Własności odlewnicze:
. lejność zdolność ciekłych metali i ich stopów do wypełnienia formy odlewniczej. Lejność jest więc związana z procesem płynięcia stopu przez kanały układu wlewowego i wnękęformy oraz z procesem zapełniania tej formy.
Lejność zależy odwielu czynników: 1)czynniki związane z własnościami i budowąciekłych stopów (skład chemiczny, ilość zanieczyszczeń, lepkość, napęcie powierzchniowe itp.
2)Czynniki związane bezpośrednio z własnościami formy (materiał, temperatura, gładkość powi). 3)Czynniki określające warunki zalewania formy (temp zalewania, stopień przegrzania).
Określanie lejności: 1)o stałym przekroju kanały wnęki formy (próba spiralna) 2)mając kanały o założonym przekroju w kształcie litery U 3) z kanałami o zmiennym przekroju w postaci klina
. skurcz zmniejszenie wymiarów objętościowych i liniowych stopu podczas przejścia ze stanu ciekłego w tan stały i podczas stygnięcia. Trzy etapy skurczu 1)skurcz zachodzący w stanie ciekłym, do osiągnięcia przez stop temperatury krystalizac 2)skurcz zachodzący w stopie podczas jego krystalizacji (w przedziale temperatur między linią likwidus a solidus) 3) skurcz zachodzący w stanie stałym, podczas stygnięcia stopu
Na wartość skurczu wpływa kilka czynnikó 1)stan fizykochemiczny stopu odlewniczego (skład chemiczny, temperatura odlewania) 2)forma odlewnicza (materiał formy, temp) 3)metoda odlewania
.skłonnośćstopu odlewniczego do tworzenia jam skurczowych: zjawiskiem związanym z 1 i 2 etapem skurczu jest powstanie jam skurczowych tj. pustych miejsc w odlewie, tworzących się w wyniku zmiany objętości stopu w stanie ciekłym i podczas jego krzepnięcia. O wielkości, miejscu powstania jamy skurczowej decydują: 1)czynniki związane ze stanem fizykochemicznym 2)czynniki związane z formą odlewniczą 3)czynniki związane ze sposobem odlewania
.Skłonność do powstawania naprężeń odlewniczych naprężenia odlewnicze powstają w wyniku hamowania swobodnego skurczu odlewniczego po zakrzepnięciu odlewu
Do podstawowych czynników wpływających na wilkość naprężeń zalicza się: skład chemiczny stopu, szybkość stygnięcia odlewu, rodzaj formy i warunki jej zalewania
.skłonność do segregacji -segregacją nazywa się niejednorodność składu chemicznego stopu
.skłonność żeliwa do zabieleń - wydzielanie się grafitu w odlewach czyli proces grafityzacji żeliwa w decydującym stopniu wpływa na własności odlewu.
Materiały formierskie dzieli się na kilka grup w zależności od przeznacz:
1)materiały stosowane jako osnowa (formierskie piaski kwarcowe, wysokoogniotrwałe materiały -szamot, chromit, materiały specjalne) 2)materiały wiążące: lepiszcza glinowe i spoiwa np. oleje, żywice, szkło wodne, krzemian etylu. 3)materiały używane do pokrycia form i rdzeni 4)specjalne dodatki do mas formierskich np. dodatki węglowe lub ich zamienniki, mączka drzewna, torf itp.
Wilgotność mas formierskich pomiar: metoda klasyczna polega na odważeniu w starowanym naczyńku 50g badanego materiału z dokładnością do 0,01g i wysuszeniu do stałej masy w labolatoryjnej suszarce w temp 378-383K czas suszenia od 1 - 4 h W=(a-b)/a*100%
Metoda pośpieszna 0 wysuszyć to samo w pośpiesznej suszarce promiennikowej w tej samej temp w ciągu 15 min
gazotwórczość mas formierskich i rdzeniowych oraz jej pomiar. gazotwórczość, czy skłonność masy do wydzielania gazów pod wpływem temperatury ciekłego metalu ma duże znaczenie dla efektywnej przepuzczalności masy w formie i jest ściśle z nią związana.
Badanie gazotwórczości - dwie metody (pośrednia kiedy badana masa jest pozbawiona bezpośredniego kontaktu z metalem, bezpośrednia - następuje w niej bezpośrednie zetknięcie z ciekłym metalem)
Przepuszczalność mas formierskich i ich pomiar. Przepuszczalność charakteryzuje zdolność masy do przepuszczania gazów. Zależy ona od kształtu, wielkości i ilości wolnych przestrzeni między ziarnami osnowy. miarą wskaźnika przepuszczalności jest ilość powietrza, która przepływa przez 1cm2 powierzchni próbki walcowej o średnicy 50 i wysokości 50mm, zagęszczonej w sposób znormalizowany w ciągu 1 min przy określonym ciśnieniu.
