116.Zasady ustalania położenia modelu w formie odlewniczej i doboru powierzchni podziału formy.

Zasady wyboru powierzchni podziału: 1. Wybrana powierzchnia podziału powinna umożliwiać łatwe wyjmowanie modelu z formy i powinna przebiegać przez największy przekrój (tego) odlewu.

2. W miarę możliwości wybrana powierzchnia podziału powinna dzielić model na dwie części (połówki co najwyżej dwie). Jeżeli odlew zawiera elementy, których położenie względem siebie musi być ściśle ułożone to części te muszą być wykonane w 1 połówce formy. 3. Forma w miarę możliwości powinna mieć jedną płaszczyznę podziału. 4. Należy dążyć, żeby powierzchnia podziału była płaska 5. Należy dążyć do tego sposobu formowania, przy którym liczba rdzeni jest możliwie jak najmniejsza

6. Odpowiedzialne części odlewu powinny znajdować się w dolnej połówce formy lub być odwrócone ku dołowi.

117. Na czym polega formowanie pod wysokimi naciskami, podaj zalety i wady?

Formowanie pod wysokimi naciskami jest to formowanie maszynowe gdzie formierka dociskając masę formierska do matrycy formy tworzy jedna połówkę formy. Jest to metoda do seryjnej produkcji form, więc jest to szybsze formowanie niż ręczne , masa jest mocniej zagęszczona, potrzeba mniej wilgoci w masie, wszystkie formy maja takie same właściwości (nie ma tak ze jedna jest dokładniej zaformowana , a druga mniej). Wadami są duże obciążenia nakładane na formy bo mogą one pękać, podczas formowania się pyli , jest duże natężenie hałasu.

118. Jakie czynniki decydują o jakości powierzchni odlewu?

O jakości powierzchni odlewu decyduje wielkość ziarna osnowy masy formierskiej, stopień jej zagęszczenia, powłoki pokrywające wnękę formy, zawartość pyłu węglowego w masie formierskiej, wytrzymałość formy (oberwania , osypliwość formy), ciśnienie metalostatyczne ciekłego metalu wlewanego do formy, zawartość zanieczyszczeń w ciekłym metalu, reaktywność masy formierskiej z zalewanym stopem. Na jakość powierzchni wpływa także zastosowana metoda odlewania (tu min. Do kokili, skorupowe, formy piaskowe albo metody odlewania precyzyjnego).

Chropowatość powierzchni odlewu zależy przede wszystkim od wielkości ziarna i jednorodności osnowy (piasku) masy formierskiej. Im większe ziarno, tym większa chropowatość powierzchni odlewu. Duży wpływ na chropowatość powierzchni odlewu ma stopień zagęszczenia masy formierskiej. Wzrost stopnia zagęszczenia masy utrudnia penetrację ciekłego metalu w głąb masy, a tym samym zwiększa gładkość powierzchni odlewu. Z kolei penetracja ciekłego metalu w przestrzenie międzyziarnowe masy formierskiej zależy od wielu innych czynników: temperatury, napięć międzyfazowych, ciśnienia metalostatycznego itd.

119. Zasady konstruowania układów wlewowych. Porównanie układów dla żeliwa

szarego i staliwa. 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.

Zasadą przy konstruowaniu elementów układu wlewowego jest, aby umożliwiał on zgodne z wymogami technologicznymi stopu i formy zapełnienie wnęki formy odlewniczej, spokojnie i w określonym czasie. Powinny one być tak skonstruowane, aby przez cały czas zalewania danej formy były wypełnione całkowicie ciekłym metalem. Aby ten warunek był spełniony, należy tak dobrać przekroje poszczególnych elementów układu wlewowego tak, aby: F_WD < F_WR < F_WG gdzie: F_WD - suma powierzchni przekroju wlewów doprowadzających,

F_WR - powierzchnia przekroju wlewu rozprowadzającego, F_WG - powierzchnia przekroju wlewu głównego

Rodzaj metalu	FWD	FWR	FWG
Żeliwo szare zwykłe i wysokojakościowe	1	1,2 – 2,0	1,0 – 1,5
staliwo	1	1,0 – 1,1	1,2

120. Na czym polega technologia wytapianych modeli ?

Modele wytapiane służą do jednorazowego zastosowania. Są one wykonywane z wosku, niskotopliwych mieszanek stearynowo- parafinowych lub zamrożonej rtęci (tzw. proces Mercast). Model jest pokrywany specjalną masą ceramiczną i po jej związaniu – wytapiany, wypalany lub rozpuszczony. W tak otrzymaną wnękę, po wypaleniu formy, wlewa się ciekły metal.

Odlewanie precyzyjne w formach z wytapianymi modelami początkowo było stosowane przy wykonywaniu drobnych dokładnych elementów. Obecnie główny zakres zastosowania to wytwarzanie elementów maszyn do szycia, pisania, liczenia, narzędzi chirurgicznych, elementów turbin spalinowych, rakiet, części uzbrojenia osprzętu elektrycznego, magnetycznego, elementów w przemyśle lotniczym, samochodowym itp.

121. Na czym polega metoda odlewania odśrodkowego i jakie jest jego zastosowanie?

Odlewanie odśrodkowe W odlewaniu odśrodkowym oś odlewu pokrywa się z osią wirowania formy. Zewnętrzna powierzchnia odlewu przyjmuje w tym przypadku kształt formy, a powierzchnia wewnętrzna jest powierzchnią swobodną i kształtuje się w wyniku działania siły odśrodkowej na poszczególne cząstki krzepnącego metalu swobodnie wlewanego do wirującej formy. Metoda stosowana jest najczęściej do odlewania rur, tulei cylindr. Itp.

