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

Materiał formy i metoda odlewania	Rodzaj odlewanego stopy i grubość ścianki	Wielkość odlewu i chropowatość powierzchni
Forma piaskowa - odelwanie grawitacyjne	Żeliwo szare 3 Żeliwo białe 3-4 Staliwo 5 - 7 Stopy Cu Al. 3 - 5	Wielkośći: małe, średnie, duże, Chropowatość średnia duża
Forma skorupowa - grawitacyjne	Staliwo 4- 5 Żeliwo 2,5-3	Gładka powierzchnia skomplikowane kształty, do 100 kg
Forma wykonana metodą wytapianych modeli	Staliwo 2,5 Stopy Al. Mg 1,3 -1,5 Brąz berylowy 1	Małe, bardzo małe. Duża gładkość powierchni
Kokila	Staliwo 10 - 12 Żeliwo 5 - 6 Stopy Al. Mg 4	Małe średnie wielkie Duża gładkość
Forma Metalowa - ciśnieniowe	Stopy Cu - 1,5 - 2 stopy Al. Mg - 0,8 - 1,2 Stopy Pb, Zn, Sn - 0,6 - 1	Duża gładkość powierzchni
Forma metalowa - odśrodkowe	Al. Mg - 1,0	Małe obrotowe, duża gładkość powierzchni

2. Opisać formowanie metodą modeli wytapianych

Cechy metody:

- model wytopiony z mieszanki łatwotopliwej, jednorazowej

- masa formerska ma konstrukcję gęstej cieczy

- forma wykonana z materiałów ceramicznych - postać nie dzielonej skorupy

Operacje:

1. wykoanienie modeli z masy woskowej niskotopliwej: mieszanina wosku Montana, roślinnego, parafiny, stearyny z dodatkiem 2 - % polietylenu. Wykonanie w metalowej matrycy . temp 45-55C

2. Połączenie pojedynczych modeli w zespoły i dołączenie do układu wlewowego za pomocą lutownicy (choinka modeli)

3. Przygotowanie masy ceramicznej: mączka egrkonowa + spoiwa tj: krzemian etylu, krzemian sodu itp., Konsystencja gęstej cieczy

4. Wytwarzanie formy - zanurzenie 5 - 8 razy w masie ceramicznej. Po każdym zanurzeniu obsypuje się drobno ziarnistym materialem ceramicznym i utwardza przez suszenie na powietrzu.

5.Wytopienie modeli i układu wlewowego; utwardzanie formy przez wygrzewanie w temp 800- 1000

6. Zalanie formy ciekłym metalem

7. Rozbicie formy i odciecie odlewów od układu wlewowego, oczyszczenie.
3. Podać odmiany maszyn ciśnieniowych i opisać odlewanie ciśnieniowe w maszynie z komorą poziomą.

Podstawowy podział:z gorącą i z zimną komorą

- maszyny z gorącą komorą używane są do metali o niskiej temp. topnienia, tj. ołów i cynk. W tej maszynie tłok znajduje się w komorze która jest zanurona w ciekłym metalu

- maszyny z zimną komorą są stosowane do pozostałych metali a ich budowę można podzielić na dwa typy: z pionową i poziomą komorą

Odlewanie ciśnieniowe w maszynie z zimną poziomą komorą:

1. Suw na odcinku A(v=0,3-0,5 m/s) zapewnia zamknięcie otworu zalewowego. Nie ma wpływu na zapełnienie formy
2. Suw na odcinku B (v=0,3-0,5m/s) usuwa powietrze w formie i zalewa układ wlewowy

3. Suw na odcinku C (v=0,5 - 8 m/s) duże ciśnienie wypełnia całą formę; na końcu tłok zostaje zatrzymany.

4.Doprasowanie metalu we wnęce formy - wzorst nacisku tłoka na metal. Koniec następuje wraz z zakrzepnięciem metalu.

