POLITECHNIKA ŚLĄSKA w Gliwicach

Wydział Mechaniczny Technologiczny

ODLEWNICTWO -

wykład

dr hab. inż. Mirosław Cholewa prof.
Pol.Śl.

Katedra Odlewnictwa

32 338 55 17, 32 338 55 35,
[e-mail]

2

ODLEWNICTWO

-

podstawowa technologia wytwarzania przedmiotów

- odlewów – z metali i ich stopów,

w tym również z tworzyw niemetalowych,

np. z bazaltu, tworzyw sztucznych,

-

wytwarzanie odlewów części maszyn,

artystycznych i jubilerskich

3

OPIS PRZEDMIOTU

Wykłady: 12.10, 26.10, 09.11, 23.11, 07.12, 21.12, 4.01.

21.12.09r. KOLOKWIUM

Konstrukcja modelu odlewniczego i formy. Zasady doboru układów wlewowych i
zasilających.
Materiały na formy jednorazowego użytku.
Teoretyczne podstawy procesów odlewniczych: krzepnięcie i krystalizacja
odlewów.
Krzepnięcie jednoczesne i kierunkowe.
Zjawisko skurczu odlewniczego i podstawowe wady odlewów z nim związane oraz
sposoby ich eliminacji.
Podstawowe zasady konstruowania odlewów.
Klasyfikacja metod wytwarzania odlewów.
Automatyczne linie formierskie. Podstawowe stopy odlewnicze

Laboratorium

:

Piece do topienia metali i wytop żeliwa szarego Metody wykonywania form
odlewniczych.

Specjalne metody formowania..

Badania metalograficzne stopów

odlewniczych.

Transport pneumatyczny i fluidyzacja materiałów sypkich.

Symulacja komputerowa procesu krzepnięcia odlewów.

Precyzyjne metody

wykonywania odlewów

. Badania podstawowych właściwości mas formierskich

Literatura:

J. Gawroński , Odlewnictwo. Technologia wykonywania form i rdzeni. Skrypt Pol.
Śl. nr 1747, Gliwice 1993.

S. Jura, Odlewnictwo. Topienie stopów odlewniczych i ich diagnostyka. Skrypt Pol.
Śl. nr 1755, Gliwice 1993.

Z. Piątkiewicz, Odlewnictwo. Maszyny i urządzenia odlewnicze. Skrypt Pol.Śl.nr
1756, Gliwice 1993.

Z. Piątkiewicz, Transport pneumatyczny. Pol. Śl., Gliwice 1999.

M. Perzyk, S. Waszkiewicz, A. Kaczorowski, A. Jopkiewicz, Odlewnictwo. WNT,
Warszawa 2000.

4

ODLEWANE CZĘŚCI MASZYN

(odlew maszynowy)

5

Odlewy precyzyjne

6

Odlewy

artystyczne

7

ISTOTA TECHNOLOGII

ODLEWANIA

Piec
odlewniczy

Formy gotowe do
zalania

8

PRODUKCJA ODLEWÓW

FORMOWANIE

Z MODELAMI TRWAŁYMI

FORMOWANIE

Z MODELAMI

JEDNORAZOWYMI

BEZ FORMOWANIA

ODLEWANIE

W

FORMACH

PIASKOWYC

H

ODLEWANIE

W FORMACH

PRECYZYJNYCH

DZIELONYCH

ODLEWANIE

W FORMACH

PRECYZYJNYC

H

NIEDZIELONY

CH

ODLEWANIE

W

FORMACH

PEŁNYCH

NIEDZIELO-

NYCH

ODLEWANIE

W FORMACH
METALOWYC

H

ODLEWANIE

W FORMACH

SPECJALNYC

H

(np.

półtrwałych)

ODLEWANIE

W FORMACH

JEDNORAZOWYCH

ODLEWANIE W FORMACH

WIELOKROTNEGO UŻYCIA

9

10

Forma dzielona bez rdzenia

11

Forma dzielona z

rdzeniem

12

Odlew z układem

wlewowym

13

a) odlew

b)

model

c) rdzennica

d) rdzeń

Zespół modelowy

14

PROCES TECHNOLOGICZNY WYKONANIA

ODLEWU W FORMIE PIASKOWEJ

PROJEKT:

RYSUNEK SUROWEGO
ODLEWU
RYSUNEK KONCEPCJI
ODLEWANIA

WYKONANIE ZESPOŁU
MODELOWEGO:

MODEL ZASADNICZY
MODELE UKŁADU WLEWOWEGO
RDZENNICE

PRZYGOTOWANIE MASY
FORMIERSKIEJ:
I RDZENIOWEJ

OSNOWA
SPOIWO (LEPISZCZE)
UTWARDZACZ
DODATKI SPECJALNE

PRZYGOTOWANIE FORMY DO ZALANIA CIEKŁYM

METALEM:

WŁOŻENIE RDZENI DO WNĘKI FORMY (W GNIAZDA

RDZENIOWE),

ZŁOŻENIE FORMY,

DOCIŚNIĘCIE GÓRNEJ SKRZYNKI DO DOLNEJ.

15

PRZYGOTOWANIE CIEKŁEGO METALU – PROCES
METALURGICZNY

ZALEWANIE FORMY

WYBICIE ODLEWU Z FORMY

KONTROLA JAKOŚCI

OCZYSZCZENIE ODLEWU, W TYM ODCIĘCIE UKŁADU
WLEWOWEGO

KONTROLA JAKOŚCI

PROCES TECHNOLOGICZNY WYKONANIA

ODLEWU W FORMIE PIASKOWEJ c. d.

16

RYSUNEK SUROWEGO ODLEWU

KLASA DOKŁADNOŚCI: I - VII
CHROPOWATOŚĆ POWIERZCHNI: C10, C20, C40, C80,
C160, C320

POWIERZCHNIA PODZIAŁU FORMY (modelu odlewniczego)
I POŁOŻENIE ODLEWU W FORMIE:

-oznaczenie;

-odpowiedzialne części odlewu umieszczać w jednej
skrzynce, najlepiej w dolnej

POWIERZCHNIA PODZIAŁU umożliwia proces formowania (wyjęcie
modelu z formy).
Powierzchni podziału powinno być jak najmniej (powstaje zalewka,
przestawienie).

NADDATKI TECHNOLOGICZNE:

-pochylenia odlewnicze,

-wypełnienie małych otworów (<15 mm),

-odpowiednie dla technologii odlewania ukształtowanie
połączeń ścianek,

-żebra skurczowe

NADDATKI NA OBRÓBKĘ
SKRAWANIEM
BAZY OBRÓBKOWE

17

Klasy chropowatości powierzchni

w różnych metodach odlewania

Rodzaj metody odlewania

Klasa chropowatości

C10

C20

C40

C80

C160

C320

 

 

 

 

 

 

 

Metoda Shawa

+

+

 

 

 

 

Metoda wytapianych modeli

+

+

+

 

 

 

Odlewanie do form skorupowych

 

+

+

+

 

 

Odlewanie kokilowe

 

+

+

+

 

 

Odlewanie do form piaskowych

 

 

 

+

+

+

18

Skurcz liniowy odlewów z różnych

stopów

Rodzaj stopu odlewniczego

i odlewu

Skurcz [%]

swobodny hamowany

Żeliwo szare: odlewy drobne i

średnie
odlewy średnie i

duże
odlewy ciężkie

1,0
0,9
0,8

0,9
0,8
0,7

Żeliwo ciągliwe: białe
czarne

1,8
1,5

1,4
1,0

Staliwo: węglowe i

niskostopowe
wysokostopowe,

chromowe
austenityczne

1,6-2,0
1,3-1,7
2,0-2,3

1,3-1,7
1,0-1,4
1,7-2,0

Metale nieżelazne: siluminy
mosiądz
brąz cynowy

2,0-2,3
1,8-2,0
2,0-2,2

0,6-2,0
0,9-1,5
0,9-1,2

19

Określenie powierzchni wypukłej (a) i wklęsłej (b)
odlewu (modelu)

20

21

Rodzaje form
odlewniczych

1. NIETRWAŁE (JEDNORAZOWEGO

UŻYTKU)

najczęściej tzw. formy piaskowe

2. TRWAŁE (WIELOKROTNEGO UŻYTKU)

formy metalowe (kokile, formy
ciśnieniowe)

3. PÓŁTRWAŁE (wykonanie kilku odlewów)

22

POWIERZCHNIA PODZIAŁU FORMY

FORMA NIEDZIELONA

23

Schemat wykonywania formy

dzielonej

24

25

Rodzaje skrzynek formierskich

26

27

MASA FORMIERSKA

- mieszanina najczęściej

ceramicznych,

mineralnych

materiałów

formierskich

dobranych w proporcji zapewniającej założona szybkość
ruchu

ciepła,

odporność

cieplną

i

mechaniczną

wytrzymałość formy.