W odlewaniu półodśrodkowym, podobnie jak w odlewaniu odśrodkowym, oś odlewu pokrywa się z osią wirowania formy, ale odlew ma skomplikowany kształt, a powierzchnię wewnętrzną odtwarzają rdzenie ustawione w wirującej formie. Tym sposobem są odlewane duże koła zębate, koła jezdne itp.

W odlewaniu pod ciśnieniem odśrodkowym odlew jest odtwarzany we wnękach kilku form rozłożonych wokół wlewu głównego, który stanowi oś wirowania całego układu. Metoda ta jest stosowana nie tylko do wypełniania form trwałych, ale także ceramicznych, najczęściej precyzyjnych

Odlewanie odśrodkowe to metoda formowania elementów z metali, tworzyw sztucznych i ceramiki polegająca na wlewaniu ciekłego materiału do wirującej formy. Ciekły materiał wpływa przez układ wlewowy i jest dociskany przez siłę odśrodkową do powierzchni formujących.

Rozróżniamy trzy metody odlewania odśrodkowego. 1. Forma wiruje wokół własnej osi. Powierzchnia zewnętrzna detalu jest kształtowana przez powierzchnię formy, natomiast powierzchnię wewnętrzną detalu kształtuje siła odśrodkowa i siła ciężkości. 2. Jak wyżej z tą różnicą, że powierzchnię wewnętrzną kształtuje rdzeń umieszczony w formie. 3. Forma wiruje wokół osi przechodzącej przez główny układ wlewowy. Siła odśrodkowa wciska ciekły metal do przestrzeni formujących rozmieszczonych wokół układu wlewowego.

Metodą pierwszą i drugą formuje się detale obrotowe takie jak tuleje, rury, koła zębate, metodą trzecią detale o dowolnych kształtach, najczęściej drobne, precyzyjne.

Zalety odlewania odśrodkowego w odniesieniu do grawitacyjnego to lepsza jakość odlewów, bardziej jednorodna drobnoziarnista struktura, lepsze własności mechaniczne, mniejsze pory, mniejszy układ wlewowy. Istotną cechą odlewania odśrodkowego jest możliwość formowania rur wielowarstwowych, w których każda warstwa jest z innego metalu. Wady to ograniczenie kształtu i wielkości wykonanych odlewów i wysoki koszt urządzeń. Wirówka musi zapewnić dużą szybkość obrotową formy, do 2000 obr./min.

Odlewanie odśrodkowe stosuje się również do odlewania ceramiki. W stosunku do odlewania grawitacyjnego uzyskuje się odlewy o lepszym zagęszczeniu i mniejszej ilości defektów. Wadą jest możliwość segregacji cząstek gęstwy ceramicznej podczas wirowania.

Tworzywa sztuczne formuje się metodą odlewania odśrodkowego przez wprowadzanie do formy tworzywa w postaci ciekłej lub w postaci proszku. Przy skomplikowanych kształtach detali stosuje się wirowanie formy wokół dwóch przecinających się osi. Metodą odlewania odśrodkowego kształtuje się szklane zwierciadła wielkich teleskopów do obserwacji astronomicznych. Powierzchnia swobodna wirującej stopionej masy szklanej tworzy pożądany kształt - paraboloidę obrotową. Aby uniknąć naprężeń wewnętrznych, studzenie odbywa się powoli.

122. Technologia pełnej formy, istota procesu, zastosowanie. zasady procesu:

Technologia pełnej formy polega na umieszczeniu modelu z polistyrenu spienionego (styropianu)- na którego powierzchnię naniesiona jest powłoka ognioodporna- w skrzynce formierskiej oraz zasypaniu modelu odlewu i układu wlewowego suchym piaskiem kwarcowym. Jest to pierwszy proces, w którym zastosowano masę formierską bez materiału wiążącego. Piasek jest następnie wibrowany do osiągnięcia maksymalnej zawartości i gęstości. Ciekły metal zalany do form zgazowuje model styropianowy, odtwarzając go doskonale w postaci odlewu. Gazy powstałe ze zgazowanego modelu przechodzą przez powłokę ochronną i piasek na zewnątrz formy.

zastosowanie: - produkcja seryjna

123. Na czym polega proces zimnej rdzennicy (cold box)?

2. Typowe technologie zimnej rdzennicy z systemami gazowego utwardzania masy

Poniżej zestawiono typowe metody wytwarzania rdzeni utwardzanych przez przedmuchiwanie masy w rdzennicy, których czynnikami utwardzającymi w postaci gazowej są związki aminy (DMEA, DMIA, TEA), dwutlenek siarki - SO₂, utwardzacz estrowy (mrówczan metylu) oraz dwutlenek węgla CO₂. Ze względu na przebieg procesu utwardzania najbardziej korzystne jest równoczesne dostarczenie gazowego czynnika utwardzającego do wszystkich przestrzeni porowatych w rdzeniu.

