Плавка металла: Плавка металла
alexxlab | 19.05.2023 | 0 | Разное
Плавка металла
Поступающие для плавки частицы одного или нескольких металлов загружаются в специальные плавильные печи, под влиянием высокой температуры доводятся до жидкой однородной массы, которая отливается в формы для получения слитков.
Материал, поступающий в плавку, называется шихтовым, или шихтой. Шихта может быть в виде чистых металлов, бракованных слитков и изделий, лома, обрезков, стружки и опилок и других отходов ювелирного производства.
Шихтовый материал в зависимости от степени и характера загрязнения подвергается различной обработке.
Возвратные отходы от переработки драгоценных металлов своего производства (литники, высечка, стружка, обрезки и др.), не вызывающие сомнения в отношении содержания основных и легирующих компонентов, поступают в плавку без предварительной подготовки.
Отходы драгоценных металлов (опилки, мелкие обрезки, стружка), загрязненные в процессе работы, проходят очистительную обработку и только после этого поступают в плавку.
Шихтовые материалы, загрязненные вредными примесями (металлами, не отвечающими составу сплава; материалами, отрицательно влияющими на свойства сплава, и т.д.), подвергают предварительной плавке, а затем отправляют на аффинажные заводы или на заводы вторичных драгоценных металлов.
Очистка шихты. Отходы драгоценных металлов, возвращающиеся от рабочих (опилки, стружка, мелкие обрезки и т.д.), не могут быть не загрязнены. Очистительной обработкой этих отходов занимаются сами рабочие. Собранные опилки прокаливают в муфельной печи для удаления всех сгорающих примесей (дерева, воска, щетины от щеток, бумажной и другой пыли). Остывшую шихту разрыхляют и тщательно промагничивают для извлечения стальных примесей (опилок, обломков лобзиковых пилок и сверл, окалины). Очищенные таким образом отходы драгоценных металлов можно считать подготовленными к плавке для определения слитка на пригодность к дальнейшему использованию.
Сплавляют для различных целей — соединения частей одного металла в один слиток, приготовления сплавов и припоев (легкоплавких, легкотекучих сплавов), освежения сплава и т.
д.
Плавку драгоценных металлов производят в индукционных печах с графитовым тиглем.
Шихтовый материал загружается в тигель — огнеупорный сосуд плавильной печи, в котором расплавляют металл. Последовательность загрузки зависит от величины и состояния шихты (крупные куски, слитки или мелкие обрезки, стружка и т.д.), состава и температурных характеристик компонентов, входящих в сплав.
Порядок загрузки и плавки шихты. При плавке однородного металла шихту можно загружать в тигель одновременно, если плавильная печь обеспечивает быстрый нагрев шихты. В противном случае, сначала загружают крупные куски или брикеты, а по мере их расплавления добавляют мелкие обрезки и другие отходы. Расплав из золота нагревают до 1200…1250°С, серебра — до 1100…1150оС.
Для приготовления двойных золотосеребряных сплавов загрузку шихты начинают с серебра. Его загружают на дно тигля, а сверху засыпают золото и расплавку ведут одновременно, если куски шихты приблизительно одного размера.
Если же величина шихтовых материалов различна, то загружают сначала крупные куски, а по мере их расплавки добавляют мелкие, серебряные или золотые. Температура нагрева расплава для золотых сплавов с содержанием до 30 % Ag- 1200…1250°С, для сплава с содержанием 40…70 % Ag- 1180…1240°С, для сплава с содержанием 80% Ag- 1170…1230°С.
При легировании золота медью (приготовление двойных золотомедных сплавов) плавку шихты начинают с золота. Если величина шихтовых материалов различна, то плавят раньше слитки и крупные куски золота, а затем догружают мелочь. Медь загружают только после того, как полностью расплавится золотая шихта. Для всех сплавов с содержанием меди в качестве медной лигатуры используют прокат марок не ниже M1. Расплав, содержащий до 2 % Сu, нагревают до 1190…1250°С; 8,4 % Сu- до 1180… 1240°С; 42,7% Сu- до 1150…1230°С.
При приготовлении тройных золотосеребряномедных сплавов сначала загружают золото и серебро, а затем в золотосеребряный расплав — медь. Нагрев расплава производится: для сплава 958-й пробы до 1180…1240°С; 750-й — до 1180…1200 °С; 583-й — 1080…1200°С; 500-й — 1070…1160°С; для сплавов 375-й пробы до 1120…1230 °С.
Загрузку золотоникелевомедного сплава начинают с золота. После его расплавления догружают никель и медь. Тигель нагревают на 150…250° выше температуры полного расплавления.
При плавке серебряных сплавов загрузку тигля начинают с серебра и после полного расплавления загружают медь. Для сплавов серебра 875-й пробы и выше температура нагрева 1090…1140°С.
