Художественное литье изделий из алюминия. Какие соли нужны для литья алюминия. Нужен совет, плавка алюминия, литьё. Открытый способ литья

Литьё алюминия в домашних условиях - это процесс, который может быть под силу домашнему мастеру, однако выполнять его нужно в соответствии с определенной методикой. Нужно знать особенности самого материала и понимать, как правильно с ним работать.

Особенности алюминия

Алюминий - материал , широко применяемый в разных видах промышленности, подходит он и для домашнего литья. Его преимущества такие:

Универсальность в применении;
Хорошие эксплуатационные характеристики;
Относительно небольшой вес;
Высокие показатели по пластичности и ковкости.

Есть у него и недостатки . В частности, некоторым видам обработки металл поддается плохо.

Процесс литья

Благодаря литью можно быстро сделать на основе алюминия различные приспособления для бытовых или промышленных нужд.

Процесс может выполняться под давлением или с применением форм. В первом случае потребуются:

Специальное оборудование;
Специализированные технологические знания;
Пресс-формы.

Также процесс выполняют и с использованием обычных форм, которые изготавливаются на основе специальной самодельной смеси. Технологию производства освоить достаточно просто. Алюминий имеет высокую пластичность, благодаря чему может приобретать любую форму. Его температура плавления составляет более 600 градусов.

Раньше для изготовления алюминиевых деталей использовали формы, которые вставлялись в землю, затем стали применяться гипсовые самодельные. Сейчас существуют специальные пресс-формы, из которых изготавливают детали под давлением.

На крупных предприятиях литье осуществляется под большим давлением и усадка практически отсутствует. Для работы применяют специальные машины и оборудование. Технологический процесс достаточно сложный:

Нужное рабочее давление создается благодаря работе поршня, а он приводится в работу посредством сжатого воздуха;
Ускорению движения способствуют масло и эмульсия;
Материал, разогретый до температуры плавления, быстро попадает в пресс форму под давлением и целиком ее заполняет.

Изделия, которые производятся таким способом, редко имеют какой-либо брак и обладают высокой точностью. Подобная технология актуальна при изготовлении деталей для авиастроения и приборостроения. Пресс-формы позволяют применять расплавленный металл любой температуры.

Необходимое оборудование

Чтобы изготовить алюминиевые детали разного назначения с высокой точностью под давлением, потребуется специальное оборудование: автоматическая машина и прочные пресс-формы. Для литья алюминия их обычно делают на основе стальных сплавов.

Их поверхность отливки должна быть почти идеальной, не допускаются никакие искажения геометрической конфигурации и размера. Пресс-форма должна быть оснащена механизмом, благодаря которому из нее готовую деталь можно будет извлечь без труда. Помимо этого, в ее составе должны присутствовать и подвижные стержни из металла, с помощью которых образуются внутренние полости заготовок.

Будущим изделиям, которые вы будете заливать в специальные формы, потребуется придать ту или иную конфигурацию, которые преимущественно зависят от самих форм. В таком литейном процессе также используются специализированные машины и прочее оборудование.

Литейные машины могут иметь холодную или горячую камеру, в которой осуществляется процесс прессования форм. Обычно машины с горячей камерой для плавки металла применяются для изготовления сплавов преимущественно на основе цинка. Нужное давление в них нагнетается благодаря применению поршня или сжатого воздуха. Под давлением расплавленная смесь медленно вытесняется вовнутрь предварительно приготовленных пресс-форм.

А машины, где применяют холодное давление, в основном используются тогда, когда потребуется сделать отливки с добавлением медных и магниевых сплавов . Расплавленная смесь в таком случае в процессе литья попадает вовнутрь форм под очень большим давлением, иногда оно может составлять около 700 мегапаскаль.

Благодаря литью под давлением можно в плане производительности достичь высоких показателей, также не нужно будет детали подвергать дополнительно механической обработке. Машины отличаются по моделям в зависимости от своих рабочих параметров.

Производство форм

Специальные литейные машины в домашних условиях практически не используются. Это не целесообразно не только в отношении больших затрат на их приобретение, но и потому что процесс достаточно сложный в техническом плане. А еще оборудование, которое работает под давлением, очень габаритное.

В домашних условиях выплавляемым изделиям на основе алюминия требуемая форма придается ручным способом. Форму при этом тоже можно сделать самому. Многие домашние мастера применяют методику литья «в землю», благодаря которой можно в итоге получить необходимые алюминиевые детали без специального оборудования.

Моделям форм, с которыми приходится работать, вы сможете придать определенную конфигурацию, причем сами формы изготавливаются на основе подручных материалов своими руками. В частности, форму можно получить из простого цементного раствора. В такой ситуации выплавляемой заготовке можно придать прямоугольную или квадратную форму. В интернете можно отыскать видеоуроки, как правильно залить алюминий в цемент.

Для литья нередко применяются гипсовые формы. Гипсовым моделям в такой ситуации можно придать почти любую конфигурацию. Очень важным показателем при работе с формами является усадка материала. При его застывании он должен быть минимальным.

Под заливку алюминия моделям можно придать желаемую конфигурацию благодаря применению воска. Но здесь нужно сказать, что посредством воска можно изготавливать на основе алюминия только небольшие детали. Благодаря ряду эксплуатационных характеристик восковым моделям можно будет придать даже сложные конфигурации, но изготовить детали таким способом можно только один раз.

Литейным методом можно с легкостью изготавливать детали на преимущественно дюралевой основе. Дюраль - это материал, состоящий преимущественно из алюминиевого сплава с рядом других компонентов. Но нужно знать, что заготовки, которые выплавляются на его основе, застывают долго.

Модели, которые используются под литье металла, должны обязательно быть подготовлены: их потребуется очистить и нанести масло в качестве смазки.

Алгоритм работы в домашних условиях

Изготавливать алюминиевые детали литейным способом дома не так уж и сложно, для процесса не потребуется дорогое специальное оборудование. Те модели, которые будут принимать участие в литейной работе, потребуется очистить сверху и смазать изнутри. Подготовка потребуется и тогда, когда вы практикуете метод литья «в землю». Обязательно проконтролируйте, чтобы технологическое углубление по своим контурам строго соответствовало контурам будущей детали.

