ODLEWNICTWO

1. Klasyfikacja stopów i metod ich odlewania do form nietrwałych i trwałych

2.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 „na sucho”,

-masy przy modelowe i wypełniające oraz jednolite,

-masy naturalne i syntetyczne,

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

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.

3. Trendy w odlewnictwie światowym. Najważniejsze stopy odlewana dla potrzeb budowy maszyn w powiązaniu z technologiami ich odlewania.

Udział stopów metali nieżelaznych stopniowo wzrasta. A jest to związane z coraz większymi wymaganiami stawianymi stopom żelaza, a także tym, że następuje tendencja do zmniejszenia masy odlewów ze stopów Fe, wynikające z coraz lepszych właściwości tych stopów. Jest to efekt dążenia do zmniejszania masy konstrukcji przy jednocześnie wzrastających wymaganiach dla tworzyw. Żeliwo wciąż pozostaje najczęściej odlewanym tworzywem ze względu na dobre właściwości odlewnicze (lejność) a także na niski koszt wytworzenia. Np. około 2/3 wszystkich odlewów aluminium wykonywane jest w produkcji samochodowej.
Rozkład sprzedaży odlewów wg. użytkowników końcowych:
-32% konstrukcje ciężkie
- 27% ogólne konstrukcje
-18% kopalnie
- 8% kamieniołomy
-15% pozostałe
Największymi producentami odlewów w Europie są Niemcy(1/3 odlewów), Włochy, Francja, Hiszpania.
Z żeliwa stopowego i szarego najczęściej wykonuje się odlewy metodami:
-formowanie ręczne 30%
- formowanie w liniach automatycznych 23%
-odlewanie odśrodkowe 19%
- formowanie maszynowe 16%
-odlewanie kokilowe 10%

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.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).

7.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.

8. Wykresy równowagowe: żelazo-węgiel i aluminium-krzem

Siluminy a więc odlewniczy stop aluminium z krzemem jest bardzo popularnym materiałem odlewniczym. Krzem ma zasadniczy wpływ na właściwości mechaniczne. Stopy te oznacza się literami AK oraz cyfra oznaczającą średnią zawartość krzemu. Zależnie od jego zawartości wyróżnia się:
-siluminy podeutektyczne 4-10%S
-siluminy okołoeutektyczne 10-13%S
-siluminy nadeutektyczne powyżej 13%S
Siluminy okołoeutektyczne mają doskonałe właściwości odlewnicze oraz dobre właściwości mechaniczne(można je zwiększyć wskutek umacniania wydzieleniowego). Pozostałe siluminy mają gruboziarnistą eutektykę, a nadeutektyczne duże wydzielenia krzemu pierwotnego w postaci igieł. Można to zmienić przez modyfikację sodem dla pod- a fosforem dla stopów nadeutektycznych.
Siluminy eutektyczne i nadeutektyczne wykazujące znaczną żarowytrzymałość są stosowane na wysoko obciążone tłoki silników spalinowych. Ze stopów podeutektycznych wytwarza się silnie obciążone elementy dla przemysłu okrętowego i elektrycznego, pracujące w podwyższonej temperaturze i w wodzie morskiej. Wieloskładnikowe stopy Al zSi są stosowane m.in. na głowice silników spalinowych oraz inne odlewy w przemyśle maszynowym

Rozróżnia się dwa wykresy równowagi układu żelazo- węgiel:
stabilny żelazo- grafit,
metastabilny żelazo- cementyt.
W zależności od składu chemicznego, warunków odprowadzania ciepła, a także innych czynników, z roztworu ciekłego może krzepnąć zarówno cementyt, jak i grafit.
Przemiany :
-Przemiana perytektyczna
zachodz w temp. 1495ºC, jest przemianą, podczas której, w czasie chłodzenia, dwie fazy (jedna z nich ciekła) przemieniają się w jedną fazę stałą. L + α → β
-Przemiana eutektyczna
Przemianę Ciecz → α + β nazywamy przemianą eutektyczną. Zachodzi w temp. 1148ºC.Przemiana eutektyczna jest przemianą, w której udział biorą trzy fazy. Podczas przemiany, w czasie chłodzenia, ciecz przemienia się w dwie fazy stałe jednocześnie.
-Przemiana eutektoidalna
Zachodzi w temp. 727ºC, jest przemianą, w której biorą udział trzy fazy. Podczas chłodzenia faza stała przemienia się w dwie inne fazy stałe jednocześnie. γ → α + β

9. Schematy typowych układów wlewowych w odlewaniu do form nietrwałych i trwałych i funkcje spełniane przez poszczególne elementy układu wlewowego.

Forma jest wypełniana metalem poprzez system kanałów zwany układem wlewowym. Funkcje układu wlewowego:
- usuwanie żużla i wtrąceń niemetalicznych z ciekłego metalu,
- zapewnienie spokojnego wypełniania formy,
- oddziaływanie na przebieg krzepnięcia metalu.

Kształt układu zależy od rodzaju formy odlewniczej oraz materiały odlewu. Zbiornik wlewowy jest elementem układu wlewowego, do którego jest wlewany metal z kadzi lub z innego urządzenia zawierającego metal pobrany z pieca. Ze zbiornika metal przepływa kanałem o najczęściej okrągłym przekroju, zwanym wlewem głównym, docierając na poziom, w którym umieszczone są dalsze elementy układu. W niektórych rozwiązaniach bezpośrednio pod wlewem głównym umieszcza się niewielkie rozszerzenie zwane podstawą wlewu głównego. W celu doprowadzenie ciekłego metalu od wlewu głównego w pobliże odlewu wykonuje się wlew rozprowadzający. Kanał ten może mieć kilka rozgałęzień lub może być kilka wlewów rozprowadzających. Kanał ten zatrzymuje tlenki i zanieczyszczenia płynące na czole strugi metalu(dawna nazwa belka żużlowa). Kanały doprowadzające metal do wnęki odwzorowującej kształt odlewu to wlewy doprowadzające. Aby zasilić odlew w miejscach narażonych na powstawanie wewnętrznych wad stosuje się nadlewy. Są to dodatkowe elementy odlewu które odcina się lub odłamuje po usunięciu odlewu z formy.

10.Zasady projektowania układów wlewowych. Układy otwarte i zamknięte. Rodzaje i rola filtrów w układzie wlewowym.

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.

Filtry-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.