Плавку золотых припоев с содержанием легкоплавких металлов цинка и кадмия можно производить двумя способами: 1) цинк и кадмий вводят в расплав в последнюю очередь подогретыми до температуры 150°С; 2) сначала создают промежуточные лигатуры легкоплавких металлов с медью при постепенном нагревании металлов, а затем сплавляют весь набор сплава.
Защитные покровы, флюсы, раскислители. При плавке драгоценных металлов и сплавов для предохранения расплавов от окисления, насыщения кислородом и другими газами из окружающей среды, а также для верхней теплоизоляции расплавов (для сокращения расходов, теплоты на плавку) применяют следующие защитные покровы: древесный уголь, буру, борную кислоту, хлористый кальций, хлористый натрий, хлористый калий, хлористый барий.
Флюсы очищают расплавы от нежелательных компонентов, загрязнений и примесей путем окисления и перевода оксидов в шлаки. В большинстве случаев в качестве флюсов используются те же вещества, что и для защитных покровов.
Раскислители восстанавливают окисленные компоненты расплава до металлов для повышения его жидкотекучести и качества отливаемых слитков. Для драгоценных сплавов раскислителями являются цинк, фосфористая медь и марганцовокислый калий.
При выборе защитных покровов, флюсов и раскислителей необходимо учитывать характер их взаимодействия с расплавами и отдельными компонентами расплавов. Например, древесный уголь, один из лучших защитных покровов для серебра и его сплавов, не пригоден для платины, так как платина, металлы платиновой группы и никель, а также сплавы с содержанием этих металлов при плавке подвержены науглероживанию. Недопустимо также применение угля совместно с калиевой селитрой и поташом, так как эти флюсы при нагревании в присутствии углерода образуют взрывоопасные соединения.
Древесный уголь может выполнять роль как защитного покрова, так и флюса. Для плавок драгоценных металлов и сплавов лучшим считается хорошо прокаленный березовый уголь. Температура вспышки угля 250…300°С. Уголь прокаливается без доступа воздуха до вишнево-красного цвета. Хранится в сушильных шкафах при температуре на 20…50° выше температуры окружающей среды. В качестве защитного покрова может быть применен при плавке серебра, серебряно-медных сплавов, золота и золотых сплавов без содержания платины, металлов платиновой группы и никеля.
Бура (плавленая) используется в качестве флюса и защитного покрова при плавке драгоценных металлов. Обладает свойством хорошо отшлаковывать оксиды многих металлов и шлаковых включений. Расплавленная бура обладает хорошей смачиваемостью. Находясь в шихте, она обволакивает нерастворимые тугоплавкие включения и оксиды и поднимает их на поверхность. Переплавленную, мелкоистолченную и прокаленную при температуре 450°С буру хранят в сухой посуде с притертой пробкой.
В качестве флюса и защитного покрова бура может применяться для всех драгоценных металлов и сплавов, как самостоятельно, так и в сочетании с другими флюсами. Для лучшего скольжения расплава по стенкам бурой покрывают рабочую часть тигля.
Борная кислота (плавленая) используется в качестве флюса при плавке золотых сплавов.
Буру или борную кислоту засыпают на дно прогретого тигля до загрузки шихты, таким образом, смачивая частицы металла до начала их окисления.
Смесь поташа с бурой (1:1 по массе) применяют как флюс при очистительных плавках. Смесь должна быть прокалена. Флюс вводят порциями. При загрязнении шихты нежелательными металлами применяют смесь буры с калиевой или натриевой селитрами.
При плавке драгоценных сплавов с селитрой можно повысить пробу сплава до 20 ед. При плавке с селитрой шихту нагревают под покровом буры до температуры отливки и в расплав двумя- тремя приемами вводят селитру.
Другие флюсы — хлористый кальций, хлористый барий, хлористый натрий, хлористый калий — также применяют при очистительных плавках.
Свойства и действие флюсов однотипны. Температура плавления 772…925°С. Образуют хорошие защитные покровы для сплавов с температурой плавления до 1300°С. Хлористый кальций, хлористый барий, хлористый натрий или хлористый калий, как и буру, применяют в переплавленном, измельченном и прокаленном виде.
Лучший раскислитель для золотых сплавов — цинк. Его вводят из расчета 0,05…0,1 % от массы шихты. Для серебряных сплавов используют фосфористую медь.
Процесс плавки. Перед загрузкой шихты в тигель следует проверить исправность плавильной системы и подготовить для отливки слитка изложницы. Тигель перед загрузкой в него металла прогревают, на дно прогретого тигля засыпают флюс из расчета 1 % от массы шихты. Затем в тигель загружают шихту и задают нужную температуру. После расплавления шихты расплав покрывают небольшим количеством свежего флюса и перемешивают. Не понижая температуры нагрева, расплаву дают отстояться, чтобы флюс отшлаковал ненужные оксиды и примеси, вводят раскислитель.