Wytrzymałość mas formierskich oraz rdzeniowych oraz ich pomiar w temperaturze otoczenia. Wytrzymałość jest cechą przeciwstawiania się masy różnym zewnętrznym obciążeniom. Wytrzymałość mas formierskich jest uzależniona przede wszystkim od kształtu osnowy, zawartości lepiszcza lub spoiwa, stopnia zagęszczenia, wilgoci i sposobu zagęszczenia mas np. metody i czasu mieszania oraz kolejności dozowania składników.
Osypliwość mas formierskich i jej pomiar.Osypliwość(mas formierskich) jest wskaźnikiem charakteryzującym odporność powierzchniową na zdzieranie pod wpływem siły tarcia. Oprócz siły tarcia, między strugą ciekłego metalu a powierzchnią kanałów wlewowych i wnękami formy, występuje również erozyjne działanie strugi.
Technologia wytwarzania modeli i rdzennic. Na rysunku do wykonania uwzględnia się:
.płaszczyzny podziału modelu, poprawna ze względów technologicznych decydują o sposobie formowania, powinna przechodzić przez największy przekrój modelu i może stanowić dowolną powierzchnię.
.naddatki na skurcz odlewniczy, przy przejściu stopu odlewniczego ze stanu ciekłego w stan stały zmniejsza się jego objętość, konieczne jest więc powiększenie wymiarów modelu o wielkość skurczu charakterystyczny dla metalu, z którego wykonuje się odlew. epsilon o =Lm-Lo/Lo*100%
.naddatki na obróbkęskrawianiem, uzyskuje się przez zwiększenie wymiarów modelu. Dzięki nim odlew uzyskuje właściwą gładkość, dokładność wymiarów i kształtów. Ich wilkość zależy od wymiaru oraz materiału odlewu.
.pochylenia i zaokrąglenia odlewnicze nadaje się powierzchnią modeli dla łatwiejszego ich wyjęcia z formy oraz przeciwdziałaniu pękaniu odlewów w czasie procesu krzepnięcia i stygnięcia.
Rodzaje rdzennic - rdzennice są to przyrządy służące do wykonania rdzeni odtwarzających zwykle wewnętrzny kształt odlewu. Odznaczają się lekką i sztywną konstrukcją, której zadaniem jest - szykie i łatwe zagęszczenie masy formierskiej, łatwe wykonanie kanałów odpowietrzających, łatwe oraz szybkie wyjęcie rdzenia z rdzennicy.
Materiały na model - modele odlewnicze wytwarza się z różnych materiałów. Należą do nich drewno, metale i ich stopy, tworzywa sztuczne, materiały laminatowe, ceramiczne oraz woski.
Spieniony polistyren - służy do wytworzenia modeli jednorazowego użycia i jest stosowany w produkcji tzw. pełnej formy. Modele styropianowe są przeważnie modelami naturalnymi i można je sklejać z dowolnej liczby i wielkości części. nadają się one przede wszystkim do produkcji jednostkowej oraz bardzo często do wytwarzania odlewów artystycznych.
Ręczne wytwarzanie form odlewniczych. Formy odlewnicze wykonuje się z mas formierskich w skrzynkach formierskich, odtwarzając kształt przedmiotu (odlewu) za pomocą modeli i rdzeni.
Skrzynki formierskie mają kształt ramki. Stanowią one osłonę formy, ułatwiają zagęszczenie masy formierskiej w formie brył geometrycznych, zabezpieczają masę formierską od wypadnięcia podczas formowania i składania, ułatwiają wyjęcie modelu z formy i zapewniają dokładne złożenie formy.
Wytwarzanie rdzeni. rdzenie są luźnymi częściami formy odlewniczej, które odtwarzają wewnętrzne kształty lub otwory odlewu. Często skomplikowane zewnętrzne kształty odlewów odtwarza się również w rdzeniach. Rdzenie w czasie zalewanie są otoczone ze wszystkich stron ciekłym metalem i z tego powodu ich właściwości techniczne muszą być lepsze od właściwości formy. Takie właściwości jak: wytrzymałość na ściskanie rdzeni z mas wilgotnych gwarantuje przeciwstawienie się różnym obciążeniom, uzyskuje się przez suszenie wilgotnych rdzeni. przepuszczalność - aby ją zwiększyćwykonuje się w rdzeniach kanały odpowietrzające przez nakłówanie szydłem - nakłówakiem,
Ogniotrwałość rdzeni uzyskuje się przez zastosowanie masy rdzeniowej o dużej ogniotrwałości lub przez pokrycie rdzeni czarnidłami lub pokryciami ochronnymi. Podatność rdzeni osiąga się przez zastosowanie odpowiedniej masy, prawidłowe rozmieszczenie użebrowań i przez wkładki koksowe. Wybijalność - najlepiej usuwa się z odlewu rdzenie z mas z żywicami użytymi jako spoiwo.
