1. Klasyfikacja wykonywania odlewów

Dla każdego odlewu potrzebna jest odpowiednia forma odlewnicza, do której wlewa się metal. Po zakrzepnięciu i ostygnięciu metalu przedmiot usuwa się z formy. Następnie po wyczyszczeniu i wykończeniu jest wysyłany z odlewni jako półfabrykat, bądź jako gotowy przedmiot. Wytwarzanie odlewów, niezależnie od metody i rodzaju tworzywa dzieli się na trzy główne etapy:

• wykonanie formy odlewniczej i rdzeni

• przygotowanie ciekłego metalu i wypełnienie nim formy odlewniczej

• wybijanie lub usuwanie odlewu z formy, wybijanie rdzeni, oddzielnie układu wlewowego, oczyszczanie i wykańczanie odlewu.

Jest wiele sposobów wykonywania odlewów, ale różnica pomiędzy nimi polega głównie na sposobie wykonywania form. Klasyfikacja wykonywania odlewów sprowadza się do klasyfikacji wykonywania form

Metody odlewania podzielone są na dwie podstawowe grupy: odlewania pod normalnym ciśnieniem czyli grawitacyjne, oraz odlewania pod ciśnieniem, gdy wypełnianie formy odbywa się przy wywieraniu ciśnienia lub podciśnienia na ciekły metal.

Odlewanie grawitacyjne dzieli się na odlewanie w formach jednorazowych, wytwarzanych z masy złożonej najczęściej z pisaku kwarcowego, oraz w formach trwałych wielokrotnego użytku, wykonanych przeważnie z metalu i zwanych kokilami. Pod ciśnieniem natomiast wytwarza się odlewy prawie wyłącznie odlewy w formach trwałych metalowych.

2. Formowanie w gruncie

Forma w gruncie otwarta

. Tą metodą wykonuje się odlewy o masie nie przekraczającej 100 ÷ 150 kg.Model zagłębia się w podłoże przez uderzanie młotkiem w deskę nałożoną na model. Położenie modelu w podłożusprawdza się za pomocą poziomicy. Model musi być wypoziomowany. Potem zagęszcza się masę wokół modelu , a nadmiar usuwa zgarniakiem. Formę odpowietrza się zgiętym nakłuwakiem od dołu modelu. Gładzikiem wycina się zbiornik wlewowy i przelew sygnalizacyjny. Po wyjęciu modelu wykańcza się formę. Do form otwartych stosuje się zbiorniki wlewowe w skrzynkach nadstawnych lub w rdzeniach.

Forma w gruncie zakryta

Kopie się dół w gruncie odlewni, głębszy, niż wysokość odlewu, następnie na dno układa się pewną ilość koksu, następnie zasypuje się masą formierską, wciska model i ubija. Następnie zaformowuje się górną skrzynkę. Po zaformowaniu górnej skrzynki robi się kanały robi się kanały doprowadzające i wykonuje się rdzeń z pewną ilością koksu, oraz wprowadza się rury odprowadzające gaz. Po wyjęciu modelu rdzeń wkłada się do wnętrza. Nakłada się górną skrzynkę, wstawia się nadstawki do układu zasilającego i zalewa się ciekłym metalem. Forma musi być obciążona. Ten sposób odlewania zabezpiecza przed rozerwaniem formy. Wydobywający się dwutlenek węgla podpala się. Po ostygnięciu odlewu następuje rozbijanie formy. Metodą tą odlewa się: duże łoża i korpusy maszyn, ramy, szamoty, tuleje do silników okrętowych.

Odlew walca hutniczego

Formę wykonuje się poziomo, łączy, a następnie obraca. W celu zapobiegnięcia rozerwania się formy umieszcza się je w dołach odlewniczych i dopiero wtedy zalewa.

3. Odlewanie w formach piaskowych w skrzynkach

Opis poszczególnych czynności formowania ręcznego jest następujący:

Na płycie modelowej ustawia się dolną połówkę modelu dzielonego, oraz dolną skrzynkę formierską. Po nakurzeniu modelu pudrem formierskim nasiewa się warstwę masy przymodelowej, którą obciska się dookoła modelu. Pozostałą objętość skrzynki wypełnia się masą wypełniającą i zagęszcza się warstewkami przy użyciu ubijaka. Nadmiar masy zgarnia się zgarniakiem i nakłuwakiem wykonuje się kanały odpowietrzające. Następnie skrzynkę z zaformowanym modelem obraca się o 180⁰ i za pomocą sworzni ustalających ustawia się górną skrzynkę. Po oczyszczeniu z piasku otworów na kołki modelowe ustawia się górną część modelu, oraz modele wlewu głównego i przelewu. Powtarza się czynności nakurzenia, nasiewania, napełniania, zagęszczania masy i wykonywania odpowietrzeń dla górnej połówki formy. Następnie wycina się zbiornik wlewowy, wyjmuje się model wlewu głównego i przelewu, rozdziela się połówki formy, wycina belkę wlewową i wlewy doprowadzające, oraz przystępuje się do wyjęcia modelu. Masę formierską należy zwilżyć pędzlem wokół obrysów modelu a model przed usunięciem z formy obić młotkiem formierskim. Dalszą czynnością jest naprawa uszkodzeń i usunięcie zaprószeń oraz montaż ewentualnego rdzenia.

Formując z obieraniem modelu naturalnego niedzielonego, na płytę podmodelową ustawia się model, nakłada dolną skrzynkę formierską i zagęszcza w niej masę. Po odwróceniu formy wybiera się z jej powierzchni pewną część masy która uniemożliwia wyjęcie modelu z formy. Powstałą powierzchnie wgłębienia wygładza się, nadając pewną pochyłość ułatwiającą wyjęcie zwisającej części formy, powstałej przy zagęszczeniu górnej skrzynki. Forma posiada łamaną powierzchnię podziału. Fałszywka spełnia zadanie płyty podmodelowej. Sporządza się ją z cementu, gipsu lub masy formierskiej o dużej wytrzymałości Formowanie za pomocą fałszywki polega na nałożeniu na nią górnej skrzynki, w której następuje zagęszczenie masy. Po zagęszczeniu masy obie części formy obraca się o 180⁰ i ostrożnie zdejmuje fałszywkę, przy czym model zostaje w górnej części formy. Następnie na górną część formy nakładamy skrzynkę formierską i zagęszczamy w niej masę. Po rozebraniu formy wyjmuje się model, formę wykańcza, składa i przygotowuje do zalania.

4. Zasady wyboru powierzchni podziału formy

Wszystkie formy odlewnicze są tak wykonane, że istnieje powierzchnia podziału formy. Istotnym zagadnieniem jest więc jej wybór. Wiąże się od ze sposobem wykonania, wpływa na konstrukcję i dokładność odlewu. Prawie każdy model można zaformować w kilku położeniach.

Pochylenia powinny znajdować się na krótkich powierzchniach, powinny być jednakowe skrzynki, dobre ułożenie rdzenia.

Wybierając powierzchnie podziału należy kierować się następującymi zasadami:

• zespół modelowy powinien być jak najprostszy i składać się możliwie z jak najmniejszej ilości części składanych. Minimalizacja ta wpływa na koszt odlewu.

