Из чего сделать форму для литья алюминия

Алюминий – металл, который широко используется в промышленности и быту.

Из него производят не только детали самолетов и кораблей, но и посуду, и другие предметы утвари. Поэтому нередко возникает потребность в самостоятельном изготовлении алюминиевых деталей, вышедших из строя.

Производить из него литые изделия в кустарных условиях позволяет свойство алюминия плавиться при относительно невысоких температурах. Для того чтобы самостоятельно изготавливать литые изделия из алюминия, нужно знать поведение этого металла при высоких температурах и его физико-химические свойства.

Характеристики алюминия

Температура плавления алюминия зависит от степени чистоты металла и составляет приблизительно 660 °C. Его точка кипения – 2500 °C.

Алюминий отличается своей легкостью и пластичностью, поэтому хорошо гнется и поддается обработке штамповкой.

Этот металл является отличным проводником тепла и активно вступает в химическую реакцию при высоких температурах с кислородом воздуха, образуя на поверхности окисную пленку. Она защищает алюминий от дальнейшего окисления, однако при расплавлении лома существенно отражается на составе сплава. В процессе плавки металла структура алюминия меняется.

При его резком охлаждении могут возникнуть внутренние напряжения и усадка полученного сплава. Это надо учитывать при работе с алюминием в домашних условиях.

Технологии домашнего литья алюминия и необходимое оборудование

Принцип литья алюминия в домашних условиях должен исходить из технологии его получения на производстве с поправкой на условия, которые можно использовать дома.

Алюминиевые изделия путем литья получают несколькими способами. В бытовых условиях наиболее распространенным и удобным способом является технология литья алюминиевого расплава в специально изготовленные формы.

Поэтому для проведения процесса необходимо обеспечить две вещи:

• соорудить печь для расплавления алюминиевого лома;
• создать нужную форму для получения литого сплава или отдельной детали.

Процесс литья должен включать несколько этапов:

1. Подготовка алюминиевого лома, включающая очистку от грязи, примесей и разных наполнителей, а также его измельчение до небольшого размера.
2. Проведение процесса плавки запланированным способом. При полном расплавлении металла с его поверхности нужно удалить шлаковые образования.
3. Заполнение приготовленной формы жидким алюминиевым расплавом. После отвердевания слиток освобождается от формовочной массы.

Рассмотрим, как плавить алюминий в домашних условиях, какие конструкции печей для расплавления металла можно использовать, а также варианты самостоятельного изготовления формы.

Самодельные печи и способы расплавления алюминия

Для того чтобы расплавить алюминий, нужно разогреть его до температуры, близкой к 660 °C. На открытом пламени костра такой температуры невозможно достичь. Поэтому необходимо закрытое пространство, которое может обеспечить самодельная печь. Нагревать ее можно с помощью сжигания угля и дров или использования природного газа.

Можно также использовать электрическую муфельную печь, если она есть в хозяйстве.

При самостоятельно изготовленной печи нужно обеспечить принудительную вентиляцию для поддержания процесса горения.

1. Самый простой вариант самодельного очага можно изготовить из старых кастрюль.

Его конструкция выполняется следующим образом:

• В качестве каркаса используют стальную емкость, например, старую кастрюлю, сбоку которой нужно проделать отверстие для подачи воздуха через подведенный металлический патрубок.
• Воздух через шланг принудительно может подаваться с помощью пылесоса.
• Внутрь устройства проводится закладка каменного угля.
• Затем уголь поджигают и подают воздух, чтобы огонь не погас.
• Емкость для расплавления алюминия предварительно ставят внутри импровизированной печной конструкции и обкладывают ее с боков углем. При его сгорании обеспечивается равномерное распределение тепла.
• Чтобы тепло не расходовалось на окружающий воздух, сверху «кастрюльную» печь следует неплотно накрыть крышкой, оставив небольшую щель для выхода дыма.

Идеальной конструкцией может служить топливник, имеющий овальный свод, выполненный из кладочной смеси, применяемой для жаропрочного кирпича. В качестве каркаса для создания овального свода можно использовать цветочный горшок нужного размера.

После высыхания смеси получается добротный топливник, который может выдержать несколько плавок.

2. Второй вариант печи подразумевает использование для нагрева алюминия пламени бытовой газовой горелки.

