Spis treści

• Rys historyczny odlewnictwaDIoQNMFk0Rys historyczny odlewnictwa

• Zalety i wady odlewaniaD1CUfE8MzZalety i wady odlewania

• Klasyfikacja metod odlewaniaDmozIlQFcKlasyfikacja metod odlewania

• Dokumentacja technologiczna wytwarzania odlewówDKubNKRVlDokumentacja technologiczna wytwarzania odlewów

• Modele odlewnicze i układ zasilający

• Etapy procesu wytwarzania odlewówD1Gkb3Y0WEtapy procesu wytwarzania odlewów

• Mechanizacja i automatyzacja procesów wytwarzania odlewówDOSMSyvRjMechanizacja i automatyzacja procesów wytwarzania odlewów

• Technologie drukowania 3D w odlewnictwieD1E1monD3Technologie drukowania 3D w odlewnictwie

• Słownik pojęćD16arlBiFSłownik pojęć

• BibliografiaDvK1wWinEBibliografia

Modele odlewnicze i układ zasilający

Model odlewniczy to wykonany na podstawie rysunku odlewu surowego przyrząd, który jest wykorzystywany przy wykonywaniu form odlewniczych. Zazwyczaj model odtwarza w masie formierskiej kształt zewnętrzny odlewu, ale jego wymiary są powiększone wobec odlewu surowego o wartość skurczu odlewniczego materiału. Jeśli wykonanie odlewu wymaga zastosowania rdzeni, model powiększa się o tzw. znaki rdzeniowe odtwarzające w formie wnęki (tzw. gniazda rdzeniowe) niezbędne do ustawienia rdzeni. Model odlewniczy wraz z układem zasilającym (zbiornik wlewowy, wlew główny, wlew doprowadzający, wlew rozprowadzający, nadlew, przelew) i rdzeniem tworzy tzw. komplet modelowy.

Rdzeń to luźna część formy wykonywana oddzielnie w rdzennicy, która przeważnie odtwarza wewnętrzne kształty odlewu. Posiada on przynajmniej jeden rdzennik, czyli część niezbędną do utrzymania rdzenia w ściśle określonym miejscu formy (gnieździe rdzeniowym) oraz do odprowadzenia gazów z rdzennika.

Rdzenie można podzielić na trzy grupy:

• modele bezpośrednio odtwarzające kształt odlewu, które wykonuje się jako niedzielone lub dzielone; są one stosowane podczas wykonywania odlewów o prostych kształtach,

• modele pośrednio odtwarzające kształt odlewu, wykonywane jako dzielone lub niedzielone, które dodatkowo zawierają znaki rdzeniowe,

• modele uproszczone odtwarzające jedynie niektóre elementy kształtu odlewu, którego pozostałe elementy są uzupełniane ręcznie przez formierza; modele te są najczęściej wykorzystywane w produkcji jednostkowej dużych i ciężkich odlewów; wykonuje się je jako wzorniki obrotowe lub przesuwne, modele szkieletowe, modele klockowe.

Inny podział modeli odlewniczych dotyczy odlewnictwa precyzyjnego i bazuje na sposobie usunięcia modelu z formy. Ze względu na to kryterium wyróżnia się:

• modele rozpuszczane, wykonywane z eutektycznych stopów soli, które wypłukiwane są wodą z formy odlewniczej,

• modele wypalane, np. wykonane z polistyrenu, które po utwardzeniu formy usuwane są przez wypalenie (metoda pełnej formy),

• modele wytapiane, wykonywane z mieszaniny parafiny ze stearyną lub z kompozycji woskowych, które wytapiane są z formy (w temperaturze $80-150°\mathrm{C}$) w specjalnych suszarniach elektrycznych (metoda wytapianych modeli lub traconego wosku).

Modele cechują następujące właściwości:

• stabilność kształtu i wymiarów,

• wysoka gładkość powierzchni,

• odporność na chemiczne i erozyjne działanie formy,

• uwzględnianie naddatków na skurcz i obróbkę skrawaniem.

Wyróżniamy następujące tworzywa modelowe:

1. Drewno – materiał, z którego najczęściej wykonuje się modele w przypadku produkcji jednostkowej i małoseryjnej. Swoją popularność zawdzięcza głównie niskiej cenie, łatwej obrabialności oraz prostocie łączenia elementów składowych.