• forma powinna mieć jedną powierzchnię podziału, tzn. Formowanie powinno się odbywać w dwóch skrzynkach. Formowanie w kilku skrzynkach obniża dokładność przedmiotu i uniemożliwia formowanie maszynowe

• powierzchnia podziału powinna być w miarę możliwości płaska. Dotyczy to odlewów o skomplikowanych kształtach

• wysokość modelu oraz całkowita wysokość formy powinny być jak najmniejsze. Ułatwione jest wtedy wyjmowanie modelu, ustawianie rdzeni i składanie formy. Ponadto zniekształcenia modelu pochodzące od pochyleń odlewniczych są mniejsze

• należy unikać stosowania odejmowanych części modelu, tzn. niezamocowanych do modelu na stałe ponieważ zwiększa to koszt modelu, ilość wadliwych odlewów, pracochłonność wykonywania formy

• wszystkie rdzenie powinny mieć dobre zamocowanie w dolnej części formy. Ułatwia to ich ustawianie i zmniejsza niebezpieczeństwo powstawania braków

• wszystkie fragmenty odlewu, które wymagają dużej dokładności położenia obok siebie powinny znajdować się w jednej części formy aby nie powstało przesunięcie między nimi

• powierzchnie nie obrabiane na których ze względów konstrukcyjnych nie może być pochyleń odlewniczych nie powinny znajdować się na powierzchniach prostopadłych do podziału formy. W przypadku, gdy nie można spełnić tego warunku powierzchnie te powinny być odwzorowane przez rdzeń

• w formie nie powinny występować wysokie garby zwisające z jej górnej części. Jeżeli garb jest konieczny, powinien być umiejscowiony w dolnej skrzynce

• odpowiedzialne, obrabiane powierzchnie powinny być zwrócone ku dołowi i powinny znajdować się w dolnej części formy. Zalecenie to wynika ze zjawiska wypływania i gromadzenia się w szczelinach niemetalicznych zanieczyszczeń wypływających ku górze.

Jeżeli wybiera się powierzchnię podziału, to spełnienie wszystkich wytycznych jest niemożliwe. Należy kierować się zasadą jaką jest otrzymanie odlewu bez wad w grupie tolerancji masowej i wymiarowej.

Surowy odlew

Kształty i wymiary przedmiotu odlanego nie są takie same, jakie są zaprojektowane przez konstruktora. Specyfika technologii odlewania wymaga wprowadzenia szeregu odstępstw od zaprojektowanego kształtu. Musi byś wykonany rysunek surowego odlewu uwzględniający specyficzne wymagania technologii. Ten rysunek jest punktem wyjścia dla pracy biur technologicznych odlewni. Na tym rysunku musi być zaznaczona powierzchnia podziału, oraz która połówka odlewu znajdowała się w górnej skrzynce, a która w dolnej. Następną informacja są pochylenia odlewnicze, które są znormalizowane. Na rysunku tym znaczy się także naddatki na obróbkę. Następną informacją są bazy obróbkowe, które muszą być zawsze odtwarzane przez jedną część formy. Musi się znajdować nazwa materiału, z którego jest wykonany odlew, musi być podana klasa dokładności odlewu. Bardzo często na surowym odlewie jest zaznaczona cecha. Cechy znajdują się na powierzchniach, które zostaną surowe w gotowym przedmiocie.

Powinna być podana wartość skurczu odlewniczego. Określa on zmniejszenie wymiarów liniowych podczas krzepnięcia i stygnięcia odlewu w formie.

Skurcz jest zjawiskiem fizycznym polegającym na zmniejszeniu objętości przedmiotu w formie. Wartość skurczu jest podawana w %.

l₀ - wymiar przed skurczem

l_1­ - wymiar po skurczu

Wielkość skurczu objętościowego jest w przybliżeniu trzykrotnie większa od liniowego. Skurcz może być swobodny, lub hamowany.

Skurcz swobodny występuje wtedy, gdy nie ma wystających części odlewu, ani rdzeni.

Może wystąpić też hamowanie cieplne, które wynika z różnicy szybkości stygnięć poszczególnych elementów odlewu.

Jeżeli chce się określić skurcz dla wszystkich wymiarów odlewów, z jednoczesnym uwzględnieniem hamowania to jest to niesłychanie trudne. Rzeczywista wartość tego skurczu może być ustalona po wykonaniu próbnych odlewów. To uwzględnienie zmniejszenia wymiarów musi być uwzględnione na modelu.

Bazy obróbkowe muszą znajdować się w jednej części formy.

Naddatkami technologicznymi są: małe otwory, pochylenia ścian

Do 8 mm wszystko robimy w +

9 ÷ 12 mm wszystko robimy w + -

powyżej 9 mm całkowite pocienienie

Warunek ten jest dla powierzchni surowych. Dla powierzchni obrabianych wszystko dajemy w +.

Naddatki zależą od klasy dokładności odlewów; zależą one od wymiaru gabarytowego i od wymiaru nominalnego i czy są umieszczone od góry, od dołu, czy z boku.

Naddatki mogą być także po to, aby zamocować przedmiot w uchwycie tokarki.

Następnymi naddatkami mogą być żebra skurczowe

Żebra skurczowe zapobiegają pęknięciom wyrobu przy dużym skurczu. Na rysunku odlewu pisze się, czy mają one być usunięte, czy nie.

Innym naddatkiem jest układ wlewowy. Nadlewy stosujemy przy stopach o dużym skurczu do kompensowania jego naddatkami metalu i do usuwania zanieczyszczeń.

Średnica wykonywanego otworu zależy od grubości ścianek odlewu.

Grubość ścianek	6 ÷ 10	20 ÷ 30	40 ÷ 50
min ϕ	6 ÷ 10	10 ÷ 15	12 ÷ 18

Są to minimalne otwory, które będziemy rdzeniować. Innym ograniczeniem jest największa średnica otworu, który nie będziemy odlewać. Największe, których można nie rdzeniować:

produkcja:

masowa - 20 mm

seryjna - 30 mm

jednostkowa - 50 mm

5. Modele i rdzennice

Modele odlewnicze i rdzennice stanowią podstawowe elementy oprzyrządowania odlewniczego, które służą do wykonywania odlewów piaskowych. W zależności od rodzaju produkcji mogą być wykonywane z różnych materiałów. Dla produkcji jednostkowej i dużych odlewów modele i rdzennice są wykonywane z drewna. Drewno jest najtańszym materiałem łatwo obrabialnym i lekkim. W produkcji wielkoseryjnej i masowej są wykonywane ze stopów metali i z tworzyw sztucznych. Jeżeli mają być wykonywane z tych materiałów, to wcześniej muszą być wykonane modele matki. Dokładność modeli odlewniczych jest określona w PN i występuje tam 7 klas. Pierwsze trzy klasy odnoszą się do modeli metalowych; 4, 5 modele kombinowane (metalowo - drewniane).

