Rodzaje odlewów.odt

Technologia Mechaniczna III semestr.

Praca kontrolna

Metody wytwarzania odlewów

Odlewanie kokilowe

Odlewanie w formach kokilowych spełnia wymaganie wielokrot­nego wykorzystywania jednej formy. Sposób ten jednak wiąże się z trudnościami w procesie produkcyjnym, powodowanymi szybkim krzepnięciem metalu w formie oraz nagrzewania się kokili. Szybkie krzepnięcie może być przyczyną powstawania wad w odlewach, spośród których należy wymienić niedolewy, wywołane krzepnięciem metalu w obszarze cienkich ścianek, oraz zabielenie żeliwa (w warstwie podpowierzchniowej powstaje żeliwo białe). Obecnie używa się kokili cienkościennych zaopatrzonych w żebra wzmacniające i pręty zapewniające lepsze odprowadzanie ciepła. Wnętrza takich form zabezpiecza się jednak przed działaniem gorącego metalu zawiesiną pyłu kwar­cowego i talku w szkle wodnym. Rdzenie, jeżeli są niezbędne, wykonuje się z metalu lub z masy rdzeniowej.

Odlewanie kokilowe znajduje coraz szersze zastosowanie do wyko­nywania odlewów ze stopów metali nieżelaznych. Odnosi się to głównie do stopów aluminium, magnezu i cynku.

Zależnie od kształtu odlewu wykonuje się kokile złożone z dwóch lub więcej części. Na rysunku 5.25 przedstawiono metalowe formy z rdzeniami dzielonymi 1, 2 i 3. Wyjmowanie rdzenia po zalaniu formy i zakrzepnięciu metalu rozpoczyna się po usunięciu części środkowej 1 i następnie części bocznych 2 i 3.

Odlewanie do form skorupowych

Formowanie skorupowe jest wykonywane za pomocą dokładnych płyt modelowych, które pokrywa się piaskiem kwarcowym wymiesza­nym z niewielką ilością żywicy syntetycznej. Płytę modelową ogrzewa się do temperatury 220÷280°C. Pod wpływem ciepła żywica topi się i tworzy na płycie modelowej cienką warstwę masy. Obrócenie płyty ku dołowi powoduje obsypanie się nadmiaru piasku kwarcowego. Po wykonaniu tej czynności ogrzewa się płytę do temperatury 300°C, co powoduje stwardnienie warstwy masy. Następnie z ostudzonej płyty zdejmuje się tak utworzoną skorupę.

Na jedną formę składają się zwykle dwie połówki skorupowe wykonane na dwóch płytach modelowych. W celu dokładnego złożenia formy jedna płyta jest zaopatrzona w dwa stożkowe występy, a druga — w dwa stożkowe wgłębienia. Połówki formy prawidłowo złożone należy połączyć klamrami lub skleić. Otrzymana forma służy do wykonania jednego odlewu.

Odlewanie pod ciśnieniem

Odlewanie pod ciśnieniem odbywa się na specjalnych maszynach odlewniczych. Rozróżnia się maszyny do odlewania pod ciśnieniem z gorącą komorą oraz z zimną komorą.

Na rysunku 5.26 przedstawiono maszynę z gorącą komorą powietrz­ną. Komorę tę można napełnić materiałem po obróceniu jej wokół czopa w kierunku strzałki o 90°. Po powrocie do położenia pokazanego na rysunku metal jest wtłaczany do formy (niewidocznej na rysunku) nadciśnieniem sprężonego powietrza (ok. 4 MPa).

Pracuje ona pod ciśnieniem do 200 MPa. Rysunek 5.28a przedstawia maszynę przygotowaną do przyjęcia metalu. Tłok dolny 1 jest opuszczony, a tłok górny 2 w położeniu najwyższym odsłania otwór komory, którym wlewa się porcję ciekłego metalu. Na rysunku 5.28b widać, jak pod działaniem tłoka metal został wciśnięty do formy. Rysunek 5.28c przedstawia sposób wyjmowania odlewu z formy i usuwania z komory nadmiaru metalu.

Odlewy wykonane pod ciśnieniem odznaczają się gładką i czystą powierzchnią oraz tak dużą dokładnością wymiarów, że nawet niektóre otwory gwintowe nie wymagają dodatkowej obróbki.

Odlewanie pod ciśnieniem stosuje się głównie do stopów metali nieżelaznych o niezbyt wysokiej temperaturze topnienia, takich jak stopy aluminium, cynku, cyny, magnezu, miedzi i ołowiu.

Odlewanie do form wirujących

W odlewnictwie stosuje się dwie metody odlewania do form wirujących: odlewanie odśrodkowe i pod ciśnieniem odśrodkowym.

Odlewanie odśrodkowe polega na zalewaniu formy wirującej, której oś pokrywa się z osią wirowania. Otrzymany w tym procesie odlew ma kształt bryły obrotowej z otworem wewnętrznym powstałym pod wpływem działania siły odśrodkowej spowodowanej ruchem obroto­wym formy.

Na rysunku 5.29a i b wyjaśniono zasady odlewania odśrodkowego. W taki sposób odlewa się rury, tuleje, panewki łożysk ślizgowych oraz różnego rodzaju bryły obrotowe. Metoda ta umożliwia produkcję odlewów wielowarstwowych z kilku rodzajów stopów.

