06/04/21

Foundry Section - Poznan Univ
ersity of Technology

1

ODLEWNICTWO - 2

dr hab.Andrzej Modrzyński

Professor of Poznań Technical University

(Poland)

tel.: (+048) (0-61) 66-52- 422
fax: (+048) ( 0-61) 66-52- 217
e-mail:

[e-mail]

06/04/21

Foundry Section - Poznan Univ
ersity of Technology

2

Zjawiska zachodzące podczas studzenie

metalu oraz procesów krzepnięcia i

krystalizacji



proces formowania warstwy

powierzchniowej odlewu



proces powstawania struktury pierwotnej

odlewu



chemiczne i fizyczne procesy prowadzące

do powstawania wtrąceń niemetalicznych



zjawisko skurczu metalu podczas

studzenia metalu w formie w stanie

ciekłym , procesu krzepnięcia i studzenia

w stanie stałym

06/04/21

Foundry Section - Poznan Univ
ersity of Technology

3

Proces tworzenia warstwy

wierzchniej odlewów

Warstwa wierzchnia odlewów

Procesy

fizyczne i i

reakcje

chemiczne na

powierzchni

granicznej :

Ciekły metal -

forma

Ciekły metal

Forma

Ciężar

i grubość

ścianki odlewu

-Skład chemiczny
stopu,

- napięcie
powierzchniowe,

- temperatura
zalewania ,

- gęstość stopu ,
- właściwości
termofizyczne
stopu

- skład masy
formierskiej,

- wielkość ziarna
osnowy
piaskowej,

-twardość formy,
-Właściwości
termofizyczne
masy
formierskiej ,

- kształt i
wymiary formy
odlewniczej

06/04/21

Foundry Section - Poznan Univ
ersity of Technology

4

Właściwości termofizyczne



 - współczynnik przewodnictwa

ciepła



c

w

– ciepło właściwe ( kJ /kg)



b= ( )

0.5

- współczynnik

akumulacji ciepła



 - współczynnik rozszerzalności

cieplnej



T

t

– temperatura topnienia

06/04/21

Foundry Section - Poznan Univ
ersity of Technology

5

Wpływ wielkości ziarna osnowy masy

formierskiej na chropowatość

powierzchni odlewów

15
0
10
0

50

R

a

,m

Wielkość

ziarna
,mm

0,16

0,2

O,10

0,063

0,00
5

06/04/21

Foundry Section - Poznan Univ
ersity of Technology

6

Proces krystalizacji i tworzenie struktury

odlewu



Zarodkowanie

* Homogeniczne
* Heterogeniczne



Wzrost ziaren



Tworzenie struktury odlewu

06/04/21

Foundry Section - Poznan Univ
ersity of Technology

7

Zarodkowanie homogeniczne

Ciekły
metal

Ciekły metal

Zarodek

G

o

– energia swobodna

G

1

– energia swobodna

Kiedy :

G

1

– G

o

< 0

06/04/21

Foundry Section - Poznan Univ
ersity of Technology

8

Zarodkowanie homogeniczne

Podczas procesu powstawania zarodka:

G

V

– energia swobodna objętościowa

maleje

G

F

– energia powierzchniowa na granicy faz

wzrasta

Zgodnie z powyższym :

G = - G

v

+ G

F

06/04/21

Foundry Section - Poznan Univ
ersity of Technology

9

Zarodkowanie homogeniczne

s

l

l

o

r

r

t

t

L

G































2

3

4

3

4

Gdzie :

L – ciepło topnienia , kJ/kg

t – stopień przechłodzenia ,

o

C

T

l

- Temperatura likwidus ,

o

C



o

– gęstość ciekłego metalu , kg/m

3



s-l

– napięcie powierzchniowe na granicy faz ( ciało stałe-ciecz

),

r - promień zarodka

06/04/21

Foundry Section - Poznan Univ
ersity of Technology

10

Zarodkowanie homogeniczne

Promień

zarodka

G

r
-krytyczny

G

F

G

V

G

Wzrost

zarodka

06/04/21

Foundry Section - Poznan Univ
ersity of Technology

11

Zarodkowanie homogeniczne

Wartość r

kr

może być wyznaczona z

zależności :

dG /d r = 0

2

(l-s)

t

l

R

kr

= --------------------------------

L

o

t

06/04/21

Foundry Section - Poznan Univ
ersity of Technology

12

ZARODKOWANIE HETEROGENICZNE

( WYMAGA MNIEJSZEJ ENERGII )



POWSTAWANIE ZARODKA NA

NIEDOSKONAŁOŚCIACH SIECI

KRYSTALICZNEJ OSNOWY ( GRANICE

ZIARN, BŁĘDY UŁOZENIA SIECI,

DYSLOKACJE ),



ZARODEK POWSTAJE NA WTRĄCENIACH

NIEMETALICZNYCH ZAWARTYCH W

CIEKŁYM MEALU,



ZARODKOWANIE NA KONTACIE CIEKŁEGO

METALU Z MATERIAŁEM FORMY

06/04/21

Foundry Section - Poznan Univ
ersity of Technology

13

ZARODKOWANIE

HETEROGENICZNE



WYSTĘPYJE PODCZAS
WYKONYWANIA ODLEWÓW Z
CZYSTYCH METALI TECHNICZNYCH
(O OBNIŻONYM STOPNIU
CZYSTOŚCI ) I STOPÓW
ODLEWNICZYCH (OBECNOŚĆ
WTRĄCEŃ I KONTAKT CIEKŁEGO
METALU Z FORMĄ ODLEWNICZĄ ).

06/04/21

Foundry Section - Poznan Univ
ersity of Technology

14

Zmiana temperatury w procesie

krzepnięcia

(stop eutektyczny – T

l

= T

s

)

Temperatur
a

Czas

T

l

=T

s

T- stopień

przechłodzenia

06/04/21

Foundry Section - Poznan Univ
ersity of Technology

15

Odmiany procesy krystalizacji



Zarodkowanie warstwowe



Zarodkowanie objętościowe



Zarodkowanie mieszane

06/04/21

Foundry Section - Poznan Univ
ersity of Technology

16

KRYSTALIZACJA

WARSTWOWA

T

l

-T

s

T

>>1

F

F

06/04/21

Foundry Section - Poznan Univ
ersity of Technology

17

KRYSTALIZACJA OBJĘTOŚCIOWA

T

l

-T

s



T

<<1

F

F

06/04/21

Foundry Section - Poznan Univ
ersity of Technology

18

KRYSTALIZACJA MIESZANA

T

l

-T

s

T

=1

F

F