Его можно применять только для штучных изделий из алюминия весом не более 150 грамм. Имитация печи создается с помощью использования двух емкостей, вставленных друг в друга с небольшим зазором. Это могут быть обыкновенные жестяные банки из-под консервов.

Внешняя банка должна иметь больший размер. В ней проделывается отверстие, диаметром около 4 см, чтобы обеспечить подвод пламени к внутренней банке.

Струя пламени должна поступать направленно в отверстие банки. Греется непосредственно только внутренняя емкость, а наружная служит оболочкой, удерживающей тепло. Сверху конструкцию нужно прикрыть имитированной крышкой, оставив зазор для отвода продуктов сгорания.

Такая конструкция является одноразовой и можно использовать только для одной плавки, т. к. жесть тонкая и может быстро прогореть.

Способы создания формы для литья алюминия

Одной из основных задач домашнего плавления алюминия является подготовка формы, в которую сливается расплавленный металл. Существуют разные варианты заливки алюминиевого расплава. Основными являются открытый и закрытый способ литья.

Открытый способ литья

Самый простой – это слив жидкого металла в подручную форму, например металлическую кружку или банку из-под консервов.

После застывания сплава болванку из емкости достают. Чтобы облегчить этот процесс, производят простукивание по неостывшей до конца форме.

Если не требуется придавать литью четкой формы, можно просто слить жидкий расплав на приготовленную устойчивую к горению поверхность.

Закрытая форма

При необходимости получения сложной отливки сначала изготавливают для нее форму, соответствующую всем параметрам детали. Чтобы обеспечить четкое соответствие изделия заданным параметрам, ее изготавливают из составных формовочных частей.

Материалы для литых форм

При открытом способе заливки часто используется самый простой материал, который всегда под рукой, это – кремнезем. Сначала земля укладывается с послойной трамбовкой. Между слоями закладывают макет отливки, который после тщательной трамбовки оставляет отпечаток в кремнеземе. Эту форму осторожно вынимают и заливают вместо нее алюминий.

Некоторые мастера используют при приготовлении основы формы речной песок с добавлением жидкого стекла. Также иногда применяется смесь цемента с тормозной жидкостью.

Гипсовые формы

При изготовлении макета сложной формы часто используют гипс, который в основном может служить для разового процесса литья. При литье алюминия в гипсовую форму в качестве макетов используют парафин или пенопласт.

Восковой макет изделия заливается гипсом и после его сушки при высокой температуре расплавляется и сливается через специальное отверстие.

В случае изготовления макета из пенопласта его заливают гипсовой смесью и оставляют в ней до полного отвердевания формы. Горячий алюминиевый расплав заливают прямо на пенопласт. Благодаря высокой температуре металла происходит расплавление и испарение пенопласта, а его место занимает алюминиевый расплав, принимая заданную пенопластом форму.

При использовании пенопласта в качестве макета работы необходимо проводить в открытом пространстве или обеспечить хорошее проветривание помещения, т. к. продукты горения пенопласта вредны для человека.

Типичные ошибки и советы для правильного проведения литья

1. При работе с гипсом следует избегать типичных ошибок. Несмотря на то, что гипсовые формы являются удобным способом отливки нужных конфигураций деталей, этот материал очень чувствителен к влаге. При обычной сушке на воздухе она остается в составе гипса. Это вредит качеству алюминиевой отливки, т. к. может спровоцировать образование мелких раковин и пузырьков. Поэтому сушить гипсовые формы нужно несколько суток.
2. Металл перед заливкой должен быть достаточно горячим, чтобы успеть заполнить всю форму, прежде чем начать отвердевать. Поэтому после достижения температуры расплавления с учетом быстрого остывания алюминия не надо затягивать с его разливкой в форму.
3. Не рекомендуется окунать полученную отливку в холодную воду для ускорения процесса отвердевания. Это может нарушить внутреннюю структуру металла и приведет к трещинам.

Как вариант могу предложить изготовить форму для заливки из гипса или алебастра.

При условии, что Ваша деталь не сложной формы и не имеет замысловатых рельефов и внутренних полостей.

Подготавливаем емкость по размерам чуть больше Вашей детали, можно использовать любую готовую картонную коробочку или изготовить самому из любого картона или гофрокартона, можно половину пластиковой бутылки, посуды, главное потом извлечь полученную форму для заливки.

