FORMA ODLEW: naczynie wykonane z masy formierskiej lub innych tworzyw która ma odpowiednio ukształtowaną wnękę do którego wlewamy ciekły metal. Podział form odlewniczych: 1Nietrwała: piaskowa. 2Półtrwała 3Trwała. Forma nietrwała: forma którą należy zniszczyć po odlaniu. Forma półtrwała: można wykonać kilka odlewów odlew bardzo prosty np. walca. Forma trwała: można wykonać do kilku tysięcy odlewów. BUDOWA FORMY ODLEWNICZEJ RYS> 1Górna dolna skrzynka formierska. 2Wnęka formy. 3Układ wlewowy: WG wlew główny/ ZW zbiornik wlewowy/ BŻ belka żużlowa/ WD wlew doprowadzający. 4Przelew kanał pionowy. 5Q - ciężarki. 6Otwory odpowietrzające zwiększają przepuszczalność gazów. ZADANIA UKŁADU WLEWOWEGO: 1Doprowadzenie ciekłego metalu do wnęki formy z odpowiednią prędkością bez zasysania powietrza. 2Wywołanie odpowiedniego pola temp. wywołanie odpowiedniego rozkładu temp. w odlewie. 3Wychwycenie zanieczyszczeń głównie niemetalicznych wymurówka pieca i kadzi ZADANIA PRZELEWU: 1Sygnalizacja całego wypełnienia ciekłym metalem. 2Usuwanie zanieczyszczeń gazowych i lżejszych od metalu tlenki metali i wymurówka pieca i kadzi. Forma odlewnicza by ją wykonać musimy wykonać model odlewniczy z drewna metalu lub tworzyw sztucznych. Model jest większy od gotowego wyrobu o wartość skurczu metalu. Rdzenie odlewnicze wykonane są z masy rdzeniowej wewn. pow. odlewu odwzorowane są przez rdzeń odlewniczy. Zespół modelowy: 1M zasadniczy. 2M układu wlewowego. 3Rdzennica. 4Wzorniki przymiary. PROJ TECHNOL WYK ODLEWU: 1 Rys surowego modelu zawiera: a)Klasa dokładności: I - VII chropowat powierz: C10, C20, C160, C320/ 2Powierzchnia podziału i położenie odlewu w form: oznaczenie/ powierzchnia podziału umożliwia wyjęcie modelu z formy/ powierzchni podziału powinno być jak najmniej/ odpowiedzialne części odlewu umieszczać w jednej skrzynce formy najlepiej w dolnej. 3Naddatki na obróbkę skrawaniem. 4Naddatki technologiczne: pochylenia odlewnicze/ wypełnienia małych otworów/ ukształtowanie połączeń ścianek/ żebra skurczowe 5Bazy obróbkowe. 6Układ wlewowy i zasilający 7Skurcz tworzywa. Układ wlewowy FWD = Q/(1,1*S*K) [cm2] dla żeliwa/ K = Q/V Q masa odlewu/ S-współczyn zależny od g/ K-ciężarowa szybkość zalewania formy/ FWD : FBŻ : FWG = 1 : 1,2 : 1,4 Skurcz żeliwo szare: 1% staliwo: 1,5-2,5% metale nieżelazne: 1-2% PROCES TECHNOLOGICZNY WYKONANIA ODLEWU W FORMIE PIASKOWEJ: 1Projekt: rys surowego odlewu/ rys koncepcji odlewania. 2Wykonanie zestawu modelowego: m zasadniczy/ m układu wlewowego/ rdzennice. 3Przygotowanie masy formierskiej: osnowa/ spoiwo lepiszcze/ utwardzacz/ dodatki specjalne. 4.Wykonanie formy- proces formowania: ręczne/ maszynowe/ na automatycznych liniach formierskich. 5Przygotowanie formy do zalewania ciekłym metalem: włożenie rdzeni do wnęki formy gniazda rdzeniowe/ złożenie formy/ dociśnięcie górnej skrzynki. 6Przygotowanie ciekłego metalu- proces metalurgiczny. 7Zalanie formy Tzal > TL. 8Wybicie odlewu z formy. 9Oczyszczenie odlewu i kontrola jakości. 10Oczyszczanie odlewu w tym odcięcia układu wlewowego. 11Kontrola jakości. ZJAWISKA FIZYCZNE WYSTĘPUJĄCE PRZY WYKONYWANIU ODLEWÓW: 1Proces krystalizacji. 2Proces krzepnięcia. 3Zjawisko skurczu. Krystalizacja: proces przejścia tworzywa metalowego ze stanu ciekłego w stan stały z rozważaniem struktury krystalicznej odlewu. Krystalizacja to: -zarodkowanie: heterogeniczne i homogeniczne- wzrost kryształów: jeżeli zarodek przekroczy wymiar krytyczny. Formy (kształt) kryształów: 1Słupkowe kolumnowe- przy krzepnięciu czystych metali: Al Cu Zn. 2Dendryty- przy stopach metali przy wolniejszym odprowadzaniu ciepła niż przy słupkowych. 3Równoosiowe. Rodzaje krzepnięcia: Krzepnięcie: proces tworzenia odlewu w formie z rozważaniem przepływu ciepła. Krzepnięcie warstwowe- szybkie odprowadzanie ciepła ΔTK << δ1TΔTK / zakres temp. krzepnięcia (TL - TS)δ1T / różnica temp. na przekroju poprzecznym odlewu (TL - TP) / wolne odprowadzanie ciepłaΔTK >> δ1T. Krzepnięcie objętościowe: realizujemy w odlewach o mało zróżnicowanych grubościach ścianek walcowych stopów metali o małym skurczu w zakresie temper krzepnięcia. Sposób ten realizowany jest najczęściej w odlewach cienkościennych. Ten sposób krzepnięcia nazywany jest też krzepnięciem jednoczesnym czas krzepnięcia węzła będzie taki sam jak ścianki. Krzepnięcie kierunkowe występuje gdy odlew będzie miał różną grubość ścianki najpierw krzepną części najcieńsze a później grubsze. Na najgrubszym elemencie stosuje się nadlew. ZJAWISKA SKURCZOWE: εV=αV*(T0 - T1) -skurcz objętościowy/ εL=αL*(T0 - T1) -skurcz liniowy/ αV=3αL / εVC=αVC*(TZAL - TLIKWIDUS) / εVK=αVK*(TLIKWIDUS - TSOLIDUS) -największy udział, decyduje o wielu wadach/ εVS=αVS*(TSOLIDUS - TOTOCZENIA)/ εV=εVC+εVK+εVS -wypadkowy skurcz objętościowy.
