1.Miejsce technologii odlewniczych w technologiach materiałowych.

2.Klasyfikacja metod odlewania stopów metali do form nietrwałych i trwałych.

Główne procesy wytwarzania odlewów w formach jednorazowych;

1. Formy z modeli trwałych.

- grawitacyjne, niskociśnieniowe, odśrodkowe.

2. Formy z modeli jednorazowych.

- grawitacyjne, niskociśnieniowe.

Formy wykonane są z mas piaskowych, oraz mas drobnoziarnistej.

Główne procesy wytwarzania odlewów w formach trwałych;

- grawitacyjne (kokilowe, ciągłe)

- niskociśnieniowe(kokilowe pod niskim ciśnieniem, kokilowe przeciwciśnieniem)

- wysokociśnieniowe (ciśnieniowe, z dopasowaniem, w stanie półstałym)

- odśrodkowe (odśrodkowe właściwe o poziomej osi obrotu, odśrodkowe właściwe

o pionowej osi obrotu, półodśrodkowe).

Formy wykonane są z różnego rodzaju stopów metali: żeliwa, stali konstrukcyjnej, stali narzędziowej, a rzadziej z miedzi technicznej i jej stopów.

3.Klasyfikacja i charakterystyki głównych materiałów do wytwarzania piaskowych form i rdzeni odlewniczych.

Materiały stosowane do wytwarzania piaskowych form odlewniczych (i rdzeni odlewniczych) oraz materiały pomocnicze ułatwiające ich wytwarzanie. Materiały stosowane do wytwarzania form i rdzeni są nazywane masami formierskimi i masami rdzeniowymi

Masy formierskie i rdzeniowe można sklasyfikować zależnie od zastosowania i rodzaju:

-masy stosowane do odlewania żeliwa, staliwa i metali nieżelaznych,

-masy do form odlewanych „na wilgotno”i „na sucho”,

-masy przymodelowe i wypełniające oraz jednolite,

-masy naturalne i syntetyczne,

-masy formierskie i rdzeniowe specjalne (cementowe,ceramiczne i tp.).

SKŁAD MAS FORMIERSKICH:

• Piaski (więcej niż 50%osnowy ziarnistej reszta lepiszcze) i gliny(więcej niż 50% lepiszczu reszta osnowa ziarnista) formierskie. Im wyższa temperatura tym więcej glin formierskich.

• Spoiwa - woda, oleje mineralne, roślinne, syntetyczne

• Szkło wodne - utwardzone dwutlenkiem węgla

• Żywice, kleje, tworzywa sztuczne utwardzane chemicznie bądź termicznie

• Pudry formierskie - mielony piach kwarcowy - zapobiega przytwierdzaniu masy formierskiej do modelu

• Czarnidła zapobiegające przywieraniu masy formierskiej do metalu (mielony grafit z olejem)

Cechy mas formierskich:

1.dobra plastyczność -zdolność przyjmowania kształtu według modelu i zachowania tegoż kształtu,

2.wielka spoistość cząstek masy formierskiej zapewniająca odporność na wszelkiego rodzaju wstrząsy i ciśnienie hydrostatyczne wlewanego metalu,

3.znaczna odporność na wysoką temperaturę płynnego metalu,

4.wystarczająca przepuszczalność gazów i par powstałych w czasie odlewania i podczas procesu stygnięcia metalu w formie odlewniczej,

5.zdolnośćzachowania pełnej przydatności do wielokrotnego użycia w formie domieszek do nowych mas,

6.łatwe oddzielanie się od ścian gotowego odlewu w czasie wybijania.

4.Materiały stosowane do wytwarzania form trwałych (kokilowych) Kokile wytwarza się z bardzo szerokiego asortymentu tworzyw: stali, staliwa, żeliwa, a także metali niezależnych. O wyborze tworzywa na konstrukcje kokili decydują takie czynniki:

- właściwości mechaniczne(wytrzymałość, plastyczność, twardość, odporność na ścieranie),

- właściwości termofizyczne (pojemność i przewodność cieplna, współczynnik akumulacji ciepła, rozszerzalność cieplna),

- właściwości technologiczne (skrawalność odporność na działanie wysokich temperatur, odporność na erozyjne działanie strugi ciekłego metalu),

- względy ekonomiczne (cena, dostępność, koszty obróbki).

5. Opis, zalety i wady odlewania grawitacyjnego kokilowego, niskociśnieniowego i wysokociśnieniowego.

Odlewanie kokilowe grawitacyjne polega na wykonywaniu odlewów poprzez zalanie ciekłym metalem form metalowych zwanych kokilami. Kokile są formami wielokrotnego użytku.

•Zastosowanie do produkcji seryjnej, wielkoseryjnej i masowej odlewów średnich i małych, przede wszystkim ze stopów metali nieżelaznych, w mniejszym zakresie z żeliwa.

Odlewanie kokilowe grawitacyjne

•Kokila odtwarza kształt zewnętrzny odlewu.

•Kształt wewnętrzny odlewu odtwarzają rdzenie stalowe lub wykonane z mas rdzeniowych.

Zalety odlewania kokilowego grawitacyjnego:

-duża dokładność stałość wymiarowa odlewów,

-dobra gładkość czystość powierzchni odlewów,

-możliwość uzyskania cienkich ścianek odlewów,

-duża wydajność procesu,

-wyeliminowanie skrzynek formierskich, ich składowanie i transport,

-łatwa mechanizacja i automatyzacja procesu.

Wady odlewania kokilowego grawitacyjnego:

-ograniczone zastosowanie do odlewania niektórych stopów zwłaszcza żelaza,

-ograniczony kształt i wielkość odlewu,

-wysoki koszt kokili.