Обмазываем деталь техническим вазелином или другой густой смазкой.

Готовим две шпонки для центровки формы из двух половин, к примеру, отпиливаем от карандаша два кусочка по 2 см., обмазываем вазелином.

Выбираем для изготовления формы алебастр.

Алебастр разводим следующим образом: в емкость с холодной водой добавляем нужное количество алебастра, дожидаемся пока вода полностью впитается в порошок и затем размешиваем до получения однородной консистенции.

Раствор должен получиться как сметана средней густоты.

Вязкий раствор получается из пропорции на 1 часть алебастра 1 часть воды.

Разводите такое количество раствора, чтобы использовать его за один прием, поскольку смесь достаточно быстро отвердеет и ее надо будет выбросить, восстанавливать ее не имеет смысла, свойства алебастра не восстанавливаются.

Наливаем в емкость столько раствора, чтобы Ваша деталь погрузилась наполовину в него. Это будет половина Вашей формы.

Важно расположить деталь так, чтобы после застывания раствора ее можно было бы извлечь из данной половинки формы.

По диагонали формы отдельно от детали вертикально погружаем до половины две шпонки.

Когда раствор застынет, попробуем аккуратно извлечь деталь и возвращаем ее на место. Все получилось, продолжаем дальше.

Изготавливаем прокладку на застывшую форму из подручных материалом: полиэтиленовой пленки, кальки, тонкой бумаги, закрываем только форму, деталь не закрываем. Можно еще смазать вазелином.

Из пластилина по расстоянию от детали до края формы изготавливаем цилиндр с воронкой на краю и помещаем в форму, это будет заливной канал. С толщиной определитесь сами.

Разводим еще нужное количество раствора и заливаем деталь полностью и ждем полного застывания второй половинки формы.

Затем извлекаем полученную форму из емкости, аккуратно разъединяем на две половинки, вынимаем деталь и пластилин, подчищаем дефекты.

Форму соединяем, воронка к верху, все, можно заливать алюминий.

После заливки и извлечения из формы необходимо будет доработать вылилую деталь вручную с помощью шкурки, надфилей, резака и т. д. до размеров оригинала.

Для многих термин «литейное производство» тесно связано с непосильным трудом и специальными профессиональными умениями и навыками. На самом деле отлить деталь из необходимого металла реально для самого обычного человека без профессиональной подготовки в домашних условиях. Процесс имеет свои тонкости, но по силам для выполнения в домашних условиях своими руками. Внешне напоминает изготовление свинцовых грузов для рыбалки. Особенности процесса литья алюминия связаны с техническими характеристиками материала.

Как отлить алюминий

Характеристика алюминия. Алюминий один из самых распространённых металлов.

Он серебристо-белого цвета, достаточно хорошо поддаётся литью и механической обработке. В силу своих особенностей алюминий оснащён высокой теплопроводимостью и электропроводимостью, а также обладает коррозионной стойкостью.

У технического алюминия температура плавления равна 658 градусам, у алюминия высокой чистоты — 660, температура кипения алюминия составляет 2500 градусов.

Для отливки алюминия домашние нагревательные приборы вряд ли будут полезны и обеспечат нужной температурой. Нужно расплавить алюминий, нагревая его до температуры свыше 660 градусов.

Литье алюминия: выбор источника тепла

В качестве источника тепла для плавки алюминия можно использовать:

• Очень действенный способ достигается благодаря собственноручной тигельной муфельной печи. В рабочую поверхность данной печи устанавливается тигля (необходимый инструмент для плавки алюминия), в него добавляют сырье. С помощью муфельной печи можно очень просто отлить алюминий.
• Муфельная печь для плавки алюминия своими руками, тут!
• Для получения температуры плавления алюминия достаточно температуры горения сжиженного или природного газа, в этом случае процесс можно выполнить в самодельной печи.
• При небольшом объеме плавки можно воспользоваться теплом, получаемом при горении газа в бытовой газовой плите.
• Необходимую температуру обеспечат газовые резаки или ацетиленовые генераторы, если таковые имеются в домашнем хозяйстве.

