Odlewnictwo - zajmuje się wytwarzaniem części maszyn i innych przedmiotów przez wypełnienie ciekłym metalem lub innym tworzywem odpowiednio wykonanych form odlewniczych. Forma odlewnicza - zespól elementów, które po złożeniu tworzą wnękę o kształtach odpowiadających kształtowi odlewu. Model odlewniczy - przyrząd za pomocą którego w czasie wykonywania formy odlewniczej odtwarza kształt zewnętrzny przedmiotu odlanego Rdzenie - odtwarzają kształt wewnętrzny odlewu. Rdzenie wykonuje się w rdzennicach. Znaki rdzeniowe - modele odlewu odtwarzające gniazdu rdzennika w formie. Rdzenniki - elementy rdzenie służące do jego zamocowania w formie. Gniazda rdzennika - elementy formy służące do umiejscowienia rdzenia Podział odlewnictwa: - ogólne: odlewnictwo żeliwne, staliwa, metali nieżelaznych - wg sposobu odlewania formy: grawitacyjne, odśrodkowe, ciśnieniowe FORMA ODLEWNICZA: a) Nietrwała: - piaskowa, wilgotna, suszona, utwardzana CO2 b) Skorupowa - proces „C”, proces „D” c) Precyzyjna - modele wytopione: szklana, gipsowa, kauczukowa, woskowa, rtęciowa, soli azotowych, polistyrenowe d) Półtrwała - szamotowe, metaloceramiczna e) Trwała (metalowa) - grawitacyjna, wirująca, ciśnieniowa, zalewane w sposób ciągły. Działy produkcyjne odlewni: Konstrukcyjny - Dok. Tech. - wytwarzania Podstawowe operacje technologiczne Wykonanie odlewu - wykonanie formy odlewniczej - wytopienie ciekłego metalu o określonym składzie chemicznym - zalanie formy ciekłym metalem - ostygnięcie - wybicie odlewu z formy odlewniczej - oczyszczenie odlewu Zadania układu wlewowego: Spokojne i równomierne doprowadzenie ciekłego metal do formy i nadlewów, zatrzymanie zanieczyszczeń i zabezpieczenie przed dostawaniem się ich do formy. Rodzaje układów wlewowych: - układ wlewowy górny: - wlew deszczowy - wlew rożkowy - wlew boczny - syfonowy - ukośny - dolny - styczny Nadlew - jest to naddatek technologiczny, którego głównym celem jest zapobieganie tworzenia się w odlewie jam skurczowych, nadlew usuwany jest podczas obróbki wykończeniowej Warunki prawidłowego funkcjonowania nadlewu: Mnad>Modl Moduł jest to iloraz objętości odlewu V (węzła cieplnego nadlewu) do jego powierzchni P, ale tej, która bierze udział w odprowadzaniu ciepła z odlewu. M=V/P Piece indukcyjne -bezrdzeniowe (tyglowe) -o częstotliwości wielokrotnej (150-450Hz) -o częstotliwości średniej (500-10000Hz) -o częstotliwości sieciowej 50Hz -rdzeniowe (kanalowe) o częstotliwości średniej Piec indukcyjny tyglowy Proces powstawania odlewu w formie Krzepnięcie -to przejście metalu ze stanu ciekłego w stan stały będący wynikiem odprowadzania ciepła Stygnięcie -to proces obejmujący wydzielanie ciepła przegrzanego metalu do temp krzepnięcia odlewu Próba technologiczna skurczu liniowego Naprężenia w odlewach Naprężenia cieplne- spowodowane różnicą temp poszczególnych wnęk odlewu wynikające z innej ich grubości lub zmiennych warunków chłodzenia w związku z tym w ściankach cienkich występują naprężenia ściskające a w wnękach grubszych naprężenia rozciągające Naprężenia skurczowe- są spowodowane mechanicznym hamowaniem skurczu w skutek oporów części formy Rodzaje pęknięć -na gorąco -powstają podczas krzepnięcia stopu w zakresie stanu stałociekłego -na zimno -wywołane naprężeniami w stanie stałym Wkład Specjalne metody odlewania -odlewanie do form metalowych -metoda wypalanych modeli -metoda wytapianych modeli -odlewanie ciśnieniowe -odlewanie kokilowe Odlewanie kokilowe Grawitacyjne- proces wypełniania kokili pod dzialaniem sily. - pod niskim cisnieniem metal wypelnia kokile pod niewielkim cisnieniem 0.01 - 0,05 Mpa 1.temperatura pracy kokili 250-350 