Как говорилось, усадка расплавленного алюминия является немаловажным параметром при работе. При выполнении заливки она должна быть минимальной, иначе деталь по размерам не будет соответствовать тем, которые были заданы.

С той целью, чтобы при застывании металла усадка имела минимальный показатель, на форме нужно будет выполнить незначительный глиняный кант, по который в нее и заливают расплавленный алюминий.

С целью расплавления металла обычно применяется емкость из стали и специальная печка. При этом при выполнении работы не стоит забывать и о правилах по технике безопасности. В случае если вы решили заниматься литейным процессом дома, нужно соблюдать правила личной безопасности. Обязательно надевайте специальную одежду, которая будет защищать кожу от возможных ожогов.

Ниже были рассмотрены ключевые аспекты, связанные с процессом литья алюминия как в промышленных, так и домашних условиях. Как видите, заниматься этим дома может каждый, для работы не потребуется дорогое оборудование, с помощью подручных средство можно научиться изготавливать всевозможные алюминиевые детали прямо не выходя из дома.

Существует несколько методик литья алюминия, которые используются на производстве, в промышленных масштабах. Но если речь идет о работе в быту, то наиболее приемлемый способ – заливка жидкого алюминия в самодельные формы. Вот о такой технологии и пойдет речь.

Прежде чем разбираться с нюансами литья, целесообразно вспомнить о некоторых характеристиках этого металла. при температуре около 660 °С (зависит от его чистоты), а закипает – при 2 500. Еще одна его особенность, которую нужно принять во внимание – быстрое окисление при прямом контакте с воздухом.

Различных «инженерных решений», реализуемых при самостоятельном литье алюминия в домашних условиях, достаточно много. «Народные умельцы», зная его характеристики, сами подбирают необходимые приспособления и материалы. Одна из основных проблем – из чего и как изготовить форму для заливки. Именно на этом чаще всего и «спотыкаются» люди, не имеющие практического опыта. Поэтому рассмотрим только один из простейших вариантов, так как охватить все способы в одной статье – нереально.

Начнем с того, что нужно будет приготовить для литья:

Лом алюминия

С этим металлом встречался каждый из нас. Но все ли замечали, что, к примеру, проволока из алюминия бывает разной. Одна легко гнется, как пластилин, а другая – более твердая, менее податливая. Для литья желательно выбирать ту, что помягче, так как в таком материале, условно говоря, меньше оксидов и больше «чистого» алюминия.

Гипс

Самый простой вариант для работы на дому. Лучшая его марка – скульптурный (маркируется «Г – 16 »). Но его еще предстоит найти, да и стоимость такого качественного продукта довольно высокая. Поэтому в бытовых условиях чаще используется белый гипс (обозначается «Г – 7 »), который не является дефицитом. Его можно купить в любом специализированном магазине по продаже стройматериалов.

Он по внешнему виду очень похож на алебастр, и их легко перепутать. Кроме того, продавец, не зная, для чего покупателю нужен гипс, вместо него может предложить этот «аналог». В строительной сфере материалы часто заменяют друг друга, так как многие их характеристики схожи. Но для изготовления форм алебастр точно не подходит! Это нужно учесть.

Воск

Данный материал упоминается практически во всех рекомендациях по самостоятельному литью металлов. Действительно, это лучший вариант, но только если речь идет об изготовлении небольших деталей. Чистый воск стоит дороговато, и покупать его в больших объемах смысла нет. Тем более что повторно он использоваться уже вряд ли будет.

На практике берутся обычные свечи, которые есть в любом отделе хоз/товаров. Какие они – стеариновые или парафиновые – не суть важно. Количество зависит от габаритов требуемой детали, «болванка» которой и будет готовиться из них.

В процессе работы понадобится и еще кое-что. Это станет понятно при рассмотрении технологии литья, а выбор конкретных материалов зависит от сообразительности и возможностей мастера.

Емкости для плавления

Растапливать свечи можно и в обычной «жестянке». А вот для алюминия посуда нужна попрочнее, так как ее придется довольно сильно нагревать.

Источник высокой температуры

Что можно использовать? Муфельную печь или самодельный тигел/ . Главное – добиться требуемой температуры плавления. Что касается последнего «прибора» (тигеля), то из рисунка понятно, как он устроен. Нужно только учесть, что кирпич должен быть обязательно огнеупорным.

При использовании для разогрева материалов достаточно мощной печкой необходимо включить в цепь ее питания какой-нибудь регулятор температуры (если его нет). Такая модернизация сэкономит время, нервы и эл/энергию. Достаточно установить простейший реостат или регулируемый трансформатор (ЛАТР). Иначе придется постоянно заниматься включение/выключением прибора, чтобы не «загнать» температуру.

Технология литья

Изготовление «болванки»

Задача состоит в том, чтобы расплавить парафин и залить его в форму с определенными линейными параметрами. После его остывания из отвердевшей массы несложно вырезать точную копию требуемой детали. Самый простой способ – взять коробку из-под обуви. В принципе, такую «опалубку» несложно сделать из картона, фанеры, скрепив всю конструкцию клейкой лентой.

Особенность работы

Залитая масса остывает очень долго, причем не следует ускорять этот процесс принудительно. Отвердевание должно идти естественным путем, тогда структура болванки будет однородной по всей толщине. Ждать придется не меньше суток, так как верхняя твердая корка – еще не показатель, что внутри парафин затвердел.
Используемый материал характеризуется значительной усадкой. Другими словами, в центральной части формы масса в процессе остывания несколько «просядет». Рассчитывая габариты нужной заготовки, это следует учесть и заливать парафин с некоторым запасом по объему.

Так как из готового образца придется вручную вырезать деталь, то понятно, что при отсутствии опыта (может быть, и способностей) все сделать точно и с первого раза не получится, особенно если нужно отлить что-то довольно сложной конфигурации. А у забракованной «болванки» путь один – на переплавку.

Чтобы не тратить зря время, их желательно подготовить две. Если первая и будет испорчена, то уже со второй, учитывая приобретенный опыт, работа пойдет успешнее. Учитывая, что свечи стоят копейки, это не «ударит по карману».