11. Strefy struktur w odlewie(wlewku) z opisem charakteru ich powstawania i oddziaływania na lokalne właściwości mechaniczne.

W odlewie tworzą się 3 strefy: kryształy zamrożone, kryształy kolumnowe oraz kryształy jednoosiowe.

W miejscu bezpośredniego styku metalu z formą odlewniczą tworzą się kryształy zamrożone. Składają się z równoosiowych małych kryształów o przypadkowej orientacji krystalograficznej. Tworzą one tzw. naskórek odlewniczy.
W zależności od warunków odprowadzania ciepła krystalizacja może przebiegać objętościowo lub kierunkowo. Krystalizacja kierunkowa inaczej strefowa polega na przemieszczaniu ciągłego frontu krystalizacji z jednego punktu do drugiego. W jej wyniku powstają kryształy wydłużone w jednym kierunku, zgodnym z kierunkiem odprowadzania ciepła, zwane kryształami słupkowymi. Podczas krystalizacji objętościowej powstają kryształy w różnych miejscach kąpieli, budując nieciągły front krystalizacji. Powstają kryształy równoosiowe o kształcie zbliżonym do kulistego. W przypadku kryształów równoosiowych kierunek odprowadzenia ciepła jest zgodny z kierunkiem wzrostu kryształów, dla kryształów słupkowych natomiast przeciwny. Ukształtowanie kryształów zależy także od składu chemicznego stopu. W kryształach słupkowych powstają typy morfologii:
-kryształy komórkowe w metalach czystych
-kryształy dendrytyczne w stopach tworzących roztwory stałe ( w postaci przypominającej drzewo)
W kryształach równoosiowych możliwe są dwa typy:
-dendrytyczny - w metalach czystych i stopach tworzących roztwory stałe
-eutektyczny- w stopach o składzie eutektycznym.
Kryształy słupkowe wyrastają z naskórka w głąb cieczy, a kryształy równoosiowe występują w głębi odlewu.
Schemat struktury wlewka stalowego; a) l — strefa kryształów zamrożonych; 2 — strefa kryształów słupkowych; 3 — strefa kryształów równoosiowych c) przekrój prostopadły do osi wlewka

12. Mechanizmy skurczowe. Skurcz zasilania i skurcz odlewniczy.

Skurcz zasilania (ten właśnie skurcz należy skompensować przez zasilenie odlewu)-łączną wartość względnej zmiany objętości zachodząca od zakończenia zalewania formy do końca krzepnięcia metalu nazywamy lub skurczem objętościowym i podajemy w procentach objętości.

Skurcz odlewniczy to zmiana wymiarów materiału podczas krzepnięcia i stygnięcia odlewu.
Skurcz odlewniczy w połączeniu z nierównomiernym stygnięciem jest odpowiedzialny za powstawanie w odlewie naprężeń, pęknięć i jamy skurczowej.
Dzielimy na:

Wartość skurczu metali może być określana liniowo lub objętościowo, przy czym jest ona podawana w procentach. I tak, skurcz objętościowy określa się jako miara objętościowa jest zazwyczaj stosowana do podawania wartości skurczu! przegrzania i krzepnięcia lub obu tych wartości łącznie. Miara liniowa służy natomiast do podawania wartości skurczu w stanie stałym. Nie należy jednak identyfikować skurczu objętościowego lub liniowego z jakimkolwiek etapem skurczu, ponieważ terminy te określają tylko sposób pomiaru skurczu, a nie przemiany za-j chodzące podczas jego powstawania 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.

13. Metody zapobiegania występowania nieciągłości skurczowych (jamy i porowatości skurczowe)

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.

14. Zasady (modułowa, zasięgu działania i bilansu) obliczania wielkości nadlewu. Rodzaje nadlewów i przykłady ich zastosowania. Znaczenie otulin egzotermicznych i izolacyjnych

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.

Zasady obliczania wielkości nadlewów.
Nadlewy o kształcie kulisty oraz owalnym powinny mieć wysokość w granicach od 1 do 2 średnic. Optymalna wysokość jest trudna do określenia ze względu na złożoność procesu krzepnięcia. Nadlewy owalne maja w podstawie nie elipsę, lecz figurę składającą się z dwóch prostych i dwóch połówek okręgu. Nadlewy otwarte powinny być zbieżne ku dołowi, zamknięte ku górze. Nadlewy zamknięte powinny mieć ostre wcięcia wchodzące w głąb nadlewu z górnej jego powierzchni.

   Określenie wielkości nadlewu odbywa się w 2 etapach:
1. Ze wzoru     
 M_z = cM_o
(gdzie M_z, M_o - moduły odpowiednio nadlewu i przyległej części odlewu, c-współczynnik zwiększania modułu nadlewu) wyznacza się moduł  nadlewu i na jego podstawie oblicza się wymiary wybranego typu nadlewu, korzystając z zależności:
M = V/A
(gdzie V- objętość bryły, A- pole tej części powierzchni bryły, przez które odbierane jest ciepło. W zasadzie wzór na pole oddawania ciepła A nie powinien uwzględniać powierzchni, przez którą nadlew styka się z odlewem, jednakże w praktyce w celu uproszczenia obliczeń wspólną powierzchnie nadlewu i odlewu wlicza się do powierzchni oddawania ciepła zarówno przy obliczaniu modułu nadlewu, jak i nadlewu.
2. Oblicza się objętość dobranego w punkcie 1. nadlewu i porównuje z wymaganą wartością wyznaczoną ze wzoru:
   V_z ≥ xV_os
(V_z, V_o- objętość odpowiednio nadlewu i zasilanego przez niego obszaru odlewu, s- skurcz zasilania danego stopu, x- tzw. Współczynnik nieekonomiczności odlewu, określający ile razy objętość wyjściowa nadlewu jest większa od objętości metalu, który może zasilić odlew.
Jeżeli objętość dobranego z warunku modułów jest większa od wymaganej pozostaje się przy wyznaczonych wymiarach; w przeciwnym wypadku powiększa się je tak aby spełnić warunek objętości.

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.

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.

15.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.

16. Specyfika zasilania odlewów ze staliwa, z siluminów i z żeliwa szarego i sferoidalnego

.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.

17.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.