Odlewanie kokilowe pod niskim ciśnieniem

•Odlewanie kokilowe pod niskim ciśnieniem -forma wypełniana jest pod niewielkim ciśnieniem lub podciśnieniem zwykle nie przekraczającym 0,2 MN/m2, najczęściej poniżej 0,1 MN/m2.

•Zastosowanie tylko do odlewania stopów metali nieżelaznych.

•Zalety procesu:

-zmniejszenie lub wyeliminowanie nadlewów, gdyż odlew w czasie krzepnięcia połączony jest z ciekłym metalem w piecu,

-lepsze niż przy odlewaniu kokilowym grawitacyjnym wypełnienie formy,

-lepsza lejność metalu wskutek wyższej temperatury,

-łatwiejsza mechanizacja i automatyzacja procesu.

•Wady:

-wysokie koszty urządzenia, gdyż kokila związana jest z jednym piecem,

-wyższe koszty eksploatacji (droga instalacja ciśnieniowa, konieczność częstej wymiany rur wlewowych).

Odlewanie kokilowe ciśnieniowe

•Odlewanie pod ciśnieniem nazywane również odlewaniem ciśnieniowym jest rozwinięciem odlewania kokilowego i polega na wprowadzeniu do formy metalu na który wywarte jest ciśnienie 2,0 -350 MN/m2.

•Zastosowanie -masowa produkcja odlewów małych i średnich (od kilku gramów do ok. 50 kg), o dowolnym kształcie i bardzo dużych dokładnościach wymiarowych oraz o cienkich ściankach.

Najczęściej stosowane jest do odlewania stopów miedzi, ołowiu, aluminium, cyny i cynku.

Zalety odlewania ciśnieniowego:

-bardzo duża dokładność wymiarowa,

-bardzo mała chropowatość,

-możliwość uzyskiwania odlewów o bardzo cienkich ściankach,

-bardzo duże ograniczenie lub wyeliminowanie obróbki skrawaniem,

-lepsze własności mechaniczne, chemiczne i fizyczne odlewów,

-mniejszy ciężar surowych odlewów,

-bardzo duża wydajność.

Wady odlewania ciśnieniowego:

-wysoki koszt maszyn i oprzyrządowania,

-długi czas przygotowania produkcji,

-ograniczona wielkość i masa odlewów,

-trudności w odlewaniu odlewów o grubszych ściankach (może wystąpić porowatość),

-ograniczenie zastosowania do niektórych stopów (głównie stopów cynku, aluminium, magnezu).

6.Klasyfikacja i opis metod i urządzeń do zagęszczania mas formierskich. Automatyczne linie formierskie.

Maszyny do wytwarzania form i rdzeni nazywamy ogólnie maszynami formierskimi lub formierkami.

•Formierki mechanizują zasadniczo dwie podstawowe operacje:

-zagęszczanie masy w skrzynkach formierskich lub rdzennicach,

-oddzielenie modelu od formy.

•Ze względu na sposób zagęszczania mas maszyny formierskie dzielimy na;

-prasy, czyli formierki prasujące,

-wstrząsarki,

-wstrząsarki z doprasowaniem,

-narzucarki,

-strzelarki i nadmuchiwarki,

-inne formierki specjalne.

•Ze względu na sposób oddzielania modelu od formy maszyny formierskie dzielimy na:

a) oddzielające formę znad modelu;

-formierki trzpieniowe lub ramowe,

-formierki z opuszczanym modelem,

b)oddzielające model w górę po odwróceniu formy:

-formierki z obracanym stołem,

-formierki z przerzucanym stołem,

-formierki z obracaną kolumną.

LINIA FORMIERSKA - ( linia formierska automatyczna ) - ciąg produkcyjny utworzony przez zespół ( system ) automatycznie sterowanych urządzeń, wykonujących w określonej kolejności operacje transportowe i technologiczne, związane z procesem wytwarzania formy odlewniczej. Rozróżnia się linie uniwersalne i specjalizowane

7.Schemat i opis cyklu wytwarzania odlewów w formach skorupowych (proces Cronina).

Zastosowanie do produkcji seryjnej i masowej form i rdzeni odlewów małych i średnich o wysokich wymaganiach wymiarowych i dobrej gładkości powierzchni.

- Nagrzewanie płyty modelowej w piecu elektrycznym do temperatury 280°C.

- Oczyszczenie płyty modelowej i pokrycie jej oddzielaczem (np. olejem silnikowym).

- Obrót płyty modelowej o 180° i połączenie ze zbiornikiem z masą skorupową.

- Obrót płyty modelowej ze zbiornikiem do pierwotnego położenia i przetrzymanie przez okres 6-25s (powstanie skorupy).

- Obrót o 180° , opadnięcie masy, odłącznie zbiornika z masą.

- Utwardzanie masy w temperaturze 300° - 400°C przez 1-3 min.

- Zdjęcie skorupy i klejenie połówek form skorupowych za pomocą klejów żywicznych.

- Zalewanie formy.

Zalety formowania skorupowego:

-możliwość zastosowania do wszystkich stopów odlewniczych, (ze względów ekonomicznych stosowane głównie dla żeliw, najczęściej w przemyśle motoryzacyjnym),

-uzyskanie odlewów o małej chropowatości powierzchni i dużej dokładności wymiarowej,

-możliwość uzyskania odlewów o cienkich ściankach,

-częściowe lub całkowite wyeliminowanie obróbki skrawaniem,

-łatwość automatyzacji i mechanizacji procesu.

•Wady formowania skorupowego:

-wysoki koszt materiałów formierskich,

-skomplikowane i drogie maszyny do formowania,

-ograniczenie masy odlewu do 100kg, (najczęściej 20 -30 kg).

