Как отлить алюминий в домашних условиях

Я уже немного рассказывал в своем ТехноБлоге Dimanjy про плавку алюминия в домашних условиях, но сама по себе плавка алюминия не является самоцелью. Наша цель — отливка деталей из алюминия, а для этого нужно сперва изготовить так называемую литейную форму. Литейные формы для литья алюминия могут изготавливаться из множества различных материалов. На промышленных предприятиях для крупносерийного производства обычно применяют металлические литейные формы, но изготовить такую в домашних условиях своими руками крайне проблематично, особенно для сложной детали. Поэтому самым благодарным материалом для изготовления литейных форм для литья алюминия в домашних условиях является гипс. Именно о нем и пойдет речь в данной статье.

Подходящий гипс для самостоятельного изготовления литейных форм можно найти практически на любом строительном рынке или даже в хозяйственном магазине по доступной цене. Наилучшей маркой гипса является Г-16, но это уже скульптурный гипс, и найти его трудно. В магазинах обычно можно найти белый гипс марки Г-7. Стоит, однако, предупредить, что вместо гипса вам могут предложить алебастр. Алебастр не подходит для изготовления форм для литья алюминия! Нужен именно белый гипс.

Итак, все, что нам потребуется для изготовления нашей первой литейной формы — это гипс Г-7 (для начала хватит даже мешка 3 кг ценой

60 рублей), пачка обычного пластилина из детского магазина, немного плотного картона и скотч, а также небольшие листы оргстекла или какого-либо пластика для изготовления опалубки (подойдет даже ламинированная ДСП или фанера; главное, чтобы гипс хорошо от нее отходил). Также нам потребуется несколько парафиновых/стеариновых (или из чего их там делают) свечей для изготовления модели самой детали, которую мы будем отливать из алюминия. Я купил себе целый пакет (штук 20, наверное) свечей в соседнем хозяйственном магазине.

Материалами запаслись — приступаем к делу. Сперва нужно изготовить модель нашей детали, для которой мы будем делать литейную форму. Модель детали — это точная копия будущей детали из алюминия, только сделанная из другого материала. Самый простой и доступный способ — вырезать модель детали из парафина/стеарина (в общем, из растопленной свечки). Этот материал вполне неплохо держит форму и очень легко обрабатывается любым инструментом. Кладем нужное количество свечей в обрезанную сверху банку из под пива (да, забыл включить литрушечку пивка в перечень материалов ) и заправляем все это в нашу муфельную печь. (Как, вы еще не обзавелись муфельной печью?! Скорее идем по ссылке на ТехноБлог Dimanjy и делаем муфельную печь своими руками!).

Надо сказать, что процесс растопки свечей в 4-ех киловаттной муфельной печи без терморегулятора — это тот еще геморрой! Нужно сидеть и постоянно включать и выключать печку, чтобы спираль ТЭНа не успела разогреться до 1000°C. Настоятельно рекомендую — обзаведитесь терморегулятором для своей муфельной печи — сэкономьте электроэнергию, а главное — свои нервы!

После того, как свечи расплавятся, вынимаем банку из муфельной печи и даем ей немного остыть. Свечи сейчас слишком горячие и слишком жидкие — как водичка. Они будут оставаться жидкими и при более низкой температуре, а пока они остывают, мы как раз успеем изготовить из картона коробочку, в которую выльем наш парафин/стеарин. Стенки коробочки плотненько обматываем скотчем, чтобы она случайно не раскрылась. Стараемся заклеить все щели, иначе вся наша свечка вытечет через них. Если это случится, то соскребаем свечку с пола и плавим ее заново в нашей муфельной печи. Не беда, если в свечку попадет мусор — он весь осядет на дне пивной банки.

Выливаем расплавленные свечи в нашу картонную форму и даем ей остыть. Остывает свеча очень долго. Даже если кажется, что все затвердело, внутри парафин/стеарин может быть еще жидким. Я заливал свечу вечером и лишь на следующее утро приступал к изготовлению модели детали. Хотя, конечно, все зависит от размеров.

