемое металлургическое соединение и высококачественные биметаллические изделия не могут быть достигнуты при наличии несвязанных областей и зазоров на границе раздела [4].Сообщается, что хорошее соединение биметаллического образца без несвязанных областей было получено при отливке из смеси жидкость-твердое тело с использованием относительно более высоких соотношений объема жидкости к объему твердой подложки. В настоящем исследовании биметалл Al / Fe с полностью связанной площадью был получен путем увеличения объема жидкости до объема твердого тела при 8,5: 1. Многие металлургические факторы влияют на полную связь при оптимизации отношения объема жидкости к объему твердого тела в биметаллических образцах.Количество двух металлов, их точки плавления, температуры заливки и материалы промежуточных слоев являются критическими факторами, которые определяют оптимальное соотношение объема жидкости к объему твердого тела. Xiong et al. В [4] сообщается, что прочная граница раздела между биметаллическим образцом из высокохромистого чугуна и среднеуглеродистой стали была достигнута без использования промежуточного слоя, но с использованием объемного отношения жидкость-твердое вещество ≥10: 1. Fathy et al. [6] сообщили, что объемное соотношение жидкости и твердого вещества должно поддерживаться выше 5: 1 для успешного изготовления биметаллического композита баббит-сталь при низкой температуре разливки с помощью промежуточного слоя Sn-Pb.Аналогичным образом Liu et al. [26] обнаружили, что эффективное межфазное соединение может быть достигнуто с использованием объемного отношения жидкости к твердому веществу 8: 1, которое в основном зависит от импортируемой тепловой энергии разлитого жидкого металла. Одно из предыдущих исследований [4] хорошо согласуется с приведенными выше выводами о том, что объемные отношения жидкости к твердому веществу 5: 1 и 6,5: 1 недостаточны для частичного переплавления слоя олова + оксида олова (который образовался в атмосфере. предварительный нагрев) на поверхности луженой твердой стали, что приводит к появлению некостистой поверхности раздела.Напротив, объемное соотношение жидкости и твердого вещества 8,5: 1 потребляет достаточно тепловой энергии для достижения оптимального межфазного сцепления.

4. Выводы

Биметаллические образцы стали AlSn12Si4Cu1 / углеродистой стали были успешно получены путем литья компаундом после нанесения расплавленного алюминиевого сплава на твердую стальную подложку. Был проведен новый процесс лужения, включающий оловянный порошок в сочетании с различными соотношениями флюса. Кроме того, оптимизация процесса лужения была проведена после завершения определения отношения олова к флюсу для улучшения площади соединения и соответствующего повышения твердости и значений прочности на межфазный сдвиг.Отношение олова к флюсу 1:10 показало наилучшее сочетание межфазной структуры, площади склеивания и прочности на межфазный сдвиг, что связано с ограничением образования интерметаллических фаз Al-Fe и Fe-Al из-за стабильной и непрерывной Формирование межфазного слоя Sn. Наконец, соотношение содержания алюминия к стали было оптимизировано до 8,5: 1. Учитывая, что это новый процесс, прямое лужение предлагает обнадеживающие результаты в определении характеристик прочности на межфазный сдвиг, хотя возможности для дальнейшего улучшения все еще существуют.Таким образом, разработанный процесс лужения предлагает многообещающий способ производства биметаллических плоских упорных подшипников с улучшенной межфазной прочностью для гидро-, газовых и паровых турбин, измельчения угля и оборонных приложений.

Вклад авторов

Концептуализация, M.R .; методология, M.R., K.M.H. и K.S.A.H .; валидация, M.R., T..S. и K.S.A.H .; расследование, M.R. and K.M.H., ресурсы, T.S. и M.R .; курирование данных, M.R., K.M.H. и Т.С.; письменность – оригинальная черновая подготовка, М.Р. и Т. С .; написание – просмотр и редактирование, M.R., K.M.H. и A.S.A .; надзор, K.S.A.H. и A.S.A .; администрация проекта, A.S.A. и M.R. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Это исследование финансировалось деканатом по научным исследованиям Университета Хаиль, Саудовская Аравия, в рамках проекта номер RG-20074.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сноски

Примечание издателя: MDPI сохраняет нейтралитет в отношении юрисдикционных претензий на опубликованных картах и ​​филиалов организаций.

