Materiały dodatkowe

bg‑cyan

Masy formierskie oraz maszyny do ich przygotowania

E‑BOOK

Spis treści

OsnowaDfNpDtlAOsnowa
Materiały wiążąceD17m1KPMRMateriały wiążące
Materiały dodatkowe
Przygotowanie masy formierskiejD1b0Sn8oiPrzygotowanie masy formierskiej
Regeneracja masy formierskiejDCX5YYpdJRegeneracja masy formierskiej
Urządzenia wykorzystywane do przygotowania masyDwzvb9UsBUrządzenia wykorzystywane do przygotowania masy
Obsługa bieżąca maszyn i urządzeńD4BOtiEyLObsługa bieżąca maszyn i urządzeń
Ocena stanu technicznego elementów maszyn i urządzeńD11qBCHVPOcena stanu technicznego elementów maszyn i urządzeń
Zasady bezpieczeństwa i higieny pracyD66srbCBhZasady bezpieczeństwa i higieny pracy
Słownik pojęćDarJRaXugSłownik pojęć
Netografia i bibliografiaD1DAw4lBpNetografia i bibliografia

Materiały zawierające węgiel:

pył węglowy, grafitowy
pył węgla brunatnego
żywice węglowodorowe
mieszanki bentonitowe (nośnik węgla błyszczącego)

Dodatki zawierajace węgiel są stosowane do mas z bentonitem, ponieważ:

poprawiają jakość powierzchni odlewów,
powodują mniejszy nakład pracy przeznaczony na oczyszczanie odlewów (mniejsza adhezja masy do powierzchni odlewu),
pozwalają uzyskać lepszą płynność i wybijalność masy,
ograniczone zostaje występowanie niektórych wad w odlewach (zmniejszenie adsorpcji $N$ ),
łatwo się je dozuje i mają niską cenę.

Wadami dodatków zawierających węgiel są:

zmniejszenie wytrzymałości formy,
większy stopień dezaktywacji bentonitu (większe zużycie),
emisja $C O$ , $S O_{2}$ , benzenu, toluenu, etylobenzenu, ksylenów ( $\text{BTEX}$ ), wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych ( $\text{WWA}$ ) itp.,
zanieczyszczenie masy formierskiej (benzenem, kondensatami itp.),
po ich dodaniu konieczne jest dodanie wody do masy (a większa wilgotność sprzyja powstaniu wad w odlewach).

Materiały zluźniające:

trociny, torf, mączka drewna,
dodawane są w celu polepszenia wybijalnośći mas formierskich. Są dodatkiem stosowanym w masach o małej zdolności do odkształcania w miarę postępującego skurczu odlewniczego.

Parafina, wosk, stearyna:

ich dodatek wpływa na polepszenie płynności piasku, ułatwiają oddzielenie skrzynek formierskich od płyty modelowej.
odlewnie odchodzą jednak od wprowadzania dodatków organicznych z uwagi na ich szkodliwą emisję do atmosfery, zatem ogranicza się ich ilość do niezbędnego minimum.

Dodatki skrobiowe:

głównie skrobia roslinna lub dekstryna,
zmniejszają skłonność klasycznych mas syntetycznych do powodowania wad takich jak strupy lub żyłki, zmniejszają także osypliwość masy.

Oznaczenia tabeli „Możliwość użycia osnowy, w zależności od przeznaczenia powłoki ochronnej”:
„ $+$ ” odpowiedni,
„ $-$ ” nieodpowiedni,
„ $0$ ” możliwe zastosowanie

