Odlewnictwo- dział technologii zajmujący się wytwarzaniem części maszyn i innych przedmiotów przez wypełnienie ciekłym metalem lub innym tworzywem odpowiednio wykonanych form odlewniczych.

Forma odlewnicza- zespół elementów które po złożeniu tworzą wnękę formy odlewniczej o kształtach odpowiadających kształtom odlewu

Model- ma za zadanie odtwarzać zewnętrzny kształt odlewu, to przyrząd za pomocą którego w czasie wykonywania formy odlewniczej odtwarzamy kształt zewnętrzny przedmiotu odlewanego.

Rzenie- odtwarzają kształt wewnętrzny odlewu. Rdzienie wykonuje się w rdzennicach

Podział odlewnictwa:

1. ogólny: odlewnictwo staliwa, metali nieżelaznych

2. Według sposobu zalewania form: odlewnictwo grawitacyjne, odśrodkowe, ciśnieniowe, próżniowe, wibracyjne

3. ze względu na rodzaj formy: odlewanie grawitacyjne( pod wpływem siły ciężkości), odśrodkowe( wirujące formy, działa tu siła odśrodkowa), ciśnieniowe( metal pod wpływem ciśnienia), próżniowe( odlewanie w próżni, by się nie utleniało), wibracyjne( podczas zalewania forma drga- wyższe właściwości, dokładne wypełnienie)

Podział form odlewniczych:

1. nietrwała(jednorazowa): piaskowa(wilgotna, sucha, utwardzona CO2, z mas ciekłych samoutwardzalnych), skorupowa(proces C, proces D), precyzyjna(szklana, gipsowa, kauczukowa, wykonana metodą SHAWA)(woskowe, rtęciowe, soli azotowych, polistyrenowych- nie zostaje popiół)

2. półtrwała(szamotowa, metaloceramiczna, cementowa)

3. trwała-metalowa-kokila(grawitacyjna, wirująca, ciśnieniowa, zalewana w sposób ciągły)

Rysunek surowego odlewu- rysunek odlewu opracowany na podstawie rysunku konstrukcyjnego części odlewanej i zawierający odlewnicze oznaczenia technologiczne: powierzchnie podziału formy, naddatki na obróbkę, zbieżności i pochylenia formierskie, żebra skurczowe

Układ wlewowy- zespół kanałów służący do doprowadzania metalu do wnęki formy

Układ zasilający- ma za zadanie zasilenie ciekłym metalem krzepnącego odlewu

Elementy układu wlewowego z elementami: zbiornik wlewowy, wlew główny, wlew rozprowadzający, odżużlacz, filtr wlewowy, wlew doprowadzający, zasilacz zakryty(nadlew boczny), przelew, nadlew

Zbiornik wlewowy- ułatwienie wprowadzenia ciekłego metalu do formy, zabezpieczenie ciągłości zalewania oraz wstępne zatrzymanie zanieczyszczeń

Wlew główny- kanał pionowy w kształcie stożka ściętego łączący zbiornik wlewowy z belką wlewową

Wlew rozprowadzający- kanał poziomy o przekroju trapezowym, umiejscowiony w górnej połówce formy na płaszczyźnie podziału, głównym zadaniem jest zmniejszenie szybkości strugi metalu oraz przesunięcie jamy skurczowej z zasadniczej części odlewu do nadlewu

Zadania układu wlewowego: spokojne i równomierne doprowadzenie ciekłego metalu do formy i nadlewów, zatrzymanie zanieczyszczeń i zabezpieczenie przed dostawaniem się ich do formy, zatrzymanie pęcherzy powietrza dostającego się ze strugą ciekłego metalu, odprowadzenie powietrza i gazów z wnęki formy podczas zalewania, zasilenie odlewu ciekłym metalem podczas krzepnięcia, równomierne stygnięcie i krzepnięcie metalu w formie, sygnalizacja wypełnienia wnęki formy

Układ wlewowy otwarty- to taki w którym suma powierzchni poprzecznych przekrojów wlewów doprowadzających jest większa od powierzchni przekrojów pozostałych elementów układu wlewowego

Układ wlewowy zamknięty- to taki w którym suma powierzchni poprzecznych przekrojów wlewów doprowadzających jest mniejsza niż powierzchnia pozostałych elementów układu wlewowego