Modele i rdzennice drewniane

Do formowania ręcznego wykonuje się je z sosny, olchy, lipy, gruszy. W celu zwiększenia wytrzymałości i trwałości modeli drewnianych wykonuje sieje nie z jednego kawałka ale z kilku części odpowiednio przygotowanych oraz sklejanych w całość. Zapobiega to paczeniu się modeli w czasie pracy pod wpływem warunków atmosferycznych Modele drewniane wytrzymują na ogół 300 form przy formowaniu ręcznym.

Jeśli chodzi o drewno, to fragmenty zewnętrzne są bardziej wilgotne, niż wewnętrzne i przy suszeniu będą miały tendencję do odkształcania się.

Podczas klejenia dwóch warstw ze sobą powinno się je kleić lewymi stronami.

Najczęściej stosuje się modele dzielone.

Sposoby oznaczania klejonych warstw:

Kierunek górnej strzałki w prawo oznacza, że deska jest obrócona do góry swą prawą stroną

Gotowy przedmiot

Model.

Forma

Rdzennica

Wymiary znaków rdzeniowych są znormalizowane. Rdzennice

Są one trzech rodzajów:

• rdzennice skrzynkowe

• rdzennice ramkowe

• rdzennice w pancerzu (wstrząsane)

• Warunki konstrukcyjne rdzennic:

• można łatwo i szybko zagęścić masę formierską

• łatwo wykonać kanały odgazowujące

• powinna zapewniać dokładność wymiarową rdzenia

• konstrukcja rdzennicy powinna być odpowiednio sztywna i wytrzymała

Modele są malowane najpierw farbą gruntową a potem lakierem

Modele metalowe

W produkcji seryjnej i masowej stosuje się modele metalowe. Stopy przeznaczone na te modele powinny spełniać warunki:

• posiadać dobre własności odlewnicze, lecz nie powinny posiadać jamy skurczowej, porowatości, powinny mieć mały skurcz

• posiadać dobrą obrabialność

• korzystne jest, jeśli posiadają własności spawania, klejenia, lutowania

• stopy te powinny wykazywać niezmienność wymiarów w czasie

• powinny być odporne na działanie materiałów formierskich i rdzeniowych

• powinny być odporne na korozję atmosferyczną

Jako materiały na modele stosuje się stopy aluminium, brąz, mosiądz, żeliwo, stal, stopy łatwo topliwe

aluminium - lekkie, niska gęstość, nierdzewne, łatwo obrabialne, bardzo dobre własności odlewnicze. Zastosowanie: produkcja seryjna i masowa drobnych i średnich odlewów

brązy i mosiądze - wysoka gładkość, dobra obrabialność, nierdzewne, łatwa naprawa (lutowanie) Wadą ich jest duża gęstość, są droższe. Zastosowanie: modele dla dokładnych odlewów niewielkich w produkcji masowej

żeliwo - tanie, łatwo obrabialne, stosunkowo gładkie. Wada: nieodporne na korozję, ciężkie, wysoka temperatura topnienia. Zastosowanie: produkcja seryjna i masowa małych, średnich i dużych odlewów

stal - tania, łatwo obrabialna, łatwa naprawa. Wada: ciężka, nieodporna na korozję, wysoka temperatura topnienia. Zastosowanie: części modelów (kołki, uzbrojenie, śruby), skrzynki formierskie

stopy łatwo topliwe - łatwo obrabialne, mały skurcz, niska temperatura topnienia. Wady: wysoki koszt, mało odporne na uderzenia. Zastosowanie; małoseryjna produkcja drobnych odlewów.

Grubości ścianek dobiera się w zależności od wielkości modelu i materiału z którego jest wykonany. Znaki rdzeniowe można wykonywać ze stali. Mają one podtoczenia, dzięki którym powstaje rowek, do którego mogą wsypywać się osypujące się ziarna piasku. Wykonuje się je tylko dla modeli metalowych.

Gdy znaki rdzeniowe mają inny kształt, niż okrągły, to odlewa się je razem z modelem. Łączenie luźnych części może być realizowane za pomocą kołków, płytek.

Jeżeli formowanie jest maszynowe, to modele są ustawiane na płycie modelowej

Rozróżnia się płyty modelowe jednostronne i dwustronne, z tym, że częściej są stosowane jednostronne. Płyta ma otwory, za pomocą których mocuje się je do maszyny, oraz sworznie ustalające i skrzynkę formierską. Modele muszą być na płycie ustalone i zamocowane.

Przy płytach dwustronnych otrzymuje się dwie części formy.

Budowa rdzennic metalowych

Rodzaje rdzennic:

• rdzennica jednostronna

• rdzennica jednostronna z płytą dociskową

• rdzennica dzielona pionowo otwarta

• rdzennica dzielona pionowo z płytą dociskową

• rdzennica dzielona pionowo zamknięta

• rdzennica jednostronna z wkładkami

Grubość ścianek dobiera się tak samo, jak w przypadku modeli metalowych

Modele i rdzennice z tworzyw sztucznych

Są wykonywane jako laminaty - tkanina z włókna szklanego nasycona żywicami syntetycznymi epoksydowymi lub poliestrowymi. Są to żywice chemoutwardzalne. Wykonywane w ten sposób modele i rdzenie są tańsze i lżejsze od metalowych, ale kołki i tulejki wykonuje się metalowe.

Model matka - z drewna, forma wyłożona tkaniną i zalana żywicą. Przy rdzennicach jest na odwrót.

Są one odporne na korozję i łatwe do naprawy. Nie są odporne na ściernie.

6. Klasyfikacja maszyn formierskich z punktu widzenia zagęszczania masy formierskiej

Maszynowe zagęszczanie masy odbywa się na maszynach formierskich zwanych formierkami. Odbywa się ono zawsze na płytach modelowych.

Ze względu na sposób zagęszczania masy formierskiej maszyny dzielimy na:

• formierki prasujące

• skrzynkę formierską ustawioną na płycie modelowej na stole maszyny napełnia się masą formierską po brzegi ramki nadstawnej, po czym stół wraz ze skrzynką dociskany jest za pomocą sprężonego powietrza do płyty prasującej zamocowanej do kolumny maszyny; masa z ramki zostaje wprasowana do formy.

• formierki wstrząsarki

• skrzynkę formierską ustawioną na płycie modelowej na stole maszyny napełnia się masą do poziomu ramki, po czym zaworem doprowadza się dopływ sprężonego powietrza podnoszące tłok wraz ze skrzynką na pewna wysokość; tłok otwiera wówczas zawór wylotowy i cały układ opada; wskutek wstrząsów (ok. 100 na minutę) masa ulega zagęszczeniu.

• formierki wstrząsarki z doprasowaniem

• zagęszczenia kasy umieszczonej w skrzynce formierskiej za pomocą wstrząsania, po czym uruchamiany jest mechanizm prasujący z płytą prasującą, przez co uzyskuje się zagęszczenie górnych warstw formy

• formierki impulsowe

• masa jest wdmuchiwana do formierki a następnie zagęszczana przez prasowanie

• narzucarki

• do głowicy narzucarki, w której jest umieszczona szybko wirująca (1500 obr/min) łopatka rzutowa doprowadzana jest przenośnikiem masa formierska; łopatka chwyta porcje asy, rzucając ją do skrzynki formierskiej lub rdzennicy, powodując zagęszczenie masy; ilość dostarczanej masy waha się w granicach 8 ÷ 25 m³/h

• nadmuchiwarki i strzelarki

• rdzennicę ustawia się na stole maszyny i dociska do płyty dmuchowej z otworami; stanowiącej dno zbiornika wypełnionego masą rdzeniową; wprowadzane do zbiornika sprężone powietrze wdmuchiwane przez otwory płycie porywa masę do rdzennicy i zagęszcza ją, samo uchodząc przez otwory odpowietrzające w rdzennicy.

