2.Zasady doboru metody odlewania -a) minimalna grubość ścianki (najmniejsza grubość ścianki jaką da się wykonać z określonego materiału i określonej metody, zależy od intensywności odprowadzanego ciepła z odlewu), zależy od: materiału odlewanego i sposobu odlewania. b) prędkość krzepnięcia metalu, który zależy od: ciepła właściwego stygnącego metalu i masy odlewu QM= (Cp*ΔT+Ck)*s - ciepło metalu c) dokładność wymiarowa zależy od dokładności formy, wykonania formy, materiału formy i modelu, rodzaju masy formierskiej, oddzielenia modelu od formy, montażu formy i rdzeni. d) klasy dokładności odlewu: I klasa - precyzyjna , II klasa - skorupowa, kokilowa, III-V kl.- odlewy piaskowe. e) chropowatość powierzchni: np. formy piaskowej zależy od ziarna osnowy masy formierskiej, w przypadku formy metalowej na chropowatość odlewu wpływ ma chropowatość powierzchni formy i pokrycia. f) cechy metod odlewania: ekonomiczność serii, wydajność, warunki pracy i warunki ekologiczne.
3. Klasyfikacja metod ze względu na formy odlewniczych
1.- jednorazowe: formowaniem nazywa się zespół czynności koniecznych do wykonania jednorazowej ( nietrwałej ) formy odlewniczej. W formach takich wytwarza się ok. 90% odlewów ze stopów żelaza i 10- 20% odlewów ze stopów metali nie żelaznych. Czynności formowania mogą być wykonane ręcznie lub maszynowo.
I piaskowe- forma jednorazowa wykonana z masy o osnowie piasku kwarcowego.
O zwykłej dokładności- formowanie ręczne - wykonuje się w skrzynkach lub w gruncie. Dokładność ich wykonania jest mała; stosuje się je do produkcji jednostkowej i mało seryjnej. formowanie maszynowe - wszystkie stopy głównie stopy żelaza, dokładność dość duża, stosuje się do produkcji seryjnej i masowej różnych części maszyn.
Dokładne-formowanie pełne- wszystkie stopy, dokładność wykonania odlewu średnia, stosuje się ją do jednostkowej i do masowej produkcji. Formowanie próżniowe - wszystkie stopy, głównie żeliwo i staliwo, duża dokładność do produkcji małoseryjnej i seryjnej, odlewy artystyczne.
Półprecyzyjne -formowanie skorupowe - wszystkie stopy, zwykle żeliwo i staliwo, dokładność wykonania odlewu duża, produkcja seryjna. Metoda formowania Shere'a- wszystkie stopy, duża dokładność wykonania odlewu, produkcja jednostkowa i małoseryjna matryc.
Precyzyjne- metoda wytapianych modeli- zwykle staliwa stopowe i stopy specjalne, duża dokładność, produkcja seryjna.
2. Trwałe- wykonywane są z różnego typu stopów metali: żeliwa, stali konstrukcyjnych, stali narzędziowych.
kokile- do kokil można odlewać wszystkie stopy techniczne, najczęściej są to stopy aluminium i miedzi, dokładność wynika ze znacznej dokładności wykonania formy metalowej, mniejsza chropowatość, lepsze własności mechaniczne odlewu wynikają z drobnoziarnistej struktury.
Pod ciśnieniem- ciśnieniowe - ( stopy cynku, cyny, ołowiu, miedzi, magnezu), wprowadzanie metalu do wnęki formy pod wysokim ciśnieniem, o wartościach od kilkudziesięciu do kilkuset MPa. Główne zalety: dokładne i szybkie wypełnienie wnęki formy co prowadzi do dużej gładkości i dokładności wymiarowej, mała chropowatość, duża wydajność procesu. Niskociśnieniowe - ciśnienie 0,01-0,5 MPa. Ciśnieniowe z doprasowaniem - odlewy o wysokiej jakości z praktycznie dowolnych materiałów i o dowolnie grubych ściankach.
3. Wirujące - odśrodkowe - do odlewów żeliwnych, ze stopów miedzi, cyny i ołowiu, duża dokładność, ścisłe utrzymanie wymiarów odlewów. Półodśrodkowe.
4. Cechy odlewów wykonanych różnymi metodami-
Procesy odlewania:
-w formach piaskowych- większość stopów odlewniczych ( oprócz stopów tytanu), masa od kilkunastu gram bez ograniczenia górnego, największy wymiar od kilkunastu mm do kilku metrów, minimalna grubość ścianki stopy żelaza od 6-10 mm i stopy metali nieżelaznych od 3-6 mm, chropowatość powierzchni stopów żelaza od 8-20 μm i stopy metali nieżelaznych od 4-10 μm, wielkość serii w szt.-każda.