stopni Celcjusza 2.pokrycie ochrone na powierzchnie oboczą kokili Zalety odlewania kokilowego w porównaniu do form piaskowych: - lepsze warunki pracy (mniejsze zapylenie) - nizsze naklady inwestycyjne do uzyskania tych samych efektów - drobnoziarnista struktura - lepsza jakość odwzorowanej powierzchni - wieksza dokładność wymiarowa - eliminacja masy formierskiej Wady: - znaczne naprężenia cieplne wskutek dużej szybkości chlodzenia - hamowanie skurczu metalu - wieksza niejednorodność na przekroju ścianki - ograniczona trwałość formy i kosztowne jej przygotowanie - większa wrażliwość na zmiany parametrów procesu technologicznego

Rodzaje nadlewów: Nadlew górny Nadlew boczny Nadlew łatwousuwalny Nadlew kulisty Nadlew krawędziowy Nadlew atmosferyczny Nadlew ciśnieniowy Ochładzalniki są środkiem zapobiegającym powstawaniu jam skurczowych w niezasilanych częściach odlewu przez wymuszenie kierunkowego krzepnięcia. Mogą być zastosowane w celu stworzenia w odlewnie sztucznej strefie strefy brzegowej, co umożliwia zmniejszenie liczby nadlewów. Wewnętrzne - jednokrotnego użycia, stapiające się, umieszczone wewnątrz formy. Zewnętrzne - wielokrotnego użycia, niestapiające się przylegają do formy odlewu MODELARSTWO Tworzywa najczęściej używane. - drewno - tworzywa sztuczne - metal - gipsy Rodzaj produkcji: drewno (małoseryjna), metal (masowe), gipsy (średnioseryjne), tworzywa sztuczne (wieloseryjne) Podział modeli wg konstrukcji: Dzielone, niedzielone Zasady konstruowania modeli: - naddatki skurczowe - przy konst. Modeli i rdzennic należy uwzględnić wielkość skurczu odlewniczego metalu w formie tak aby wymiary otrzymanego odlewu odpowiadały wymiarom na rysunku - skurcz metalu - zmniejszenie wymiarów odlewu w stosunku do wymiarów modelu lub formy. Rodzaje skurczy: - swobodny - odlewy proste i niewielkie - hamowany - odlewy duże i skomplikowane - mechaniczny - cieplny - mechaniczny i cieplny Skurcz hamowany powstaje na skutek oporu formy i nierównomiernego stygnięcia grubych i cienkich ścianek odlewu, powodować może wykrzywienie się i nawet pęknięcie odlewu. POCHYLENIA I ZBIEŻNOŚCI A) pochylenie - zwiększenie wymarów b) pochylenie - zwiększenie i zmniejszenie wymarów c) pochylenie zmniejszenie wymiarów powyżej 12mm Pochylenie konstrukcyjne - przy kształtowaniu przedmiotu podane na rysunku Pochylenie odlewnicze - stosuje się przy sporządzaniu modelu PROMIENIE I ZAOKRĄLENIA Konstrukcja powinna być taka aby nie było gwałtownych zmian grubości ścianki oraz odlew nie miał ostrych krawędzi. Spowodować mogą powstawanie jam skurczowych lub pęknięć. Materiały formierskie: a) materiały na masy - piasek kwarcowy - inne materiały b) materiały wiążące - gliny formierskie - spoiwa nieorganiczne spoiwa organiczne - spoiwa mieszane c) dodatki do mas - poprawiające własności technologiczne - utwardzacze - spieniacze d) materiały pomocnicze - oddzielacze - kleje i kity rdzeniowe - pasty uszczelniające e) powłoki form i rdzeni - powłoki ochronne - powłoki aktywne Konstrukcja kokili powinna uwzględniać: Grubość ścianek odlewu powinna być w miare równoległa, natomiast w przypadku znacznych różnic w grubości ścianek powinny być zachowane łagodne przejścia z grubszej do cieńszej ścianki (duże promienie zaokrągleń). Konstrukcja formy powinna kierunkowe krzepnięcie odlewu, otwory w odlewach odlewa się od średnicy 6mm. Ułozenie odlewu w kokil powinno być takie aby konstrukcja kokili była jak najprostsza. Prawidłowe ułożenie odlewu: Układy wlewowe i zasilające dobiera się w zależności: - dla odlewów niewysokich, ze stopów które nie ulegają utlenianiu można stosować doprowadzanie metalu