8.Opis procesu wytwarzania odlewów metodą wytapianych modeli.

Jedna z najstarszych metod odlewania. Polega na wykonaniu modelu z substancji łatwo topliwej, którą pokrywa się warstwą ceramiczną. Następnie model wytapia się, skorupę wypala się i zalewa ciekłym metalem.

Zastosowanie do produkcji seryjnej i wielkoseryjnej bardzo drobnych i drobnych odlewów o najwyższej dokładności wymiarowej i gładkości powierzchni (przemysł precyzyjny, zbrojeniowy, narzędziowy, motoryzacyjny, maszynowy, artystyczny, jubilerski itp.)

Przebieg procesu.

- Wykonanie modelu z substancji łatwopalnej (np. wosku).

- Pokrycie modelu warstwą ceramiczną .

- Wytapianie modelu oraz wypalanie skorupy.

- Zalewanie ciekłym metalem.

Zalety procesu:

-uzyskiwanie największych dokładności wymiarowych i gładkości powierzchni,

-zastępowanie drogich odkuwek i obróbki skrawaniem poprzez wykonanie odlewów precyzyjnych,

-możliwość uzyskania odlewów o bardzo złożonych kształtach, niemożliwych do wykonania innymi metodami,

-możliwość wykonania odlewu z dowolnego stopu (w produkcji seryjnej i wielkoseryjnej stosowana najczęściej do staliw , zwłaszcza stopowych, rzadziej żeliw i stopów miedzi, a wyjątkowo do stopów aluminium),

-można uzyskiwać odlewy cienkościenne.

Wady procesu:

-proces trudny do mechanizacji i automatyzacji,

-ograniczona masa odlewu, zasadniczo do 1 -2 kg, wyjątkowo do 10 kg.

9.Produkcja rdzeni metodami ręcznymi i mechanicznymi (strzelarki, nadmuchiwarki), w tym wykorzystanie technologii hot box i cold box.

Ręczne wykonywanie rdzeni jest obecnie rzadko stosowane, m.in. ze względu na małą wydajność procesu i duże deformacje rdzenia .

Przebieg procesu: oczyszczenie powierzchni rdzennicy, założenie i sklamrowanie obu części rdzennicy, napełnienie rdzennicy masą zagęszczeniem jej, wykonanie przez nakłucie kanału odpowietrzającego, rozebranie rdzennicy, suszenie rdzenia w temp. 150-250C.

Maszynowe wykonanie rdzenia- wykonuje się w formach trwałych na strzelarkach. Spoiwem w formach maszynowych jest szkło wodne utwardzone następnie nadmuchem dwutlenku węgla.

Strzelarka - rdzeniarka podobna w działaniu do nadmuchiwarki, z tą różnicą, że w strzelarce przemieszczenie masy rdzeniowej ze zbiornika do rdzennicy i zagęszczenie w niej następuje dzięki nagłemu naciskowi sprężonego powietrza na masę w zbiorniku ( przepychanie przez tak zwany „ tłok powietrzny ” ). Zagęszczenie występuje wyłącznie pod działaniem energii kinetycznej cząstek. Na strzelarce można wykonywać rdzenie nie tylko w rdzennicach metalowych, lecz również w drewnianych lub z tworzyw sztucznych.

Nadmuchiwarka - urządzenie do wykonywania rdzeni odlewniczych metodą nadmuchiwania. Zasada pracy nadmuchiwarki rdzeni polega na wprowadzaniu do rdzennicy strumienia mieszanki piaskowo-powietrznej i jej filtrowaniu za pomocą układu odpowietrzającego. Czynnikiem zagęszczającym jest różnica ciśnień na drodze przepływu strumienia piaskowo-powietrznego i energia kinetyczna cząstek. Nadmuchiwarka rdzeni jest stosowana w produkcji seryjnej i masowej do mas o dużej płynności.

10.Czynniki fizyczne wpływające na tworzenie się warstwy wierzchniej odlewu.

Do warstwy wierzchniej odlewu zalicza się zarówno warstwę metalowo-ceramiczną, powstałą na powierzchni odlewu na skutek reakcji fizyko-chemicznych, zachodzących w układzie ciekły metal-forma w czasie stygnięcia i krzepnięcia odlewu, jak i powierzchniową warstwę metaliczną grubości 1,5mm, wyraźnie różniącą się od głębszych warstw odlewu. Czynniki wywierające wpływ na tworzenie się warstwy wierzchniej odlewu to:

Warstwa wierzchnia odlewu

Ciekły metal Procesy fizyczne i reakcje Forma odlewnicza

1.Skład chemiczny chemiczne na granicy 1.Skład masy formierskiej

2.Napięcie powierzchniowe ciekły metal-forma 2.Wielkość ziarna osnowy

3.Temperatura zalewania odlewnicza 3.Stopień zagęszczenia masy

4.Gęstość, ciśnienie 4.Właściwości termofizyczne

metalostatyczne masy; rozszerzalność termiczna,

5.Właściwości termofizyczne temp. spiekania.

Wielkość odlewu i 5.Kształt i wielkość formy

grubość jego ścianki. ciśnienie metalostatyczne.

11.Schemat i rola poszczególnych elementów typowego układu wlewowego.

Układem wlewowym nazywamy zespół kanałów i innych elementów połączonych w odpowiedniej kolejności, mających za zadanie spokojne doprowadzenie ciekłego stopu odlewniczego do wnęki formy i nadlewów, zatrzymywanie zanieczyszczeń niemetalowych oraz zasilanie odlewu podczas procesu jego krzepnięcia. Do podstawowych części układu wlewowego zaliczamy: zbiornik wlewowy, wlew główny, wlew rozprowadzający, wlewy doprowadzające, nadlew oraz inne pomocnicze elementy

12.Zasady projektowania układów wlewowych. Układy otwarte i zamknięte.