4. Opisać metodę tiksotropową wykonywania odlewów:

Etap I: otrzymywanie wlewki strukturze reocast:

- mechaniczne mieszanie stopu o temp. bliskiej temp. krzepnięcia

-w urządzeniu do odlewania ciągłego

- w przemyśle: odlewanie metodą ciągłą z mieszaniem elektromagnetycznym

Etap II: a) nagrzewanie półwyrobu o strukturze reocast do temp. odlewania

Temperatura podgrzania i czas wytwarzania mają zapewnić:

-przejście całej eutektyki w stan ciekły
-sferyczny kształt fazy stałej
-udział fazy stałej < 50%
b) kształtowanie odlewu ze stanu ciekło stałego
-półwyrób w stanie ciekło stałym układa się na połączeniu formy do odlewania ciśnieniowego z zimnakomorą poziomą; tłok prasy hydraulicznej

-przyłożenie energi a co za tym idzie zwiekszenie cisnienia powoduje upłynnienie wlewki i uzupełni

-krzepnięcie odewu po wpływem ciśnienia doprasowania

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

a) zawartość lepiszcza (gliny)
1K - max 0,2%
2K - max 0,5%
3K - max 1%
4K - max 2%
p. chudy 2 - 8 %
p. półtłusty 8-15%
p. bardzo tłusty 25 - 35%
b) Frakcja główna świadczy o jednorodności piasku i jest ona sumą odsiewow przeliczonych w % masowych z trzech sąsiednich sit na których zebrało się najwięcej osnowy ziarnowej. Ze względu na udział grakcji głównej wyróżniamy trzy klasyfikacje piasku:

- piasek jednorodny - frakcja gówna > 80%

- piasek mało jednorodny 60 - 80 %

- piasek niejednorodny <60 %

c) Podstawowe składniki wilgotnej masy formierskiej:

-najczęsciej piasek kwarcowy w ilości 94 % masy całości
-materiały wiążące ok. 6%
-lepiszcza tj: glina kaolinitowa, bentonitowa
-spoiwa: szkło wodne sodowe, krzemian etylu

-aby związały się materiały wiążące potrzebna jest woda ze względu na hydrofilny charakter materiałów wiążących

6. Schemat budowy mieszarki turbinowej


1 - Silnik; 2- turbina przeciw bierzna, 3 - misa obrotowa; 4 turbina wspóółbierzna
Mieszarka wyposażona jest w dwie szybko obrotowe turbiny i obrotową mise. Jedna turbina obraca się przeciwnie do kierunku obrotu misy, druga zgodnie. Material napływający w zasięgu działania pierwszej turbiny doprowadzany przez misę obrotową jest odrzucany przez drugą turbinę w kierunku przeciwnym do obrotu misy. Materiał spiętrza się przy pierwszej turbinie.

7. Opisać proces zagęszczenia formy metodą impulsu sprężonego powietrza
Zagęszczenie masy falą sprężonego powietrza wywołana nagłym otwarciem zaworu o dużym przekroju który łączy 2 przestrzenie: głowice impulsową i skrzynkę formierską z nadstawką. Otwarcie zaworu powoduje nagły wzrost ciśnienia nad powierzchnią masy w nadstawce.
8. Opisać różnice w konstrukcji i w procesie zagęszczenia nadmuchiwarka - strzelarka
Metoda nadmuchiwania:

Do robienia rdzeni skorupowych. Strumień sprężonego powietrza doprowadzany do komory nabojowej ponad powierzchnią luźno nasypanej i spulchnionej masy powoduje on przemieszczenie się czątek masy przepływając przez nia w kierunku otworu dmuchowego. Cząstki otrzymują tak prędkość wylotową. Tą drogą cząstki dostaja się do rdzennicy.

Wady: duże zużycie sprężonego powietrza duże zużycie ścierne rdzennic. Masy powinny mieć małą wytrzymałość i dużą płynność.

Metoda wstrzeliwania:
Proces przy zastosowaniu strzelarek (Do wytworzenie rdzeni oraz form z różnych mas_ masa w komorze uzyskuje stan fluidalny zostaje wystrzelona przez otwór strzałkowy w głowicy do rdzennicy fluidyzacja masy zmniejsza jej tarcie o powierzchnie boczne cylindra strzałowego.