Изготовление формы

Рекомендаций по ее подготовке достаточно. Один из простых способов – сделать ее из оргстекла. Такой «аквариум» собирается скреплением вырезанных кусков оргалита при помощи пластилина. Им же производится и герметизация всех стыков.

Изготовление шаблона детали

На дне «аквариума» помещается «болванка». Чтобы в процессе заливки раствора она не сместилась, ее фиксируют тем же пластилином.

Нужно учесть, что вся остальная работа делается быстро, так как гипс хорошо схватывается. Но в чистом виде этот материал не применяется. Используется его смесь с песком мельчайших фракций (50 на 50). Иначе в массе гипса останется вода, которая после заливки алюминия начнет испаряться. Это приведет к образованию раковин в готовой детали.

Смесь разводят до состояния сметаны средней густоты, после чего раствор загружается в форму. Нужно его готовить столько, чтобы «болванка» была им полностью накрыта. В данном случае экономить на материале не стоит, тем более что и цена на него небольшая. Для удаления воздушных пузырьков, если нет вибростола, форму необходимо хорошенько потрясти вручную.

После застывания залитой массы «аквариум» демонтируется. Остается только удалить из гипса парафин. Вытопить его несложно. Например, положить гипсовый шаблон днищем вверх на лист железа, а его – на открытый огонь. Но это не гарантирует «чистоты» внутренностей формы. Если деталь – не просто металлическая пластина или что-то подобное, а имеет выступы, вырезы и так далее, то используется другой способ.

Берется ненужная металлическая тара, в которую ставится гипсовый шаблон и наливается вода. Посуда помещается на огонь, и при закипании жидкости парафин начнет собираться вверху (всплывать). Но отмыть емкость потом вряд ли получится.

После окончания процесса вытапливания гипс высушивается. Температура должна быть небольшая, иначе материал может «перегореть» и деформироваться, особенно тонкие части шаблона.

Заливка алюминия

Ничего сложного в этом нет, только один нюанс. Необходимо наготове держать ложку из «нержавейки», которой сразу же снимается образующаяся пленка окисла.

Несколько замечаний

Форму-«аквариум» можно сделать из любых подручных материалов. Главное, чтобы она не развалилась во время заливки гипса, и чтобы потом ее можно было легко разобрать.
В качестве источника тепла не обязательно искать муфельную печку или монтировать тигель. Нужно попробовать, будет ли приготовленный алюминиевый лом плавиться, например, от газовой горелки. Возможно, достаточно будет и аргонной . Пробуется все, что есть в хозяйстве.

При самостоятельном литье необходимо экспериментировать, так как суть всех операций изложена вполне понятно, а приведенные примеры по оборудованию и материалам не являются догмой.

Плавление алюминия, как и других веществ, происходит при подводе к нему тепловой энергии, снаружи или непосредственно в его объём, как это происходит, например, при индукционном нагреве.

Температура плавления алюминия зависит от его чистоты:

Температура плавления сверхчистого алюминия 99,996 %: 660,37 °С.
При содержании алюминия 99,5 % плавление начинается при 657 °С.
При содержании алюминия 99,0 % плавление начинается при 643 °С.

Температура плавления алюминия повышается с увеличением давления. Зависимость температуры плавления алюминия от давления представлена на графике ниже.

Температура плавления алюминиевых сплавов

Добавление в алюминий других элементов, в том числе легирующих, снижает температуру его плавления. Так, у некоторых литейных алюминиевых сплавов с большим содержанием кремния и магния температура начала плавления снижается почти до 500 °С. Вообще, понятие «температура плавления» распространяется только на чистые металлы и другие кристаллические вещества. У сплавов же нет определённой температуры плавления: процесс их плавления (и затвердевания) происходит в некотором интервале температур.

Температуры солидус и ликвидус алюминиевых сплавов

При плавлении сплава температура начала плавления называется температурой солидус (или точкой слоидус), а температура окончания плавления – температурой ликвидус (или точкой ликвидус). «Солидус» означает, понятно, твердый, а «ликвидус» - жидкий: при температуре солидуса весь сплав еще твердый, а при температуре ликвидуса – весь уже жидкий. При затвердевании этого сплава из жидкого состояния температура начала кристаллизации (затвердевания) будет та температурой ликвидус, а конца кристаллизации – та же температура солидус. При температуре сплава между его температурами солидуса и ликвидуса он находится в полужидком-полутвердом, кашеобразном состоянии.

Эвтектическая температура алюминиевых сплавов

Не все сплавы имеют интервал между температурами солидус и ликвидус. Такие сплавы называют эвтектическим. Например, у алюминиевого сплава с содержанием 12,5 % кремния точки ликвидуса и солидуса сводятся в точку: этот сплав как и чистые металлы имеет не интервал, а точку плавления. Эта точка и температура называются эвтектическими. Этот сплав относится к знаменитым литейным алюминиево-кремниевым сплавам – силуминам с узким интервалом солидус-ликвидус, что и дает их лучшие литейные свойства.

В двойном сплаве Al-Si температура солидус постоянна и составляет 577 °С. При увеличении содержания кремния температура ликвидус снижается от максимального значения для чистого алюминия 660 °С и до совпадения с температурой солидуса 577 °С при содержании кремния 12,6 %.

Среди других легирующих элементов алюминия сильнее всего понижает температуру плавления магний: эвтектическая температура 450 °С достигается при содержании магния 18,9 %. Медь дает эвтектическую температуру 548 °С, а марганец – всего лишь 658 °С! Большинство сплавов являются не двойными, а тройными и даже четверными. Поэтому при совместном влиянии нескольких легирующих элементов температура солидуса – начала плавления или конца затвердевания может быть еще ниже.

Интервал температуры плавления алюминиевых сплавов

В таблице ниже представлены температуры ликвидуса и солидуса некоторых промышленных деформируемых сплавов. Необходимо иметь в виду, что понятия температур солидус и ликвидус определены для равновесных превращений жидкой фазы в твердую и обратно, то есть при бесконечной длительности процессов. На практике надо делать поправки с учетом скорости нагрева или охлаждения.

