Odlewnictwo - Strona Główna - Politechnika Gdańskarskoblik/tm/pliki/ODLEWNICTWO.ppt · PPT...

Odlewnictwo

dr inż. Robert SkoblikKatedra Inżynierii Materiałowej i

Spajania

Literatura1. Błaszkowski K.: Technologia formy i rdzenia. Warszawa: WSiP 1979.2. Chudzikiewicz R., Briks W.: Podstawy metalurgii i odlewnictwa. Warszawa: PWN 1977.3. Górny Z., Lech Z.: Odlewanie kokilowe stopów metali nieżelaznych. Warszawa: WNT 1975.4. Jopkiewicz A., Pawlak M., Paczyniak T., Żakowski C., Kaczorowski R.: Odlewnictwo. Laboratorium. Łódź: Wyd. Politechniki Łódzkiej

20015. Kosowski A.: Zarys odlewnictwa i wytapianie stopów. Kraków: Wyd. AGH 20016. Lewandowski L.: Materiały formierskie. Laboratorium. Kraków: Wyd. AGH 1997.7. Longa W.: Krzepnięcie odlewów w formach piaskowych. Katowice: Śląsk 1973.8. Murza - Mucha P.: Techniki wytwarzania - odlewnictwo. Warszawa: PWN 1978.9. Perzyk M., Błaszkowski K., Haratym R., Szczepanik., Waszkiewicz S. Materiały do projektowania procesów odlewniczych. Warszawa:

Wyd. Politechniki Warszawskiej 1981.10. Perzyk M., Waszkiewicz S., Kaczorowski M., Jopkiewicz A.: Odlewnictwo. Warszawa WNT 200011. Poradnik inżyniera. Odlewnictwo. Warszawa: WNT 1986. 12. Praca zbiorowa. Wybrane zagadnienia z technologii odlewnictwa. Warszawa: Wyd. Politechniki Warszawskiej 1982. 13. Praca zbiorowa: Podstawy odlewnictwa - ćwiczenia laboratoryjne. Poznań: Wyd. Politechniki Poznańskiej 1993. 14. Praca zbiorowa. Ćwiczenia laboratoryjne i projektowe z odlewnictwa. Warszawa: Wyd. Politechniki Warszawskiej 1978. 15. Praca zbiorowa. Odlewnictwo. Ćwiczenia laboratoryjne z technologii formowania , topienia i odlewania metali. Gliwice: Wyd.

Politechniki Śląskiej 1993. 16. Materiały do ćwiczeń laboratoryjnych z technik wytwarzania. Odlewnictwo i obróbka plastyczna (Red. S. Butnicki). Gdańsk: Wyd.

Politechniki Gdańskiej 1984. 17. Rączka J., Tabor A.: Technologia Odlewnictwa. Projektowanie. Kraków: Wyd. Politechniki Krakowskiej 1994. 18. Rączka J., Stryjski J., Tabor A.: Technologia Odlewnictwa. Projektowanie nowoczesnych metod wykonywania odlewów. Kraków: Wyd.

Politechniki Krakowskiej 1994. 19. Skarbiński M.: Technologiczność konstrukcji maszyn. Warszawa: WNT 1977.20. Skoblik R., Wilczewski L.: Odlewnictwo i obróbka plastyczna. Laboratorium. Gdańsk: Wyd. Politechniki Gdańskiej 199721. Tabor A.: Wybrane zagadnienia z odlewnictwa. Kraków: Wyd. Politechniki Krakowskiej 199822. Szweycer M., Nadolska D.: Metalurgia i odlewnictwo. Poznań: Wyd. Politechniki Poznańskiej 2002

Wiadomości wstępne

• Odlewnictwo – proces technologiczny wykonywania przedmiotów metalowych poprzez wypełnianie form odlewniczych stopionym metalem.

• Ze względu na rodzaj wlewanego do formy metalu dzielimy na:

- odlewnictwo żeliwa, - odlewnictwo staliwa, - odlewnictwo metali nieżelaznych ciężkich, - odlewnictwo metali nieżelaznych lekkich.

Metody wytwarzania odlewów

[8]

Metody wytwarzania odlewów

[12]

Podstawowe pojęcia w odlewnictwie

• Odlew – wyrób metalowy wykonany drogą zalewania form odlewniczych ciekłym metalem.

• Forma odlewnicza - zespół elementów, które po złożeniu tworzą gniazdo (wnękę) o kształtach odpowiadających kształtowi odlewu oraz układu wlewowego.

• Model – przyrząd do odwzorowania w formie odlewniczej kształtów zewnętrznych odlewu.Znaki rdzeniowe – elementy modelu nie odtwarzające odlewu – służące do wykonania gniazd rdzennikowych w które wchodzą rdzenniki rdzenia.

• Rdzenie – elementy formy odlewniczej odtwarzające kształty wewnętrzne odlewu. Składają się z rdzenia właściwego i rdzennika wchodzącego w gniazda rdzennikowe.

• Rdzennica – przyrząd służący do wykonania rdzenia.• Masa formierska i rdzeniowa – mieszanina podstawowych i pomocniczych

materiałów formierskich służąca do wykonania form jednorazowych i rdzeni.

Operacje procesu wykonania odlewu

1. Wykonanie rysunków odlewu, modelu i formy w oparciu o rysunek konstrukcyjny gotowego wyrobu.

2. Wykonanie modeli i skrzynek rdzeniowych ( zestawu modelowego).3. Przygotowanie mas formierskich i rdzeniowych.4. Wykonanie form i rdzeni.5. Suszenie rdzeni i niekiedy form.6. Składanie i przygotowanie form do zalewania.7. Przygotowanie ciekłego metalu.8. Zalanie form ciekłym metalem.9. Wybicie odlewów z form i rdzeni z odlewów.10. Usunięcie układów wlewowych i oczyszczenie odlewów.11. Ewentualna obróbka cieplna odlewów z powtórnym ich czyszczeniem.12. Ewentualna naprawa odlewów.13. Kontrola techniczna i odbiór odlewów.

Układ czynności w odlewni

[2]

Etapy wykonania odlewu

Etapy wykonania odlewu: a) rysunek gotowego wyrobu, b) rysunek odlewu, c) model, d) rdzennica,e) Złożona forma odlewnicza, f) wybity odlew; 1 – naddatek, 2 – znaki rdzeniowe, 3 – połówki rdzennicy, 4 – rdzeń, 5 – skrzynki formierskie, 6 – gniazda rdzeniowe, 7 – forma układu wlewowego, 8 – układ wlewowy [2]

Rysunek odlewu

• W celu wprowadzenia do produkcji nowego wyrobu konieczne jest opracowanie dokumentacji technologicznej, w której skład wchodzą :- rysunek konstrukcyjny gotowego wyrobu,- rysunek koncepcyjny sposobu odlewania,- rysunek surowego odlewu,- rysunki konstrukcyjne zespołu modelowego- rysunek formy odlewniczej,- rysunki oprzyrządowania specjalnego,- karta technologiczna,- karty instrukcyjne,- karta kalkulacyjna wykonania odlewu,- karta prób,

- warunki techniczne odlewu.

