pobieranie: ciąga odlewnictwo wykłady
Pobierz dokument docPrzeglądaj wersję html pliku:
Modyfikacja żeliwa – polega na wprowadzeniu do ciekłego żeliwa, na
krótka przed odlewem do formy, niewielkich ilości określonych
dodatków (żelazokrzem min.75% Si , wapniokrzem, grafit)
sferoidyzacja żeliwa – do ciekłego żeliwa wprowadza się magnez
(powoduje wzrost napięcia fazowego) krystalizuje się w postaci kulek.
Sferoidyzacja zawsze występuje z dwoma modyfikatorami 1. przy wlewaniu
do kadzi transportowej 2. do kadzi czajnikowej.
Piec matrenowski – typowy przedstawiciel pieców szybowych tj. takich
, w których komora pieca jest ustawiona pionowo. Wsad w niej obsuwa
się stale w dół i jest ogrzewany przez gazy spalinowe ulatujące do
góry. Ściany wielkiego pieca są wymurowane z cegieł szamotowych.
Wokół wielkiego pieca umieszczony jest przewód gorącego dmuchu
doprowadzające poprzez dysze podgrzane powietrze do wnętrza pieca.
Wskutek spalania koksu w strumieniu doprowadzonego powietrza temp.
dochodzi do 1800 st. C. Powietrze doprowadzane przez dysze jest
podgrzane do temp. ok. 600-700 st. C. Aby dysze nie uległy zniszczeniu
chłodzone są wodą. Dmuch o ciśnieniu 2,2 atm. dostarczają
sprężarki odśrodkowe tzw. turbodmuchawy. Na poziomie ok. 1,1m
poniżej dysz znajdują się w garze otwory do spustu żużla. Na samym
dole znajduje się otwór spustowy do surówki. Do ładowania pieców
stosuje się wyciąg pochyły.
Żeliwiak – służy do topienia żeliwa. Naboje wsadu metalowego
ułożone są naprzemian z nabojami koksu i topnika, opuszczają się w
dół szybu ogrzewane przez uchodzące do góry gorące spaliny
(1700-1800 st. C) Spaliny powstają w strefie spalania mieszczącej się
nad poziomem dysz w wyniku spalania koksu. Wsad metalowy ulega stopieniu
w strefie topnienia, a ciekłe żeliwo gromadzi się w kotlinie
żeliwiaka. W miarę obniżania się poziomu wsadu metalowego w szybie
podawany jest następny nabój wraz z odpowiadającemu mu nabojem koksu
i topnika. Wsad jest utrzymywany na stałym poziomie. Wsady ładowane
są przez okno wsadowe znajdujące się w górnej części szybu.
Żeliwiaki są piecami prostymi, tanimi i stosunkowo sprawnymi cieplnie
(70%). Wydajność zależy od przekroju czynnego ilości koksu i ilości
powietrza dostarczanego do pieca. Ich wadą jest dostarczanie okresowe
dużej ilości żeliwa (nie można jej przerobić). W wyniku dużych
temp. materiały którymi jest wyłożony szybko ulegają zużyciu. Czas
ich przez to jest ograniczony i wynosi od 6 do 12 h zależnie od stopnia
chłodzenia przez co w zmechanizowanych odlewniach trzeba stosować
kilka pieców min.3. Żeliwiak zanieczyszcza atmosferę – wydobywają
się gazy i pyły.
Pieca elektryczne łukowe o nagrzewaniu bezpośrednim typu Heroulta są
najczęściej stosowanymi piecami w odlewnictwie staliwa i spotka się
je także w odlewniach żeliwa. Prąd elektryczny przetwarzany jest w
energię cieplną w łukach elektrycznych, powstających między trzema
elektrodami a żużlem i metalem. Napięcie robocze wynosi od 81-550 V.