2.1. System z żywicą fenolową (fenolowy proces Ashland) utwardzaną aminami w postaci gazowej

W omawianej odmianie procesu dwuskładnikowe spoiwo (żywica fenolowa + poliizocyjanian) jest najczęściej utwardzana trójetyloaminą (TEA) lub dwumetyloetyloaminą (DMEA) doprowadzonymi do masy rdzeniowej w postaci gazowej. Amina podana do masy w postaci związku DMEA jest bardziej reaktywna niż amina TEA. Wprowadzenie aminy do przestrzeni międzyziarnowych stwarza silnie zasadowe środowisko, w którym zetknięcie składnika fenolowego żywicy ze składnikiem poliizocyjanowym prowadzi w bardzo krótkim czasie (rzędu milisekund) do polimeryzacji obu składników. Efektem reakcji jest powstanie żywicy uretanowej i utwardzenie rdzenia. Nie zużyta amina z danej, elementarnej porcji masy rdzeniowej, pod koniec reakcji utwardzania tej elementarnej porcji może przemieszczać się do kolejnych elementarnych porcji i katalizować przebieg tej reakcji. Po całkowitym utwardzeniu rdzenia amina jest wypłukiwana z porowatych przestrzeni rdzenia przez powietrze oczyszczające, za pomocą którego jest następnie przenoszona do neutralizatora płuczkowego, wypełnionego kwasem siarkowym.

2.2. System z żywicą epoksydowo-akrylową, utwardzaną SO₂

Proces zimnej rdzennicy, w którym stosuje się jako spoiwo żywicę akrylowo-epoksydową polega na połączeniu w masie rdzeniowej efektu pochodzącego od składnika akrylowego i epoksydowego. Czynnikiem utwardzającym to spoiwo jest dwutlenek siarki SO₂, dostarczany w postaci gazowej. Czas utwardzania, liczony od chwili, gdy dwutlenek siarki styka się z mieszaniną piasku i żywicy. jest również bardzo krótki (rzędu milisekund). Istotna różnica, w stosunku do procesu fenolowego, wpływająca na rozwiązanie systemu odpowietrzenia rdzennicy polega na tym, że spoiwo (żywica epoksydowo-akrylowa) jest utwardzane przez chemiczne połączenie z SO₃ . Powietrze zawarte w porach rdzenia jest usunięte przez SO_2, na początku procesu utwardzania.

2.3. System z zasadową żywicą fenolową utwardzaną za pomocą estrów (proces mrówczany MF)

W technologii MF stosuje się silnie zasadową żywicę fenolową rozpuszczoną w wodzie oraz jako utwardzacz lotny ester (mrówczan metylu), który jest traktowany jako współreagent reakcji chemicznej utwardzania. Omawiana technologia również wymaga użycia urzadzenia dostarczającego utwardzacz w postaci gazowej. Zmiana postaci fazowej utwardzacza odbywa się w parowniku generatora gazu, skąd gaz jest przetłaczany przewodem do rdzennicy zapełnionej masą.

2.4. Proces fenolowy CO₂ (proces Resol/CO₂)-polega na stosowaniu rozpuszczalnej w wodzie alkalicznej żywicy fenolowej, która nie zawiera azotu, siarki ani fosforu. Zawartość w żywicy wolnego fenolu nie przekracza 1%, a wolnego formaldehydu 0,1%. Proces fenolowy CO₂ może być stosowany do wykonywania rdzeni metodami dmuchowymi, jako alternatywa procesu mrówczanego lub szkła wodnego utwardzanego CO₂, przy czym uzyskiwane właściwości technologiczne masy pozwalają na jego umiejscowienie pomiędzy procesami szkło wodne - CO₂ i fenolowym procesem Ashlanda

2.5. Metoda Redset pozwala uzyskać masy rdzeniowe o wytrzymałości porównywalnej i wiekszej od masy z żywicą fenolową do procesu Ashland, przy nieco tylko mnieszej płynności (98%), a więc bardzo korzystne do zagęszczania metodami dmuchowymi. W składzie masy znajduje się żywica polifenolowa (resol fenolowy), kwas i acetal, jako gazowy czynnik utwardzający. Zalety metody, następstwem których jest stosunkowo szerokie stosowanie tej metody (trzecie miejsce dzielone wespół z metodą SO₂), wynikają z małej ilości braków, dużej żywotności masy oraz możliwości uniknięcia neutralizacji acetalu i tym samym kosztów wprowadzenia metody.

124. Opisz w zarysie technologię Shaw’a .

Metoda Shaw’a służy do wytwarzania odlewów precyzyjnych w formach ceramicznych.

Metoda polega na dokładnym zaformowaniu modelu w cienkiej masie ceramicznej- w postaci gęstego szlamu, złożonej z drobno ziarnistej osnowy ogniotrwałej, zhydrolizowanego krzemianu etylu jako spoiwa i substancji utwardzającej. Masa formierska w czasie utwardzania przechodzi ze stanu ciekłego w stan stały; wówczas wykazuje dużą sprężystość i plastyczność, w dotyku podobna jest do twardej gumy. Umożliwia to wyjmowanie modeli bez wywoływania trwałych deformacji wnęki formy, a nawet w przypadku modeli nie posiadających pochyleń odlewniczych, lub z niewielkimi pochyleniami w kierunku odwrotnym. Masa formierska posiada równocześnie wystarczającą wytrzymałość, konieczną do umożliwienia wykonywania operacji przenoszenia, obracania i ustawiania formy. Całkowite utwardzenie formy ceramicznej polega na usunięciu z masy alkoholu etylowego, wody związanej i innych substancji lotnych. W tym celu formę poddaje się wstępnemu wypaleniu alkoholu wydzielającego się z formy, a następnie form wyżarza się w piecu. Tak przygotowaną formę można zalewać ciekłym stopem zarówno podgrzaną do pewnej temperatury, jak też ostudzoną do temperatury otoczenia. Istotnym zjawiskiem, które występuje w formach wykonanych metodą Shaw’a, jest siatka mikropęknięć formy, powstająca podczas wypalania wstępnego alkoholu i odparowywania wody. Zjawisko to nosi nazwę synerezy. Pęknięcia są tak drobne, że nie stwarzają warunków do penetracji ciekłego stopu w ścianki wnęki formy, zabezpieczają wysoką dokładność i powtarzalność wymiarów formy. Mikropęknięcia nadają formie przepuszczalność rzędu 15-20 jednostek, ponieważ materiał formierski nie wydziela gazów podczas odlewania.