18. Obróbka cieplna odlewów ze stopów żelaza.
Obróbka cieplna - zespół zabiegów technologicznych, polegających na nagrzaniu przedmiotu do wymaganej temperatury, wytrzymaniu w niej przez określony czas oraz chłodzeniu z zadaną prędkością w celu wywołania zamierzonych zmian strukturalnych zapewniających uzyskanie odpowiednich własności mechanicznych. Najważniejsze parametry: szybkość nagrzewania(nagrzewanie-dostarczenie z zewnątrz energii cieplnej która ma podwyższyć temperaturę) i chłodzenia oraz temperaturę i czas wygrzewania w zadanej temperaturze.

Podstawowym zadaniem jest naprawa wadliwej struktury otrzymanej na różnych etapach procesu technologicznego albo wytworzenie w materiale struktury gwarantującej wymagane właściwości mechaniczne.

Wyżarzanie ujednorodniające: usuwa niejednorodności chemiczne związane z procesem krzepnięcia. Umożliwia zlikwidowanie mikroniejednorodności w obszarze pojedynczych ziaren. Nie usuwa różnic składu chemicznego w skali makro. Prowadzi się ten zabieg przez 15-20h w temp 50-200C poniżej linii solidus. Po tym zabiegu możliwy jest rozrost ziaren dlatego stopy poddaje się dalszym zabiegom np. wyżarzaniu normalizującemu.
Wyżarzanie zupełne prowadzone w temp 20-50C powyżej linii A₃ i A_cm w celu uzyskania jednorodnej struktury zgodnej z wykresem równowagi czyli o najmniejszej twardości perlitu, maksymalnej ciągliwości oraz obrabialności.
Wyżarzanie normalizujące prowadzi do uzyskania jednorodnej, drobnoziarnistej struktury perlityczno-ferrytycznej w staliwie lub perlitycznej w żeliwie. Zapewnia trochę wyższe własności wytrzymałościowe przy dobrej plastyczności o obrabialności.
Wyżarzanie odprężające usuwa naprężenia własne bez wywołania zmian struktury i własności. Nagrzewa się wyrób do niewysokiej temperatury około 400-600C i przez 0,5-2h wytrzymuje w tej temperaturze a następnie powoli studzi.
Ulepszanie cieplne powoduje zwiększenie własności mechanicznych, zwłaszcza wytrzymałościowych. Jest to polaczenie zabiegów hartowania oraz odpuszczania wysokiego. Hartowanie to zabieg polegający na szybkim chłodzeniu w wyniku którego powstaje przesycony roztwór węgla w żelazie zwany martenzytem. Aby zminimalizować naprężenia powstające przy szybkim chłodzeniu stosuje się dodatki stopowe.
Wymrażanie prowadzi się w temp. 80-150C poniżej zera w celu dokończenia przemiany przechłodzonego austenitu w martenzyt. Odlew uzyskuje jednorodną strukturę i dobre właściwości wytrzymałościowe.
Odpuszczanie to zabieg polegający na podwyższeni temperatury celem umożliwienia rozpadu martenzyt w fazy bardziej stabilne. W zależności od temperatury wyróżnia się odpuszczanie:
-niskie 200-300C zachodzi wydzielenie węgla z martenzytu i powstaje martenzyt regularny. Zmniejszają się naprężenia a wzrasta twardość oraz plastyczność.
-średnie 300-400C zachodzi wydzielenie cementytu
-wysokie powyżej 400C powstaje sorbit mieszanina ferrytu z cementytem
Do obróbki cieplnej zaliczają się także umacnianie wydzieleniowe i dyspersyjne polegające na blokowaniu ruchów dyslokacji za pomocą ultradyspersyjnych wydzieleń, równomiernie rozmieszczonych. Obejmuje przesycanie i starzenie

19. Mechanizmy powstawania wad w odlewach (powierzchniowych, np. pęcherze, nakłucia, strupy) i w objętości (poza wadami pochodzenia skurczowego)

Wady odlewnicze dzielą się na 5 grup:
1) wady kształtu, (niedolew, guz, niedotrzymanie wymiarów, przestawienia),
2) wady powierzchni, (chropowatość, wżarcia, nakłucia, strupy, przypalenia itp.),
3) przerwy ciągłości, (pęknięcia na zimno i na gorąco, niespaw itp.),
4) wady wewnętrzne - wykrywane za pomocą badań rentgenograficznych lub ultradźwiękowych, (jama skurczowa, bąbel, pęcherz, sitowatość, zażużlenia itp.),5) 5)wady materiału - stwierdza się poprzez badania metalograficzne wytrzymałościowe, składu chemicznego, (niezgodności z wymaganiami technicznymi)

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.

Przyczyny występowania wad :
1. niewłaściwa konstrukcja odlewu,
2. wadliwa konstrukcja lub wykonanie modelu,
3. niewłaściwy materiał formierski,
4. nieodpowiednie wykonanie formy,
5. niewłaściwe przygotowanie stopu,
6. źle dobrane warunki zalewania formy,
7. niewłaściwie wykonane wybijanie, czyszczenie i wykańczanie odlewu.

20.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.

21.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.

Podstawowymi elementami wpływającymi na koszty wyrobu są: projektowanie, produkcja, materiały i administracja.
Etap projektowania stanowi 7% kosztów ale odpowiedzialny jest za 65% całkowitego kosztu gdyż na tym etapie podejmuje się decyzje o najważniejszych składnikach.
Reguły projektowe nazywane są zasadami technologiczności konstrukcji. Koncentrują się na podstawowych procesach technologicznych.
Dzięki programom komputerowym możliwe jest projektowanie współbieżne czyli połączenie za pomocą komputerów działań inżynierów różnych specjalności.
Podział zasad technologiczności konstrukcji:
- związane z procesami odlewniczymi
- odnoszące się do innych procesów technologicznych jakim są poddawane odlewy

22.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.

Zasady technologiczności konstrukcji odlewów dzielimy na kilka grup związanych z:

- wykonaniem oprzyrządowania odlewniczego a więc modeli, rdzennic, matryc do modeli jednorazowych oraz form metalowych
- wykonywanie form jednorazowych
- poprawność zapełnienia wnęki formy

- prawidłowe zasilanie odlewu
- zapobieganie powstawaniu naprężeń i odkształceń cieplnych oraz pękaniu podczas stygnięcia
- pracochłonnością oczyszczania odlewu.

23.Zastosowanie systemów komputerowych do optymalizacji technologii odlewania.