В расплавы припоев и сплавов, содержащих цинк, раскислитель не вводится в связи с достаточным количеством компонентов, выполняющих роль раскислителя. Изложницы, нагретые до 100°С для удаления следов влаги, натирают технологической смазкой и устанавливают для отливки. После этого расплав отливают через сливной желоб тигля в изложницы, и после полной кристаллизации и выдержки слиток извлекают.
На предприятиях, оборудованных плавильными комплексами, плавку и отливку производят в центробежных или вакуумных установках.
В условиях мастерских, не оборудованных плавильными печами, шихту нагревают газопламенной горелкой. Плавку проводят в специальных тигельках (плошках), рассчитанных для массы металла не более 30 г. Плошки изготовляют из смесей на основе огнеупорной глины, каолина, графита, шамота. В этих же целях можно использовать шамотный кирпич или кусок древесного угля, обмазанного огнеупорной глиной. Используют также плошки из кварцевого стекла. Но самой доступной в любых условиях является плошка, изготовленная из асбестового картона толщиной 6…8 мм.
Обрезанный по размеру картон увлажняют и придают ему форму легкого прогиба (углубление не должно превышать 6…7 мм, чтобы не создать эффект отраженного пламени), сушат и перед плавкой глазуруют бурой. Асбестовый тигелек выдерживает 3…4 плавки. Однако все эти тигельки недолговечны, застывающая бура отслаивает глиняную обмазку, а кварцевый тигелек сразу после отливки резко охлаждают в воде, иначе, бура, остывая, разрывает поверхность кварца. Плавку припоя в плошках осуществляют с добавлением легкоплавкого компонента под слегка пристывший слиток с продолжением плавки.
Слитки трехкомпонентных сплавов «золото — медь — серебро» при охлаждении ниже 450°С сохраняют первоначальную кубическую гранецентрированную решетку и свойства твердого раствора, поэтому слитки необходимо подвергать резкому охлаждению. Это придает им мягкость и пластичность.
Для отливки слитков драгоценных металлов используют чугунные и стальные изложницы (рис. 3). Изложница, или ингус, представляет собой металлический брусок с выфрезерованным пазом по форме будущего слитка.
Нерабочая стенка изложницы делается выше, она служит экраном, направляющим расплав в паз. Размеры изложниц и толщина их стенок зависят от размеров слитка. Изложницы для горизонтальной отливки делают сплошными. Они могут иметь несколько ячеек. Для вертикальной отливки изготовляют разъемные изложницы, с заливной воронкой с торца. Изложницы рекомендуется делать из серого гематитового чугуна с малым содержанием примесей серы и фосфора или низкосортных сталей (как правило, разъемные).
Изложницы прокаливают до температуры 500…550°С с технологическими смазками. Роль технологических смазок — обеспечить хорошее качество отливаемых слитков, т. е. хорошее растекание расплава по ячейке, препятствовать образованию раковин и наплывов и пригоранию расплава к стенкам изложницы. В качестве смазок употребляют: льняное, конопляное, подсолнечное, веретенное и машинное масла, пчелиный воск и водную эмульсию молотого мела.
Перечисленные масла рекомендуются для отливки слитков из серебра, золота и припоев.
Если смазку производят непосредственно перед отливкой, то перед использованием масло обязательно обезвоживают кипячением на водяной бане при 110… 120°С в течение 2 ч. Смазку наносят тонким слоем на рабочую поверхность изложницы, подогретой до температуры не более 100 °С.
Пчелиный воск — одна из лучших смазок. Используется в тех же случаях, что и масла. Наносится на рабочую поверхность изложницы, нагретой до 50…70оC.
Водная эмульсия молотого мела применяется при отливке высокотемпературных металлов и сплавов — золота, платины, палладия. После нанесения слоя эмульсии на рабочую поверхность изложницы, нагретой до 150…200°С, ее тщательно просушивают до полного удаления влаги. Просушенную изложницу рекомендуется прокаливать при температуре 550°С, тогда изложница выдерживает более 100 заливок. Делают это заранее, так чтобы к моменту отливки изложница имела рабочую температуру 150…200°С.
Плавка и отливка металлов — один из наиболее опасных процессов, при котором несоблюдение мер безопасности труда может вызвать серьезные травмы.
Выполнять плавку можно только на полностью исправном и налаженном оборудовании. Вся плавильная оснастка должна быть заранее подготовлена и разложена на удобных для работы участках. Плавку следует проводить в защитных очках и с предельной осторожностью. Загружать шихту в нагретый тигель нужно при помощи специального жестяного совочка, размеры которого позволяют безопасно провести операцию. Помешивание расплава и снятие шлака осуществляют специальной графитовой или кварцевой мешалкой, длина которой обеспечивает удобство работы и надежную защиту рук от ожогов. Особой осторожности требует разлив металла в изложницы. Кроме того, что необходим навык, надо убедиться в правильности установки изложницы и степени смазки ее. Лишняя смазка может вызвать разбрызгивание сплава. Плавильщик обязан работать в защитном фартуке из кожи, брезента или войлока. Выброс слитков из изложниц и охлаждение их производят в рукавицах.