Ссылки

1. Simsir M., Kumruoglu L.C., Ozer A. Исследование биметалла из нержавеющей стали / конструкционной легированной стали, полученного методом литья в оболочку. Матер. Des. 2009. 30: 264–270. DOI: 10.1016 / j.matdes.2008.04.074. [CrossRef] [Google Scholar] 2. Парамсоти М., Срикант Н., Гупта М. Обработанный после отверждения биметаллический макрокомпозит Mg / Al: микроструктура и механические свойства. J. Alloy. Compd. 2008; 461: 200–208. DOI: 10.1016 / j.jallcom.2007.07.050. [CrossRef] [Google Scholar] 3. Курт Б., Калик А. Интерфейсная структура пары дуплексной нержавеющей стали и среднеуглеродистой стали с диффузионным соединением. Матер. Charact. 2009; 60: 1035–1040. DOI: 10.1016 / j.matchar.2009.04.011. [CrossRef] [Google Scholar] 4. Xiong B., Cai C., Lu B. Влияние объемного отношения жидкости к твердому веществу на межфазную микроструктуру и механические свойства чугуна с высоким содержанием хрома и биметалла из среднеуглеродистой стали. J. Alloy. Compd. 2011; 509: 6700–6704. DOI: 10.1016 / j.jallcom.2011.03.142. [CrossRef] [Google Scholar] 5. Алешин Н.П., Коберник Н.В., Михеев Р.С., Ваганов В.Е., Решетняк В.В., Аборкин А.В. Плазменно-порошковое нанесение антифрикционных баббитовых покрытий, модифицированных углеродными нанотрубками. Русь. Англ. Res. 2016; 36: 46–52. DOI: 10.3103 / S1068798X16010032. [CrossRef] [Google Scholar] 6. Фати Н., Рамадан М. Влияние объемного отношения жидкости к твердому телу и низкой температуры разливки на структуру раздела литого биметаллического композита баббит-сталь. AIP Conf. Proc. 2018; 1966: 020028. [Google Scholar] 7. Белов Н.А., Акопян Т.К., Гершман И., Столярова О.О., Яковлева А.О. Влияние добавок Si и Cu на фазовый состав, микроструктуру и свойства сплавов Al-Sn. J. Alloy. Compd. 2017; 695: 2730–2739. DOI: 10.1016 / j.jallcom.2016.11.193. [CrossRef] [Google Scholar] 8. Диуф П., Джонс А. Исследование прочности связи в центробежной футеровке из баббита на чугуне. Металл. Матер. Пер. А. 2010; 41: 603–609. DOI: 10.1007 / s11661-009-0112-у. [CrossRef] [Google Scholar] 9. Рамадан М., Аяди Б., Раджи В., Альгамди А.С. Влияние лужения на межфазную микроструктуру и механические свойства биметаллических отливок из Al12Sn4Si1Cu / углеродистой стали для подшипников.Key Eng. Матер. 2020; 835: 108–114. DOI: 10.4028 / www.scientific.net / KEM.835.108. [CrossRef] [Google Scholar] 10. Содерхельм К. к.т.н. Тезис. Вустерский политехнический институт; Вустер, Массачусетс, США: апрель 2017 г. Отливка металлов из нескольких материалов: металлургическое соединение алюминия с пластинами из железа. [Google Scholar] 11. Мола Р., Баки Т., Дзик М.Г. Влияние цинковой прослойки на микроструктуру и механические свойства соединения магниевый сплав (AZ31) – алюминиевый сплав (6060), полученного методом литья жидкого и твердого компаунда.JOM. 2019; 71: 2078–2086. DOI: 10.1007 / s11837-019-03405-у. [CrossRef] [Google Scholar] 12. Гавронски Ю., Шайнар Ю., Врубель П. Исследование теоретических основ получения слоев композиционных сплавов на поверхности стальных отливок. J. Mater. Процесс. Technol. 2004. 157: 679–682. DOI: 10.1016 / j.jmatprotec.2004.07.153. [CrossRef] [Google Scholar] 13. Холева М., Врубель Т., Тенерович С. Отливки из биметаллических слоев. Дж. Ачиев. Матер. Manuf. Англ. 2010. 