Piec ma kształt cylindryczny. Wsad do topienia składa się przeważnie
ze złomu stali węglowej lub stopowej. W celu nawęglania metalu do
wsadu wprowadza się surówkę i koks, złom elektrod. Podstawowy
topnikiem zasadowym jest wapno świeżo wypalone z pewnymi dodatkami,
topnikiem kwaśnym piasek kwarcowy. Po załadowaniu pieca elektrody
obniża się do wsadu, włącza się prąd, zapalają się łuki i
rozpoczyna się proces topnienia metalu, położonego w strefie
żarzących się łuków. Stopniowo we wsadzie wytapiają się tzw.
kratery i ciekły metal rozpływa się. Roztopiony metal powinien być
przykryty żużlem dodaje się więc topniki w miarę topnienia wsadu.
Po roztopieniu całego wsadu i przemieszczaniu metalu bierze się
próbkę i przeprowadza analiz chemiczną metalu.
Piece elektryczne indukcyjne- indukcyjne topienie metali polega na tym
ze we wsadzie metalowym znajdującym się w zmiennym polu magnetycznym
indukują się prądy wirowe powodujące wydzielanie się ciepła. Piec
indukcyjny pracuje na zasadzie transformatora krotko zwartego, którego
uzwojeniem wtórnym jest wsad metalowy. W odlewnictwie stosuje się
piece o częstotliwości od 50-1000 Hz.
Podział: - w zależności od konstrukcji :a)piece bezrdzeniowe(tyglowe)
b)rdzeniowe(kanałowe)
Zaleta pieców tyglowych ind. jest mieszanie kąpieli zachodzące w
skutek ruchu metalu, którego intensywność zależy m.in. od
częstotliwości prądu zasilającego. Są to piece przechylne. W
piecach tych temp. żużla jest niższa od tem. metalu w skutek małego
przewodnictwa cieplne go żużla oraz słabej indukcji prądu w nim-jest
to ich wada ogran. prowadzenie intensywnych procesów metalurgicznych. z
tego powodu piece indukcyjne stosuje się do topienia staliwa i żeliwa
ze wsadu, który nie wymaga odfosforowania oraz odsiarczana.
Piec indukcyjny kanałowy zasilany prądem o czes. 50 Hz. Zasadnicza
cecha prowadzenia wytopu w piecach kanałowych jest konieczność
zalewania ich kanałów ciekłym metalem przed pierwszym wytopem. Piece
te charakteryzują się najmniejszym zużyciem energii lek. Spośród
wszystkich rodzajów pieców elek. piece kanałowe służą głownie
jako zbiorniki i mieszalniki żeliwa wytapianego w innym piecu.Istnieje
możliwość pełnej regulacji temp. metalu
metody wytwarzania odlewów – odlewanie grawitacyjne (pod ciśnieniem
atmosferycznym), - w formach piaskowych lub metalowych (kokilowe), - pod
ciśnieniem (tylko w formach metalowych)
Większość odlewów odlewamy grawitacyjnie formach jednorazowych z
piasku kwarcowego z dodatkiem spoiwa.
Wytwarzanie: -wykonanie modeli i rdzennic , -przygotowanie mas
formierskich i rdzeniowych , -wykonanie formy odlewniczej i rdzeni ,
-przygotowanie ciekłego metalu i zalanie nim formy odlewniczej ,
-usuwanie odlewu z formy odlewniczej, usuwanie rdzeni z odlewu,
oddzielenie ukł. wlewowego, oczyszczenie i wykończenie odlewu
Układ wlewowy.
System kanałów i zbiorników w formie odlewniczej przez który
doprowadza się stop.
Zadania układu wlewowego:
1.musi umożliwiać laminarne zapełnianie formy przez układ,
2.oddzielanie zanieczyszczeń dostających się do układu wraz z
metalem oraz te zanieczyszczenia które metal porywa ze sobą, wnosi do
przestrzeni przeznaczonej na odlew(funkcja filtracyjna),
3.współdziałalność (wspomagać) w procesie krzepnięcia i
krystalizacji odlewu formy(funkcja zasilająca)
4.Funkcje zasilające
Budowa układu wlewowego:
-misa wlewowa, wlew główny, belka żużlowa, wlew doprowadzający
Masy formierskie i rdzeniowe.