Также нужно помнить, что при застывании свечи дают очень заметную усадку. Посреди формы образуется глубокая воронка. Поэтому растапливайте свечи с большим запасом, потому как очень многое потом придется обрезать для получения ровного прямоугольного брусочка.

Получив таким образом парафиновый кирпичик, можно приступать к изготовлению модели нашей будущей детали. Т.к. парафин очень мягкий, то его можно резать даже детскими пластмассовыми резцами, которые можно купить в магазине игрушек рядом с пластилином и пластиком для лепки. Также незаменим в этом деле обычный ножичек.

Сразу хочу предупредить, что процесс вытачивания модели будущей алюминиевой детали из парафина вручную крайне трудоемкий и требует большой выдержки и сноровки. И даже счастливые обладатели прямых рук, потратив целый день на выпиливание, могут быть слегка разочарованы — точную деталь вручную вырезать практически нереально! Если же вы хотите изготовить некую скульптурную композицию, то тогда ручной труд оправдан, ведь вы вкладываете в изделие частицу своей души, да и природа не терпит прямых линий. Однако для изготовления алюминиевых деталей технического назначения лучше использовать более точную технику. Например настольный станок с ЧПУ (числовым программным управлением), который способен вытачивать сложнейшие детали с высокой точностью. Все, что от вас потребуется — это просто нарисовать деталь на компьютере.

Получив парафиновую модель нашей будущей детали, мы, наконец, приступаем к изготовлению литейной формы для литья детали из алюминия. Для этого вокруг модели нужно сгородить опалубку из листов оргстекла, склеив их пластилином и промазав им же все швы.

На дно получившегося «аквариума» помещается модель детали. Очень желательно ее также прикрепить ко дну небольшим пластилиновым шариком, иначе выливаемый в опалубку раствор гипса может сместить модель, и форма получится кривая (у меня сперва так и получилось).

Все готово к заливке гипса. Замешивать гипс можно в старой кастрюле. Воды нужно добавить ровно столько, чтобы получить консистенцию очень жидкой сметаны или кефира. Помним, что гипс очень быстро начинает схватываться, поэтому делать все нужно достаточно бодро. Важно точно прикинуть количество гипсового порошка, чтобы при заливке наша модель полностью погрузилась в гипс. Если не хватит раствора, то домешивать и доливать крайне не желательно. Форма тогда получится неоднородной, а то и вовсе развалится. Лучше сразу намесить немного лишнего — гипс не такой дорогой, чтобы его экономить.

Итак, выливаем гипсовый раствор в недра нашей опалубки. Для наглядности я прилепил сбоку небольшую пластилиновую полоску, чтобы было видно, до какого уровня нужно заливать гипс. После заливки нужно хорошенько потрясти «аквариум», чтобы из раствора вышли лишние пузыри и гипс заполнил все полости и закутки нашей парафиновой модели. Некоторые для этого используют специальный вибрационный стол. Для его изготовления подойдет обычный электродвигатель с болванкой на валу, установленной со смещением центра тяжести. Но я просто потряс опалубку руками, т.к. делать вибростол мне пока лень, да и нет времени.

Гипс уже через несколько минут начинает схватываться, поэтому слишком долго трясти нельзя. Отвердевающий гипс начинает нагреваться под действием химической реакции. Разбирать опалубку можно уже тогда, когда этот нагрев пойдет на спад. Но лучше не торопиться и просто подождать, когда поверхность гипса остынет — это не займет много времени.

После разборки опалубки края получившейся литейной гипсовой формы желательно обработать ножиком, чтобы они приняли гладкую округлую форму.