**Możliwość użycia osnowy, w zależności od przeznaczenia powłoki ochronnej**
Stop odlewniczy	Grafit	Koks	Kwarc	Cyrkon	Magnezyt spieczony	Talk	Szamot	Glinokrzemiany	Łyszczyki
Staliwo węglowe	$0$	$0$	$0$	$+$	$0$	$-$	$+$	$+$	$-$
Staliwo stopowe	$0$	$0$	$0$	$-$	$+$	$-$	$+$	$-$	$-$
Żeliwo szare	$+$	$+$	$+$	$+$	$-$	$+$	$-$	$0$	$0$
Żeliwo sferoidalne	$+$	$+$	$+$	$+$	$-$	$+$	$-$	$0$	$0$
Żeliwo ciągliwe	$+$	$+$	$+$	$+$	$-$	$+$	$-$	$0$	$0$
Stopy miedzi	$+$	$+$	$-$	$0$	$0$	$+$	$-$	$+$	$+$
Stopy aluminium	$+$	$-$	$-$	$+$	$-$	$+$	$-$	$-$	$-$
Stopy magnezu	$0$	$0$	$-$	$-$	$+$	$-$	$-$	$-$	$-$

Powłoki ochronne

W odlewnictwie zastosowanie mają powłoki ochronne na formy i rdzenie, składające się z osnowy z materiałów ogniotrwałych, wysokotemperaturowego materiału wiążącego, odpowiedniego rozpuszczalnika oraz dodatków. Najczęściej są to materiały wieloskładnikowe występujące w konsystencji: stałej, pasty, ciekłej.

Celem nanoszenia powłok jest:

zmniejszenie chropowatości powierzchni odlewów,
zapobieganie przypaleniu materiałów formierskich do odlewu,
ułatwienie usunięcia odlewu z formy.

Efekt ochrony uzyskuje się przez:

zakrycie porów masy formierskiej, co zapobiega penetracji ciekłego metalu w głąb masy,
zapobieganie powstawaniu fałd i pęknięć.

Powłoki ochronne muszą posiadać następujące cechy:

ogniotrwałość powłoki musi być wyższa niż temperatura ciekłego metalu,
odpowiednie właściwości wytrzymałościowe,
odporność na pękanie podczas suszenia lub utwardzania,
powłoka musi być niereaktywna z tlenkami metali w podwyższonej temperaturze,
zdolność do przeciwstawiania się erozji metalu wypełniającego formę.

**Właściwości głównych materiałów stosowanych jako osnowa powłok ochronnych**
Nazwa materiału	Wzór chemiczny	Gęstość $[\frac{kg}{m^{3}}]$	Temperatura topnienia $[° C]$
Grafit	$C$	$2100 - 2300$	powyżej $3000$
Koks	$C$	$1600 - 1800$	$-$
Kwarc	$Si O_{2}$	$2600 - 2700$	$1680 - 1710$
Cyrkon	$Zr Si O_{2}$	$4300 - 4700$	$2200 - 2400$
Magnezyt spieczony	$Mg O$	$3220 - 3560$	$2000 - 2800$
Talk	$3 Mg O \cdot 4 Si O_{2} \cdot H_{2} O$	$2700 - 2800$	$1400 - 1550$
Szamot	$3 {Al}_{2} O_{3} \cdot 2 Si O_{2}$	$1800 - 2150$	$1650 - 1690$
Glinokrzemiany	${Al}_{2} O_{3} \cdot SiO_{2}$	$2700 - 3400$	$1700 - 1800$
Korund	${Al}_{2} O_{3}$	$3900 - 4100$	$1850 - 2050$
Łyszczyki (muskowit)	$K {Al}_{2} {(O H, F)}_{2} \| (Al {Si}_{3} O_{10})$	$2300 - 3000$	$750 - 1100$

Objaśnienie dotyczące tabeli „Rodzaje rozcieńczalników”:
$\text{NDS}$ – najwyższe dopuszczalne stężenie
$\text{NDSCh}$ – Najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe
Wartości te określają maksymalne stężenie czynników szkodliwych dla zdrowia.