Rysunek surowego odlewu

• Rysunek surowego odlewu powinien zawierać:- dane rozpoznawcze,- powierzchnię podziału formy odlewniczej,- bazy obróbkowe dla wyjściowej operacji obróbkowej,- naddatki na obróbkę skrawaniem, - naddatki technologiczne,- pochylenia i zbieżności ścian odlewu zgodnie z płaszczyzną podziału formy,- układ wlewowy i nadlewy,- dopuszczalne odchyłki wymiarowe dla tych powierzchni nieobrabialnych, dla których odchyłki te odbiegają od normy,- dane dotyczące specjalnych wymagań stawianych odlewom, np. obróbka cieplna, wymagania co do twardości itp.

• Dane rozpoznawcze (nazwa przedmiotu, nr surowego odlewu), tworzywo, miarę skurczową i klasę dokładności) odlewu wpisuje się w tabliczce rysunkowej.

Rysunek surowego odlewu• Powierzchnia podziału formy ma na celu umożliwienie wyjęcia modelu z formy

w czasie formowania, a w przypadku dużych odlewów powierzchnię podziału formy stosuje się także w celu zmniejszenia ciężaru dużych modeli. Powierzchnia podziału formy dzieli odlew, formę i skrzynkę odlewniczą na dwie lub więcej części i przebiega ona zasadniczo przez największy przekrój przedmiotu. Na rysunku surowego odlewu zaznacza się ją w postaci osi kolorem niebieskim i nad osią pisze się „G” w kolorze niebieskim, a pod osią „D” również w kolorze niebieskim lub oznacza się jak na rys. Przykład zastosowania i oznakowania powierzchni podziału formy przedstawiono na rys.


• Powierzchnie odlewu, które w późniejszym toku procesu technologicznego będą poddane obróbce skrawaniem, muszą posiadać naddatki o odpowiedniej wielkości. Wielkość naddatku na obróbkę mechaniczną jest znormalizowana i zależy od klasy dokładności odlewania, wielkości danej powierzchni oraz od rodzaju materiału odlewanego ( rys. c).

• Naddatki technologiczne są to te części bądź fragmenty odlewu, które są trudne lub wręcz niemożliwe do wykonania na drodze odlewania w kształcie przedstawionym na rysunku konstrukcyjnym gotowego wyrobu.

c naddatki na obróbkę

d naddatki technologiczne jako wypełnienie

otworów i wnęk


•Najczęściej spotykane naddatki technologiczne to:

- wypełnianie wnęk i otworów, które odlewa się jako pełne ( rys. d ),

- łączniki zabezpieczające odlew przed odkształceniami i pęknięciami przy stygnięciu, obróbce cieplnej i wykończeniu,

- dodatkowe nadlewki służące do ustalenia i uchwycenia przedmiotu podczas obróbki mechanicznej ,

- naddatki na skurcz ,

- naddatki wynikające z pochyleń ścian odlewu nie przewidzianych na rysunku przedmiotu.

Układ wlewowy

• Układem wlewowym nazywa się system kanałów wykonanych w formie odlewniczej, który powinien spełniać następujące zadania: - doprowadzenie ciekłego metalu do ustalonych miejsc wnęki formy z wymaganą prędkością, - zatrzymanie płynących z metalem zanieczyszczeń i żużla, - uzyskanie odpowiedniego rozkładu temperatur metalu wypełniającego formę oraz regulowanie zjawisk cieplnych podczas krzepnięcia i stygnięcia odlewu, - zasilanie krzepnącego odlewu ciekłym stopem.

• Pierwsze trzy zadania spełniać może część wprowadzająca układu wlewowego, natomiast ostatnie zadanie spełniają części układu zwane nadlewami lub ochładzalnikami.

Układ wlewowy

Odlew z układem wlewowym i nadlewami: 1 – zbiornik wlewowy, 2 – wlew główny, 3, 4 i 12 – wlewyrozprowadzające, 5 – wlewy doprowadzające, 6 – oddzielacz, 7 – przelew, 8, 9 – nadlewy górne, 10 – nadlew boczny, 11 – szyjki nadlewów [5]

Typy układów wlewowych

Schematy położenia odlewu w formie odlewniczej w zależności od poziomu doprowadzenia metalu do wnęki formy [16]

Modele odlewnicze

•Model odlewniczy jest pomocniczym przyrządem o kształcie zewnętrznym odlewanego przedmiotu z pewnymi zmianami podyktowanymi względami odlewniczym . Wymiary modelu powiększone są o wielkości skurczu metalu w czasie krzepnięcia.

•Pod względem konstrukcyjnym modele możemy podzielić na grupy: I- modele bezpośrednio odtwarzające kształt odlewu: są to modele

bezrdzeniowe, czyli tzw. modele naturalne, II - modele pośrednio odtwarzające kształt odlewu, wymagające

stosowania skrzynek rdzeniowych (rdzennic),III - modele uproszczone.•Wszystkie modele można wykonać jako modele dzielone i niedzielone

i z częściami odejmowanymi.•Do formowania ręcznego, czyli do produkcji jednostkowej i

małoseryjnej wykonuje się je z drewna. Znacznie bardziej trwałe są modele metalowe wykonywane najczęściej ze stopów aluminium, miedzi i żeliwa.

Modele odlewnicze naturalnea) b)

Model naturalny niedzielony; a) bez części odejmowanej, b) z częścią odejmowaną: 1 – część odejmowana [5]

Modele odlewnicze niedzielone

Modele odlewnicze – ze znakami rdzeniowymi - niedzielone :a) bez części odejmowanej, b) z częścią odejmowana [5]

Modele odlewnicze dzielone

Modele naturalne dzielone: a) bez części odejmowanej, b) z częścią odejmowaną,1 – płaszczyzna podziału [5]

Modele odlewnicze dzielone

Modele odlewnicze – ze znakami rdzeniowymi – dzielone: a) bez części odejmowanej, b) z częścią odejmowaną [5]

Modele odlewnicze uproszczone

Rodzaje modeli uproszczonych: a) modelszkieletowy i przekrój odlewu, 1 – modele kołnierzy, 2 – znaki rdzeniowe, 3 – żebra,4 – żebra podłużne; b) wzornik o pionowej osi obrotu; c) wzornik o poziomej osi obrotu,d) wzornik przesuwany; e) wzornik segmentowy1 – czop, 2 – wzornik, 3 – ramię; f) modeleklocki; g) modele przymiary kontrolne [5]

Rdzennice skrzynkowe

Rdzennica skrzynkowa: 1 – kołki ustalające, 2 – wzmocnienia, 3 – rdzeń [5]

Rdzennice ramkowe

a) b)

Rdzennica ramkowa: a) zwykła, otwarta, ustawiona na płycie podrdzeniowej; b) z obejmą, ze zdjętym jednym bokiem [5]

Rdzennica z pancerzem

Rdzennica z pancerzem: 1 – pancerz,2 – wewnętrzne części rdzennicy [5]

Materiały formierskie• Materiały formierskie służą - po odpowiedniej przeróbce - do wykonywania form i rdzeni. Dzielą

się na główne i pomocnicze. Masą formierską lub rdzeniową nazywa się mieszaninę głównych i pomocniczych materiałów formierskich z wodą, dobranych w odpowiednich proporcjach i odpowiednio przygotowanych.

