Akademia Górniczo-Hutnicza

W Krakowie

Wydział Odlewnictwa

Odlewnictwo IV rok 2006/07 Semestr letni	Technologia Formy - Laboratorium	Data: 28.03.2007
Metale nieżelazne Nowak Tomasz	Technologia pełnej formy.	Ocena:

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z technologią wytwarzania odlewów z zastosowaniem modeli ze spienionego polistyrenu (metoda pełnej formy), z konstrukcją i budową oprzyrządowania, a także z urządzeniami służącymi do realizacji procesu.

2. Część teoretyczna.

Technologia pełnej formy polega na umieszczeniu modelu z polistyrenu spienionego- na którego powierzchnię nanosi się powłokę ogniotrwałą- w skrzynce formierskiej oraz zasypaniu modelu odlewu i układu wlewowego suchym piaskiem kwarcowym.

Odmiany procesu:

• Procesy typu FM (pełnej formy).Usuwamy model polistyrenowy z formy poprzez zgazowanie go podczas zalewania ciekłym metalem. Na model nakładana jest składająca się z jednej lub dwóch warstw powłoki ceramicznej o grubości 1-3mm- i zaformowaniu (bez wypalania) całego zestawu w suchym niezwiązanym piasku kwarcowym. Następnie zalewamy formę metalem.

• Procesy typu CS (form ceramicznie wypalanych) który różni się od poprzedniego tym, że model jest wypalany w piecach elektrycznych przed zalaniem ciekłym stopem. Temperatura wypalania wynosi 800-1000^OC. Nakłada się trzy lub cztery warstwy powłoki o grubości 3-8mm.

• Technologia Simplicast FM. Model pokryty jest zawiesiną ogniotrwałą Stymorol, w celu utwardzenia skorupy wokół modelu, który po wypaleniu ciekłym stopem pozostawia odlaną replikę modelu.

• Technologia Replicast FM. Udoskonalenie polega na próżniowym zasysaniu od dna skrzynki formierskiej niezwiązanego piasku w celu poprawienia trwałości formy.

• Technologia EPC.Gotowe modele zanurza się w zbiorniku z pokryciem ogniotrwałym, suszy się, a następnie formuje się w skrzynkach. Różnica polega na tym, że piasek zagęszcza się.

Polistyren spieniony (EPS).

Jest to syntetyczny produkt termoplastyczny. Składa się on z około 92% węgla i 8% wodoru, jego gęstość wynosi 565kg/m³. Wytwarza się go najczęściej przez ekspandację granulek surowego polistyrenu do określonej gęstości, zazwyczaj 15-50 kg/m³ w zależności od stosowanej technologii. Spieniony polistyren zawiera 1cm³ od 5000 do 10000 porów. Musi być on starzony przez pewien okres czasu ponieważ ma on tendencję do zmian wymiarów.

Właściwości styropianu:

• wytrzymałość na zginanie 0,30-0,35MPa,

• wytrzymałość na ściskanie 0,09-0,11MPa,

• wytrzymałość na rozciąganie 0,22-0,34MPa,

• trwałość cieplna do 70-80^OC,

• temperatura mięknienia 180-250 ^OC,

• temperatura zapłonu 275-290 ^OC,

• temperatura spalania ok. 328 ^OC,

• współczynnik przewodzenia ciepła przy 0 ^OC 0,035W/(mK)

Zaletą tego materiału jest taniość, a wadą jest to, że podczas zgazowania w formie następuje wzrost zawartości węgla w odlewie o 0,1-0,3%.

Łączenie modeli.

Skomplikowane modele wykonuje się z kilku części (które są klejone) oraz dokleja się modele wlewów i nadlewów. Proces klejenia odbywa się za pomocą klei ciekłych, tj. roztwór kauczuku w benzynie z dodatkiem żywicy lub eter naftowy , toluen, aceton. Grubość warstwy kleju około 0,1 mm.

Powłoki ochronne.

Stosowane powłoki ochronne powinny odznaczać się następującymi własnościami:

• plastycznością, żeby nie pękały przy manipulacji modelu w formie;

• ogniotrwałość, aby nie dopuścić do zetknięcia ciekłego metalu z materiałem formierskim;

• odpowiednia przepuszczalność.