Prawidłowe działanie układu wlewowego zależy od poprawności konstrukcji układu i poszczególnych jego elementów. Wymiary elementów układu wlewowego zależą od wielkości wytwarzanego odlewu, gabarytów i materiału formy, sposobu odlewania, stanu fizycznego formy w momencie zalewania jej ciekłym metalem, rodzaju odlewanego tworzywa itp. Obliczanie wymiarów elementów układu wlewowego polega na:

-obliczeniu optymalnego czasu zalewania formy ciekłym metalem,

-sprawdzeniu prędkości podnoszenia się poziomu ciekłego metalu w formie,

-obliczeniu minimalnego przekroju poprzecznego układu wlewowego zapewniającego zalanie formy w optymalnym czasie,

- ustaleniu wielkości przekrojów poprzecznych pozostałych elementów układu wlewowego.

Ze względu na zdolność do usuwania żużla i wtrąceń niemetalicznych z metalu oraz sposobu wypełnienia formy, układy wlewowe dzieli się na zamknięte i otwarte.

Układ zamknięty - najmniejszy przekrój ma wlew doprowadzający (przy odlewie), powoduje to, że układ wlewowy jest podczas zalewania odlewu stale wypełniony ciekłym metalem. Żużel i wtrącenia niemetaliczne , mogą unosić się na powierzchni zbiornika wlewowego, a także zbierać się pod sklepieniem belki żużlowej. Ciekły metal, pobierany ze zbiornika wlewowego i z dalszej części belki żużlowej, jest wolny od tych zanieczyszczeń. Wadą tego rodzaju układu wlewowego jest burzliwe wypełnienie wnęki formy, które może powodować powstawanie wad odlewów, spowodowane rozrywaniem warstwy tlenków, tworzącej się na powierzchni niektórych stopów odlewniczych.

Układ otwarty - przekrój kanałów zwiększa się się w kierunku wnęki formy. Zapewnia to spokojne wypełnienie wnęki formy; (nie występuje jednak efekt odżużlenia metalu). Układ ten stosowany jest w przypadku metali tworzących na powierzchni zwarte błonki tlenowe, takich jak: staliwo, stopy aluminium, niektóre brązy, stopy magnezu.

13.Mechanizm powstawania wtrąceń niemetalicznych w odlewach.

Wtrącenia niemetalowe w skrzepniętym odlewie to pęcherze gazowe oraz wtrącenia niemetalowe stałe. W ciekłym metalu zanieczyszczenia te mogą występować albo w zawiesinie, albo w roztworze. W pierwszym przypadku, podczas krzepnięcia, zawieszone w ciekłym metalu cząstki tworzą w skrzepłym metalu tzw. egzogeniczne wtrącenia niemetalowe. W drugim przypadku może nastąpić albo bezpośrednie wydzielanie z metalu rozpuszczonych zanieczyszczeń, albo zapoczątkowanie reakcji chemicznych pomiędzy zanieczyszczeniem a składnikiem metalu, prowadzących do wydzielania się zanieczyszczenia lub jego związku. Rozpuszczalność zanieczyszczenia w metalu maleje ze spadkiem temp. Jeżeli zanieczyszczeniem jest gaz, np. wodór powoduje to powstanie porów gazowych; jeżeli zanieczyszczenie ma postać ciekłą lub stałą, jak np. siarczki w stopach żelaza, to powstają tzw. endogeniczne wtrącenia niemetalowe.

14.Rodzaje i rola filtrów w układzie wlewowym.

Wysokie wymagania wytrzymałościowe i jakościowe stawiane odlewom powodują, że w ostatnim czasie coraz bardziej rozpowszechnia się stosowanie filtrów do zatrzymania zanieczyszczeń które niesie ciekły metal płynący przez układ wlewowy. Nowoczesne filtry mają zazwyczaj kształt porowatych płytek kwadratowych, rzadziej okrągłych, o grubości od kilkunastu do dwudziestu kilku milimetrów, wykonanych z żaroodpornego materiału ceramicznego. Stosowane są dwa typy kanalików(porów) w filtrze:

- prostoliniowe (o kierunku prostopadłym do powierzchni płytki, a równoległym do kierunku przepływu metalu) o jednakowym przekroju na całej długości kanalika, czyli grubości filtra,

- o kształtach nieregularnych, tworzących gąbczastą strukturę materiału i filtra.

15.Przyczyny powstawania wad skurczowych i metody zapobiegania ich występowania w odlewach.

Metal zalany do formy odlewniczej stygnie od temp. zalewania do temp. otoczenia. W tym czasie następuje zmniejszenie jego objętości, związane zarówno ze spadkiem temp. jak i ze zmianą stanu skupienia, a także wydzielaniem się nowych faz oraz przemianami alotropowymi. Ta zmiana objętości nosi nazwę skurczu. Całkowity skurcz metalu może być podzielony na trzy etapy:

- skurcz przegrzania, (w stanie ciekłym) zachodzący w przedziale temp. pomiędzy temp. zalewania a temp. likwidus,

- skurcz krzepnięcia, zachodzący w przedziale temp. pomiędzy temp. likwidus a solidus,

- skurcz w stanie stałym, zachodzący podczas stygnięcia odlewu od temp. solidus do temp. otoczenia.