• Główne materiały formierskie to: piaski formierskie - niektóre z sypkich i luźnych skał osadowych, składające się głównie z

ziarn kwarcu o nieregularnych kształtach, gdzie zawartość osnowy ziarnowej wynosi minimum 65% ciężaru. W piaskach tych może występować naturalne lepiszcze mineralne - w ilości do 35%. Poza piaskami formierskimi mogą być stosowane inne minerały charakteryzujące się wysoką ognioodpornością oraz posiadające mniejszą rozszerzalność cieplną jak np. korund naturalny i sztuczny, mulit, szamot, magnezyt, chromit, silimanit i cyrkon.

gliny formierskie zawierające powyżej 50% lepiszcza.• Pomocniczym materiałem formierskim zazwyczaj są różnego rodzaju spoiwa pochodzenia

organicznego i nieorganicznego, służące do spajania ze sobą luźnych ziaren piasku, jak: oleje roślinne, kalafonia, dekstryna, melasa, szkło wodne, żywice syntetyczne i w coraz większym zakresie żywice szybkoutwardzalne na zimno i na gorąco. Do pomocniczych materiałów zaliczamy również materiały chroniące masę przed przypaleniem się jej do powierzchni odlewu (grafit, pył węglowy, węgiel drzewny), materiały zwiększające przepuszczalność (torf, trociny), pudry formierskie (likopodium, talk).

Materiały formierskie

Podział mas formierskich [ 6]


• Masy formierskie i rdzeniowe można sklasyfikować zależnie od zastosowania i rodzaju:

- masy stosowane do odlewania żeliwa, staliwa i metali nieżelaznych,

- masy do form odlewanych „na wilgotno” i „ na sucho”,- masy przymodelowe i wypełniające oraz jednolite,- masy naturalne i syntetyczne,- masy formierskie i rdzeniowe specjalne (cementowe, ceramiczne i tp.).

Materiały formierskie• Masy formierskie przygotowuje się ze świeżego piasku i gliny z dodatkiem

używanej masy i domieszek. Proces technologiczny przygotowania mas składa się z następujących etapów:- przygotowanie świeżych piasków z potrzebną zawartością gliny, - regeneracja masy formierskiej używanej (starej),- przygotowanie domieszek,- przygotowanie masy formierskiej z przygotowanych składników.


• Cechy mas formierskich:1. dobra plastyczność – zdolność przyjmowania kształtu według modelu

i zachowania tegoż kształtu,2. wielka spoistość cząstek masy formierskiej zapewniająca odporność

na wszelkiego rodzaju wstrząsy i ciśnienie hydrostatyczne wlewanego metalu,

3. znaczna odporność na wysoką temperaturę płynnego metalu,4. wystarczająca przepuszczalność gazów i par powstałych w czasie

odlewania i podczas procesu stygnięcia metalu w formie odlewniczej,5. zdolność zachowania pełnej przydatności do wielokrotnego użycia w

formie domieszek do nowych mas,6. łatwe oddzielanie się od ścian gotowego odlewu w czasie wybijania.

Narzędzia i przyrządy formierskie

Do ręcznego wykonywania formy służą specjalne narzędzia formierskie, które zależnie od zastosowania można podzielić na dwie grupy:

narzędzia służące do zaformowania modelu w skrzynce lub w podłożu odlewni,

narzędzia służące do wyjmowania modelu, naprawiania części uszkodzonych formy i ostatecznego wykończenia jej.


Podstawowe narzędzia do formowania ręcznego: 1 - 2 - ubijaki duże, 3 - 4 - ubijaki małe, 5 - ubijak pneumatyczny, 6 - gładziki płaskie, 7 - gładziki krawędziowe, 8 - jaszczurki, 9 - sito, 10, łopata, 11 - lancet z haczykiem, 12 - haczyk do wyjmowania modelu, 13 - pędzel [16]


Przykłady nowoczesnych skrzynek formierskich:a) skrzynka do formowania ręcznego, b) skrzynkasuwnicowa do formowania ręcznego i maszynowego,c) skrzynka do formowania w liniach automatycznychpod wysokimi naciskami [8]

Metody formowania ręcznego

• Formowanie w gruncie otwarte,• Formowanie w gruncie pod skrzynką,• Formowanie w dwóch skrzynkach,• Formowanie na fałszywce,• Formowanie z obieraniem,• Formowanie z luźną częścią,• Formowanie w trzech i więcej skrzynkach,• Formowanie w rdzeniach,• Formowanie w gruncie za pomocą wzorników,• Formowanie za pomocą modeli szkieletowych,• Formowanie za pomocą przymiarów kontrolnych,• Formowanie za pomocą modeli klocków.

Formowanie w gruncie otwarte

Formowanie w gruncie otwarte: 1 – grunt odlewni, 2 – podłoże miękkie [5]

Formowanie w gruncie pod skrzynką

Formowanie w gruncie pod skrzynką: 1 – podłoże twarde, 2 – warstwa koksu, 3 – rury odpowietrzające, 4 – nakłucia odpowietrzające [5]

Formowanie w dwóch skrzynkach

Wykonanie formy odlewniczej w dwóch skrzynkach z modelu drewnianego niedzielonego składa się z następujących zabiegów.

ustawienie modelu i odwróconej skrzynki dolnej na płycie podmodelowej, posypanie modelu pudrem formierskim w celu zabezpieczenia przed przywieraniem

masy formierskiej, wypełnienie skrzynki masą przymodelową i wypełniającą oraz ubicie jej, wykonanie odpowietrzenia nakłuwakiem , odwrócenie dolnej połówki formy wraz z modelem o 180 0, ustawienie na modelu

odlewu modelu układu wlewowego i górnej skrzynki, wypełnienie górnej skrzynki masą formierską i ubicie jej, rozłożenie ubitych form na części, wyjęcie modeli, reperacje i wykańczanie form -

suszenie rdzeni, składanie formy, przygotowanie do zalania i zalanie ciekłym metalem. Wykonanie form z modelu dzielonego przebiega w podobny sposób, z tą jednak różnicą,

że po odwróceniu dolnej skrzynki, w której była zaformowana połowa modelu, układa się jego drugą część, model wlewu, a następnie górną skrzynkę, którą wypełnia się masą formierską.


