Odlewanie w formach skorupowych – Wiad. Podst: to forma odlewnicza o niewielkiej grubości ścianki (4-10mm) wykonana ze specjalnej masy. Proces wykonania formy skor. Polega na tym, że podgrzaną do temp 220-280 st. C metalową płytę modelową narzuca się mieszaninę piasku kwarcowego i żywicy syntetycznej, która w wyniku utwierdzania wiąże piasek i tworzy skorupę. W celu przyśpieszenia utwierdzenia skorupy umieszczamy w piecu o większej temp. Po zdjęciu skorupy z formy łączymy ją z drugą połówką i przygotowujemy do zalewania. Te odlewanie daje dużą gładkość powierzchni formy oraz mały opór przepływu metalu w formach skor. Można wykonywać odlewy skomplikowane. Masy na formy i rdzenie: - Piaski na formy skorupowe powinny mieć dużą zawartość krzemionki (>95%) i małą ilośc gliny (poniżej 0,5%). Ze względu na gładkość powierzchni formy i odlewu stosuje się piaski drobnoziarniste. Jako spoiwa do form skor. Używa się żywic, np. fenolowo – formaldehydowych. Jako utrwalacza (katalizatora) przyśpieszającego przebieg reakcji utwardzania do masy dodajemy urotropiny. Jest to 1% do ogólu masy. Typowy skład mas na formy skorupowe w % wagowych dla odlewów z brązu, mosiądzu i żeliwa jest nast.: 91,9% pias. Kwarc. Płukany, 8% żywica fenolowa, 0,1% nafta. Nafta wpływa na równomierne rozprowadzenie żywicy w masie formierskiej. Powlekanie na gorąco i zimno: Na gorąco polega na podgrzaniu piasku do temp. Większej od temp. Topnienia żywicy, ale mniejszej od utwardzania i wymieszaniu piasku z żywicą bez urotropiny. Żywica otacza piasek cienką powłoką. Przedmuchujemy zimnym powietrzem, ostudza się i dodajemy roztwór urotropiny w 10%. Po ostudzeniu mieszaniny całk. Rozkruszamy zlepione żywicą bryły masy i przesiewamy piasek przez sita. Powlekanie na zimno polega na powleczeniu piasku roztworem żywicy urotropiną, np. alkohol etylowy a nast. Odparowanie rozpuszczalnika przez przedmuchiwanie ciepłym powietrzem. Podobnie jak w poprzednim procesie otrzymujemy bryłki masy, które należy rozkruszyć i przesiać. Piaski powlekane stanowią gotową masę na formy skorupowe. Wykonywanie form skorupowych: 2 metody: Croninga i Dieterta. Croninga: grubość skorupy zależy od czasu przetrzymania masy formierskiej na podgrzanej płycie modelowej. Opis metody: Podgrzaną to temp. 220-280 płytę modelową nakładamy na zbiornik z masą skorupową. Całość obracamy o 180 st. W wyniku podwyższonej temp. Płyty żywica topi się i wiąże piasek. Powstaje cienka plast. Skorupa. Po obróceniu zbiornika z płytą o 180 st. Masa opada na dno zbiornika a na płycie zostaje skorupa. Płyta idzie do pieca na 1,5-2 min po czym zdejmujemy utwardzoną skorupę i powtarzamy cykl po oczyszczeniu płyty. Dieterta: Grubość skorupy określona konstrukcją oprzyrządowania. Ksztalt i wymiar skorupy są określone przestrzenią między płytą z przymocowanym modelem a profilowaną podkładką. Wykonanie formy skorupowej polega na wdmuchiwaniu masy przez otwory z głowicy nadmuchiwarki. Płyta modelowa i podkładka są podgrzewane do odpowiedniej temp. Oprócz otrzymywania wymaganej grubości skorupy zaletą tego procesu jest większa o ok. 30% wytrzymałośc skorupy oraz krótszy czas wykonania. Wzrost wytrzymałości wynika z dodatkowego