E-materiały do kształcenia zawodowego

Procesy wytwarzania i kontroli oprzyrządowania odlewniczego i form

MTL.01.  Wykonywanie i naprawa oprzyrządowania odlewniczego - Modelarz odlewniczy 721104 i Technik odlewnik 311705

bg‑cyan

Podstawy wykonywania i kontroli modeli odlewniczych

SCHEMAT INTERAKTYWNY

5

Spis treści

1

Klasyfikacja oprzyrządowania odlewniczego

R1aaH8izEhOOQ
Klasyfikacja oprzyrządowania odlewniczego
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Schemat interaktywny przedstawia klasyfikacje oprzyrządowania odlewniczego. Schemat składa się z kafelków ustawionych od lewej do prawej strony. Na każdym z kafelków znajduję się tekst wraz z punktem interaktywnym. Punkty interaktywne są opisane kolejnymi cyframi. Po wybraniu danej cyfry pojawia się ramka z tekstem. Tekst jest zgodny z nagraniem audio. Po jego wybraniu pojawia się ramka z tekstem. 
Po lewej stronie znajduje się oprzyrządowanie odlewnicze, które dzieli się na:

  • Skrzynki formierskie (cyfra jeden),

    • lane w całości

    • składane

    • spawane

    • usuwalne

  • Oprzyrządowanie do wykonania form dla jednorazowego zalania

    • modele

    • płyty modelowe

    • rdzennice

    • przyrządy

    • sprawdziany

  • Oprzyrządowanie do wielokrotnego zalewania

    • kokile

    • formy do odlewania odśrodkowego

    • formy ciśnieniowe

  • Oprzyrządowanie do odlewania metodą wytapianych modeli.

Oprzyrządowanie do wykonywania form dla jednorazowego zalania dzielą się na:

  • Modele (cyfra dwa), które dzielą się na:

    • drewniane

    • z tworzyw sztucznych

    • metalowe

  • Płyty modelowe (cyfra trzy), które dzielą się na:

    • drewniane

    • z tworzyw sztucznych

    • metalowe

  • Rdzennice (cyfra cztery), które dzielą się na:

    • drewniane

    • z tworzyw sztucznych

    • metalowe

  • Przyrządy (cyfra pięć), które dzielą się na:

    • głowice wstrzeliwarek i nadmuchiwarek

    • płyty do odpowietrzania form

    • podstawki do suszenia rdzeni

    • przyrządy do szlifowania rdzeni

    • przyrządy do składania rdzeni w zespoły

    • przyrządy do usawiania rdzeni w formie

    • przyrządy do wykańczania odlewów

  • Sprawdziany (cyfra sześć), które dzielą się na:

    • sprawdziany do kontroli rdzeni i zespołów rdzeni

    • sprawdziany do kontroli ustawienia rdzeni

    • sprawdziany do kontroli odlewów

    • sprawdziany do kontroli oprzyrządowania

Oprzyrządowanie do wielokrotnego zalewania dzieli się na:

  • kokile (cyfra siedem), które dzielą się na:

    • do stopów lekkich

    • do stopów miedzi

    • do żeliwa i staliwa

  • formy do odlewania odśrodkowego (cyfra osiem), które dzielą się na:

    • do maszyn z osią pionową

    • do maszyn z osią poziomą

    • do maszn z osią przestawianą

  • formy ciśnieniowe (cyfra dziewięć), które dzielą się na:

    • do maszyn z zminą komorą pionową

    • do maszyn z zimną komorą poziomą

    • do maszyn z gorącą komorą

Oprzyrządowanie do odlewania metoda wytapianych modeli

Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści

2

Model odlewniczy

R1ZXZ9r3XrfYZ
Model odlewniczy
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Schemat interaktywny pod tytułem: Model odlewniczy przedstawia klasyfikację modelu odlewniczego. Schemat zbudowany jest z ilustracji oraz pól z tekstem, przy których znajdują się punkty interaktywne. Punkty interaktywne są opisane kolejnymi cyframi. Po wybraniu danej cyfry pojawia się ramka z tekstem. Tekst jest zgodny z nagraniem audio. U samej góry znajduję się pole z tekstem: Model odlewniczy i numerem jeden.