обзор ТОП7 самоделок + еще одна / Хабр
Микроволновые печи… Они достаточно давно вошли в нашу жизнь и занимают в ней прочное место, благодаря своим уникальным качествам, которые дают возможность любому пользователю быстро и беспроблемно согревать любые продукты, а также производить их готовку.
Однако, многие даже не догадываются, что их обычный бытовой аппарат — способен на гораздо большие «подвиги», чем принято считать. Вот об этом мы и поговорим ниже.
Автор статьи также является многолетним владельцем микроволновой печи, впрочем, как и достаточно большое число людей в России (рискнем сделать такое смелое предположение).
Как и у любой техники, у микроволновой печи существует свой срок эксплуатации, по истечении которого, она выходит из строя или подаёт симптомы к скорому наступлению данного события.
На написание такой статьи автора подтолкнуло то, что его микроволновая печь стала подавать явственные признаки, что конец её близок. В нашем случае, это заключается не в выходе из строя электронной части, а скорее в физическом износе самой камеры нагрева: износилось лакокрасочное покрытие, ввиду чего, есть риск получить пищу, с кусочками краски в её составе
Справедливо рассудив, что этот ингредиент никоим образом не может улучшить вкус приготовляемых продуктов, а встроенная на уровне прошивки жаба не даёт автору выкинуть микроволновку, — он решил «пуститься во все тяжкие».
А именно: посмотреть, а что ещё можно сотворить на базе микроволновки, если её полностью разобрать или же использовать как-то в других целях. Для этого было решено «прошерстить» просторы YouTube, который дал пищу для размышлений относительно того, какую судьбу для микроволновки стоит выбрать…
Следствием данных поисков стал личный хит-парад поделок, среди которых наблюдаются весьма любопытные применения микроволновой печи. Предлагаем вам тоже знакомиться с данными «поделиями».
Сразу оговоримся, что данная подборка не претендует на исключительную полноту и корректность ранжирования. Возможно даже, кто-то может посчитать мнение автора некорректным. Будем рады, если Вы выскажите своё мнение в комментариях к статье.
Автор также предупреждает, что для выполнения всего нижеописанного строго обязательно выполнение техники безопасности. Осуществляя какие-либо эксперименты, описанные в статье, вы делаете это на свой страх и риск,
автор не несёт ответственности за последствия.
▍ Итак, начнем!
Проводя любой поиск на тему самоделок, на основе микроволновки, любой исследователь обязательно натолкнется на такого известного блогера, как «Креосан». Это имя является нарицательным и широко известно на просторах Рунета. Поэтому он не нуждается в специальном представлении. Мнения относительно его опытов, как правило, достаточно полярны. Однако сейчас мы сосредоточимся не на особенностях рассмотрения субъективных оценок его опытов.
В своё время он провел достаточно любопытный опыт, который поднял широкую волну на просторах интернета. Опыт заключался в том, что магнетрон микроволновки был использован в качестве излучающего устройства, которое позволяло (по утверждениям его автора) создать некую дальнобойную микроволновую пушку. Ввиду запрета на встраивание видео, вы можете его посмотреть по ссылке, на youtube.
Видео вызвало нешуточный вал споров. Вал дошел даже до зарубежного сегмента интернета и ряд блогеров, в частности, известный блогер Allen Pan взялся проверить утверждения, изложенные в ролике выше.
Судя по анализу этого блогера, показанное в рассматриваемом ролике — «не совсем соответствует» реальности :-).
Но автор статьи решил пойти дальше, так как не планировал поджаривать соседей микроволновой пушкой.
Следующее видео, которое заставляет задуматься, это рассказ о том, как на основе трансформатора микроволновки сделать свой сварочный аппарат.
Кстати, если интересно, можно ознакомиться с устройством типичного трансформатора микроволновки:
Хммм уже интересней… Если кратко обобщить изложенную информацию, то переделка трансформатора под сварочный аппарат, как правило, заключается в том, что видоизменяется вторичная обмотка, в целях понижения напряжения и увеличения силы тока.
Однако, ввиду того, что у автора уже есть хороший сварочный аппарат инверторного типа, — такие самоделки его не заинтересовали. Это связано с тем, что современные инверторные сварочные аппараты дают своему пользователю достаточно широкие возможности по регулировке как силы тока, так и обеспечивают его интеллектуальными алгоритмами зажигания дуги.
