temat: zasady konstruowania, przygotowywania materiału ... modele.pdf · 1 temat: zasady...

1

Temat: Zasady konstruowania, przygotowywania materiału formy i

rdzenia

Wiadomości wstępne

Odlewnictwo jest przemysłową metodą wytwarzaniawyrobów polegającą na wypełnianiu formy roztopionymmetalem, który krzepnąc zachowuje nadany mu w stanieciekłym kształt.

Ze względu na rodzaj wlewanego do formy metalu dzielimyna:� odlewnictwo żeliwa,� odlewnictwo staliwa,� odlewnictwo metali nieżelaznych ciężkich,� odlewnictwo metali nieżelaznych lekkich

2


Typowy proces wytwarzania odlewów składa się z pięciunastępujących po sobie etapów:� wykonania modelu przedmiotu,� wykonania formy odlewniczej,� przygotowania metalu do wypełnienia formy,� zalewania formy odlewniczej,� wyjęcia z formy i wykończenia odlewu.


3


Podstawowe pojęcia w odlewnictwie� Odlew – wyrób metalowy wykonany drogą zalewania

form odlewniczych ciekłym metalem.� Forma odlewnicza – zespół elementów, które po

złożeniu tworzą gniazdo (wnękę) o kształtachodpowiadających kształtowi odlewu oraz układuwlewowego.

� Model – przyrząd do odwzorowania w formieodlewniczej kształtów zewnętrznych odlewu.

� Znaki rdzeniowe – elementy modelu nie odtwarzająceodlewu – służące do wykonania gniazd rdzennikowychw które wchodzą rdzenniki rdzenia.


Podstawowe pojęcia w odlewnictwie c.d.

� Rdzenie – elementy formy odlewniczej odtwarzającekształty wewnętrzne odlewu. Składają się z rdzeniawłaściwego i rdzennika wchodzącego w gniazdardzennikowe.

� Rdzennica – przyrząd służący do wykonania rdzenia.� Masa formierska i rdzeniowa – mieszanina

podstawowych i pomocniczych materiałówformierskich służąca do wykonania formjednorazowych i rdzeni.

4

Modele

Dla przygotowania modeli niezbędne są informacje osposobie przeprowadzenia procesu odlewania i rodzajumateriału, z którego będzie wykonany odlew. Ma to na celudokonanie wyboru materiału na modele oraz wpływa na jegokonstrukcję.Z grupy materiałów używanych na modele wymienić należynajczęściej do tego celu stosowane drewno. Drewnoprzeznaczone na modele powinno odpowiadać warunkom,których spełnienie zapewnia trwałość i niezmiennośćwymiarów gotowego modelu. Z tego powodu drewno namodele powinno mieć budowę wąskosłoistą i równomierną,umożliwiającą nadawanie modelom niekiedyskomplikowanych kształtów. Drewno powinno się przy tymodznaczać znaczną i równomierną we wszystkich kierunkachtwardością. Wilgotność drewna powinna wynosić 10÷12%.

Modele

Do wytwarzania modeli stosuje się drewno drzew iglastych iliściastych. Najczęściej stosuje się do tego celu drewno sosny,buku, klonu, lipy i olchy, a niekiedy również drewno jaworowe,gruszowe i orzechowe. Jakość drewna stosowanego namodele powinna odpowiadać drugiej klasie, w którejdopuszczalne są tylko niewielkie skazy zewnętrzneModele wykonuje się również z stopów aluminium, miedzi,żeliwa, oraz z gipsu lub z tworzyw sztucznych.

5

Modele

Pod względem konstrukcyjnym modele możemypodzielić na grupy:

I. modele bezpośrednio odtwarzające kształt odlewu: są tomodele bezrdzeniowe, czyli tzw. modele naturalne,

II. modele pośrednio odtwarzające kształt odlewu,wymagające stosowania skrzynek rdzeniowych(rdzennic),

III. modele uproszczone.

Modele

a) bez części odejmowanej, b) z częścią odejmowaną: 1 - część odejmowana

6

Modele

Modele odlewnicze - ze znakami rdzeniowymi - niedzielone: a) bez części odejmowanej, b) z częścią odejmowana

Modele

Modele naturalne dzielone: a) bez części odejmowanej, b) z częścią odejmowaną, 1 - płaszczyzna podziału

7

Modele

Modele odlewnicze - ze znakami rdzeniowymi - dzielone: a) bez części odejmowanej, b) z częścią odejmowaną

Modele

Model i przyrządy pomocnicze używane do wytworzeniaformy oraz jej wypełnienia nazywają się kompletemmodelowym. Na rysunku przedstawiono komplet modelowydo wykonania odlewu rury kołnierzowej

Zasady konstruowania modeli

8

Modele

a) Rura kołnierzowa


b) modelb) model

c) Skrzynka rdzeniowa,zwana rdzennicą

Modele

Podstawą opracowania konstrukcji kompletumodelowego jest rysunek odlewanej części, wedługktórego przygotowuje się rysunki kompletu i określasposób wykonania poszczególnych jego części. Wszczególności należy przewidzieć:

� położenie płaszczyzn podziału modelu;� naddatki wymiarowe, uwzględniające skurcz

odlewniczy metalu;� pochylenia odlewnicze modeli i skrzynek rdzeniowych;� naddatki wymiarowe na obróbkę mechaniczną w

określonych miejscach odlewu;� naddatki, które są niekiedy konieczne ze względu na

przebieg krzepnięcia metalu w formie.


9

Modele

Modele odlewnicze wykonuje się najczęściej jako dzielone,gdyż ułatwia to technologię formy. Od wyboru powierzchni ipodziału modelu zależy budowa modelu oraz przebiegformowania i dokładność wymiarów odlewu. Podziałmodelu może być dokonany w jednej lub w kilkupłaszczyznach. W niektórych stosuje się podział wedługpłaszczyzny łamanej.Główną przyczyną stosowania podziału modelu jestuzyskanie możliwości wyjęcia modelu z formy. Zazwyczajpłaszczyzna podziału przechodzi przez największy przekrójodlewu. Taki podział ułatwia składanie formy, dokładneustawienie rdzeni, zagęszczenie masy itd.