Systemy komputerowe umożliwiają dwa sposoby opisu geometrii: dwuwymiarowy ( postać rzutów i przekrojów), przestrzenny (bryły i przestrzennie zorientowane powierzchnie).

Systemy komputerowe pozwalają na: numeryczne modelowanie i symulację procesów odlewniczych, szybkie wykonanie próbnych odlewów. Pozwalają określić w którym miejscu występują największe naprężenia oraz gdzie może dojsć do pęknięć.

Symulacje numeryczne dzieli się na: pierwszej generacji (stosuje się podejście tylko makroskopowe) i drugiej generacji (sprzężone modele mikro i makroskopowe). Wyniki symulacji numerycznej pozwalają określić zależność pola temperatury odlewu i formy od czasu. Pozwala to na lokalizacje węzłów cieplnych i przewidywanie potencjalnych miejsc wad skurczowych

Inną zależnością którą można określić za pomocą systemów numerycznych jest pole czasów krzepnięcia oraz obliczenie odpowiednich gradientów temperatury mających wpływ na kierunkowe krzepniecie.

Symulacja komputerowa pozwala na odpowiednie ocenienie stopnia zasilania.

Pozwala uzyskać informacje o: wielkości i kształcie kryształów, przemianach fazowych, skurczach i mikroporowatości. Mówią nam jaki system chłodzący zastosować, oblicza czas trwania cyklu odlewania i ocenę gradientów temperatury na przekroju formy

24.Reverse engineering (inżynieria odwrotna) w budowie maszyn. Etapy realizacji od wzorca do gotowego odlewu.

Cechą inżynierii odwrotnej jest m.in. to, że elementem wejściowym do procesu projektowo-konstrukcyjnego jest niedoskonały geometrycznie model fizyczny, będący rodzajem odwzorowaniem konstrukcji. Powierzchnia takiego modelu podlega digitalizacji, czego wynikiem jest chmura punktów. Jest ona wystarczającą podstawą do utworzenia modelu powierzchniowego, na podstawie którego generowany jest model bryłowy.
Odwzorowanie konstrukcji następuje poprzez ręczne utworzenie modelu fizycznego. Modele fizyczne mogą służyć jako elementy wejściowe do wytwarzania realizowanego zgodnie z zasadami tzw. inżynierii odwrotnej. Wymaga to jednak dokonania digitalizacji ich powierzchni za pomocą digitalizatorów (skanerów 3D). Ich cyfrowa postać reprezentowana jest wtedy jako chmura punktów lub siatka trójkątów. Powstanie wytworu zawsze poprzedza jego konstrukcja. Współcześnie stosuje się do tego celu zwykle rysunek techniczny oraz (coraz częściej) wirtualne modele 3D. Czasem postać konstrukcyjna przyszłego wytworu lub jego części jest trudna lub niemożliwa do jednoznacznego określenia. Przykładami mogą być: wykonywanie odlewów pomników, kształtowanie elementów karoserii i wyposażenia kabin pojazdów itp. W takich przypadkach postać wytworu zostaje określona bez użycia istniejących elementów geometrycznych. Wadą takiego podejścia jest pewna niedoskonałość geometryczna postaci modeli fizycznych . Proces digitalizacji zwykle pogarsza jeszcze jakość odwzorowania postaci powierzchni modelu. Etapy:
-przygotowanie modelu fizycznego np. z plastycznej masy techniką ręcznego, reprezentuje on wyłącznie ogólną postać zewnętrzną.
-realizacja procesu digitalizacji powierzchni obiektu z użyciem skanera 3D
-utworzenie chmury punktów i jej poprawieni (wygładzenie, uproszczenie)
-utworzenie modelu powierzchniowego
-utworzenie modelu bryłowego , w odróżnieniu od powierzchniowego, charakteryzuje się on „posiadaniem” wnętrza
-odtworzenie wszystkich cech wewnętrznych konstrukcji

25.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.

W celu wprowadzenia do produkcji nowego wyrobu konieczne jest opracowanie dokumentacji technologicznej, w której skład wchodzą :
• rysunek konstrukcyjny gotowego wyrobu,
• rysunek koncepcyjny sposobu odlewania,
• rysunek surowego odlewu,
• rysunki konstrukcyjne zespołu modelowego
• rysunek formy odlewniczej,
• rysunki oprzyrządowania specjalnego,
• karta technologiczna,
• karty instrukcyjne,
• karta kalkulacyjna wykonania odlewu,
• karta prób,
• warunki techniczne odlewu.

Analizy technologiczności konstrukcji tj.:
• konstrukcji modelu,
• doboru skrzynek rdzeniowych,
• konstrukcji sprawdzianów,
• konstrukcji formy odlewniczej,
• innych przyrządów i narzędzi stosownie do specyfikacji wykonywanego wyrobu.

Rysunek surowego odlewu powinien zawierać:
• dane rozpoznawcze,
• powierzchnię podziału formy odlewniczej,
• bazy obróbkowe dla wyjściowej operacji obróbkowej,
• naddatki na obróbkę skrawaniem,
• naddatki technologiczne,
• pochylenia i zbieżności ścian odlewu zgodnie z płaszczyzną podziału formy,
• układ wlewowy i nadlewy,
• dopuszczalne odchyłki wymiarowe dla tych powierzchni nieobrabialnych, dla których odchyłki te odbiegają od normy,
• dane dotyczące specjalnych wymagań stawianych odlewom, np. obróbka cieplna, wymagania co do twardości itp.

Najczęściej spotykane naddatki technologiczne to:
• wypełnianie wnęk i otworów, które odlewa się jako pełne ( rys. 2.1 d ),
• łączniki zabezpieczające odlew przed odkształceniami i pęknięciami przy stygnięciu, obróbce cieplnej i wykończeniu ( rys. 2.1 b ),
• dodatkowe nadlewki służące do ustalenia i uchwycenia przedmiotu podczas obróbki mechanicznej ( rys. 2.1 f ),
• naddatki na skurcz ( rys. 2.1 g ),
• naddatki wynikające z pochyleń ścian odlewu nie przewidzianych na rysunku przedmiotu (rys. 2.1 e).