Wymagania w stosunku do mas formierskich i rdzeniowych.
-wytrzymałościowe – wytrzymałość na ściskanie Rc , na zginanie
Rp , i na ścinanie Rs . Zależą one od składu masy i sposobu jej
wykonania.
-technologiczne – płynność mas formierskich, plastyczność masy,
podatność masy – (zdolność do zmniejszenia swojej objętości w
trakcie kurczenia się odlewu w stanie stałym) , gazotwórczość –
(zdolność do wydzialania gazów w wyniku termicznego oddziaływania
ciepła stopu), przepuszczalność – (zdolność do odprowadzania
gazów na zewnątrz), wybijalność – (nakład pracy jaki musimy
wykonać aby usunąć rdzeń z gotowego odlewu), ogniotrwałość –
(masy formierskie nie powinny się spiekać , nie może wystąpić
zeszklenie masy),
-termofizyczne – ciepło właściwe, przewodność cieplna,
pojemność cieplna.
Rodzaje mas formierskich:
- masy klasyczne – materiałem wiążącym są gliny formierskie
(materiały iloste) , w skład masy klasycznej wchodzą: osnowa (piasek
kwarcowy 92%), lepiszcze (bentonit 6%), dodatki (pył węgla kamiennego
do 2%), film gazowy (woda od 3 – 6%)
Piaski kwarcowe – tłuste, półtłuste, chude i gliny formierskie.
Temperatura spiekania 1200oC. Ziarnistość - czyli wielkość ziarna -
rozróżniamy małojednorodną, jednorodną bardzojednorodną.
Lepiszcza (spoiwa) – podwyższają wytrzymałość masy – naturalny
składnik piasku kwarcowego, specjalnie przetworzone materiały
mineralne bentonit.
Spoiwa – pokost lniany , klej skrobiowy, smoła pogazowa.
Materiały ilaste mają złą przepuszczalność , wysoką
gazotwórczość, niedobrą ogniotrwałość,
Poprawienie przepuszczalności uzyskujemy przez nakłucia, sznury
włoskowate.
- masy specjalne formierskie i rdzeniowe – stosuje się je przede
wszystkim na rdzenie :
masy przedmuchiwane C02 – przedmuchiwanie masy CO2 powoduje silne
utwardzenie odlewu
Rc = 200 – 500 Mpa. Skład masy – piasek kwarcowy 90%, szkło wodne
5 – 12% , lepiszcze max. 0,5%.
Masy te mają dobrą przepuszczalność, niewiele gazotwórczości ,
proces utwardzania zachodzi w rdzennicy. Wadą tych mas jest łatwość
przypalania się do odlewu, mała podatność , zła wybijalność .
Sms – szybkie masy samowiążące – skład: piasek kwarcowy 90%,
szkło wodne 6 – 10% i utwardzacz
0,5 – 1,5%(chromolit – spreparowany żużel z dużą ilością
Cr2O3). Masy te wykorzystujemy przy średnich i dużych odlewach
żeliwnych. Aby polepszyć wybijalność i podatność wprowadzamy
flostery (żywica , organiczna substancja – ulega rozkładowi
termicznemu) zamiast chromolitu.
Cms – masa ciekła samowiążąca – skład: piasek kwarcowy , szkło
wodne, utwardzacz, spieniacz. W tym przypadku szkło wodne zastąpiono
cementem. Mieszarki tych mas podobne są do betoniarek.
Metoda Coldbox – (zimna skrzynka , masa typu ŻMCH – żywiczne masy
chemoutwardzalne). Skład: piasek kwarcowy , żywica
organiczna(karbofur) , utwardzacz(H3PO4) , rozcieńczacz.
Wysokie właściwości wytrzymałościowe, dobra przepuszczalność,
dobra podatność oraz wybijalnośc.