Источники:
Aluminum and Aluminum Alloys, AMS International, 1993.
Handbook of Aluminum: Vol. 1, ed. G. E. Totten, D. S. MacKenzie

Как известно, температура плавления алюминия составляет свыше 660°С. Используя домашние бытовые нагревательные приборы, такие как утюг, духовка или газовая плита, добиться такой температуры вряд ли получится. Поэтому плавка алюминия в домашних условиях становится возможной при наличие соответствующего оборудования и, конечно же, самого сырья для плавки - алюминия.

Для плавки алюминия обычно используют тигельную. Я подробно описал процесс изготовления в своем ТехноБлоге Dimanjy. Особенность данной печи заключается в верхней загрузке в рабочую камеру так называемого тигля - специального ковша для плавки алюминия, в который помещается сырье. Компактные размеры муфельной печи с вертикальной загрузкой позволяют легко хранить и использовать ее дома на балконе, в гараже или на даче.

Теперь поговорим непосредственно о процессе плавки алюминия в домашних условиях.

Как уже говорилось, для плавки алюминия в муфельной печи нужен. Он обычно изготавливается из огнеупорного материала или из металла с гораздо большей температурой плавления, чем у алюминия. Для изготовления тиглей применяют корунд, графит, фарфор, кварц, чугун или сталь. Мне самостоятельно удалось изготовить тигель из стали. Тигель из других материалов можно купить и готовый, но из стали оказалось куда проще и практичнее, особенно если у вас есть сварочный аппарат и начальные навыки сварки и орудования болгаркой.

Размер тигля следует подбирать исходя из количества алюминия, которое вы хотите расплавить. Тепло должно равномерно передаваться от раскаленного тигля к сырью. В свою очередь тигель также должен равномерно прогреваться. Для муфельной печи своей конструкции я планирую изготовить несколько тиглей различного объема для работа с одним или двумя ТЭНами одновременно.

Алюминий заправляется в тигель как можно плотнее. Для этого исходное сырье желательно измельчить и немного спрессовать. Я использовал для плавки обычную алюминиевую проволоку, поэтому я просто нарезал ее кусачками и плотно спрессовал пасатижами.

При плавлении алюминий значительно уменьшается в объеме по сравнению с исходным материалом (ведь, в принципе, мы затем его и плавим), поэтому в процессе плавки алюминия в домашних условиях нам потребуется периодически добавлять сырье в тигель.

Следует отметить, что это может быть крайне опасно! Все дело в том, что в добавляемом нами сырье где-то может задержаться влага, а при попадании воды в расплавленный алюминий происходит резкий всплеск, и металл может выплеснуться из муфельной печи, повредив вас серьезными ожогами. И уж совсем плачевные последствия будут при попадании расплавленного металла в глаза. Поэтому всегда следите за своей безопасностью - работайте исключительно в защитных очках или маске, а еще лучше - в специальном огнеупорном костюме металлурга.

В процессе плавки алюминия в домашних условиях на поверхности расплавленного металла будет образовываться оксидная пленка и всплывать на поверхность всякий шлак. Количество шлака зависит от качества используемого для переплавки алюминия сырья. Где-то был подкрашен, где-то испачкан - все это уйдет из металла в виде шлака. Непосредственно перед самым литьем расплавленного алюминия по формам шлак рекомендуют снять при помощи специального приспособления.

Также после того, как алюминий расплавился и образовал однородную блестящую каплю, как это делал жидкий терминатор в фильме «Терминатор 2″, тигель рекомендуют еще немного подержать в печи для придания расплавленному алюминию большей текучести. Это сильно упростит дальнейшее его литье.

Что дальше? Очевидно, нужно залить расплавленный алюминий в специально подготовленную литейную форму. Об этом я написал в своем ТехноБлоге Dimanjy отдельную статью, которая так и называется « ». Изучаем, тренируемся, набираемся опыта!

Алюминий – один из самых распространенных металлов на земле. Он присутствует даже в человеческом организме, так что уж говорить об окружающей действительности. В каждом доме или личном автомобиле есть алюминиевые функциональные элементы, детали или узлы, которые, увы, достаточно часто ломаются. Это мебельная и оконная фурнитура, направляющие для дверей и ставен, защелки замков и другие нужные мелочи.

Их можно заменить покупными новыми изделиями, отремонтировать или изготовить самостоятельно. В последних двух случаях и может понадобиться плавка алюминия в домашних условиях.

Характеристики алюминия

Все характеристики металла для домашних самоделок знать необязательно. Но есть несколько моментов, которые могут стать значительными или даже опасными в работе.

Алюминий хорошо поддается литью, плавится при относительно невысокой температуре в 660 °С. Для справки: чугун начинает плавиться при температуре 1100°С, а сталь – 1300 °С.

Поэтому плавка алюминия в домашних условиях на газовой плите трудно осуществима, так как домашние газовые приборы такую температуру обеспечить не могут. Правда, отечественные "кулибины" могут все, но об этом позже.

Снизить температуру плавления алюминия можно, растерев его в порошок или используя в качестве сырья готовый порошковый продукт. Но здесь важным становится еще одно свойство алюминия. Он достаточно активный металл, который при соединении с кислородом воздуха может воспламениться или просто окислиться. А температура плавления оксида алюминия - больше 2000 °С. При плавлении оксид все равно образуется, но в небольших количествах, именно он формирует окалину.

Та же активность может сыграть плохую шутку, если в расплавленный металл попадет вода. При этом происходит взрыв. Поэтому если в процессе плавки нужно сырье добавлять, то нужно следить, чтобы оно было сухим.

Сырье для плавки

Если предстоит плавка алюминия в домашних условиях, из-за сложности работы с порошковым металлом его в качестве сырья не используют.

Можно приобрести алюминиевую чушку или использовать обычную алюминиевую же проволоку, которую нарезать ножницами на небольшие кусочки и для уменьшения площади контакта с воздухом плотно спрессовать пассатижами.

Если не предполагается особо высокое качество изделия, то можно в качестве сырья использовать любые бытовые предметы, консервные банки без нижнего шва или обрезки профиля.