А вот следующая поделка, является достаточно полезной и заинтересует многих: создание аппарата точечной сварки. Для любого домашнего мастера, такой аппарат является весьма полезным, так как позволяет быстро соединять различные детали. Аппарат точечной сварки может быть весьма полезным в разработке собственных блоков питания (пауэрбанков), для чего потребуется быстрая приварка контактных пластин к различным аккумуляторным батареям, в частности, литий-ионным. Батареи такого типа весьма не рекомендуется перегревать, ввиду чего, в заводских сборках широко используется точечная сварка для прикрепления контактов:
Как можно было легко понять из предыдущих опытов, трансформатор микроволновки является достаточно мощным и легко переделывается в целях разнообразных самоделок. Благодаря этому, он является частой основой для создания разнообразных систем питания, таких широко известных и эффектных конструкций, работающих на основе токов высокого напряжения, — как катушка Тесла и лестница Иакова:
Говоря о первой самоделке, — катушке Тесла, можно сказать, что она является весьма частой в изготовлении различными «энтузиастами высокого напряжения».
Такая катушка позволяет производить разнообразные интересные опыты, в числе которых широко известный опыт по созданию «поющего» разряда:
Если кто заинтересовался этой темой, то по следующему адресу можно найти достаточно подробное описание по созданию катушек Тесла, с длиной получаемых разрядов до полутора метров!
И потихоньку, мы начинаем приближаться к самым интересным, на взгляд автора, самоделкам на базе микроволновки, — первой из которых является способ плавления стекла.
Способ выглядит так — предварительно измельченное стекло помещается в специальный теплоизолированный корпус печки для плавления, в котором и происходит его последующее спекание:
Работа печей для фьюзинга базируется на 2 различающихся способах:
1) на дно специальной камеры для плавления укладывается кружок из карбида кремния или несколько подобных кружков.
2) камера плавления представляет собой герметичную теплоизолированную камеру, которая изнутри выложена слоем карбида кремния. Данное покрытие также играет роль тепловыделяющего элемента, который и нагревает собственно камеру — изнутри.
Это занятие является достаточно увлекательным и занимаются им широкие слои, преимущественно женского, населения и их можно понять!
Если посмотреть на результаты удачных примеров «фьюзинга», то бишь спекания стекла, — то они поражают своей эстетической красотой и осознанием того факта, что подобные изделия могут быть получены в домашних условиях!
Для получения настоящего культурного удовольствия и изучения того, что в мире делается по этому направлению, рекомендуется поиск по сайту www.pinterest.com, по ключевым словам:
Если вы всерьез заинтересовались этим занятием, то на известном сайте имеются наборы начинающего.
При анализе информации, доступной в интернете по теме фьюзинга, была выявлена явная проблема, с которой сталкивается большинство энтузиастов этого дела: отсутствие четко контролируемого процесса нагрева и охлаждения. Такая проблема приводит к тому, что в получившемся изделии остаются остаточные напряжения, которые могут в любой момент привести к неожиданному его разрушению. Легко представить себе последствия, если предположить, что данное изделие является некой декоративной подвеской на шее, или серьгами в ушах!
Поэтому, здесь наблюдается явная возможность для знатоков программирования
и физической «железной» части, такой, как плата Arduino или более продвинутой версии — esp32. С использованием данного подхода, можно, после проведения ряда тестовых итераций, разработать соответствующую программу оптимального нагрева и охлаждения, которая позволит получать достойные стеклянные изделия с минимальным содержанием остаточных напряжений или совсем без оных.И наконец, мы подошли к самому интересному моменту нашего хит-парада: плавление металла в обычной микроволновке! (на этом месте автор начинает ходить из угла в угол, с безумным взглядом, что то бормочет и машет руками.
Успокоившись – продолжает дальше…)
В это сложно поверить, однако существует способ, который позволяет легко плавить металлы, имеющие температуру плавления до 1200 градусов в обычной микроволновке, мощностью не менее 700 Вт!
Способ заключается в том, что для плавления используется тигель из графита, с покрытием из карбида кремния, который и является радиопоглощающим материалом, эффективно переводящим энергию микроволнового излучения — в тепло. Это позволяет плавить металлы (если на примере бронзы), — то в районе 80 грамм, за одну закладку.
Способ плавления металлов с использованием микроволновки является особенно интересным в связи с тем, что эта технология практически полностью укладывается в один из принципов ТРИЗ (теории решения изобретательских задач), который, утрированно, звучит примерно так: «идеальная машина — это та, которой не существует, однако её функции – выполняются».
Под этим подразумевается, что для плавления можно использовать специализированные устройства, однако лучше использовать обычное бытовое устройство, которое изначально не предназначено для данных целей и по сути, можно сказать, что мы «плавим металл в отсутствующей плавильной печи».
Рассмотренный в микроволновом способе плавки тигель у автора выдерживал 50 плавок без каких-либо признаков разрушения.
Там же, продаются доступные по цене комплекты для плавления. Да, конечно, можно приобрести на известном сайте Aliexpress «муфельную плавильную печь», однако она тоже не лишена существенных недостатков.