RODZAJE SKURCZÓW: 1Swobodny: pustki (jamy skurczowe mikrorzadzizny makrorzadzizny) 2Hamowany: naprężenia odkształcenia pęknięcia. Objętość jamy skurczowej zależy od:1Tzal (temp. zalewania). 2Szybkość zalewania wpływa na rozkład temper. 3ΔTK 4Mechanizm krystalizacji -egzogeniczne-endogeniczny. Sposoby hamowania skurczów 1Ze swobodnym skurczem 2Z mechanicznym hamowaniem skurczu 3Z cieplnym hamowaniem skurczu. WĘZEŁ CIEPLNY: połączenia ścianek lub miejscowe zgrubienie w odlewie nazywamy węzłem cieplnym. Krzepnie on w odlewie jako ostatni i w nim powstają najczęściej jamy skurczowe mikrorzadzizny i makrorzadzizny. Wyróżniamy węzły cieplne typu: RYS> L, U, T, Y, X, Z. Metody określania węzła cieplnego w odlewie: 1Metoda kół wpisanych DW > D1 o co najmniej 20%. 2Metoda izoterm - izosolidusów t3 > t2 > t1. 3Metoda symulacji komputerowej. 4Metoda modułów (praktyczna) M0 = V0 / Fstyg (objętość / powierzchnia stygnięcia) DWA RODZAJE KRZEPNIĘCIA, ŻEBY WYELIMINOWAĆ WADY ZWIĄZANE Z WĘZŁAMI CIEPLNYMI: 1Dobór takiego kształtu odlewu aby proces przebiegał objętościowo. 2Taki dobór kształtu odlewu aby krzepnięcie przebiegało kierunkowo. Krzepnięcie objętościowe realizujemy w odlewach o mało zróżnicowanych grubościach ścianek walcowych stopów metali o małym skurczu w zakresie temper krzepnięcia. Sposób ten realizowany jest najczęściej w odlewach cienkościennych. Ten sposób krzepnięcia nazywany jest też krzepnięciem jednoczesnym czas krzepnięcia węzła będzie taki sam jak ścianki. Krzepnięcie kierunkowe występuje gdy odlew będzie miał różną grubość ścianki najpierw krzepną części najcieńsze a później grubsze. Na najgrubszym elemencie stosuje się nadlew. Nadlew jest to naddatek technologiczny którego zad jest przeniesienie jamy skurczowej z odlewu do tegoż nadlewu. Moduł nadlewu Mn = (1,2 - 1,3)*Mo Mn- moduł nadlewu Mo - moduł odlewu SPOSOBY USUWANIA WAD: 1Konstrukcyjny 2Stosowanie nadlewów krzepnięcie kierunkowe 3Stosowanie ochładzalników. Ochładzalniki- są to naddatki technologiczne zad których jest przyspieszenie procesu krzepnięcia w węźle cieplnym i usunięcie tym samym jamy skurczowej. Podział -ochładzalniki wewnętrzne -ochładzalniki zewnętrzne. Ochładzalniki są wykonywane z takiego samego stopu jak odlew. Ochładzalniki są metalowe, muszą być pokryte izolacyjnym pokryciem które przeciwdziała stopieniu ochładzalnika przy odlewie. Sposoby obniżania objętości nadlewu: 1Stosowanie ochładzalników wraz z nadlewami do 30% 2Stosowanie otulin egzotermicznych 3Stosowanie otulin termicznych 4Stosowanie zasypek egzotermicznych 5Stosowanie podgrzewania prądowego ciekłego metalu 6Stosowanie zalewania przez nadlew Zasięg działania nadlewu: Zasięg działania nadlewu w ściance poziomej wynosi 2 grubości ścianki
Odlewanie do form trwałych: 1Grawitacyjne - kokilowe 2Odśrodkowe - i pod ciśnieniem odśrodkowe 3Ciśnieniowe-niskociśnieniowe 0,03-0,07Mpa-średniociśnieniowe do 20MPa-wysokociśnieniowe do 350MPa 4Ciągłe półciągłe. O zastosowaniu odlewania kokilowego decydują: 1Wielkość serii 2Masa kształt odlewu 3Właściwości odlewnicze stopu 4Wymagana struktura Zalety odlewania kokilowego: 1Większa dokładność wymiarowa i gładkość powierzchni RZ = 20-80μm2.2-3-krotne zmniejszenie naddatków na obróbkę 3Bardziej drobnoziarnista struktura 4Wzrost własności wytrzymałościowych 15-30% Wady odlewania kokilowego: 1Grubość ścianki odlewu >2mm 2Ograniczony kształt 3Niejednorodna struktura na przekroju Gładkość powierzchni RZ: kokilowe 20-80μm ciśnieniowe >1μm piaskowe 80-320μm. Proces technologiczny zalewania kokili (formy metalowej): 1Podgrzanie kokili ok.300°C 2Nałożenie pokrycia ceramicznego ochronnego 3Wlanie metalu 4Krzepnięcie i stygnięcie odlewu 5Usunięcie odlewu z kokili. Zadania pokrycia ceramicznego: 1Spowolnienie szybkości odprowadzania ciepła przez kokilę 2Zabezpieczenie powierzchni kokili przed chemicznym oddziaływaniem ciekłego metale. Odlewanie ciśnieniowe: do formy metalowej ciekły metal wprowadzany jest pod ciśnieniem większym od atmosferycznego Zalety odlewania ciśnieniowego: 1Duża wydajność 500 zalań / godzinę 2Bardzo dobre odwzorowanie kształtu 3Duży uzysk - mały układ wlewowy 4Cienkie ścianki <1mm, naddatki 0,3-0,5 mm. Wady odlewania ciśnieniowego:1Kształt i wielkość odlewu masa 2Drogie maszyny3.Min. 3000-4000 odlewów / formę 4Drogie formy Zalety odlewania niskociśnieniowego: 1Większy uzysk o 90% 2Większe Rm 3Lepsze odwzorowanie kształtu 4Możliwość stosowania rdzeni 5Niskie koszty oprzyrządowania w porównaniu z wysokociśnieniowym. Maszyny ciśnieniowe: 1Z gorącą komorą 2Z zimną komorą. Odlewanie odśrodkowe dzielimy na: 1Odlewanie do form z poziomą osią wirowania 2Odlewanie do form z pionową osią wirowania 3Pod ciśnieniem odśrodkowym. Cechy odlewania odśrodkowego: 1Wzrost własności wytrzymałościowych do 60% 2Ograniczenie zagazowania odlewu 3Duży uzysk eliminacja układu wlewowego 4Brak rdzeni 5Naddatki na obróbkę są mniejsze Odlewanie ciągłe: 1Poziome stosowany przy stopach metali nieżelaznych 2Pionowe (stal)