Modele

W celu ułatwienia wyjęcia modelu z formy i zapobieżeniaobrywaniu się krawędzi formy lub rdzenia pochyla się niecopowierzchnie pionowe w modelach i skrzynkachrdzeniowych. Odchylenie o pewien kąt powierzchni modeluod pionu nazywa się pochyleniem odlewniczym lubzbieżnością. Można je wyrazić w stopniach lub wprocentach. Na przykład jeżeli na długości 100 mmodchylenie od pionu wynosi 1 mm, to pochylenie jest równe


%1%100*100

1 =

10

Modele

Naddatki na obróbkę ustala się w zależności od wymiarówodlewu, od wielkości produkcji i od sposobu wykonaniaodlewu. Najmniejsze naddatki stosuje się do odlewówprodukowanych masowo w formach metalowych, zwanychkokilami. Formy takie odlewa się lub wytwarza metodamimechanicznymi.Wyprodukowane jednostkowo w formach piaskowych majązazwyczaj większe naddatki na obróbkę. Najmniejszynaddatek na obróbkę odlewów w piasku wynosi 2 mm. Wdużych odlewach produkowanych jednostkowo naddatki naobróbkę niekiedy dochodzą do 20 mm.


Modele

Modele należy projektować w taki sposób, abypowierzchnie odlewu przeznaczone do obróbki skrawaniembyły umieszczone w dolnej części formy lub w płaszczyźniepionowej. Dzięki temu zapobiega się zbieraniuzanieczyszczeń w okolicy powierzchni obrabianych, gdyżte, jako lżejsze, zbierają się w górnej części odlewu, gdziemoże również powstać jama skurczowa


11

Modele

Do wykonywania rdzeni stosuje się skrzynki rdzeniowe,tzw. rdzennice. Rdzennica powinna zapewniać łatwe,szybkie i prawidłowe wykonanie rdzenia oraz łatwe wyjęcierdzenia ze skrzynki. Najczęściej stosuje się rdzenniceskrzynkowe oraz ramkowe, tworzące ramkę rozbieralną.Kształt wewnętrzny rdzennicy odpowiada kształtowirdzenia. Ponadto do wyrobu rdzeni używa się rdzennicjednostronnych, zamkniętych i innych.


ModeleZasady konstruowania modeli

Rdzennica skrzynkowa:1 - kołki ustalające, 2 - wzmocnienia, 3 - rdzeń

12

ModeleZasady konstruowania modeli

Rdzennica ramkowa:a) zwykła, otwarta, ustawiona na płycie podrdzeniowej;b) z obejmą, ze zdjętym jednym bokiem

Technologia formy i rdzenia

Materiały formierskie służą - po odpowiedniej przeróbce -do wykonywania form i rdzeni. Dzielą się na główne ipomocnicze. Masą formierską lub rdzeniową nazywa sięmieszaninę głównych i pomocniczych materiałówformierskich z wodą, dobranych w odpowiednichproporcjach i odpowiednio przygotowanych.

Masy formierskie

13


Podstawowymi materiałami formierskimi są piaski ookreślonych własnościach. Są one głównym składnikiemmasy formierskiej, z której wykonuje się formy odlewnicze.Do masy formierskiej dodaje się ponadto glinę, spoiwa, pyłz węgla kamiennego lub koksu, składniki rozluźniające iutrzymujące wilgoć. Od tych dodatków zależy jakośćodlewów. Dobre masy formierskie powinny się odznaczaćprzepuszczalnością, spoistością, plastycznością,ogniotrwałością i wytrzymałością mechaniczną.

Masy formierskie


Przepuszczalno ść mas formierskich, tj. ich zdolność doprzepuszczania gazów, mierzy się ilością gazówprzepływających w jednostce czasu przez jednostkęobjętości masy.

Spoisto ść (wytrzymałość) mierzy się po zagęszczeniu —najczęściej z użyciem ubijaka — określając odpornośćznormalizowanej próbki masy formierskiej na ściskanie iścinanie, a mas przeznaczonych na rdzenie — również narozciąganie. Spoistość charakteryzuje w pewnej mierzeodporność mas formierskich na wstrząsy i uderzenia formąlub rdzeniem podczas przenoszenia albo zalewania formy.

Masy formierskie

14


Plastyczno ść charakteryzuje zdolność mas formierskichdo zachowania kształtów odciśniętych w nich za pomocąmodelu lub skrzynki rdzeniowej.

Masy formierskie wykazują w wysokiej temperaturzeskłonności do sklejania się ze sobą, czyli spiekania.Temperatura, w której rozpoczyna się spiekanie, jest miarąspiekalno ści , tj. ognioodporności. Piaski przeznaczone naformy do żeliwa powinny się odznaczać spiekalnościąprzekraczającą 1300°C.

Trwało ść mas to zdolność do zachowywania dobrychwłasności formierskich po kilkakrotnym ich użyciu.

Masy formierskie


Masy formierskie klasyfikuje się w zależności od zawartościgliny i ziarnistości piasku.Glina jest podstawowym naturalnym lepiszczem wiążącymw masie formierskiej ziarenka kwarcu. Występujące wprzyrodzie złoża różnych rodzajów gliny są końcowymproduktem rozkładu skaleni. Pod względem chemicznymsą to uwodnione tlenki glinu i krzemu. Zależnie odwłasności użytkowych rozróżnia się gliny zwykle, zwanezduńskimi, gliny ogniotrwałe oraz bentonity.

Masy formierskie

15


Oprócz gliny zadanie lepiszcza w masach przeznaczonychgłównie na rdzenie spełniają tzw. spoiwa. Ich wiążącedziałanie objawia się dopiero po wyschnięciu lub poutlenieniu w podwyższonej temperaturze. Do najczęściejużywanych spoiw należą: mąka żytnia, ług posulfitowy,melasa, dekstryna, oleje roślinne i zwierzęce, szkło wodne,cement, spoiwa z żywic syntetycznych, oleje.

Masy formierskie


Poza materiałami wiążącymi do mas formierskichdodaje się jeszcze składniki podwyższająceognioodporność. Są to:

� pył węglowy, stosowany do mas formierskich na odlewyz żeliwa oraz odlewy z niektórych metali nieżelaznych;

� pył koksowy, używany głównie do mas rdzeniarskich.

Masy formierskie

16


Ponadto w skład mas formierskich wchodzą materiałyrozluźniające i poprawiające przepuszczalność formy, takiejak torf włóknisty, trociny, paździerze itp. Niektóre składnikistanowiące spoiwa, jak np. melasa i ług posulfitowy,utrzymują formę w stanie wilgotnym i dzięki temu nienastępuje osypywanie krawędzi formy.