Najmniejsze wartości średnic otworów w odlewach żeliwnych wykonanych w formach piaskowych zależą od grubości ścianki odlewu oraz od wielkości produkcji i wynoszą odpowiednio:
-dla otworów wykonywanych na gotowo kilka przedziałów 6-10, 20-30, 40-50
-dla otworów odlewanych do obróbki skrawaniem: 20mm produkcja masowa, 30mm seryjna, 50 mm jednostkowa

Dla powierzchni obrabianych mechanicznie stosuje się pochylenie tylko w „+”. Ponadto
g ≤ 8 pochylenie „+”
8< g ≤ 12 można w „+ -”
dla g > 12 można w „-”

Przy wyborze powierzchni podziału formy należy wziąć pod uwagę niżej omówione wskazówki:
1.   Podstawowym warunkiem wyboru płaszczyzny podziału formy jest umożliwienie łatwego wyjęcia modelu z formy. Dlatego powierzchnia ta powinna być identyczna z powierzchnią podziału modelu lub równoległa do niej i powinna przechodzić przez największy przekrój odlewu.
2.   Jeżeli wyjmowanie modelu jest dla dwóch lub więcej płaszczyzn podziału jednakowo łatwe, należy wybrać tę powierzchnię podziału formy, przy której model będzie niedzielony. Jednak płaszczyzna podziału powinna przechodzić przez największą płaszczyznę odlewu.
     W odlewie przedstawionym na rysunku jw. powierzchnię podziału formy wybiera się według rysunku a, choć z punktu widzenia wyjmowania modelu możliwe są również inne powierzchnie podziału (rys. b, c). Przy wyborze powierzchni jak na rysunku a model będzie niedzielony, czyli odlew będzie znajdował się w jednej, dolnej skrzynce formierskiej. W ten sposób zwiększa się dokładność wymiarową odlewów i zapobiega się wadom odlewniczym spowodowanym przestawieniem górnej części formy w stosunku do dolnej.
3.  Spośród kilku sposobów formowania należy na ogół wybrać ten sposób, przy którym będzie potrzebna najmniejsza liczba rdzeni, gdyż wpływa to na obniżenie kosztów i przyspieszenie produkcji, a także wpływa korzystnie na dokładność wymiarową odlewów. Przesadne unikanie rdzeni nie zawsze jednak daje oszczędności, zwłaszcza w produkcji seryjnej.
4. Odpowiedzialne powierzchnie odlewu, np. powierzchnie obrabiane, podlegające kontroli szczelności, powinny być w miarę możliwości usytuowane w dolnej części formy, a gdy to jest niemożliwe, usytuowane pionowo lub pochyło. Powierzchnie poziome, położone w górnej części formy, są najczęściej zanieczyszczone żużlem i masą formierską. Jeżeli jednak usytuowanie odpowiedzialnej części odlewu w dolnej formie wyraźnie utrudnia formowanie, to na ogół lepiej jest zabezpieczyć jakość tej powierzchni przez zwiększenie naddatku na obróbkę skrawaniem.

METALURGIA

1. Surowce do otrzymywania metali.

Głównym źródłem metali jest skorupa ziemska (rudy żelaza). Innymi źródłami są:

- woda morska,

- konkrecje - to tlenki metali w postaci ziaren, bryłek i brył zalegające dno mórz i oceanów. Występowanie - Pacyfik, Atlantyk, Ocean Indyjski, Morze Czerwone,

- złom metali.

2. Co to jest ruda?

Rudy metali - są to twory skalne zawierające związki metali zalegających w takich warunkach i skupieniach, że ich przemysłowe wydobycie jest ekonomiczne, a właściwości pozwalają na otrzymanie metali w sposób przemysłowy, masowy i opłacalny stosując metody hutnicze, chemiczne i elektrochemiczne. Zawartość metali e różnych rudach wynosi od ułamków procent do 70%. O zawartości tej decydują dwa czynniki: rodzaj związku, w którym występuje metal oraz zawartość skały płonnej.

Podział rud:

- rudy monometaliczne,

- rudy polimetaliczne (zawierają więcej niż 1 metal),

- rudy żelaza,

- rudy metali nieżelaznych.

3. Co to jest skała płonna?

Skała płonna, nieużyteczna gospodarczo skała eksploatowana ze złoża wraz z kopaliną, np. piaski i gliny tworzące przewarstwienia w pokładach węgla brunatnego.

4. W jakim celu poddaje się rudę przeróbce?

Rudę poddaje się przeróbce w celu:

• polepszenia składu chemicznego,

• ujednorodzenia rudy pod względem składu chemicznego i właściwości fizykochemicznych,

• zapewnienia odpowiedniej wielkości kawałków rudy.

5.Jakie zasadnicze operacje obejmuje proces przygotowania rudy do procesu metalurgicznego?

Operacje wstępne: rozdrabnianie, klasyfikacja

Operacje wzbogacania: grawitacyjne, flotacyjne, magnetyczne, przez prażenie

Operacje scalania: spiekanie, grudkowanie, brykietowanie

6. Podział i charakterystyka metod rafinacji metali

7.Prawo podziału Nernsta i jego zastosowanie

Prawo podziału sformułowane przez Waltera H. Nernsta opisuje układ trójskładnikowy, z czego dwa składniki to rozpuszczalniki o ograniczonej rozpuszczalności wzajemnej (nie mieszające się ze sobą), a trzecia to substancja stała, ciekła lub gazowa dobrze rozpuszczająca się w obydwóch poprzednich. W warunkach równowagi termodynamicznej, w stałej temperaturze i przy stałym ciśnieniu, stosunek aktywności (stężeń) rozpuszczonej substancji w obydwóch rozpuszczalnikach jest wielkością stałą zwaną współczynnikiem podziału.

Prawo podziału Nernsta znajduje zastosowanie przy rozwiązywaniu różnych

problemów teoretycznych i praktycznych. W oparciu o to prawo można wyznaczać

np. współczynniki aktywności substancji rozpuszczonej, dobierac odpowiednie

rozpuszczalniki dla procesu ekstrakcji. Zastosowanie ekstrakcji w skali

przemysłowej pozwala odzyskiwać cenne substancje z odpadów np. woski i tłuszcze

wytłoków, niektóre cenne metale z rud, oczyszczać leki, itp.

8.Podać ogólny schemat procesu otrzymywania metali z rud?