Stopy odlewnicze w '94 roku w produkcji światowej odlewów: -żeliwo szare 59% -żeliwo sferoidalne 17% -żeliwo ciągliwe 3% -stopy Zn 2% -stopy Cu 2% -stopy Al 8% -staliwo 9% -stopy Mg <1% Właściwości odlewnicze żeliwa: 1Lejność spirala lejności 2Skłonność do grafityzacji próba klinowa 3Skurcz odlewniczy 4Skłonność do tworzenia jam skurczowych i porowatości 5Skłonność do powstawania naprężeń próba prętowa 6Wrażliwość na grubość ścianki próba schodkowa Próba prętowa δr = (Fm / Fc)*RmFm - część przekroju „zerwanego”. Żeliwo Stop żelaza z węglem oraz krzemem ( Si ), manganem ( Mn ), fosforem ( P ) i siarką ( S ). W PN oznacza się, np.: -żeliwo szare: Zl.10, Zl.15-żeliwo ciągliwe: białe ZcB3504, czarne ZcC3006, perlityczne ZcP4507 -żeliwo sferoidalne: perlityczne ZsP45, ferrytyczne ZsF05 -żeliwo stopowe: krzemowe ZlSi5, chromowe ZlCr0, 3Żeliwo sferoidalne Jest to żeliwo szare, w którym grafit już podczas krzepnięcia przyjmuje już postać kulistą wskutek modyfikacji stopem magnezu z niklem lub magnezu z miedzią. Żeliwo szare zawiera powyżej 2% C oraz inne domieszki i zanieczyszczenia. W zależności od struktury podłoża, w którym znajdują się kulki grafitu rozróżnia się: ferrytyczne i perlityczne. Stopień nasycenia eutektycznego żeliwa Sc = Cc / Ceut Cc - całkowita zawartość węgla w żeliwie Podział-pod eutektyczne Sc<1 -eutektyczne Sc=1-nad eutektyczne Sc>1Podział żeliwa 1Żeliwo białe C→Fe3C 2Żeliwo połowiczne C→grafit+Fe3C 3Żeliwo szare C→grafit 4Żeliwo wermikularne (grafit krętkowy) 5Żeliwo sferoidalne (grafit kulkowy) 6Żeliwo ciągliwe (węgiel żarzenia). Grafityzatory, stabilizatory, antygrafityzatory 1Grafityzatory - sprzyjają wydzielaniu Cgr (Al, Cu, Si, Ti, C, Ni) 2Stabilizatory - stabilizują strukturę (Nb) 3Antygrafityzatory - przeciwdziałają grafityzacji (W, Mn, Mo, Cr,V, S, Mg, Ca). Staliwo Stop żelaza z węglem nie przerobiony plastycznie z zawartością C = 0,1-0,6% Brąz Stop Cu z cyną Sn Mosiądz Stop Cu z Zn Silumin Stop aluminium z Si
FORMA ODLEW: naczynie wykonane z masy formierskiej lub innych tworzyw która ma odpowiednio ukształtowaną wnękę do którego wlewamy ciekły metal. Podział form odlewniczych: 1Nietrwała: piaskowa. 2Półtrwała 3Trwała. Forma nietrwała: forma którą należy zniszczyć po odlaniu. Forma półtrwała: można wykonać kilka odlewów odlew bardzo prosty np. walca. Forma trwała: można wykonać do kilku tysięcy odlewów. BUDOWA FORMY ODLEWNICZEJ RYS> 1Górna dolna skrzynka formierska. 2Wnęka formy. 3Układ wlewowy: WG wlew główny/ ZW zbiornik wlewowy/ BŻ belka żużlowa/ WD wlew doprowadzający. 4Przelew kanał pionowy. 5Q - ciężarki. 6Otwory odpowietrzające zwiększają przepuszczalność gazów. ZADANIA UKŁADU WLEWOWEGO: 1Doprowadzenie ciekłego metalu do wnęki formy z odpowiednią prędkością bez zasysania powietrza. 2Wywołanie odpowiedniego pola temp. wywołanie odpowiedniego rozkładu temp. w odlewie. 3Wychwycenie zanieczyszczeń głównie niemetalicznych wymurówka pieca i kadzi ZADANIA PRZELEWU: 1Sygnalizacja całego wypełnienia ciekłym metalem. 2Usuwanie zanieczyszczeń gazowych i lżejszych od metalu tlenki metali i wymurówka pieca i kadzi. Forma odlewnicza by ją wykonać musimy wykonać model odlewniczy z drewna metalu lub tworzyw sztucznych. Model jest większy od gotowego wyrobu o wartość skurczu metalu. Rdzenie odlewnicze wykonane są z masy rdzeniowej wewn. pow. odlewu odwzorowane są przez rdzeń odlewniczy. Zespół modelowy: 1M zasadniczy. 2M układu wlewowego. 3Rdzennica. 4Wzorniki przymiary. PROJ TECHNOL WYK ODLEWU: 1 Rys surowego modelu zawiera: a)Klasa dokładności: I - VII chropowat powierz: C10, C20, C160, C320/ 2Powierzchnia podziału i położenie odlewu w form: oznaczenie/ powierzchnia podziału umożliwia wyjęcie modelu z formy/ powierzchni podziału powinno być jak najmniej/ odpowiedzialne części odlewu umieszczać w jednej skrzynce formy najlepiej w dolnej. 3Naddatki na obróbkę skrawaniem. 4Naddatki technologiczne: pochylenia odlewnicze/ wypełnienia małych otworów/ ukształtowanie połączeń ścianek/ żebra skurczowe 5Bazy obróbkowe. 6Układ wlewowy i zasilający 7Skurcz tworzywa. Układ wlewowy FWD = Q/(1,1*S*K) [cm2] dla żeliwa/ K = Q/V Q masa odlewu/ S-współczyn zależny od g/ K-ciężarowa szybkość zalewania formy/ FWD : FBŻ : FWG = 1 : 1,2 : 1,4 Skurcz żeliwo szare: 1% staliwo: 1,5-2,5% metale nieżelazne: 1-2% PROCES TECHNOLOGICZNY WYKONANIA ODLEWU W FORMIE PIASKOWEJ: 1Projekt: rys surowego odlewu/ rys koncepcji odlewania. 2Wykonanie zestawu modelowego: m zasadniczy/ m układu wlewowego/ rdzennice. 3Przygotowanie masy formierskiej: osnowa/ spoiwo lepiszcze/ utwardzacz/ dodatki specjalne. 4.Wykonanie formy- proces formowania: ręczne/ maszynowe/ na automatycznych liniach formierskich. 5Przygotowanie formy do zalewania ciekłym metalem: włożenie rdzeni do wnęki formy gniazda rdzeniowe/ złożenie formy/ dociśnięcie górnej skrzynki. 6Przygotowanie ciekłego metalu- proces metalurgiczny. 7Zalanie formy Tzal > TL. 8Wybicie odlewu z formy. 9Oczyszczenie odlewu i kontrola jakości. 10Oczyszczanie odlewu w tym odcięcia układu wlewowego. 11Kontrola jakości. ZJAWISKA FIZYCZNE WYSTĘPUJĄCE PRZY WYKONYWANIU ODLEWÓW: 1Proces krystalizacji. 2Proces krzepnięcia. 3Zjawisko skurczu. Krystalizacja: proces przejścia tworzywa metalowego ze stanu ciekłego w stan stały z rozważaniem struktury krystalicznej odlewu. Krystalizacja to: -zarodkowanie: heterogeniczne i homogeniczne- wzrost kryształów: jeżeli zarodek przekroczy wymiar krytyczny. Formy (kształt) kryształów: 1Słupkowe kolumnowe- przy krzepnięciu czystych metali: Al Cu Zn. 2Dendryty- przy stopach metali przy wolniejszym odprowadzaniu ciepła niż przy słupkowych. 3Równoosiowe. Rodzaje krzepnięcia: Krzepnięcie: proces tworzenia odlewu w formie z rozważaniem przepływu ciepła. Krzepnięcie warstwowe- szybkie odprowadzanie ciepła ΔTK << δ1TΔTK / zakres temp. krzepnięcia (TL - TS)δ1T / różnica temp. na przekroju poprzecznym odlewu (TL - TP) / wolne odprowadzanie ciepłaΔTK >> δ1T. Krzepnięcie objętościowe: realizujemy w odlewach o mało zróżnicowanych grubościach ścianek walcowych stopów metali o małym skurczu w zakresie temper krzepnięcia. Sposób ten realizowany jest najczęściej w odlewach cienkościennych. Ten sposób krzepnięcia nazywany jest też krzepnięciem jednoczesnym czas krzepnięcia węzła będzie taki sam jak ścianki. Krzepnięcie kierunkowe występuje gdy odlew będzie miał różną grubość ścianki najpierw krzepną części najcieńsze a później grubsze. Na najgrubszym elemencie stosuje się nadlew. ZJAWISKA SKURCZOWE: εV=αV*(T0 - T1) -skurcz objętościowy/ εL=αL*(T0 - T1) -skurcz liniowy/ αV=3αL / εVC=αVC*(TZAL - TLIKWIDUS) / εVK=αVK*(TLIKWIDUS - TSOLIDUS) -największy udział, decyduje o wielu wadach/ εVS=αVS*(TSOLIDUS - TOTOCZENIA)/ εV=εVC+εVK+εVS -wypadkowy skurcz objętościowy.