Вторичное сырье может быть окрашено или испачкано, это не страшно, лишние составляющие отойдут в виде шлаков. Только нужно помнить, что вдыхать пары сгоревшей краски нельзя.

Чтобы из вторичного сырья получилась качественная плавка алюминия в домашних условиях, флюсы, задача которых состоит в том, чтобы связывать и выводить на поверхность расплавленного металла все примеси и загрязнения, лучше приобрести готовые. Но можно сделать самостоятельно из технических солей.

Покровный флюс готовится из 10 % криолита и по 45 % хлорида натрия и хлорида калия.

В рафинирующий флюс для получения алюминия без пористости добавляют еще 25 % от общей массы фтористого натрия.

Средства индивидуальной защиты при плавке

Плавка алюминия в домашних условиях – процесс небезопасный. Поэтому нужно пользоваться средствами индивидуальной защиты (СИЗ). Даже если такая плавка нужна один раз на минимальном оборудовании, то по меньшей мере нужно защитить руки, например специальными перчатками сварщика, отлично предохраняющими от ожогов, ведь температура жидкого алюминия - больше 600 °С.

Глаза тоже желательно защищать, особенно если плавка происходит достаточно часто, очками или маской. И совсем в идеале работать нужно в специальном костюме металлурга с повышенной стойкостью к огню и высоким температурам.

Если нужен очень чистый алюминий с использованием рафинирующего флюса, то работать следует в химическом респираторе.

Литейная форма

Если требуется только отлить чистый алюминий для припоя, то литейная форма не нужна. Достаточно использовать стальной лист , на котором расплавленный металл остынет. Но если нужно отлить хотя бы простенькую деталь, то понадобится литейная форма.

Литейную форму можно сделать из скульптурного гипса, именно гипса, а не алебастра. Жидкий гипс заливается в смазанную маслом форму, ему дают немного застыть, периодически встряхивая, чтобы вышли пузырьки воздуха, вставляют в него модель и накрывают второй емкостью с гипсом. В удобном месте нужно в гипс вставить цилиндрический предмет, чтобы в итоге в форме появилось отверстие, так называемый канал, в который будет заливаться расплавленный алюминий. Когда гипс окончательно застынет, две части формы разъединяются, вынимается модель, и форма с готовым слепком соединяется опять.

Изготовить литейную форму можно и из смеси 75 % формовочного песка, 20 % глины и 5 % каменноугольного песка, которая засыпается в специальный ящик из досок и трамбуется. В утрамбованную землю отжимается модель, получившийся отпечаток присыпается тальком и графитом (угольной пылью), чтобы остывшую алюминиевую деталь можно было легко отделить от формы.

Тигель для плавки

Плавка алюминия в домашних условиях требует наличия специальной емкости с носиком из тугоплавкого материала. Это так называемый тигель. Тигли могут быть фарфоровые, кварцевые, стальные, чугунные, изготовленные из корунда или графита. В домашних условиях можно использовать покупной тигель или изготовить его, например, из отрезка стальной трубы достаточно большого диаметра. Правда, для этого нужна болгарка, сварочный аппарат и навыки владения этими инструментами.

Размеры тигля зависят от необходимого количества алюминия, который нужно расплавить. Этот ковш должен равномерно прогреваться, а его тепло - передаваться к сырью.

Печи для плавки

Технология плавки алюминия в домашних условиях достаточно проста. В специальном ковше нагревается лом алюминия до температуры, превышающей температуру плавления этого металла, расплав некоторое время выдерживается в разогретом состоянии, с его поверхности снимается шлак, затем чистый металл разливается в форму для остывания. Время плавки зависит от конструкции печи, то есть той температуры, которую она способна обеспечить.

Если используется паяльная лампа или газовая горелка, то они нагревают алюминий сверху. Правда, печь при этом все равно складывается из кирпичей колодцем без связующего раствора, внутри которого будут прогорать угли для нагревания емкости снизу и поддержания ее в нагретом состоянии.

Примерно так же выглядит конструкция печи, если тигель прогревается снизу с помощью обычных дров и фена для сушки волос. Только в этом случае дрова укладываются в кирпичном колодце не на дно, а на решетку, расположенную на первом ряду кирпичей, а в этом ряду оставляется отверстие для металлической трубы , надетой на горловину фена и закрепленной на ней изолентой. Тиглем в этом случае служит консервная банка, естественно, не алюминиевая, в которой на небольшом расстоянии от верха проделываются диаметрально противоположные сквозные отверстия. В эти отверстия продевается стальной прут, за который банка должна подвешиваться в печи. Фен нужен для нагнетания горячего воздуха в пространство между кирпичами и тиглем. Иногда вместо кирпичей используют металлическую бочку.

Если плавка должна происходить достаточно часто, то можно своими руками изготовить муфельную печь с вертикальной загрузкой тигля или купить готовую.

Плавка с помощью паяльной лампы

Плавка алюминия в домашних условиях паяльной лампой должна происходить не в помещении. Кроме сырья, паяльной лампы , тиглей и кирпичей, нужно подготовить дрова, пассатижи и стальной прут.

Итак, из кирпичей изготовлен небольшой колодец так, чтобы сверху можно было установить ковш с алюминием и стальной небольшой лист. В колодце разжигается костер, который должен немного прогореть, чтобы образовались угли.

Дальше и происходит, собственно, плавка алюминия в домашних условиях. Пошаговая инструкция процесса:

На кирпичи устанавливается емкость с сырьем. Ее нужно греть примерно 15 минут.

После этого на полную мощность включается горелка паяльной лампы и алюминий прогревается сверху.

В течение нескольких секунд начинается процесс, но для того чтобы прогрев был равномерным, металл в емкости нужно аккуратно перемешивать стальным прутом, придерживая ее пассатижами (не забыв при этом надеть рукавицы). Можно обойтись и без прута, периодически встряхивая ковш с помощью тех же плоскогубцев, но очень осторожно.