Zalety: 4 razy mniejsze zużycie powietrza., mniejsze zużycie rdzennic, mała wrażliwość na zmianę właściwości masy, możliwość zagęszczenia różnych mas, mniejsze zagęszczenie masy w rdzennicy, uniwersalność w zastosowaniu rdzeni i formy

9. Uproszczony rysunek odlewu i koncepcja technologii wykonania odlewu:


1 - układ wlewowy; 2 - płaszczyzna podzialu formy, 3- zaokrąglenie łączenia scianek; nadatki na obróbkę skrawaniem

Koncepcja technologi wykonania:

-odlew wykonany z żeliwa szarego
-forma piaskowa
-model niedzielony
-płaszczyzna podziału formy na największej średnicy
- zaprojektowanie naddatków na obrobkiem skrawaniem: cel: zapobieganie powstania karbu, ułatwianie oddzielenia odlewu od formy
-wlew rozprowadzający o przekroju trapezowym

-wykonanie zbiornika wlewowego w celu umożliwienia zalania formy czystym stopem (zanieczyszczenia unoszą się na powierzchni)

-zaprojektowanie i wykonanie rdzenia

-osadzenie rdzenia w formie; zalanie ciekłym metalem o temp. ok.1350 C wówczas nie ma potrzeby sosowania nadlewu.

16. Opisać proces krystalizacji odlewu z podeutektycznego stopu Al.-Si na podstawie krzywej stygnięcia temperatura - czas

1-zarodkowanie fazy α;2-wzrost podeutektycznej fazy α kształt dendrytyczny;3-wzrost eutektyki (α + Si);4,ΔTre-temperatura równowagi eutektycznej; ΔTe - temperatura przechłodzenia

Odcinek A-B - wrost do wielkości krytycznej i większej zarodków roztworu stalego si w al. (faza α ); odprowadzanie ciepła krystalizacji zarodkowania fazy α do formy przez otaczającą faze ciekła; zarodkowanie heterogeniczne

Odcinek B-C - wzrost kryształów fazy α ; zmiana zawartości Sido max 1,65% w fazie Solidus, w fazie L do składu eutektycznego;

Odcinek C-D: zarodkowanie eutektyk (α + β), gdzie α -roztwór stały 1,65% Si w Al., β-Su jako pierwszy zarodkuje Si; zarodkowanie heterogeniczne; przekroczenie wielkości i uzyskanie małych wypustek -> zarodkowanie fazy α w eutektyce;zarodkowanie eutektyki (α +Si) kończy się poniżej puktu D

Odcinek D-E: sprzężony wzrost eutektyki (α +Si), Si - faza wiodąca. Punkt E jest końcem krzepnięcia odlewu.

17. Narysować mikrostrukturę odlewu z podeutektycznego stopu Al-Si widoczną na wypolerowanej powierzchni.

1-podeutektyka faza α ; 2-eutektyka(α +Si);3-Si

18. Opisać w jaki sposób można zmienić kształt geometryczny fazy alfa(dendrytyczny) i krzemu (włóknisty) w eutektyce w odlewach ze stopu Al-Si na sferyczny oraz grafitu eutektycznego w żeliwie i na jaki kształt.

Do żeliw

Modyfikacja polega na dodaniu do ciekłego stopu tuż przed odlaniem niewielkiej ilości sproszkowanego modyfikatora. W przypadku żeliwa szarego jest to stop Fe-Si z dodatkiem Ca, Al, Sr, lub Ba i tworzy on zarodki krystalizacji grafitu

Sferoidyzacja - polega na podwójnej modyfikacji która polega na dodaniu do kadzi granulek modyfikatora, czyli stop Fe-Si w ilości 1,2 % oraz sferoidyzatorów, którymi SA stopy FeSiMg7 (1%) i CuMg17Ce(0.5%). Kadź zalewa się żeliwem, którego skład jest taki że po skrzepnięciu bez modyfikatorów byłby żeliwem białym. Sferoidyzacja zachodzi dzięki oddziaływaniu magnezu na powierzchnię zarodków grafitu.

19. Wymienić metody rafinacji i opisać proces rafinacji metodą ekstrakcji żużlowej

Metody rafinacji:

A. Metody fizyczne:

-metody mechaniczne:

a) filtrowanie

-metody ekstrakcyjne:

a)żużlowe

b)gazowe
c)próżniowe
B. Metody chemiczne

-żużlowe

-gazowe

-żużlowo-gazowe

Ekstrakcja żużlowa polega na naniesieniu na powierzchnię roztopionego metalu żużla o dużej zdolności do rozpuszczania w nim zanieczyszczeń znajdujących się w stopie. W tym przypadku zanieczyszczenia znajdują się w ciekłym metalu (stopie) przechodzą do żużla a proces ten trwa aż do ustalenia się równowagi.