Если например, рассмотренная выше технология по плавлению в микроволновке занимает по времени в среднем (от закладки — до расплава) около 8-9 минут, то способ плавления металлов с использованием муфельной плавильной печи только для разогрева печи требует не менее 30-40 минут, с соответствующими энергозатратами. И это мы ещё не учитываем тот момент, что печь должна быть доставлена с Aliexpress, и она укомплектована тиглем, с достаточно малым сроком наработки на отказ.
Если же брать индукционную плавильную печь, то она требует подключения воды — для охлаждения и так же не является слишком дешевой, а также требует времени на доставку.
Плавление же с использованием микроволновки является особенно интересным, если учесть возможность литья металла по выплавляемой модели, например, как в этой статье.
Или же в этих видео:
Единственной проблемой при таком подходе, на взгляд автора, является то, что при литье по выплавляемой модели, — требуется предварительно выплавить данную модель из подготовленных для литья форм. Даже если мы используем для предварительной 3D печати легкоплавкий пластик PLA, его удаление из готовой формы может стать определенной проблемой. А именно, потребуется достаточно высокая температура, чтобы выплавить его или даже выжечь из такой формы.
Проанализировав опыт других людей, автор пришел к выводу, что наиболее приемлемым подходом в данном случае является использование высокотемпературной горелки, в качестве которой можно воспользоваться, например, паяльной лампой.
Конечно, этот процесс вряд ли можно воспроизвести «в ванной комнате, пока жена спит» и потребуется, как минимум, выйти во двор.
Однако сама вероятность создания металлических изделий с использованием 3D принтера и имеющейся в наличии микроволновки, — является весьма примечательной и достойной внимательного рассмотрения!
Творчески сочетая 2 рассмотренных выше способа, а именно, — плавление металла и стекла, можно получать весьма интересные вещи, как например, заливка расплавленным стеклом — металлических форм. В итоге получаются практически ювелирные изделия. Способ базируется на заполнении пустот в металлической форме — специальной «горячей эмалью», которая представляет собой смесь стеклянного порошка различных цветов со связующим:
Освоив данную связку двух технологий, вы сможете делать весьма любопытные вещи, как в видео ниже. Автор для прогрева использует горелку, но у вас есть способ лучше — микроволновка! Это видео вы можете использовать для ориентира, что вообще возможно делать:
Примечание. Температура плавления силикатного стекла составляет в районе 425 — 600°C.
Выше температуры плавления стекло становится жидкостью. Температура плавления металла, например, бронзы — составляет в районе 950°C.
Таким образом, зная температуру плавления металла, который вы используете и снимая показания температуры с помощью термопары (например), возможно плавить только стекло и не доводить до плавления металл. И стекло заполнит все нужные места в металле, а сам металл — не повредится!
▍ Бонус
Завершая рассказ, нельзя не упомянуть еще одну достаточно забавную поделку, которая была в своё время изготовлена упомянутым ранее блогером Allen-ом Pan-ом. Для её создания он использовал трансформатор от микроволновки, который был переделан в электромагнит.
Кроме того, в её составе были использованы следующие компоненты: плата Arduino Pro Mini, аккумулятор на 12 вольт, твердотельное реле, емкостной датчик, подключенный к рукоятке и сканер отпечатка пальца. Всё это было помещено в компактный корпус в форме молота («Мьёльнир»-а), принадлежащего Богу грома «Тору» (согласно Вселенной «Марвел»).
Работает устройство следующим образом: как только кто-либо берется за рукоятку, срабатывает емкостный датчик и включается электромагнит, благодаря чему молот намертво приклеивается к любой металлической поверхности, на которую он был предварительно установлен.
Любой, кто попытается оторвать молот от поверхности — потерпит неудачу, так как касание рукоятки включает электромагнит!
Оторвать же молот от поверхности и отключить его магнит, — может только хозяин, так как система откалибрована на распознавание отпечатка именно его пальца, которым он должен предварительно коснуться сканера. Получилось смешно:
Если кто-то задумает повторить такую самоделку, следующее видео может ему в этом помочь: здесь достаточно подробно показывается процесс изготовления электромагнита — из трансформатора микроволновки:
Также, в настоящее время возможно упростить конструкцию молота, если взять вместо платы Arduino Pro Mini — плату esp32: она содержит сенсорные пины, к которым можно подключить металлические площадки на рукоятке молота (предусмотрительно размещенные ранее).
И вести обработку события «отпустить молот» исключительно логическим путём («если площадка 1 удерживается и по площадке 2 в этот момент — два раза постучали пальцем, то отпустить молот» и т.д.). В таком случае, самоделка будет еще привлекательней, так как пропадет существенный демаскирующий признак — сканер отпечатка пальца.
Как можно видеть из этого длинного рассказа, микроволновка, — это не только средство для приготовления и разогрева пищи, но и неисчерпаемый кладезь компонентов, которые позволят вам создать свои экспериментальные и даже вполне полезные вещи.