-w formach skorupowych- większość stopów odlewniczych ( oprócz stopów tytanu), masa od kilkunastu gram do kilkudziesięciu kilogramów, największy wymiar od kilkunastu mm do kilkuset mm, minimalna grubość ścianki stopy żelaza 2,5 mm i stopy metali nieżelaznych od 3 mm, chropowatość powierzchni stopów żelaza od 5-10 μm i stopy metali nieżelaznych od 4-5 μm, wielkość serii w szt.- stopy żelaza powyżej 1000, stopy metali nieżelaznych powyżej 100.
- techniką formowania próżniowego - większość stopów odlewniczych ( oprócz stopów tytanu), masa od kilkudziesięciu gram do kilkudziesięciu ton, największy wymiar od kilkunastu mm do kilku m, minimalna grubość ścianki stopy żelaza 2,5-3 mm i stopy metali nieżelaznych od 1,5-2 mm, chropowatość powierzchniach górnych 4 μm i dolnych5 μm, wielkość serii w szt.- powyżej 200.
- metodą wytapianych modeli- większość stopów odlewniczych zwłaszcza materiały trudno obrabialne i o niskiej lejności ( staliwa stopy aluminium), masa od kilku gram do kilkudziesięciu kilogramów, największy wymiar od kilku mm do 100 mm, minimalna grubość ścianki małe powierzchnie 0,8 mm i większe powierzchnie 1,5 mm, chropowatość powierzchni 1,5-3 μm, wielkość serii w szt.- stopy Al. powyżej 1000, pozostałe metale każda ilość.
- w formach ceramicznych- większość stopów odlewniczych zwłaszcza materiały trudno obrabialne i o niskiej lejności ( staliwa stopy aluminium), masa od kilkudziesięciu gram do 200 kilogramów, największy wymiar od kilkunastu mm do 100 mm, minimalna grubość ścianki 3 mm, chropowatość powierzchni 2-4 μm, wielkość serii w szt.- produkcja mało i średnio seryjna.
- w formach gipsowych- stopy aluminium miedzi cynku i berylu, masa od kilkudziesięciu gram do kilkudziesięciu kilogramów, największy wymiar od kilkunastu mm do 100 mm, minimalna grubość ścianki 1-1,5 mm, chropowatość powierzchni 2-4 μm, wielkość serii w szt.- produkcja małoseryjna.
- kokilowego- stopy aluminium rzadziej miedzi cynku cynku i ołowiu oraz żelaza ( przeważnie żeliwo), masa od kilkunastu gram do 100 kilogramów, największy wymiar od kilku mm do 1000 mm, minimalna grubość ścianki stopy Al. 2,5-5 mm stopy miedzi 2mm stopy żelaza 5-6mm, chropowatość powierzchni stopy Al. 4-6 μm stopy miedzi 3-5 μm stopy żelaza 5-9 μm, wielkość serii w szt.- odlewy proste powyżej 400 odlewy skomplikowane powyżej 1000.
- pod niskim ciśnieniem do form metalowych- stopy aluminium rzadziej miedzi oraz żeliwa, masa od kilkunastu gram do 100 kilogramów, największy wymiar od kilku mm do 1000 mm, minimalna grubość ścianki stopy Al. 2,5-5 mm stopy miedzi 2mm stopy żelaza 5-6mm, chropowatość powierzchni stopy Al. 4-6 μm stopy miedzi 3-5 μm stopy żelaza 5-9 μm, wielkość serii w szt.- odlewy proste powyżej 400 odlewy skomplikowane powyżej 1000.
- ciśnieniowego - stopy aluminium magnezu cynku rzadziej miedzi oraz cyny i ołowiu, masa od 1 gram do kilkudziesięciu kilogramów, największy wymiar od 1 mm do kilkuset mm, minimalna grubość ścianki stopy Al. 0,7-1,5 mm stopy magnezu 0,7-1,2 mm stopy cynku 0,6-1 mm, chropowatość powierzchni od 0,8-1,6 μm, wielkość serii w szt.- powyżej 2500.
- odśrodkowego do form metalowych - większość stopów odlewniczych zwłaszcza stale stopowe, masa od kilkunastu gram do kilku ton, największy wymiar od kilkunastu mm do kilku metrów, minimalna grubość ścianki 5mm, chropowatość powierzchni stopy Al. 4-6 μm stopy miedzi 3-5 μm stopy żelaza 5-9 μm, wielkość serii w szt.- powyżej 5000.