Когда жидкость становится однородной, нужно пассатижами взять емкость и вылить содержимое на прокаленный стальной лист таким образом, чтобы вся образовавшаяся окалина осталась в ковше, а на лист для застывания попал только чистый металл.

Так обычно из вторичного сырья получают чистый алюминий, если с его помощью нужно запаять алюминиевые детали.

Плавка на дровах или газе

Плавка алюминия в домашних условиях на дровах происходит в легких разборных печах. Минусом такого способа является неконтролируемость процесса. Увеличить или уменьшить температуру нагрева невозможно. Вмешаться в процесс возможно, только сняв емкость с алюминием с огня.

Плавка алюминия в домашних условиях на газу - это единственно возможный вариант для квартиры. Греть емкость нужно долго, периодически сливая расплавленный металл. В таком случае отливка выполняется слоями. Для работы понадобятся две металлические емкости таких диаметров, чтобы одна надевалась на другую. Меньшая служит тиглем. Она с ломом, например нарезанной алюминиевой проволокой, ставится на конфорку, с которой нужно снять рассекатель пламени, бытовой газовой плиты . Над большей емкостью придется предварительно поработать. В ее днище выполняются около десятка небольших отверстий. В два или три из них вкручиваются болты, которые исполняют роль рукояток, за которые пассатижами раскаленную емкость можно поднять.

Эта емкость кверху дном надевается на тигель. Такая конструкция и позволяет прогревать алюминий. Периодически верхнюю емкость нужно снимать и металлическим прутом или ножом перемешивать лом. Перед тем как слить расплавленный металл, с его поверхности нужно снять шлак.

Плавка алюминия в муфельной печи

Муфельная печь – это уже достаточно серьезное оборудование для получения качественного расплавленного металла. Поэтому при плавке используют флюс для очистки алюминия от примесей. И это уже почти производственный процесс, а не плавка алюминия в домашних условиях.

Пошаговая инструкция включает еще и несколько пунктов по подготовке сырья:

Сначала в тигле расплавляется флюс, которого нужно взять в количестве от 2 до 5 % от веса алюминия, а затем в него добавляется лом.
Насколько флюс активен, можно определить по поверхности расплава – она должна быть зеркальной. Если это не так, в расплав добавляется еще немного флюса, затем нужно будет добавить его перед окончанием плавки, чтобы шлак было легче удалять с поверхности металла стальной ложкой.
Плавку нужно вести примерно при 700-750 °С. Это температура красного свечения.
В процессе плавки может потребоваться добавлять сырье в тигель, так как расплавленный металл сильно уменьшается в объеме.
Рафинирующий флюс добавляют при необходимости в конце плавки в количестве 0,25 % от веса расплавленного металла. Выдерживание такой пропорции в домашних условиях – задача непростая. После добавления флюса расплав нужно перемешать ложкой, дать постоять около 5 минут, затем снять шлак.
Когда в результате нагрева алюминий превратился в однородную блестящую каплю, тигель нужно еще некоторое время подержать в печи, чтобы металл стал более текучим.
Затем алюминий из тигля через носик (в этот момент становится понятно, зачем нужен именно такой ковш) заливается тонкой непрерывной струйкой в форму.
После полного остывания форма аккуратно разделяется на половинки, из нее извлекается готовая деталь, которую еще нужно окончательно обработать: просверлить отверстия, если нужно, зачистить и наждачной бумагой отшлифовать поверхность. Вот и все. Процесс завершен.

Так что не стоит заранее пугаться, если предстоит в домашних условиях расплавить алюминиевый лом, чтобы получить чистый металл или изготовить деталь взамен поломавшейся. Серьезные профессиональные навыки для организации такого литейного производства совсем не нужны. Желание и умелые руки обычного мастера-любителя способны творить чудеса.

Многие воспринимают термин «литейное производство» как нечто связанное с большим производством и профессиональными навыками и умениями. Но, по сути, отлить деталь самостоятельно в домашних условиях реально даже для самого гуманитария, ничего не смыслящего в технике литья.

Как отлить деталь из алюминия

Характеристика металла

Алюминий является одним из самых дешёвых, распространённых и доступных металлов, который легко поддаётся механической обработке и литью. Основными особенностями алюминия являются высокая электро- и теплопроводимость, а также повышенная коррозионная стойкость. Температура кипения этого серебристо-белого металла - 2500 °C. Чистый алюминий плавится при температуре в 660 °C, а технический - при 658 °C. Домашние нагревательные приборы навряд ли смогут обеспечить такую температуру, поэтому для отлива алюминиевой детали лучше использовать тигельную муфельную печь.

Муфельная печь и её предназначение

Муфельная печь - незаменимый прибор для нагрева различных металлов самостоятельно в домашних условиях. Такое устройство способно плавить не только алюминий, но и медь и многие цветные металлы, а также высушивать и обжигать изделия из керамики.

Виды муфельных печей

Муфельные устройства для плавления металлов бывают следующих видов:

вакуумные;
воздушные;
газовые;
электрические.

По конструкции они делятся на:

трубчатые;
вертикальные;
горизонтальные;
колпаковые.

Муфельная печь состоит из нагревательной камеры и специального аккумулятора тепла.

Изготовление муфельной печи своими руками

Для изготовления прибора нам понадобятся следующие инструменты и материалы:

проволока;
болгарка;
кирпич (7 шт.);
защитные очки;
молоток;
металлическое ведро;
кусок железа и пр.

Этапы строительства печи:

Для большей функциональности допускается установка двух электронагревателей , которые можно включать по очерёдности либо одновременно. Например, для пайки малого количества сырья включается только один нижний нагреватель, а если масштаб плавки большой - используется два прибора.

Муфельная печь с вертикальной загрузкой очень компактна, что позволяет хранить её на даче, в гараже или на балконе.

Принцип действия печи довольно простой: ёмкость для пайки (тигель) с помещённым туда сырьём устанавливается на рабочую поверхность печи где и нагревается до нужной температуры (660 °C). Нагретый металл выливается в заранее приготовленную литейную формочку, которую можно сделать из гипса или какого-нибудь другого негорючего материала. Для изготовления формы рекомендуется использование белого или скульптурного гипса, который можно приобрести в любом магазине стройматериалов.