Следующим этапом в изготовлении гипсовой литейной формы будет вытапливание парафина/стеарина, который остался закован в гипсе. Для этого можно гипс разогреть до температуры плавления свечки, и она вытечет в поддон, на который необходимо положить форму. Но есть более надежный способ, хотя и не самый «чистый» — кипячение гипсовой формы в воде, при котором весь парафин/стеарин всплывает на поверхность воды, как жир в супе. Этот способ практически исключает неполное вытапливание свечки и полностью очищает внутреннюю поверхность гипсовой формы от парафина/стеарина, однако мыть потом кастрюлю замотаешься!

После вытапливания свечки гипсовую форму можно сразу начинать активно сушить. Для сушки гипсовых форм можно воспользоваться обычной кухонной духовкой или же использовать муфельную печь, но только исключительно с терморегулятором! Если сушить гипсовые литейные формы в муфельной печи без терморегулятора, то тонкие части формы могут попросту перегореть и осыпаться, как показано на рисунке ниже.

В общем, в работе со своей муфельной печью я неоднократно убедился, что без хорошего терморегулятора мне не обойтись. Именно поэтому первое изделие, которое я решил выплавить из алюминия — это корпус для терморегулятора муфельной печи, который будет одновременно радиатором для силовых симисторов, управляющих ТЭНами.

Как бы то ни было, но моя первая гипсовая форма для литья алюминия готова. Позднее я подробнее расскажу о тех граблях, которые возникают при литье алюминия в гипсовые формы, по которым мне лично довелось пройтись. Надеюсь, это поможет вам избежать моих ошибок.

В общем, следите за обновлениями!

Обновление на ТехноБлоге Dimanjy!

На практике делать формы из чистого гипса нельзя! Дело в том, что в затвердевшем гипсе на молекулярном уровне заперта вода, которую никаким нагреванием не выпарить. При заливке алюминия в такую гипсовую форму вода начинает в любом случае высвобождаться и алюминий начинает бурлить, что сильно портит выплавляемую деталь.

На рисунке видно, что из абсолютно сухой (на вид) формы сразу после заливки начинает сочиться вода и идти пар. Это может быть очень опасно, если вы забыли надеть защитные очки. Алюминий также начинает булькать и выплескиваться из формы. А далее видна отлитая с таким бурлением деталь. Газы в итоге не только испортили поверхность, но и проделали довольно большую воронку. Кроме того, если сделать надпил в такой детали, то мы также сможем столкнуться со следами внутренней газификации алюминия — большое число раковин, неравномерная структура. Одним словом — брак. Такое годится только для не ответственных деталей, там, где потом можно зашпатлевать и закрасить.

А вот и рецепт, который позволит избежать такого нежелательного эффекта: при замесе гипсового раствора нужно просто добавить 50% мелкого песка.

[Литье алюминия в домашних условиях] может быть выполнено по нескольким различным методикам, каждая из которых имеет как свои достоинства, так и некоторые недостатки.

Вообще в настоящее время алюминий широко используется в самых разных промышленных сферах.

Большой популярностью этот универсальный металл пользуется и у домашних мастеров.

Высокий спрос на алюминий объясняется оптимальными эксплуатационными характеристиками этого материала, его сравнительно небольшим весом.

Кроме этого, алюминий имеет высокие показатели по ковкости и пластичности.

Между тем, несмотря на большое количество достоинств, алюминий все же сложно поддается различным видам обработки ввиду некоторых своих характерных особенностей.

Литье позволяет достаточно быстро изготовить из этого универсального материала самые разные детали для промышленных и бытовых нужд.

Сам процесс может производиться как под давлением, так и при помощи форм. В первом случае потребуется специальное оборудование, а также технология.

Данный метод подразумевает использование специальных пресс-форм.

Легче всего своими руками выполнить литье алюминия при помощи обыкновенных форм, для чего следует приготовить специальную смесь.

В этом случае также используется определенная технология, которую достаточно просто освоить.