z góry - zalewanie od dołu ułatwia spokojne zapełnianie formy KRZEPNIĘCIE Kierunkowe Objętościowe - wszystkie części odlewu krzepną w tym samym czasie Kolilarki dzieli się na: - uniwersalne, specjalne a) ze względu na przesuw - poziome, pionowe, skośne, przechylne b) sposób zamieszczenie - jednostronne, dwustronne, wielostronne c) liczby stanowisk kokilowych - jednostronne, dwustronne d)stosowany napęd Odlewanie pod niskim ciśnieniem Zalety: duża oszczędność metalu na układzie wlewowym, obniżenie kosztów topienia, obniżenie kosztów wykończenia, wykonanie odlewów cieńkościennych o skomplikowanych kształtach, zwiększenie wydajności, mechanizacja i automatyzajca. METODA WYTAPIANYCH MODELI Polega na wytworzeni modelu jednorazowego użytki i ze specjanych materiałów formierskich. Do wykonania modelu służą matryce. Dokładność i gładkość wykonania matrycy decyduje o dokładności produktu. Jako materiały na modele stosuje się najczęściej mieszaniny wosków naturalnych (wosk Montana, torfowy, pszczeli), syntetycznych (poliestrowe, estrowe), substancje woskowe (parafina, cerezyna) i kwasy tłuszczowe. Wymagane właściwości masy są zależne od technologii: - temp topienia - skurcz masy modelowej przy krzepnięcie i rozszerzalność przy nagrzewaniu jak najmniejsze i ustabilizowane - zdolność zachowania kształtu - brak reakcji masy modelowej Masa ceramiczna to mieszanina mączki ceramicznej( krzemionka, krzemian cyrkony, max wielkość ziarna nie powinna przekroczyc 0,05mm) z roztworem krzemianu etylu, kwasu solnego, alkoholu etylowego z wodą. Krzemian etylu ulega procesowi hydrolizy co powoduje utwardzenia spoiwa i powstaniu na modelu kolejnych warstw powłoki Usuwanie modeli: - szokiem termicznym - powietrze powyżej 400srC - w gorącej wodzie ok. 90stC - gorącym powietrzem powyżej 100stC Zalety 1. zwiększenie gładkości powierzchni odlewu eliminujące obróbkę skrawaniem lub ograniczenie do szlifowania niektórych powierzchni Ra-1,6-4,4, a dla otworów z form Ra-24 2. Skomplikowane kształty, dokładność odlewów ( od 0,03mm) 3. Możliwość stosowania odlewów cienkościennych o grubości do 0,5mm 4. Zmniejszanie zużycia materiału (wyeliminowanie obróbki skrawaniem)

Podział mas formierskich: - główne materiały to piaski formierskie i gliny formierskie, różnią się ilością osnowy ziarnowej i lepiszcza. - osnowę ziarnową stanowią głównie ziarna kwarcu o wymiarach od 0,02-3,3mm - lepiszcze - jest to mieszanina różnych minerałów o wymiarach powyżej 0,02mm. Główne składniki masy: osnowa, czynniki wiążące, dodatki polepszające CECHY MASY FORMIERSKIEJ - plastyczność masy - zdolność do zmiany kształtu z zachowaniem ciągłości materiału. - płynność masy - decyduje o równomierności stopnia zagęszczania masy ora gładkości wnęki formy - przepuszczalność masy - zdolność do odprowadzania gazów z formy - wytrzymałość masy - wybijalność - zdolność masy do łatwego wybijania odlewu z formy lub rdzenia z odlewu. PODZIAŁ MAS 1. Przeznaczenie a) na odlewy stalowe MST b) dla odlewów żeliwnych M2 c) do odlewów z metali nieżelaznych MN 2. Zastosowanie: a) formierska MF, przymodelowa MFP, wypełniająca MFW, jednolita MFI Operacje maszynowego wykonywania form: 1. Dozowanie masy 2. Właściwe formowalnie 3. Obróbka dolnej pow. Formy 4. Ustawienie rdzeni 5. Składanie form 6. Transport do stanowiska do zalewania 7. Zalania formy 8. Chłodzenie form 9. Wybicie odlewu z form Formowanie można podzielić na: 1. Sposobu zagęszczania 2. Sposobu wyjmowania modelu z formy 3. Położenia modeli w czasie jego wyjmowania z formy 4. Rodzaju napędu 5. Sposobu wywierania ciśnienia 6. Wartości siły nacisku Podział form ze względu na