Ruda- przeróbka rudy- koncentrat- wydzielanie metalu ze związku chemicznego- metal surowy- rafinacja metalu surowego(dodatkiem jest złom)- metal rafinowany:

- Odlewanie gąski -Gąski -Wykonywanie odlewy -Odlewy odlewanie wlewków- wlewki- przeróbka plastyczna: wyroby walcowane , wyroby kute ,tłoczone, ciągnione

9. Za pomocą, jakich procesów można wydzielić metal z rudy tlenkowej?

a) poprzez prażenie:

- usuwanie z rudy składników lotnych (rudy tlenkowe zawierające wodę krystaliczną tracą ją w czasie prażenia)

MeO + nH₂O MeO + nH₂O

b) w procesie redukcji:

- redukcja chemiczna

MeO + R = Me + RO

- za pomocą węgla np.

SnO₂ + 2C Sn + 2CO

- za pomocą gazów (CO iH₂)

- za pomocą metali (krzem, aluminium, sód, magnez, wapń)

10. Wymienić rudy żelaza

Głównymi rudami żelaza są:

- rudy magnetytowe, zawierające Fe₃O₄ i Fe₂O₃ (45-70% żelaza),

- rudy hematytowe, zawierające Fe₂O₃ (40-65% żelaza),

- limonity, których głównym składnikiem jest uwodniony tlenek żelazowy 2Fe₂O₃ x 3H₂O (25-50% żelaza),

-syderyty, w których żelazo występuje w postaci węglanu FeCO₃ (30-40% żelaza)

11. Definicja podstawowych technicznych stopów żelaza

Surówka - stop żelaza z węglem i innymi domieszkami o zawartości węgla powyżej 2%,

Stal - stop żelaza z węglem i innymi domieszkami o zawartości węgla do 2%(produkt procesu stalowniczego),

Żeliwo - stop żelaza z węglem i innymi domieszkami o zawartości węgla powyżej 2%, przeznaczony na odlewy kształtowe,

Staliwo - stop żelaza z węglem i innymi domieszkami o zawartości węgla do 2%, przeznaczony na odlewy kształtowe.

12.Schemat podstawowych etapów prowadzących do otrzymywania z rud wyrobów z technicznych stopów żelaza?

13. Budowa wielkiego pieca

Wielki piec jest piecem szybowym. W skład instalacji, obok właściwego pieca, wchodzą nagrzewnice, służące do podgrze­wania powietrza dostarczanego do pieca, urządzenie załadowcze, instalacja odpro­wadzająca gazy wielkopiecowe oraz układy odbioru żużla i surówki. Stalowy płaszcz wielkiego pieca wsparty jest na konstrukcji kratownicowej a wewnątrz wymurowany materiałami ogniotrwałymi. Pojemność wielkiego pieca waha się od kilkuset do 5000m³. Dla przykładu wymiary pieca o pojemności 2000m³ wynoszą:średnica garu 9750, średnica przestronu 10900 mm, średnica gardzieli 7300 mm, wysokość całkowita 41000 mm.

Gar wielkiego pieca wypełniony jest gorącym koksem, szyb zawiera wsad, składający się z warstw koksu, koncentratu rudy oraz topników ładowanych na przemian. Koks jest paliwem dostarczającym ciepło niezbędne w procesie redukcji rudy. Służy on także do wytworzenia CO, stanowiącego reduktor tlenków żelaza. Topnik, który najczęściej stanowi kamień wapienny CaC0₃, służy do obniżenia temperatury topnienia skały płonnej

14. Na czym polega istota procesów zachodzących w wielkim piecu?

Istota procesu wielkopiecowego polega na:

- redukcji tlenków żelaza zawartych w koncentracie, przede wszystkim za pomocą tlenku węgla, w celu otrzymania metalicznego żelaza,

- oddzieleniu otrzymanego żelaza od skały płonnej przez ich stopienie, co umożliwia rozwarstwienie 2 otrzymanych produktów ciekłych - surówki i żużla.

Wspomniane dwa procesy, realizowane są w następujący sposób: przez dysze wdmuchiwane jest do wielkiego pieca gorące powietrze. Jego podgrzewanie odbywa się w nagrzewnicach, których wnętrze, zbudowane w formie kratownicy z cegły ogniotrwałej, zostało uprzednio nagrzane przez gazy wielkopiecowe. Nagrzewnice są, zatem instalowane parami i pra­cują przemiennie. Tlen zawarty w powietrzu, napotykając na koks, reaguje z nim wg wzoru:

Reakcja ta dostarcza ciepło niezbędne do stopienia wsadu i reakcji redukcji tlenków żelaza. Dwutlenek węgla napotykając dalsze warstwy koksu reaguje z nim powodując wytwarzanie tlenku węgla:

Jest on podstawowym reduktorem w procesie wielkopiecowym. Bezpośrednia redukcja węglem oraz wodorem powstałym z węglowodorów lub pary wodnej ma drugo­rzędne znaczenie. Koncentrat rudy, przesuwając się w szybie od gardzieli w kierunku spadków, nagrzewa się, traci wodę, a potem kolejno ulega redukcji. Proces redukcji praktycznie zachodzi w stanie stałym i kończy się na wysokości przestronu. W strefie spadków następuje topienie powstałego żelaza oraz skały płon­nej i popiołów powstałych z koksu. Tworzą się dwie nie mieszające się ciecze: metal i żużel. Zbierają się one w garze, przy czym żużel wypływa na powierzchnie metalu i może być od niego oddzielony przez spuszczenie otworem żużlowym, znajdującym się w górnej części gara.

15. Podstawowe reakcje chemiczne zachodzące w wielkim piecu.

1. Spalanie węgla:

C + O₂ → CO₂

CO₂ + C → 2 CO

2. Pierwsza faza redukcji rud żelaza:

3 Fe₂O₃ + CO → 2 Fe₃O₄ + CO₂

Fe₃O₄ + CO → 3 FeO + CO₂

Im niżej w wielkim piecu, tym wyższa panuje temperatura. W kolejnej części zachodzą dalsze reakcje:

FeO + C → Fe + CO (temperatura 800 - 1200 ºC)

FeO + CO → Fe + CO₂ (temperatura 1200 - 1500 ºC)

Gazami powstającymi w procesie wielkopiecowym są głównie tlenek węgla (II), tlenek węgla (IV), a także wodór. Posiadają one właściwości palne i zazwyczaj ponownie są wykorzystywane do ogrzania powietrza, które jest wtłaczane do pieca. Operacje ta przeprowadza się w tzw. generatorach Cowpera. Po ogrzaniu generatora, przez gazy do temperatury 1200ºC, przepuszcza się przez niego powietrze, które następnie jest kierowane do pieca.