Przykład formowania ręcznego przy użyciu modelu niedzielonego [16]


Przykład formowania ręcznego przy użyciu modelu dzielonego: a) rysunek zwężki rury i rdzenia, b) rdzennica (skrzynka rdzeniowa), c) model, d), e), f), g) kolejne fazy formowania [16]

Formowanie na fałszywce

Formowanie na fałszywce: a) wykonanie fałszywki, b) formowanie skrzynki dolnej, c) formowanieskrzynki górnej [1]

Formowanie z obieraniem

Formowanie z obieraniem: a) odlew, b) wykonanie skrzynki dolnej, c) obieranie, d) złożona forma,1 – miejsce obierania [2]

Formowanie z luźną częścią

Formowanie z luźną częścią formy: a, b, c) luźne części formy [5]

Formowanie w trzech skrzynkach

Formowanie w trzech skrzynkach: 1 – dolne obrzeża, część odejmowana, 2 – górna część piasty, częśćodejmowana, 3 – środkowa część formy, 4 – dolna część formy , 5 – górna część formy [5]

Formowanie w rdzeniach

Forma bloku 6 cylindrowego silnika spalinowego, formowanie w rdzeniach ustawionych w metalowejramie M [2]

Formowanie wzornikiem

Przykład formowania przy użyciu wzornika; a) urządzenie do formowania wzornikowego, 1 – łożysko, 2 – wrzeciono stalowe, 3 – ramię żeliwne, 4 – pierścień nastawczy; b) formowanie wzornikowe pokrywy, 1 – po-krywa, 2 – formowanie wzornikiem górnej powierzchni pokrywy, 3 – formowanie skrzynki górnej, 4 – formo-wanie pokrywy, 5 – forma przygotowana do zalania [16]

Formowanie maszynowe

• Maszyny do wytwarzania form i rdzeni nazywamy ogólnie maszynami formierskimi lub formierkami.• Formierki mechanizują zasadniczo dwie podstawowe operacje: - zagęszczanie masy w skrzynkach formierskich lub rdzennicach, - oddzielenie modelu od formy. • Ze względu na sposób zagęszczania mas maszyny formierskie dzielimy na; - prasy, czyli formierki prasujące, - wstrząsarki, - wstrząsarki z doprasowaniem, - narzucarki, - strzelarki i nadmuchiwarki, - inne formierki specjalne. • Ze względu na sposób oddzielania modelu od formy maszyny formierskie dzielimy na:

a) oddzielające formę znad modelu; - formierki trzpieniowe lub ramowe, - formierki z opuszczanym modelem,

b)oddzielające model w górę po odwróceniu formy: - formierki z obracanym stołem, - formierki z przerzucanym stołem, - formierki z obracaną kolumną. (podział ten dotyczy tylko pras, wstrząsarek i wstrząsarek z doprasowaniem. )

Formierki prasujące z górnym dociskiem

Zasady zagęszczania mas formierskich w formie na formierkach z górnym dociskiem: a) formierkaprzygotowana do zagęszczania masy w skrzynce; b) zagęszczona masa w skrzynce; c) formierka przy-gotowana do oddzielenia formy od modelu: 1 – cylinder, 2 – tłok, 3 – stół formierski, 4 – płyta modelowa, 5 – skrzynka formierska, 6 – nadstawka, 7 – klocek prasujący, 8 – belka [2]

Formierki prasujące z dolnym dociskiem

Przykład formierki z dolnym prasowaniem

Formierki prasujące stosowane są prawie wyłącznie do wykonywania form małych i średnich.

Formierki wstrząsarki z dociskiem

Operacje podczas formowania przy zastosowaniu formierki wstrząsarki z dociskiem: a) ustawienie skrzynki formierskiej i oprószenie płyty modelowej pudrem, b) wypełnienie skrzynki masą i zagę-szczenie mechanizmem wstępnym, c) zagęszczenie płytą prasującą, d ) odpowietrzanie formy, e) od-dzielenie formy od modelu w wyniku podnoszenia jej trzpieniami [5]

Narzucarka

Narzucarka przejezdna: 1 – przenośnik taśmowy, 2 – rynna, 3 – przenośnik taśmowy, 4 – zsyp,5 – przenośnik taśmowy, 6 – otwór w obudowie, 7 – siodlo, 8 – skrzynka formierska, 9 – model,10 – rękaw wysięgnika, 11 – rękaw wysięgnika, 12 – łopatki głowicy narzucarki, 13 – tarcza obrotowa [2]

Strzelarka

Zasada pracy strzelarki: 1 – skrzynkardzeniowa, 2 – masa rdzeniowa, 3 – cylinder strzałowy, 4 – przestrzeń cylindra wypełniona sprężonym powietrzem, 5 –zbiornik ze sprężonym powietrzem, 6 – zawórsprężonego powietrza, 7 – odprowadzenierozprężonego powietrza, 8 – doprowadzenie sprężonego powietrza do zbiornika [2]

8

Oddzielanie formy od modelu

Typy maszyn w zależności od sposobu oddzielania formy od modelu: a) z podnoszeniem trzpieniowymformy, 1 – skrzynka formierska, 2 – model, 3 – trzpienie; b0 modelem przeciąganym, 1 – model, 2 – płytapodmodelowa, 4 – płyta podstawowa; c) z obracanym stołem, d0 przerzucanym stołem [5]

Oddzielanie formy od modelu

Schemat konstrukcji i działania formierki z obracaną kolumną [8]

Formowanie pod wysokimi naciskami

Zasada prasowania pod wysokimi naciskami elastyczną głowicą wielotłoczkową: a) położenie wyjściowe,b) początek prasowania, c) koniec prasowania; 1 – cylinder wyrównawczy ciśnienia, 2 – wielotłoczkowa głowica prasująca, 3 – stopki tłoczków prasujących, 4 – ramka nadstawna, 5 – skrzynka formierska, 6 – stółmaszyny z płytą modelową połączony z atakującym w górę cylindrem hydraulicznym [8]

Formowanie pod wysokimi naciskami

Schemat pracy formierki prasującej pod wysokimi naciskami do bezskrzynkowego formowania metodą Disamatic: a) wstępne zagęszczenie masy za pomocą strzelarki, b) prasowanie, c) oddzielenie lewej płyty modelowej

Specjalne metody wytwarzania form i rdzeni piaskowych

• Proces CO2 (masy ze szkłem wodnym),• Formowanie w formach cementowych,• Proces CMS (ciekłe masy samoutwardzalne),• Formowanie w masach żywicznych termoutwardzalnych (gorąca

rdzennica),• Formowanie w masach furanowych samoutwardzalnych (zimna

rdzennica).

Proces CO2

• Stosowany w produkcji jednostkowej i seryjnej odlewów o średnich i dużych wymiarach, bez względu na stopień skomplikowania oraz do produkcji rdzeni

• Masa formierska: - piasek kwarcowy, - szkło wodne sodowe (krzemian sodu) w ilości 5 – 7%.

• Po zagęszczeniu masy w skrzynce rdzeniowej lub formierskiej przedmuchuje się ją dwutlenkiem węgla.

• Pod wpływem CO2 następuje w krótkim czasie utwardzenie masy.• Stosuje się często do wykonywania rdzeni w strzelarkach

współpracujących z maszynami przedmuchującymi rdzenie CO2.

