| ODLEWNICTWO I PRZETWÓRSTWO TWORZYW SZTUCZNYCH |
|---|
| Kierunek |
| Mechatronika |
Cel ćwiczenia
Poznanie technologii wykonywania odlewu w formie gipsowej metodą traconego wosku (wytapianych modeli).
Opis metody
Wytwarzanie odlewów tą metodą polega na zastosowaniu modeli oraz form wykonanych jednorazowo dla każdego procesu odlania. Jest to forma niedzielona, wykonana z materiałów ceramicznych i ma postać skorupy. Metoda ta ma szczególne zastosowanie w następujących przypadkach:
Jeżeli tworzywo odlewnicze jest trudno lub praktycznie nie obrabialne mechanicznie,
Gdy wymagana jest duża dokładność zachowania wymiarów i gładkość powierzchni odlewu, a inne metody na to nie pozwalają,
Wykonanie odlewów, których innymi metodami odlewania, ze względu na złożony kształt nie można w ogóle otrzymać (np. wirniki turbin, frezy, rozwiertaki, wiertła),
Jeżeli przy zastosowaniu tej metody można uniknąć montażu dwóch lub więcej elementów w jedną całość.
Na dokładność wymiarową odlewów w tej metodzie mogą wpływać takie czynniki jak:
Błędy wymiarowe wykonania matrycy,
Rozszerzalność cieplna matrycy
Skurcz materiału modelu
Skurcz formy ceramicznej
Skurcz tworzywa odlewniczego
Chropowatość powierzchni odlewów wykonanych metodą wytapianych modeli jest bardzo mała i zależy od:
Chropowatości powierzchni wnęki matrycy
Sposobu wykonania modelu
Technologii wykonania formy, tzn. od rodzaju użytych materiałów (osnowa, spoiwo) i techniki jej wykonania, np. kształt i wielkość ziarna piasku pierwszej powłoki, bezpośrednio przylegającej warstwie do modelu.
Modele wykonuje się w matrycach lub inny dowolny sposób umożliwiający nadanie kształtów i wymiaru dla odlewu. Materiałami na mieszanki niskotopliwe mogą być np.: wosk pszczeli, wosk roślinny, wosk syntetyczny, parafina, stearyna itp. Materiały na model powinny się charakteryzować jak najmniejszą temperaturą topnienia, jak najmniejszym skurczem, małą gęstością oraz dobrą plastycznością. Wypełnienie wnęki matrycy materiałem modelowym może być wykonywane w dwojaki sposób tj. poprzez wtrysk lub prasowanie. Wybór zależy od rodzaju materiału, wielkości oraz kształtu modelu. Wykonane woskowe modele łączy się z woskowym układem wlewowym w odpowiedni zestaw modelowy.
Formę wykonuje się z masy ceramicznej, której osnowę ziarnową stanowią sproszkowane piaski (np. cyrkonowy, kwarcowy). Wykonanie warstwy formy ceramicznej polega na kilkakrotnym zanurzaniu zestawu modelowego w uprzednio przygotowanej masie ceramicznej. W zależności od kształtu, wymiaru i masy wytwarzanych odlewów na zestaw modelowy nanosi się 3 ÷ 8 warstw (powłok) o grubości 0,15 ÷ 0,7 mm. Po wyjęciu i obcieknięciu powierzchni zestawu, każdą warstwę posypuje się gruboziarnistym materiałem ceramicznym (piaskiem) w celu zwiększenia wytrzymałości, przyczepności i zapobieganiu pękania skorupy. W ten sposób otrzymuje się kilka warstw, stanowiących ogniotrwałą powłokę ceramiczną o grubości 2 ÷ 6 mm. Tak otrzymaną gotową skorupę utwardza się przez suszenie na powietrzu.
Po wstępnym obsuszeniu i utwardzeniu powłoki następuje wytopienie modeli w gorącej wodzie, parze (autoklawach) lub gorącym powietrzem. Wytopiony materiał modeli używany jest ponownie do wytwarzania następnych modeli. W dalszej kolejności formy wypraża się w piecach w wysokiej temperaturze w celu ostatecznego utwardzenia i podwyższenia wytrzymałości. W wyniku wyprażania następuje wypalenie ewentualnych resztek materiału modelu, usunięcie gazów oraz nadanie mikropęknięć ułatwiających odgazowanie wnęki formy.
Prędkość podgrzewania wynosi 10 ºC na minutę, natomiast czas przystanków to 30 minut dzięki czemu wszystkie ziarenka kwarcu zdąża przejść między swoimi strukturami krystalograficznymi.
Wnioski
Odlewanie metodą wytapianych modeli może mieć zastosowanie w produkcji seryjnej i masowej elementów o skomplikowanych kształtach zrobionych ze wszystkich stopów metali, a w szczególności stopów o dużej temperaturze topnienia. Odlewane przez nas modele wykonane były z brązu i miały charakter artystyczny. Odlewy były bardzo dokładne, odwzorowane były najmniejsze szczegóły których nie sposób by było wykonać innymi metodami odlewniczymi. Podczas zalewania konieczna była wentylacja ponieważ ulatniała się duża ilość szkodliwych tlenków powstałych z pierwiastków stopowych. Osoba zalewająca musiała mieć okulary ochronne ze względu na towarzyszące efekty świetlne.