Masy formierskie


W celu zapobieżenia przywieraniu ziarenek piasku dopowierzchni odlewu stosuje się różnego rodzaju pokryciaform. Rozróżnia się pokrycia suche i mokre. Najczęściej dopokrywania (nakurzania) form mokrych stosuje się grafit.Bywa on używany również do wyrobu czernidła zdodatkiem wody i gliny. Wówczas wnętrze formy maluje sięczernidłem za pomocą pędzla. Drugim często używanym,zwłaszcza w produkcji odlewów aluminiowych, materiałemna pokrycie form jest mączka kwarcowa. Ponadto stosujesię w tym celu: pył siarkowy do odlewów ze stopówmagnezu, pył z węgla drzewnego do odlewów żeliwnychlanych do form mokrych, pokrycia składające się z mączkikwarcowej, dekstryny, ługu posulfitowego, paku, smoły iinnych, używane do form na odlewy staliwne

Masy formierskie

17


Części modeli, skrzynek rdzeniowych oraz części składoweformy przed przystąpieniem do formowania przesypuje sięproszkami rozdzielczymi, tj. pyłem kwarcowym, kredą,talkiem i likopodium sztucznym, składającym się z próchna,mączki kostnej, pyłu korkowego.Do wyrobu form używa się kilku rodzajów masformierskich. Możemy je podzielić na masy przeznaczonedo wyrobu form oraz masy do wyrobu rdzeni. Masy dowyrobu form, zależnie od przeznaczenia, można podzielićna masy przy modelowe i masy wypełniające oraz —najczęściej stosowane — masy jednolite.

Masy formierskie


Masy przymodelowe tworzą warstwę wewnętrzną formy ipodczas odlewania stykają się bezpośrednio z ciekłymmetalem; z tego powodu mają one do spełnieniaważniejsze zadanie niż masa wypełniaj ąca. Wytwarza sięrównież formy odlewnicze z jednego rodzaju masy.Składniki masy formierskiej są zazwyczaj suszone,rozdrabniane, przesiewane, spulchniane, odpylane inawilżane.

Masy formierskie

18

Technologia formy i rdzeniaMasy formierskie

Woda Masa używana


Formy odlewnicze wykonuje się najczęściej w skrzynkachformierskich żeliwnych lub stalowych. Zależnie od wielkościi sposobu formowania rozróżnia się skrzynki doformowania ręcznego oraz do formowania maszynowego.Stosownie do kształtu, wielkości i dokładności odlewumożna wykonywać formy w jednej, dwóch lub trzechskrzynkach formierskich.

Formowanie

19


Parę skrzynek żeliwnychprzedstawia rysunek. Takieskrzynki są używane doformowania ręcznego. Skrzynki,górna 1 i dolna 2, stanowiącekomplet, są ze sobą połączone zapomocą sworzni ustalających 5,tkwiących w uchach 6 skrzynek.Obrzeża 3, stosowane wniektórych skrzynkach, ułatwiająutrzymanie się na nich masyformierskiej. Klamry 4 służą dopodnoszenia i przesuwaniaskrzynek.

Formowanie


Podstawowe narzędzia do formowania ręcznego

Formowanie

1 - 2 - ubijaki duże, 3 - 4 - ubijaki małe, 5 -ubijak pneumatyczny, 6 - gładziki płaskie, 7 - gładziki krawędziowe, 8 - jaszczurki, 9 - sito, 10, łopata, 11 - lancet z haczykiem, 12 - haczyk do wyjmowania modelu, 13 - pędzel

20


Ubijak długi, zwykle stalowy, służy do ubijania dużych formwykonywanych na podłożu formierni. Ubijak krótki, zwykledrewniany, stosowany jest do ubijania form w skrzynkachśredniej i małej wielkości, formowanych na stołachformierskich. Ubijak hakowy, wykonany z pręta stalowego,służy do ubijania masy w trudno dostępnych miejscachformy między modelem a ściankami skrzynki.Ubijak pneumatyczny jest zbudowany w kształcie cylindra,w którym, porusza się tłok uderzający w umieszczoną udołu stopkę ubijaka. Ruchy tłoka są spowodowanedziałaniem sprężonego powietrza, które mechanizmrozrządczy kieruje na przemian nad tłok i pod tłok.

Formowanie


Do wykańczania form i poprawiania uszkodzonych w niejmiejsc używane są narzędzia wykańczające. Sposobyformowania zależą od wielkości, kształtu i przeznaczeniaodlewu. Stosuje się formowanie ręczne i maszynowe.

Formowanie

21


Formowanie r ęczne . Do najczęściej stosowanych należyformowanie prostych modeli w dwóch skrzynkach.Formowanie rozpoczyna się od ułożenia połówki, modelu 2na desce formierskiej 1. Następnie nad modelem ustawiasię skrzynkę formierską 3, pudruje model, zasypujeskrzynkę masą formierską i zagęszcza ubijakiem.Wykonaną w taki sposób połówkę formy nakłuwa sięszpilką, aby umożliwić spokojny odpływ gazów z formypodczas zalewania.

Formowanie ręczne


Po odwróceniu skrzynki o 180o ustawia się na przedniejpołówce modelu 2 drugą połowę modelu 4 oraz skrzynkęgórną 5 i następnie — po opudrowaniu płaszczyznypodziału — formuje się górną część formy. W celudoprowadzenia metalu do formy w górnej polowie ustawiasię model wlewu głównego 6 i model przelewu 7. Pouformowaniu górnej skrzynki należy wykonać zbiornikiwlewowe, ułatwiające zalewanie formy, oraz zbiornikiprzelewów.

Formowanie ręczne

22


Formowanie prostego modelu

Formowanie ręczne


Kształt i wielkość zbiornika wlewowego zależą od wielkościodlewu.Typowe zbiorniki wlewowe.

Formowanie ręczne

a) z jednym wlewem głównym

b) z wieloma wlewami głównymi

23


Kształty zbiorników przelewów.

a, b) stożkowe c) z nadstawką

Formowanie ręczne


Po tych czynnościach następuje nakłucie formy, rozebraniejej, wyjęcie modelu oraz, jeżeli nie zastosowano do tegocelu modelu, wycięcie wlewu doprowadzającego metal zwlewu głównego do formy.Do ostatnich czynności podczas formowania należywykończenie formy, tj. naprawa uszkodzeń powstałychpodczas wyjmowania modelu, wygładzenie powierzchnioraz opudrowanie formy.