Masy cementowe• Stosowane do produkcji jednostkowej i seryjnej odlewów o średnich i dużych

wymiarach i o kształtach prostych i średnio skomplikowanych.• Masa formierska:

- piasek kwarcowy,- 8 – 12% cementu portlandzkiego,-7 – 10% wody.

• W formie lub rdzennicy utwardza się na powietrzu 24 – 48 godz. Dodatek CaCl2, MgCl2 w ilości 5 6% skraca czas wiązania do 8 – 10 godz.

• Zalety:-niski koszt cementu jako spoiwa,- mała energia zagęszczania,- dobra dokładność wymiarowa,- duża wytrzymałość po utwardzeniu.

• Wady:- niezbyt dobra jakość powierzchni,- silne przywieranie masy do powierzchni modelu

Ciekłe masy samoutwardzalne (CMS)• Stosowane w produkcji jednostkowej i seryjnej odlewów o średnich i

dużych wymiarach i kształtach prostych i średnio skomplikowanych.• Masa formierska:

- piasek kwarcowy,- szkło wodne,- żużel chromowy jako utwardzacz,- dodatki spieniające.

• Masę o konsystencji ciekłej wylewa się na model. Po czasie 20 – 40 min. masa traci płynność i sama utwardza się.

• Zalety:- obniżenie kosztów produkcji,- zmniejszenie pracochłonności wykonania odlewu,- wyeliminowanie potrzeby suszenia form i rdzeni,- daje się łatwo mechanizować i automatyzować.

• Wady:- niezbyt dobra wybijalność,- przyczepność do modeli i rdzennic.

Formowanie w masach żywicznych termoutwardzalnych (gorąca rdzennica)

• Stosowane do seryjnej i masowej produkcji rdzeni małych o podwyższonych wymaganiach wymiarowych.

• Masa rdzeniowa:– piasek kwarcowy płukany o zawartości lepiszcza max. do 0,5%,– żywica termoutwardzalna (np. fenolowo – formaldehydowa typu nowolak,

mocznikowo – formaldehydowa, furanowa) w ilości 1,5 – 3%,– katalizator (najczęściej kwas fosforowy), w ilości 5 – 25% w stosunku do żywicy.

• Proces gorącej rdzennicy polega na napełnieniu masą rdzeniową za pomocą nadmuchiwarek lub strzelarek rdzennicy podgrzanej do temp. 200 – 3000C. Pod wpływem ciepła następuje szybka polimeryzacja spoiwa, powodująca utwardzenie masy rdzeniowej.

• Zalety:- krótki czas wykonania rdzenia łącznie z procesem utwardzania,- łatwość automatyzacji procesu wytwarzania rdzeni,- duża dokładność wymiarowa rdzeni.

Formowanie w masach furanowych samoutwardzalnych (zimna rdzennica)

• Stosowane do produkcji od jednostkowej do masowej przede wszystkim rdzeni od małych do dużych oraz form średnich i dużych o podwyższonej dokładności wymiarowej.

• Masa formierska i rdzeniowa:- piasek kwarcowy,- żywice furanowe mocznikowo furfurylowe, fenolowo – furfurylowe, mocznikowe, (w niektórych przypadkach alkidowe, epoksydowe, melaminowe),- katalizatory.

• Katalizator może być wprowadzony do masy:- w czasie jej przygotowania,- po wypełnieniu masą rdzennicy,- przygotowanie masy i wypełnienie nią rdzennicy odbywa się w jednej maszynie.

• Zalety:- wysoka jakość odlewów,- wszechstronność zastosowań,- wyeliminowanie temperatury jako czynnika utwardzającego,- duża dokładność wymiarowa.

Specjalne metody odlewania

• Formowanie skorupowe,• Odlewanie kokilowe grawitacyjne,• Odlewanie kokilowe pod niskim ciśnieniem,• Odlewanie odśrodkowe,• Odlewanie ciągłe i półciągłe,• Proces Shawa,• Odlewanie pod ciśnieniem,• Odlewanie precyzyjne metodą wytapianych modeli.

Formowanie skorupowe

• Zastosowanie do produkcji seryjnej i masowej form i rdzeni odlewów małych i średnich o wysokich wymaganiach wymiarowych i dobrej gładkości powierzchni.

• Masa formierska:- czysty, płukany i drobnoziarnisty piasek kwarcowy,- 4 – 8% sproszkowanej nowolakowej żywicy fenolowej,- 10 – 12% w stosunku do żywicy urotropiny jako utwardzacza,- 0,1% nafty jako środka powodującego lepsze rozprowadzenie żywicy.

• Masa formierska jest mieszaniną, której utwardzenie w normalnych warunkach nie zachodzi. Proces wiązania rozpoczyna się pod działaniem temperatury.


Fazy wykonania formy skorupowej według procesu C (Croning); 1 – płyta modelowa, 2 – połówka modelu, 3 – model zbiornika wlewowego, 4 – płyta wypychaczy, 5 – wypychacze, 6 – trzpienie sprężynowe, 7 – piec grzewczy elektryczny lub gazowy, 8 – zbiornik z masa skorupową, 9 – połówka formy skorupowej, 10 – przyrząd do sklejania połówek form,11 – zaciski form skorupowych, 12 – skrzynka formierska, 13 – forma skorupowa, 14 - suchy piasek wypełniający [8]


• Etapy wykonywania form skorupowych:- oczyszczenie płyty modelowej i pokrycie jej oddzielaczem (np. olejem silikonowym,- podgrzanie elektrycznie lub gazowo płyty modelowej do temperatury 220 – 3000 C,- obrót płyty modelowej o 1800 i połączenie ze zbiornikiem z masą skorupową,- obrót płyty modelowej ze zbiornikiem do pierwotnego położenia i przetrzymanie przez okres 6 – 25 s - powstanie skorupy,- ponowny obrót o 1800 - masa opada, odłączenie zbiornika z masą,- utwardzanie skorupy w temperaturze 300 – 4000 C przez 1 – 3min,- zdjęcie skorupy i klejenie połówek form skorupowych za pomocą klejów żywicznych- zalewanie form.


• Zalety formowania skorupowego:- możliwość zastosowania do wszystkich stopów odlewniczych, (ze względów ekonomicznych stosowane głównie dla żeliw, najczęściej w przemyśle motoryzacyjnym),- uzyskanie odlewów o małej chropowatości powierzchni i dużej dokładności wymiarowej,- możliwość uzyskania odlewów o cienkich ściankach,- częściowe lub całkowite wyeliminowanie obróbki skrawaniem,- łatwość automatyzacji i mechanizacji procesu.

• Wady formowania skorupowego:- wysoki koszt materiałów formierskich,- skomplikowane i drogie maszyny do formowania,- ograniczenie masy odlewu do 100kg, (najczęściej 20 – 30 kg).