125. Jakie maszyny stosowane są do wykonywania form odlewniczych?

Do wykonywania form odlewniczych stosowane są formierki wolnostojące (poziomy podział formy), strzelarki, nasypywarki, linie formierskie typu disamatic (pionowy podział formy),

126. Z jakich materiałów wykonuje się rdzennice?

Klasyfikacja rdzennic: a)skrzynkowe (rdzennice drewniane) rdzenie okrągłe i o przekrojach zbliżonych do okrągłego; b)ramkowe (rdzennice drewniane) do rdzeni płaskich- zwykłe,- z obejmą

c) w pancerzu (rdzennice drewniane) rdzenie skomplikowaned) wzorniki o pionowej osi obrotu,e) wzorniki przesuwne,f) wzorniki nieruchome

- rdzennice metalowe (do formowania maszynowego i ręcznego) konstrukcyjne odmiany rdzennic metalowych: jednostronna; jednostronna z płytą dociskową,; dzielona pionowo, otwarta,; dzielona pionowo z płytą dociskową,

127, Podaj sposoby i urządzenia do zagęszczania masy formierskiej?

Sposoby : ręczne (bijaki reczne i pneumatyczne) , wibracyjne (wibratory do form), ciśnieniowe (strzelarki z doprasowaniem powłoka gumową doprasowywujacą, grawitacyjne (nasypywarki), naciskowe-form. wolnostojące

Zagęszczanie masy przez prasowanie. Prasowanie jest realizowane wróżnych wariantach, zależnych od konstrukcji zespołów prasujących, kinematyki współpracujących elementów lub mediów roboczych. Wspólną cechą wszystkich rozwiązań jest stosunkowo wolne przemieszczanie się cząstek masy zarówno względem siebie, jak i względem stałych punktów odniesienia (ścianek modelu, skrzynek itp.) podczas procesu zagęszczania.

Zagęszczanie masy przez wstrząsanie. Zagęszczanie masy formierskiej przez wstrząsanie następuje pod wpływem wielokrotnego poddawania cząstek masy, znajdujących się w skrzynce formierskiej, ruchom posuwisto-zwrotnym z gwałtownym wyhamowaniem, w wyniku czego sumują się siły bezwładności cząstek masy. Częstotliwość wstrząsania skrzynki z masą formierską wynosi od kilku do kilkunastu herców.

Zagęszczanie masy przez wibracje. W metodzie tej do zagęszczenia masy wykorzystuje się drgania o częstotliwości 60-100 Hz i amplitudzie 0,5-0,7 mm. Czas zagęszczania wynosi na ogół 10 s. Metoda ta jest przeznaczona do zagęszczania form średnich i dużych, wykonanych z mas o dużej płynności, czyli samo-utwardzalnych mas sypkich i ciekłych.

Zagęszczanie masy przez narzucanie. Narzucanie łączy dwie czynności wypełniania i zagęszczania masy. Metoda ta polega na rzucaniu małych porcji masy z dużą prędkością (około 30 m/s) na model, a potem na wcześniej ukształtowaną masę. Służy do tego urządzenie zwane narzucarką. Łopatki osadzone na obracającym się wale głowicy narzucarki odcinają porcje podawanej spulchnionej masy i rzucają do formy (rys. 3.33). Energia kinetyczna danej porcji jest zamieniana na pracę potrzebną do zagęszczenia tej porcji, co następuje przy jej wyhamowaniu na powierzchni modelu lub poprzednio ułożonej warstwie.

Mieszarko-nasypywarka jest maszyną przeznaczoną do podawania do formy lub rdzennicy masy chemo-utwardzalnej o krótkim czasie utwardzania. Jej podstawowym zespołem jest zespół mieszający o ruchu ciągłym. Jest on wyposażony w dozowniki składników sypkich (np. piasku) i ciekłych. W początkowym etapie jest mieszany piasek wraz ze spoiwem, a następnie są dodawane utwardzacze. Masa jest sypana do formy lub rdzennicy.

Nadmuchiwanie masy. Nadmuchiwanie masy stosuje się głównie do wykonania rdzeni. W tym celu do komory wypełnionej masą rdzeniową i znajdującej się nad rdzennicą wprowadza się nagle sprężone powietrze, które tworząc zawiesinę z masą rdzeniową, przenosi ją do wnęki rdzennicy. Ziarna masy rdzeniowej osiadają we wnęce rdzennicy, a powietrze uchodzi przez otwory odpowietrzające.

Wstrzeliwanie masy. Wstrzeliwanie mas, podobnie jak wdmuchiwanie, stosuje się głównie do wytwarzania rdzeni. Działanie strzelarki polega na wrzuceniu masy rdzeniowej ze zbiornika do rdzennicy pod naporem nagłego uderzenia sprężonego powietrza. Masa rdzeniowa jest zagęszczana w rdzennicy pod wpływem dużej prędkości strumienia masy oraz pod wpływem ciśnienia powietrza. W odróżnieniu jednak od nadmuchiwarek nie powstaje tu powietrzna zawiesina masy rdzeniowej, a sprężone powietrze działa jak tłok.