Подготовка алюминия

Несмотря на то что процесс плавки будет выполняться в домашних условиях, к нему необходимо отнестись ответственно. Металл предварительно необходимо очистить от грязи, раздробить на небольшие куски. В этом случае процесс плавки пойдет быстрее.

Выбор останавливают на более мягком алюминии, как более чистом материале, с меньшим количеством примесей. Во время плавки с жидкой поверхности металла убирают шлак.

Литье в песчаные формы

Для изготовления деталей литьем применяется несколько технологий. Самая простая — литье в песчаные формы:

• Если требуется изготовить алюминиевую деталь простой формы, то выполнять литье можно открытым способом непосредственно в грунт — кремнезем. Изготавливают небольшую модель из любого материала: дерево, пенопласт. Устанавливают в опоку. Грунт укладывают вокруг небольшими слоями и тщательно трамбуют. После того как образец извлекают, кремнезем хорошо держит форму и литье выполняют прямо в нее.

• В качестве формирующей смеси можно использовать песок, соединенный с силикатным клеем, или цемент, замешанный на тормозной жидкости. Соотношение материалов должно быть таким, чтобы если смесь сжимать, она сохраняла форму.

Видео «Литьё алюминия в земляную (песочную) форму в домашних условиях»

Для деталей сложной формы применяется иная технология.

Литье по выплавляемым моделям

Этот известный давно способ для изготовления алюминиевых изделий в домашних условиях может быть немного изменен. Принцип литья заключается в следующем:

Из легкоплавкого материала изготавливается модель. Укладывается в определенную форму, заливается гипсом. Устанавливается один литник или несколько. После того как гипс застыл, его хорошо просушивают. При высокой температуре легкоплавкий материал переходит в жидкое состояние и вытекает через литник. В полученную форму льют алюминиевую заготовку.

Рекомендуемый материал — воск, имеет один очень большой недостаток. Это высокая цена материала. Но для небольших деталей он не нанесет большого вреда семейному бюджету.

Подробности процесса можно уточнить по видео.

Видео «Литье алюминия под высоким давлением»

Таким образом, изготовить необходимую деталь из алюминия различной формы можно даже самому обычному мастеру-любителю.

Как отлить деталь сложной формы из алюминия

На промышленных предприятиях зачастую используют металлические формы. Литейные формы для отливки алюминия можно получить из различных материалов. Чаще всего, используют гипс. Гипс можно приобрести в любом строительном магазине по любой приемлемой для вас цене. Рекомендуется использовать скульптурный или белый гипс.

Отличный вариант — скульптурный, который маркируется Г-16. В связи с высокою ценою можно заменить на Г-7 — обычный белый гипс. Категорически запрещается выполнять замену на алебастр, несмотря на то что они в строительных работах часто взаимозаменяемые.

Рассмотрим простой способ отливки детали из алюминия своими руками в домашних условиях.

Чтобы отлить деталь из алюминия нам потребуется:

• сосуд для плавки;
• металлолом;
• форма для плавки.

Основные этапы процесса:

1. Подготавливаем сосуд для плавки (можно использовать сосуд из части стальной трубы).

2. Изготавливаем форму для плавки. Если деталь имеет сложную конструкцию, то форма может иметь несколько составляющих.

В нашем варианте форма будет состоять из двух частей. Сначала продумайте, как упростить деталь для удобства (рекомендуем укрепить отверстия с помощью скотча).

Форму очень просто сделать из скульптурного гипса (не применяйте алебастр!). Можно воспользоваться пластилином.

3. Прежде чем заливать гипс, следует смазать ёмкость маслом, чтобы гипс не смог прилипнуть к ёмкости.

4. Аккуратно залейте гипс, периодически встряхивайте форму для того, чтобы вышли пузырьки.

Важно знать: процесс затвердевания гипса достаточно быстрый, поэтому будьте внимательны и постарайтесь вовремя установить модель в гипс.

Кроме этого, рекомендуется установить в гипс предмет (например, небольшую палку), который станет каналом для заливки нашей детали.

5. Необходим первичный слой для предстоящей заливки.

Берём сверло и делаем 4 небольших отверстия, форму обрабатываем маслом. Это необходимо для того, чтобы готовые детали форм лежали максимально устойчиво в процессе отливки.

6. Делаем заливку второго слоя.