Zazwyczaj stosowane są: alkoholowe powłoki cyrkonowe lub grafitowe (nanoszone pędzlem, przez natryskiwanie lub zanurzanie) w ilości 1 ÷ 2 warstw w metodzie klasycznej, 3 ÷ 4 warstw w metodzie skorupowej.

Zagęszczenie piasku.

Odbywa się przez wibrowanie na specjalnych stołach wibracyjnych lub
przez fluidyzację i wytwarzanie podciśnienia.

Odlewanie.

Zalewanie odbywa się zazwyczaj przez zbiornik ceramiczny (dla stopów żeliwa)
lub stalowy (stopy aluminium). Szybkość zalewania kontrolowana jest przez przepuszczalność powłok. Temperatura jest zazwyczaj wyższa niż przy zalewaniu konwencjonalnym, ponieważ dodatkowe ciepło konieczne jest dla zgazowania modelu.

Zastosowanie próżni zmniejsza ryzyko zapadnięcia się formy.

3. Materiały i urządzenia do wykonywania ćwiczenia.

W ćwiczeniach wykorzystano:

• model styropianowy z naniesioną powłoką ochronną;

• skrzynka formierska z piaskiem kwarcowym;

• instalacja do wytwarzania warstwy fluidalnej i podciśnienia;

• zbiornik wlewowy

4. Przebieg ćwiczenia.

W czasie zajęć modele odtwarzające kulki zostały umieszczone w skrzyni formierskiej, a następnie zasypane piaskiem kwarcowym i poddane wibracji na stole wibracyjnym w celu zagęszczenia suchej osnowy. Drugi model został umieszczony w skrzyni formierskiej, a osnowa kwarcowa poddana została fluidyzacji w celu łatwiejszego umieszczenia modelu w skrzyni. Oba modele zostały pokryte powłoką ochronną. W ramach zajęć przygotowaną formę zalano żeliwem. Dla pierwszej formy czas zalewania wynosił ok.10s, a dla drugiej ok.8 s.

Rys .1. Schematyczny rysunek wykonanego odlewu.

Rys.2. Schemat formy.

5.Wnioski.

Po zakrzepnięciu metalu w formie, wybiciu i ostygnięciu można było przystąpić do oględzin jakości powierzchni uzyskanego odlewu. Na obu odlewach widoczna była doskonale odwzorowana struktura styropianu. Oba odlewy posiadały również na swojej powierzchni warstwę węgla błyszczącego.

Na kulkach widoczna była dobra jakość powierzchni, miejscami tylko wyczuwalne były pojedyncze ziarna metalu, który spenetrował powłokę ochronną. Podczas zalewania formy widoczne były dość gwałtowne rozbryzgi metalu a dodatkowym utrudnieniem był kształt zbiornika wlewowego (lejkowaty), który nie sprzyjał spokojnemu zalewaniu żeliwa.

Drugi odlew posiadał liczniejsze wady powierzchni surowej. Widoczne były żyłki przecinające powierzchnię zarówno samego odlewu jak i układu wlewowego. Poza tym nastąpiło dość znaczne przypalenie piasku co było spowodowane prawdopodobnie pęknięciem warstwy ochronnej i jej zapadnięciem.

Nie mniej jednak zalety tej metody są znaczne, m.in. brak jest linii podziału i zalewek, wyeliminowanie wady strupa, wtrąceń niemetalicznych, pęknięć na gorąco w staliwie, brak rdzeni i dodatków do masy formierskiej (tj. lepiszcza lub spoiwa), uproszczona manipulacja piaskiem, ułatwione wybijanie, elastyczność i mniejsze koszty produkcji, większa wydajność, spokojniejsze warunki pracy.

Wadą natomiast jest możliwość niekontrolowanego wypływu metalu, bardziej niebezpieczna operacja zalewania, zwichrowanie modelu podczas formowania lub zalewania, skurcz styropianu i związana z tym niedokładność wymiarowa, nawęglenie powierzchni odlewów staliwnych.

3

---