Wartość skurczu metali może być określona liniowo lub objętościowo, przy czym jest podawana w procentach. Obserwacja rzeczywistych odlewów pozwala stwierdzić, że pustki w odlewach, będące skutkiem skurczu metalu w stanie ciekłym oraz krzepnięcia, mogą występować w różnych postaciach:

- skoncentrowanej, jamę skurczową stanowi pusta przestrzeń w części odlewu, która krzepnie jako ostatnia,

- rozproszonej, to znaczna ilość drobnych pustek, czasem trudno dostrzegalnych nieuzbrojonym okiem, zlokalizowana w całej lub częściowej objętości odlewu. Postać taką nz. Porowatością lub mikroporowatością skurczową.

Podstawowymi zabiegami w celu uniknięcia skurczów metali lub minimalizacji tego procesu jest; odpowiednie sterowanie krzepnięciem odlewu (jednoczesne lub kierunkowe), właściwa konstrukcja odlewu(równomierna grubość ścianek, brak węzłów cieplnych), optymalna konstrukcja formy odlewniczej, doprowadzenie dodatkowych kanałów odlewniczych do miejsc odlewu o małym przekroju, stosowanie materiałów formy o różnych właściwościach termofizycznych, stosowanie ochładzalników.

16.Schemat i zasięg działania nadlewu. Rodzaje nadlewów i przykłady ich zastosowania.

Nadlewy Technologia wykonania odlewu obejmuje również różnego rodzaju naddatki, mające na celu zabezpieczenie otrzymania dobrych odlewów. Naddatkami technologicznymi, mającymi zapewnić wytwarzanie dobrych odlewów są nadlewy. To właśnie nadlewy mają dostarczyć ciekły metal do odlewu w czasie jego krzepnięcia. Spełnienie tego warunku jest możliwe tylko w tym przypadku, gdy nadlew będzie krzepł dłużej niż odlew. Oczywiście, będzie zawierał nadmiar ciekłego metalu, niezbędny do zasilenia krzepnącego odlewu.

Zasięg działania nadlewów Ze względu na złożoną konfigurację odlewów zasięg zasilania przez nadlewy jest ograniczony. Ograniczenie to w sposób istotny zmienia się dla stopów krzepnących w zakresie temperatur. Poprzez rozwinięte dendryty metal ma utrudniony przepływ (infiltracja) i wtedy pojawiają się mikrojamy skurczowe, dyskwalifikujące odlew.

Zasięg oddziaływania nadlewów ( nadlew boczny )

Zasięg działania nadlewów i efektu brzegowego w odlewach płyt:

1. z jednym nadlewem, b) z dwoma nadlewami.

Rodzaje nadlewów - walcowy okrągły otwarty, walcowy owalny otwarty, stożkowy otwarty, walcowo-kulisty zamknięty górny, walcowo-kulisty zamknięty boczny, półkulisty otwarty, kulisty zamknięty.

17.Rola przeponki między nadlewem a odlewem. Znaczenie otulin egzotermicznych i izolacyjnych.

Zastosowanie przeponek do układów wlewowych znacznie zmniejsza pracochłonność usuwania nadlewów po układach wlewowych. Przy użyciu przeponek nadlew usuwany jest przez utrącenie - zminimalizowane zostają czasochłonne operacje cięcia i szlifowania powierzchni odlewu. Wytwarzane przeponki mają kołowe lub prostokątne zarysy

Celem stosowania otulin egzotermicznych i izolacyjnych jest wydłużenie czasu krzepnięcia nadlewu. Otuliny izolacyjne - są to materiały izolacyjne posiadające mały współczynnik przewodności cieplnej(materiały ceramiczne o dużej porowatości, materiały włókniste).

Otuliny egzotermiczne - są to materiały, które w chwili zetknięcia się z gorącym metalem zostaje zainicjowana reakcja chemiczna w wyniku której wydziela się dodatkowe ciepło.

18.Rola ochładzalników w sterowaniu krzepnięciem odlewów.

Podstawową rolą stosowania ochładzalników jest zredukowanie czasu krzepnięcia lokalnego węzła cieplnego (uzyskanie lepszych właściwości mechanicznych).W celu sterowania krzepnięcia odlewu stosuje się ochładzalniki; zewnętrzne i wewnętrzne.

Zewnętrzne stosowane na zewnątrz odlewu;(zmniejsza czas krzepnięcia tej części, co znajduje swe odbicie w zredukowaniu jej modułu termicznego).

Wewnętrzne stosowane wewnątrz odlewu(ten sam materiał co odlew) służą wyłącznie do zredukowania modułu lokalnych węzłów cieplnych.

19.Specyfikacja zasilania odlewów żeliwnych.

Samozasilanie (zasilanie beznadlewowe);

- niska temp. zalewania 130-1350C

- przeważający moduł odlewu powyżej 2 cm

- wysoka lub bardzo wysoka jakość metalurgiczna

- zdecydowanie sztywna forma.

Aby można zastosować samozasilanie odlewu, należy spełnić też dodatkowe warunki, takie jak; możliwie szybkie zalanie(nie przekraczające czasów zalewania zalecanych),dobre odpowietrzenie formy, grubość wlewków doprowadzających zapewniająca ich zakrzepnięcie wkrótce po zalaniu(13-16mm).

Zasilanie z pełnym wykorzystaniem ciśnienia grafityzacji

- moduł najgrubszej części jest mniejszy od 0,4cm,

- moduł przeważający jest mniejszy od 2,5cm

- dokładna kontrola temp. zalewania
15C

Ta metoda zasilania odlewów żeliwnych, zwana także czasem zasilaniem bezpośrednim,

Polega na skompensowaniu tylko skurczu metalu zachodzącego w stanie ciekłym(skurczu przegrzania) i stworzeniu warunków do skompensowania skurczu wtórnego przez metal znajdujący się pod ciśnieniem powstałym w wyniku przyrostu objętości podczas grafityzacji w sprężystej formie. W tej metodzie element zasilający powinien zakrzepnąć, znacznie wcześniej niż cały odlew.