11. Zasięgi działania efektu brzegowego, nadlewu i zmiana konstrukcji odlewu w celu zwiększenia zasięgu nadlewu oraz połaczenie scianek pod kątem w celu likwidacji obciągnięcia i karbu

Zasięgi działania efektu brzegowe i nadlewów

Zmiana konstrukcji nadlewu w celu zwiekszenia jego zasięgu: -konstrukcję można zmodyfikować stosując pogrubienie przekroju odlewu, który pomoże grawitacyjnie uzupełnić niedobór metalu w odlewie

- zwiększenie wysokości nadlewu co zwiększy ciśnienie metalostatyczne i pomoże grawitacyjnie uzupełnić niedobór metalu w odlewie

-można zastosować pogrubienie ścian przylegających do lokalnych węzłów cieplnych istotnie konstrukcja nadlewu nie zmienia się ale jego zasieg ulega zwiekszeniu wobec takich zmian moduł węzła cieplnego jest o 15% mniejszy niż moduł ściany i wady skurczowe w węźle nie powstają

1-pochylenie w celu zapobiegania powstawania karbu i obciagnienia

1-odlew;2-forma;3-obciagnięcie; 4-karb;5-odlew;6-forma;7-linia zokrąglenia węzła(poprawne rozwiązanie)

12. Opisz przybliżone warunki kiedy nie trzeba stosować nadlewów

-Istnieją stopy, które w procesie krystalizacji mają skurcz ujemny tzn. ich objętość wzrasta. Do tego typu metali należą: antymon, bizmut i gal. Taką właściwością cechuje się również żeliwo eutektyczne i nadeutektyczne.
-Ce>=4,1%
-gdy stop nie krzepnie objętościowo
-żeliwo szare dla scianek o grubości nie większej niż 40mm

13. Rysunek formy odlewniczej

To chyba każdy umie. Ważne żeby go dobrze opisać. Przykładowy rysunek:

14. Opisz zarodkowanie kryształów

Homogeniczne - polega na tworzeniu cieczy ugrupowań atomów(zarodków) o uporządkowaniu zbliżonym do rozkładu w krystalicznej fazie stałej. Aby zarodek mógł się rozrastać, musi osiągnąć pewną wielkość krytyczna co na ogłów wymaga dużych przechodzeń. W ciekłych metalach występują na ogół zbyt małe przechłodzenia jedynie metal rozdrobniony na bardzo małe krople można silnie przechłodzić nawet o 300C. Zarodkowanie homogeniczne jest szczególnym przypadkiem zarodkowania heterogenicznego.

Heterogeniczne - Powstawanie zarodków następuje na powierzchni fazy stałej stykającej się z cieczą. Polega na wykorzystaniu w procesie zarodkowania różnego rodzaju powierzchni wtrąceń(niemetalicznych) czy też zanieczyszczeń obecnych w ciekłym metalu albo ścianek formy odlewniczej lub wlewnicy. Zarodkowanie może następować również na warstewce stałych tlenków znajdujących się na powierzchni ciekłego metalu.

15. Opisać warunki wzrostu kryształów w odlewach

Krystalizacja jest procesem dwu etapowym -zarodkowanie i wzrost

Wzrost kryształów jest procesem przyłączenia się pojedynczych atomów do istniejących już powierzchni zarodków zdeterminowanych przez dyfuzje atomow na powierzchnie frontu krystalizacji oraz budowanie atomów w sieć kryształu.

Krystalizacja stopów jest bardziej złożona ze względu na:

-krzepnięcie może zachodzić w stałej temperaturze lub w zakresie od lini likwidus do lini solidus

-skład chemiczny fazy ciekłej różni się od składu powstającej fazy stałej

Krzepniecie eutektyk również przebiega w dwóch etapach obejmując zarodkowanie i wzrost. W miare ochładzania ciekłego stopu o składzie eutektycznym zarodkuje a następnie wzrasta jedna z faz, np. faza β. Jej zwiększenie dokonuje się kosztem atomów β znajdujących się w pobliżu, przy jednoczesnym wzroście stężenia atomów α na froncie krystalizacji.

---