Nazwy układów wlewowych: układ wlewowy górny, wlew doprowadzający deszczowy, wlew doprowadzający rożkowy, układ wlewowy boczny, układ wlewowy syfonowy wielopoziomowy, układ wlewowy ukośny, układ wlewowy dolny, układ wlewowy styczny

Rodzaje nadlewu: nadlew górny, boczny, łatwousuwalny, cylindryczny, kulisty, krawędziowy, atmosferyczny, ciśnieniowy

W odlewie można wyróżnić trzy strefy, Struktura odlewu- w szkielecie odlewni wystarczą zwykle trzy strefy:
a. kryształy zamrożone - bezpośrednie miejsce styku metalu z formą odlewniczą. Zewnętrzna strefa składa się z równoosiowych małych kryształów o przypadkowej orientacji krystalograficznej.
b. Kryształy kolumnowe - kryształy wydłużone w kierunku przepływu ciepła i określonej orientacji krystalograficznej.
c. Kryształy jednoosiowe - zajmuje miejsce centralne odlewu, kryształy równoosiowe o przypadkowej orientacji, których wymiar jest większy od kryształów zamrożonych

Chładzalniki- stosuje się w celu przyspieszenia krzepnięcia węzłów termicznych w tych częściach odlewów( odprowadza ciepło)

Zewn.- jednokrotnego użycia stapiające się umieszczone we wnęce formy, stanowią one po zalaniu formy ciekłym metalem

Wewn.- wielokrotnego użycia, niestapiające się, przylegają do powierzchni odlewu

Tworzywa najczęściej stosowane w modelarstwie: drewno, metal, tworzywa sztuczne( łatwe w obróbce, wykonanie modeli może odbywać się na drodze obróbki skrawaniem lub odlewaniem), gipsy i cementy( materiał ceramiczny)

Model odlewniczy- przyrząd za pomocą którego w czasie wykonywania formy odlewniczej odtwarzamy kształt zewnętrzny przedmiotu odlewanego.

Znaki rdzeniowe- części modelu służące do odtwarzania gniazd rdzennika formy(na modelu)

Gniazda rdzennika- części formy służące do zamocowania rdzenia w formie( w formie)

Rdzenniki- części rdzenia służące do zamocowania rdzenia w formie( na rdzeniu)

Naddatek na skurcze- objętość metali w czasie stygnięcia zmniejsza się dlatego przy konstruowaniu modeli i rdzennic należy uwzględnić wielkość skurczu metalu w formie

Skurcz metalu- zmniejszenie wymiarów odlewu

Lepiszcze- minerały o wymiarach do 0,02 mm

Piaski- materiały które zawierają poniżej 50 % lepiszcza

Gliny- materiały które zawirają powyżej 50 % lepiszcza

Części odejmowane- wykonane z drewna lub metalu, część wystająca z modelu

Pochylenia odlewnicze- w celu ułatwienia wyjęcia modelu z formy oraz uniknięcia zniszczenia formy lub rdzenia

Konstrukcja odlewu powinna być taka aby nie było gwałtownych zmian grubości ścian i ostrych kątów

Materiały formierskie dzielimy na główne i pomocnicze

Dla określenia składu ziarnowego piasku wykonuje się tak zwaną ANALIZĘ ZIARNOWĄ( zestaw sit). Przesiewamy próbkę piasku po uprzednim oddzieleniu lepiszcza, pozostałość na sicie waży się i oblicza w %

Frakcja główna- suma z tych 3 sit

Masy powinny być: plastyczne, wytrzymałe, przepuszczalne, gazotwórcze, trwałe, żywotne, wybijane- zdolność do łatwego wybijania odlewu z formy

Formowanie: z fałszywką, z obieraniem, z kształtową płytą modelową, z modeli uproszczonych

Piece odlewnicze: płomieniowe( żeliwiak, gazowe, olejowe), elektryczne( oporowe, indukcyjne, łukowe)

Żeliwiak- budowa: słupy podporowe, płyta podstawowa, plaszcz, drzwiczki otworu dennego, trzon żeliwiaka, otwór spustowy żużla, rynna żużlowa, otwór włazowy, drzwiczki włazowe, dysze, skrzynia powietrzna, przewody kolankowe, przepustnica, przewody powietrzne