Istnieją technologie, w których stosuje się masę formierską
jednoskładnikową, będącą samą osnową piaskową, co
wyraźnie upraszcza sporządzanie masy.

MASY RDZENIOWE

- masy przeznaczone do

sporządzania rdzeni odlewniczych

Istnieją masy stosowane do wykonywania połówek lub
części form i do sporządzania rdzeni

.

Używa się określenia:

masa formierska

, które

obejmuje masy

na formy i na rdzenie

.

28

OSNOWA

-

główny, sypki składnik masy formierskiej.

Materiał o określonym składzie mineralogicznym,
chemicznym i ziarnowym

(np. piasek kwarcowy).

Niekiedy jest stosowana mieszanina różnych materiałów, np.
piasków: chromitowego i cyrkonowego

.

Jeżeli ten główny składnik ma ziarna większe od 0,02
mm, określa się go nazwą

:

OSNOWA PIASKOWA

.

PIASEK FORMIERSKI

- kwarcowa skała osadowa (najczęściej

sypka). Jeżeli obok osnowy piaskowej kopalina zawiera naturalny
materiał o ziarnistości poniżej 0,02 mm wtedy surowiec taki
określa się nazwą PIASEK NATURALNY.

PIASEK

CYRKONOWY,

PIASEK

CHROMITOWY,

PIASEK

GRAFITOWY,
PIASEK STALOWY (śrut stalowy) itp.

LEPISZCZE -

frakcje o ziarnistości poniżej 0,02 mm w

syntetycznej masie

lub w osnowie piaskowej są zanieczyszczeniem

.

29

MATERIAŁ WIĄŻĄCY, CZYNNIK WIĄŻĄCY

-

element nadający sypkiej osnowie określoną

wytrzymałość

mechaniczną, umożliwiającą

otrzymanie odlewu

o założonych kształtach i wymiarach

.

Materiałami wiążącymi są:

lepiszcze, glina formierska, spoiwo

.

Są przypadki, w których osnowa jest równocześnie materiałem

wiążącym, np. gips.

FIZYCZNE CZYNNIKI WIĄŻĄCE

:

podciśnienie,

pole

elektromagnetyczne,

obniżona temperatura

.

GLINA FORMIERSKA

- naturalny materiał wiążący, minerały

ilaste.

SPOIWO

- materiał organiczny lub nieorganiczny wykazujący

zdolność wiązania ziaren osnowy.

POWŁOKA

-

materiał lub mieszanina materiałów w stanie

sproszkowanym, ciekłym lub postaci pasty, nanoszony cienką
warstwą na powierzchnię rdzenia lub wnęki formy o
własnościach:

ochronnych,

aktywnych

(fizycznie

i/lub

chemicznie), wzmacniających, adsorpcyjnych

30

Właściwości

materiałów na osnowę mas i powłok

ochronnych :

1. Odporność na działanie wysokiej temperatury,
2. Odporność

na działanie tlenków metali w

podwyższonej temperaturze,

3. Mała rozszerzalnością cieplną,
4. Brak przemian polimorficznych,
5. Odpowiedni skład ziarnowy.

Wszystkie wymagania spełniają cyrkon, korund,

chromit

31

CHARAKTER CHEMICZNY

Kwarc - kwaśny

Chromit - lekko zasadowy

Cyrkon - lekko kwaśny

Korund - lekko kwaśny

Szamot - lekko kwaśny

(zwiększa się w miarę wzrostu zawartości

SiO

2

)

Oliwin - zasadowy

Magnezyto-chromit - zasadowy

Magnezyt spieczony - zasadowy

32

33

34

Układ równowagi

fazowej SiO

2

-Al

2

O

3