zagęszczenia masy w wyniku ciśnienia powietrza. Sposób wykonania rdzeni skor. Jest podobny do sposobu wykonania form. Po utwardzeniu skorupa przywiera dośc mocno do płyty modelowej. Aby zmniejszyć siłę przywierania i ułatwić zdejmowanie stosuje się oddzielacze. Np. oleje silikonowe i woks Montana. Są niestety drogie. Więc na ogół stosuje się roztwór oleju cylindrowego i wosk Montana w nafcie. Dodatkowa korzyśc z stosowania oddzielacza jest wzrost gładkości poierzchni odlewu, a wadą możliwość zmiany wymiarów w wyniku nierównomiernego rozprowadzania oddzielacza na płycie modelowej. Płyta modelowa: wysoka wytrzymałość mech, pojemnośc cieplna, gładkość powierzchni duża, wykonana z reguły z żeliwa. Wyposażone w wypychacze. Zalewanie form skor: Gotowe połówki form skleja się (kleje mocznikowe z dodatkiem) lub łączy w sposób mechaniczny za pomocą klamer/zacisków. Ze względu na możliwość odkształcenia formy po zalaniu metalem sklejone formy skor. Łączy się w zespoły, wstawia w skrzynki i obsypuje piaskiem lub śrutem metal. Można też stosować specjalne urządzenia pneumatyczne zaciskające skorupy. Mechanizacja formowania skorupowego: Może obejmować wszystkie etapy procesu. Korzyści z odlewania w formach skorupowych: - łatwość uzyskiwania odlewów o bardzo cienkich ściankach; - polepszenie jakości odlewów przez zwiększenie gładkości powierzchni i wzrost dokładności wymiarowej; - korzyści ekonomiczne takie jak: - zmniejszenie naddatków na obróbke; - obniżenie pracochłonności oczyszczania odlewów; - zmiejszenie zużycia materiałów formierskich; - możliwość mechanizacji i automatyzacji procesu; - możliwość zatrudnienia pracowników o niższych kwalifikacjach. Wady: - wysoki koszt żywic syntetycznych, - wysoki koszt odlewu. Powody występowania błędów w odlewach: - blędy oprzyrządowania odlewniczego; - blędy wykonania formy i rdzeni; - blędy skladania form odlewniczych; - odksztalcenia powstające podczas zalewania form i stygnięcia odlewÓw; - blędy wykonczenia odlewow. O precezyjnym wykonaniu odlewu decyuja: odchyłki wymiarowe i gładkość powierzchni. Nie zależy od gabarytów i masy. W metodzie wytapianych modeli stosuje się się spoiwo w postaci krzemianu etylu. Jest to klarowna, bezbarwna lub żółtawa ciecz, niekiedy opalizująca o gęstości nieco większej od wody. Odlewanie metoda wytapianych modeli: Jedna z najstarszych metod wytwarzania odlewów. Metoda polega na stosowaniu jednorazowych modeli, ktÓre po zaformowaniu ulegają zniszczeniu, najczęściej wytopieniu. Wytapianie zaformowanego modelu eliminuje konieczność jego wyciągania z formy, a tym samym uwzględnienia w konstrukcji modelu i formy tak istotnego w innych metodach formowania elementu, jakim jest podzial formy. Ma to bardzo istotny wpływ na dokladność uzyskiwanych odlewÓw. W metodzie istnieje możliwość uzyskiwania bardzo skomplikowanych kształtÓw modeli, np. przez lączenie elementÓw o prostszych ksztaltach lub stosowanie rozpuszczalnych rdzeni. Modele wytwarza się najczęściej odpowiednio dobranych mieszanin woskowych (np. parafina, stearyna, wosk montana). Mieszanka taka powinna posiadać minimalny skurcz i odpowiednie własciwości mechaniczne w stanie stałym. Z wosku może byc bardzo kruchy, ale