I en verden drevet av maker-trenden og kreativitet, har en metallstøping hjemme Det har blitt interessant for produksjons- og håndverksentusiaster, eller for å starte en hjemmebedrift. Denne fascinerende prosessen gir muligheten til å støpe og gi liv til et bredt spekter av metallgjenstander, fra unike dekorative deler til funksjonelle komponenter i motorer, strukturer, etc.
I denne artikkelen skal vi se alt du trenger å vite for å ha et metallstøperi hjemme, i tillegg til å anbefale noen må ha produkter for det, og slik at du kan fordype deg i spennende verden av DIY med metaller...
Anbefalte produkter
For å starte smelt metaller trygt hjemme For å kunne lage ting som en profesjonell, trenger du følgende produkter:
digel av grafittkarbid
Form for smeltet metall
Bentonittpulver for å lage tilpassede sandformer for å helle smeltet metall
Metallsmelteovn
Flammefri induksjonsvarmer
stål ambolt
smiing
Smedhammer
Termiske hansker
Støperitang
Øvre varmeskjold
Flammehemmende klær
Brannslokkingsapparat
Antigassmaske
Førstehjelpsutstyr
Andre smedverktøy
Andre smykkeverktøy
Hva er et metallstøperi?
en metallstøping refererer til en industriell eller håndverksprosess der et metall smeltes og helles i en form for å forme et bestemt stykke. Under denne prosessen blir metallet som kommer direkte fra mineralet eller fra tidligere produserte metallstykker utsatt for en høy temperatur for å nå smeltepunktet til metallet eller legeringen.
Når den er smeltet, hell i en form som er forhåndsdesignet for å skape en bestemt form og størrelse. Når metallet avkjøles og stivner i formen, oppnås et metallstykke med ønsket form, enten det er for å lage et smykkeobjekt med edle metaller, for mekaniske eller strukturelle deler med tilpassede former, eller for å lage ingots og selge dem.
Denne prosessen er viktig i produksjon og har utviklet seg gjennom historienved hjelp av ulike metoder og teknologier. Men tenk, hvis du for tusenvis av år siden kunne smelte metall med rudimentær og primitiv praksis, med dagens teknologi kan du gjøre det hjemme raskt, trygt og effektivt...
Stages
Støpeprosessen, enten i en industri eller hjemme, består av en serie av grunnleggende stadier, som:
- Først oppnås metallet som skal smeltes, enten fra rent mineral, fra andre deler av det metallet som vi ønsker å gjenbruke eller resirkulere, etc.
- Dette metallet introduseres i en digel, der varme tilføres i ovner eller gjennom induksjon, og dermed smelter metallet når det når smeltepunktet.
- Metallet overføres i flytende tilstand til en bestemt form.
- Prosess for herding eller avkjøling av den nydannede gjenstanden.
- Gjennomgå fase av sluttproduktet, påfølgende overflatebehandling (malt, utskjæring, hamring, sveising,...).
Selvfølgelig, når metallet er hentet direkte fra malmen, må noen ekstra stoffer tilsettes for å lage iurenheter fjernes av slagget, selv om dette ikke er nødvendig hvis du lager det av allerede rent metall.
tømt
Selv om støping av et metall Det kan virke enkelt, du må huske på flere ting. Og når du først varmer opp materialet og når den optimale temperaturen, er metallet klart til å helles i flytende form i en form. Men denne flyten gjennom støpesystemet og hulrommet er et avgjørende stadium i støpeprosessen. For at dette trinnet skal lykkes, er det viktig at metallet flyter ustørknet gjennom alle områder av formen før herding, husk at ikke alle former er enkle former.
Innflytelsesrike faktorer i tømmeprosessen inkluderer:
- Helletemperatur: Det refererer til temperaturen på det smeltede metallet på det tidspunktet det innføres i formen. Den avgjørende forskjellen her er mellom støpetemperaturen og temperaturen hvor størkningen begynner (smeltepunktet for et rent metall eller væsketemperaturen for en legering). Denne temperaturforskjellen kalles noen ganger "overoppheting". Dette bør være så lite som mulig for å sikre tilstrekkelig fylling av formen, siden både oksidasjonshastigheten og løseligheten av gasser i det flytende metallet avhenger av temperaturen.
- hellehastighet: refererer til hastigheten som smeltet metall helles i formen. Hvis hastigheten er for lav, er det fare for at metallet avkjøles før det fyller hulrommet helt. Hvis hellehastigheten er for høy, kan det skape turbulens og bli et alvorlig problem, som kan forårsake erosjon av muggsanden og fange opp gasser og slagg i det smeltede metallet.