16. Dlaczego w wielkim piecu nie otrzymuje się czystego żelaza?

Ponieważ ciekłe żelazo na skutek kontaktu z koksem i gazami podlega nawęglaniu i nasiarczaniu. Z tego powodu na dnie gara zbiera się stop żelaza zwany surówką, którego cechą charakterystyczna jest zawartość węgla w granicach 2,5-5%.

17. Wpływ zawartości węgla na zmianę właściwości żelaza (stali).
18. Jaki proces stanowi istotę otrzymywania stali?

Istotę otrzymywania stali stanowi proces stalowniczy, czyli zmniejszenie zawartości węgla w metalu. Dokonuje się tego przez utlenienie węgla za pomocą tlenu wprowadzonego do ciekłego metalu w postaci FeO. Każdy proces stalowniczy składa się z 3 podstawowych etapów:

- I etap - ładowanie i topnienie wsadu metalowego,

- II etap - świeżenie metalu,

- III etap - odtlenienie stali.

19 Scharakteryzować procesy zachodzące podczas wytopu stali?

Świeżenie- celem jest utlenianie węgla zawartego w metalu, odfosforowanie i podwyższenie temperatury ciekłego metalu. Obniżenie zawartości węgla uzyskuje się przez utlenianie ciekłego metalu a tlen niezbędny do tego procesu może pochodzić z powietrza zasysanego do przestrzeni roboczej pieca przez okno wsadowe lub dostarcza się go w postaci rudy bądź bezpośrednio wdmuchuje do metalu. Kontakt ciekłego metalu z tlenem powoduje intensywne utlenianie żelaza i w odpowiedniej kolejności pozostałych domieszek.

Odfosforowanie- fosfor powoduje kruchość stali na zimno i jest przyczyną pęknięć. W piecu o zasadowej wykładzinie ogniotrwałej można zmniejszyć zawartość fosforu przez naprowadzenie na powierzchnie metalu żużla zawierającego tlenek wapnia CaO. W wyniku utleniania fosforu powstaje pięciotlenek fosforu reagujący z tlenkiem żelazawym tworząc fosforan żelazawy przechodzący do żużla.

Rafinacja-po procesie świeżenia stal posiada znaczną ilość rozpuszczonego w niej tlenu. Eliminuje się go poprzez odtlenianie i odsiarczanie stali.

Wstępne odtlenianie przeprowadza się za pomocą żelazostopów wprowadzanych do ciekłego metalu. Jest to odtlenianie osadowe gdyż produkty odtleniania albo wpływają do żużla albo pozostają w metalu jako wtrącenia niemetaliczne. Usuwanie tlenu za pomocą żużla nosi nazwę odtleniania ekstrakcyjnego. Polega ono na wytworzeniu na powierzchni ciekłego metalu żużla złożonego z wapna i fluorytu z dodatkiem mielonego koksu. Wraz z odtlenianiem zachodzi proces odsiarczania stali za pomocą żużla. W ostatnim etapie wytapiania stali uzupełnia się skład chemiczny stali za pomocą odpowiednich żelazostopów i nagrzewa się ciekły metal do wymaganej temperatury spustu. W czasie spustu stali z pieca w celu ostatecznego odtleniania metalu dodaje się do kadzi aluminium.

20. Podać cechy charakterystyczne procesu konwertorowego otrzymywania stali.

- czas trwania procesu jest bardzo krótki i wynosi 60 do 70 min,

- sprawność cieplna konwertora jest wysoka i dochodzi do 70%, co pozwala na zastosowanie około 30% stałego wsadu, np. złomu,

- proces odfosforzania stali jest efektywny w związku ze znaczną koncentracją CaO w żużlu,

- proces odsiarczania częściowo zachodzi bezpośrednio przez utlenienie siarki, a częściowo przez reakcję z CaO.

21. Żeliwo: definicja, rodzaje, klasyfikacja (oznaczanie wg EN)

Żeliwo - stop odlewniczy żelaza z węglem zawierający ponad 2% do 3,6% węgla w postaci cementytu lub grafitu. Występowanie konkretnej fazy węgla zależy od szybkości chłodzenia. Chłodzenie powolne sprzyja wydzielaniu się grafitu. Także i dodatki stopowe wpływają na postać węgla. Krzem powoduje skłonność do wydzielania się grafitu. Mangan o zawartości powyżej 0,8% sprzyja powstawaniu zabieleń. Fosfor zwiększa zarówno zawartość jak i wymiary wydzieleń grafitu. Siarka utrudnia grafityzację.

Cechy charakterystyczne żeliw:

Niewielki skurcz odlewniczy - 1,0% do 2,0% . Łatwość wypełniania form. Dobra obrabialność.

Żeliwo, dzięki wysokiej zawartości węgla posiada wysoką odporność na korozję.

Rodzaje żeliw: Żeliwa dzieli się na następujące kategorie:

Żeliwo szare:

- szare zwykłe (zawiera grafit płatkowy różnej wielkości),

- żeliwo sferoidalne (zawiera grafit sferoidalny),

- modyfikowane(zawiera drobny grafit płatkowy),

- żeliwo wermikularne.

Żeliwo białe:

Żeliwo połowiczne.

Żeliwo ciągliwe.

Żeliwo stopowe.

Żeliwo wermikularne - jest to żeliwo szare, w którym morfologia grafitu ma postać pośrednią między grafitem płatkowym a grafitem sferoidalnym.

Żeliwo sferoidalne - jest to żeliwo szare w którym grafit

występuje w postaci kulkowej, pod postacią sferoidalnych skupień.

Uzyskuje się je w wyniku modyfikowania żeliwa o tendencji krzepnięcia jako szare,lecz o bardzo małym stężeniu siarki i fosforu. Jako modyfikatorów używa się ceru lub magnezu.ponadto stosowane są: elektron - stop Mg - Al, stopy Ni-Mg, Ni - Si -Mg, Cu - Ni - Mg, Ca - Si -Mg. W wyniku sferoidyzacji grafit występuje w tych żeliwach w postaci kulistej. Skupienia te mogą występować w osnowie perlitu lub ferrytu. Żeliwo sferoidalne posiada dobre własności wytrzymałościowe.

Żeliwo białe - żeliwo, w którym węgiel występuje w postaci kruchego cementytu.

Nazwa żeliwa pochodzi od faktu, iż jego przełom ma jasnoszary kolor.