7. После того, как произойдёт затвердевание, необходимо аккуратными движениями извлечь форму из ёмкости и разделить половинки.

8. Перед отливкой обрабатываем форму сажей, чтобы избежать прилипания жидкого алюминия. Форму необходимо просушить. Естественным путем процесс сушки происходит целый день. Желательно просушить гипсовую заготовку в духовом шкафу. Начинать с температуры 11 0 0 С — один час и два часа при температуре 300 0 С. В гипсе необходимо предусмотреть отверстия для заливки алюминия и удаления остатков воздуха.

Таким способом плавим алюминий.

9. Затем жидкий металл помещаем в форму и ждём полного остывания.

В результате получаем нужную заготовку, затем её шлифуем и делаем специальные отверстия.

Литье по выжигаемым моделям: особенности технологии

Изготовление детали из алюминия с помощью литья по выжигаемым моделям имеет свои особенности, которые будут рассмотрены ниже. Работы выполняются в следующей последовательности:

• В качестве материала для модели в домашних условиях используют пенопласт. С помощью режущих элементов и клея изготовьте фигуру, очертаниями напоминающую требуемую форму.

• Приготовьте емкость для изготовления модели. Можно воспользоватся старой коробкой из-под обуви. Смешайте алебастр с водою. Залейте смесь в коробку. Поместите пенопластовую модель. Разровняйте. Дайте время материалу хорошо застыть. В связи с быстрым процессом застыванию алебастра, работы выполняйте в ускоренном темпе.

• Удалите коробку. Прогрейте форму в печи для того чтобы просушить алебастр и убрать остатки влаги. В противном случае вся воды из алебастра поступит в алюминий и превратится в пар, что приведет к порам в металле и выплескиванию алюминия из формы при выполнении работ.
• Расплавьте алюминий. Удалите с жидкой поверхности расплавленный шлак. Заливайте металл в форму на место пенопласта. От высокой температуры последний начнет выжигаться и его место займет алюминий.

• После того как металл остынет, разбейте форму и достаньте полученную литую алюминиевую модель. Посмотреть процесс подробнее можно по видео.

Техника безопасности и подготовка рабочего места

Высокотемпературные работы отличаются вредными испарениями и сопровождаются выделением дыма, поэтому выполнять их необходимо на открытом воздухе или принудительно проветриваемом помещении. Необходимо использовать вентилятор с боковым обдувом.

Процесс литья сопровождается брызгами, возможны потоки расплавленного металла. Рабочее место потребуется предварительно застелить листом металла. Не рекомендуется работы выполнять в жилом помещении — это небезопасно для окружающих.

Основные ошибки при литье алюминия

Прежде чем выполнять литье алюминия в домашних условиях, обратите внимание на основные ошибки, которые наблюдаются при выполнении работ:

• При изготовлении гипсовых форм необходимо чтобы в процессе сушки испарилась вся влага. В противном случае при заполнении формы вода начинает испаряться, превращается в пар и может остаться внутри алюминия в виде пор и раковин.
• При недостаточном нагреве или если перед началом выполнения работ алюминий успел остыть, металл будет плохо заполнять форму и отдаленные участки останутся полыми.
• Не стоит охлаждать металл погружением в жидкость. В этом случае нарушается внутренняя структура материала.

Интересные факты об алюминии

Алюминий может гнуться как бумага или быть твёрдым как сталь. Алюминий повсюду, даже внутри нас.

Каждый взрослый получает около 50 мг алюминия каждый день вместе с пищей, это ни какая-то диета, просто этого не избежать.

Алюминий самый распространённый металл на планете. Его содержание в земной коре 8 %, но его не просто добывать, по крайней мере, в чистом виде.

В отличие от золота и серебра, алюминии не встречается в виде самородков или целых жил. Алюминий в 3 раза легче железа или меди.

Алюминий в своём первоначальном виде совсем не похож на металл, это всё из-за особой «любви» алюминия к кислороду.

Фактически первое применения алюминия в истории произошло, когда восточные гончары добавляли глину богатую алюминием в свои изделия, чтобы сделать их крепче.

Достаточный для производства пивных банок, прочный для гоночных автомобилей, гибкий для обшивки самолётов, способный превратиться во что угодно, алюминий – не заменимый материал для современного мира.

И это ещё не все особенности, который хранит этот полезный металл.