Как уже было сказано ранее, для пайки алюминия в печи нужен специальный ковш (тигель), который изготавливается из металла, имеющего температуру плавления боле высокую, чем у алюминия либо из огнеупорного материала. Для изготовления ёмкости для плавки алюминия применяется фарфор, графит, корунд, кварц, сталь или чугун. Ковш можно приобрести в специализированном магазине либо изготовить самостоятельно. Размер тигля определяется предполагаемым количеством сырья для плавления.

Металл необходимо уложить как можно плотнее и немного спрессовать. Так как во время плавления алюминий существенно теряет в объёме, следует периодически добавлять сырьё в ковш.

Важно . Добавляемое сырьё должно быть абсолютно сухим, так как даже малое количество влаги, попавшее в раскалённый алюминий может вызвать резкий всплеск, вследствие которого металл выплёскивается из печи и может причинить вам сильные ожоги, особенно опасно, если расплавленный алюминий попадёт в глаза.

Поэтому перед началом работ следует позаботиться о своей безопасности: приобрести защитные очки или маску, а лучше обзавестись специальным огнеупорным костюмом металлурга.

В процессе плавки металла в домашних условиях, на поверхности раскалённого алюминия будет появляться оксидная плёнка, а также образовываться различный шлак (старая покраска, частички грязи и пр.). Его количество напрямую зависит от качества сырья. Перед тем как разлить расплавленный металл по формочкам, необходимо снять шлак, воспользовавшись специальными приспособлениями. Затем алюминий рекомендуется подержать в печи ещё некоторое время для придания металлу большей текучести. Это значительно упростит его дальнейшее литьё.

Отливаем деталь из алюминия самостоятельно

Рассмотрим самый простой способ пайки детали в домашних условиях.

Нам потребуется:

металлический лом;
ковш для плавки;
формочки.

Этапы процесса:

Подготовить ёмкость для плавки алюминия в домашних условиях. Для этой цели можно использовать кусок стальной трубы.
Изготовить форму. Для деталей, имеющих сложную конструкцию, форма может состоять из нескольких элементов. Форму можно сделать из гипса (скульптурного). Ни в коем случае не используйте алебастр!
Дабы избежать прилипания гипса к ёмкости для формы, необходимо предварительно смазать её маслом.
В процессе заливки гипса, ёмкость необходимо периодически встряхивать, чтобы не допустить образования пузырьков.

Важно . Так как гипс очень быстро твердеет, постарайтесь как можно скорее установить модель детали в гипс. Также в гипс рекомендуется установить небольшой предмет (например, палку), которая послужит каналом для заливки будущей детали.

Хороший хозяин всегда хочет как можно скорее исправить любые неисправности в своем доме. Поэтому сразу после поломки деталей некоторых конструкций, например, раздвижных дверей, он задумывается, как расплавить алюминий в домашний условиях самостоятельно. Этот процесс в целом простой, поэтому достаточно будет один раз попробовать провести всю процедуру, чтобы больше не возникало вопросов, как расплавить алюминий в домашних условиях правильно. В первую очередь потребуется подготовить форму для жидкого материала. Лучше всего сделать ее из досок и опоки. После формирования литейной формы в нее добавляется глина, формовочный песок и каменноугольная пыль. Их идеальное процентное соотношение : 20% на 75% на 5%. Далее потребуется вдавить утрамбованную смесь предмет, по примеру которого будет изготавливаться нужная деталь. Чем четче получится отпечаток, тем качественнее окажется результат. В конце он посыпается тальком.

Для плавления подойдут даже обрезки старого алюминиевого профиля. Также можно приобрести алюминиевую чушку в строительном магазине по самой низкой стоимости (около 60 рублей за килограмм) Если же важно высокое качество изделия, которое планируется создать, то лучше обратить внимание на более дорогой материал и отказаться от использования обрезков. А вот советы, как расплавить алюминий в домашних условиях, будут одинаковы для любого выбранного варианта. Проще всего использовать в процессе готовую печь, например, муфельную или же небольшой горн, который также отлично ее заменит. Кусочки металла укладываются в удобную емкость с носиком, сделанную из чугуна или стали, а затем отправляются в печь и нагреваются. После расплавления алюминий должен находиться при высокой температуре еще 6-7 минут. Только после этого его можно извлекать из печи и медленно выливать в форму, не прерывая струю.

Но печь для плавки алюминия можно сделать и самому. Для этого потребуется взять любую тугоплавкую емкость (например, обычный черпак), газовую горелку и заранее прокаленную пластину из стали. Основание печи будет создаваться из кирпичей. Их нужно будет выложить миниатюрным колодцем, под которым будет разводить огонь. Если же кирпичей под рукой не оказалось, то заменить их можно обычными шампурами. Далее разжигается костер, он необходим для подогрева металла в нижней части, а также для поддержания высокой температуры при выключении горелки. Когда под «печкой» образуется достаточно количество углей, можно будет устанавливать на кирпичи или шампуры тугоплавкую емкость с необходимым количеством алюминия. Она должна подогреваться примерно в течение 17-20 минут. По прошествии этого времени включается горелка на максимальную температуру и направляется на емкость сверху.

Если все этапы пройдены правильно, то процесс плавления начнется уже через пару секунд. Но для отличного результата обязательно нужно следить за тем, чтобы подогрев был однородным. Для этого горячий состав периодически помешивается проволокой из стали или осторожно встряхивается. Главное, на этом этапе надежно защитить руки специальными перчатками от возможных серьезных ожогов. Лучше всего использовать обмундирование профессиональных сварщиков. Кроме того, не стоит забывать, что при плавлении не новой алюминиевой чушки, а старых обрезков профиля, краска с них может испаряться. Поэтому в таком случае следует заранее позаботиться и о защите дыхательных путей. Как только удастся добиться однородности жидкого металла, емкость нужно будет осторожно взять плоскогубцами и перелить ее содержимое в подготовленную ранее форму. Если она не требуется, то – просто вылить алюминий на стальную пластину.