Najbardziej rozpowszechnionym napędem formierek jest napęd pneumatyczny. Obecnie stosuje się napędy pneumatyczno - hydrauliczne. Ciśnienie w sieci sprężonego powietrza wynosi 0,4 ÷ 0,6 MPa. Przy napędzie hydraulicznym ciśnienia dochodzą do 5 MPa.

Formierki prasujące są dwóch rodzajów: pracujące od góry i prasujące od dołu. Prasowanie od dołu odbywa się płytą; jest ona wprasowywana od dołu do skrzynki, ale to rozwiązanie jest niekorzystne, ze względów konstrukcyjnych, ponieważ piasek dostaje się pomiędzy pracujące części dobijaka.

7. Klasyfikacja maszyn formierskich z punktu widzenia usuwania modelu z formy

Ze względu na sposób oddzielania modelu od formy formierki są dzielone na:

• formierki trzpieniowe lub ramowe

• formierki z opuszczanym modelem (przeciągowe)

• formierki z obracanym stołem

• formierki z przerzucanym stołem

↑ Mechanizm z przerzucanym stołem

↑ Mechanizm trzpieniowy

• formierki z obracaną kolumną

Mechanizm trzpieniowy

Stosuje się dodatkowe płyty dla modelu o skomplikowanych kształtach; zabezpieczają one przed obsypywaniem masy przy wyjmowaniu modelu. Innym przypadkiem jest opuszczanie modelu, a skrzynka pozostaje w miejscu.

Kloce prasujące są niekiedy z występami, aby korzystniej zagęszczać masę

Automaty formierskie

Stosowane są dwa typy automatów formierskich:

• maszyny, gdzie podział formy jest pionowy

• maszyny, gdzie podział formy jest poziomy

Częściej są stosowane maszyny z podziałem pionowym. Masa jest wdmuchiwana między dwie płyty, które odtwarzają połówkę formy; jedna płyta ma możliwość prasowania, druga płyta obraca się i otwiera formę. Pierwsza płyta pcha ta formę do wcześniej przygotowanego bloku. Każdy blok ma jedną połówkę kształtu. Powstają dwa bloki z których każdy ma lewą i prawą stronę formy.

Przy formach z podziałem poziomym musi być dwustronna płyta modelowa. Następuje nadmuchanie masy od góry i od dołu. Następnie występuje doprasowanie, wysunięcie dolnej formy w bok i wtedy można wkładać ewentualne rdzenie. Następnie składa się dwie części formy ze sobą. Formy podczas odlewania muszą być obciążone

8. Formowanie w rdzeniach

Cała forma jest wykonana z rdzeni. Formowanie to stosujemy wtedy, gdy kształty zewnętrzny jest bardzo skomplikowany. Przykładem mogą być: głowice sprężarek, wirniki turbin. Stosowane jest w produkcji jednostkowej i seryjnej, masa odlewu do 2÷5 t.

W porównaniu z form. w normalnych masach formow. w rdzeniach daje większą dokładność odlewów, mniejszą liczbę braków, większą wydajność pracy, możliwość zatrudnienia mniej wykwalifikowanych pracowników. Ze względu na ciśnienie ciekłego metalu formę wzmacnia się klamrami.

9. Układy wlewowe dla odlewów żeliwnych

Układy wlewowe stanowią system zbiorników i kanałów, przez które metal dostaje się do wnęki formy. Podstawowymi zadaniami układów jest:

• równomierne i spokojne doprowadzenie ciekłego metalu do wnęki formy

• zabezpieczenie przed dostawaniem się żużla i innych zanieczyszczeń do wnęki formy

• zasilanie odlewu ciekłym metalem podczas skurczu metalu w procesie krzepnięcia

• współdziałanie z innymi czynnikami dla wywołania równoczesnego lub kierunkowego krzepnięcia i stygnięcia odlewu

Pierwsze dwa zadania muszą spełniać wszystkie układy wlewowe. Pozostałe dwa muszą spełniać te, które wykonywane są z metali o dużym skurczu.

Najczęściej stosowany układ wlewowy do odlewów żeliwnych 1 zbiornik wlewowy 2 wlew główny 3 belka rozprowadzająca 4 wlew doprowadzający.

Z układem wlewowym wiąże się pojęcie uzysku:

Gdy zależy nam na czystości materiału wlewanego do formy stosuje się układy wlewowe z filtrem. Jest to sitko wykonane z szamotu (jednorazowego użytku)

Gdy odlewy są okrągłe, to układy wlewowe stara się wykonać tak, aby metal był wlewany stycznie
Zalewanie może odbywać się bezpośrednio z góry (np. odlewy handlowe). Stosuje się w tym przypadku dodatkowo przelew.

Tuleje cylindrowe należy odlewać stosując wlew deszczowy.

Zalewania może odbywać się w kilku poziomach, lub od dołu (odlewanie syfonowe)

Rozpatrując sposoby rozprowadzenia metalu do wnęki można założyć:

• dopływ z boku, najczęściej w powierzchni podziału

• dopływ z góry

• dopływ z dołu (syfonowo)

• dopływ na kilku poziomach

Większość odlewów jest zalewana pierwszym sposobem, bo wykonanie takiego układu jest najłatwiejsze. Pozostałe układy wlewowe stosuje się wtedy, gdy wymaga tego kształt odlewu i warunki technologiczne.

Projektując układ wlewowy należy się kierować następującymi zaleceniami:

• dla uzyskania spokojnego przepływu ciekłego metalu w kanałach zamiast jednego kanału o dużym przekroju należy stosować kilka o przekrojach mniejszych, jednak nie za małych gdyż grozi to zakrzepnięciem

• wpływający do wnęki formy ciekły metal nie powinien na swej drodze napotykać na przeszkody. W związku z tym jest niekorzystnie wlewać prostopadle do ścianki tylko stycznie lub równolegle

dla uniknięcia przedostawania się żużla i innych zanieczyszczeń przez układ wlewowy przepustowość układu powinna się zmniejszać

Dla żeliwa:

Projektując układ wlewowy można w pewnym zakresie regulować rozkład temperatury w odlewie podczas jego krzepnięcia. Rozróżnia się krzepnięcie jednoczesne i kierunkowe. Krzepnięcie kierunkowe rozpoczyna się w pewnych określonych miejscach i przebiega stopniowo. Dla stopów, które mają duży skurcz stosuje się zasadę krzepnięcia kierunkowego. Przy krzepnięciu jednoczesnym metal wprowadza się do ścianek cieńszych, a przy krzepnięciu kierunkowym korzystne jest wprowadzenie metalu do części najgrubszych

