1. Wymienić metody odlewania i podać charakterystyczne cechy odlewów: stop, wielkość odlewu, grubość ścianki odlewu, chropowatość powierzchni. 

METODA	SERYJNOŚĆ PRODUKCJI	ODLEWANE STOPY	CHROPOWATOŚĆ Ra	Min GRUBOŚĆ ŚCIANKI mm
Formowanie maszynowe	Seryjna/masowa	!wszystkie!	20÷100	3 (żeliwa) 5 (staliwa)
Formowanie skorupowe	Seryjna/masowa	Wszystkie. gł. żeliwo i staliwo	5÷80	2÷2,5
Odlewanie kokilowe	Seryjna/masowa	Stopy Mg, Al, Cu, Zn, Sn, Pb	5÷40	6 (żeliwo) 3 (nieżelazne)
Odlewanie odśrodkowe	Wielkoseryjna/masowa	Metale nieżelazne, żeliwa	5÷40	4÷5,5
Odlewanie metodą wytapianych modeli	Jednostkowa/wieloseryjna/masowa	Staliwo, metale trudnoobrabialne	1,6÷2,5	0,5÷0,8
Odlewanie ciśnieniowe	Wielkoseryjna/masowa	Stopy Al, Mg, Cu, Zn, Sn, Pb	0,32÷2,5	0,6


2. Opisać formowanie metodą modeli wytapianych. 

Przebieg procesu:

1. wykonanie model w matrycy

2. łączenie ze sobą modeli w zespół tzw. choinkę

3. wytworzenie skorupy ceramicznej na choince

4. Ciąg czynności powtórzonych 3÷5 razy:

- zanurzenie zespołu w cieczy (zawiesina drobnoziarnistego ogniotrwałego materiału ceramicznego w spoiwie- zhydrolizowanym krzemianie etylu)

- wyjęcie i osączenie

- zanurzenie w suchym piasku

5. suszenie formy w 200C i wyżarzanie w temp 800÷1000C (wytapianie modelu)

6. zalanie formy ciekłym stopem metalu

7. wybicie odlewów z formy (rozbicie skorupy ceramicznej.

Rodzaje form:

I. monolityczne (np. masa gipsowa)

II. z sypką masą wypełniającą (dot. jednostkowych)

III. zamknięte (suchy piasek)

IV. samonośne (dot. małych mas)

Pkt II i III dot. dużych mas i cienkich skorup.

Zalety metody:

• duża dokładność wymiarowa => oszczędność materiałów => niższe koszty

• b. dobra jakość powierzchni => do b. skomplikowanych powierzchni

• skrócenie czasu odlewania

• łatwość mechanizacji

Zastosowanie:

• do małych mas <=0.5kg

• do prod. seryjnej i masowej

• do przemysłu motoryzacyjnego, precyzyjnego, zbrojeniowego, elektromaszynowego, a także w protetyce stomatologicznej i jubilerstwie

3. Podać odmiany maszyn ciśnieniowych i opisać odlewania ciśnieniowe za pomocą maszyny z zimną poziomą komorą.

Maszyny ciśnieniowe:

• z gorącą komorą ciśnienia

• z zimną pionową komorą ciśnienia

• z zimną poziomą komorą ciśnienia

Przebieg procesu odlewania ciśnieniowego za pomocą maszyny z zimną poziomą komorą:

1. Suw przygotowawczy (dosuw) tłok wolno przemieszcza się o odcinek A, zamykając otwór zalewowy komory prasowania.

2. Suw wstępny - tłok przemieszcza się o odcinek B, doprowadzając metal do miejsca w pobliżu szczeliny wlewowej. Suw ten odbywa się z małą V=const. i przy wywieraniu min nacisków na metal, aby umożliwić odprowadzenie na zewnątrz powietrza z formy i ograniczyć mieszanie się powietrza z ciekłym metalem. Odpowiada mu I faza procesu zapełniania wnęki formy - zapełnienie tylko kanałów układu wlewowego do wysokości szczeliny wlewowej

3. Suw napełniający - tłok przemieszcza się o odcinek C, w wyniku czego zapełnia się cała wnęka formy. Tłok porusza się z V1>V i wywiera większe ciśnienie. Odpowiada mu II faza procesu zapełniania wnęki formy - jest to faza właściwego zapełniania formy. Z chwilą wypełnienia wnęki formy tłok zatrzymuje się

4. Doprasowanie metalu we wnęce formy stanowi III fazę procesu odlewania. Następuje dalszy szybki wzrost nacisku tłoka na metal. Kończy się z chwilą zakrzepnięcia odlewu.

Zalety:

• duża dokładność wymiarowa

• drobnoziarnista struktura

• brak wad powierzchniowych

• mała chropowatość

• duża wydajność procesu

• małe naddatki na obróbkę.