RODZAJE SKURCZÓW: 1Swobodny: pustki (jamy skurczowe mikrorzadzizny makrorzadzizny) 2Hamowany: naprężenia odkształcenia pęknięcia. Objętość jamy skurczowej zależy od:1Tzal (temp. zalewania). 2Szybkość zalewania wpływa na rozkład temper. 3ΔTK 4Mechanizm krystalizacji -egzogeniczne-endogeniczny. Sposoby hamowania skurczów 1Ze swobodnym skurczem 2Z mechanicznym hamowaniem skurczu 3Z cieplnym hamowaniem skurczu. WĘZEŁ CIEPLNY: połączenia ścianek lub miejscowe zgrubienie w odlewie nazywamy węzłem cieplnym. Krzepnie on w odlewie jako ostatni i w nim powstają najczęściej jamy skurczowe mikrorzadzizny i makrorzadzizny. Wyróżniamy węzły cieplne typu: RYS> L, U, T, Y, X, Z. Metody określania węzła cieplnego w odlewie: 1Metoda kół wpisanych DW > D1 o co najmniej 20%. 2Metoda izoterm - izosolidusów t3 > t2 > t1. 3Metoda symulacji komputerowej. 4Metoda modułów (praktyczna) M0 = V0 / Fstyg (objętość / powierzchnia stygnięcia) DWA RODZAJE KRZEPNIĘCIA, ŻEBY WYELIMINOWAĆ WADY ZWIĄZANE Z WĘZŁAMI CIEPLNYMI: 1Dobór takiego kształtu odlewu aby proces przebiegał objętościowo. 2Taki dobór kształtu odlewu aby krzepnięcie przebiegało kierunkowo. Krzepnięcie objętościowe realizujemy w odlewach o mało zróżnicowanych grubościach ścianek walcowych stopów metali o małym skurczu w zakresie temper krzepnięcia. Sposób ten realizowany jest najczęściej w odlewach cienkościennych. Ten sposób krzepnięcia nazywany jest też krzepnięciem jednoczesnym czas krzepnięcia węzła będzie taki sam jak ścianki. Krzepnięcie kierunkowe występuje gdy odlew będzie miał różną grubość ścianki najpierw krzepną części najcieńsze a później grubsze. Na najgrubszym elemencie stosuje się nadlew. Nadlew jest to naddatek technologiczny którego zad jest przeniesienie jamy skurczowej z odlewu do tegoż nadlewu. Moduł nadlewu Mn = (1,2 - 1,3)*Mo Mn- moduł nadlewu Mo - moduł odlewu SPOSOBY USUWANIA WAD: 1Konstrukcyjny 2Stosowanie nadlewów krzepnięcie kierunkowe 3Stosowanie ochładzalników. Ochładzalniki- są to naddatki technologiczne zad których jest przyspieszenie procesu krzepnięcia w węźle cieplnym i usunięcie tym samym jamy skurczowej. Podział -ochładzalniki wewnętrzne -ochładzalniki zewnętrzne. Ochładzalniki są wykonywane z takiego samego stopu jak odlew. Ochładzalniki są metalowe, muszą być pokryte izolacyjnym pokryciem które przeciwdziała stopieniu ochładzalnika przy odlewie. Sposoby obniżania objętości nadlewu: 1Stosowanie ochładzalników wraz z nadlewami do 30% 2Stosowanie otulin egzotermicznych 3Stosowanie otulin termicznych 4Stosowanie zasypek egzotermicznych 5Stosowanie podgrzewania prądowego ciekłego metalu 6Stosowanie zalewania przez nadlew Zasięg działania nadlewu: Zasięg działania nadlewu w ściance poziomej wynosi 2 grubości ścianki
Odlewanie do form trwałych: 1Grawitacyjne - kokilowe 2Odśrodkowe - i pod ciśnieniem odśrodkowe 3Ciśnieniowe-niskociśnieniowe 0,03-0,07Mpa-średniociśnieniowe do 20MPa-wysokociśnieniowe do 350MPa 4Ciągłe półciągłe. O zastosowaniu odlewania kokilowego decydują: 1Wielkość serii 2Masa kształt odlewu 3Właściwości odlewnicze stopu 4Wymagana struktura Zalety odlewania kokilowego: 1Większa dokładność wymiarowa i gładkość powierzchni RZ = 20-80μm2.2-3-krotne zmniejszenie naddatków na obróbkę 3Bardziej drobnoziarnista struktura 4Wzrost własności wytrzymałościowych 15-30% Wady odlewania kokilowego: 1Grubość ścianki odlewu >2mm 2Ograniczony kształt 3Niejednorodna struktura na przekroju Gładkość powierzchni RZ: kokilowe 20-80μm ciśnieniowe >1μm piaskowe 80-320μm. Proces technologiczny zalewania kokili (formy metalowej): 1Podgrzanie kokili ok.300°C 2Nałożenie pokrycia ceramicznego ochronnego 3Wlanie metalu 4Krzepnięcie i stygnięcie odlewu 5Usunięcie odlewu z kokili. Zadania pokrycia ceramicznego: 1Spowolnienie szybkości odprowadzania ciepła przez kokilę 2Zabezpieczenie powierzchni kokili przed chemicznym oddziaływaniem ciekłego metale. Odlewanie ciśnieniowe: do formy metalowej ciekły metal wprowadzany jest pod ciśnieniem większym od atmosferycznego Zalety odlewania ciśnieniowego: 1Duża wydajność 500 zalań / godzinę 2Bardzo dobre odwzorowanie kształtu 3Duży uzysk - mały układ wlewowy 4Cienkie ścianki <1mm, naddatki 0,3-0,5 mm. Wady odlewania ciśnieniowego:1Kształt i wielkość odlewu masa 2Drogie maszyny3.Min. 3000-4000 odlewów / formę 4Drogie formy Zalety odlewania niskociśnieniowego: 1Większy uzysk o 90% 2Większe Rm 3Lepsze odwzorowanie kształtu 4Możliwość stosowania rdzeni 5Niskie koszty oprzyrządowania w porównaniu z wysokociśnieniowym. Maszyny ciśnieniowe: 1Z gorącą komorą 2Z zimną komorą. Odlewanie odśrodkowe dzielimy na: 1Odlewanie do form z poziomą osią wirowania 2Odlewanie do form z pionową osią wirowania 3Pod ciśnieniem odśrodkowym. Cechy odlewania odśrodkowego: 1Wzrost własności wytrzymałościowych do 60% 2Ograniczenie zagazowania odlewu 3Duży uzysk eliminacja układu wlewowego 4Brak rdzeni 5Naddatki na obróbkę są mniejsze Odlewanie ciągłe: 1Poziome stosowany przy stopach metali nieżelaznych 2Pionowe (stal)