10. Obliczenie układu wlewowego dla odlewów żeliwnych

Metoda obliczania oparta jest na obliczeniu najkorzystniejszego dla danego odlewu czasu zalewania, a następnie przekrojów układu. Najkorzystniejszy czas zalewania oblicza się ze wzoru:

t - najkorzystniejszy czas zalewania [s]

δ - średnia grubość ścianek odlewu [mm]

G - masa odlewu wraz z układem wlewowym

s - współczynnik poprawkowyuwzględnia jący opór formy Po ustaleniu czasu oblicza się sumę przekrojów wlewów doprowadzających

γ - gęstość metalu [g/cm³]

μ - ogólny współczynnik sprawności formy, t - czas zalewania formy, g - przyspieszenie ziemskie, G - masa odlewu wraz z układem wlewowym

v - prędkość metalu w kanałach wlewów doprowadzających

Wartość współczynnika sprawności hydraulicznej formy dla odlewów żeliwnych :

Rodzaj formy	mała	średnia	duża
wilgotna	0,25	0,42	0,50
sucha	0,41	0,48	0,60

11. Rodzaje mas formierskich

Masy formierskie można sklasyfikować następująco:

Pierwszy podział dzieli masy formierskie na naturalne składające się z piasków formierskich pochodzących ze złóż naturalnych i z glin, oraz z dodatków. Wadą ich jest to, że trudno jest uzyskać ich stałe właściwości, natomiast zaletą ich jest taniość. W produkcji wielkoseryjnej stosuje się masy syntetyczne składające się z czystego piasku formierskiego z dodatkiem lepiszcza w postaci bentonitu. Dodaje się do nich też pył węglowy. Syntetyczne masy formierskie składają się z piasku kwarcowego i z materiałów wiążących. Drugi podział mas formierskich dzieli je na:

• masy na formy wilgotne

• Masy na formy suche

Formy wilgotne nie mogą być zbyt wysokie, gdyż byłaby rozpychana przez metal. Formy przeznaczone do suszenia pokrywa się warstwą czernidła zabezpieczając przez to przylepienie się materiału formy do odlewu. Można je pokrywać grafitem, lub sproszkowanym węglem drzewnym. Formy suszone są stosowane do odlewów żeliwnych.

Według zastosowań dzielimy na masy do odlewów ze stopów

• staliwnych

• żeliwnych

• nieżelaznych

Właściwości tych masa różnią się w zależności od rodzaju stopu. Szczególnie dla odlewów staliwnych masy muszą być ognioodporne i wytrzymałe. Musza zawierać gliny ogniotrwałe.

Według zastosowania przy formowaniu masy dzielimy na:

• przymodelowe

• wypełniające

• jednolite

Przy formowaniu ręcznym model pokrywa się warstwą masy przymodelowej o grubości 10 ÷ 20 mm. Pozostałą przestrzeń wypełnia się masą wypełniającą Masa przymodelowa zawiera więcej świeżych składników

Masy formierskie specjalne - należą do nich te masy, w których materiałem wiążącym jest np. cement, masy przeznaczone na formy skorupowe z tworzyw chemo i termoutwardzalnych, masy sypkie samoutwardzalne.

12. Materiały formierskie

Materiały formierskie po odpowiednim ich przygotowaniu służą do wykonywania mas formierskich i rdzeniowych.

Pierwszy podział dzieli je na materiały główne i pomocnicze.

Masą formierską lub rdzeniową nazywa się mieszaninę głównych lub pomocniczych materiałów formierskich z wodą lub inną cieczą w odpowiednich proporcjach. Zużywa się 4 ÷ 10 t masy formierskiej na 1 t odlewów żeliwnych

Duża ilość braków powstających w odlewni jest spowodowana nieprawidłową masą formierską; wynosi ona do 50 % ogólnej ilości braków. Masy formierskie obciążają transport do odlewni, a także oddziaływają w istotny sposób na środowisko naturalne.

Do głównych materiałów formierskich zaliczamy piaski kwarcowe, pudry formierskie, oraz gliny i bentonity.

Piaskiem formierskim nazywa się naturalną mieszaninę pochodzącą ze złóż kopalnych, która zawiera 50 % osnowy piaskowej i resztę lepiszcza.

Gliną formierską nazywa się mieszaninę. Która zawiera poniżej 50 % osnowy piaskowej i resztę lepiszcza

Do pomocniczych materiałów formierskich zalicza się spoiwa - materiały wiążące, służące głównie do wykonywania rdzeni: melasa, kalafonia, szkło wodne, żywice termo i chemoutwardzalne. Szkło wodne jest stosowane w procesach CO₂. Do innych materiałów pomocniczych zaliczamy te, które chronią przed przypalaniem się masy do odlewów: pył węglowy, pył kwarcowy, grafit. Jeszcze inne to te, które zwiększają przepuszczalność dla gazów: torf, trociny, paździerze - przeznaczone na formy suszone. Materiały ułatwiające wyjmowanie modeli: mączka kwarcowa, talk, olej silikonowy.

Mogą występować także inne pomocnicze materiały formierskie, np. szpilki, które wzmacniają niektóre miejsca w formie. Mogą występować również podpórki rdzeniowe, podpierające niestateczne rdzenie.

Osnowę ziarnową stanowią ziarna kwarcu, lub kwarcu i skalenia, a dla celów specjalnych związki cyrkonu. Lepiszczem nazywa się wszystkim materiały, które występują w materiale formierskim o wielkości ziarna < 0,02 mm złożone głównie z glin. Głównym składnikiem glin jest kaolin Al₂O₃2SiO₂2H₂O. Pochodzi on z rozpadu skalenia. Ze wzrostem Al­₂O₃ wartość glin zwiększa się ze względu na lepszą ogniotrwałość

13. Formowanie skorupowe

Proces ten należy do tzw. formowania specjalnego. Wyróżnia się dwa procesy formowania skorupowego: proces „C” wynaleziony przez Cr*ninga w 1944 r, oraz proces „D” wynaleziony przez Diterta w 1953 r. Tymi procesami są także wykonywane rdzenie.

Zasadnicza cechą jest wprowadzenie jako materiału wiążącego termoutwardzalnych żywić syntetycznych. Taka masa formierska składa się z czystego piasku, 6 ÷ 10 % spoiwa w postaci żywicy, oraz niewielkiej ilości utrwalacza (urotropina).

Żywice te należą do takich żywic, które pod wpływem temperatury miękną i topią się, a następnie przechodzą w twardą i nietopliwą substancję (polimeryzacja).