Przykład formowania ręcznego

Formowanie ręczne

24


Formowanie z obieraniem stosuje się zwykle do modeli,które po zaformowaniu w skrzynce nie dadzą się wyjąć bezusunięcia części masy formierskiej.

Jak widać na rysunku, obieranie polega na wykonaniu nadmodelem stożkowego wybrania, które umożliwia wyjęciemodelu bez uszkodzenia ścianek formy. Górną skrzynkęformuje się na dolnej, tak samo jak w przypadku modeludzielonego.

Formowanie z obrabianiem

Technologia formy i rdzeniaFormowanie z obrabianiem

Formowanie z obieraniem: a) odlew, b) wykonanie skrzynki dolnej, c) obieranie, d) złożona forma, 1 - miejsce obierania

25


Formowanie na fałszywce stosuje się zwykle do modeliniedzielonych, których ustawienie na desce formierskiej niezapewnia właściwego położenia, lub w produkcji seryjnej,gdy obieranie jest kłopotliwe i długotrwałe.Fałszywkę 1 wykonuje się na desce pomodelowej z masyformierskiej lub gipsu. Jest to właściwie forma pomocnicza,zwana „fałszywką". Zaformowanie modelu 2 w dolnejskrzynce 3 umożliwia — po odwróceniu skrzynek iusunięciu fałszywki — uformowanie skrzynki górnej wsposób opisany poprzednio.

Formowanie na fałszywce


Formowanie na fałszywce:a) formowanie dolnej skrzynki, b) dolna skrzynka

odwrócona


26


Niekiedy fałszywkę wykonuje się w postaci kształtowejpłyty podmodelowej, która odtwarza pomocnicze kształtyformy umożliwiające wyjęcie modelu z formy bez obierania.



Formowanie modelu z cz ęściami odejmowanymistosuje się wtedy, gdy wyjęcie modelu nie jest możliwenawet z zastosowaniem obierania. Wówczas modele sąbudowane tak, żeby części utrudniające wyjęcie modelu zformy można było bez trudu oddzielić od zasadniczejczęści modelu. Zwykle części odejmowane sąprzytwierdzone do modelu za pomocą łatwo usuwalnychszpilek

Formowanie modelu z częściami odejmowanymi

27


Formowanie rozpoczyna się od ułożenia modelu 1 nadesce podmodelowej 2 i ubiciu wokół niego masyformierskiej. Po unieruchomieniu modelu w skrzyncenależy odgarnąć masę w tym miejscu formy, w którymwystaje szpilka 3 łącząca część odejmowaną 4 z modelem.Wyjęcie szpilki powoduje rozdzielenie obu części modelu.Dalsze formowanie przebiega w znany sposób. Pouformowaniu obu skrzynek wyjmuje się najpierw głównączęść modelu 1 i następnie — wykorzystując powstałe wformie miejsce — usuwa część odejmowalną 4.

Formowanie modelu z częściami odejmowanymi

Technologia formy i rdzeniaFormowanie modelu z częściami odejmowanymi

28


Na rysunku przedstawionoformowanie modeludzielonego. Dolną skrzynkę(rys. a) formuje się napołówce modelu, a poodwróceniu skrzynki formujesię skrzynkę górną. Porozebraniu formy i usunięciumodelu składa się formę,umieszczając w niej rdzeń(rys. b).

Formowanie modelu dzielonego


Formowanie maszynowe ułatwia i przyspiesza proceswytwarzania form. Ponadto wpływa na poprawędokładności wymiarów i jakości odlewów otrzymanych wformach wykonanych maszynowo.Maszyny używane do produkcji form odlewniczych nosząnazwę formierek. Zadanie ich polega na zagęszczaniumasy i wyjmowaniu modelu z formy. Modele są mocowanena stole formierki do płyty podmodelowej, tworząc wraz znią tzw. płytę modelową. Płyta modelowa jest zaopatrzonaw sworznie ustalające, na których podczas formowaniaustawia się skrzynki formierskie.

Formowanie maszynowe

29


Podczas formowania na płytach jednostronnych jedną znich wykorzystuje się do formowania górnej skrzynki formy,a drugą — do formowania dolnej skrzynki formy.Formowanie na płytach dwustronnych odbywa siępodobnie jak w poprzednim przypadku z tą różnicą, żedwie połówki tego samego modelu są rozmieszczone poobu stronach tej samej płyty. Często płyty dwustronne sąobrotowo osadzone w łożyskach formierki, dzięki czemupodczas formowania można łatwo odwracać płytęmodelową na drugą stronę.

Formowanie maszynowe Formowanie maszynowe


Płyty rewersyjne umożliwiają formowanie obu połówekskrzynki formierskiej na jednej stronie płyty. Na płycierewersyjnej są rozmieszczone symetrycznie dwie połówkimodelu. Każda zatem formowana na tej płycie skrzynkaodtwarza obie części modelu. Odpowiednie złożenie dwóchdowolnie wybranych skrzynek daje formę dla przynajmniejdwóch jednakowych odlewów odwrotnie w niej ułożonych.


30


Najczęściej stosowanymi sposobami zagęszczaniamasy formierskiej są:

� prasowanie,� wstrząsanie� narzucanie.



Formowania za pomoc ą prasowania .Nacisk podczas prasowania musi następować od góry lubod dołu, na płytę modelową. Formowanie z naciskiem odgóry daje formy zagęszczone mocniej w górnej części, asłabiej — w części przymodelowej. Formowanie znaciskiem od dołu powoduje większe zagęszczenie formyw części przymodelowej niż w części górnej.Prasowanie stosuje się do formowania modeli płaskich.


31


Zasadę formowania przez wstrząsanie wyjaśnia rysunek.Na płycie modelowej 1, spoczywającej na stole maszyny 6,jest ustawiona skrzynka formierska 2, a na niej —nadstawka 3. Po napełnieniu skrzynki masą formierskąuruchamia się urządzenie wstrząsające składające się zcylindra 8 i tłoka 5. W korpusie cylindra znajduje się otwór4, którym wtłacza się sprężone powietrze. Pod działaniemjego ciśnienia tłok, unosząc się, powoduje odsłonięcieotworu 7, którym powietrze uchodzi z cylindra. Spadkowiciśnienia towarzyszy opuszczanie się tłoka do podłożeniawyjściowego i zamknięcie otworu 7. Z tą chwilą rozpoczynasię następny cykl pracy maszyny.Wstrząsarki — zależnie od konstrukcji — wykonują 100,250÷300 i więcej (do 1200) wstrząsów na minutę.