Tekst:
Przyrząd, którego zadaniem jest odtworzenie kształtów odlewanego przedmiotu jest on niezbędny do stworzenia formy odlewniczej.

Od pola z modelem odchodzi linia do wnętrza schematu, gdzie znajduje się dzielony model, który ma kształt tulei z przyczepionym do niej walcem z jednej strony. Model przecięty jest wzdłuż, na górze znajduje się górna połowa, natomiast na dole znajduję się dolna połowa. W miejscu przecięcia widoczne są kolki ustalające, które służą do prawidłowego złożenia dwóch połówek dzielonego odlewu modelu.
Od ilustracji z modelem odchodzą linie po prawej i po lewej stronie. Po prawej stronie znajduję się pole z tekstem: Sposób odtwarzania kształtu. Polej jest oznaczone cyfrą dwa.

Tekst
Ze względu na sposób odtwarzania przez modele kształtów, możemy podzielić je na trzy zasadnicze grupy:

  • modele, które bezpośrednio odtwarzają kształt odlewu, stosowane do odlewów o prostych kształtach, wykonywane są jako niedzielone lub dzielone,

  • modele, które pośrednio odtwarzają kształt odlewu, wykonywane jako niedzielone lub dzielone, dodatkowo posiadają znaki rdzeniowe,

  • modele uproszczone, które odtwarzają tylko niektóre elementy kształtu odlewu, natomiast pozostałe elementy modelu są wykonywane przez formierza ręcznie, wykonywane jako modele szkieletowe bądź klockowe oraz jako wzorniki przesuwne lub obrotowe, stosowane są najczęściej w produkcjach jednostkowych dużych i ciężkich odlewów.

Na końcu linii odchodzącej w lewą stronę od ilustracji z modelem znajduje się pole z tekstem: Sposób usunięcia modelu z formy. Pole jest oznaczone cyfrą trzy.

Tekst
Modele pośrednio lub bezpośrednio odtwarzają kształt odlewu mogą zostać wykonane na dwa różne sposoby, to jest z częściami odejmowanymi lub bez nich. Modele odlewnicze używane w odlewnictwie precyzyjnym możemy podzielić ze względu na sposób usunięcia modelu z formy, wyróżniamy:

  • modele rozpuszczane są to modele, które wypłukiwane są wodą z formy odlewniczej, a wykonane są z eutektycznych stopów soli,

  • modele wypalane mogą być wykonane np. z polistyrenu, usuwanie modelu polega na wypalaniu go po utwardzeniu formy,

  • modele wytapiane produkowane z mieszaniny kompozycji woskowych lub mieszanki parafiny i stearyny, wytapiane są z formy w specjalnych suszarniach elektrycznych, w temperaturze 80-150°C

Kolejna linia odchodzi w dół od ilustracji modelu i na jej końcu znajduje się pole z tekstem: Komplet modelowy. Pole jest oznaczone cyfrą cztery.

Tekst
Bardzo częstą praktyką podczas tworzenia formy odlewniczej jest wykorzystywanie tzw. Kompletu modelowego. Komplet ten składa się z rdzenia, modelu odlewniczego oraz modelu układu wlewowego. Jest stosowany aby odtworzyć zespół kanałów wlewowych, przelewów i nadlewów (gdy występują).