Для некоторых из этих неординарных применений, даже не требуется каких-либо её переделок!
Что же касается самого автора рассказа, то в списке его предпочтений, так сказать, «личного хит-парада», — первое место прочно занимает методика плавки металла в микроволновке.
К описанной технологии плавки хотелось бы добавить еще одно примечание, что в микроволновке плавится партия металла не более 80 грамм за один раз.
Соответственно — для заливки такого объема металла не нужна слишком большая форма, и форма может быть легко обожжена на обычной бытовой газовой плите кухонного назначения (если у вас в наличии имеется таковая, а не электрическая плита).
При таком подходе, — процесс плавки металла становится поистине домашним и, можно даже сказать, уютным (в этом месте на заднем плане должен звучать зловещий хохот безумного учёного).
В любом случае, надеемся, что этот рассказ был для вас полезным и интересным, дав каждому читателю пищу для размышлений!
Как плавить железо: 6 шагов к выплавке железа | Горнило
перейти к содержанию Основы плавки железа в тиглеКристин Арцт
Плавка — это процесс извлечения неблагородных металлов из руды путем ее нагревания для проведения химических реакций, необходимых для удаления других присутствующих элементов. В этой статье будет рассказано, как The Crucible производила собственное железо путем плавки железной руды.
Во-первых, давайте начнем с понимания основ.
Железные руды — это горные породы и минералы, богатые оксидом железа, которые при плавке могут давать металлическое железо. Из-за природы оксида железа, присутствующего в железной руде, они могут иметь цвет от темно-серого до темно-красного. Железо в таких рудах обычно находится в виде магнетита, гематита, гетита, лимонита и сидерита.
Какие инструменты и материалы необходимы для выплавки чугуна?Плавка чугуна всегда должна выполняться в безопасных условиях под наблюдением профессионалов. Вот основные инструменты и материалы, необходимые для выплавки железа:
- Железная руда
- Печь
- Древесный уголь (в качестве восстановителя)
- Молоток
- Наковальня
- Совки и ковши
- Щипцы для цветения
- Кочерги
- Кожаные перчатки сварщика
- Ведро для воды
- Сильфон
В следующем примере показаны основные этапы выплавки железа с нуля.
Мы начали с того, что сами собрали руду и построили печь, чтобы продемонстрировать, насколько простым является процесс выплавки железа.
Вот как кузнецы выплавляли железо на протяжении сотен лет:
1. Собрать железную рудуЖелезную руду можно купить или собрать, но для наглядности мы собрали руду сами. Лучшее время для сбора железной руды — зима, потому что океан более активен. Активные волны отделяют черный магнитный песок от более светлого кварцевого песка. Этот магнитный песок представляет собой железную руду, называемую магнетитом, который в сочетании с углеродом создает железо. Как вы можете себе представить, железная руда тяжелая, поэтому собирать ее на месте и в группе легче.
2. Построить печь Печь, также называемая кримовой, используется для нагрева железной руды вместе с химическим восстановителем (древесным углем). Традиционный завод не производит достаточно тепла, чтобы полностью расплавить руду.
Вместо этого руда плавится в губчатую массу, которую нужно будет дополнительно очистить путем ковки на шаге 6.
Наш кузнечный отдел построил нашу собственную горнильную печь, используя 350 фунтов глины, украсив ее океанским вдохновением, чтобы отразить источник Железный. «Большинство людей, которые строят плавильные печи, добавляют в них немного волшебства, делая скульптуры. Традиционно считается, что украшения приносят удачу или духовную составляющую плавке железа», — сказал нам Джефф. Селеста, которая также является керамистом, объяснила, что они использовали метод, похожий на создание котла для змеевиков, чтобы построить печь, сначала формируя большие змеевики, а затем сдвигая и надрезая каждый виток, чтобы собрать все это вместе.
3. Подготовка восстановителя Для извлечения железа из железной руды наряду с теплом необходим восстановитель. Древесный уголь оказался отличным и дешевым восстановителем, поэтому мы использовали его для этой демонстрации.
Прежде чем использовать древесный уголь, его необходимо разбить на более мелкие, более удобные части. В конечном итоге это одна из самых трудоемких работ в процессе плавки.
«Сама корюшка привлекает людей, даже если они застревают на работе по разбиванию нескольких сотен фунтов древесного угля и становятся грязными в конце дня», — сказал нам Джефф Прингл. Наша команда использовала мескитовый и дубовый уголь, наиболее распространенный тип древесного угля в Соединенных Штатах.
Разбитый на мелкие кусочки древесный уголь и железная руда (песок) смешиваются в соотношении 1:1.
4. Загрузить печьПеред добавлением смеси железной руды и древесного угля печь необходимо загрузить. Загрузить печь просто означает нагреть ее до температуры, достаточно высокой для начала плавки.
Когда печь нагрелась, кузнецы Горнила добавили смесь песка и древесного угля. Бен Локвуд-Джонстон, один из наших первокурсников молодежного отдела Fuego в кузнечном отделе, помогал заправлять печь.