Zasilanie ze zredukowanym ciśnieniem (z kontrolą ciśnienia)

Metoda ta przeznaczona do zasilania odlewów, gdy ciśnienie powstające w formie wskutek wzrostu objętości żeliwa mogłoby doprowadzić do jej trwałego rozepchnięcia, uniemożliwiającego późniejsze skompensowanie skurczu wtórnego.

20.Wzrost kryształów podczas krzepnięcia typowych gatunków stopów(roztwory stałe, stopy pod- i nadeutektyczne, stopy eutektyczne.

Wzrost kryształów jest procesem przyłączania pojedynczych atomów do istniejących już powierzchni zarodków, zdeterminowanych przez transport atomów na powierzchnie frontu krystalizacji oraz wbudowanie atomów w sieć kryształu(czysty metal).

Z chwilą pojawienia się innych atomów mamy do czynienia ze stopem ,tj. tworzywem składającym się z metalu stanowiącego osnowę, do którego wprowadzono przynajmniej jeden pierwiastek metaliczny lub niemetaliczny zwany stopowym. Przebieg krystalizacji stopów jest zdecydowanie bardziej złożony, a to ze względu na to, że:

- krzepnięcie stopów może zachodzić w stałej temp. lub w zakresie temperatury od linii likwidus do linii solidus,

- skład chemiczny fazy ciekłej najczęściej różni się od składu chemicznego powstającej fazy stałej.

Roztwory stałe (stopy) - składniki mieszają się bez ograniczeń w obu fazach, ciekłej i stałej krystalizują wspólnie, tworzą kryształy mieszane, zawierające oba składniki.

Temperatura topnienia każdego roztworu stałego

(o dowolnym składzie) leży pomiędzy temperaturami topnienia składników.

Przykłady:

Cu + Ni, Co + Ni, Au + Ag,

AgCl + NaCl, PbCl₂ + PbBr_2,

β-naftol + naftalen

Roztwory stałe mogą wykazywać minimum temperatury topnienia np. Cu + Mn; Cu + Au, Co + Mn, KCl + KBr,

lub maksimum temperatury topnienia np. d- i l-karboksym, w których składy obu faz, ciekłej i stałej są identyczne.

Linia AEB jest linią likwidusu, a linia DEC linią solidusu. Na linii AE przy chłodzeniu zaczynają się wydzielać z cieczy kryształy metalu A, na linii EB — kryształy metalu B. Na linii DEC z cieczy o składzie E wydzielają się jednocześnie bardzo drobne krysztale A i B tworzące mieszaninę, która nazywa się eutektyką (po grecku łatwo topliwa) a stop o tym składzie - stopem eutektycznym (stopy o składzie odpowiadającym zakresowi DE są stopami podeutektycznymi, pozostałe - nadeutektycznymi).

Na rysunku podano również schematy struktur stopów podeutektycznych, eutektycznego i

nadeutektycznych. Jak widać, w pierwszym przypadku na tle eutektyki występują kryształy

metalu A, w drugim - sama eutektyką, w trzecim - na tle eutektyki kryształy metalu B.

21.Strefy kryształów w odlewie (we wlewku) z opisem charakteru ich powstania.

Krystalizacja wlewka stalowego.

1. Strefa kryształów zamrożonych, która jest wynikiem przechłodzenia ciekłej

stali spowodowanego jej kontaktem z zimnymi ściankami wlewnicy lub

krystalizatora. Zbudowana jest z drobnych, globularnych niezorientowanych

kryształów równoosiowych o składzie chemicznym stali /1/.

2. Strefa kryształów słupkowych o wydłużonym kształcie, usytuowanych

równolegle do kierunku odpływu ciepła /2/.

3. Strefa kryształów równoosiowych. Jest centralną strefą składająca się z dużych

kryształów globularnych różnie ukierunkowanych /3/.

4. Jama skurczowa /4/.

22.Zarodkowanie homogeniczne i heterogeniczne jako mechanizmy inicjujące krystalizację.

Zarodkowanie. W procesie krystalizacji wyodrębnia się dwa elementarne procesy: tworzenie

się zarodków krystalizacji oraz wzrost tych zarodków. Obydwa te procesy przebiegają

jednocześnie, a ich wynikiem jest utworzenie się kryształów. Ze względu na warunki pojawiania

się zarodków krystalizacji rozróżnia się zarodkowanie homogeniczne i heterogeniczne.

W przypadku zarodkowania homogenicznego, zarodkami krystalizacji są grupy atomów fazy

ciekłej, stanowiące zespoły bliskiego uporządkowania. Muszą one osiągnąć wielkość krytyczną, co na ogół wymaga dużych przechodzeń . W ciekłych metalach na ogół występują zbyt małe przechłodzenia (ok. 1°C), aby możliwe było zarodkowanie homogeniczne. Jedynie metal rozdrobniony na bardzo małe krople można silnie przechłodzić nawet o 300°C, dzięki czemu w pojedynczych kroplach występują warunki umożliwiające zarodkowanie homogeniczne. W czystych metalach zarodki i ciecz mają jednakowy skład chemiczny, natomiast w stopach zagadnienie staje się bardziej złożone, ponieważ z warunków równowagi w danej temperaturze wynika, że zarodki i roztwór ciekły różnią się znacznie składem.