Formowanie za pomocąwstrząsania

1-płyta modelowa2-skrzynka formierska3-nadstawka4-otwór (którym wtłaczane

jest sprężone powietrze)5-tłok6-stól maszyny7-otwór (którym uchodzi

powietrze)8-cylinder


32


Zasadę formowania za pomocą narzucania wyjaśniarysunek. Masa formierska jest narzucana na model 3 przezobracającą się szybko łopatkę 2 głowicy 1. Doprowadzaniemasy formierskiej do głowicy odbywa się w sposób ciągłykanałem 5. Głowica narzucarki może się przesuwać nadskrzynią formierską 4 w dowolnym kierunku. Ponadtomożna zamienić prędkość obrotową łopatki, a zatem ienergię kinetyczną narzucanej masy, regulując w takisposób stopień ubicia formy.Formowanie za pomocą narzucania stosuje się do dużychodlewów zarówno w produkcji masowej, jak i seryjnej orazjednostkowej. Zaletą tej metody jest równomiernezagęszczanie masy w całej formie.



1-głowica2-łpoatka3-model4-skrzynka formierska5-kanał doprowadzający

Formowanie za pomocąnarzucania


33


Narzucarka przejezdna: 1 -przenośnik taśmowy, 2 - rynna, 3 - przenośnik taśmowy, 4 - zsyp, 5 - przenośnik taśmowy, 6 - otwór w obudowie, 7 -siodło, 8 - skrzynka formierska, 9 -model, 10 - rękaw wysięgnika, 11 -rękaw wysięgnika, 12 - łopatki głowicy narzucarki, 13 -tarcza obrotowa



W celu odtworzenia wewnętrznych kształtów odlewówzaopatruje się formy w rdzenie, wykonane w skrzynkachrdzeniowych za pomocą wzorników lub maszynowo.Skrzynki rdzeniowe używane do wytwarzania ręcznegoniewielkiej liczby rdzeni wykonuje się zwykle z drewna. Domaszynowego wytwarzania rdzeni stosuje się skrzynkimetalowe i rdzeniowe z tworzyw sztucznych.

Wytwarzanie rdzeni

34


Na rysunku przedstawiono przebieg formowania prostegordzenia cylindrycznego. Rdzeń taki formuje się wdrewnianej rdzennicy składającej się z dwu częścisymetrycznych 1 i 2. Wzajemne położenie obu częścirdzennicy ustala się za pomocą kołków 3 i 4. Po złożeniurdzennicy wypełnia sieją masą rdzeniową którą zagęszczasię następnie ubijakiem. Środek rdzenia 5 jest przekłuwanynakłuwakiem w celu ułatwienia odprowadzenia gazówwydzielających się w formie podczas jej zalewania.

Wytwarzanie rdzeni

a) rdzennica przygotowanado napełniania, b) rdzennicarozłożona


Produkcję rdzeni można przyspieszyć przezzmechanizowanie urządzeń do ich produkcji. Prosterdzenie o stałym przekroju wytwarza się metodąwyciskania. Do tego celu stosuje się ślimakową maszynęrdzeniową. Masę rdzeniową zasypuje się do zasobnika,skąd wytłacza się ją ślimakiem przez kształtową dyszę.Wytworzone w taki sposób kształtki suszy się i tnienastępnie na kawałki odpowiedniej długości.

Wytwarzanie rdzeni

35


Rdzenie kształtowe prasuje się w rdzennicachdwudzielnych. Pierwsza operacja polega na odmierzaniuwłaściwej ilości masy. Do tego celu służy nadstawka 1. Ponapełnieniu dolnej połówki rdzennicy 2 i nadstawki 1 masąrdzeniową należy zdjąć nadstawkę i zamiast niej nałożyćgórną połówkę rdzennicy 3. Nacisk wywarty za pomocąprasy na obie połówki rdzennicy powoduje zagęszczeniemasy rdzeniowej; jej nadmiar zostaje wyciśnięty dowgłębień 4 otaczających obrys rdzenia. Po sprasowaniurdzenia zdejmuje się górną połówkę rdzennicy, następniewyjmuje rdzeń 5 i kładzie go na podstawkę, na którejzostanie przetransportowany do suszarni.

Wytwarzanie rdzeni


1- nadstawka2-dolna połówka

rdzennicy3-górna połówka

rdzennicy4-wgłębienia5-rdzeńPrasowanie rdzenia kształtowego

Prasowanie rdzenia kształtowego

Wytwarzanie rdzeni

36


Obecnie do produkcji rdzeni stosuje się metodęwdmuchiwania masy do rdzennicy. Metoda ta mazastosowanie do wytwarzania rdzeni małych i średnichwielkości, o prostych kształtach.Metodą podobną do wdmuchiwania jest metodawstrzeliwania. Różnica między nimi polega jedynie na tym,że masa jest wstrzeliwana do rdzennicy w strumieniusprężonego powietrza. Uzyskuje się przez to skróceniecyklu pracy, lepsze zagęszczenie masy oraz możliwośćwykonania rdzeni o kształtach bardziej skomplikowanychniż w metodzie wdmuchiwania.

Wytwarzanie rdzeni


Każda forma odlewnicza powinna być zaopatrzona wukład wlewowy, będący system kanałów wykonanychw formie odlewniczej, który powinien spełniaćnastępujące zadania:

� doprowadzenie ciekłego metalu do ustalonych miejscwnęki formy z wymaganą prędkością,

� zatrzymanie płynących z metalem zanieczyszczeń iżużla,

� uzyskanie odpowiedniego rozkładu temperatur metaluwypełniającego formę oraz regulowanie zjawiskcieplnych podczas krzepnięcia i stygnięcia odlewu,

� zasilanie krzepnącego odlewu ciekłym stopem.

Układ wlewowy

37


Pierwsze trzy zadania spełniać może częśćwprowadzająca układu wlewowego, natomiast ostatniezadanie spełniają części układu zwane nadlewami lubochładzalnikami.