Zagęszczanie masy metodą impulsową. Formowanie impulsowe polega na zagęszczaniu masy falą sprężonego powietrza (0,4+0,6 MPa), wywołaną nagłym otwarciem zaworu o dużym przekroju. Zawór ten, zwany impulsowym, łączy dwie przestrzenie: głowicę impulsową (o wyższym ciśnieniu) i skrzynkę formierską z nadstawką (o niższym ciśnieniu). Po otwarciu zaworu impulsowego następuje nagły wzrost ciśnienia w nadstawce nad powierzchnią masy i powoduje jej zagęszczenie.

Zagęszczanie masy metodą eksplozyjną.

Zagęszczanie eksplozyjne polega na działaniu fali ciśnieniowej, wytworzonej przez gwałtowne spalanie mieszanki gazów palnych (propanu, butanu, gazu ziemnego) z powietrzem nad powierzchnią masy. Powstająca fala ciśnieniowa (0,4-^0,5 MPa) zagęszcza masę w taki sam sposób jak w formierce impulsowej.

128. Omów rodzaje powłok ochronnych i ich zastosowanie.

Powłoka- materiał lub mieszanina materiałów w stanie sproszkowanym, ciekłym lub postaci pasty, nanoszony cienką warstwą na powierzchnię rdzenia lub wnęki formy. Wyróżnia się powłoki: ochronne, aktywne, wzmacniające i absorbujące.

Powłoki ochronne: mogą mieć różną konsystencję: stałą (sproszkowaną), ciastowatą (pasty), ciekłą (bielidła, czernidła). Nanosi się je cienką warstwą na powierzchnię rdzenia lub wnęki formy w celu:

- zabezpieczenia przed przypaleniem się (przywarciem) tworzywa formy do odlewu

- polepszenia gładkości powierzchni odlewów,

- ułatwienia usunięcia odlewu z wnęki formy (formy metalowe, głównie do odlewnia ciśnieniowego)

Powłoki aktywne: mają na celu dokonanie zamierzonej zmiany właściwości powierzchniowej warstwy odlewu. Stosowane są powłoki ciekłe i sypkie. Do form i rdzeni piaskowych są stosowane powłoki ciekłe.

Powłoki wzmacniające: nanoszone są przez natryskiwanie, mają na celu polepszenie niektórych właściwości powierzchniowej warstwy wnęki formy lub rdzenia. Należą tutaj takie powłoki jak:

- roztwór wodny ługu posiarczynowego, nanoszony na powierzchnię wnęki formy z masy klasycznej (głównie syntetycznej) w celu zmniejszenia osypliwości,

- dyspersje wodne polimerów (otrzymane w wyniku polimeryzacji emulsyjnej) o stężeniu 40-50%, nanoszone na powierzchnię wnęki formy z masy z bentonitem, a także na powierzchnię rdzeni ; zastosowanie znajdują dyspersje z polimetakrylanów zmieszane z ługiem posiarczynowym, zawierającym około 35% wody

- roztwory alkoholowe żywic syntetycznych; - szkło wodne sodowe

Powłoki absorbujące Zadaniem tych powłok jest zabezpieczenie przed przenikaniem składników masy lub produktów destrukcji cieplnej składników masy do powierzchniowej warstwy odlewów.

Powłoki te stosuje się wtedy, gdy wnikające do powierzchniowej warstwy odlewu składniki masy lub produkty termicznej destrukcji składników powodują niekorzystne zmiany właściwości powierzchniowej warstwy odlewów.

129. Omów klasyczny proces zimnej rdzennicy /fenolowy proces Ashlanda/.

Zasada procesu polega na sporządzaniu masy składającej się z osnowy, żywicy fenolowo- formaldehydowej i izocyjanianu; masę tę- po zagęszczeniu w rdzennicy- przedmuchuje się mieszaniną trietyloaminy (TEA), dimetyloaminy (DMEA) lub dimetyloizopropyloaminy (DMIA) z powietrzem albo z CO₂.

Zalety procesu	Wady procesu
- większa dokładność wymiarowa rdzeni (nie ma cyklicznego nagrzewania i studzenia rdzennicy), - zmniejszony koszt produkcji rdzeni, - możliwość szybkiej wymiany rdzennic, - zmniejszenie ilości niezbędnych rdzennic (wzrost wydajności), - zmniejszenie zużycia energii w odlewni - wyraźnym zmniejszeniem wymaganej powierzchni produkcyjnej (w stosunku do procesu Croninga i metody gorącej rdzennicy).	- stosunkowo wysoka cena składników spoiwa, - duża wrażliwość na obecność wilgoci (izocyjanian) , - działanie składników spoiwa na naskórek (oczywiście negatywne ) , - toksyczność utwardzacza (aminy) i jego nieprzyjemny zapach przy wyższym stężeniu w powietrzu, - duża szkodliwość produktów destrukcji cieplnej spoiwa

Osnowa: - piasek kwarcowy * dobrze wysuszony, wilgotność max. 0,1%; * najmniejsza zawartość lepiszcza (do 0,2%)-większa zawartość powoduje wzrost zużycia spoiwa i skrócenie czasu żywotności masy

* ziarna kuliste lub owalne; * d_L do mas dla odlewów żeliwnych wynosi 0,2- 0,25 mm ; dla staliwnych jest trochę większa; * temperatura piasku 25-28^oC – podwyższenie temp. powoduje skrócenie czasu żywotności i zmniejszenie płynności masy. ; * można stosować piaski chromitowe, nie należy stosować piaskówoliwinowych