Metoda C (Cr*ninga)

Płytę wraz z modelem nagrzewa się do temperatury 200 ÷ 250 ⁰C. Następnie zbiornik obraca się i model jest zasypywany masą. Masa z żywicą termoutwardzalną ogrzewa się i część jej oblepia model. Następnie obraca się cały zbiornik i pozostała część masy obsypuje się. Model wraz z przylepioną masą wkłada się do pieca i utwardza. Na końcu procesu oddziela się model od skorupy. W celu zapobiegnięcia przylepienia się modelu do skorupy przed procesem spryskuje się go olejem silikonowym

Metoda D „Diterta”

W procesie tym kształty i wymiary zewnętrzne formy skorupowej, lub rdzenia skorupowego tworzone są przez model lub rdzennicę, a wewnętrzne przez profilowane gorące wkładki metalowe. Masą skorupową wprowadza się pomiędzy model i wkładkę, tak, że grubość skorupy jest stała i niezależna od czasu przetrzymywania masy między gorącymi ściankami. W procesie D uzyskuje się o około 30 % większą wytrzymałość form i rdzeni skorupowych oraz większą wydajność.

Oprzyrządowanie wykonuje się najczęściej z żeliwa szarego, rzadziej ze staliwa.

Zalety formowania skorupowego:

• uproszczone oprzyrządowanie (brak skrzynek formierskich)

• 10 ÷ 20 razy zmniejszone zużycie mas formierskich

• trzykrotne zwiększenie wydajności w tonach z m² odlewni

• otrzymuje się czysta i gładką powierzchnię modelu lub rdzenia

• istnieje możliwość łatwego wprowadzenia mechanizacji i automatyzacji

• otrzymuje się dokładne wypełnienie cienkich przekrojów i skomplikowanych kształtów

Formowanie skorupowe stosowane jest do produkcji seryjnej i masowej, głównie dla odlewów żeliwnych. Największa masa odlewu nie przekracza 50 kg, wyjątkowo 200 kg.

Wady

• wysoki koszt oprzyrządowania

• wysoki koszt żywic

• ograniczona wielkość odlewów

• żywice reagują jednorazowo

• toksyczność żywic (oparte na fenolu)

• problem z utylizacją mas

Niekiedy stosuje się prażenie mas, by wypalić żywicę.

14. Formowanie metodą wytapianych modeli

Najczęściej stosowanym materiałem na modele jest mieszanka parafiny i stearyny w proporcjach 50/50.

Wykonuje się model jednorazowy topliwy w formach metalowych za pomocą wtryskiwania pod ciśnieniem materiału modelowego. Następnie model pokrywa się przez zanurzenia masą ceramiczną - mieszaniną pyłu kwarcowego z materiałem wiążącym (szkło wodne lub zhydrolizowany krzemian etylu). Po kilkakrotnym pokryciu modelu posypuje się go piaskiem drobnoziarnistym i po wysuszeniu powstaje kilka warstw mas i następnie wytapia się z wnętrza modelu parafinę w gorącej wodzie.

Model i forma są niedzielone. Zastosowanie takiej formy zapewnia największą dokładność wymiarową z pośród wszystkich metod odlewania. Wykonuje się tą metodą np. frezy, wiertła, łopatki turbin.

Metoda ta pozwala wyeliminować drogie odkuwki i części, które obrabiana by były drogą obróbki skrawaniem.

Sposób takiego formowania znany był już w Chinach i średniowiecznych Włoszech do wyrobu biżuterii. W XIX w znany był w protetyce. Zastosowanie przemysłowe znalazła ta metoda w czasie II wojny światowej. Po wojnie metoda ta rozpowszechniła się w przemyśle precyzyjnym (aparaty filmowe, maszyny do pisania). Stosowana jest w przemyśle zbrojeniowym. Metodą tą wykonuje się także części maszyn do szycia.

Po wytopieniu wosku następuje przesuszenie skorupy i formowanie w tulejach. Po zaformowaniu umieszcza się wszystko w piecu i następuje wypalenie formy. Po wypaleniu następuje zalanie stopem do gorącej formy (do gorącej po to, aby nie uległa pęknięciu).

Metoda wytapianych modeli jest stosowania do stopów żelaza, aluminium.

Przeciętna masa odlewu 0,2 ÷ 0,6 kg.

Do innych specjalnych metod możemy zaliczyć formy gipsowe, które wykonuje się z gipsu i wody z dodatkami drobnoziarnistego piasku. Masa na formy jest ciekła. Modle ustawia się na płycie, zakłada skrzynkę i zalewa masą. Metoda ta nadaje się tylko na stopy metali nieżelaznych.

Metoda Shawa (Anglia 1951 r)

Powstała do wytwarzania odlewów o dużej dokładności wymiarowej, gładkiej powierzchni o dużych masach do 3 t ze wszystkich stopów odlewniczych. Istota polega na składzie masy formy. Składa się ze sproszkowanych materiałów (mulit, mączka cyrkonowa) ogniotrwałych i z ciekłego spoiwa (zhydrolizowany krzemian etylu) rozprowadzony spirytusem etylowym, a proporcje są tak dobrane, aby masa miała konsystencję szlamu. Tak przygotowaną masę wlewa się na model znajdujący się na płycie wraz ze skrzynką formierską. Masa po pewnym czasie tężeje i uzyskuje konsystencję gumy. Po wyjęciu modelu wnętrze formy się podpala (wydziela się alkohol etylowy). Po wypaleniu formy wypraża się ją. Prażenie fory prowadzi do powstania sieci mikropęknięć, które ułatwiają odprowadzenie gazów. Następnie zalewa się formę.

Otrzymuje się odlewy o gładkich powierzchniach. Stosuje się je do odlewania tłoczników blach.

Innym rodzajem form specjalnych są tzw. formy pełne (z wypalanych modeli). Modele są jednorazowe i wykonywane ze styropianu. Po zaformowaniu nie wyjmuje się modeli, tylko zalewa formę. Następuje zgazowanie modeli. Metodę tą stosuje się w produkcji jednostkowej do wykonywania części zastępczych.

15. Odlewanie kokilowe

Formami trwałymi nazywamy te formy, które nie ulęgają zniszczeniu podczas wyjmowania modelu. Z takiej formy można uzyskać od kilkuset do kilkutysiecy odlewów. Odlewanie w formach trwałych jest stosowane wyłącznie w produkcji wielkoseryjnej ze względów ekonomicznych.

Odlewanie kokilowe odbywa się pod działaniem sił grawitacyjnych, ale zalicza się do niego także odlewanie pod niskim ciśnieniem do 0,2 MPa. Odlewanie to stosuje się do wszystkich stopów, głównie jednak do stopów nieżelaznych. Odlewanie żelaza, czy żeliwa napotyka na duże trudności. Odlewanie pod niskim ciśnieniem stosuje się do stopów metali lekkich.

Materiałem na kokile jest żeliwo szare perlityczne z dodatkiem chromu i niklu - zwiększają ognioodporność i poprawiają odporność na pęczenie. Kokila jest wykonana w formie odlewanej. Czasami wykonuje się je ze stali (obrabiana z bloku), a niekiedy z mosiądzu. Kokila odtwarza kształty zewnętrzne. Kształty wewnętrzne są odtwarzane przez rdzenie metalowe lub piaskowe. Rdzenie piaskowe są wykonywane np. procesem CO₂, gorącej rdzennicy. Kokila najczęściej składa się z dwóch części ustawionych na płycie. Gdy nie da się wyjąć odlewów z rdzeni, to stosuje się rdzenie piaskowe (np. głowice silników spalinowych).