**Rodzaje rozcieńczalników**
Substancja	Wzór chemiczny	Temperatura wrzenia $[° C]$	Gęstość $[\frac{kg}{m^{3}}]$	Temperatura zapłonu $[° C]$	$NDS/NDSCh$ $[\frac{mg}{m^{3}}]$
Alkohol etylowy	$C_{2} H_{5} OH$	$76$	$800$	$12$	$1000 / 3000$
Alkohol izopropylowy (izopropanol)	${CH}_{3}{CHOHCH}_{3}$	$80 - 83$	$790$	$12$	$900 / 1200$
Alkohol metylowy (metanol)	${CH}_{3} OH$	$64$	$790$	$6, 5$	$100 / 300$
Alkohol butylowy ( $1 - butanol$ )	$C H_{3} C H_{2} C H_{2} C H_{2} O H$	$115 - 118$	$800$	$28$	$50 / 150$
Chlorek metylenu	$Zr Si O_{2}$	$39 - 41$	$1300 - 1340$	$-$	$200$
Benzyna	$-$	$80 - 110$	$700 - 720$	$20$	$300 / 900$

Oznaczenia tabeli „Sposoby nanoszenia bezwodnych powłok ochronnych na formy i rdzenie piaskowe”:
„ $+$ ” sposób odpowiedni,
„ $-$ ” sposób nieodpowiedni,
„m” możliwe do zastosowania pod określonymi warunkami

W poniższej tabeli „Sposoby nanoszenia bezwodnych powłok ochronnych na formy i rdzenie piaskowe” użyto znaków w następującym znaczeniu: plus to sposób odpowiedni, minus nieodpowiedni, a literą $m$ możliwe zastosowanie pod określonymi warunkami

Sposoby nanoszenia bezwodnych powłok ochronnych na formy i rdzenie piaskowe
Zastosowanie	Zanurzenie	Malowanie pędzlem	Polewanie	Natryskiwanie
Rdzenie małe (produkcja jednostkowa i małoseryjna)	$+$	$+$	$-$	$-$
Rdzenie średnie (produkcja jednostkowa i małoseryjna)	$+$	$+$	$+$	$+$
Rdzenie duże (produkcja jednostkowa i małoseryjna)	m	$+$	$+$	$+$
Rdzenie małe (produkcja seryjna)	$+$	m	$-$	$+$
Rdzenie średnie (produkcja seryjna)	$+$	$+$	$+$	$+$
Rdzenie duże (produkcja seryjna)	m	m	$+$	$+$
Formy małe (produkcja jednostkowa i małoseryjna)	$-$	$+$	$-$	$+$
Formy średnie (produkcja jednostkowa i małoseryjna)	$-$	$+$	m	$+$
Formy duże (produkcja jednostkowa i małoseryjna)	$-$	$+$	m	$+$
Formy małe (produkcja seryjna)	$-$	$-$	$-$	$-$
Formy średnie (produkcja seryjna)	$-$	m	m	$+$
Formy duże (produkcja seryjna)	$-$	$+$	m	$+$

Oznaczenia tabeli „Sposoby nanoszenia wodnych powłok ochronnych na formy i rdzenie piaskowe”:
„ $+$ ” sposób odpowiedni,
„ $-$ ” sposób nieodpowiedni,
„m” możliwe do zastosowania pod określonymi warunkami

W poniższej tabeli „Sposoby nanoszenia wodnych powłok ochronnych na formy i rdzenie piaskowe” użyto znaków w następującym znaczeniu: plus to sposób odpowiedni, minus nieodpowiedni, a literą $m$ możliwe zastosowanie pod określonymi warunkami

Sposoby nanoszenia wodnych powłok ochronnych na formy i rdzenie piaskowe
Zastosowanie	Zanurzenie	Malowanie pędzlem	Polewanie	Natryskiwanie
Rdzenie małe (produkcja jednostkowa i małoseryjna)	$+$	$+$	$-$	$-$
Rdzenie średnie (produkcja jednostkowa i małoseryjna)	$+$	$+$	$+$	$+$
Rdzenie duże (produkcja jednostkowa i małoseryjna)	$+$	$+$	$+$	$+$
Rdzenie małe (produkcja seryjna)	$+$	m	$-$	$+$
Rdzenie średnie (produkcja seryjna)	$+$	$+$	$+$	$+$
Rdzenie duże (produkcja seryjna)	$+$	m	$+$	$+$
Formy małe (produkcja jednostkowa i małoseryjna)	$-$	$+$	$-$	$+$
Formy średnie (produkcja jednostkowa i małoseryjna)	$-$	$+$	m	$+$
Formy duże (produkcja jednostkowa i małoseryjna)	$-$	$+$	m	$+$
Formy małe (produkcja seryjna)	$-$	$-$	$-$	$+$
Formy średnie (produkcja seryjna)	$-$	m	m	$+$
Formy duże (produkcja seryjna)	$-$	$+$	m	$+$