Zalety żeliwiaka: dużą sprawność cieplna( dzięki przeciwprądowej wymianie ciepła), korzystna cena paliwa( niski koszt wytwarzania)

Wady żeliwiaka: trudność w uzyskaniu wysokiej temperatury przegrzania( powyżej 1500 stopni), trudność w uzyskaniu odpowiedniego składu chemicznego( powyżej 3,7 i poniżej 3,0) oraz jego zmiany w czasie trwania wytopu, zanieczyszczenie metali siarką( z koksu) tlenem i wodorem, niemożność przetrzymywania ciekłego metalu bez spadku temperatury

Procesy fizykochemiczne występujące podczas wytopu w żeliwiaku: spalanie i zgazowywanie paliwa, wymaina cieplna prowadząca do zmian stanu skupienia wsadu metalowego, zmiana składu chemicznego żeliwa

Piece elektryczne oporowe- dzieli się na 2 rodzaje: stałe, przechylne

Piec oporowy tyglowy: obudowa z kształtowników i blachy stalowej, wymurówka, elementy grzejne, tygiel żeliwny, wyciąg szczelinowy

Piece łukowe: o działaniu pośrednim( łuk elektryczny powstaje pomiędzy elektrodami nie stykającymi się ze wsadem), o działaniu bezpośrednim( łuk powstaje pomiędzy elektrodami a wsadem metalowym- wsad spełnia rolę jednej z elektrod, anodę lub katodę)

Piece indukcyjne: bezrdzeniowe-tyglowe(o częstotliwości średniej 500-1000Hz, o częstotliwośći wielokrotnej 150-450 Hz, o częstotliwości sieciowej 50 Hz), rdzeniowe- kanałowe( o częstotliwości sieciowej)

Naprężenia odlewnicze- naprężenia występujące w odlewie doprowadzonym do równowagi cieplnej i nie obciążonym układem sił zewnętrznych. Możemy wyróżnić naprężenia: cieplne, skurczowe, fazowe( zmian struktury przebudowy fazowej)

Naprężenia cieplne- powodowane różnicą temperatury poszczególnych ścianek odlewu, wynikającą z innej ich grubości lub odmiennych warunków chłodzenia. W związku z tym w ściankach cienkich występują naprężenia ściskające a w ścianach grubszych naprężenia rozciągające

Rodzaje pęknięć:

1. na gorąco- powstają podczas krzepnięcia stopu w zakresie stanu tzw. Stało-cieplnego w momencie gdy poszczególne kryształy zrastają się ze sobą a ich kontakt w wielu miejscach przerywany jest cienką błonką ciekłego metalu. Pęknięcia na gorąco powstają gdy stop wykazuje szeroki zakres temperatur krzepnięcia, konstrukcja odlewu jest taka że części grubsze krzepną wolniej od pozostałych, poza tym są niedostatecznie zasilane

2. na zimno- wywoływane są naprężeniami powstającymi w stanie stałym

specjalne metody odlewania: odlewanie kokilowe, metodą wytapianych modeli, wypalonych modeli, Shaw'a, odlewanie do form skorupowych, ciśnieniowe, odśrodkowe

odlewanie kokilowe: grawitacyjne( proces wypełniania kokili następuje podczas działania siły ciężkości), pod niskim ciśnieniem( metal wypełnia kokile pod niewielkim ciśnieniem 0,01-0,05MPa

zalety odlewania kokilowego w porównaniu do form płaskich- większa dokładność wymiarowa, lepsza jakośc odwzorowania powierzchni, lepsza wydajność,

wady- ograniczona trwałość formy, znaczne naprężenia odlewu, możliwość zgazowania odlewu, większa wrażliwość na zmiany parametrów odlewu, ograniczona wielkość odlewu

metoda wytapianych modeli- umożliwia wytwarzanie przedmiotów i części maszyn o dowolnym kształcie, stosowane jest do seryjnej i masowej produkcji odlewów, stosowane jest przemyśle lotniczym, energetycznym, drogie materiały, duża pracochłonność

Podział w zależności od rodzaju procesu krzepnięcia

1. krzepnięcie kierunkowe( grubsze części odlewu zasilają cieńsze , w efekcie jako ostatni krzepnie nadlew, a nie węzeł cieplny