Uznawane jest za żeliwo niższej jakości. Jest mniej ciągliwe, gorzej obrabialne, charakteryzuje się nie najlepszą lejnością i posiada większy skurcz odlewniczy (do 2.0%), niż żeliwo szare.

 Żeliwo połowiczne zwane też żeliwem pstrym - żeliwo, w którym węgiel występuje w postaci grafitu, jak i cementytu.

Żeliwo ciągliwe - żeliwo otrzymane w wyniku długotrwałego wyżarzania żeliwa białego.

Żeliwo takie posiada bardzo dobre własności wytrzymałościowe, porównywalne do stali.

W czasie wyżarzania cementyt ulega rozkładowi na grafit i ferryt.

Żeliwo ciągliwe białe otrzymuje się przez wyżarzanie żeliwa białego w atmosferze utleniającej.

Żeliwo ciągliwe czarne uzyskujemy przez wyżarzanie żeliwa białego w atmosferze obojętnej w temperaturze 900 - 1050⁰C a następnie szybko studzimy do temperatury 800⁰C.

Żeliwo ciągliwe perlityczne uzyskujemy przez wyżarzanie żeliwa białego w atmosferze obojętnej w temperaturze 900 - 1050⁰C a następnie szybko studzimy,aby nie dopuścić do rozłożenia cementytu zawartego w perlicie.

Żeliwo stopowe - żeliwo, do którego w celu modyfikacji jego własności fizycznych i chemicznych dodawane są dodatki stopowe.

Najczęściej stosowane dodatki stopowe to krzem, nikiel, chrom, molibden, aluminium.

22. Czynniki decydujące o strukturze i właściwościach żeliwa

Żeliwa dzieli się - w zależności od postaci występującego w nim węgla - na żeliwa białe, szare i połowiczne. Podział ten został dokonany na podstawie obserwacji przełomów próbek żeliwnych. Przełom żeliwa, w którym węgiel występuje w postaci cementytu jest jasny i błyszczący, stad nazwano je żeliwem białym. Obecność w żeliwie grafitu jest przyczyną szarej barwy przełomu i takie żeliwo nazwano żeliwem szarym. Natomiast obecność w żeliwie zarówno węgla w postaci związanej jako cementytu pierwotnego, jak i w postaci wolnej - grafitu, powoduje pstre zabarwienie przełomu i żeliwo takie nazwano połowicznym. Otrzymywana w żeliwach struktura i związane z ta strukturą właściwości nie są jednoznacznie określone składem chemicznym żeliwa, lecz zależą również od warunków w jakich przebiega krzepnięcie i stygnięcie żeliwa. W przypadku żeliw węglowych np. większa szybkość chłodzenia podczas stygnięcia oraz większa zawartość manganu sprzyjają powstawaniu struktury żeliwa białego natomiast mniejsza szybkość chłodzenia oraz większa zawartość węgla i krzemu - powstawaniu struktury żeliwa szarego. Siarka w żeliwie sprzyja powstawaniu struktury żeliwa białego, jednakże w większości spotykanych żeliw jest ona wiązana przez mangan, z którym tworzy już w kąpieli ciekłej trwałe siarczki MnS o temp. topnienia 1610°C. Fosfor w żeliwie występuje w tak znacznych ilościach, że pomimo swej częściowej rozpuszczalności w ferrycie tworzy związek Fe₃P.

23. Sposoby podwyższania właściwości żeliwa.

Obróbka cieplna żeliwa może mieć zastosowanie tylko wtedy gdy znajdujący się w nim grafit jest drobny, dzięki czemu część może podczas nagrzewania w wysokiej temperaturze przejść do roztworu z którego przez chłodzenie otrzymuje się austenit, martenzyt lub inne składniki .Obróbka cieplna żeliwa o grubym graficie przeprowadzona w celu polepszenia jego własności mechanicznych nie daje pożądanych wyników obecnie najczęściej stosowanymi rodzajami obróbki cieplnej żeliwa szarego są:

-wyżarzanie normalizujące, zmiękczające, odprężające,

-ulepszanie cieplne,

-hartowanie zwykłe i izotermiczne 

a do żeliw białych

-odwęglanie lub grafityzacja.

Obróbkę cieplną stosuje się w celu poprawieniu niektórych własności wytrzymałościowych, zmiękczenia, poprawienia skrawalności. Odlewy żeliwne odpręża się, stabilizuje ich wymiary poprawia odporność na ścieranie. Wszystkie zabiegi mają na celu poprawienie własności wytrzymałościowych. Stosuje się je dla żeliw z drobnymi płatkami grafitu, bądź posiadających grafit w postaci kulkowej ponieważ wtedy tylko zabieg jest konieczny.

24. Modyfikacja i sferoidyzacja żeliwa, żeliwo ADI.

Modyfikacja- zabieg polegający na dodaniu do ciekłego żeliwa tuż przed zalaniem form odlewniczych specjalnych dodatków zwanych modyfikatorami a otrzymane w ten sposób żeliwa nosi nazwę żeliwa modyfikowanego. Zabieg modyfikacji polega na zmianie fizykochemicznego stanu ciekłego żeliwa a jego celem jest zwiększenie zdolności żeliwa do grafityzacji podczas krzepnięcia a w konsekwencji zmiany właściwości odlewów.

Sferoidyzacja-przeprowadzane w temperaturze zbliżonej do temperatury przemiany austenitycznej. Zwykle najpierw wygrzewa się w temperaturze około 15°C powyżej linii PSK wykresu żelazo-węgiel, następnie 15°C C poniżej tej temperatury, po czym następuje powolne schładzanie. Taki zabieg powoduje przemianę cementytu płytkowego w postać kulkową, sferoidalną, co podwyższa obrabialność skrawaniem stopu. Takiemu wyżarzaniu poddaje się stale, staliwa i żeliwa.

Żeliwo sferoidalne ADI- Austempered Ductile Iron" (ADI). Jest to żeliwo o osnowie metalowej składającej się z igieł ferrytu bainitycznego i nasyconego węglem, stabilnego austenitu. Dzięki połączeniu wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i odporności na ścieranie z bardzo dobrą plastycznością, żeliwo ADI znajduje zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu jako substytut staliwa stopowego i stali nawęglanej, bądź ulepszanej cieplnie.

1

2

3

1- strefa zasilania

2- strefa nie zasilona

3- strefa działania efektu

brzegowego

---