Spoiwo: spoiwo składa się z 2 komponentów: - żywicy fenolowo- formaldehydowej; - izocyjanianu (zwykle metylenodifenyloizocyjanianu) Utwardzacz: - trietyloamina (TEA);- dimetyloetyloamina

130. Na czym polega metoda skorupowa wytwarzania elementów form piaskowych ?

W 1944 J. Croning użył żywicę syntetyczną jako spoiwo mas. Sypka masa szybkoutwardzalna (SMT) stosowana w tej metodzie składa się z : osnowy piaskowej, żywicy fenolowo- formaldehydowej typu nowolak oraz utwardzacza, którym jest heksametylenotetramina C₆H₁₂N₄ zwana urotropiną. Obecność urotropiny w masie nie powoduje jej wiązania i do utwardzenia niezbędne jest podgrzanie mieszaniny do określonej temperatury. Jest to bardzo istotne, gdyż masa zawierająca wszystkie składniki może być przechowywana (w określonych warunkach) w zasadzie przez czas nieograniczony. W procesie stosuje się masę nazywaną piaskiem powleczonym. Proces Croninga umożliwia uzyskanie odlewów o małych tolerancjach wymiarowych, czystej i stosunkowo gładkiej powierzchni oraz o cienkich ściankach. Do ujemnych cech tego procesu należy zaliczyć: stosunkowo wysoki koszt oprzyrządowania oraz żywicy, zbyt długi w porównaniu z SMSZ czas utwardzania, a także ograniczoną masę odlewów nadających się do odlewania w formach skorupowych. W relacji światowej koszt masy używanej w tym procesie jest większy od kosztu innych mas stosowanych do wytwarzania rdzeni. Należy jednak pamiętać, że zużycie masy jest znacznie mniejsze ze względu na grubość skorupy (5-12 mm).

Zasada klasycznego procesu polega na naniesieniu masy na ogrzaną do temperatury 230-260^oC płytę modelową lub wprowadzeniu masy do ogrzanej rdzennicy. Przed naniesieniem masy, płyty modelowe (i rdzennice) pokrywa się oddzielaczem. Po utworzeniu się na płycie modelowej warstwy masy (skorupy) o odpowiedniej grubości, usuwa się nadmiar nie związanej masy i następnie poddaje się zwykle skorupę dodatkowemu ogrzewaniu w temperaturze do 350^oC w celu ostatecznego utwardzenia (np. napromiennikiem). Proponowane jest także wytwarzanie form i rdzeni w złożu fluidalnym, w którym płyty modelowe są ostawione pionowo. Po uzyskaniu skorupy o wymaganej grubości końcowe utwardzenie odbywa się w drugim, gorącym złożu fluidalnym. Wykonane połówki formy łączy się- gdy są jeszcze ciepłe- za pomocą kleju, a rzadziej za pomocą spinaczy metalowych. Złożoną formę przed wlaniem ciekłego stopu odlewniczego umieszcza się na podsypce piaskowej lub też obsypuje się śrutem albo gruboziarnistym piaskiem kwarcowym.

Rdzenie są wykonywane jednolicie albo też jako połówkowe (metoda Dieterta). W tym ostatnim przypadku rdzenie są utwardzane z zewnątrz i od wewnątrz, a następnie sklejane. Duże rdzenie skorupowe wypełnia się inną masą, np. piaskiem kwarcowym lub masą klasyczną.

131. Powłoki aktywne, skład, sposoby nanoszenia i sposób działania. Powłoka ciekła składa z:

- osnowy (jedno- lub wieloskładnikowej): * składniki osnowy- B, C, Co, Cr, Mg, Mn, Mo, Ni, S, Sb, Sn, Te, Ti, W, Zr i inne wprowadzone jako pierwiastki, jako stopy lub ich związki, np. Fe- Si, Fe-Cr, Fe-Mn, Fe-W, Fe-Mo, Ni-Cr-B-Si, Fe₂O₃, FeS, FeS₂, węgliki, węgiel drzewny. - materiału wiążącego, - rozcieńczalnika, - dodatków

- materiał wiążący: - szkło wodne sodowe - glina ogniotrwała, - bentonit - bentonit organofilny- dekstryna

rozcieńczalnik:woda, alkohol (np. izopropylowy) dla powłok bez wodnych

dodatki- cel: - stworzenie odpowiedniej atmosfery - zabezpieczenie ziarn metalicznych przed utlenianiem; - oczyszczenie ich powierzchni z tlenków ; - wyrównanie strat cieplnych wynikających z ochładzającego działania składników stopowych obecnych w połówce ; - wspomaganie działania (nawęglanie powierzchniowe)

Stosowane są powłoki ciekłe i sypkie. Do form i rdzeni piaskowych stosowane są powłoki ciekłe.

Sposób oddziaływania powłoki aktywnej zależy z jednej strony od temperatury topnienia składnika osnowy, a z drugiej- od jego zdolności do dyfuzji.

132. Opisz rodzaje technologii gorącej rdzennicy (procesy hot- box).

Sypkie masy szybkowiążące sporządza się głównie z żywicami syntetycznymi . Są stosowane w następujących procesach: - Croninga (formowanie skorupowe), - pytanie 130; - gorącej rdzennicy (hot- box); -ciepłej rdzennicy (warm- box); - skokowego utwardzenia cieplnego (Thermoschock); - z przedmuchiwaniem podgrzanym powietrzem (warm air)

Proces gorącej rdzennicy (hot- box) stanowi rozwinięcie procesu formowania skorupowego, przy czym różni się trzema elementami: jest stosowana wyłącznie do sporządzania rdzeni, wykonuje się rdzenie pełne (nie skorupowe), reakcja wiązania jest egzotermiczna, co sprzyja dalszemu zachodzeniu procesu utwardzania po usunięciu źródła ciepła, czyli po wyjęciu rdzenia z nagrzanej rdzennicy.