- Turbulens i strømmen: oppstår når flytende metall kommer i kontakt med veggene i formen og avhenger av hastigheten, viskositeten til det flytende metallet og fyllingssystemets geometri. Det er viktig å unngå turbulent strømning da det fremmer større interaksjon mellom metallet og luften, noe som resulterer i dannelsen av metalloksider som kan bli fanget under størkning, og forringe kvaliteten på støpegodset. I tillegg kan turbulent strømning forårsake overdreven muggerosjon på grunn av påvirkningen av den smeltede metallstrømmen.
Krystallisering
Para obtener una krystallstruktur i metaller, kreves en kontrollert kjøleprosess etter støping. Den krystallinske strukturen i metaller dannes når atomer eller ioner organiseres på en ryddig og repeterende måte i et tredimensjonalt nettverk, noe som gir materialet dets nye og svært interessante egenskaper.
Når et metall smelter, forårsaker metallets flytende tilstand at atomene blir forstyrret, bryter bindingene og beveger seg fritt. På den annen side, hvis metallet avkjøles, binder disse atomene seg igjen, men på en uordnet måte. Men hvis avkjølingen er kontrollert, kan atomene få en ønsket krystallinsk struktur. Dette oppnås gjennom en jevn og svært langsom avkjøling.
Under avkjøling dannes det små ordnede grupperinger av atomer, og litt etter litt blir de flere og flere, noe som produserer veksten av krystallen og sprer metallet gjennom hele strukturen. Imidlertid kan dette krystallinske nettverket endres etter noe arbeid som laminering, bråkjøling, herding eller smiing, og en rekrystalliseringsprosess. Dette består i utgangspunktet av å varme opp metallet til en temperatur der atomene bryter bindingene, og deretter avkjøle det igjen for å oppnå den jevne strukturen.
Det er noen andre prosesser for å produsere krystaller i metaller, for eksempel de som bruker metallurgisk pulver som komprimeres og utsettes for en sintringsprosess med kontrollert oppvarming slik at pulverene smelter sammen og danner en tett krystallinsk struktur, men dette er mer komplekst...
Hvilke metaller kan jeg smelte hjemme?
Svaret på dette spørsmålet er: alle. Alle metaller kan smeltes, så lenge de er innen rekkevidde, og ikke er farlige eller forbudte for salg, for eksempel radioaktive metaller. Den andre tingen du bør vurdere for å vite om du kan smelte et metall eller ikke, er temperaturen som oppnås av induksjonssystemet eller ovnen, siden avhengig av smeltetemperaturen til metallene, vil du bare kunne smelte noen av dem. For eksempel:
- Gallium (Ga) – 29,76 °C.
- Rubidium (Rb) – 39,31 °C
- Kalium (K) – 63,5 °C
- Tinn (Sn) – 231,93°C
- Bly (Pb) – 327,46 °C
- Sink (Zn) – 419,53 °C
- Aluminium (Al) – 660,32 °C
- Kobber (Cu) – 1.984 XNUMX °C
- Jern (Fe) – 1.535 XNUMX °C
- Nikkel (Ni) – 1.455 °C
- Sølv (Ag) – 961,78 °C
- Gull (Au) – 1.064 XNUMX °C
- Platina (Pt) – 1.768 XNUMX °C
- Titan (Ti) – 1668 ºC
Så mye for rene metaller, men det har vi også legeringer at vi kan smelte, som:
- Rustfritt stål: mellom 1,370°C og 1,480°C.
- Bronse: i området 900°C til 1,000°C, avhengig av sammensetningen.
- Messing: varierer mellom 900°C og 940°C, avhengig av andelen kobber og sink.
- Nikkeljern (Invar): er omtrent 1,430°C.
- Aluminium bronse: Det er vanligvis i området 625-675°C.
Det må sies at måten disse metallene avkjøles på (sakte eller sakte) kan endre deres indre struktur, gjøre dem hardere eller mer sprø, og til og med oppnå krystallisering av sin atomstruktur for å oppnå smarte metaller ...
Jernholdige og ikke-jernholdige metaller
Det er nødvendig å skille godt mellom jernholdige og ikke-jernholdige metaller, siden de har forskjellige egenskaper. På den ene siden har vi jernholdig metall:
- Jernholdig: De er de metallene som inneholder jern, som mykt jern, stål, rustfritt stål, etc., og dermed opptil hundrevis av kjente legeringer. Jernmetallurgi står for omtrent 90 % av den globale metallproduksjonen. Jern er kjent for sin tetthet, dets styrke når det kombineres med karbon, dets brede tilgjengelighet og enkle raffinering, samt dets mottakelighet for korrosjon og dets magnetiske egenskaper. Opprettelsen av jernlegeringer ved å inkorporere forskjellige elementer, i spesifikke proporsjoner, gjør at en eller flere av disse egenskapene kan svekkes eller elimineres.