Układ wlewowy


Dobór miejsca doprowadzania metalu zależy od konstrukcjiodlewu i rodzaju stopu. Miejsce doprowadzenia metalupowinno gwarantować uzyskanie odlewu bez wad. Wprzypadku stopów o dużym skurczu, aby uzyskaćkrzepnięcie kierunkowe, metal doprowadza się donajgrubszej ścianki formy. Odlewy ze stopów łatwoutleniających się zapełnia się układem wlewowymsyfonowym. Układ wlewowy powinien być takskonstruowany, aby nie następowało zasysanie powietrzapodczas przepływu metalu.

Układ wlewowy

38


Przepływ metalu powinien dokonywać się bez zawirowań.Strumień metalu nie powinien uszkodzić wnęki formy.Lokalizacja przelewów i szybkość podnoszenia metalu wewnęce formy powinny być tak obliczane, aby umożliwićspokojne odejście powietrza i innych gazów z wnęki formy.Czas zalewania powinien być dobrany tak, aby nienastąpiło nadmierne zmniejszenie lejności stopu, powietrzezdążyło wydostać się z wnęki formy, a poszczególne częściformy nie uległy przegrzaniu.

Układ wlewowy


Miejsce i sposób doprowadzenia metalu do wnęki formy iczas zalewania mają wpływ na przebieg procesukrzepnięcia. Części odlewu w pobliżu układu wlewowegosą wypełnione metalem o wyższej temperaturze, a forma wobszarze stykającym się z układem wlewowym jestbardziej przegrzana. W związku z tym części odlewu wpobliżu wlewu doprowadzającego zakrzepną później.Wpływ układu wlewowego na czas krzepnięcia tych częściodlewu będzie tym większy, im dłuższy będzie czaszalewania.

Układ wlewowy

39


Układ wlewowy składa się zezbiornika 1, wlewu głównego2, belki wlewowej 3 i wlewówdoprowadzających 4. Zbiornikwlewowy, którego kształt iwielkość zależą od wielkościformy i od rodzaju metalu,ułatwia wprowadzenieciekłego metalu do formy, aponadto częściowozapobiega przedostaniu siężużla do wlewu głównego.

Układ wlewowy


Odlew z układem wlewowym i nadlewami: 1 - zbiornikwlewowy, 2 - wlew główny, 3, 4 i 12 - wlewyrozprowadzające, 5 - wlewy doprowadzające, 6 -oddzielacz, 7 - przelew, 8, 9 - nadlewy górne, 10 - nadlewboczny, 11 - szyjki nadlewów

Układ wlewowy

40


Zbiornik wlewowy umożliwia wprowadzenie ciekłegometalu, zapewnienie ciągłości strugi, zatrzymanie żużla iinnych zanieczyszczeń. Najprostszy zbiornik ma kształtlejka. Jest on stosowany do odlewów staliwnych i dodrobnych odlewów. Aby zatrzymać zanieczyszczenia,stosuje się filtry. Zbiornik w kształcie czaszy jest stosowanydo odlewów żeliwnych. Wlew główny to pionowy kanałłączący belkę żużlową ze zbiornikiem wlewowym. Belkażużlowa ma za zadanie zatrzymać płynące z metalemzanieczyszczenia. Belkę żużlową umieszcza się w górnejpołówce formy.

Układ wlewowy


Wlewy doprowadzające to kanały, przez które metalwpływa już do wnęki formy. Grubość wlewudoprowadzającego powinna być mniejsza od grubościścianki odlewu. Metal może być doprowadzony wpłaszczyźnie podziału formy, od góry (wlew deszczowy), oddołu (wlew syfonowy) lub z boku (na kilku poziomach).Doboru wymiarów poszczególnych elementów układuwlewowego dokonuje się na podstawie odpowiednichobliczeń.

Układ wlewowy

41


od góry (wlew deszczowy)

Układ wlewowy


od dołu (wlew syfonowy)

Układ wlewowy

42


z boku (na kilku poziomach).

Układ wlewowy


Niektóre formy i prawie wszystkie rdzenie po ichwytworzeniu poddaje się suszeniu. Ma ono na celuzwiększenie ich wytrzymałości oraz zwiększenieprzepuszczalności gazów. Jednocześnie zmniejsza sięmożliwość powstawania w odlewie pęcherzyspowodowanych obecnością pary wodnej. Suszeniestosuje się głównie do form o skomplikowanych kształtach,do form o dużych wymiarach oraz do form przeznaczonychdo wykonania skomplikowanych odlewów.

Suszenie form i rdzeni

43


Formy suszy się najczęściej w suszarkach komorowychopalanych gazem w temperaturze 300-^400°C, a rdzenie— w temperaturze 220-280°C.Dużą część form i rdzeni wykonuje się obecnie z massamoutwardzalnych termicznie lub chemicznie.

Suszenie form i rdzeni


Formy odlewnicze zależnie od wielkości zalewa się zapomocą łyżek odlewniczych lub kadzi. Metal przeznaczonydo wypełnienia form zbiera się w sposób ciągły wzbiornikach ustawionych przy piecu lub okresowo zlewa sięgo do dużych kadzi.W odlewniach stosuje się wiele narzędzi specjalnychsłużących do zalewania form. Do podstawowych należąłyżki odlewnicze i kadzie. Łyżki służą do napełnianiamałych form. Przenosi je jeden robotnik, trzymając je lewąręką w połowie trzonka, a prawą za uchwyt wykonany wpostaci kółka lub poprzecznego trzpienia.

Zalewanie form i wykańczanie odlewów

44


Na rysunku przedstawiona jest kadź ręczna widłowa opojemności 30÷80 kg. Przy jej przenoszeniu są zatrudnione2 lub 3 osoby.



Do wypełniania dużychform lub szeregumniejszych używa się kadziodlewniczych wyłożonychmateriałem ogniotrwałym iprzewożonych za pomocąurządzeń przenośnikowych.Na rysunku przedstawionajest otwarta kadźsuwnicowa o pojemności1÷10t. Pochylenie kadzinastępuje po uruchomieniumechanizmu napędzanegokołem ręcznym.