Odlewanie kokilowe grawitacyjne• Odlewanie kokilowe grawitacyjne polega na wykonywaniu odlewów

poprzez zalanie ciekłym metalem form metalowych zwanych kokilami. Kokile są formami wielokrotnego użytku.

• Zastosowanie do produkcji seryjnej, wielkoseryjnej i masowej odlewów średnich i małych, przede wszystkim ze stopów metali nieżelaznych, w mniejszym zakresie z żeliwa.

• Kokile wykonuje się z:- żeliwa szarego perlitycznego – do odlewów z metali nieżelaznych i małych odlewów cienkościennych z żeliwa,- żeliwa szarego stopowego niskokrzemowego do odlewania wszystkich stopów metali nieżelaznych i żelaza,- żeliwa sferoidalnego do odlewania głównie średnich odlewów żeliwnych i staliwnych,- staliwa węglowego do odlewania dużych odlewów żeliwnych i staliwnych,- staliwa niskostopowego stosowane do średnich i dużych odlewów ze stopów aluminium i żelaza.

Odlewanie kokilowe grawitacyjne• Kokila odtwarza kształt zewnętrzny odlewu.• Kształt wewnętrzny odlewu odtwarzają rdzenie stalowe lub wykonane z mas

rdzeniowych.• Przebieg odlewania w kokili:

- oczyszczenie powierzchni kokili i rdzeni metalowych,- podgrzanie do temperatury 150 – 2000C,- przygotowanie kokili do złożenia,- naniesienie warstwy pokrycia izolującego na powierzchnie robocze kokili i rdzeni,- oczyszczenie wnęki kokili sprężonym powietrzem,- złożenie kokili i rdzeni,- zalanie kokili ciekłym metalem,- zakrzepnięcie odlewu,- wyjęcie rdzeni metalowych,- rozłożenie kokili,- wyjęcie odlewu.

Odlewanie kokilowe grawitacyjne

Kokile z rdzeniami metalowymi i piaskowymi: a) kokile z metalowym rdzeniem dzielonym, b) kokilado odlewów żeliwnych z rdzeniami piaskowymi, c) kokila z czterema rdzeniami metalowymi [8]


Kokila do odlewania tłoków aluminiowych: 1 – ruchoma część korpusu, 2 – nieruchoma częśćkorpusu, 3 – podstawa korpusu, 4 – układ wlewowy [2]


• Zalety odlewania kokilowego grawitacyjnego:-duża dokładność i stałość wymiarowa odlewów,- dobra gładkość i czystość powierzchni odlewów,- możliwość uzyskania cienkich ścianek odlewów,-duża wydajność procesu,- wyeliminowanie skrzynek formierskich, ich składowanie i transport,- łatwa mechanizacja i automatyzacja procesu.

• Wady odlewania kokilowego grawitacyjnego:- ograniczone zastosowanie do odlewania niektórych stopów zwłaszcza żelaza,- ograniczony kształt i wielkość odlewu,- wysoki koszt kokili.

Odlewanie kokilowe pod niskim ciśnieniem• Odlewanie kokilowe pod niskim ciśnieniem – forma wypełniana jest pod

niewielkim ciśnieniem lub podciśnieniem zwykle nie przekraczającym 0,2 MN/m2, najczęściej poniżej 0,1 MN/m2.

• Zastosowanie tylko do odlewania stopów metali nieżelaznych.• Zalety procesu:

- zmniejszenie lub wyeliminowanie nadlewów, gdyż odlew w czasie krzepnięcia połączony jest z ciekłym metalem w piecu,-lepsze niż przy odlewaniu kokilowym grawitacyjnym wypełnienie formy,- lepsza lejność metalu wskutek wyższej temperatury,- łatwiejsza mechanizacja i automatyzacja procesu.

• Wady:- wysokie koszty urządzenia, gdyż kokila związana jest z jednym piecem,- wyższe koszty eksploatacji (droga instalacja ciśnieniowa, konieczność częstej wymiany rur wlewowych).

Odlewanie kokilowe pod niskim ciśnieniem

Schemat urządzenia do odlewania pod niskim ciśnieniem [8]

Odlewanie w formach wirujących (odśrodkowe)

• Odlewanie odśrodkowe polega na doprowadzeniu ciekłego metalu do wirującej formy. Pod wpływem siły odśrodkowej metal odtwarza kształty odlewu i ulega zakrzepnięciu.

• Metody odlewania odśrodkowego: a) odlewanie odśrodkowe gdzie oś odlewu pokrywa się z osią wirującej formy;

- oś wirowania pozioma,- oś wirowania pionowa,b) odlewanie pod ciśnieniem odśrodkowym – oś wirowania pokrywa się z osią wlewu głównego.

• Zastosowanie: seryjna i masowa produkcja odlewów o kształtach brył obrotowych (odlewy rur i o kształcie rur, tuleje, pierścienie, bębny hamulcowe, obudowy łożysk,odlewy kół, wałów itp.).


Schemat odlewania odśrodkowego w formie z poziomą osią obrotu [8]

Metoda ta wykorzystywana jest do wykonywania odlewów o kształtach brył obrotowych dla którychL>D, jednak max L= 5D.Stosowane są maszyny z przesuwną wirującą formą i stałą rynną lejniczą oraz z stałą wirującą formą i przesuwną rynną lejniczą.


Schemat odlewania odśrodkowego w maszynach z pionową osią obrotu [8]

Metoda ma zastosowanie do wykonywania odlewów o kształtach brył obrotowych dla których L < D.Ograniczenie jest spowodowane spływaniem metalu w dół i zwiększaniem grubości ściankiw dolnej części odlewu.


Odlewanie pod ciśnieniem odśrodkowym [8]

Odlewanie pod ciśnieniem odśrodkowym może być wykorzystywane do uzyskania odlewów o dowolnych kształtach


• Zalety procesu:- lepsze własności wytrzymałościowe niż w odlewach uzyskanych w kokilach zalewanych grawitacyjnie i w formach piaskowych,- polepszenie własności technologicznych i fizykochemicznych,- zmniejszenie i wyeliminowanie porowatości odlewów,- zmniejszenie lub wyeliminowanie układów wlewowych i nadlewów zwiększa uzysk,- łatwość uzyskiwania odlewów wielowarstwowych.

• Wady:- ograniczenie odlewania kształtem odlewu,- wysoki koszt urządzeń i ich eksploatacji,- opłacalność jedynie przy wykonywaniu dużych serii odlewów,- mała uniwersalność urządzeń,- trudności przy mechanizacji, a zwłaszcza automatyzacji procesu

Odlewanie ciągłe i półciągłe• Odlewnie ciągłe polega na wlewaniu ciekłego metalu do krystalizatora, w

którym metal po skrzepnięciu przybiera określony kształt i w tej postaci w sposób ciągły lub skokowo usuwany jest z drugiej strony a następnie cięty na odcinki.

• Odlewanie półciągłe odbywa się na tej samej zasadzie, ale długość odlewu jest ściśle określona.

• Urządzenia do odlewania ciągłego i półciągłego mogą być pionowe i poziome.