Do odlewania odśrodkowego stosuje się kokile żeliwne, niekiedy chłodzone z zewnątrz wodą. Formy wirujące dokoła osi pionowej (rys. 5.29a) zalewa się bezpośrednio łyżką, z kadzi lub rynny. Zalewanie form wirujących dokoła osi poziomej (rys. 5.29b) wymaga zawsze zastosowa­nia rynny, która podczas doprowadzania metalu do formy może się przesuwać wzdłuż osi odlewu od lewej strony ku prawej.

Podczas odlewania odśrodkowego ścianki formy nadają odlewom tylko kształt zewnętrzny, natomiast kształt wewnętrzny powstaje pod wpływem działania siły odśrodkowej na ciekły metal.

Kolejną metodą odlewania w formach wirujących jest tzw. odlewanie pod ciśnieniem odśrodkowym (rys. 5.29c). Odlewane przedmioty są rozmieszczone w formach metalowych lub piaskowych promieniowo.

Zalewanie odbywa się przez wlew główny, z którego następnie wlewami doprowadzającymi metal przedostaje się do form.

Odlewy produkowane w formach wirujących uzyskują wskutek działania siły odśrodkowej ścisłą budowę wewnętrzną, dobre własności mechaniczne oraz przybierają dokładny kształt formy.

Odlewanie precyzyjne

Odlewanie precyzyjne jest stosowane w produkcji niewielkich od­lewów z żeliwa, staliwa oraz innych stopów o wysokiej temperaturze topnienia. Metody odlewania precyzyjnego umożliwiają uzyskanie odlewów o bardzo dokładnych kształtach i wymiarach. Z tego powodu unika się w wielu przypadkach kłopotliwej obróbki skrawaniem.

Za pomocą odlewania precyzyjnego wykonuje się łopatki turbin, części pomp odśrodkowych, narzędzi. Najważniejszymi metodami odlewania precyzyjnego, ściśle mówiąc formowania precyzyjnego, są: formowanie metodą wytapiania modelu, metodą Shawa i metodą wypalanych modeli.

Formowanie metodą wytapianego modelu polega na wykonaniu pod ciśnieniem w dokładnej stalowej matrycy modelu z wosku ziemnego, parafiny i żywic syntetycznych. Otrzymany model zanurza się w ciekłej ogniotrwałej masie ceramicznej, a po wyjęciu — posypuje suchym piaskiem kwarcowym. Zabieg ten powtarza się kilkakrotnie aż do uzyskania skorupy grubości 2 ÷ 6 mm. Po wyschnięciu formuje się model w skrzynce formierskiej, którą następnie umieszcza się w piecu. W temperaturze 100 ÷150°C następuje wytapianie modelu (niekiedy model wytapia się w gorącej wodzie, co umożliwia odzyskanie wosku), po czym forma jest wygrzewana w temperaturze około 850°C w celu nadania jej odpowiedniej twardości. Po wypaleniu forma jest przygoto­wana do zalewania.

Metoda Shawa polega na formowaniu modeli metalowych, z żywic, gipsu lub drewna w mieszaninie materiałów ogniotrwałych (mączki cyrkonowej, silimanitu, mulitu i innych), wiązanych spoiwem w postaci hydrolizowanego krzemianu etylu. Mieszanina spoiwa i materiałów ceramicznych powinna mieć konsystencję szlamu. Wypełnia się nią skrzynkę formierską z modelem ustawionym na płycie podmodelowej. Po pewnym czasie wskutek hydrolizy powstaje żel krzemionki i alkohol etylowy, co przyczynia się do związania materiału formy. Okres żelowania trwa 3 ÷12 minut. Po tym okresie masa jest dostatecznie związana, aby było możliwe usunięcie modelu z formy. Po wyjęciu modelu formę poddaje się wypalaniu parami wydzielającego się al­koholu. Końćową operacją wykonania formy jest jej wyżarzanie w temperaturze ok. 1000°C. Formę przed zalaniem poddaje się na­grzaniu. Metodą Shawa produkuje się formy dzielone.

Wady występujące w odlewach w mniejszym lub większym stopniu obniżają ich wartość użytkową. Tylko niektóre spośród wykrywanych wad dyskwalifikują odlewy całkowicie.

Niektóre wady można usunąć. O celowości naprawy odlewów decydują zarówno względy techniczne, jak i ekonomiczne. Jako główne względy techniczne należy wymienić łatwość dokonania naprawy oraz możliwość eksploatacji naprawionego odlewu. Głównym względem ekonomicznym jest wysokość kosztów naprawy odlewu.

Sposób naprawy zależy od kształtu, wielkości odlewu oraz od rodzaju wady. Do stosowanych w odlewnictwie metod napraw należą: kitowanie, nasycanie, naprawy mechaniczne, metalizacja, zalewanie ciekłym metalem i spawanie.

W metodzie wypalanych modeli modele są wykonywane ze styro­pianu. Doprowadzony do formy metal wypala model, zajmując jego miejsce. Przebieg procesu odlewania metodą wypalanych modeli ilustruje rys. 5.30.