5. Kształtowanie odlewów
Czynniki wpływające na kształtowanie odlewów:
I - kształtowanie odlewu ze względu na koszt oprzyrządowania
stosować prostoliniowe obrysy
wprowadzanie zmian konstrukcyjnych które umożliwiają zmniejszenie ilości rdzeni
zmiana osi otworów tak aby rdzenie wyjmowały się w jednym kierunku
dotyczy form metalowych powinno dążyć się do zastosowania rdzeni metalowych
eliminowanie rdzeni bocznych
II - koszty i trudności wykonania form jednorazowych
ograniczona ilość rdzeni
należy dążyć do płaskiej powierzchni podziału formy
dążenie do umieszczania całego odlewu w jednej połówce formy
uwzględnić pochylenie odlewnicze
starać się aby końce rdzenia były podparte ( do metody wytap. modeli)
unikanie obciągnięć - tzw. zewnętrznej jamy skurczowej ( odlewanie precyzyjne)
III - przebieg wypełniania formy -
przestrzeganie minimalnej grubości ścianki odlewu (najmniejsza jak da się wykonać z określonego materiału i określoną metodą, zależy od intensywności odprowadzania ciepła z odlewu), najgrubsza jest dla kokili, piaskowa forma wilgotna, ceramiczna forma sucha, met. wytap. modeli, ciśnieniowa.
Unikanie dużych płaskich powierzchni
IV - tworzenie się jam skurczowych-
unikać węzłów cieplnych
zachować jednoczesne krzepnięcie (wew. Ścianki odlewu cieńsze niż zew.)
przy krzepnięciu kierunkowym tak zrobić aby dzielił na strefy oddziaływań nadlewu
projektować tak aby była możliwość zasilania węzła cieplnego przez nadlew
V - powstawanie naprężeń i pęknięć przy tworzeniu odlewu
projektować tak aby nie było naprężeń cieplnych
tak projektować „ jak się chcesz kurczyć tak się kurcz”
łagodne przejścia ścianek
stosować wygięte ściany wew.
Stosować żebra które wzmocnią odlew
VI - oczyszczanie odlewu
łatwe wysuwanie rdzenia
starać się aby zalewy były na pow. Obrabianej
dążyć aby zalewki nie występowały w trudno dostępnych miejscach
ustawić nadlewy na płaskich pow.
6. Przebieg przygotowania procesu technologicznego wykonania odlewu
przebieg konstruow. Wykon.rys zatwie- opraco.proce. konstr. Wykon. Badanie produk.
tradycyjny sur. odlew. rdzenie technol. oprzyrz. Oprzyrz. seryjna
7. Elementy dokumentacji odlewniczej
rys. surowego odlewu: powierzchnia podziału formy - (przez największe gabaryty, jak najmniej rdzeni, najmniejsza wysokość formy),położenie odlewu w czasie zalewania, pochylenia odlewnicze (wszystkie pow. które są prostopadłe do pow. podziału formy), naddatki na obróbkę skrawaniem (w zależności od klasy dokładności odlewu, od rodzaju zastosowanego stopu, wymiaru nominalnego i gabarytu), naddatki technologiczne ( wypełnienie otworów i wnęk których się nie odlewa), specjale wymagania.
Rysunek koncepcji technologicznej - rysunek surowego odlewu, układ wlewowy ( zbiornik wlewowy, wlew główny, wlewy doprowadzające, belka odżużlająca), nadlewy, ochładzalniki, rdzenie
Rysunek modelu
Rysunek formy
8.Rysunek surowego odlewu - ma elementy: powierzchnia podziału formy - (przez największe gabaryty, jak najmniej rdzeni, najmniejsza wysokość formy),położenie odlewu w czasie zalewania (oznaczone literkami), pochylenia odlewnicze (wszystkie pow. które są prostopadłe do pow. podziału formy) , naddatki na obróbkę skrawaniem (w zależności od klasy dokładności odlewu, od rodzaju zastosowanego stopu, naddatki technologiczne ( wypełnienie otworów i wnęk których się nie odlewa, promienie, przejścia ścianek), specjale wymagania. Rysunek surowego odlewu może być: uproszczony - (gdy techniką tradycyjną za pomocą ołówków kolorowych sporządza się go w stanie zgodnym.), pełny- tuszem na kalce jednobarwny.
Sposób oznaczania na rysunku uproszczonym. Ciągłą linią czerwoną kontur surowego odlewu, przekrój kreskujemy, nie zalewany otwór kreskujemy, linią czerwoną linie wymiarowe.
Sposób oznaczania na rysunku pełnym. Między linią konturową a linią przerywaną dwukropkową są naddatki, rdzenie kreskujemy na niebiesko, układ wlewowy i nadlewy kreskujemy na czerwono, ochładzalniki na zielono.
Rysunek surowego odlewu ma dwa cele: do sporządzania całej dokumentacji technicznej i stanowi podstawę opracowania warunków technicznych odbioru.
9. Rysunek koncepcji odlewania- jest szkicem określającym takie podstawowe elementy sposobu wykonania odlewu jak powierzchnie podziału formy, rdzenie, miejsca doprowadzenia ciekłego metalu, nadlewy oraz zmiany kształtu przedmiotu dokonywane w wyniku analizy technologiczności konstrukcji.
10. Rysunek formy- składa się z rzutu na dolną skrzynkę z zamontowanymi rdzeniami i niezbędnej ilości przekrojów pionowych.