R1NBLe5U5tjE31

Wykres słupkowy przedstawia zależność czasu nanoszenia powłoki na 1m2 rdzenia dla 4 sposobów pokrywania. Najdłuższy czas nanoszenia powłoki jest w przypadku malowania pędzlem o szerokości 5cm, wynosi on około 420 sekund, mniej czasu, czyli około 280 sekund zajmuje nanoszenie powłoki większym pędzlem o szerokości 10 cm, nanoszenie powłoki metodą natryskiwania zajmuje około 180 sekund, najkrótszym czasem pokrywania, czyli około 30 sekund charakteryzuje się polewanie rdzenia powłoką ochronną. — Zależność czasu nanoszenia powłoki ochronnej na 1 metr kwadratowy rdzenia od sposobu pokrywania
Źródło: GroMar sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Wykres słupkowy przedstawia zależność czasu podanego w sekundach, od sposobu nanoszenia powłoki ochronnej na jeden metr kwadratowy rdzenia. Zestawiono wyniki dla czterech różnych sposobów pokrywania rdzeni: malowanie pędzlem o szerokości $5$ centymetrów, malowanie pędzlem o szerokości $10$ centymetrów, natryskiwanie oraz polewanie. Podczas malowania pędzlem o szerokości $5$ centymetrów czas wyniósł $410$ sekund. Gdy malowano pędzlem o szerokości $10$ centymetrów czas wyniósł $250$ sekund. Natryskiwanie zajęło $150$ sekund. Natomiast czas dla metody, podczas której polewano rdzeń, wyniósł $10$ sekund.

RWXhrsWi6dEch1

Na wykresie słupkowym porównano zużycie w gramach powłoki ochronnej na pokrycie 1m2 nanoszonej metodą natryskiwania, polewania i malowania. Najwięcej materiału zużywa się podczas natryskiwania - około 1200 g, korzystniejszym procesem pod względem minimalizacji zużycia jest polewanie, masa wykorzystanej powłoki wynosi około 700 g, najmniejszą ilość powłoki zużywa się podczas nanoszenia powłoki za pomocą pędzla, zużycie wynosi wówczas około 550 g. — Zużycie powłoki ochronnej na pokrycie 1 metr kwadratowy rdzenia nanoszonej różnymi metodami
Źródło: GroMar sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Wykres słupkowy przedstawia zależność zużycia powłoki ochronnej, podanej w gramach, od metody jej nanoszenia na jeden metr kwadratowy rdzenia. Zestawiono wyniki dla trzech metod: natryskiwanie, polewanie oraz malowanie. Dla natryskiwania zużycie wynosiło $1200$ gram, dla polewania $700$ gram, a dla malowania wynosiło $500$ gram.

Otuliny egzotermiczne i termoizolacyjne

W celu wydłużenia czasu krzepnięcia zasilaczy stosuje się otuliny termoizolacyjne i egzotermiczne. Dzięki ich zastosowaniu nadlew ma mniejszą objętość, a metal zawarty w jego wnętrzu dłużej pozostaje w stanie ciekłym, zapewniając czas na wypełnienie niedoboru objętościowego w odlewanym elemencie. Końcowa faza krzepnięcia przebiega w zasilaczu. Zastosowanie tego typu otulin zmniejsza straty cieplne w odlewie, co zwiększa uzysk metalu.