45


Zalewanie form z kadzi można prowadzić zależnie od ichkonstrukcji przez dziób lub przez otwór w dnie kadzi.Często spotykaną metodą jest zalewanie przez dziób.Stosuje się ją do wszystkich rodzajów metali. Zalewanieprzez otwór w kadzi ma zastosowanie głównie do staliwa.Tam gdzie prowadzi się produkcję wielkoseryjną,zalewanie form odbywa się niezwłocznie po wykonaniuformy. Ten sposób produkcji umożliwia wykorzystaniemiejsca w odlewni i kwalifikacji załogi.W małych nie zmechanizowanych odlewniach metalpobiera się spod pieca łyżkami lub ręcznymi kadziami iroznosi się do form. W większych odlewniach metalerozwozi się w kadziach do miejsca zalewania form.



Praca przy zalewaniu form jest niebezpieczna i z tegopowodu należy przestrzegać zasad, które umożliwiajązabezpieczenie się przed nieszczęśliwymi wypadkami,Największe niebezpieczeństwo podczas zalewania stanowirozpryskujący się lub wylany metal. Z tego powodu nienależy do przenoszenia ciekłego metalu używać kadzi niewysuszonych ani zimnych łyżek. Ponadto nie należy nigdydo kadzi z ciekłym metalem wrzucać lub wkładać zimnychprzedmiotów, gdyż wilgoć osadzona na powierzchni tych(przedmiotów po zetknięciu się z gorącym metalem szybkozamienia się w parę. Zwykle powoduje to rozpryskiwaniesię ciekłego metalu. Z tych powodów podczas zalewanianie wolno się znajdować bezpośrednio nad formą, gdyżmożna się poparzyć ciekłym metalem wyrzucanymniekiedy z formy przez gazy.

Przepisy BHP

46


Obsługujący kadzie odlewnicze powinni mieć na sobieodzież ochronną, zabezpieczającą ich przed oparzeniemodpryskami gorącego metalu. Ze względu naniebezpieczeństwo grożące podczas zalewania większychform, osoby nie zatrudnione przy tych czynnościach niepowinny się znajdować w pobliżu miejsca pracy.

Przepisy BHP


Odlewy po ich należytym skrzepnięciu wybija się z formy,usuwa się z nich rdzenie, a następnie oczyszcza z masyformierskiej i odcina części układu wlewowego i nadlewów.Proste odlewy żeliwne można wybijać z formy, gdy ichtemperatura obniży się do około 500°C. Bardziejskomplikowane odlewy pozostawia się w formach aż dowystygnięcia.Odlewy średniej wielkości o ciężarze kilku kilogramówstygną od kilkudziesięciu minut do kilku godzin. Odlewy ociężarze kilkuset kilogramów stygną kilkanaście godzin, aniekiedy nawet kilka dni.Małe odlewy wybija się ręcznie. Do wybijania większychodlewów używa się wibracyjnych urządzeńmechanicznych.

Wybijanie odlewów i rdzeni

47


Rdzenie wybija się za pomocą długich przecinakówpneumatycznych lub gdy rdzenie były wykonane z masyzawierającej znaczne ilości gliny strumieniem wody.Odlewy wyjęte z formy podlegają zazwyczaj wykończeniu.Czynności związane z wykończeniem odlewu, to odcinanieukładu wlewowego, przelewów oraz różnego rodzajuzalewek. Zwykle do tego celu stosuje się przecinaki i młotkipneumatyczne. Do ostatecznego wygładzenia miejsc poobciętych częściach odlewu używa się szlifierektarczowych stałych lub szlifierek przenośnych z giętkimiwałem. Następnie odlewy poddaje się oczyszczaniu zpozostałej na ich powierzchni masy formierskiej. Do tegocelu stosuje się bębnowanie, piaskowanie luboczyszczanie ręczne.

Wybijanie odlewów i rdzeni


Odlewy wyjęte z formy wymagają zazwyczaj wykończenia.Czynności z tym związane polegają na odcięciu układuwlewowego przelewów oraz różnego rodzaju zalewek zapomocą przecinaków lub młotków pneumatycznych. Doostatecznego wygładzenia miejsc po obciętych częściachodlewu używa się szlifierek tarczowych stałych lubszlifierek przenośnych z giętkim wałem. Następnie odlewyoczyszcza się z pozostałej na ich powierzchni masyformierskiej. Odbywa się to przez bębnowanie,piaskowanie lub ręcznie. Przedmioty przeznaczone dooczyszczania przez bębnowanie wsypuje się do wnętrzacylindrycznego zbiornika wraz z tzw. gwiazdkamiwykonanymi z żeliwa białego.

Sposoby wykończania odlewów

48


Podczas obrotu przedmioty znajdujące się w bębnieuderzają nawzajem o siebie i dzięki temu się oczyszczają.Piaskowanie odbywa się w urządzeniach zwanychpiaskownicami. Są to szczelnie zamykane komory zobrotowym dnem, na którym są ustawiane odlewy podczasoczyszczania. Wypływający z dyszy strumień piasku lubczęściej żeliwnego śrutu uderza z dużą prędkością wścianki odlewów, powodując odrywanie sięzanieczyszczeń.

Sposoby wykończania odlewów


Niektóre odlewy poddaje się obróbce cieplnej w celuzmniejszenia ich twardości przed obróbką skrawaniem lubpoprawienia własności wytrzymałościowych. Podstawowąobróbkę cieplną, którą należy stosować do wszystkichważniejszych odlewów, jest wyżarzanie odprężające, któreumożliwia usunięcie z odlewu naprężeń powstającychpodczas krzepnięcia.

Sposoby wykończania odlewówSposoby wykończania odlewów

49

Wady odlewnicze

Wady klasyfikuje się w pięciu grupach.

1. wady kształtu,2. wady powierzchni surowej,3. przerwy ciągłości,4. wady wewnętrzne5. wady materiału.

Wady odlewnicze

1. Niedolew. Charakteryzuje się stępionymi konturami,niezupełnym odtworzeniem lub brakiem pewnychczęści odlewu. Niedolew może być spowodowany zbytniską temperaturą metalu zbyt małym ciśnieniemmetalostatycznym (zbyt niski układ wlewowy),niedostateczną przepuszczalnością masy, nadmiernąjej wilgotnością i gazotwórczością.

Wady kształtu

50

Wady odlewnicze

2. Guz. Miejscowe wypukłe odkształcenie odlewu. Możebyć spowodowane zbyt wysokim ciśnieniemmetalostatycznym (zbyt wysoki układ wlewowy),niejednorodnym zagęszczeniem masy, nadmiernąmiejscową wilgotnością.