1. Opisać metodę tiksotropową wykonywania odlewów. 

Wykonywanie odlewów technologia tiksotropowa przebiega zasadniczo w dwóch etapach i dotyczy stopów pod- i nadeutektycznych. Pierwszy etap polega na przygotowaniu wałków o „strukturze reokast” stopu, przez jego mieszanie mechaniczne lub magnetohydrodynamiczne (MHD) w przedziale temperatury likwidus-solidus. Intensywne mieszanie krzepnącego stopu prowadzi do jego mechanicznej

modyfikacji (rozdrobnienia) i sferoidyzacji. Drugi etap to ponowne podgrzanie wałka z tego stopu o odpowiednich wymiarach w zakresie temperatury likwidus-solidus, włożenie do komory maszyny ciśnieniowej i wykonanie odlewu.

Temperatura podgrzania i czas wytrzymania ma zapewnić:

- przejście całej eutektyki w stan ciekły,

- sferyczny kształt fazy stałej,

- udział fazy stałej poniżej 50%

5. Klasyfikacja piasku kwarcowego, frakcja główna i podstawowe składniki wilgotnej masy formierskiej

Istnieje 6 gatunków piasków kwarcowych, zawierających np. SiO₂ + Al₂O₃, Fe₂O_3, FeS₂, CaCO₃. Są one klasyfikowane wg

• zawartości lepiszcza (mat. W złożu o ziarn. <0,2mm) i składników chemicznych

• temperatury spiekania

• przepuszczalności

• ziarnistości osnowy

Aby określić skład ziarnowy piasku wykonuje się analizę sitową, polegającą na odsianiu od próbki lepiszcza.

Frakcja główna - suma odsiewów przeliczonych (w % masowych) z 3 sąsiednich sit znormalizowanego zestawu, na których zebrała się największa ilość osnowy ziarnowej. Im większa frakcja, tym większa jednorodność piasku.

Podział piasków ze względu na frakcję główną:

• piasek jednorodny J - frakcja główna stanowi >80%

• piasek mało jednorodny M - frakcja główna wynosi 60%<x<80%

• piasek niejednorodny N - frakcja główna wynosi <60%

Jednorodność piasku jest ważnym parametrem, bo ma wpływ na jego przepuszczalność:

• piaski formierskie

• gliny formierskie:

• gliny kaolinitowe (kaolinit)

• bentonity (montymorylonit)

• spoiwa (materiały naturalne i sztuczne, org. lub nieorg. wiążące ziarna osnowy piaskowej)

• wysychające:

• ług posiarczynowy

• melasa

• dekstryna i skrobia

• kleje roślinne

• krzepnące:

• smoły

• asfalty

• termo-/chemo-/samo-/utwardzalne:

• żywice:

• syntetyczne

• fenolowoformaldehydowe

• furfurylowe

• mocznikowo-formaldehydowe

• chemiczne

• oleje

• szkło wodne

• woda

• inne materiały (korund, magezyt, karbokorund)

6. Opisać proces zagęszczania formy metodą impulsu sprężonego powietrza:

1. Operacja dozowania masy formierskiej

2. Przygotowanie układu do wykonania operacji prasowania

3. Operacja prasowania impulsem sprężonego powietrza

4. Operacja oddzielenia

Formowanie impulsowe polega na zagęszczaniu masy falą sprężonego powietrza (0.4 ÷0,6 MPa), wywołaną nagłym otwarciem zaworu o dużym przekroju. Zawór ten, zwany impulsowym, łączy dwie przestrzenie: głowicę impulsową (o wyższym ciśnieniu) I skrzynkę formierską z nadstawką (o mniejszym ciśnieniu). Otwarcie zaworu impulsowego powinno spowodować nagły wzrost ciśnienia nad powierzchnią masy w nadstawce.

7. Różnica w konstrukcji i procesie zagęszczania nadmuchiwarką i strzelarką:

Zagęszczanie nadmuchiwarką stosuje się do wykonywania rdzeni, zwłaszcza skorupowych. Możliwe jest stosowanie tylko, gdy używane są masy o określonych parametrach (np.: małej wytrzymałości, dużej płynności). Proces: strumień sprężonego powietrza jest doprowadzany do komory nabojowej ponad powierzchnię luźnej spulchnionej masy, powoduje przemieszczanie cząstek masy w kierunku otworu dmuchowego; w okolicach otworu tworzy się mieszanina masy i powietrza wpływająca z określoną prędkością do rdzennicy, w której w wyniku wytracania swojej energii zagęszcza się.

Działanie strzelarek jest podobne, lecz zawór doprowadzający sprężone powietrze do komory nabojowej jest otwierany nagle, istnieją też dodatkowe szczelinowe nacięcia doprowadzające powietrze; w wyniku nagłego działania sprężonego powietrza masa w komorze uzyskuje stan fluidalny; masa jest wystrzeliwana do formy lub rdzennicy.