2. krzepnięcie objętościowe( wszystkie części odlewu krzepną w tym samym czasie)

kokilarki dzieli się na: uniwersalne, specjalne

podział kokilarek ze względu na przesuw kokili obejmuje: poziome, pionowe, skośne, przechylne

Podział kokilarek w zależności od sposobu zwierania kokilarki: zwieranie jednostronne, dwustronne, wielostronne

Podział w zależności od liczby stanowisk kokilowych( liczby form)- jednostanowiskowe, dwustanowiskowe, wielostanowiskowe

Podział ze względu na stosowany napęd- pneumatyczne, hydrauliczne, elektryczne, mieszane

Odlewanie pod niskim ciśnieniem pozwala na: dużą oszczędność metalu na układzie wlewowym, obniżenie kosztów topienia, obniżęnie kosztów wykańczania i oczyszczania metalu, wykonywanie odlewów cienkościennych o skomplikowanych kształtach, mechanizację i automatyzację procesu, zwiększenie wydajności

Metoda wytapianych modeli - polega na wykonaniu formy z modelu jednorazowego użytku i ze specjalnych materiałów formierskich. Do wytwarzania modeli służy matryca

Jako materiał na modele stosuje się: mieszaniny wosków naturalnych, syntetycznych, substancje woskowe

Metoda wypalanych modeli- modele jednorazowego użycia- nie wyciągamy ich przed zalewaniem, wlewany do formy metal powoduje zgazowanie modelu, zajmuje jego miejsce, stosuje się głównie do odlewania prototypów dużych odlewów remontowych o masie do 25 ton, odlewów artystycznych. Zalety: dużą dokładność wymiarowa, stabilność wymiarowa, możliwość uniknięcia zbieżności

Metoda Shaw'a: materiał na formy- mieszanina materiałów ogniotrwałych- mączka cyrkonowa, mulit i inne. Spoiwa- roztwór krzemianu etylu poddany hydrolizie, w wyniku hydrolizy powstaje alkohol etylowy i żel krzemionki, po zżelowaniu forma przyjmuje konstrukcję trwałęj gumy

Odlewanie do form skorupowych- metody: proces C( grubośc skorupy zależy od czasu przetrzymywania masy formierskiej na podgrzanej płycie metalowej), proces D( w którym kształt i wymiary skorupy są określone przez przestrzeń między płytą z zamocowanym modelem a profilowaną nakładką

Odlewanie odśrodkowe- sposoby: właściwe( oś odlewu pokrywa się z osią wirowania, odlew ma kształt bryły obrotowej ograniczonej z zewnątrz scianką formy a od wewnątrz powierzchnią swobodną), pod ciśnieniem odśrodkowym( wlew główny jest umieszczony w pionowej osi wirowania a ciśnienie os siły odśrodkowej umozliwia dokładne wypełnienie wnęki formy), półodśrodkowe( oś odlewu pokrywa się z osią wirowania ale powierzchnia wewnętrzna odwzorowywana jest przez rdzeń)

Odlewanie ciśnieniowe- maszyny do odlewania ciśnieniowego: maszyny z gorącą komorą( ciśnienie na ciekły metal jest wywierane w cylindrze zanurzonym w tyglu z ciekłym metalem), maszyny z zimną komorą- ciekły metal znajduje się poza obrębem maszyny skąd jest czerpane

Odlewanie ciągłe: wykonywane w sposób ciągły, jest wykonywana jedna forma odlewu np. szyna kolejowa

Proces chłodzenia: zachodzi w 2 etapach- odlew chłodzony jest przez ścianki katalizatora, odlew chłodzony na powietrzu, kształt brył o stałym przekroju

Kontrola jakości: oględziny zewnętrzne, sprawdzenie wymiarów, masy, składu chemicznego i właściwości wytrzymałościowych

Wada- odstępstwo odlewu od wymagań jakie stawia rysunek wykonawczy i warunki techniczne odlewu

Wady odlewnicze- nadające się do usunięcia, nienadające się do usunięcia( dyskwalifikacje powodujące braki)

Ogólne wady odlewnicze: kształtu, powierzchni, przerwy ciągłości

Kontrola niszcząca- badania twardości, metalograficzne, wytrzymałościowe, eksploatacyjne

Kontrola nieniszcząca- kontrola wymiarowa, badania rentgenowskie, ultradźwiękowe, magnetyczne, penetracyjne, metodą prądów wirowych, endoskopowe

---