Stopy odlewnicze w '94 roku w produkcji światowej odlewów: -żeliwo szare 59% -żeliwo sferoidalne 17% -żeliwo ciągliwe 3% -stopy Zn 2% -stopy Cu 2% -stopy Al 8% -staliwo 9% -stopy Mg <1% Właściwości odlewnicze żeliwa: 1Lejność spirala lejności 2Skłonność do grafityzacji próba klinowa 3Skurcz odlewniczy 4Skłonność do tworzenia jam skurczowych i porowatości 5Skłonność do powstawania naprężeń próba prętowa 6Wrażliwość na grubość ścianki próba schodkowa Próba prętowa δr = (Fm / Fc)*RmFm - część przekroju „zerwanego”. Żeliwo Stop żelaza z węglem oraz krzemem ( Si ), manganem ( Mn ), fosforem ( P ) i siarką ( S ). W PN oznacza się, np.: -żeliwo szare: Zl.10, Zl.15-żeliwo ciągliwe: białe ZcB3504, czarne ZcC3006, perlityczne ZcP4507 -żeliwo sferoidalne: perlityczne ZsP45, ferrytyczne ZsF05 -żeliwo stopowe: krzemowe ZlSi5, chromowe ZlCr0, 3Żeliwo sferoidalne Jest to żeliwo szare, w którym grafit już podczas krzepnięcia przyjmuje już postać kulistą wskutek modyfikacji stopem magnezu z niklem lub magnezu z miedzią. Żeliwo szare zawiera powyżej 2% C oraz inne domieszki i zanieczyszczenia. W zależności od struktury podłoża, w którym znajdują się kulki grafitu rozróżnia się: ferrytyczne i perlityczne. Stopień nasycenia eutektycznego żeliwa Sc = Cc / Ceut Cc - całkowita zawartość węgla w żeliwie Podział-pod eutektyczne Sc<1 -eutektyczne Sc=1-nad eutektyczne Sc>1Podział żeliwa 1Żeliwo białe C→Fe3C 2Żeliwo połowiczne C→grafit+Fe3C 3Żeliwo szare C→grafit 4Żeliwo wermikularne (grafit krętkowy) 5Żeliwo sferoidalne (grafit kulkowy) 6Żeliwo ciągliwe (węgiel żarzenia). Grafityzatory, stabilizatory, antygrafityzatory 1Grafityzatory - sprzyjają wydzielaniu Cgr (Al, Cu, Si, Ti, C, Ni) 2Stabilizatory - stabilizują strukturę (Nb) 3Antygrafityzatory - przeciwdziałają grafityzacji (W, Mn, Mo, Cr,V, S, Mg, Ca). Staliwo Stop żelaza z węglem nie przerobiony plastycznie z zawartością C = 0,1-0,6% Brąz Stop Cu z cyną Sn Mosiądz Stop Cu z Zn Silumin Stop aluminium z Si
FORMA ODLEW: naczynie wykonane z masy formierskiej lub innych tworzyw która ma odpowiednio ukształtowaną wnękę do którego wlewamy ciekły metal. Podział form odlewniczych: 1Nietrwała: piaskowa. 2Półtrwała 3Trwała. Forma nietrwała: forma którą należy zniszczyć po odlaniu. Forma półtrwała: można wykonać kilka odlewów odlew bardzo prosty np. walca. Forma trwała: można wykonać do kilku tysięcy odlewów. BUDOWA FORMY ODLEWNICZEJ RYS> 1Górna dolna skrzynka formierska. 2Wnęka formy. 3Układ wlewowy: WG wlew główny/ ZW zbiornik wlewowy/ BŻ belka żużlowa/ WD wlew doprowadzający. 4Przelew kanał pionowy. 5Q - ciężarki. 6Otwory odpowietrzające zwiększają przepuszczalność gazów. ZADANIA UKŁADU WLEWOWEGO: 1Doprowadzenie ciekłego metalu do wnęki formy z odpowiednią prędkością bez zasysania powietrza. 2Wywołanie odpowiedniego pola temp. wywołanie odpowiedniego rozkładu temp. w odlewie. 3Wychwycenie zanieczyszczeń głównie niemetalicznych wymurówka pieca i kadzi ZADANIA PRZELEWU: 1Sygnalizacja całego wypełnienia ciekłym metalem. 2Usuwanie zanieczyszczeń gazowych i lżejszych od metalu tlenki metali i wymurówka pieca i kadzi. Forma odlewnicza by ją wykonać musimy wykonać model odlewniczy z drewna metalu lub tworzyw sztucznych. Model jest większy od gotowego wyrobu o wartość skurczu metalu. Rdzenie odlewnicze wykonane są z masy rdzeniowej wewn. pow. odlewu odwzorowane są przez rdzeń odlewniczy. Zespół modelowy: 1M zasadniczy. 2M układu wlewowego. 3Rdzennica. 4Wzorniki przymiary. PROJ TECHNOL WYK ODLEWU: 1 Rys surowego modelu zawiera: a)Klasa dokładności: I - VII chropowat powierz: C10, C20, C160, C320/ 2Powierzchnia podziału i położenie odlewu w form: oznaczenie/ powierzchnia podziału umożliwia wyjęcie modelu z formy/ powierzchni podziału powinno być jak najmniej/ odpowiedzialne części odlewu umieszczać w jednej skrzynce formy najlepiej w dolnej. 3Naddatki na obróbkę skrawaniem. 4Naddatki technologiczne: pochylenia odlewnicze/ wypełnienia małych otworów/ ukształtowanie połączeń ścianek/ żebra skurczowe 5Bazy obróbkowe. 6Układ wlewowy i zasilający 7Skurcz tworzywa. Układ wlewowy FWD = Q/(1,1*S*K) [cm2] dla żeliwa/ K = Q/V Q masa odlewu/ S-współczyn zależny od g/ K-ciężarowa szybkość zalewania formy/ FWD : FBŻ : FWG = 1 : 1,2 : 1,4 Skurcz żeliwo szare: 1% staliwo: 1,5-2,5% metale nieżelazne: 1-2% PROCES TECHNOLOGICZNY WYKONANIA ODLEWU W FORMIE PIASKOWEJ: 1Projekt: rys surowego odlewu/ rys koncepcji odlewania. 2Wykonanie zestawu modelowego: m zasadniczy/ m układu wlewowego/ rdzennice. 3Przygotowanie masy formierskiej: osnowa/ spoiwo lepiszcze/ utwardzacz/ dodatki specjalne. 4.Wykonanie formy- proces formowania: ręczne/ maszynowe/ na automatycznych liniach formierskich. 5Przygotowanie formy do zalewania ciekłym metalem: włożenie rdzeni do wnęki formy gniazda rdzeniowe/ złożenie formy/ dociśnięcie górnej skrzynki. 6Przygotowanie ciekłego metalu- proces metalurgiczny. 7Zalanie formy Tzal > TL. 8Wybicie odlewu z formy. 9Oczyszczenie odlewu i kontrola jakości. 10Oczyszczanie odlewu w tym odcięcia układu wlewowego. 11Kontrola jakości. ZJAWISKA FIZYCZNE WYSTĘPUJĄCE PRZY WYKONYWANIU ODLEWÓW: 1Proces krystalizacji. 2Proces krzepnięcia. 3Zjawisko skurczu. Krystalizacja: proces przejścia tworzywa metalowego ze stanu ciekłego w stan stały z rozważaniem struktury krystalicznej odlewu. Krystalizacja to: -zarodkowanie: heterogeniczne i homogeniczne- wzrost kryształów: jeżeli zarodek przekroczy wymiar krytyczny. Formy (kształt) kryształów: 1Słupkowe kolumnowe- przy krzepnięciu czystych metali: Al Cu Zn. 2Dendryty- przy stopach metali przy wolniejszym odprowadzaniu ciepła niż przy słupkowych. 3Równoosiowe. Rodzaje krzepnięcia: Krzepnięcie: proces tworzenia odlewu w formie z rozważaniem przepływu ciepła. Krzepnięcie warstwowe- szybkie odprowadzanie ciepła ΔTK << δ1TΔTK / zakres temp. krzepnięcia (TL - TS)δ1T / różnica temp. na przekroju poprzecznym odlewu (TL - TP) / wolne odprowadzanie ciepłaΔTK >> δ1T. Krzepnięcie objętościowe: realizujemy w odlewach o mało zróżnicowanych grubościach ścianek walcowych stopów metali o małym skurczu w zakresie temper krzepnięcia. Sposób ten realizowany jest najczęściej w odlewach cienkościennych. Ten sposób krzepnięcia nazywany jest też krzepnięciem jednoczesnym czas krzepnięcia węzła będzie taki sam jak ścianki. Krzepnięcie kierunkowe występuje gdy odlew będzie miał różną grubość ścianki najpierw krzepną części najcieńsze a później grubsze. Na najgrubszym elemencie stosuje się nadlew. ZJAWISKA SKURCZOWE: εV=αV*(T0 - T1) -skurcz objętościowy/ εL=αL*(T0 - T1) -skurcz liniowy/ αV=3αL / εVC=αVC*(TZAL - TLIKWIDUS) / εVK=αVK*(TLIKWIDUS - TSOLIDUS) -największy udział, decyduje o wielu wadach/ εVS=αVS*(TSOLIDUS - TOTOCZENIA)/ εV=εVC+εVK+εVS -wypadkowy skurcz objętościowy.