Czas potrzebny do wykonania odlewu wynosi od kilkudziesięciu sekund do kilku minut, w związku z tym wydajność na jedną zmianę wynosi 100 ÷ 500 zalań.

Zewnętrzne części kokili są pokrywane powłokami ochronnymi nakładanymi na rozgrzaną kokilę pędzlem lub natryskim. Grubość warstwy pokrycia dochodzi do kilku mm (talk, kreda, grafit i szkło wodne jako spoiwo z wodą). Zadaniem pokrycia jest oddzielenie odlewu od kokili, ponadto chroni kokilę przed bezpośrednim zetknięciem się z metalem; przedłuża się w związku z tym jej żywotność. Grubość pokrycia wpływa również na szybkość odprowadzania ciepła.

- współczynnik przewodności cieplnej pokrycia

- grubość pokrycia

Zalety odlewania kokilowego w stosunku do odlewania piaskowego

• odlewy kokilowe wykazują polepszenie jakości, które objawia się przez zwiększenie własności mechanicznych. Powodem tego jest bardziej drobnoziarnista struktura (szybsze stygnięcie w kokilach)

• forma metalowa jest dokładniejsza, niż forma piaskowa

• nie następuje zagazowanie od materiału formierskiego

• w związku z polepszeniem jakości odlewów polepszają się wskaźniki ekonomiczne odlewów, obniżają się koszty obróbki, zmniejsza się ilość braków, następuje obniżka kosztów robocizny

• następuje polepszenie warunków pracy (wyeliminowanie formowania, nieużywane mas formierskich).Powoduje to znaczne zmniejszenie zapylenia w odlewni . Upraszcza się oczyszczanie i wykańczanie odlewów.

Wady:

• znaczne przyspieszenie szybkości stygnięcia wpływa korzystnie na strukturę materiału, ale w przypadku żeliwa może powodować jego zabielenie i należy takie odlewy wyżarzać grafityzująco. Wskutek dużej przewodności cieplnej kokili żeliwo szybko traci swoje własności lejne i nie można wykonywać odlewów o zbyt cienkich kształtach. Na odlewy żeliwne i staliwne stosuje się wyłącznie rdzenie piaskowe

• kokila jest formą bardzo kosztowną i opłaca się wykonywanie jej dla produkcji seryjnej.

• przy odlewaniu kokilowy ograniczona jest wielkość odlewów. Dla odlewów pow. 20 kg kokila staje się wielka i ciężka. Przy dużych odlewach maleje też trwałość kokili.

16. Odlewanie pod niskim ciśnieniem

Odmianą odlewania kokilowego jest odlewanie pod niskim ciśnieniem. Polega na doprowadzeniu ciekłego metalu z pieca bezpośrednio do kokili przez wywieranie na metal niewielkiego nadciśnienia. Kokila umieszczona jest w specjalnej płycie nad piecem i bezpośrednio z nim połączona układem wlewowym i rurą wlewową, tak, że odlew jest połączony w czasie krzepnięcia z ciekłym metalem w piecu, co umożliwia znaczne zmniejszenie, lub nawet wyeliminowanie nadlewów.

Do zalet tej metody można zaliczyć:

• lepszą lejność wskutek większej temperatury metalu

• łatwiejsza mechanizację i automatyzację procesu, szczególnie operacji wypełniania kokili ciekłym metalem

• większą wydajność z 1 m² odlewni

• Wadami tej metody są jednak wysokie koszty urządzenia, gdyż kokila związana jest z jednym piecem. Również koszty eksploatacji są wyższe, ponieważ droga jest instalacja ciśnieniowa.

17. Odlewanie pod ciśnieniem

Polega na wtryśnięciu do stalowej formy stopu pod ciśnieniem 2 ÷ 350 MPa. Metal do formy jest wtryskiwany z komory ciśnieniowej.

Istnieją dwa rodzaje maszyn do odlewania ciśnieniowego

• z gorącą komorą ciśnieniową (do stopów cynku)

temperatura komory ciśnieniowej jest równa temperaturze ciekłego metalu. Maszyny pracują przy niższych ciśnieniach(od 2 MPa) i stosowane są do odlewów ze stopów łatwo topliwych, przede wszystkim Zn. Stały cylinder z komorą ciśnienia zanurzony jest w ciekłym metalu w tyglu pieca grzewczego. Cylinder i komora ciśnienia są połączone z tyglem tak, że ciekły metal wypełnia przestrzeń komory. Tłok przesuwając się w dół wywiera ciśnienie na ciekły metal, który kanałami cylindra przez wlew wypełnia wnękę formy odtwarzając odlew w maszynach beztłokowych ciśnienie na ciekły metal jest wywierane bezpośrednio za pomocą sprężonego powietrza lub gazu. Stosuje się dla niewielkich odlewów z metali nieżelaznych.

• z zimną komorą ciśnieniową

Temp. komory jest znacznie niższa od temperatury ciekłego metalu, który jest topiony poza komorą. Tłok dolny przed rozpoczęciem cyklu zamyka połączenie wlewu z komorą ciśnienia. Z chwilą wywierania ciśnienia na ciekły metal wlany do komory przez tłok otwiera się wlew i metal wypełnia wnękę formy. Po zakrzepnięciu odlewu tłok dolny odcina resztę metalu i w postaci krążka usuwa go z komory ciśnienia.

Maszyny zimnokomorowe mogą być z poziomymi lub pionowymi kanałami ciśnień.

Zalety odlewania ciśnieniowego:

• duża dokładność wykonywania odlewów

• mała chropowatość powierzchni

• czysta błyszcząca powierzchnia

• duża stabilizacja wymiarowa

• możliwość otrzymywania odlewów o bardzo cienkich ściankach 0,7 ÷ 1 mm

• duże ograniczenie, lub nawet wyeliminowanie obróbki mechanicznej

• lepsza jakość tworzywa odlewu

• mniejsza masa surowych odlewów

• nie stosuje się nadlewów

• bardzo duża wydajność 30 ÷ 100 napełnień na godzinę

• bardzo znaczne zmniejszenie pracy oczyszczania i wykańczania odlewów

• Wady:

• bardzo wysoki koszt oprzyrządowania

• kosztowne maszyny

• produkcja powyżej 5 ÷ 10 tys. sztuk, aby było opłacalne

• kosztowne projektowanie form

• ograniczona wielkość i masa odlewów

• trudność odlewania odlewów o grubych ściankach

• występowanie porowatości odlewów

• ograniczenie zastosowań odlewania pod ciśnieniem tylko do niektórych stopów (stopy nieżelazne)

18. Odlewanie odśrodkowe

Polega na wprowadzeniu metalu do wirującej formy i pod działaniem sił odśrodkowych wypełnienia przez ten metal formy. Sposób stosowany do wszystkich stopów odlewniczych.

Zalety:

• polepszenie w porównaniu z piaskowym jakości odlewu, która wynika z drobnoziarnistej struktury, a także eliminuje się chropowatość i wyroby są szczelne

• powiększenie uzysku (brak układu wlewowego)

• znaczne wyeliminowanie mas formierskich

• przyspieszenie produkcji

• polepszenie warunków pracy

• niezbyt kosztowne wyposażenie

Wady:

• skłonność do segregacji stopów o składnikach różniących się znacznie gęstością

• jeżeli wewnętrzne powierzchnie są odtwarzane przez rdzeń, to są chropowate.