W przypadku zarodkowania heterogenicznego, powstawanie zarodków następuje na

powierzchniach fazy stałej stykającej się z cieczą. Zarodkowanie następuje na powierzchniach

ścian naczynia, na drobnych cząstkach stałych zawieszonych w cieczy, jak wtrącenia

niemetaliczne, nie rozpuszczone zanieczyszczenia itp. Zarodkowanie może następować również na warstewce stałych tlenków znajdującej się na powierzchni ciekłego metalu. W takich warunkach krystalizacja przebiega przy znacznie mniejszym przechłodzeniu niż w przypadku zarodkowania homogenicznego.

23.Zasada krzepnięcia jednoczesnego i kierunkowego w odlewach. Powiązanie z zasilaniem odlewów.

Zasada krzepnięcia jednoczesnego

Ma miejsce gdy wszystkie części odlewu stygną i krzepną równocześnie z tą samą szybkością

Uzyskanie zjawiska krzepnięcia jednoczesnego uzyskujemy poprzez :

- właściwą konstrukcję odlewu (równomierna grubość ścianek odlewu- brak węzłów cieplnych),

- stosowanie odpowiednio dobranych materiałów na formy odlewnicze pozwalających wyrównać czas krzepnięcia różnych fragmentów odlewu i odpowiedni sposób przyłożenia układu wlewowego.

Stosujemy do odlewów nie tworzących dużych jam skurczowych np.:

- odlewy z żeliwa niższej jakości,

- niektóre gatunki brązów ( brąz cynowy )

Krzepnięcie kierunkowe.

Dążymy do zapewnienia procesu krzepnięcia odlewu od najcieńszej do najgrubszej ścianki odlewu a nad najgrubszą ścianką odlewu ustawiamy nadlew.

• Nadlew - nie jest częścią użytkową odlewu ,

• W czasie procesu krzepnięcia odlewu spełnia rolę zbiornika uzupełniającego ubytki objętości metalu związane ze skurczem przegrzania i krzepnięcia

Schematyczne przedstawienie zasady krzepnięcia: ajednoczesnego, b -kierunkowego a) jednoczesne,

b) kierunkowe.

24.Napręrzenia odlewnicze - powstanie naprężeń, likwidowanie skutków, zapobieganie powstawaniu naprężeń.

Naprężenia odlewnicze, naprężenia powstające w odlewach podczas stygnięcia w formie odlewniczej:

- skurczowe, powstałe na skutek mechanicznego hamowania skurczu,

- cieplne, powstałe w wyniku cieplnego hamowania skurczu,

- strukturalne, wywołane przemianami fazowymi.

WYŻARZANIE ODPRĘŻAJĄCE

Wyżarzanie odprężające polega na nagrzaniu stali do temperatury niższej od

Ac1, wygrzaniu w tej temperaturze i następnym powolnym studzeniu. Celem tej

operacji jest usunięcie naprężeń odlewniczych, spawalniczych, cieplnych lub

spowodowanych obróbką plastyczną. Wyżarzanie odprężające prawie nie wiąże się

z wprowadzaniem zmian strukturalnych.

Zakres temperatury i czasu wyżarzania odprężającego jest szeroki; parametry

te zależą od rodzaju materiału oraz przyczyn wywołujących naprężenia. W przypadku

odlewów staliwnych temperatura może wynosić ok. 650°C. W temperaturze

do 150°C jest wykonywane odprężanie stabilizujące, które ma na celu zapewnienie

niezmienności wymiarowej oraz zmniejszenie naprężeń własnych. Odprężanie samorzutne

- tzw. sezonowanie - zachodzi w temperaturze pokojowej, w czasie wynoszącym

kilka lub kilkanaście miesięcy, a niekiedy nawet kilka lat..

Zapobieganie powstawanie naprężeń odlewniczych.

Stosowanie najlepszych technologii odlewniczych do poszczególnych stopów metali,

(rozwiązania techniczne), usztywnienie form odlewniczych, stosowanie kompozytów na masy formierskie (utrzymanie odpowiedniej temperatury krzepnięcia),brak przechodzeń i gwałtownych spadków temp., odpowiednia temp. zalewania formy, przestrzeganie podstawowych procesów odlewania.

25.Schemat powstawania wad powierzchniowych w odlewach(pęcherze, nakłucia, strupy).

Wady odlewnicze Brak - odlew, który w skutek posiadanych wad nie nadaje się do użytku i zostaje wyrzucony na złom. Często zdarza się, że w odlewni powstaje bardzo dużo braków. N Niedolew powstaje wskutek niecałkowitego wypełnienia formy ciekłym metalem. Jest to spowodowane zbyt niską temperaturą metalu lub źle obliczonym l źle umieszczonym układem wlewowym. Guz powstaje przez wypchnięcie masy formierskiej przez metal. Przyczyną powstawania gazu jest zbyt słabe i nierównomierne ubicie masy formierskiej. Zalewka powstaje na połączeniach połówek form lub rdzenia z formą. Przestawienie powstaje na skutek złego złożenia połówek formy. Wypaczenia oraz pęknięcia powstające wskutek zbyt mało podatnej masy formierskiej lub rdzeniowej, nieodpowiedniej konstrukcji odlewu l innych przyczyn. Pęcherze zewnętrzne i wewnętrzne spowodowane gazami w metalu lub przenikaniem gazów z formy do metalu. Strup, rakowatość, zaprószenie, zażużlenie są wadami powstałymi przez zanieczyszczenie metalu masą formierską, rdzeniową lub żużlem.

26.Rodzaje modeli odlewniczych i metody ich wytwarzania oraz przyporządkowanie do metod odlewania.

Modele odlewnicze służące do wykonania form, mogą byś trwałe lub jednorazowe. W większości procesów odlewniczych stosuje się modele trwałe z materiałów o różnym stopniu twardości i wytrzymałości, takich jak drewno, stopy żelaza, miedzi, aluminium oraz tworzywa sztuczne.