3. Wypchnięcie. Wyraźne odkształcenie powierzchniodlewu, mające kształt opuchlizny; może byćspowodowane niedostateczną wytrzymałością masy doodlewania na wilgotno.

Wady kształtu

Wady odlewnicze

1. Chropowatość. Charakterystyczne, dostrzegalne lubtylko wyczuwalne nierówności powierzchni o różnymkształcie i rozmieszczeniu. Wada może byćspowodowana zbyt wysoką temperaturą metalu,nadmierną osypliwością masy, łuszczeniem siępokrycia ochronnego.

2. Żyłki. Niskie, cienkie, chropowate, często rozgałęzioneżebra na powierzchni odlewu odwzorowującepęknięcia formy. Wada jest spowodowananiedostateczną wytrzymałością masy.

Wady powierzchni surowej

51

Wady odlewnicze

3. Zdarcie. Płaska narośl na odlewie o chropowatejpowierzchni, często z wtrąceniami piasku. Wada możebyć spowodowana niedostateczną wytrzymałościąpowierzchniowej warstwy masy, niedostatecznąognioodpornością pokrycia lub jego złymprzyleganiem.

4. Przypalenie i wżarcie. Jest to mocno przylegająca doodlewu warstwa spieczonej masy lub w przypadkuwżarcia warstwa będąca spiekiem metalu i ziarnmateriału formierskiego. Może być spowodowana zbytwysoką temperaturą metalu, zbyt małymzagęszczeniem masy, niedostatecznąognioodpornością masy lub powłoki ochronnej.


Wady odlewnicze

5. Ospowatość, pęcherze zewnętrzne, nakłucia.Skupienie płytkich wgłębień o wydłużonym kształcie igładkiej powierzchni, położone na głębokości 2-3 mmpod powierzchnią odlewu. Wada może byćspowodowana nadmiernym zagazowaniem metaluprzy zbyt burzliwym jego przepływie w układziewlewowym lub nadmierną gazotwórczością iwilgotnością formy.

6. Obciągnięcia. Płytkie lub dość duże wgłębienia ogładkiej powierzchni i owalnym zarysie na powierzchniodlewu. Występują w miejscu odlewu źle zasilanym.


52

Wady odlewnicze

7. Strup. Nieregularna narośl na powierzchni odlewuutworzona z metalu, niekiedy przemieszanego zmateriałem formierskim. Może być spowodowananiedostateczną wytrzymałością w zawilgoconychobszarach formy i wysoką temperaturą metalu.

8. Blizna. Płytkie lecz przeważnie dość długie irozgałęzione wgłębienie na powierzchni odlewu. Magładkie ścianki o małym spadku, tworzące na dniezałamanie, do którego często bywa przyrośnięty strup.Wada może być spowodowana przyczynami jak wprzypadku strupa.


Wady odlewnicze

9. Rakowatość. (Zaprószenie). Jest to zagłębienie napowierzchni odlewu o nieregularnych kształtach,wypełnione materiałem formierskim lub żużlem. Wadamoże być spowodowana niedostatecznąwytrzymałością lub nadmierną osypliwością masy.


53

Wady odlewnicze

1. Pęknięcie na gorąco, naderwanie. Jest to wąskanieregularna lub szeroka i głęboka, rozgałęzionaszczelina w materiale odlewu o ściankach pokrytychtlenkami, co świadczy o tym, że pęknięcie powstało wwysokiej temperaturze. Wada jest spowodowananiedostateczną podatnością masy, co powodujetworzenie się naprężeń rozciągających w obszarachniezupełnie zakrzepłego odlewu.

Wady spowodowane przerwami ciągłości

Wady odlewnicze

2. Pęknięcie na zimno. Ma kształt szczelinyprzechodzącej przeważnie na wskroś ścianki odlewu opowierzchni ziarnistej z metalicznym połyskiem.Mechanizm tworzenia jest taki jak w przypadkupęknięć na gorąco, z tym że pęknięcie następuje wznacznie niższej temperaturze.

3. Niespaw. Wąska, przechodząca na wskroś szczelina ozaokrąglonych brzegach, powstała wskutekniezupełnego połączenia dwóch strumieni metalu.Wada jest spowodowana zbyt niską temperaturąmetalu, nadmierną wilgotnością i małąprzepuszczalnością masy.

Wady spowodowane przerwami ciągłości

54

Wady odlewnicze

� Bąbel. Pojedyncza pustka w materiale odlewu, mającaznaczną objętość, większą niż pęcherz gazowy orazprzeważnie wydłużony kształt i gładką powierzchnię.

� Pęcherz. Pustka kształtu kulistego lub jajowatego ogładkich ściankach i małej średnicy.

� Sitowatość. Miejscowe skupienie licznych drobnych,blisko siebie położonych pustek.

Wszystkie te trzy wady mogą być spowodowanenadmierną wilgotnością, niedostatecznąprzepuszczalnością masy lub nadmierną zawartościąskładników gazotwórczych w masie.

Wady wewnętrzne

Wady odlewnicze

� Zażużlenie. Nieregularne, niekiedy kuliste lub owalne,różnej wielkości pory wypełnione żużlem. Wada możebyć spowodowana niedostateczną ognioodpornościąmasy lub powłoki ochronnej formy, najczęściej jednakprzez dostanie się żużla do wnęki formy.

Wady wewnętrzne

55

Wady odlewnicze

� Niezgodność składu chemicznego.� Niezgodność właściwości wytrzymałościowych.� Niezgodność właściwości fizyczno-chemicznych

(odporności na korozję, żarowytrzymałości czywłaściwości elektrycznych).

� Niezgodność właściwości technologicznych(ścieralności, skrawalności).

Wady materiału

Wady odlewnicze

� Niezgodność makro- i mikrostruktury.� Niejednorodność materiału (niejednakowa twardość

spowodowana niejednorodnością struktury).� Nieszczelność (nieciągłość materiału przechodząca na

wskroś, ujawniona w próbie wodnej przenikaniemwody przez ściankę odlewu).

� Zabielenie (na tle struktury żeliwa szarego występująobszary wydzieleń ledeburytu przemienionego).

Wady materiału

temat: zasady konstruowania, przygotowywania materiału ... modele.pdf · 1 temat: zasady...

Documents