nie może się odkształcić podczas wyjmowania z matrycy. Mogą być owe matryce jedno lub wielownękowe. Choinki - łączone w zestawy pojedyncze modele woskowe. Ciąg dalszy procesu polega na wytworzeniu ceramicznej skorupy formy na gotowym zestawie modeli (choinka). Trzeba przygotować masę o konsystencji gęstej śmietany i stanowi ciekłą zawiesinę drobnoziarnistego, odnioodp. materiały ceramicznego w spoiwie. Zanurza się zestaw modeli w ciekłej masie i wyjmuje, osącza. Powstałą cienką warstewkę posypuje się suchym piaskiem. Po odczekaniu powtarzamy czynność aż tworzy się kilkuminimetrowa skorupa ceramiczna na modelu. Usuwa się z niej zestaw modeli przez wytopienie i mamy wymaganą wnękę formy. Wysuszamy i wyżarzamy w temp 900-1000 st, żeby ostatecznie związać materiały i usunąć resztki wosku. Po tych czynościach zalewamy forme metalem. Można bezpośrednio po wyjęciu z pieca lub po ostudzeniu. Im wyższa temp. tym bardziej skomplikowany i cienościenny odlew. Wybicie polega na rozbiciu skorupy ceramicznej. Potem kierujemy do dalszej obróbki. Skrót czynności wykonania odlewów metodą wytapianych modeli: 1. wykonanie modelu w matrycy, 2. łączenie pojedynczych modeli w zestaw, 3. Wytwarzanie skorupy ceramicznej na zestawie, 4. Umieszczenie formy - skorupy w skrzynce formierskiej, 5. wytapianie modeli, 6. Zalanie formy, 7. Odciecie odlewów od układu wlewowego, 8. Pojedynczy odlew. Warianty modeli: Modele moga być wytwarzana z innych tworzyw łatwo topliwych, np. stopów niskotopliwych. Tworzywa do sporządzania form (skorup) mogą być zróznicowane. W odlewaniu stopów wysokotopliwych nie stosujemy mączki kwarcowej i piasku, a materiały o wyśzej odpornosci terminczje, np. mączkę i piasek cyrkonowy. Możemy uzyskać również różne formy metodą wytapianych modeli: monolityczną (forma jednolita, wytwarza się w sposób zapełniania masą monolityczną przestrzeni między scianami skrzynki formierskiej a zestawem modeli); forma z sypką masą wypełniająca (forma - skorupa - obsypywana jest w skrzynce sypkim materiałem wypełniającym, suchym piaskiem); forma zamknięta; forma samonośna. Formy uzyskane metodą wytapianych modeli najczęściej zalewane są grawitacyjnie. Nieduże formy jednolite moga być zalewane pod ciśnieniem odśrodkowym. Możliwości i zakres stosowania metody, wady i zalety: Zalety: - bardzo dobra jakość powierzchni i duża dokładnośc wymiarowa; - uzyskanie odlewów o skomplikowanych kształtach. - brak niedokładności, typowych dla innych metod; - znaczna oszczędność materiału; - skrócony czas obróbki skrawaniem odlewu; - łatwy do mechanizacji. Metodę stosuje się w prod. seryjnej i masowej. Zakres nie ma ograniczeń stosowanych tworzych odlewniczych. Metoda zalecana do wytwarzania odlewów o wys. temp. topnienia i trudno obrabialnych. W praktyce do drobnych nie przekraczających 0,5 kg. Wady: - wysokie koszty oprzydzadowania i surowców. - potrzeba zastosowania dokładnej analizy ekonomicznej. Nie jest zalecana metoda gdy wymagane tolerancje wymiarowe odlewów są trudne/ nimożliwe do uzyskania, a obróbka wiórowa żądanych elementów jest prosta i tania. Nie zaleca się również w przypadkach, gdy wielkośc serii odlewów czyni metodę nieekonomiczną z racji kosztów.