metalurgia040(1)

3. ODLEWNICTWO

Odlewnictwo jest technologią zajmującą się formowaniem wyrobów przez wprowadzenie ciekłego metalu do formy. Doświadczenia rzemieślnicze, gromadzone kilka tysięcy lat, pogłębione w ostatnich dwóch stuleciach badaniami naukowymi, doprowadziły do powstania wielu różnorodnych metod wytwarzania odlewów. Różnorodność ta wynika z szerokiego przedziału temperatury topienia tworzyw odlewniczych (350-^-2000 K i wyższa), dużych różnic masy odlewów (kilka gramów - kilkaset megagramów), różnorodności stawianych im wymagań, różnej liczności produkowanych serii (od jednej sztuki do kilkuset tysięcy sztuk) itp. czynników. Metody te różnią się materiałem formy, sposobem jej wypełniania, przebiegiem krzepnięcia metalu oraz wynikającymi stąd cechami wykonywanego odlewu.

Sposoby przygotowania ciekłego metalu przed wprowadzeniem go do formy odlewniczej omówiono w poprzednim rozdziale łącznie z procesami wytwarzania metali z rud. W tym rozdziale będą omówione trzy grupy zagadnień:

-    procesy związane z powstawaniem odlewu w formie,

-    sposoby wytwarzania odlewów oraz

-    zasady technologicznego konstruowania i przygotowania procesu wytwarzania odlewów.

3.1. POWSTAWANIE ODLEWÓW W FORMIE

Pomimo różnorodności metod wytwarzania odlewów proces powstawania odlewu w dowolnej formie odlewniczej można podzielić na cztery etapy:

-    wypełnienie formy metalem,

-    stygnięcie ciekłego metalu,

-    krzepnięcie odlewu,

-    stygnięcie odlewu w stanie stałym.

Podczas powstawania odlewu zachodzą zjawiska fizyczne, które mogą być rozważane bez wnikania w proces wytwarzania .formy odlewniczej, rozpatrywania zasad konstruowania tej formy czy uwzględniania wszystkich właściwości materiału formy. Wystarczy założenie, że odlew powstaje w formie odtwarzającej jego kształt, a metal, powierzchnia styku formy z metalem oraz materiał formy mają określone właściwości fizyczne. Z kolei znajomość zjawisk zachodzących podczas powstawania odlewu w formie znakomicie ułatwia rozpatrywanie zagadnień związanych z konstrukcją odlewu oraz konstrukcją i technologią formy odlewniczej.

3.1.1. Wypełnianie formy metalem poprowadzenie metalu do wnęki formy

Forma jest wypełniana metalem poprzez system kanałów zwany układem wlewowym. Poza doprowadzeniem metalu do formy może on pełnić dodatkowe funkcje. Są to:

-    usuwanie żużla i wtrąceń niemetalicznych z ciekłego metalu,

-    zapewnienie spokojnego wypełniania formy,

-    oddziaływanie na przebieg krzepnięcia metalu.

Spełnienie podstawowego zadania układu wlewowego - to jest wypełnienie wnęki formy w odpowiednim czasie, uwarunkowane przede wszystkim koniecznością zachowania metalu w stanie ciekłym, a także innymi czynnikami technologicznymi - zapewnia odpowiedni przekrój części tego układu oraz jego cechy konstrukcyjne: wysokość, miejsca połączenia wlewów doprowadzających z odlewem i inne. Są one przedmiotem bardziej szczegółowych opracowań.

Konstrukcja układu wlewowego zależy przede wszystkim od kształtu i materiału wykonywanego odlewu. Czynniki te decydują bowiem o funkcji, jaką ma pełnić układ wlewowy podczas powstawania odlewu w formie.

Ze względu na zdolność do usuwania żużla i wtrąceń niemetalicznych z metalu oraz sposób wypełnienia form układy wlewowe dzieli się na zamknięte i otwarte.

Rys. 3.1. Układ wlewowy: 1 - zbiornik wlewowy, 2 - wlew główny. 3 - belka żużlowa, 4 - wlew doprowadzający

Zasadę budowy tych układów przedstawiono na rysunku 3.1. W układzie wlewowym zamkniętym najmniejszy przekrój ma wlew doprowadzający, czyli część układu bezpośrednio przylegająca do wnęki formy. Powoduje to, że układ wlewowy podczas zalewania formy jest stale wypełniony ciekłym metalem. Żużel i wtrącenia niemetaliczne lżejsze od metalu mogą się unosić na powierzchni zbiornika wlewowego, a także zbierać się pod sklepieniem belki żużlowej. Ciekły metal pobierany ze zbiornika wlewowego i z dalszej części belki żużlowej jest wolny od tych zanieczyszczeń. Wadą tego rodzaju układu jest burzliwe wypełnianie wnęki formy, które może powodować powstanie wad odlewów na skutek rozrywania warstwy tlenków tworzącej się na powierzchni niektórych stopów odlewniczych.