Przy formowaniu odśro-dkowym formowanie powinno odbywać się tak długo, dopóki odlew nie zakrzepnie. W zależności od położenia osi wirowania odlewanie odśrodkowe jest wokół osi pionowej, poziomej i ukośnej. Formy robi się z żeliwa szarego zwykłego i stopowego oraz ze stali węglowej i stopowej w postaci tulei jedno, dwu, a nawet trójwarstwowych. Odlewanie odśrodkowe stosuje się do wykonywania brył obrotowych: tulei., rur, wałków.

19. Rodzaje żeliwa

Żeliwo (2 ÷ 4,5 %C) dzieli się na żeliwo białe, w którym węgiel występuje w stanie związanym w postaci cementytu, oraz żeliwo szare, w którym cały węgiel, lub jego większa część występuje w postaci wolnej jako wydzielenia

20. Wady odlewnicze-klasyfikacja.

Odlewy wykazujące wady nie nadają się do użytku i są zaliczane do braków. Ich koszt zwiększa koszty produkcji. Klasyfikacja wad odlewów dzieli je na 5 grup : wady kształtu, powierzchni surowej, przerwy ciągłości, wady wewnętrzne, wady materiału.

21. Oczyszczanie odlewów.

Oczyszczanie odlewów stosuje się w celu usunięcia przywartej masy formierskiej oraz przypalonego piasku do powierzchni oraz ulepszenia powierzchni odlewów. Oczyszczanie przeprowadza się ręcznie lub przy użyciu różnych maszyn. Ręczne oczyszczanie odlewów przy użyciu młotków oraz szczotek stosuje się już bardzo rzadko, gdyż dysponujemy różnorodnymi maszynami przeznaczonymi do tego celu. Należą do nich : bębny obrotowe, oczyszczarki pneumatyczno - komorowe, wodne i piaskowodne, wirnikowo-gąsienicowe, wirnikowo-tunelowe i szlifierki. Najczęściej oczyszcza się je w oczyszczarkach bębnowych w strumieniu piasku, śrutu i elektrochemicznie. Przy pro -dukcji małoseryjnej stosuje się oczyszczarki bębnowe o działaniu okresowym, a przy produkcji masowej- odziałaniu ciągłym. Odlewy umieszczone w bębnie wraz z gwiazdkami odlanumi z żeliwa białego jako czyściwa w czasie obrotu bębna ocierają się o siebie i czyściwo, w wyniku czego oddziela się przywarta masa formierska. Czas oczyszczania tym sposobem wynosi od 30 min.(żeliwo) do 90 minut(staliwo). Większość odlewów oczyszcza się w oczyszczarkach o przekroju kołowym, odlewy długie i cienkościenne natomiast w oczyszczarkach o przekroju prostokątnym. W oczyszczarkach hydraulicznych oczyszczanie odlewów następuje pod ciśnieniem strumienia wodnego(7,5-200 MPa), strumienia piasku lub śrutu. Czas oczyszczania odlewów staliwnych lub zeliwnych ulega skróceniu przy zastosowaniu zamiast oczyszc. strumieniowego oczyszcz. rzutowego, polegającego na wyrzucaniu z wirnika śrutowego piasku lub śrutu z dużą prędkością (40-75m/s). Efektywność oczyszczania zależy od rodzaju śrutu i wydajności wirnika, która przy 3000obr/min dochodzi do 1000kg/min. Oczyszczanie chemiczne i elektrochemiczne stosuje się do usuwania masy form. z trudno dostępnych wewnętrznych powierzchni odlewu, jest znacznie droższe od mechanicznego. Oczyszczanie przeprowadza się w sodzie kaustycznej podgrzanej do temp.~500°C i dodatkowo (przy elektrochemi-cznym) przepuszcza się prąd. W obu przypadkach oczyszczanie następuje w wyniku oddziaływania piasku i sody w myśl reakcji
Po oczyszczeniu odlewy poddaje się obróbce mechanicznej(oddzielenie nadlewów, przelewów, układów wlewowych, itp.).

22. Żeliwiak.

Do topienia żeliwa stosuje się piece szybowe zwane żeliwiakami. Są one najstarszymi i obecnie najpowszechniej stosowanymi piecami odlewniczymi. Około 95 % produkcji żeliwa wytapia się w żeliwiakach. Jest to wynikiem stosunkowo dużej sprawności cieplnej oraz korzystnej ceny paliwa. Żeliwiak jest zbudowany w kształcie walca, z cegły szamotowej chronionej z zewnątrz płaszczem z blachy. Od spodu żeliwiak jest zamknięty klapą denną, wyłożoną masą formierską tworzącą trzon. Tuż nad trzonem znajdują się drzwiczki włazowe, przez którą ubija się masę formierską na trzonie. Wsad ładuje się do pieca oknem wsadowym. Szyb żeliwiaka w górnej swej części jest wyłożony ochronną wykładziną żeliwną, która zabezpiecza obmurze przed uszkodzeniem podczas ładowania wsadu. Powietrze potrzebne do spalania koksu doprowadza się do żeliwiaka za pomocą dysz zasilanych wentylatorem przez skrzynię powietrzną. Ciekłe żeliwo odprowadza się otworem spustowym i następnie rynną. Tworzący się w piecu nadmiar żużla usuwa się drugim otworem spustowym. Uruchomienie żeliwiaka rozpoczyna się od zapalenia w nim drewna, węgla i następnie koksu. Na rozpalony koks ładuje się w dalszym ciągu dużą partię koksu wypełniającego-do wysokości 700mm ponad poziom dysz. Po rozpaleniu koksu do temperatury białego żaru ładuje się kolejno warstwami topnik(kamień wapienny), wsad metalowy, koks wsadowy i znowu topnik. W taki sposób napełnia się cały szyb żeliwiaka aż do poziomu okna wsadowego. Po pewnym czasie stopiony metal zbiera się na dnie żeliwiaka, skąd po przebiciu otworu spustowego wypuszcza się go do kadzi, z niej jest też pobierany do zalewania form. Po skończonym wytopie należy przerwać ładowanie, wytopić znajdujące się jeszcze w piecu żeliwo, spuścić je do kadzi i następnie opróżnić piec, otwierając w tym celu klapę denną. Żeliwiaki należą do pieców metalurgicznych szybowych eksploatowanych w ruchu ciągłym. Zachodzące podczas biegu żeliwiaka zjawiska fizykochemiczne to : spalanie i zagazowanie paliwa oraz zmiana składu chemicznego. Cechy ujemne żeliwiaka : trudności w uzyskaniu wysokiej temp. przegrzania żeliwa(pow.1500°C) oraz dowolnego składu chemicznego oraz jego zmiany w czasie wytopu jak również niemożność przetrzymywania ciekłego metalu w żeliwiaku bez spadku temp. i zanieczyszczenia metalu siarką(z koksu), tlenem i wodorem.

1

1

1

4

---