Proces ten jest szczególnie przydatny do seryjnej produkcji rdzeni, od których wymaga się: dokładności wymiarów i kształtów, dobrej wytrzymałości i wybijalności.

Zalety procesu	Wady procesu
- tańsza masa niż w formowaniu skorupowym, - większy asortyment żywic, -szybszy proces utwardzania rdzeni	- gorsza płynność, - ograniczona żywotność masy, - większe zużycie masy (pełne rdzenie)

osnowa (SMT): - piasek kwarcowy o temp. poniżej 25 st C (d_L= 0,15- 0,30 mm)

spoiwo: - żywice syntetyczne, furfurylowe (szybkość wiązania zależy od ilości alkoholu furfurylowego w żywicy)

utwardzacz: - sproszkowany lub w postaci roztworu; - sole amonowe silnych kwasów z dodatkiem mocznika, np. roztwory wodne mocznika i chlorku amonu albo azotanu amonu z dodatkiem niewielkiej ilości modyfikatorów.; - utwardzacz chlorkowy (zima); - utwardzacz azotanowy (lato)

Zasada procesu gorącej rdzennicy polega na wstrzeliwaniu masy do rdzennicy nagrzanej do temperatury 180- 280^oC (najczęściej 220- 230^oC) i przetrzymaniu tej masy w rdzennicy do uzyskania takiego stopnia utwardzenia, jaki umożliwia wyjęcie rdzenia bez uszkodzenia. Czas przetrzymywania zależnie od grubości ścianki rdzenia oraz składu masy, a głównie od rodzaju żywicy- wynosi od kilku do kilkudziesięciu sekund. W tym czasie następuje utwardzenie powierzchniowej warstwy masy w rdzeniu, a dalsze utwardzenie zachodzi po wyjęciu rdzenia z rdzennicy. Utwardzanie wewnętrznych części rdzenia następuje w wyniku oddziaływania obecnego w masie utwardzacza oraz ciepła egzoterm. reakcji i ciepła zakumulowanego podczas pobytu rdzenia w gorącej rdzennicy.

Zastosowania: Rdzenie wykonane metodą gorącej rdzennicy stosuje się do odlewów z żeliwa szarego i ciągliwego oraz stopów metali nieżelaznych

Metoda ciepłej rdzennicy (warm- box) różni się od poprzedniej metody rodzajem spoiwa i temperaturą utwardzania masy.

Spoiwo: -1,1- 1,2 cz. wag. żywicy składającej się z polimeru alkoholu furfurylowego,

- aktywnej żywicy furfurylowej zawierającej około 70% alkoholu furfurylowego,

- 1,2- 1,3% żywicy furfurylowej z większą zawartością alkoholu furfurylowego utwardzanej pochodną kwasu sulfonowego

utwardzacz: - sól miedziowa kwasu paratoluenosulfonowego lub solnego (10-30% w stosunku do żywicy)

piasek: - piasek kwarcowy o d_L= 0,15- 0,25 (lekko kwaśne lub obojętne)

Zalety procesu	Wady procesu
- dobra płynność masy, - zadowalająca wybijalność, - mniejsza ilość wydzielanych gazów z masy niż w hot- boxie (mniej spoiwa) - mniejsze zużycie energii niż w hot- boxie (o 25-35%) - dobra powierzchnia odlewów - brak konieczności stosowania powłok ochronnych - dobra jakość odlewów	- rdzenie wykonane tą metodą są narażone na deformację w podwyższonej temp.

Zastosowanie: - wykonywanie rdzeni do odlewów motoryzacyjnych z żeliwa i stopów lekkich

Metoda skokowego utwardzania cieplnego (thermoshock) stanowi kombinację dwóch procesów: gorącej rdzennicy i normalnego utwardzania w podwyższonej temperaturze. Czas utwardzania wynosi zwykle 12- 25 min. Metoda stosowana jest do seryjnej produkcji cienkich i płaskich rdzeni (średnich i dużych).

Sypką masę szybkowiążącą wstrzeliwuje się do nagrzanej do temp. 80- 100^oC połówki rdzennicy. Po wstrzeleniu masy do drugiej połówki rdzennicy składa się obydwie połówki i następuje ich łączenie bez użycia kleju. Następnie zdejmuje się górną połówkę rdzennicy, a rdzeń leżący na dolnej połówce wprowadza się do pieca tunelowego, nagrzanego do temperatury odpowiedniej dla danej masy. Po utwardzeniu rdzeń wyjmuje się, a połówkę rdzennicy wraca na stanowisko wstrzeliwania. Rdzennice stosowane w tej technologii konstruuje się podobnie do oprzyrządowania używanego w metodzie gorącej rdzennicy.

piasek: - piasek kwarcowy (suchy o temp. 25^oC) d_L= 0,2- 0,3 mm

spoiwo: - żywica fenolowo- formaldehydowo- formaldehydowa

utwardzacz: - mocznik, gliceryna, woda i AlCl₃*6H₂O (10-15% w stosunku do żywicy)

Zalety procesu	Wady procesu
- dobra płynność masy, - dobra wybijalność,

W metodzie z przedmuchiwanym podgrzanym powietrzem (warm air) używa się sypkich mas, zawierających spoiwo organiczne i nieorganiczne. Podgrzane powietrze przyspiesza proces wiązania.

osnowa: - piasek kwarowy (temp. 18^oC),

spoiwo organiczne: - żywice syntertczne

utwardzacz:- roztwory (najlepiej alkoholowe) kwasu paratoluenosulfonowego lub ortofosforowego VI

spoiwo nieorganiczne:- sproszkowany krzemian sodu lub roztwór wodny fosforanu sodu.