2. Tworzywo sztuczne (potocznie: plastiki) – charakteryzuje się znaczną wytrzymałością, odpornością na działanie czynników chemicznych, dobrą odpornością na zużycie ścierne oraz małą gęstością. Do wykonania modeli z tworzyw sztucznych najczęściej wykorzystuje się żywice, np. epoksydowe, winidur, laminaty, polistyren.

3. Metal – modele metalowe bardzo często wykonuje się jako puste wewnątrz, przez co znacząco zmniejsza się ich masę. Wykonuje się je w drodze odlewania lub obróbki wiórowej. W przypadku wytwarzania modeli przez odlewanie sporządza się najpierw drewniany model wstępny (tzw. model matka) uwzględniający podwójny skurcz materiału (tj. skurcz materiału modelu i skurcz tworzywa odlewniczego).

Układ zasilający odlew jest odpowiedzialny za doprowadzenie ciekłego metalu do wnęki formy i całkowite jej wypełnienie.

R1UnwCZmqNXnA

Na ilustracji przedstawiony jest układ wlewowy boczny. Na szczycie znajduję się zbiornik wlewowy w kształcie odwróconego, ściętego stożka. Następnie znajduję się połączony z nim wlew główny w kształcie długiej, wąskiej rurki. Kolejnym połączonym elementem jest pogłębienie wlewu głównego. Pod kątem prostym od tego pogłębienia wygięty jest wlew rozporządzający w kształcie długiego prostopadłościanu, który zwęża się na końcu. Od wlewu rozprowadzającego pod kątem prostym idą dwa wlewy doprowadzające do odlewu. Wlewy doprowadzające są w kształcie płaskich, długich prostopadłościanów. Odlew ma kształt dwóch połączonych tulejek. Wewnątrz tulejki znajduję się rdzeń, który wystaję ponad odlew. Po lewej stronie przy odlewnie znajduję się nadlew w kształcie przypominającym ściętego stożka.

Do głównych zadań układu wlewowego można zaliczyć:

• doprowadzenie ciekłego tworzywa (metalu, stopu) do wnęki formy,

• zabezpieczenie odlewu przed zanieczyszczeniem żużlem i cząstkami masy formierskiej w trakcie zalewania formy,

• zasilanie odlewu ciekłym tworzywem w czasie jego krzepnięcia,

• zapewnienie równomiernego krzepnięcia i stygnięcia odlewów.

Typy układów wlewowych przedstawiono na poniższym rysunku.

RsJdBEEJkcvBQ

Na ilustracji przedstawionych jest pięć rodzajów układów wlewowych. Pierwszy jest układ wlewowy górny, która ukazuję prostokątna skrzynkę formierską. W dolnej skrzynce umieszczony jest sam model odlewu w kształcie trapezu równoramiennego, natomiast w górnej, po prawej stronie od modelu znajduję układ wlewowy. Następnym układem jest układ wlewowy deszczowy. Ten układ również przedstawia prostokątną skrzynkę formierską, podzieloną na górna i dolną połowie. W dolnej połowie znajduję się model w kształcie trapezu, natomiast w górnej połowie znajduję się zbiornik wlewowy w kształcie ściętego owalu. Z zbiornika wlewowego wydostają się prostokątne wlewy główne. Trzecim z kolei rodzajem układu wlewowego jest układ wlewowy boczny. W prostokątnej skrzynce formierskiej, podzielonej na górną i dolną połowę znajduję się model w kształcie dwóch trapezów. W górnej skrzynce znajduję się jeden z trapezów oraz po prawej stronie układ wlewowy. W dolanej natomiast znajduje się sam trapez. Czwartym rodzajem układu wlewowego jest układ wielopoziomowy (kaskadowy). Przedstawia on skrzynkę w której znajduję się prostokątny model. Układ wlewowy znajduję się po prawej stronie, a wlew główny ma kształt prostej rurki na końcu z wygiętym końcem. Od wlewu głównego do modelu odchodzą dwa elementy w kształcie prostokąta pochylone pod kątem ku górze. Ostatnim rodzajem układu jest układ syfonowy. Przedstawia skrzynkę podzieloną na dolną oraz górną. W górnej skrzynce znajduje się model w kształcie trapezu oraz po prawej stronie prosty układ wlewowy. W dolnej skrzynce znajduje się reszta układu wlewowego zakręcona między modelem a częścią układu. Na rysunkach są znaczone wysokości układu wlewowego.