RODZAJE SKURCZÓW: 1Swobodny: pustki (jamy skurczowe mikrorzadzizny makrorzadzizny) 2Hamowany: naprężenia odkształcenia pęknięcia. Objętość jamy skurczowej zależy od:1Tzal (temp. zalewania). 2Szybkość zalewania wpływa na rozkład temper. 3ΔTK 4Mechanizm krystalizacji -egzogeniczne-endogeniczny. Sposoby hamowania skurczów 1Ze swobodnym skurczem 2Z mechanicznym hamowaniem skurczu 3Z cieplnym hamowaniem skurczu. WĘZEŁ CIEPLNY: połączenia ścianek lub miejscowe zgrubienie w odlewie nazywamy węzłem cieplnym. Krzepnie on w odlewie jako ostatni i w nim powstają najczęściej jamy skurczowe mikrorzadzizny i makrorzadzizny. Wyróżniamy węzły cieplne typu: RYS> L, U, T, Y, X, Z. Metody określania węzła cieplnego w odlewie: 1Metoda kół wpisanych DW > D1 o co najmniej 20%. 2Metoda izoterm - izosolidusów t3 > t2 > t1. 3Metoda symulacji komputerowej. 4Metoda modułów (praktyczna) M0 = V0 / Fstyg (objętość / powierzchnia stygnięcia) DWA RODZAJE KRZEPNIĘCIA, ŻEBY WYELIMINOWAĆ WADY ZWIĄZANE Z WĘZŁAMI CIEPLNYMI: 1Dobór takiego kształtu odlewu aby proces przebiegał objętościowo. 2Taki dobór kształtu odlewu aby krzepnięcie przebiegało kierunkowo. Krzepnięcie objętościowe realizujemy w odlewach o mało zróżnicowanych grubościach ścianek walcowych stopów metali o małym skurczu w zakresie temper krzepnięcia. Sposób ten realizowany jest najczęściej w odlewach cienkościennych. Ten sposób krzepnięcia nazywany jest też krzepnięciem jednoczesnym czas krzepnięcia węzła będzie taki sam jak ścianki. Krzepnięcie kierunkowe występuje gdy odlew będzie miał różną grubość ścianki najpierw krzepną części najcieńsze a później grubsze. Na najgrubszym elemencie stosuje się nadlew. Nadlew jest to naddatek technologiczny którego zad jest przeniesienie jamy skurczowej z odlewu do tegoż nadlewu. Moduł nadlewu Mn = (1,2 - 1,3)*Mo Mn- moduł nadlewu Mo - moduł odlewu SPOSOBY USUWANIA WAD: 1Konstrukcyjny 2Stosowanie nadlewów krzepnięcie kierunkowe 3Stosowanie ochładzalników. Ochładzalniki- są to naddatki technologiczne zad których jest przyspieszenie procesu krzepnięcia w węźle cieplnym i usunięcie tym samym jamy skurczowej. Podział -ochładzalniki wewnętrzne -ochładzalniki zewnętrzne. Ochładzalniki są wykonywane z takiego samego stopu jak odlew. Ochładzalniki są metalowe, muszą być pokryte izolacyjnym pokryciem które przeciwdziała stopieniu ochładzalnika przy odlewie. Sposoby obniżania objętości nadlewu: 1Stosowanie ochładzalników wraz z nadlewami do 30% 2Stosowanie otulin egzotermicznych 3Stosowanie otulin termicznych 4Stosowanie zasypek egzotermicznych 5Stosowanie podgrzewania prądowego ciekłego metalu 6Stosowanie zalewania przez nadlew Zasięg działania nadlewu: Zasięg działania nadlewu w ściance poziomej wynosi 2 grubości ścianki
Odlewanie do form trwałych: 1Grawitacyjne - kokilowe 2Odśrodkowe - i pod ciśnieniem odśrodkowe 3Ciśnieniowe-niskociśnieniowe 0,03-0,07Mpa-średniociśnieniowe do 20MPa-wysokociśnieniowe do 350MPa 4Ciągłe półciągłe. O zastosowaniu odlewania kokilowego decydują: 1Wielkość serii 2Masa kształt odlewu 3Właściwości odlewnicze stopu 4Wymagana struktura Zalety odlewania kokilowego: 1Większa dokładność wymiarowa i gładkość powierzchni RZ = 20-80μm2.2-3-krotne zmniejszenie naddatków na obróbkę 3Bardziej drobnoziarnista struktura 4Wzrost własności wytrzymałościowych 15-30% Wady odlewania kokilowego: 1Grubość ścianki odlewu >2mm 2Ograniczony kształt 3Niejednorodna struktura na przekroju Gładkość powierzchni RZ: kokilowe 20-80μm ciśnieniowe >1μm piaskowe 80-320μm. Proces technologiczny zalewania kokili (formy metalowej): 1Podgrzanie kokili ok.300°C 2Nałożenie pokrycia ceramicznego ochronnego 3Wlanie metalu 4Krzepnięcie i stygnięcie odlewu 5Usunięcie odlewu z kokili. Zadania pokrycia ceramicznego: 1Spowolnienie szybkości odprowadzania ciepła przez kokilę 2Zabezpieczenie powierzchni kokili przed chemicznym oddziaływaniem ciekłego metale. Odlewanie ciśnieniowe: do formy metalowej ciekły metal wprowadzany jest pod ciśnieniem większym od atmosferycznego Zalety odlewania ciśnieniowego: 1Duża wydajność 500 zalań / godzinę 2Bardzo dobre odwzorowanie kształtu 3Duży uzysk - mały układ wlewowy 4Cienkie ścianki <1mm, naddatki 0,3-0,5 mm. Wady odlewania ciśnieniowego:1Kształt i wielkość odlewu masa 2Drogie maszyny3.Min. 3000-4000 odlewów / formę 4Drogie formy Zalety odlewania niskociśnieniowego: 1Większy uzysk o 90% 2Większe Rm 3Lepsze odwzorowanie kształtu 4Możliwość stosowania rdzeni 5Niskie koszty oprzyrządowania w porównaniu z wysokociśnieniowym. Maszyny ciśnieniowe: 1Z gorącą komorą 2Z zimną komorą. Odlewanie odśrodkowe dzielimy na: 1Odlewanie do form z poziomą osią wirowania 2Odlewanie do form z pionową osią wirowania 3Pod ciśnieniem odśrodkowym. Cechy odlewania odśrodkowego: 1Wzrost własności wytrzymałościowych do 60% 2Ograniczenie zagazowania odlewu 3Duży uzysk eliminacja układu wlewowego 4Brak rdzeni 5Naddatki na obróbkę są mniejsze Odlewanie ciągłe: 1Poziome stosowany przy stopach metali nieżelaznych 2Pionowe (stal)