- ikke-jernholdige: refererer til prosessen med å smelte metall som ikke er jern eller som ikke inneholder jern. Eksempler på disse metallene er bly, kobber, nikkel, tinn, sink og i tillegg edle metaller som gull, sølv og platina. Det er viktig å skille disse støpeprosessene fra jernholdige metaller, siden de krever forskjellige prosedyrer og ressurser, spesialisert avhengig av metallet som skal bearbeides. De har en tendens til å være mer reaktive enn jernholdige materialer. Gjennom hele prosessen kreves det spesielle filtre for å fjerne reaktive gasser som kan skade metallet, som slagg eller hydrogen, som kan hindre metallrensing. I tillegg brukes tørketromler for å holde de ikke-jernholdige konsentratene fri for fuktighet og spesialisert sand brukes til fremstilling av formene. Når det gjelder teknikker som brukes, er prinsippet for støping av ikke-jernholdige metaller likt det for jernholdige metaller, selv om noen spesialiserte teknikker for fylling av støpeform brukes, for eksempel trykkinjeksjon, som garanterer å få deler med mye større dimensjoner presise og bedre kvalitet overflater .
resirkulere og vinn
Å støpe metall hjemme er en spennende aktivitet som, hvis den gjøres riktig og trygt, kan gi muligheter til å tjene penger, enten ved å selge dine smykker, metallskulpturer osv., eller ved å resirkulere en mengde metallgjenstander og selge de resulterende blokkene etter vekt. Her er noen ideer:
- Juveler: Du kan smelte ned smykker du ikke trenger eller liker (eller andre gjenstander du vet inneholder edle metaller), enten det er gull eller sølv, for å lage et unikt stykke og selge det etter vekt. Husk at et gram gull har en ganske viktig pris...
- Elektrisitet: Mange elektriske og elektroniske elementer inneholder store mengder kobber, for eksempel kabler. Har du gamle ledninger, ødelagte motorer med kobberviklinger osv. kan du få tak i dette ettertraktede metallet.
- Bokser: Aluminiumsbokser som brukes til drinker kan smeltes ned og det resulterende aluminiumet selges deretter, en måte å tjene penger på noe som blir kastet. Noe lignende kan skje med blikkboksene som brukes til mange konserver, selv om denne andre legeringen er billigere enn aluminium.
- andre: enten det er bjelkestykker, profiler, stenger, skrap, deler fra et skrotverk, gamle gjenstander osv., avhengig av hvilken type metall de er, kan de også smeltes for å resirkulere dem og få andre former eller for å selge dem etter vekt på et tidspunkt spesialisert.
Andre ideer å gjøre
Selvfølgelig, hvis du ønsker å komme vekk fra bare resirkulering og salg av metall etter vekt, kan du også gjøre mye mer:
- Stykker: tilbyr støperitjenester for å lage reservedeler eller restaurere metallkomponenter for folk som restaurerer antikke biler, motorsykler eller metallmøbler.
- Kunstnerisk og dekorativ støping: Lag dekorative ting til hjemmet som dørhåndtak, møbelknapper eller spesialtilpassede metalllamper.
- Trofeer og premier: Forsyn lokale sportsbegivenheter, konkurranser eller prisutdelinger med spesialtilpassede metalltrofeer og priser.
- Strukturer: Smelt ned metall for å lage uvanlige eller ikke lettsolgte strukturer, eller kanskje deler for reparasjoner på deler som ikke lenger produseres.
- Joyería- Du kan smelte edle og edle metaller for å lage dine egne personlige smykker og bli en motedesigner.
Sikkerhetstiltak for smelting av metall
Metallstøping er en aktivitet som innebærer betydelig risiko, så det er viktig å følge passende sikkerhetstiltak for å beskytte din helse og velvære. Nedenfor er noen viktige sikkerhetstiltak å ta når du støper metall:
- Personlig verneutstyr: Bruk alltid personlig verneutstyr, inkludert vernebriller, passende støvler, varmebestandige hansker, brannsikre forklær og, i noen tilfeller, hjelmer og øyevern. Du kan også trenge en maske, siden det i noen tilfeller kan produseres giftige gasser som du ikke bør inhalere.
- Sikkert arbeidsområde: Etabler et godt ventilert, dedikert arbeidsområde for metallstøping, gjerne i verksted eller garasje. Sørg for at den er fri for brennbare gjenstander og at egnede brannslukningsapparater er tilgjengelig. Også, hvis området har lav luftfuktighet, mye bedre, siden tilstedeværelsen av vann i miljøet kan forårsake noen problemer i prosessen.