Podstawowe różnice: koncentracja strumienia piaskowo-powietrznego jest wielokrotnie większa w strzelarkach, a więc masa jest bardziej zagęszczona, strzelarki zużywają 4 razy mniej powietrza, dzięki fluidyzacji masy w strzelarkach zmniejsza się tarcie owej masy o rdzennice - w nadmuchiwarkach ich zużycie jest większe, strzelarki są bardziej uniwersalne w kwestii stosowanej masy i wytwarzanych form i rdzeni.

8. Obliczanie modułu krzepnięcia węzła cieplnego w odlewnie:

Czas krzepnięcia odlewów o kształtach innych niż płyty często szacowany jest przy użyciu wielkości zwanej modułem krzepnięcia: M=V/A,

V - objętość bryły, A - pole tej części powierzchni bryły, przez które odbierane jest ciepło (w praktyce pomija się powierzchnie wspólne z innymi częściami odlewu lub nadlewu).

Należy pamiętać, że wzór jest prawidłowy dla przedmiotów o jednakowej grubości. Jeśli element ma zmienną grubość, należy podzielić go na segmenty i obliczyć M dla poszczególnych segmentów.

9. Zasięg działania efektu brzegowego:

+ 2,5 grubości ścianki

+ 3 grubości scianki gdy zastosujemy ochładzalnik (kwadrat z dużym X w środku- zewnętrzne; wewnęttrzne np. gwóźdź z dużym łbem)

Zasięg działania nadlewu:

+ 2 grubości ścianki

+ odległość miedzy nadlewami - 4 grubości ścianki (wynika z zasięgu nadlewu)

Konstrukcja odlewu:

-unikać zgrubień w miejscach łączenia się ścian odlewu (unikanie powstawania jam skurczowych) -unikanie dużych węzłów cieplnych

-przejścia jednej ściany w drugą powinny być łagodne

-zaokrąglenia w narożach

-dla żeliwa nadlew w miejscu największych węzłów cieplnych

-metoda "kół wpisanych"

-powiększanie się odlewu ku górze od miejsca największej jamy skurczowej

-stosuje się pochylenia ścianek bocznych 6-10 stopni (likwidacja obciągnięcia i karbu)

10. Podać przybliżone warunki, w których nie stosuje się nadlewów:

-Dla materiałów, które nie mają tendencji do tworzenia jamy skurczowej, zwłaszcza żeliw niższej jakości i niektórych gatunków brązu (np.: brąz cynowy).

-Gdy dochodzi do krzepnięcia jednoczesnego , gdyż nie byłoby to wtedy w żaden sposób uzasadnione (krzepnięcie jednoczesne: równomierna grubość ścianek i brak węzłów cieplnych; doprowadzenie układu wlewowego do miejsc odlewu o małym przekroju - przegrzanie formy i wyrównanie czasu krzepnięcia we wszystkich częściach formy; stosowanie materiałów formy o różnych właściwościach termofizycznych lub ochładzalników - znów wyrównanie czasu krzepnięcia)

11. Proces krystalizacji odlewu z podeutektycznego siluminu (stopu Al-Si):

Rozpoczyna się gdy stop zostanie przechłodzony względem temperatury równowagowej T_R(L).

Na odcinku AB powstają i wzrastają do wielkości krytycznej i większej zarodki roztworu stałego krzemu w aluminium

(faza α). Ciepło krystalizacji zarodkowania fazy α jest odprowadzane do formy przez otaczającą te zarodki fazę ciekłą co sprawia, że temperatura tej fazy ciekłej wzrasta ( do punktu B na krzywej stygnięcia).

W odlewach występuje zarodkowanie heterogeniczne ponieważ w cieczy krzepnącego odlewu są zawsze powierzchnie rozdziału będące podłożem do zarodkowania: wtrącenia niemetaliczne, powierzchnia formy, błonki tlenków na powierzchni cieczy, nieroztopione kryształy (np. Si).

Na odcinku BC następuje wzrost kryształów fazy α. W fazie α zawartość Si zmienia się według linii solidus (S) - maksymalna zawartość Si = 1,65 %, a w cieczy w tym czasie następuje wzrost zawartości Si według linii likwidus (L) - gdy faza ciekła wzbogaci się do składu eutektycznego, który dla równowagowego układu podwójnego Al-Si wynosi 12,5 % (jest to 1 z dwóch warunków aby zarodkowała eutektyka). W czasie procesu krystalizacji odlewów z podeutektycznego stopu, faza ciekła zawsze wzbogaca się w drugi składnik, w tym przypadku w Si i zawsze jakaś część fazy ciekłej osiągnie skład eutektyczny.

---