«Меня всегда интересовало использование огня, — объяснял пятнадцатилетний Бен о своем интересе к кузнечному делу. «Горнило помогло мне отточить свои навыки и применить их для создания более сложных вещей».
Внутри печи углерод от неполного сгорания древесного угля восстанавливает оксиды железа до металлического железа. Температуру и соотношение древесного угля необходимо тщательно контролировать, чтобы железо не поглощало слишком много углерода. В нижней части печи древесный уголь, который в основном состоит из углерода, высасывает кислород из воздуха, создавая горячую печь. Основание печи становится богатым на топливо, и углерод, жаждущий кислорода, начинает тянуть кислород из железной руды. Частицы железа падают на дно печи и соединяются с расплавленным шлаком, также называемым «блюмом».
После извлечения цветка его откладывают для дальнейшей обработки с целью удаления примесей.
6. Последние штрихи Кузнецы тигля Адриан и Крис разогрели блюм в горне и отбили его молотком, чтобы выбить расплавленный шлак и очистить железо.
У нашей команды осталось двадцать пять фунтов низкоуглеродистого железа. Низкое содержание углерода облегчает работу с железом и делает его прекрасным материалом для совместной скульптуры сообщества!
Продолжайте читать…
2023 Запись в молодежный летний лагерь почти завершена. С таким количеством предложений мы подумали, что вам может понадобиться небольшая помощь в поиске идеального варианта для вашего ребенка. Вот, наша Молодежь 2023…
Подробнее →
Хватай свой ежедневник, потому что пришло время проявить творческий подход! В этот вторник, 7 февраля, открыто более 140 классов с апреля по июнь. В этот вторник, 1 ноября, поступит в продажу более 130 курсов с января по март, включая популярные товары, редкие находки, совершенно новые предложения и многое другое….
Подробнее →
Заниматься искусством с друзьями и семьей — это гарантированно прекрасное времяпрепровождение! На наших трехчасовых дегустационных занятиях, которые пройдут 8 и 9 октября, вы и ваши близкие сможете опробовать техники в восьми.
..
Читать далее →
Наши последние занятия 2022 года вот-вот начнутся! В списке более 100 классов с октября по декабрь, и каждый найдет занятие для любого возраста и уровня подготовки….
Читать далее →
Совет директоров Crucible — это талантливая и преданная своему делу группа, которая помогает направлять нашу миссию. За последние несколько лет, пока мы боролись с пандемией, наш Совет директоров…
Подробнее →
2020-12-03T12:06:24-08:00 Ссылка для загрузки страницыПерейти к началу
Что такое плавка?
Вы только что неправильно написали «плавление» с лишней буквой? Нет, плавка — это процесс извлечения металла из руды.
До того, как я начал этот проект, у меня было очень смутное представление о том, на что была похожа древняя плавка. Я представлял себе это примерно так: «руда» — это как камень с небольшими кусочками металла. Вы разжигаете костер и держите камень над огнем, например, щипцами или чем-то подобным.
Камень нагревается, металл в нем плавится и вытекает, оставляя… камень с дырками, как швейцарский сыр. Может быть, вы держите под ним кастрюлю, чтобы собрать капающий металл.
Плавка ничего подобного:
Руда не является смесью камня и металла. Сам металл часто окисляется. Таким образом, вы не просто разделяете металл и камень, вам действительно нужно химическое преобразование, чтобы удалить кислород.
Вы не нагреете руду над огнем. Вы на самом деле сбрасываете руду и топливо вместе в печь и поджигаете все это месиво. Расплавленный металл капает вниз. В некоторых печах он собирается на дне в виде «налета» — сгустка горячего металла, который вы вытаскиваете щипцами. В других печах (полагаю, более горячих) жидкий металл вытекает и стекает в формы.
Часто также участвуют и другие вещества, в том числе те, которые играют роль, называемую «потоком»; Я все еще не уверен в этом, но это что-то вроде катализатора.
И есть другие вещества, которые выходят из печи, в том числе «шлак», который, я думаю, представляет собой примеси, выделяемые из руды.
И есть другие вещества, которые выходят из печи, в том числе «шлак», который, я думаю, представляет собой примеси, выделяемые из руды.Вот хорошее видео на YouTube, показывающее процесс плавки:
А вот еще одно, показывающее плавку и последующую ковку получившегося блюма:
Некоторые выводы из этого и видео с углем:
Все это много работы . Видео показывают только фрагменты, но вы можете сказать, что каждый процесс занимает часы и часы тяжелого физического труда. И результат в итоге по современным меркам не впечатляет. Посмотрите конец этого последнего видео: Часы отбивания куска металла молотком, его повторный нагрев и еще несколько ударов, и в итоге вы получите… что-то, что, наконец, станет узнаваемым «куском металла».