Od planszy: Komplet modelowy odchodzą na prawo i lewo dwie linie. Na końcu linii po prawej znajduje się ilustracja modeli układu wlewowego. Przedstawiony jest wlew główny w kształcie ściętego stożka, belka wlewowa w kaszlacie długiego prostopadłościanu oraz wlew doprowadzający również w kształcie prostopadłościanu. Na końcu linii odchodzącej w lewo znajduje się ilustracja rdzeni. Rdzeń przedstawia długi, wąski walec, który może być rdzeniem do tulei. Obok natomiast znajduję się rdzeń w kształcie zwężanego walca.

Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści

3

Materiały stosowane do produkcji modeli

R5p42rHXdsiUY
Materiały stosowane do produkcji modeli
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Schemat interaktywny przedstawia materiały stosowane na modele. Schemat składa się z kafelków ustawionych od lewej do prawej strony. Na każdym z kafelków znajduję się tekst wraz z punktem interaktywnym. Punkty interaktywne są opisane kolejnymi cyframi. Po wybraniu danej cyfry pojawia się ramka z tekstem. Tekst jest zgodny z nagraniem audio.

Po lewej stronie znajduje się kafelek z tekstem materiały stosowane na modele.
Tekst
Najważniejszym kryterium na podstawie, którego powinno się dobierać materiał do produkcji są wymogi stawiane gotowym odlewom. Podstawowe parametry, które bierze się w tym zakresie pod uwagę to: odporność na uderzenia, trwałość, odporność na działanie wilgoci, obrabialność, możliwość utrzymania kształtów i wymiarów itd.

Materiały stosowane na modele (cyfra jeden) dzielą się na cztery osobne kafelki, takie jak:

  • Stopy metali (cyfra dwa)
    Tekst
    Modele metalowe
    Głównym zastosowaniem materiałów metalowych w produkcji seryjnej jest wykonywanie z nich rdzennic, modeli i płyt modelowych. Dużą zaletą modeli metalowych jest możliwość zmniejszenia ich masy poprzez produkcję modeli pustych w środku. Otrzymuje się je w wyniku obróbki wiórowej lub w drodze odlewania. W odniesieniu do modeli wytwarzanych przez odlewanie wykonuje się najpierw drewniany model wstępny (tzw. model matka), uwzględniający podwójny skurcz materiału (tj. skurcz materiału modelu i skurcz tworzywa odlewniczego).

  • Ceramika (cyfra sześć
    Tekst
    Modele ceramiczne
    Materiały ceramiczne wykorzystuje się czasami do produkcji modeli i płyt modelowych.

  • Tworzywo sztuczne (cyfra jedenaście)
    Tekst
    Tworzywa sztuczne są to związki organiczne, głównie związki węgla. Charakteryzują się one dobrą wytrzymałością, odpornością na działanie czynników chemicznych, dobrą odpornością na zużycie ścierne i małą gęstością.

  • Drewno (cyfra szesnaście)
    Tekst
    W przypadku materiału jakim jest drewno, najczęściej modele wykonywane są w przypadku produkcji jednostkowej lub małoseryjnej. Do głównych zalet tego materiału zlicza się niska cena, proste łączenie elementów składowych oraz łatwą obrabialność. Jednak przy wytwarzaniu modeli z tego materiału powinno uważać się na duży przedział własności fizycznych i mechanicznych, z powodu niejednorodnej budowy drewna.
    Stopy metali, ceramika, tworzywa sztuczne dzielą się na kolejne kafelki. Stopy metali dzieli się na:

  • Żeliwo (cyfra trzy)
    Tekst
    Znajduje ono szerokie zastosowanie, szczególnie do produkcji rdzennic, ze względu na swoją niską cenę oraz wysoką odporność na ścieranie; głównymi wadami tego materiału są: skłonność do korozji oraz trudności związane z łączeniem przez spawanie; aktualnie żeliwem o najszerszym zastosowaniu jest żeliwo modyfikowane z dodatkiem miedzi około 1%, dodatek miedzi zwiększa odporność żeliwa na korozję oraz jego zdolność do polerowania.

