Mechanizmy skurczowe w
odlewach. Skurcz zasilania i skurcz odlewniczy.
Zmiany
objętości zachodzące podczas ochładzania odlewu w formie są
nazywane skurczem, przy czym zmniejszanie się objętości jest
uważane za skurcz dodatni, a zwiększanie za skurcz ujemny.
Łączna
wartość względnej zmiany objętości zachodząca od zakończenia
zalewania formy do końca krzepnięcia metalu nazywamy skurczem
zasilania i podajemy w procentach objętości.
Przy ochładzaniu
ciekłego metalu od temp zalewania do temp początku krzepnięcia
zmniejsza on swa objętość właściwą zgodnie z prawem dylatacji
temperaturowej, ta zmiana objętości jest nazywana skurczem
odlewniczym.
4. Klasyfikacja i charakterystyki materiałów do wytwarzania piaskowych form i rdzeni odlewniczych
Formy piaskowe jednorazowego
użytku, wykonywane są z mas formierskich
Składniki mas
formierskich i rdzeniowych można podzielic na trzy
grupy:
-osnowę
-materiały wiążące
-dodatki
uszlachetniające
Osnowę mas formierskich stanowia
piaski(np. kwarcowe, chromitowe, cyrkonowe)lub inne sypkie materiały
syntetyczne(np. korund, karborund, magnezyt) o różnym stopniu
ogniotrwałości (od 1350ºC do ponad 2000ºC) i różnej
ziarnistości.
Materiały wiążące są to substancje
naturalne bądź sztuczne, które charakteryzuja się właściwościami
umozliwiającymi wiazanie ziaren osnowy. Do grupy materiałów
wiążących można zaliczyć gliny i materiały ilaste(bentonity)
oraz rózne go rodzaju spoiwa, przy czym wiązanie osnowy przez
spoiwa może zachodzić w wyniku:
-wysychania-wiązanie
następuje bez reakcji chemicznej po usunięciu wody ze spoiwa (np.
ługu posiarczynowego, melasy, dekstryny, skrobi, klejów
roślinnych).
-krzepnięcia-wiązanie ziaren osnowy polega na
przejściu nsproszkowanego spoiwa, zmieszanego z ziarnami osnowy i
tworzącego otoczke każdego ziarna, w stan ciekły w czasie
ogrzewania i następnie skrzepnięciu podczas stygnięcia(np smoły,
asfalty)
-reakcji chemicznej lub polimeryzacji-proces wiązania
następuje podczas reakcji chemicznej lub polimeryzacji i może
zachodzić w temperaturze podwyzszonej lub normalnej(np. Spoiwa
nieorganiczne: szkło wodne, spoiwa wapienne i fosforanowe;
organiczne: oleje roślinne, pokosty, żywice syntetyczne)
Dodatki
uszlachetniające są wprowadzane w celu poprawienia własciwości
różnych mas formierskich, takich jak: własciwości wpływające
na jakosc powierzchni odlewów, własciwości termofizyczne masy,
przepuszcalność, wybijalność, itd. Skutecznym srodkiem
przeciwdziałającym powstawaniu przypaleń masy do odlewów i
poprawiajacym jakość powierzchni odlewów są różne postacie
węgla(grafit, pył węglowy, pył koksowy, sadza)
5.)
Metody i materiały do wytwarzania kokil
O wyborze
materiału decydują właściwości :
*mechaniczne
(wytrzymałość, plastyczność, twardość)
*termofizyczne
(pojemność i przewodność cieplna,
rozszerzalność
*technologioczne ( skrawalność, odporność
na erozję)
*względy ekonomiczne (cena, dostępność)
Materiały
:
*do kadłubów - najczęściej żeliwo szare
perlityczne (inne zalecane to żeliwo sferoidalne, żeliwo
niskostopowe, staliwo, stal węglowa wyższej jakości, stal
narzędziowa)
* inne elementy kokil - gatunki pospolite na
mniej odpowiedzialne elementy (jak dźwignie, podkładki) ;
wyższej
jakości materiały do elementów pracujących w trudnych warunkach
(np wypychacze, sprężyny)
Trwałe tworzywa specjalne : stopy
niklu, chromu, molibdenu
Sposoby wytwarzania: (w
zależności od materiału, oraz stopnia skomplikowania
kokili)
*Obróbka wiórowa (najczęściej stosowana) - blok
metalowy (ze staliwa, stali lub żeliwa), jest obrabiany tak, ze w
kolejnych operacjach nabiera wymagany kształt
*Obróbka
uprzednio odlanych elementów o kształtach zbliżonych do
wymaganych (odlewanie precyzyjne zapewnia uzyskanie gotowej kokili
np. metodą Shaw'a)
*Inne procesy bezwiórowe (jak spawanie,
tłoczenie, metalizowanie, napawanie)
*wykonane elementy kolil
montuje się, sprawdza działanie na zimno, następnie na gorąco
(wykonywanie odlewów próbnych)
3.