Особенности промышленного процесса

Плавлением, а соответственно, и литьем всевозможных деталей из алюминия люди занимаются на протяжении многих лет.

Его температура плавления, которая составляет чуть более шестисот градусов по Цельсию, не требует использования какого-то специфического оборудования.

Данный материал за счет своей высокой пластичности способен приобретать практически любую форму.

Изначально для изготовления деталей из алюминия при помощи его литья использовали разнообразные формы, которые вставляли в землю.

Чуть позже появились гипсовые формы, которые изготавливались своими руками.

В настоящее время практикуется использование специальных пресс-форм, при помощи которых изготовление самых разных деталей из алюминия производится под давлением.

Следует отметить, что и в том и в другом случае выплавляемым деталям можно придавать практически любую необходимую форму.

В любом случае, технология литья данного металла всегда оставалась практически оной и той же, за исключением некоторых особенностей.

Сегодня на крупных промышленных предприятиях практикуется литье под большим давлением, при котором практически полностью отсутствует усадка.

Конечно, для этого используются специальные машины и оборудование, которое нельзя использовать в домашних условиях.

Технологически процесс литья алюминиевых заготовок на промышленных предприятиях с использованием машин и специального оборудования выглядит достаточно сложно.

Необходимое рабочее давление создается за счет работы поршня, который в свою очередь приводится в движение сжатым воздухом.

В этом случае используются эмульсионный состав, а также масло, которые способствуют ускорению его движения.

Алюминий, разогретый до температуры плавления, с большой скоростью поступает в специальную пресс- форму под большим давлением и полностью ее заполняет.

При этом усадка залитого металла практически полностью исключена.

Литье алюминиевых деталей под большим давлением имеет огромное количество достоинств, среди которых особенно выделяется высокая производительность данного процесса.

Кроме этого можно отметить и высочайшую точность получаемых таким образом изделий, а также практически полное отсутствие какого-либо брака.

Данная технология успешно применяется при необходимости изготовить детали, используемые в приборостроении, а также авиастроении.

Использование пресс-форм в этом случае позволяет использовать расплавленную смесь практически любой температуры.

Необходимое оборудование

Для литья алюминиевых деталей различного назначения с высокой точностью непосредственно под давлением необходимо специальное оборудование для литья алюминия и автоматические машины.

В этом случае не обойтись и без прочных пресс-форм. Для литья алюминия пресс-формы в станок, как правило, изготавливают из стальных сплавов.

Они должны иметь практически идеальную поверхность отливки, а какие-либо искажения размеров и геометрической конфигурации недопустимы.

Такая пресс-форма должна иметь специальный механизм, который позволит легко доставать из нее готовое изделие.

Кроме этого, в состав пресс-форм должны входить и такие элементы, как подвижные металлические стержни, которые участвуют в образовании внутренних полостей заготовок.

Выплавляемым изделиям, которые будут заливаться в такие формы, можно придавать практически любую конфигурацию, которая, главным образом, зависит от самих форм.

В данном процессе литья алюминиевых изделий также участвуют специальные литейные машины, а также некоторое другое оборудование.

Данные машины могут быть оснащены, как холодной, так и горячей камерой, в которой и происходит процесс прессования форм.

Машины, которые имеют горячую камеру для плавления металла, как правило, используются для производства сплавов, основу которых составляет преимущественно цинк.

В них необходимое давление нагнетается за счет использования сжатого воздуха или поршня.

При помощи давления расплавленная смесь постепенно вытесняется во внутреннее пространство предварительно подготовленных форм.

В свою очередь машины, в которых используется холодное давление, преимущественно применяются в том случае, когда необходимо выполнить отливки с добавлением магниевых и медных сплавов.

В этом случае расплавленная смесь за счет литья поступает во внутреннюю поверхность форм под достаточно высоким давлением, которое в некоторых случаях может составлять порядка семисот мега паскаль.