  • Stopy miedzi (cyfra cztery)
    Tekst
    Głównymi stopami miedzi, które wykorzystuje się w praktyce są brązy. Są to materiały odporne na ścieranie oraz korozję, dające się łatwo polerować. Dodatkowo jako zaletę posiadaj możliwość łączenia poszczególnych elementów modelu lutowaniem.

  • Stopy aluminium (cyfra pięć)
    Tekst
    Stopy aluminium są łatwo obrabialne oraz umożliwiają otrzymywanie gładkiej powierzchni. Zazwyczaj używane są siluminy czyli stopy AlSi.

Ceramika dzieli się na:

  • Gips (cyfra siedem)
    Tekst
    Dwuwodny siarczan wapnia CaSO4·2 H2O (zawierający około 21% wody), jego podstawową wadą jest mała wytrzymałość.

  • Gips modelarski (cyfra osiem)
    Tekst
    Półwodny siarczan wapnia CaSO4·12 H2O. Zaletami tego materiału jest: niski koszt, zachowanie objętości po stężeniu oraz łatwość wykonania modeli.

  • Masy cementowe (cyfra dziewięć)
    Tekst
    Do wyrobu modeli wykorzystywana najczęściej zostaje mieszanina cementu portlandzkiego, piasku kwarcowego i wody, wykonuje się z niej przede wszystkim płyty modelowe do formowania maszynowego.

  • Modelit (liczba dziesięć)
    Tekst
    Mieszanina nieorganicznych związków chemicznych, zawarty w niej magnezyt kaustyczny, który jest najważniejszym składnikiem, zapewnia materiałom wysoką wytrzymałość i minimalny skurcz.

Tworzywo sztuczne (liczba jedenaście) dzieli się na:

  • Winidur (liczba dwanaście)
    Tekst
    Winidur to polichlorek winylu bez dodatku zmiękczaczy i wypełniaczy. Jest materiałem , który można obrabiać mechanicznie oraz spawać w strumieniu gorącego powietrza w temperaturze 175-210°C, prasować w temperaturze 100-130°C oraz sklejać. Winidur wykorzystywany jest między innymi do wykładania powierzchni rdzennic i modeli drewnianych.

  • Żywica epoksydowa (liczba trzynaście)
    Tekst
    Jest to chemoutwardzalna żywica syntetyczna, do odlewania modeli wykorzystywane są najczęściej żywice syntetyczne Epidian 4 lub 5, do których wcześniej dodane są wypełniacze takie jak mączka krzemowa lub szklana, cement, gips, grafit. Utwardzanie modelu występuje w temperaturze pokojowej lub podwyższonej i przebiega z bardzo małym skurczem, bez skłonności do pęknięć na gorąco.

  • Laminaty (liczba czteranście)
    Tekst
    Są to tworzywa warstwowe z żywic wzmacniających tkaniną szklaną. Materiały te odznaczaj się dobrą wytrzymałością przy małej gęstości. Aby zalaminować model należy na początku pokryć formę oddzielaczem np. roztworem wosku w trójchloroetylenie, następnie po wyschnięciu nanieść warstwę żywicy oraz przyłożyć tkaniną szklaną, którą przesycana jest żywicą. Proces ten powtarza się uzyskując kolejne warstwy, w zależności od wielkości, stopnia skomplikowania i znaczenia modelu ich liczba się różni. Proces laminacji przeprowadza się w formach z drewna, gipsu, stopów metali.

  • Styropian (liczba piętnaście)
    Tekst
    Styropian jest to polska nazwa polistyrenu spienionego, który odznacza się bardzo duża porowatością i małą gęstością między 15 - 30 kg/m3. Materiał ten wykorzystywany do produkcji odlewów artystycznych i odlewów jednostkowych o kształcie złożonym. Dodatkowo jest wykorzystywany do tworzenia części seryjnych dla motoryzacji. Modele, które są wykonywane z tego materiały to modele naturalne, które nie posiadają rdzeni ani części luźnych, natomiast mogą być sklejane z szeregu elementów. Ciekły metal, którym zalewana jest forma odlewnicza wypala model, który po zaformowaniu pozostaje w formie.

Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści

4

Proces wytwarzania modeli

RXxmqbEFq6yUx
Proces wytwarzania modeli
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Schemat interaktywny przedstawia proces wytwarzania modeli. Schemat składa się z kafelków ustawionych od góry do dołu. Na każdym z kafelków znajduję się tekst wraz z punktem interaktywnym. Punkty interaktywne są opisane kolejnymi cyframi. Po wybraniu danej cyfry pojawia się ramka z tekstem. Tekst jest zgodny z nagraniem audio.

U samej góry znajduję się kafelek z napisem konstrukcja modelu (cyfra jeden).
Tekst
Decydujący wpływ na udany przebieg procesu odlewania ma prawidłowa konstrukcja rdzennic i modelu.

Od kafelka z konstrukcją modelu odchodzi prosta łącząca kafelek z tekstem koncepcje wytwarzania odlewu (cyfra dwa),
Tekst
Opracowanie koncepcji wytwarzania odlewu należy do pierwszego etapu konstrukcji zespołu modelowego. Należy wtedy określić położenie odlewu w formie w trakcie zalewania.

Koncepcja wytwarzania odlewu dzieli się na trzy kategorię:

  • położenie odlewu w formie (cyfra trzy)
    Tekst
    Od położenia modelu w formie zależą

    • ukształtowanie i podział modelu oraz rdzennicy,

    • sposób formowania,

    • budowa układu wlewowego,

    • wielkość użytych skrzynek odlewniczych .

  • Wymiary modelu (cyfra pięć)
    Tekst
    Należy zwiększyć wymiary modelu w stosunku do wymiarów odlewu o wielkość naddatku na skurcz odlewniczy , zgodnie z zależnością:

    lm=l0+s·l0100,

    Gdzie:

    • lm – wymiar modelu,

    • l0 – wymiar odlewu,

    • s – skurcz wyrażony w %

    Głównymi parametrami modeli odlewniczych, przyjmowanymi w czasie ich konstruowania, są:

    • naddatki na skurcz,

    • naddatki na obróbkę mechaniczną,

    • zbieżność oraz zaokrąglenia krawędzi.

  • Dogodne formowanie modeli (cyfra cztery)
    Tekst
    W czasie projektowania modeli powinno się także kierować możliwością dogodnego ich formowania. Przy odlewach o najprostszym kształcie stosuje się modele niedzielone, a w przypadku odlewów o kształtach skomplikowanych należy dobrać powierzchnię podziału modelu, tak by ułatwić jego wyjęcie z formy (zwykle jest to płaszczyzna, która przechodzi przez największy przekrój odlewu). Jeśli jest to możliwe należy przyjmować tylko jedną powierzchnię podziału i to najlepiej płaską (płaszczyzna), gdyż taki podział ułatwia składanie formy.

Od kafelka z koncepcją wytwarzania odlewu (cyfra dwa) odchodzi kolejny kafelek z tekstem: Wymiary modelu (cygfra pięć).
Tekst
Należy zwiększyć wymiary modelu w stosunku do wymiarów odlewu o wielkość naddatku na skurcz odlewniczy , zgodnie z zależnością:

lm=l0+s·l0100,

Gdzie:

  • lm – wymiar modelu,

  • l0 – wymiar odlewu,

  • s - skurcz wyrażony w %

  • naddatki na skurcz,

  • naddatki na obróbkę mechaniczną,

  • zbieżność oraz zaokrąglenia krawędzi.