Nadlew zakryty (zasilacz boczny) jest częścią układu wlewowego, którego zadaniem jest zasilenie odlewu (lub jego część) ciekłym tworzywem w trakcie jego krzepnięcia oraz zatrzymanie zanieczyszczeń niemetalicznych. Zbliżoną rolę odgrywa nadlew odkryty (górny), dodatkowo ułatwiający odprowadzanie gazów i powietrza z formy. Nadlew odkryty – podobnie jak przelew (wychód) – przyczynia się do osłabienia uderzenia ciekłego materiału o górną część formy, a także sygnalizuje moment całkowitego wypełnienia formy.

Alternatywą jest zastosowanie ochładzalników, których zadaniem jest przyspieszenie krzepnięcia materiału w tych miejscach odlewu, w których prawdopodobnie doszłoby do powstania jamy skurczowej i w których nie można zastosować nadlewu. Ochładzalniki są wykonane z materiałów o zdecydowanie większym przewodnictwie cieplnym niż ma masa formierska. Szybko odprowadzają ciepło od ciekłego materiału, powodując jego przyśpieszone krzepnięcie.

Ochładzalniki możemy podzielić na:

• wewnętrzne,

  R8h9kEmyUlhV6

  Na zdjęciu widoczne są rodzaje ochładzalników wewnętrznych. Rysunek przedstawia cztery kwadraty ze znajdującymi się wewnątrz wycięciami w kształcie litery T. Nad pierwszym kwadratem widać napis: pręt na szpilkach. Na kwadracie szpilki przecinają się przy połączenia podstawy litery T z górnym daszkiem. Nad drugim kwadratem widać napis: gwoździe. Gwoździe są wbite od góry w podstawę literki T. Nada trzecim kwadratem widać napis spirala z drutu. Spirala znajduje się po osi symetrii litery T. Nad ostatni kwadratem widać napis pręt. Pręt przechodzi po osi symetrii litery T.

  

• zewnętrzne.

  RzDCozCQB3r12

  Na zdjęciu widoczne są dwa schematy ochładzalnika zewnętrznego. Oba rysunki przedstawiają element o kształcie przypominającą obróconą literę T. Na górnym rysunku na dole podstawy litery znajduje się okrąg z przypisaną cyfrą dwa. Jest to miejsce powstania jamy skurczowej. Na dolnym rysunku do podstawy litery T przylega prostokąt. Prostokąt jest pod kątem prostym opisany cyfrą trzy. Jest to ochładzalnik metalowy. Daszek litery: t jest opisany cyfrą jeden. Jest to forma.

  

Klasyfikacja, oznaczenia i przeznaczenie elementów układu wlewowego i nadlewów:

• zbiornik wlewowy (ZW) – wlewa się do niego ciekły metal z kadzi,

• wlew główny (WG) – kanał, który łączy zbiornik wlewowy z wlewem rozprowadzającym,

• wlew rozprowadzający (WR) – rozprowadza ciekły metal do wlewów doprowadzających i w ten sposób hamuje szybkość strumienia metalu oraz zatrzymuje zanieczyszczenia niemetaliczne,

• filtr wlewowy (FW) – element układu wlewowego służący do zatrzymywania zanieczyszczeń niemetalicznych,

• odżużlacz – element układu wlewowego służący do zatrzymywania zanieczyszczeń niemetalicznych,

• wlew doprowadzający (WD) – kanał lub kanały, których zadaniem jest doprowadzanie ciekłego metalu bezpośrednio do wnęki formy,

• nadlew boczny zakryty (Nl) – element układu wlewowego zasilający odlew lub jego część ciekłym metalem w czasie jego krzepnięcia oraz zatrzymujący zanieczyszczenia niemetaliczne,

• przelew ze zbiornikiem (Pl) – element układu wlewowego odprowadzający gazy z formy oraz wskazujący zapełnienie formy ciekłym metalem.

Powrót do spisu treści1Powrót do spisu treści

Powiązane materiały multimedialne

• Film edukacyjny: Przegląd metod wytwarzania odlewówDgXNqsKR9Przegląd metod wytwarzania odlewów

• Animacja 3D: Proces zalewania formy, krzepnięcia i stygnięcia stopu odlewniczego w formieD4y37ZbhwProces zalewania formy, krzepnięcia i stygnięcia stopu odlewniczego w formie

• Film instruktażowy: Przedstawienie działów zakładu odlewniczegoD1Fg2bi1LPrzedstawienie działów zakładu odlewniczego