За счет литья под давлением удается добиться высоких показателей производительности, а кроме этого, нет необходимости подвергать детали дополнительной механической обработке.

Используемые при этом машины, как правило, предназначены для различных типов форм.

Такие машины могут различаться по моделям, в зависимости от некоторых параметров работы. На видео ниже показан процесс литья алюминия под давлением, при котором используется специальное оборудование.

Особенности производства форм

Использовать в домашних условиях специальные машины для литья своими руками алюминия не целесообразно не только в экономическом плане, но и ввиду сложности самой технологии процесса.

К тому же оборудование, работающее под давлением, имеет достаточно большие габариты.

Придать выплавляемым изделиям из алюминия необходимую форму в условиях дома можно при помощи ручного метода «в землю», который подразумевает использование формы, изготовить которую тоже можно своими руками.

Некоторые умельцы используют способ — литье в землю, который позволяет получить детали из алюминия необходимой формы.

Выплавляемым моделям форм можно придать самую разную конфигурацию, притом, что сами формы в домашних условиях изготавливают ручным способом из подручных материалов.

Так, данную деталь можно сделать из обычного цементного раствора, правда в этом случае выплавляемым заготовкам можно будет придать форму в виде прямоугольника или квадрата.

На видео, которое размещено ниже, показан процесс заливки алюминия в цемент. Достаточно часто для литья используют гипсовые формы.

В этом случае гипсовым моделям можно придать практически любую конфигурации. Важным показателем при литье является усадка.

Усадка алюминия при застывании должна быть минимальной.

Моделям под заливку алюминия можно придать практически любую конфигурацию за счет использования воска.

Следует отметить, что в этом случае при помощи воска можно наладить производство из алюминия только небольших по своим габаритам деталей.

За счет некоторых эксплуатационных свойств данного материала, моделям из воска можно придавать даже сложную конфигурацию, при этом следует отметить, что с помощью нее возможно только единоразовое изготовление деталей.

При помощи литья можно достаточно просто изготовить деталь, основным материалом которой будет дюраль.

Дюраль состоит, главным образом, из сплава алюминия с некоторыми другими компонентами.

В этом случае следует отметить то, что выплавляемым из дюрали заготовкам, необходимо большее количество времени на застывание.

Моделям, которые предназначены под литье металла, следует в обязательном порядке проводить предварительную подготовку, которая заключается в очищении их поверхности и нанесении в качестве смазки масла.

Для литья своими руками не требуется специальное оборудование, а все необходимое можно найти дома.

Порядок работ

Наладить изготовление деталей из алюминия путем литья в домашних условиях достаточно просто, при этом нет необходимости приобретать дорогостоящее оборудование.

Моделям, которые будут участвовать в процессе литья, необходимо очистить и смазать внутреннюю поверхность. Если вы используете метод «в землю» — тоже необходима подготовка.

При этом следует проконтролировать, чтобы технологическое углубление в точности повторяло контуры будущей детали.

При выполнении работ важным параметром является усадка расплавленного алюминия.

Усадка при выполнении заливки должны быть минимальной, в противном случае размеры детали не будут соответствовать заданным.

Для того чтобы усадка при застывании алюминия имела минимальный показатель, необходимо на форме сделать из глины небольшой кант, по который и заливать в нее расплавленный металл.

Для расплавления алюминия, как правило, используют стальную емкость и специальную печь.

На видео, которое размещено ниже, показано литье деталей из алюминиевого металла ручным способом.

Для того чтобы лить из алюминия самые разные детали, нет необходимости приобретать дорогостоящее оборудование.

Все что нужно для работы, можно найти в домашнем хозяйстве.

При этом при выполнении работы не стоит забывать и о правилах по технике безопасности.

Рекомендуется использовать специальную одежду, которая защитит кожные покровы от возможных ожогов.

Рекомендованные сообщения

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Сейчас на странице 0 пользователей

Нет пользователей, просматривающих эту страницу.