Zasadnicze operacje przy wytwarzaniu rdzeni: przygotowanie i złożenie rdzennicy, napełnienie rdzennicy masą rdzeniową, zagęszczenie masy rdzeniowej, zbrojenie i odpowietrzenie rdzenia, rozebranie rdzennicy i wyciągnięcie rdzenia, wykończenie rdzenia.
Wykonywanie rdzeni na nadmuchiwarkach - sprężone powietrze pokazuje swoją energię kinetyczną bezpośrednio na masę rdzeniową znajdującąsie w komorze nabojowej powodując wpływ strumienia powietrzno piaskowego ze znaczną prędkością przez otwór dmuchowy do rdzennicy metalowej.
Wykonywanie rdzeni na strzelarkach (wstrzeliwiarkach) - zasadą działania strzelarek polega na wyrzucaniu masy rdzeniowej ze zbiornika pod naporem nagłego uderzenia sprężonego powietrza, który tworzy jak gdyby tłok powietrza.
Maszyny formierskie można podzielić ze względu na: rodzaj napędu (pneumatyczny, hydrauliczny, mechaniczne i elektromagnetyczne), sposób zagęszczania masy (formierki prasujące, wstrząsowe, wstrząsowe z doprasowaniem, wstrząsowo-prasujące, narzucarki, oraz specjalne, przeznaczone do produkcji specjalistycznej do formowania bezskrzynkowego), sposobu oddzielania formy od modelu (ze skrzynką nad modelem-trzpieniowe i przeciągane, ze skrzynką pod modelem-ze stołem obracanym i przerzucanym, obrotowe). Sposoby zagęszczania masy formierskicj - prasowanie (górną płytą płaską, dolną, górną płytą modelową, dolną), wstrząsanie (poprzez opadanie z pewnej wysokości stołu formierki na którym ustawiona jest płyta modelowa i skrzynka z masą), narzucanie (narzucarki są urządzeniami wyłącznie o napędzie mechanicznym, zagęszczanie następuje poprzez miotanie przez łopatkę wirnika narzucarki porcji masy formierskiej)
Wykonywanie odlewów w formach z mas termoutwardzalnych - metoda ta w porównaniu z odlewaniem w innych formach piaskowych ma takie zalety jak uproszczenie procesu odlewania przez wyeliminowanie skrzynek formierskich, poprawienie warunków wypełnienia formy metalem, a tym samym zmniejszenie trudności podczas odlewania cienkościennych przedmiotów, mniejszy opór formy podczas krzepnięcia i stygnięcia metalu, zabezpiecza odlew przed naprężeniami i pękaniem, ponadto metoda ta umożliwia uzyskanie odlewów o dużej dokładności wymiarowej poniżej 0,3mm/100mm oraz czyste i gładkie powierzchnie.
Skorupy wykonuje się najczęściej z masy formierskiej o następującym składzie: 1)płukany piasek kwarcowy, tworzący osnowę masy 89-92%, 2)żywica fenowolo-formaldehydowa, spełniająca rolę spoiwa 6-10%, 3)urotropina C6H12N4 (sześciometylanoczteroamina) jako utwardzacz rozkładający się pod wpływem temperatury na amoniak i formaldehyd 1%
Dwie metody wytwarzania skorup: Croninga C w tym procesie formy skorupowe wykonuje się przez nasypanie lub nadmuchiwanie masy formierskiej na płytę modelową. W procecie Dieterta D kształt i wymiary wewnętrzne formy skorupowej odtwarzane są przez model a zewnętrzne przez osłonę. Masę skorupową wprowadza się przez otwory dmuchowe w przestrzeń między modelem a osłoną za pomocą nadmuchiwarki lub strzelarki. Często stosuje się dodatkow docisk za pomocą wkładki co bardzo podnosi wytrzymałość i jakość rdzeni. Proces D jest stosowany tylko do rdzeni, których nie można lub trudno jest wykonać w całości, a bardziej opłacalne jest wykonanie ich z dwóch połówek lub nawet większej liczby części sklejanych następnie razem. - ale mniejsza dokładność wymia
Proces gorącej rdzennicy (hot-box) polega na napełnianiu masą rdzeniową złożoną z czystego piasku kwarcowego i ciekłego spoiwa żywicznego, skrzynki rdzeniowej podgrzanej do temp 473-573K. Napełnienie rdzennicy masą odbywa się obecnie wyłącznie za pomocą maszyn - nadmuchiwarek lub strzelarek. Pod wpływem ciepła rdzennicy następuje szybka reakcja dalszej polimeryzacji spoiwa powodując utwardzanie masy rdzeniowej. rdzenie wykonuje się w tej metodzie z masy rdzeniowej o następującym składznie piasek kwarcowy 100%, żywica furanowa 1,5-3%, katalizator 5-25% w stosunku do masy żywicy
Masy ze szkłem wodnym utwardzane dwutlenkiem węgla: używane w odlewnictwie masy formierskie utwardzane dwutlenkiem węgla składają się z: osnowy (najczęściej płukany piasek kwarcowy) i spoiwa - szkła wodnego. Oprócz nich w skład masy może wchodzić: lepiszcze (glinka kaolinitowa), dodatki polepszające wybijalność masy (pył węglowy, grafit, pył koksowy, melasa, żywice syntetyczne, tlenek żelaza, oraz woda. Utwardzenie masy następuje po przedmuchaniu jej dwutlenkiem węgla i odparowaniu ewentualnego nadmiaru wody - najlepsze gdy są gorące spaliny bądź ciepłe powietrze z dwutlenkiem węgla - nie zimne.