**Materiały termoizolacyjne**
Rodzaj masy	Gęstość pozorna, $\frac{kg}{m^{3}}$	Wyrzymałość na ściskanie, $MPa$	Współczynnik przewodzenia ciepła $λ$ $[\frac{W}{m \times K}]$ w temperaturze $200 [° C]$	Współczynnik przewodzenia ciepła $λ$ $[\frac{W}{m \times K}]$ w temperaturze $600 [° C]$	Współczynnik przewodzenia ciepła $λ$ $[\frac{W}{m \times K}]$ w temperaturze $800 [° C]$	Współczynnik przewodzenia ciepła $λ$ $[\frac{W}{m \times K}]$ w temperaturze $1200 [° C]$	Temperatura klasyfikacyjna, $° C$
Rodzaj masy	Gęstość pozorna, $\frac{kg}{m^{3}}$	Wyrzymałość na ściskanie, $MPa$	Szamotowe $30 - 40 %$ ${Al}_{2} O_{3}$	$600 - 1200$	$3 - 8$	$-$	Temperatura klasyfikacyjna, $° C$	$0, 36 - 0, 45$	$0, 39 - 0, 48$	$0, 42 - 0, 56$	$1300 - 1350$
Wysokoglinowe $60 - 77 %$ ${Al}_{2} O_{3}$	$800 - 1200$	$3 - 8$	$-$	$0, 50 - 0, 62$	$0, 56 - 0, 65$	$0, 67 - 0, 74$	$1400 - 1450$
Krzemionkowe	$800 - 1200$	$2 - 4$	$-$	$0, 50 - 0, 55$	$0, 60 - 0, 65$	$0, 90 - 0, 95$	$1500 - 1750$
Ziemia okrzemkowa	$300 - 500$	$0, 5 - 1, 5$	$0, 08 - 0, 09$	$0, 12 - 0, 14$	$-$	$-$	$900 - 1100$
Wełna mineralna (płyty)	$35 - 120$	$0, 2$	$0, 035 - 0, 045$	$0, 08 - 0, 12$	$-$	$-$	$700$
Włókna glinokrzemianowe (płyty) $45 - 48 %$ ${Al}_{2} O_{3}$	$100 - 200$	$-$	$0, 045 - 0, 050$	$-$	$0, 27 - 0, 35$	$-$	$1260 - 1400$
Włókna z ${Al}_{2} O_{3}$ $95 %$ (płyty)	$100 - 200$	$-$	$0, 077$	$-$	$0, 29$	$0, 38$	$1600$

Ważne!

Im niższy współczynnik przewodzenia ciepła $λ$ , tym materiał charakteryzuje się lepszymi właściwościami termoizolacyjnymi.

**Materiały egzotermiczne**
Składniki i właściwości masy
Składniki i właściwości masy	Symbol masy: $M - 20$	Symbol masy: $M - 18$	Symbol masy: $M - 16$
Aluminium $[%]$	$20$	$18$	$16$
${Fe}_{2} O_{3}$ $[%]$	$65$	$58$	$52$
$Mg O$ $[%]$	$10$	$19$	$27$
Gęstość pozorna $[\frac{kg}{m^{3}}]$	$2300$	$2250$	$1920$
Ciepło właściwe $[\frac{kJ}{kg \times K}]$	$1, 05$	$1, 05$	$1, 05$

Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści

Powiązane materiały multimedialne

Atlas interaktywny: Zasady obsługi bieżącej maszyn i urządzeń do przygotowania mas formierskich i mas rdzeniowychDgccE1PVNZasady obsługi bieżącej maszyn i urządzeń do przygotowania mas formierskich i mas rdzeniowych
Sekwencje filmowe: Rodzaje maszyn i urządzeń do przygotowania mas formierskich i mas rdzeniowychDZaMaJjfyRodzaje maszyn i urządzeń do przygotowania mas formierskich i mas rdzeniowych
Animacja 3D: Proces przygotowania mas formierskich i mas rdzeniowychD3F7BCrRAProces przygotowania mas formierskich i mas rdzeniowych
Schemat interaktywny: Zasady oceny stanu technicznego elementów maszyn i urządzeńD18MX8xTGZasady oceny stanu technicznego elementów maszyn i urządzeń

R1IGgKifylmTD

Materiały wiążące

Przygotowanie masy formierskiej

E‑book do e‑materiału Eksploatacja maszyn i urządzeń do przygotowania mas formierskich i mas rdzeniowych

Masy formierskie oraz maszyny do ich przygotowania

Spis treści