sposób wyjmowania: a) Trzpieniowa b) Trzpieniowa z płyta grzebieniową c) z obracającym stołem RDZENIE: Wykonuje się z drewna lub żywic, metalu lub masy syntetycznej. Rdzeń ze wzg na warunki pracy musi odznaczać się odpowiednimi właściwościami: - dużą wytrzymałością (odporność na wstrząsy, ciśnienie) - dużą przepuszczalnością (odprowadzanie gazów) - ogniotrwałość - podatność na skurcz metalu - wybijalność - odporność na pochłanianie wilgoci Klasyfikacje rdzeni: - skrzynkowe - rombowe (zwykłe i z obejmą) - z pancerzem Obróbka wykończeniowa rdzenia: - czyszczenie, sklejanie, nanoszenie powłoki ochronnej, końcowa kontrola jakości Metoda gorącej rdzennicy: a) metoda Termosdhoch (masa z utwardzonymi żywicami ) b) metoda skorupowa (żywice termoutwardzalne) Metoda zimnej rdzennicy a) metoda Ashlond`a (masa rdzeniowa na bazie pisku kwarcowego) Zalewanie form: Kadzie ręczne na widełkach do 50kg/ na widełkach do 80kg/ łyżka do 20kg Kadzie suwnicowe a) z otworem b) ze szczliną c) syfonowe

WYBIJALNOŚĆ ODLEWÓW RĘCZNE (młotki ręczne, młotki pneumatyczne, wibratory pneumatyczne) Zmechanizowane wybijanie odlewów z form Automaty wibracyjne i wstrząsowe, automaty wypychające odlew ze skrzynki wraz z masą formierską, bębny od wybijania. Oczyszczanie i wykończanie odlewów oczyszczanie cierne, oczyszczanie strumieniem, oczyszczenie wyrzutowe, oczyszczanie chemiczne i elektrochemiczne PIECE ODLEWNICZE PŁOMIENOWE - żeliwiaki, - gazowe, - oljowe PIECE ELEKTR. - oporowe, indukcyjne, łukowe ZELIWIAK: Metalowe materiały wsadowe: surówka odlewnicza, surówka kermatytowa, złom żeliwny, złom stalowy, surówka przeróbcza. Paliwo : koks, topniki Procesy fizykochemiczne występujące podczas wytopu w zeliwiaku. a) spalanie i zagazowanie paliwa b) wymiana cieplna, prowadząca do zmiany stanu skupienia wsadu metalowego c) zmiana składu chemicznego żeliwa Żeliwiak- zalety: -duża sprawność cielna -korzystna cena paliwa(niski koszt wytworzenia) Wady -trudność uzyskania wysokiej temp. Przegrzewania (pow.1500stC) -trudność w uzyskaniu odpowiedniego składu chemicznego(pow. 3,7%C , poniżej 30%C) oraz jego zmiane w czasie tworzenia wytopu -niemożliwość przetrzymywania ciekłego metalu bez spadku temp. -zanieczyszczenia metalu siarka tlenem i wodorem Piece elektryczne oporowe: Stałe, bębnowe, trzonowe, tyglowe, przychylne(ze względu na konstrukcje) Piec tyglowy oporowy Mele 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 role jednej z elektrod knode lub katodę) Wytop można podzielić na trzy okresy 1 załadowanie pieca 2 topienie metalu 3 przegrzanie i wykończanie żeliwa Piece łukowe O działaniu pośrednim O działaniu bezpośrednim

Naprężenia w odlewach

Naprężenia występujące w odlewie doprowadzonycm do równowagi cieplnej i nie obciazinym układem sił zewnętrznych. Wyróżniamy naprężenia:-cieplne - powodowane są różnicą temperatur poszczególnych scianek odlewu, wynikaja z innej ich grubości lub odmiennych warunkow chłodzenia. W związku z tym w sciamkach występuja naprężenia ściskające, a w ściankach grubszych naprężenia rozciągające. -skurczowe - powstaja na skutek oporu formy, rdzenia stawianego swobodnemu skurczowi metalu. Naprężenia te zwykle zanikają po wybiciu odlewu z formy. Mają one znak przeciwny w stosunku do naprężeń cieplnych. Są to naprężenia rozciągające. -fazowe - są wynikiem przemian fazowych dokonujących się w metalu podczas chłodzenia. Są one związane ze zmianami objętości w tych częściach odlewu, które osiągnęły temp. Przemian. Wobec tego w grubszych częściach odlewu powstają naprężenia ściskające, a w cieńszych rozciągające, czyli ze znakiem przeciwnym do naprężen cieplnych.

---