Важно отметить, что в процессе плавления алюминия образуется оскалина. Это оксид обсуждаемого металла. Избежать его появления невозможно, поэтому оценивать однородность результата следует с поправкой на эту самую оскалину. Когда жидкий металл переливается в форму или на пластину, наклонять емкость потребуется таким образом, чтобы оксид алюминия остался в ней. В целом сделать это несложно, если выполнять все действия максимально аккуратно. В тех случаях, когда металл плавится для дальнейшего создания каких-либо деталей или украшений, то заранее следует запастись также специальным шлифовальным инструментом или обычной наждачкой. Чтобы результат получился достойным, готовое изделие после его затвердения и остывания нужно будет тщательно обработать со всех сторон выбранным инструментом.

Литье алюминия в домашних условиях на примере изготовления сувенира.

Здравствуйте!
Сегодня я расскажу вам о своем опыте литье в песок по выжигаемой модели.
Почему именно такой способ заслуживает внимания? Все очень просто! Буквально просто! Дело в том, что есть много разновидностей литья. И так как мы говорим о литье в песок (землю), то и рассматривать будет его варианты.

Полностью процесс вы можете посмотреть на видео в конце статьи!

Литье в песок — самый распространенный способ литья из-за своей простоты и дешевизны. Так что вы без труда сможете отлить что-нибудь из алюминия в домашних условиях или в . До сих пор в современном мире это преобладающая технология. Ключевая разница всех вариантов в том, имеем ли мы одноразовую, выжигаемую в процессе заливки, модель или же у нас есть какая-то мастер модель, которая выполнена из твердых материалов и не может быть разрушена.

Более дешевый вариант — литье по выжигаемым моделям, но при условии, что модель не очень сложная и вы сможете вырезать ее из пенопласта (полистерола).
Литье по невыжигаемой модели требует некой подготовки смеси (об этом я расскажу в следующих статьях), а литье по выжигаемой модели требует лишь сухой песок.

Главным недостатком литья в песок является то, что отливка получается более грубой и шероховатой (чем мельче песок, тем лучше будет отливка) и требует механической обработки.

А теперь непосредственно о литье по выжигаемой модели.

Нам понадобятся:

емкость для формовки;
песок;
пенопласт;
печь с ;
инструмент для обработки пенопласта и готовой отливки.

Прежде всего начинаем работу с шаблона или чертежа, я буду рассказывать на примере отливки сувенира.
Готовим шаблон и вырезаем его. Это нужно для того что бы быстро перенести его на наш пенопласт. Если вы хорошо рисуете, то нарисовать деталь вы можете сразу на пенопласте, это не принципиально. После чего, нам нужно вырезать нашу заготовку. Это и занимает большую часть времени, так как работа кропотливая, а брак практический не поправим (можно вырезать испорченную часть и приклеить на клей кусок нового пенопласта и попытаться вырезать снова).

Дальше я воспользовался (гравером) и обработал грани уже более четко, вырезал отверстия и изделие приобрело узнаваемый вид. Тут, кстати, у меня вышло не с первого раза, так как фреза режет пенопласт как нож масло и из-за кручения утягивается дальше в глубь, поэтому будьте аккуратны и не переусердствуйте. А то придется начинать с начала, что и пришлось сделать мне!

Когда заготовка готова, откладываем ее в сторону и идем за песком. При необходимости просейте его и подготовьте для формовки. Берем заранее подготовленную емкость (не важно какая она, лишь бы в ней можно было бы полностью утопить деталь и засыпать песком). Сперва засыпаем немного песка на дно, что бы заготовка не касалась формы, а после начинаем подсыпать песок и периодически растрясываем ящик для того, что бы песок равномерно заполнил все неровности и отверстия.
У меня не поместился самый хвостик ножа в форму, поэтому пришлось «наращивать» форму еще одной баночкой. Литник я уже сделал из мокрого песка, что бы он держал свою воронкообразную форму.

Вот и все! подготовка к литью закончена, остается лишь расплавить алюминий и залить его!

Алюминий плавится при температуре 600 градусов, поэтому нам подойдет и простой костер.
А в качестве тигля сгодится металлическая банка. Для разовой плавки подойдет даже консервная, только убедитесь, что она железная, а не такая же алюминиевая иначе, банка расплавится быстрее металла и все окажется в вашем костре или и вовсе нанесет вам повреждения. Будьте аккуратнее и соблюдайте технику безопасности!

Когда алюминий расплавился, то можно добавить немного буры или более простой вариант — соды и соли. Это поможет вывести шлаки из металла и сделает его более текучим. Поэтому делаем шарик с содой и солью из фольги и бросаем прямо в расплавленный металл, при этом хорошо, если у вас рядом окажется стальная ложка, ну или на край деревянная палочка. Проталкиваем шарик на дно расплава и расплав начинает немного булькать. Весь мусор, что всплыл на поверхность нужно удалить. Это так же удобно делать ложкой или другой металлической вещью похожей на ложку. После этой процедуры поверхность расплавленного алюминия должна быть гладкой и зеркальной. Теперь-то и можно заливать металл в нашу форму!

Аккуратно заливаем в форму. Если вы делаете это в закрытом помещении, стоит позаботиться о вытяжке. Вообще, при работе с огнем стоит очень серьезно к этому относиться. При заливки пенопласт воспламенится и начнет выгорать. Будьте готовы и внимательны! Проливаем нашу отливку с запасом. Что бы лишний металл в литнике предавал веса и был запас на усадку металла. Все это улучшит ее качество итоговое.

После заливки нужно немного подождать, прежде чем вынимать заготовку, металлу нужно время, что бы остыть и схватиться. Ждать сутки до полного остывания нет необходимости, достаточно 10-15 минут.

Во время своей отливки я заметил, что появился наплыв в виде тонкого слоя. Это вероятно связано с тем, что я плохо растрес песок и осталась какая-то полость, в которую и затек металл. Но все это оказалось поправимо.

Внешние стороны я обработал болгаркой, а внутренние- бормашиной.
И вот такой вот у меня получился сувенир, из которого я потом сделал ложку!

Полный процесс вы можете посмотреть на видео, там же в конце есть и эпичный краш тест нашей отливки и все это сопровождается долькой юмора.