Stopy odlewnicze w '94 roku w produkcji światowej odlewów: -żeliwo szare 59% -żeliwo sferoidalne 17% -żeliwo ciągliwe 3% -stopy Zn 2% -stopy Cu 2% -stopy Al 8% -staliwo 9% -stopy Mg <1% Właściwości odlewnicze żeliwa: 1Lejność spirala lejności 2Skłonność do grafityzacji próba klinowa 3Skurcz odlewniczy 4Skłonność do tworzenia jam skurczowych i porowatości 5Skłonność do powstawania naprężeń próba prętowa 6Wrażliwość na grubość ścianki próba schodkowa Próba prętowa δr = (Fm / Fc)*RmFm - część przekroju „zerwanego”. Żeliwo Stop żelaza z węglem oraz krzemem ( Si ), manganem ( Mn ), fosforem ( P ) i siarką ( S ). W PN oznacza się, np.: -żeliwo szare: Zl.10, Zl.15-żeliwo ciągliwe: białe ZcB3504, czarne ZcC3006, perlityczne ZcP4507 -żeliwo sferoidalne: perlityczne ZsP45, ferrytyczne ZsF05 -żeliwo stopowe: krzemowe ZlSi5, chromowe ZlCr0, 3Żeliwo sferoidalne Jest to żeliwo szare, w którym grafit już podczas krzepnięcia przyjmuje już postać kulistą wskutek modyfikacji stopem magnezu z niklem lub magnezu z miedzią. Żeliwo szare zawiera powyżej 2% C oraz inne domieszki i zanieczyszczenia. W zależności od struktury podłoża, w którym znajdują się kulki grafitu rozróżnia się: ferrytyczne i perlityczne. Stopień nasycenia eutektycznego żeliwa Sc = Cc / Ceut Cc - całkowita zawartość węgla w żeliwie Podział-pod eutektyczne Sc<1 -eutektyczne Sc=1-nad eutektyczne Sc>1Podział żeliwa 1Żeliwo białe C→Fe3C 2Żeliwo połowiczne C→grafit+Fe3C 3Żeliwo szare C→grafit 4Żeliwo wermikularne (grafit krętkowy) 5Żeliwo sferoidalne (grafit kulkowy) 6Żeliwo ciągliwe (węgiel żarzenia). Grafityzatory, stabilizatory, antygrafityzatory 1Grafityzatory - sprzyjają wydzielaniu Cgr (Al, Cu, Si, Ti, C, Ni) 2Stabilizatory - stabilizują strukturę (Nb) 3Antygrafityzatory - przeciwdziałają grafityzacji (W, Mn, Mo, Cr,V, S, Mg, Ca). Staliwo Stop żelaza z węglem nie przerobiony plastycznie z zawartością C = 0,1-0,6% Brąz Stop Cu z cyną Sn Mosiądz Stop Cu z Zn Silumin Stop aluminium z Si
FORMA ODLEW: naczynie wykonane z masy formierskiej lub innych tworzyw która ma odpowiednio ukształtowaną wnękę do którego wlewamy ciekły metal. Podział form odlewniczych: 1Nietrwała: piaskowa. 2Półtrwała 3Trwała. Forma nietrwała: forma którą należy zniszczyć po odlaniu. Forma półtrwała: można wykonać kilka odlewów odlew bardzo prosty np. walca. Forma trwała: można wykonać do kilku tysięcy odlewów. BUDOWA FORMY ODLEWNICZEJ RYS> 1Górna dolna skrzynka formierska. 2Wnęka formy. 3Układ wlewowy: WG wlew główny/ ZW zbiornik wlewowy/ BŻ belka żużlowa/ WD wlew doprowadzający. 4Przelew kanał pionowy. 5Q - ciężarki. 6Otwory odpowietrzające zwiększają przepuszczalność gazów. ZADANIA UKŁADU WLEWOWEGO: 1Doprowadzenie ciekłego metalu do wnęki formy z odpowiednią prędkością bez zasysania powietrza. 2Wywołanie odpowiedniego pola temp. wywołanie odpowiedniego rozkładu temp. w odlewie. 3Wychwycenie zanieczyszczeń głównie niemetalicznych wymurówka pieca i kadzi ZADANIA PRZELEWU: 1Sygnalizacja całego wypełnienia ciekłym metalem. 2Usuwanie zanieczyszczeń gazowych i lżejszych od metalu tlenki metali i wymurówka pieca i kadzi. Forma odlewnicza by ją wykonać musimy wykonać model odlewniczy z drewna metalu lub tworzyw sztucznych. Model jest większy od gotowego wyrobu o wartość skurczu metalu. Rdzenie odlewnicze wykonane są z masy rdzeniowej wewn. pow. odlewu odwzorowane są przez rdzeń odlewniczy. Zespół modelowy: 1M zasadniczy. 2M układu wlewowego. 3Rdzennica. 4Wzorniki przymiary. PROJ TECHNOL WYK ODLEWU: 1 Rys surowego modelu zawiera: a)Klasa dokładności: I - VII chropowat powierz: C10, C20, C160, C320/ 2Powierzchnia podziału i położenie odlewu w form: oznaczenie/ powierzchnia podziału umożliwia wyjęcie modelu z formy/ powierzchni podziału powinno być jak najmniej/ odpowiedzialne części odlewu umieszczać w jednej skrzynce formy najlepiej w dolnej. 3Naddatki na obróbkę skrawaniem. 4Naddatki technologiczne: pochylenia odlewnicze/ wypełnienia małych otworów/ ukształtowanie połączeń ścianek/ żebra skurczowe 5Bazy obróbkowe. 6Układ wlewowy i zasilający 7Skurcz tworzywa. Układ wlewowy FWD = Q/(1,1*S*K) [cm2] dla żeliwa/ K = Q/V Q masa odlewu/ S-współczyn zależny od g/ K-ciężarowa szybkość zalewania formy/ FWD : FBŻ : FWG = 1 : 1,2 : 1,4 Skurcz żeliwo szare: 1% staliwo: 1,5-2,5% metale nieżelazne: 1-2% PROCES TECHNOLOGICZNY WYKONANIA ODLEWU W FORMIE PIASKOWEJ: 1Projekt: rys surowego odlewu/ rys koncepcji odlewania. 2Wykonanie zestawu modelowego: m zasadniczy/ m układu wlewowego/ rdzennice. 3Przygotowanie masy formierskiej: osnowa/ spoiwo lepiszcze/ utwardzacz/ dodatki specjalne. 4.Wykonanie formy- proces formowania: ręczne/ maszynowe/ na automatycznych liniach formierskich. 5Przygotowanie formy do zalewania ciekłym metalem: włożenie rdzeni do wnęki formy gniazda rdzeniowe/ złożenie formy/ dociśnięcie górnej skrzynki. 6Przygotowanie ciekłego metalu- proces metalurgiczny. 7Zalanie formy Tzal > TL. 8Wybicie odlewu z formy. 9Oczyszczenie odlewu i kontrola jakości. 10Oczyszczanie odlewu w tym odcięcia układu wlewowego. 11Kontrola jakości. ZJAWISKA FIZYCZNE WYSTĘPUJĄCE PRZY WYKONYWANIU ODLEWÓW: 1Proces krystalizacji. 2Proces krzepnięcia. 3Zjawisko skurczu. Krystalizacja: proces przejścia tworzywa metalowego ze stanu ciekłego w stan stały z rozważaniem struktury krystalicznej odlewu. Krystalizacja to: -zarodkowanie: heterogeniczne i homogeniczne- wzrost kryształów: jeżeli zarodek przekroczy wymiar krytyczny. Formy (kształt) kryształów: 1Słupkowe kolumnowe- przy krzepnięciu czystych metali: Al Cu Zn. 2Dendryty- przy stopach metali przy wolniejszym odprowadzaniu ciepła niż przy słupkowych. 3Równoosiowe. Rodzaje krzepnięcia: Krzepnięcie: proces tworzenia odlewu w formie z rozważaniem przepływu ciepła. Krzepnięcie warstwowe- szybkie odprowadzanie ciepła ΔTK << δ1TΔTK / zakres temp. krzepnięcia (TL - TS)δ1T / różnica temp. na przekroju poprzecznym odlewu (TL - TP) / wolne odprowadzanie ciepłaΔTK >> δ1T. Krzepnięcie objętościowe: realizujemy w odlewach o mało zróżnicowanych grubościach ścianek walcowych stopów metali o małym skurczu w zakresie temper krzepnięcia. Sposób ten realizowany jest najczęściej w odlewach cienkościennych. Ten sposób krzepnięcia nazywany jest też krzepnięciem jednoczesnym czas krzepnięcia węzła będzie taki sam jak ścianki. Krzepnięcie kierunkowe występuje gdy odlew będzie miał różną grubość ścianki najpierw krzepną części najcieńsze a później grubsze. Na najgrubszym elemencie stosuje się nadlew. ZJAWISKA SKURCZOWE: εV=αV*(T0 - T1) -skurcz objętościowy/ εL=αL*(T0 - T1) -skurcz liniowy/ αV=3αL / εVC=αVC*(TZAL - TLIKWIDUS) / εVK=αVK*(TLIKWIDUS - TSOLIDUS) -największy udział, decyduje o wielu wadach/ εVS=αVS*(TSOLIDUS - TOTOCZENIA)/ εV=εVC+εVK+εVS -wypadkowy skurcz objętościowy.