43: 385–391. [Google Scholar] 14. Вробель Т. Характеристика биметаллических отливок с аустенитным слоем рабочей поверхности и основой из нелегированной литой стали.J. Mater. Англ. Выполнять. 2014; 23: 1711–1717. DOI: 10.1007 / s11665-014-0953-4. [CrossRef] [Google Scholar] 15. Лиав П.К., Гунгор М.Н., Логсдон В.А., Иджири Ю., Тасарек Б.Дж., Фрёлих С. ​​Влияние фазовой морфологии на механические свойства границ раздела из композита баббит-бронза. Металл. Пер. А. 1990; 21: 529–538. DOI: 10.1007 / BF02671925. [CrossRef] [Google Scholar] 16. Рамадан М., Альхамди А.С., Субхани Т., Халим К.С.А. Изготовление и определение характеристик нанокомпозита из сплава баббита на основе олова, армированного алюминием 2 O 3 Наночастицы / биметаллический материал из углеродистой стали.Материалы. 2020; 13: 2759. DOI: 10.3390 / ma13122759. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 17. Шин Дж., Ким Т., Лим К., Чо Х., Ян Д., Чон К., Йи С. Влияние типа стали и предварительной пескоструйной обработки на характеристики литья твердо-жидкой смеси биметаллов стали / алюминия с цинковым покрытием . J. Alloy. Compd. 2020; 778: 170–185. DOI: 10.1016 / j.jallcom.2018.11.134. [CrossRef] [Google Scholar] 18. Мванза М.К., Джойс М.Р., Ли К.К., Сингеллакис С., Рид П.А.С. Микроструктурная характеристика зарождения усталостных трещин в сплавах подшипников скольжения на основе алюминия.Int. J. Усталость. 2003. 25: 1135–1145. DOI: 10.1016 / S0142-1123 (03) 00148-8. [CrossRef] [Google Scholar] 19. Цзян В., Фана З., Ли К. Улучшение связи стали / алюминия в биметаллических отливках с помощью процесса литья составных частей. J. Mater. Процесс. Technol. 2015; 226: 25–31. DOI: 10.1016 / j.jmatprotec.2015.06.032. [CrossRef] [Google Scholar] 20. Цзян В., Фань З., Ли Г., Лю X., Лю Ф. Влияние горячего цинкования и алюминирования на межфазные микроструктуры и механические свойства биметаллических композитов алюминий / железо.J. Alloy. Compd. 2016; 25: 742–751. DOI: 10.1016 / j.jallcom.2016.07.085. [CrossRef] [Google Scholar] 21. Раджа В., Кавита М., Чоккалингам Б., Ашрая Т.С. Влияние промежуточных слоев на механические свойства алюминиевого литья над трубой из нержавеющей стали для теплообменников. Пер. Индийский институт Встретились. 2020; 73: 1555–1560. DOI: 10.1007 / s12666-020-01937-5. [CrossRef] [Google Scholar] 22. Guo Z., Liu M., Bian X., Liu M., Li J. Биметаллический композит сплав Al – 7Si / чугун со сверхвысокой прочностью на сдвиг.J. Mater. Res. Technol. 2019; 8: 3126–3136. DOI: 10.1016 / j.jmrt.2017.06.014. [CrossRef] [Google Scholar] 23. Афолалу С.А., Акинлаби С.А., Онгбали С.О., Абиойе А.А. Исследование характеристик морфологии и механических свойств порошка нанофлюса (MnO) для сварки TIG. Int. J. Mech. Prod. Англ. Res. Dev. 2019; 9: 887–898. [Google Scholar] 24. Лоран С., Фордж Д., Порт М., Рох А., Обич К., Вандер Э. Магнитные наночастицы оксида железа: синтез, стабилизация, векторизация, физико-химические характеристики и биологические приложения.Chem. Ред. 2010; 108: 2064–2110. DOI: 10.1021 / cr068445e. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 25. Чо С., Ю Дж., Кан С.К., Ши Д.-Й. Исследование окисления чистого олова и его сплавов с помощью анализа электрохимического восстановления. J. Electron. Матер. 2005; 34: 635–642. DOI: 10.1007 / s11664-005-0077-6. [CrossRef] [Google Scholar] 26. Лю Ю.Х., Лю Х.Ф., Ю.С.Р., Го Г.С. Особый состав. Nonferr. Сплавы. 2001; 2: 17–19. (На китайском языке) [Google Scholar]