Klasyfikacja technologii odlewania poszczególnych stopów do form
nietrwałych i trwałych.
Najczęściej przyjmowane
kryteria klasyfikacji:
Rodzaj formy oraz ( na niższych
szczeblach klasyfikacji) jej materiał i rodzaj modelu,
Sposób zapełniania formy,
Grupa stopów, do której
należy materiał odlewu.
Wykonanie odlewu wymaga całego
zespołu działań, czyli zrealizowaniu w określonej kolejności
szeregu podstawowych procesów odlewniczych.
Formy
nietrwałe wykonuje się z materiałów zwanych masami
formierskimi, których głównym (a czasem jedynym) składnikiem
jest stały materiał ogniotrwały, zwany osnową masy. W
przeważającej większości przypadków jest nim piasek, przeważnie
kwarcowy.
Formy trwałe są wykonywane z różnego typu
stopów metali: żeliwa, stali konstrukcyjnej, stali narzędziowej a
rzadziej z miedzi technicznej i jej stopów oraz aluminium
technicznego i jego stopów oraz grafitu prasowanego.
Sposoby
wypełniania form odlewniczych:
a) Odlewanie ciśnieniowe
polega na wprowadzaniu metalu do wnęki formy pod wysokim
ciśnieniem
o wartościach od kilkudziesięciu do kilkuset MPa
b) Odlewanie
pod niskim ciśnieniem różni się od odlewania ciśnieniowego
(zwanego czasem odlewaniem pod wysokim ciśnieniem) nie tylko
wartościami stosowanych ciśnień, lecz także zasadniczo odmiennym
sposobem zapełniania formy, innymi zjawiskami z tym związanymi
oraz parametrami i cechami otrzymanych odlewów.
c) Odlewanie
odśrodkowe polega na użyciu siły odśrodkowej do wypełnienia
wnęki formy a w niektórych odmianach – także do kształtowania
jednej z powierzchni odlewu. Istnieje kilka odmian tego procesu:
odlewanie odśrodkowe właściwe
odlewanie półodśrodkowe
odlewanie pod ciśnieniem odśrodkowym.
Główne procesy
wytwarzania odlewów w formach trwałych. Wypełnianie
formy
Procesy odlewania:
Grawitacyjne, Kokilowe,
ciągłe, Niskociśnieniowe, Kokilowe pod niskim ciśnieniem,
kokilowe z przeciwciśnieniem, Wysokociśnieniowe, Ciśnieniowe
(różne odmiany), z doprasowaniem, w stanie półstałym,
Odśrodkowe, Odśrodkowe właściwe o poziomej osi obrotu,
Odśrodkowe właściwe o pionowej osi obrotu, półodśrodkowe
2.
Klasyfikacja stopów odlewniczych ze wskazaniem obszaru
zastosowania.
1) żeliwo (korpusy,stojaki,wrzeciona
obrabiarek,wałki rozrządu)
2) staliwo-węglowe i stopowe (koła
bose, podstawy maszyn, koła zębate,części maszyn górniczych,
taboru kolejowego)
3)Stopy miedzi - brązy i mosiądze
odlewnicze (obudowy, łożyska ślizgowe,częśc trące w budowie
silnika)
4) Stopy aluminium(elektronika i
elektrotechnnika)
5)Stopy magnezu
6)Stopy cynku
7)stopy
tytanu