- Tilstrekkelig ventilasjon: Smelting av metall i hjemmet kan frigjøre giftig røyk og damper når du smelter visse gjenstander. Bruk et passende ventilasjonssystem, for eksempel en røykavsug, eller arbeid utendørs for å unngå å inhalere disse farlige kjemikaliene.
- Brannkontroll: Hold et tørt kjemisk brannslukningsapparat klassifisert for type D (brennbart metall) brann i nærheten av arbeidsområdet ditt. Ha også en bøtte med sand eller et brannteppe for hånden. Bruk aldri vann til metaller som har svært høye temperaturer, da dette kan forårsake en større hendelse.
- Sikkert støpeutstyr: bruker ovner eller smelteutstyr spesielt utviklet for denne oppgaven. Inspiser utstyret regelmessig for å sikre at det ikke er gasslekkasjer eller elektriske problemer.
- Riktig håndtering av metaller: Håndter smeltede metaller forsiktig og bruk passende pinsett eller verktøy. Unngå kontakt, sprut osv., og hold alltid kjæledyr og barn unna under prosessen for å unngå ulykker.
- Førstehjelp: Du bør alltid ha et førstehjelpsutstyr for hånden i nærheten av arbeidsområdet ditt og vite hvordan du bruker det. Brannskader er en vanlig risiko, så du bør vite hvordan du behandler dem riktig. Og hvis det er alvorlige brannskader, gå raskt til legevakten.
- Opplæring og erfaring: Før du begynner å støpe metall, søk opplæring og få erfaring. Lær om typene metaller og deres smeltepunkter, samt sikre støpeteknikker, hva du kan og ikke kan gjøre osv. Gjør deg kjent med kjemikaliene som er involvert i metallstøping og de tilhørende risikoene. Sørg for at du kjenner de spesifikke sikkerhetstiltakene for hver type metall.
Husk at metallstøping er en aktivitet som krever kunnskap og erfaring, så det er viktig å lære av pålitelige kilder og alltid være årvåken med hensyn til sikkerhet.
Kan jeg lage legeringer?
Svaret på dette andre spørsmålet er ja.. Du kan lage dine egne legeringer, så lenge de er mellom metaller som kan legeres med hverandre, siden det er noen som ikke kan blandes. Derfor bør du vite hva mulighetene er før du fortsetter å blande metaller uten rim eller grunn.
Så godt som alle metaller kan legeres, det vil si kombineres med andre metaller eller elementer for å lage legeringer med spesifikke og nye egenskaper. De mest gunstige metaller til legeringene er:
- Jern (Fe): Det er et uedelt metall for mange legeringer, for eksempel stål, som er en legering av jern og karbon. Stål er mye brukt i industri og konstruksjon på grunn av sin styrke og holdbarhet.
- Aluminium (Al): Aluminium er legert med andre metaller, som kobber, silisium, sink og magnesium, for å lage legeringer som er lette og motstandsdyktige mot korrosjon. Eksempler er aluminiumslegeringer som brukes i romfarts- og bilindustrien.
- Kobber (Cu): Den brukes i en rekke legeringer, inkludert bronse (kobber og tinn) og messing (kobber og sink). Disse legeringene er kjent for sin styrke, elektriske ledningsevne og estetiske egenskaper.
- Nikkel (Ni): Det er kombinert med andre metaller, som jern eller krom, for å lage korrosjonsbestandige legeringer, som rustfritt stål og Monel.
- Titan (Ti): Den brukes i legeringer i romfart og medisinsk industri på grunn av sin høye styrke og lave tetthet. Den vanligste legeringen er Ti-6Al-4V (Titan-6% Aluminium-4% Vanadium).
- Lead (Pb): Den brukes i legeringer, som bly-tinn, for lodding og motbalansering på grunn av sin høye tetthet.
- Sink (Zn): Den er kombinert med andre metaller for å lage legeringer som messing og zamak. Messing er mye brukt i produksjon av musikkinstrumenter og dekorasjoner, mens zamak brukes i avstøpninger.
- Tinn (Sn): Den brukes i sveiselegeringer og til fremstilling av gjenstander som kjøkkenutstyr og emballasje.
- Sølv (Ag): Det er kombinert med andre metaller, for eksempel kobber, for å lage legeringer som sterlingsølv som brukes i smykkefremstilling.
- Gull (Au): Det er kombinert med andre metaller for å lage legeringer som brukes i smykkeproduksjon, for eksempel 18K gull (Au-75%, Cu-25%), etc.
Dette er bare noen få eksempler, og det er mange andre legeringer som brukes i ulike industrielle applikasjoner, fra romfart til konstruksjon og elektronikk. Legeringer gjør at egenskapene til metaller kan justeres for å møte spesifikke behov i et bredt spekter av bransjer.