RODZAJE SKURCZÓW: 1Swobodny: pustki (jamy skurczowe mikrorzadzizny makrorzadzizny) 2Hamowany: naprężenia odkształcenia pęknięcia. Objętość jamy skurczowej zależy od:1Tzal (temp. zalewania). 2Szybkość zalewania wpływa na rozkład temper. 3ΔTK 4Mechanizm krystalizacji -egzogeniczne-endogeniczny. Sposoby hamowania skurczów 1Ze swobodnym skurczem 2Z mechanicznym hamowaniem skurczu 3Z cieplnym hamowaniem skurczu. WĘZEŁ CIEPLNY: połączenia ścianek lub miejscowe zgrubienie w odlewie nazywamy węzłem cieplnym. Krzepnie on w odlewie jako ostatni i w nim powstają najczęściej jamy skurczowe mikrorzadzizny i makrorzadzizny. Wyróżniamy węzły cieplne typu: RYS> L, U, T, Y, X, Z. Metody określania węzła cieplnego w odlewie: 1Metoda kół wpisanych DW > D1 o co najmniej 20%. 2Metoda izoterm - izosolidusów t3 > t2 > t1. 3Metoda symulacji komputerowej. 4Metoda modułów (praktyczna) M0 = V0 / Fstyg (objętość / powierzchnia stygnięcia) DWA RODZAJE KRZEPNIĘCIA, ŻEBY WYELIMINOWAĆ WADY ZWIĄZANE Z WĘZŁAMI CIEPLNYMI: 1Dobór takiego kształtu odlewu aby proces przebiegał objętościowo. 2Taki dobór kształtu odlewu aby krzepnięcie przebiegało kierunkowo. Krzepnięcie objętościowe realizujemy w odlewach o mało zróżnicowanych grubościach ścianek walcowych stopów metali o małym skurczu w zakresie temper krzepnięcia. Sposób ten realizowany jest najczęściej w odlewach cienkościennych. Ten sposób krzepnięcia nazywany jest też krzepnięciem jednoczesnym czas krzepnięcia węzła będzie taki sam jak ścianki. Krzepnięcie kierunkowe występuje gdy odlew będzie miał różną grubość ścianki najpierw krzepną części najcieńsze a później grubsze. Na najgrubszym elemencie stosuje się nadlew. Nadlew jest to naddatek technologiczny którego zad jest przeniesienie jamy skurczowej z odlewu do tegoż nadlewu. Moduł nadlewu Mn = (1,2 - 1,3)*Mo Mn- moduł nadlewu Mo - moduł odlewu SPOSOBY USUWANIA WAD: 1Konstrukcyjny 2Stosowanie nadlewów krzepnięcie kierunkowe 3Stosowanie ochładzalników. Ochładzalniki- są to naddatki technologiczne zad których jest przyspieszenie procesu krzepnięcia w węźle cieplnym i usunięcie tym samym jamy skurczowej. Podział -ochładzalniki wewnętrzne -ochładzalniki zewnętrzne. Ochładzalniki są wykonywane z takiego samego stopu jak odlew. Ochładzalniki są metalowe, muszą być pokryte izolacyjnym pokryciem które przeciwdziała stopieniu ochładzalnika przy odlewie. Sposoby obniżania objętości nadlewu: 1Stosowanie ochładzalników wraz z nadlewami do 30% 2Stosowanie otulin egzotermicznych 3Stosowanie otulin termicznych 4Stosowanie zasypek egzotermicznych 5Stosowanie podgrzewania prądowego ciekłego metalu 6Stosowanie zalewania przez nadlew Zasięg działania nadlewu: Zasięg działania nadlewu w ściance poziomej wynosi 2 grubości ścianki
Odlewanie do form trwałych: 1Grawitacyjne - kokilowe 2Odśrodkowe - i pod ciśnieniem odśrodkowe 3Ciśnieniowe-niskociśnieniowe 0,03-0,07Mpa-średniociśnieniowe do 20MPa-wysokociśnieniowe do 350MPa 4Ciągłe półciągłe. O zastosowaniu odlewania kokilowego decydują: 1Wielkość serii 2Masa kształt odlewu 3Właściwości odlewnicze stopu 4Wymagana struktura Zalety odlewania kokilowego: 1Większa dokładność wymiarowa i gładkość powierzchni RZ = 20-80μm2.2-3-krotne zmniejszenie naddatków na obróbkę 3Bardziej drobnoziarnista struktura 4Wzrost własności wytrzymałościowych 15-30% Wady odlewania kokilowego: 1Grubość ścianki odlewu >2mm 2Ograniczony kształt 3Niejednorodna struktura na przekroju Gładkość powierzchni RZ: kokilowe 20-80μm ciśnieniowe >1μm piaskowe 80-320μm. Proces technologiczny zalewania kokili (formy metalowej): 1Podgrzanie kokili ok.300°C 2Nałożenie pokrycia ceramicznego ochronnego 3Wlanie metalu 4Krzepnięcie i stygnięcie odlewu 5Usunięcie odlewu z kokili. Zadania pokrycia ceramicznego: 1Spowolnienie szybkości odprowadzania ciepła przez kokilę 2Zabezpieczenie powierzchni kokili przed chemicznym oddziaływaniem ciekłego metale. Odlewanie ciśnieniowe: do formy metalowej ciekły metal wprowadzany jest pod ciśnieniem większym od atmosferycznego Zalety odlewania ciśnieniowego: 1Duża wydajność 500 zalań / godzinę 2Bardzo dobre odwzorowanie kształtu 3Duży uzysk - mały układ wlewowy 4Cienkie ścianki <1mm, naddatki 0,3-0,5 mm. Wady odlewania ciśnieniowego:1Kształt i wielkość odlewu masa 2Drogie maszyny3.Min. 3000-4000 odlewów / formę 4Drogie formy Zalety odlewania niskociśnieniowego: 1Większy uzysk o 90% 2Większe Rm 3Lepsze odwzorowanie kształtu 4Możliwość stosowania rdzeni 5Niskie koszty oprzyrządowania w porównaniu z wysokociśnieniowym. Maszyny ciśnieniowe: 1Z gorącą komorą 2Z zimną komorą. Odlewanie odśrodkowe dzielimy na: 1Odlewanie do form z poziomą osią wirowania 2Odlewanie do form z pionową osią wirowania 3Pod ciśnieniem odśrodkowym. Cechy odlewania odśrodkowego: 1Wzrost własności wytrzymałościowych do 60% 2Ograniczenie zagazowania odlewu 3Duży uzysk eliminacja układu wlewowego 4Brak rdzeni 5Naddatki na obróbkę są mniejsze Odlewanie ciągłe: 1Poziome stosowany przy stopach metali nieżelaznych 2Pionowe (stal)
Stopy odlewnicze w '94 roku w produkcji światowej odlewów: -żeliwo szare 59% -żeliwo sferoidalne 17% -żeliwo ciągliwe 3% -stopy Zn 2% -stopy Cu 2% -stopy Al 8% -staliwo 9% -stopy Mg <1% Właściwości odlewnicze żeliwa: 1Lejność spirala lejności 2Skłonność do grafityzacji próba klinowa 3Skurcz odlewniczy 4Skłonność do tworzenia jam skurczowych i porowatości 5Skłonność do powstawania naprężeń próba prętowa 6Wrażliwość na grubość ścianki próba schodkowa Próba prętowa δr = (Fm / Fc)*RmFm - część przekroju „zerwanego”. Żeliwo Stop żelaza z węglem oraz krzemem ( Si ), manganem ( Mn ), fosforem ( P ) i siarką ( S ). W PN oznacza się, np.: -żeliwo szare: Zl.10, Zl.15-żeliwo ciągliwe: białe ZcB3504, czarne ZcC3006, perlityczne ZcP4507 -żeliwo sferoidalne: perlityczne ZsP45, ferrytyczne ZsF05 -żeliwo stopowe: krzemowe ZlSi5, chromowe ZlCr0, 3Żeliwo sferoidalne Jest to żeliwo szare, w którym grafit już podczas krzepnięcia przyjmuje już postać kulistą wskutek modyfikacji stopem magnezu z niklem lub magnezu z miedzią. Żeliwo szare zawiera powyżej 2% C oraz inne domieszki i zanieczyszczenia. W zależności od struktury podłoża, w którym znajdują się kulki grafitu rozróżnia się: ferrytyczne i perlityczne. Stopień nasycenia eutektycznego żeliwa Sc = Cc / Ceut Cc - całkowita zawartość węgla w żeliwie Podział-pod eutektyczne Sc<1 -eutektyczne Sc=1-nad eutektyczne Sc>1Podział żeliwa 1Żeliwo białe C→Fe3C 2Żeliwo połowiczne C→grafit+Fe3C 3Żeliwo szare C→grafit 4Żeliwo wermikularne (grafit krętkowy) 5Żeliwo sferoidalne (grafit kulkowy) 6Żeliwo ciągliwe (węgiel żarzenia). Grafityzatory, stabilizatory, antygrafityzatory 1Grafityzatory - sprzyjają wydzielaniu Cgr (Al, Cu, Si, Ti, C, Ni) 2Stabilizatory - stabilizują strukturę (Nb) 3Antygrafityzatory - przeciwdziałają grafityzacji (W, Mn, Mo, Cr,V, S, Mg, Ca). Staliwo Stop żelaza z węglem nie przerobiony plastycznie z zawartością C = 0,1-0,6% Brąz Stop Cu z cyną Sn Mosiądz Stop Cu z Zn Silumin Stop aluminium z Si
- 11 -