W czasie konstruowania modelu odlewniczego głównymi parametrami są;

  • jamy skurczowe,

  • pęknięcia,

  • naderwania

Wymiary modelu (cyfra pięć) są połączone linią w dół z kafelkiem pochylenia odlewnicze (cyfra sześć).
Tekst
W celu ułatwienia usuwania modeli z formy, powierzchnie robocze form są projektowane z odpowiednią zbieżnością, czyli pochyleniem odlewniczym, które mierzone jest odchyleniem ścianki od pionu lub kątem pochylenia tej ścianki. Zbieżności dzieli się na konstrukcyjne i technologiczne (odlewnicze), a ich wielkość zależy od wysokości modelu, rodzaju oraz sposobu formowania. Wartości pochyleń odlewniczych są dobierane zgodnie z odpowiednimi normami. Ważnym parametrem wpływającym na jakość odlewu są zaokrąglenia krawędzi. Ich brak lub niewłaściwy dobór może prowadzić do licznych wad, takich jak:

  • jamy skurczowe,

  • pęknięcia,

  • naderwania.

Promienie zaokrągleń krawędzi są dobierane zgodnie z normami opracowanymi dla konkretnych materiałów, takich jak stopy odlewnicze.

Pochylenia odlewnicze (cyfra sześć) dzielą się na skurcz odlewniczy (cyfra siedem) oraz naddatki odlewnicze (cyfra osiem).

Skurcz odleniwczy (cyfra siedem)
Tekst
Wyróżnia się trzy rodzaje skurczu odlewniczego. Są to:

  • skurcz w stanie ciekłym, związany jest on ze zmniejszeniem się temperatury ciekłego materiału od temperatury zalewania do temperatury początku krzepnięcia,

  • skurcz w czasie krzepnięcia (objętościowy), jego występowanie związane jest ze zmianą stanu skupienia materiału odlewu; skurcz ten jest częstą przyczyną powstawania w odlewie jam skurczowych oraz rzadzizn

  • skurcz w stanie stałym, który występuje od momentu całkowitego skrzepnięcia materiału, do jego całkowitego ostygnięcia; jest on przyczyną powstawania w odlewie naprężeń odlewniczych mogących doprowadzić do paczenia odlewu, a w skrajnych wypadkach nawet do utworzenia pęknięć

Naddatki odlewnicze (cyfra osiem)
Tekst
Na powierzchniach odlewu, na których przewidywana jest obróbka skrawaniem stosuje się naddatki na obróbkę mechaniczną. Wielkość tych naddatków jest znormalizowana i zależna od rodzaju materiału odlewanego, wielkości i kształtu odlewu oraz od zastosowanej technologii odlewania.

  • Przykładowo, dla odlewów żeliwnych małych przyjmuje się naddatki w zakresie 2-5 mm, dla odlewów średnich 5-7 mm, a dla odlewów dużych 7-15 mm,

  • przypadku odlewów staliwnych należy stosować naddatki o 1,5-2 razy większe niż dla odlewów żeliwnych,

  • Natomiast odlewy ze stopów metali nieżelaznych wymagają zwykle mniejszych naddatków od stosowanych w odlewnictwie żeliwa,

Czasami projektując model odlewniczy należy uwzględnić naddatki technologiczne, których stosowanie umożliwia uzyskanie odlewu wolnego od wad, ułatwia wykonanie formy odlewniczej lub ułatwia obróbkę mechaniczną odlewu. Do tej grupy zaliczane są następujące naddatki:

  • powodujące niewykonanie w odlewie otworów, osadzeń, rowków i wnęk

  • w miejscach odcinania nadlewów

  • w postaci łączników zabezpieczających odlew przed odkształceniem

  • w postaci żeber skurczowych zapobiegających pękaniu odlewu

  • stosowane w celu skompensowania skurczu odlewu odbiegającego w pewnych kierunkach od przyjętego

  • wynikające z pochyleń odlewniczych (zbieżności) ścian modelu

  • w formie nadlewków do uchwycenia odlewu podczas obróbki mechanicznej

Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści

Powiązane ćwiczenia