Modele jednorazowe - są stosowane w nielicznych procesach odlewniczych. Idea stosowania tych modeli polega na tym , że forma odlewnicza jest kształtowana wokół modelu o dowolnym kształcie, bez dzielenia, sam model jest usuwany z niej przez wytopienie lub wypalenie (metoda traconego wosku, odlewanie precyzyjne, wyroby jubilerskie)

Modele trwałe - wykonuje się z materiałów o różnym stopniu twardości i wytrzymałości, takich jak drewno, stopy żelaza, miedzi, aluminium oraz tworzywa sztuczne.

27.Zasady kształtowanie odlewanych części maszyn ze względu na konstrukcję.

Ogólne zasady konstruowania odlewów

1. Należy tak kształtować zewnętrzne elementy odlewu aby miały jednakową wartość

modułu krzepnięcia - dla ścian płaskich jednakową grubość.

2. Grubości ścian wewnątrz odlewu winny być o około 10% mniejsze.

3. Należy unikać łączenia wielu ścian w jednym węźle.

4. Należy unikać ostrych kątów oraz naroży, aby nie powodować powstawania węzłów

cieplnych prowadzących do skurczowych osłabień struktury oraz jam skurczowych.

5. Należy unikać dużych płaskich ścian, których położenie przy odlewaniu miałoby być

poziome.

6. Stosować łagodne zmiany przekrojów: unikać zmian przekraczających stosunek 2:1,

przy stosunku większym stosować przejścia klinowe z pochyleniem 1:4.

7. Jeżeli odlew wymaga zróżnicowanych grubości ścian należy tak je ukształtować, aby

zmieniała się stopniowo w kierunku wybranych miejsc gdzie można ustawić zasilacze.

8. Należy uwzględnić zróżnicowanie właściwości materiału odlewu przy naprężeniach

rozciągających i ściskających (dla żeliwa przy Rr/Rc<1 należy tak kształtować ściany

żebra i wsporniki, aby przenosiły naprężenia ściskające).

9. Dla wzmocnienia konstrukcji odlewu (na ogół mniejszy moduł E od detali

nie odlewanych) preferować stosowanie konstrukcji skrzynkowych użebrowań i ścian

profilowanych. Zalecane są żebrowania podatne (nie stosować pogrubień!)

10. Zalecane jest sprawdzenie ukształtowania ścian we wszystkich przekrojach - najlepiej

przy pomocy modeli przestrzennych rzeczywistych lub wirtualnych - 3D.

11. Należy zapewnić łatwe oczyszczanie i obróbkę mechaniczną odlewu.

28.Zasady kształtowanie odlewanych części maszyn ze względu na proces technologiczny.

. Ogólne zasady procesu technologicznego

1.Wykonanie oprzyrządowania(modeli, rdzennic, form trwałych i in.)

2.Przeróbka mas formierskich i rdzeniowych i przygotowanie innych materiałów nietrwałych.

3.Wykonanie form, rdzeni, i modeli jednorazowych.

4.Przygotowanie form do zalania(składanie form, czasem pokrywanie powierzchni, podgrzewanie).

5.Wytapianie metali i obróbka pozapiecowa ciekłych stopów.

6.Zalewanie form.

7.Wybijanie lub usuwanie odlewów z form.

8.Usuwanie układów wlewowych i zasilających oraz oczyszczanie odlewów.

9.Obróbka cieplna odlewów.

10.Wykańczanie powierzchni odlewów.

29.Zastosowanie systemów komputerowych do optymalizacji technologii odlewania.

Było na zajęciach lab. z P. Popielarskim.

30.Szkic i opis formowania z modelu wskazanego na rysunku (opracowanie szkicu uproszczonej koncepcji odlewania)

Było na zajęciach lab. z P. Popielarskim.

31.Klasyfikacja i cele obróbki cieplnej odlewów.

Obróbką cieplną nazywa się zespół zabiegów technologicznych polegającą na nagrzaniu przedmiotu do wymaganej temp. wytrzymaniu w niej przez określony czas oraz chłodzeniu z zadaną prędkością w celu wywołania zamierzonych zmian strukturalnych, zapewniających uzyskanie odpowiednich własności mechanicznych.

Podstawowym zadaniem obróbki cieplnej jest albo „naprawa” wadliwej struktury otrzymanej na różnych etapach procesu technologicznego, albo wytworzenie w materiale struktury gwarantującej wymagane własności mechaniczne, które na ogół można zmieniać w szerokich zakresach.

32.Technologiczność konstrukcji wyrobów odlewanych.

. Technologiczność konstrukcji - właściwość konstrukcji zapewniająca uzyskanie przy określonej wielkości produkcji wymaganych właściwości wyrobu przy min. kosztach wytwarzania w danych warunkach produkcji. Z dwóch konstrukcji tej samej maszyny czy urządzenia spełniających założenia konstrukcyjne, ta będzie bardziej technologiczna, która zapewni w określonych warunkach produkcyjnych mniejsze koszty wytwarzania. Konstruktor powinien współpracować z technologiem w trakcie powstawania konstrukcji by powstało najlepsze(najpoprawniejsze) rozwiązanie.

Podst. czynnością technologa jest ocena dokumentacji pod względem technologiczności konstrukcji. Ocena ta obejmuje :

- normalizacje i unifikacje części zespołów

- racjonalny dobór materiałów

- właściwe zaprojektowanie części dla racjonalnego kształtowania półfabrykatów

- racjonalne kształtowanie części ze wzgl. na obróbkę wiórową.

1

2

3

1- strefa zasilania

2- strefa nie zasilona

3- strefa działania efektu

brzegowego

---