Masy ze spoiwami nieorganicznymi mają mniejszą wytrzymałość niż masy z żywicami, ale równocześnie są mało szkodliwe dla otoczenia.

133. Jaką rolę spełniają nadlewy; wytyczne dotyczące usytuowania nadlewów.

Dla zrekompensowania ubytku metalu wskutek skurczu w stanie ciekłym i w okresie krzepnięcia służą nadlewy. Nadlew jest to naddatek technologiczny, którego głównym zadaniem jest zapobieganie tworzeniu się w odlewie jam skurczowych i rzadzizn, a usuwa się go w trakcie obróbki wykańczającej. Zależnie od umiejscowienia nadlewu względem odlewu rozróżnia się nadlewy górne i boczne. Z kolei rozróżnia się nadlewy otwarte, czyli takie, których górna powierzchnia sięga powierzchni formy, oraz kryte lub zamknięte, mieszczące się w głębi formy. Istnieje wiele odmian nadlewów w zależności od miejsca umieszenia, sposobu zasilania formy ciekłym metalem. kształtu itp.

Nadlewy i ich rodzaje. Jak już powiedziano poprzednio, nadlewy są to zbiorniki ciekłego metalu, z których jest uzupełniany ubytek objętości metalu związany z krzepnięciem odlewu. Zabieg ten nosi nazwę zasilania odlewu. Nadlewy muszą zatem krzepnąć jako ostatnie części odlewu. Muszą także się znajdować w pobliżu zasilanego węzła cieplnego. Ze względu na położenie względem odlewu rozróżnia się nadlewy górne i boczne; ze względu na konstrukcję nadlewy dzieli się na zakryte i odkryte. Nadlewy wykonywane w tej samej masie formierskiej co pozostałe części formy i bez zastosowania dodatkowych zabiegów zwiększających ich skuteczność noszą nazwę zwykłych. Poza tym stosuje się nadlewy w otulinach termoizolacyjnych lub egzotermicznych, pozwalających na zmniejszenie ich objętości w stosunku do nadlewów zwykłych, oraz nadlewy ciśnieniowe.

134. Co to są rdzenie odlewnicze, jaka rolę spełniają i z jakich materiałów są

wykonywane.

Rdzenie są to luźne, osobno wykonywane, części formy odtwarzające najczęściej wewnętrzne kształty odlewu. Produkuje się je z masy rdzeniowej w rdzennicach, które wytwarzane są najcześciej z drewna, tworzw sztucznych lub metali. Rdzenie wykonywane są też przy użyciu wzorników (rdzeniowych). Rdzeń w formie jest narażony na najtrudniejsze warunki pracy. Jest zwykle cały, poza rdzennikami, otoczony ciekłym metalem, działa też na niego duża siła wyporu. Rdzeń musi być odporny na działanie wysokiej temperatury ciekłego metalu, przy krzepnięciu ściskany jest kurczącym się metalem, musi więc wykazywać odpowiednią podatność. Przez rdzeń przechodzi duża ilość gazów. Muszą być one odprowadzone przez specjalne w tym celu wykonane kanały, przechodzące przez rdzenniki na zewnątrz formy. Rdzenie muszą wykazywać odpowiednio wysoką przepuszczalność pozwalającą na odprowadzenie wydzielających się gazów poza formę.

Warunki pracy rdzeni wymagają, aby były one ogniotrwałe i pozwalały na uzyskanie gładkiej powierzchni. W tym celu powleka się je często specjalnymi powłokami ochronnymi. Rdzenie powinny wykazywać odpowiednią wytrzymałość, odporność na wstrząsy, uderzenia i działanie dynamiczne strugi ciekłego metalu, która często musi być skierowana w stronę rdzenia. Dla zwiększenia wytrzymałości dużych rdzeni wzmacnia się je żebrami z drutu, odlewanymi z żeliwa lub konstrukcjami spawanymi. Ważną cechą rdzeni jest łatwość usuwania ich z odlewów w czasie czyszczenia i wykańczania.

Korzystne cechy rdzeni uzyskuje się przez dobór odpowiednich mas rdzeniowych, użebrowania i odpowietrzenia. Podobnie jak formy, rdzenie wykonuje się ręcznie i maszynowo. Rdzenie wykonuje się w rdzennicach skrzynkowych, ramkowych, ramkach otwartych lub półotwartych, w rdzennicach z pancerzem oraz wzornikami stałymi (na toczaku), z pionową osią obrotu oraz wzornikami przesuwanymi.

Rdzenie piaskowe mogą być: wilgotne, suszone i skorupkowe, jak również chemo- i termoutwardzalne. Rdzenie metalowe są również bardzo często stosowane przy odlewaniu kokilowym. W normie BN-66/404-43 podano luzy pomiędzy rdzennikami a gniazdami rdzeniowymi – dla rdzeni metalowych.

Ważnym zagadnieniem jest usuwanie rdzenia metalowego po zalaniu formy. Usuwanie rdzeni metalowych z odlewów może być dokonywane prostopadle, pod kątem lub równolegle do kierunku rozwierania kokili.

135. Z jakich materiałów wykonuje się modele odlewnicze?

Modele odlewnicze wykonujemy z : drewna , plastików , metali łatwo-obrabialnych, gumowe, polistyrenu (styropianu), wosków.