Как использовать | Трикотажные изделия для жестяных банок

Отправной точкой для трикотажного полотна является набивка.Вы не можете вязать, пока не наберете набивку, поэтому возьмите иголки и пряжу и приступайте к набивке!

Существует много разных методов приведения типов (каждый с разными свойствами), но сначала мы начнем с метода приведения типов “вязаное на”.

Трикотажное полотно состоит из ряда петель (так называемых стежков). Чтобы начать набирать, сделайте узел скольжения в качестве первого стежка.

КАК СДЕЛАТЬ УЗЕЛ ПРОДВИЖЕНИЯ :::
1. Сделайте петлю на конце пряжи.
2. Проденьте еще одну петлю пряжи через эту петлю.
3. вуаля – у вас узел скольжения. Наденьте петлю на иглу.

Теперь, когда у вас есть первый стежок на игле, возьмите иглу в левую руку (левая игла) и посмотрите на нее.

У стежка две «ножки» – одна спереди иглы, а другая сзади. С этого момента каждый раз, когда вы вяжете (или изнаночной), вы начинаете с того, что вставляете правую спицу (правую иглу) между передней и задней ногами петли.

КАК ОТЛИВАТЬ :::
1. Вставьте правую иглу спереди назад в строчку
2. Оберните нить вокруг кончика правой иглы
3. Используйте кончик правой иглы, чтобы натянуть петлю рабочей пряжи от изнанки вперед, через первую петлю.
4. Поместите эту новую петлю на левую иглу.

Теперь у вас есть еще 1 петля на спицах (всего 2).

Просто продолжайте повторять шаги 1-4 (всегда работая с последним стежком, который вы поместили на левую иглу), пока не получите желаемое количество стежков.

Как узнать, сколько у вас стежков? Легко – просто посчитайте количество петель на левой игле. Узел, который вы сделали первым, считается стежком.

ПОЛЕЗНЫЕ СОВЕТЫ ПО ЛИТЬЮ :::

НАПРЯЖЕНИЕ: Не затягивайте новую петлю после ее наложения на левую иглу, иначе петля будет слишком тугой, и вы не сможете вставить в нее иглу при вязании следующего ряда. Вы сможете определить, слишком ли плотно наберете, потому что вам будет неудобно вязать следующий ряд – в этом случае начните снова с более свободным набором.

ДРУЗЬЯ ПО ВЯЗАНИЮ: Иногда набивка может показаться самой сложной частью вязания. Если вы не можете получить его, просто найдите друга, который поможет вам . После небольшой практики в вязании набросок покажется намного проще! Не знаете друзей по вязанию? Что ж, тебе стоит! Щедрые и гостеприимные группы по вязанию существуют в большинстве мест, и это отличное место, чтобы научиться вязать и познакомиться с новыми людьми. Просто погуглите «сплочите группу Ванкувер» и посмотрите, что появится!

Вы готовы начать проект и попрактиковаться в кастинге? Мы предлагаем начать с пшеничного шарфа или солодового одеяла.Это первые два дизайна из The Simple Collection, бесплатной пошаговой программы обучения вязанию. Каждый шаблон для начинающих объясняется учебными пособиями (например, этот), и вы можете поделиться ими со своими друзьями, или, если вы учитель, вы можете использовать их в своих классах! Если вы будете получать обновления по электронной почте, мы сможем сообщить вам, когда будут выпущены новые бесплатные шаблоны и руководства!

Вы учите вязать? Для получения раздаточных материалов в формате PDF для учителей вязания «Простая коллекция» нажмите здесь.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.