• Zastosowanie:- produkcja seryjna i masowa prętów okrągłych i profilowych oraz płaskich zamiast wyrobów walcowanych,- produkcja rur,- produkcja wlewków jako półwyrobów do przeróbki plastycznej.

• Stosuje się do stopów metali nieżelaznych oraz do żeliwa.

Odlewanie ciągłe i półciągłea) b)

Schemat odlewania ciągłego: a) w pozycji pionowej, b) w pozycji poziomej [2]

Odlewanie ciągłe i półciągłe

Schemat odlewania rur wodociągowych z kielichem: 1 – płyta dolna, 2 – zaczep, 3 - rdzeń jednorazowy, 4 – kielich, 5 –kadź, 6 – zbiornik wlewowy, 7 – krysta-lizator, 8 – rura, 9 – silnik elektryczny [11]

Odlewanie metodą Shawa• Zastosowanie w produkcji jednostkowej i seryjnej odlewów średnich i dużych (nawet do 3 ton-

najczęściej 1 – 150 kg) o wysokich wymaganiach wymiarowych i gładkości powierzchni. Metodą tą wykonujemy m. in. matryce kuzienne, kokile, części form ciśnieniowych, formy dla przemysłu gumowego i szklarskiego.

• Masa formierska:- sproszkowane materiały wysokoogniotrwałe (sylimanit, mulit, mączka cyrkonowa),- ciekłe spoiwo (zhydrolizowany krzemian etylu rozpuszczony w spirytusie.

• Wykonanie formy:- przygotowanie masy formierskiej w postaci gęstego szlamu,- wylanie masy na model ustawiony w skrzynce i wykonanie warstwy przymodelowej,- wypełnienie pozostałej objętości skrzynki masą wypełniającą,- gdy masa uzyska konsystencję gumy wyjmujemy model,- wypalenie formy w piecu lub przez podpalenie wydzielających się par alkoholu,- złożenie formy, zalanie formy ciekłym metalem.

• Zalety:- wysoka dokładność wymiarowa,-wysoka gładkość powierzchni odlewu pozwalająca na ograniczenie lub wyeliminowanie obróbki skrawaniem.

• Wady:- metoda trudna do mechanizacji,- metoda droga.

Odlewanie metodą Shawa

Proces technologiczny odlewania metodą Shawa: 1 – przygotowanie materiałów ceramicznych, 2 –przygotowanie spoiwa, 3 – przyrządzanie mieszanki, 4 – zalanie formy mieszanką ceramiczną, 5 –oddzielenie formy od modelu, 6 – wypalenie formy, 7 – wygrzanie formy, 8 zalanie formy metalem [21]

Odlewanie ciśnieniowe

• Odlewanie pod ciśnieniem nazywane również odlewaniem ciśnieniowym jest rozwinięciem odlewania kokilowego i polega na wprowadzeniu do formy metalu na który wywarte jest ciśnienie 2,0 – 350 MN/m2.

• Zastosowanie – masowa produkcja odlewów małych i średnich (od kilku gramów do ok. 50 kg), o dowolnym kształcie i bardzo dużych dokładnościach wymiarowych oraz o cienkich ściankach.Najczęściej stosowane jest do odlewania stopów miedzi, ołowiu, aluminium, cyny i cynku.

• Klasyfikacja maszyn ciśnieniowych:1) maszyny z gorącą komorą ciśnienia;

a) powietrzne (sprężarkowe) – w których bezpośrednio na metal działa sprężone powietrze lub gaz ciśnieniu do 4,0 MN/m2.

- z nieruchomą komorą ciśnienia,- z ruchomą komorą ciśnienia,

b) tłokowe – w których ciśnienie na metal wywiera tłok,2) maszyny tłokowe z zimną komorą ciśnienia:

a) z poziomą komorą ciśnienia,b) z pionową komorą ciśnienia.

Odlewanie ciśnieniowea) b) c)

Podział i schematy maszyn tłokowych do odlewania pod ciśnieniem: a) maszyna gorąco komorowa, b) maszyna zimno komorowa pozioma, c) maszyna zimno komorowa pionowa : 1 – nieruchoma część formy, 2 – ruchoma część formy, 3 – kadłub przedni maszyny, 4 – tłok prasujący, 5 – komora ciśnienia gorąca lub zimna, 6 – wnęka formy odtwarzająca odlew, 7 – wlew, 8 – gorący zbiornik cylindryczny z przewodem wlewowym, 9 – tygiel pieca grzewczego, 10 – tłok dolny do ucinania wlewu i wyrzucenia nadmiaru metalu w postaci zestalonego krążka [8]


Schemat poszczególnych faz odlewania pod ciśnieniem na maszynie z poziomą komorą: a) zalewaniekomory, b) zapełnianie wnęki formy, c0 rozwarcie komory i wyjęcie rdzeni, d) wypchnięcie odlewu;1 – tłok prasujący, 2 – komora ciśnienia, 3 – forma, 4 – wypychacze, 5 – odlew, 6 – rdzeń, 7 – otwórwlewowy [2]


Schemat zalewania formy na maszynie do odlewania pod ciśnieniem z pionową zimną komorą i wlewemdyszowym: 1 – tłok prasujący, 2 – komora ciśnienia, 3 – ciekły metal, 4 – dolny tłok, 5 – sprężyna, 6 – nieruchoma połówka formy, 7 – ruchoma połówka formy, 8 – wypychacze, 9 – dysza wlewowa, 10 –odlew, 11 – metal znajdujący się w układzie wlewowym, 12 – nadmiar metalu [2]

Odlewanie ciśnieniowea) b)

Maszyny ciśnieniowe sprężarkowe: a) z nieruchomą komorą ciśnienia i zakrytym zbiornikiem; 1 – zatyczka, 2 – otwór wlewowy metalu do zbiornika, 3 – otwór doprowadzający sprężone powietrze,4 – wlew główny, 5 – komora ciśnienia, 6 – wlew doprowadzający, 7 – forma, b) z ruchomą komorą ciśnienia; 1 – wlew doprowadzający, 2 – forma, 3 – dysza, 4 – rurka doprowadzająca powietrze, 5 –komora ciśnienia, 6 – tygiel [12]

• Zalety odlewania ciśnieniowego:- bardzo duża dokładność wymiarowa,- bardzo mała chropowatość,- możliwość uzyskiwania odlewów o bardzo cienkich ściankach,- bardzo duże ograniczenie lub wyeliminowanie obróbki skrawaniem,- lepsze własności mechaniczne, chemiczne i fizyczne odlewów,- mniejszy ciężar surowych odlewów,- bardzo duża wydajność.

• Wady odlewania ciśnieniowego:- wysoki koszt maszyn i oprzyrządowania,- długi czas przygotowania produkcji,- ograniczona wielkość i masa odlewów,- trudności w odlewaniu odlewów o grubszych ściankach (może wystąpić porowatość),- ograniczenie zastosowania do niektórych stopów (głównie stopów cynku, aluminium, magnezu).



