Rok III Gr 1	Zakład Odlewnictwa Metali Nieżelaznych	Data 02.06.2010
Nazwisko i imię Piwnik Aleksandra			Nr ćwiczenia 11
Temat ćwiczenia: Technologia odlewania stopów Zn

1. WSTĘP TEORETYCZNY.

Technologia odlewania stopów cynku:

Stopy cynku można odlewać do form piaskowych oraz metalowych grawitacyjnie lub pod ciśnieniem. Odlewy ze stopów o zmniejszonych zawartościach aluminium (do około 6% Al) wykonuje się na ogół na maszynach ciśnieniowych z zimną lub gorącą komorą. Natomiast odlewy ze stopów o zwiększonych zawartościach aluminium wykonuje się raczej w kokilach. Przy konstrukcji form należy odpowiednio rozbudować układ zasilający, ponieważ przy przejściu metalu w stan stały skurcz objętościowy stopów cynku dochodzi do około 4%. W związku z tym, aby uniknąć rzadzizn rozbudowuje się wlewy i nadlewy, których masa może dochodzić nawet do 60% masy odlewów.

Podział stopów cynku, przedstawiciele, oznaczenia:

W skład stopów cynku (oprócz cynku) wchodzą głównie takie składniki stopowe, jak aluminium i miedź. Ostatnio do stopów cynku wprowadza się w niewielkiej ilości także mangan, żelazo, nikiel, cyrkon i tytan.

Stopy dwuskładnikowe: Aluminium jest głównym i najczęściej stosowanym składnikiem stopowym stopów cynku, w niektórych stopach jego zawartość przekracza nawet 40%.

Stopy wieloskładnikowe: Wieloskładnikowe stopy cynku znalazły w technice znacznie szersze zastosowanie niż stopy dwuskładnikowe. W stopach tych oprócz cynku i aluminium, składnikiem stopowym jest również miedź. Na ogół ilość miedzi w technicznych stopach cynku nie przekracza 6%.

Klasyfikacja stopów cynku:

-ZnAl4 (Z40),

- ZnAl4Cul (Z41),

- ZnAl4Cu3 (Z43),

- ZnAl6Cu (Z61),

- ZnAl8Cu2 (Z82),

- ZnAl10Cu5 (Z105),

- ZnAl28Cu4 (Z284).

Temperatura odlewania i temperatura formy:

- Z40, Z41, Z43, Z61 w temp. 410-430^o C do form metalowych o temp. 100-200^oC.

- Z82 w temp. 480-520^o C do form piaskowych i metalowych o temp. 150-200^o C.

- Z105 w temp. 520-550^o C do form piaskowych i metalowych o temp. 150-200^oC.

- Z284 w temp. 550-600^o C do kokil 200-250^oC.

Temp. topnienia: 419^oC.

Temp. parowania: 907^oC.

Rodzaje stosowanych rafinatorów, modyfikatorów:

Metody rafinacji:

*rafinacja gazami oczyszczającymi,

*rafinacja substancjami rozkładającymi się w temperaturach ciekłego metalu,

*filtracja,

*rafinacja próżniowa,

*oddziaływanie ultradźwiękami i inne.

Do procesów rafinacji stosuje się między innymi takie substancje, jak azot, argon, żużle, ZnCl₂ czy NaNO₃, oraz preparat Cynkal 1 i 2 . Zastosowanie do rafinacji 0,05 - 0,1%.

Modyfikatory:

-Ti powyżej 0,05%,

- B 0,002-0,007%,

- Zr ok. 0,038%,

- La 0,05%,

- Ce 0,05%.

Zastosowanie stopów:

Zasadniczo cynk nie znalazł zastosowania w odlewnictwie, natomiast znaczne ilości cynku po przeróbce plastycznej stosuje się w postaci blach i folii w budow­nictwie, okrętownictwie, a także w przemyśle farmaceutycznym, chemicznym i gumowym. Poza tym chlorek cynku stosowany jest powszechnie do impregnacji drewna, podkładów kolejowych oraz słupów telegraficznych. W odlewnictwie znaczną ilość cynku ma zastosowanie w postaci stopów (np. panewki łożysk).

2. PRZEBIEG ĆWICZENIA.

Na ćwiczeniach przeprowadziliśmy wytop stopu Z41, w piecu indukcyjnym średniej częstotliwości. Po roztopieniu stopu zostały odlane do formy metalowej, nagrzanej do odpowiedniej temperatury, trzy próbki wytrzymałościowe. Próbki te o wymiarach ø 10 x 50 po wybiciu, ostudzeniu i odcięciu układu wlewowego zrywaliśmy.

Masa wsadu - 4,242 kg

3. WYNIKI BADAŃ.

Do obliczeń wytrzymałości na rozciąganie R_m przyjmujemy:

d=10 [mm],

Wyniki badań wytrzymałościowych próbek odlanych do formy metalowej:

Nr próbki	Temp. Kokili [°C]	F [N]	Rm [MPa]
1	164	17000	216,6
2	160	17800	226,7
3	156	17200	219,1
Średnia: 220.8

WNIOSKI.

Z przeprowadzonych doświadczeń wynika, że badany stop Zn (Z41) posiada niższą wytrzymałość na rozciąganie niż podane jest to w normach (280MPa). Przyczyn może być wiele: zanieczyszczony wsad, nieodpowiednia temperatura przegrzania i zalewania oraz kokili, niesprzyjające warunki zalewania. Nie przeprowadziliśmy również rafinacji i modyfikacji.

2

---