CMS - ciekłe masy samoutwardzalne
SMS - sypkie masy samoutwardzalne
Masa chemoutwardzalna przykład: piasek kwarcowy 100cz.wag., żywica Karbafur 2,5 cz.wag., kwas fosforowy 1 cz.wag. lub naprzykład piasek kwarcowy 100cz.wag., żywica eo=1 2cz.wag., utwardzacz bs-1 1cz.wag.
Kokil jest formą wielokrotnego użycia umożliwiającą wykonanie od kilkuset do kilkudziesięciu tysięcy powtarzalnych odlewów. Z tego też względu często jest nazywana formą trwałą. Odmiany odlewania kokilowego: niskociśnieniowe, przez zassanie próżniowe, do form drgających. Na jakość i trwałość kokili wpływają następujące czynniki: rodzaj materiału użytego do budowy kokili, rodzaj materiału odlewu, konstrukcja kokili i odlewu, rodzaj pokrycia ochronnego nakładanego na powierzchnię wnęki formy.
Korzyści z odlewania kokilowego: duża dokładność wymiarów odlewów, mała chropowatość i czystość powierzchni surowego odlewu co umożliwia zmniejszenie naddatków na obróbkę mechaniczną, dobra jakość tworzywa-drobnoziarnistość, struktura zapewniająca dobre własności mechaniczne, możliwość zwiększania dopuszczalnych zawartości domieszek(żelaza w stopach aluminium), możliwość skrócenia czasu obróbki cieplnej odlewów - szczególnie dużych tłoków, zwiększenie uzysku wskutek ograniczenia wielkości układu wlewowego i naddatków na obróbkę, wydatne ograniczenie obiegu masy rdzeniowej i wyeliminowanie zużycia masy formierskiej, wyeliminowanie obiegu skrzynek formierskich oraz miejsc ich składowania, lepsze warunki pracy, wzrost wskaźnika wydajności na jednego pracownika, mniejsze nakłady inwestycyjne do uzyskania tej samej zdolności produkcyjnej, łatwiejsze zmechanizowanie i zautomatyzowanie procesu, duża stabilizacja procesu odlewania, zastępowanie wykwalifikowanych formierzy pracownikami przyuczonymi.
Wady ograniczające zakres stosowania: ograniczona trwałośc formy a pracochłonne i kosztowne jej wykonanie, znaczne naprężenia odlewów w skutek hamowań skurczu w mało podatnej formie, większa wrażliwość na zmiany parametrów procesu odlewania, trudność w uzyskaniu odlewów cienkościennych, większa niejednorodność własności w przekroju ścianki odlewu.
Formy wirujące - rozróżnia się trzy metody odlewania w formach wirujących: odlewanie odśrodkowe właściwe, odlewanie półodśrodkowe, przy którym oś odlewu takrze pokrywa się z osią wirowania formy, ale powierzchnię wewnętrzną odlewu odwzorowuje rdzeń umieszczony wewnątrz formy, odlewanie pod ciśnieniem odśrodkowym w tym wypadku tylko oś wlewu ciekłego metalu pokrywa się z osią wirowania formy natomiast formy są rozmieszczone promieniowo.
Do podstawowych parametrów tej metody należą: usytuowanie osi wirowania, prędkość wirowania formy, temperatura formy, temperatura ciekłego metalu, warunki chłodzenia lub izolacji cieplnej formy.