• Odmiany odlewania ciśnieniowego: - odlewanie z krzepnięciem pod ciśnieniem,

- odlewanie próżniowo – ciśnieniowe,- proces Acurad.

Odlewanie metodą wytapianych modeli• Jedna z najstarszych metod odlewania. Polega na wykonaniu modelu z

substancji łatwotopliwej, którą pokrywa się warstwą ceramiczną. Następnie model wytapia się, skorupę wypala się i zalewa ciekłym metalem.

• Zastosowanie do produkcji seryjnej i wielkoseryjnej bardzo drobnych i drobnych odlewów o najwyższej dokładności wymiarowej i gładkości powierzchni (przemysł precyzyjny, zbrojeniowy, narzędziowy, motoryzacyjny, maszynowy, artystyczny, jubilerski itp.)

• Masa modelowa:- mieszanina parafiny, stearyny, cerezyny, kalafoni, wosku pszczelego itp.

• Modele odlewu i układu wlewowego wykonuje się najczęściej w matrycach metalowych, rzadziej gumowych, cementowych lub gipsowych.

• Masa ceramiczna:- sproszkowana mączka kwarcowa lub cyrkonowa, szamotowa, mulit, sylimanit itp..- spoiwa – roztwory na bazie krzemianu etylu lub zolu kwasu krzemowego, a przy mniejszych wymaganiach szkło wodne.-rozpuszczalniki i inne materiały: spirytus etylowy, aceton, hydrazyt, kwas solny, woda destylowana.

Odlewanie metodą wytapianych modeli

• Operacje procesu odlewania metodą modeli wytapianych- wykonanie modeli odlewów i układu wlewowego,- montaż modeli na wlewie głównym,- tworzenie powłoki ceramicznej poprzez kilkakrotne zanurzanie zestawu modelowego w płynnej masie ogniotrwałej i obsypywanie piaskiem kwarcowym,- tworzenie powłoki samonośnej, lub umieszczanie w skrzynkach formierskich,- wytapianie modeli (może odbywać się w urządzeniach wannowych, bębnowych lub komorowych z wykorzystaniem gorącego powietrza lub pary wodnej,- w razie potrzeby dodatkowe wypalanie formy w piecach komorowych w temperaturze 850 – 9000C,- zalewanie ciekłym metalem,- wybijanie odlewów z formy,- odcinanie odlewów od wlewu głównego,- czyszczenie i wykańczanie odlewów.

Odlewanie metodą wytapianych modeli

• Zalety procesu:- uzyskiwanie największych dokładności wymiarowych i gładkości powierzchni,- zastępowanie drogich odkuwek i obróbki skrawaniem poprzez wykonanie odlewów precyzyjnych,- możliwość uzyskania odlewów o bardzo złożonych kształtach, niemożliwych do wykonania innymi metodami,- możliwość wykonania odlewu z dowolnego stopu (w produkcji seryjnej i wielkoseryjnej stosowana najczęściej do staliw , zwłaszcza stopowych, rzadziej żeliw i stopów miedzi, a wyjątkowo do stopów aluminium),- można uzyskiwać odlewy cienkościenne.

• Wady procesu:- proces trudny do mechanizacji i automatyzacji,- ograniczona masa odlewu, zasadniczo do 1 – 2 kg, wyjątkowo do 10 kg.

Zalewanie form

Kadzie odlewnicze: a) łyżka odlewnicza, b) kadź z widłami, c) kadź suwnicowa otwarta, d) kadźsuwnicowa zamknięta, e) kadź przechylna z przegrodą, f ) kadź syfonowa (czajnikowa), g) kadźzatyczkowa [20]

Zalewanie form[5]

Krzepnięcie i stygnięcie metalu w formie

• Po zalaniu formy ciekłym metalem rozpoczyna się proces krzepnięcia i stygnięcia odlewu, którego jakość zależy od:

- właściwości fizycznych i technicznych materiału formy (przewodność cieplna, wytrzymałość, podatność, przepuszczalność),

• - właściwości fizycznych i mechanicznych materiału odlewu (temperatura zalewania, płynność, przewodność cieplna, wytrzymałość w wysokich temperaturach, jednorodność),

• - wielkości skurczu materiału odlewu.• Najważniejszym zjawiskiem towarzyszącym procesowi krzepnięcia i

stygnięcia jest skurcz metalu. Jest to zmniejszenie wymiarów odlewu w stosunku do odpowiednich wymiarów modelu, według którego wykonano formę odlewniczą.

Skurcz metalu

Skurcz metalu w czasie stygnięcia: a - forma po zalaniu, b - skurcz w stanie ciekłym S1, c - skurcz w okresie krzepnięcia S2, d - skurcz w stanie stałym S3

Skurcz może być swobodny w odlewach o kształtach prostych (płyty, wałki) lub hamowany w odlewach o kształtach złożonych (tuleje, koła, rury). Hamowanie skurczu metalu mogą spowodować czynniki mechaniczne (opór formy, rdzeni, użebrowania skrzynek) i cieplne (różny skurcz poszczególnych części odlewu wynikający z rożnych grubości ścianek, a tym samym z różnych szybkości stygnięcia).

Krzepnięcie i stygnięcie metalu w formie

. Schematyczny przebieg krzepnięcia i powstawania jamy skurczowej [8]

Schematyczne przedstawienie zasady krzepnięcia: a - jednoczesnego, b – kierunkowego [8]

Wybijanie, czyszczenie i wykańczanie odlewów

• Wybijanie odlewów:- wybijanie ręczne,- wybijanie zmechanizowane;

-na wstrząsarkach,- na kratach wibracyjnych,- w bębnach.

• Czyszczenie odlewów:- piaskownie,- śrutowanie,- czyszczenie wodne,- czyszczenie pneumatyczne.

• Wykańczanie odlewów (usuwanie części układu wlewowego, zalewek, użebrowań i nierówności powierzchni, usuwanie wad odlewniczych, ewentualna obróbka cieplna i skrawaniem).

Wady odlewnicze• Wady odlewnicze dzielą się na 5 grup:

1) wady kształtu, (niedolew, guz, niedotrzymanie wymiarów, przestawienia),2) wady powierzchni, (chropowatość, wzarcia, nakłucia, strupy, przypalenia itp.),3) przerwy ciągłości, (pęknięcia na zimno i na gorąco, niespaw itp.),4) wady wewnętrzne – wykrywane za pomocą badań rentgenograficznych lub ultradźwiękowych, (jama skurczowa, bąbel, pęcherz, sitowatość, zażużlenia itp.),5) wady materiału – stwierdza się poprzez badania metalograficzne wytrzymałościowe, składu chemicznego, (niezgodności z wymaganiami technicznymi)

Odlewnictwo - Strona Główna - Politechnika Gdańskarskoblik/tm/pliki/ODLEWNICTWO.ppt · PPT...

Documents

Transcript of Odlewnictwo - Strona Główna - Politechnika Gdańskarskoblik/tm/pliki/ODLEWNICTWO.ppt · PPT...