Metoda Hotbox – (masa typu ŻMT – żywiczne masy termoutwardzalne).
Skład: piasek kwarcowy, żywica organiczna, utwardzacz (urotropina) ,
środki zwilżające.
Masa skorupowa – (proces C - Croniga). Skład: piasek kwarcowy ,
bakelit, utwardzacz(w postaci urotropiny) , substancja zwilżająca
0,5%(nafta). Proces Croniga został zmodyfikowany przez Dietera (proces
D) wykorzytal nadmuchiwarki.
Modyfikacja żeliwa – polega na wprowadzeniu do ciekłego żeliwa, na
krótka przed odlewem do formy, niewielkich ilości określonych
dodatków (żelazokrzem min.75% Si , wapniokrzem, grafit)
sferoidyzacja żeliwa – do ciekłego żeliwa wprowadza się magnez
(powoduje wzrost napięcia fazowego) krystalizuje się w postaci kulek.
Sferoidyzacja zawsze występuje z dwoma modyfikatorami 1. przy wlewaniu
do kadzi transportowej 2. do kadzi czajnikowej.
Piec matrenowski – typowy przedstawiciel pieców szybowych tj. takich
, w których komora pieca jest ustawiona pionowo. Wsad w niej obsuwa
się stale w dół i jest ogrzewany przez gazy spalinowe ulatujące do
góry. Ściany wielkiego pieca są wymurowane z cegieł szamotowych.
Wokół wielkiego pieca umieszczony jest przewód gorącego dmuchu
doprowadzające poprzez dysze podgrzane powietrze do wnętrza pieca.
Wskutek spalania koksu w strumieniu doprowadzonego powietrza temp.
dochodzi do 1800 st. C. Powietrze doprowadzane przez dysze jest
podgrzane do temp. ok. 600-700 st. C. Aby dysze nie uległy zniszczeniu
chłodzone są wodą. Dmuch o ciśnieniu 2,2 atm. dostarczają
sprężarki odśrodkowe tzw. turbodmuchawy. Na poziomie ok. 1,1m
poniżej dysz znajdują się w garze otwory do spustu żużla. Na samym
dole znajduje się otwór spustowy do surówki. Do ładowania pieców
stosuje się wyciąg pochyły.
Żeliwiak – służy do topienia żeliwa. Naboje wsadu metalowego
ułożone są naprzemian z nabojami koksu i topnika, opuszczają się w
dół szybu ogrzewane przez uchodzące do góry gorące spaliny
(1700-1800 st. C) Spaliny powstają w strefie spalania mieszczącej się
nad poziomem dysz w wyniku spalania koksu. Wsad metalowy ulega stopieniu
w strefie topnienia, a ciekłe żeliwo gromadzi się w kotlinie
żeliwiaka. W miarę obniżania się poziomu wsadu metalowego w szybie
podawany jest następny nabój wraz z odpowiadającemu mu nabojem koksu
i topnika. Wsad jest utrzymywany na stałym poziomie. Wsady ładowane
są przez okno wsadowe znajdujące się w górnej części szybu.
Żeliwiaki są piecami prostymi, tanimi i stosunkowo sprawnymi cieplnie
(70%). Wydajność zależy od przekroju czynnego ilości koksu i ilości
powietrza dostarczanego do pieca. Ich wadą jest dostarczanie okresowe
dużej ilości żeliwa (nie można jej przerobić). W wyniku dużych
temp. materiały którymi jest wyłożony szybko ulegają zużyciu. Czas
ich przez to jest ograniczony i wynosi od 6 do 12 h zależnie od stopnia
chłodzenia przez co w zmechanizowanych odlewniach trzeba stosować
kilka pieców min.3. Żeliwiak zanieczyszcza atmosferę – wydobywają
się gazy i pyły.
Pieca elektryczne łukowe o nagrzewaniu bezpośrednim typu Heroulta są
najczęściej stosowanymi piecami w odlewnictwie staliwa i spotka się
je także w odlewniach żeliwa. Prąd elektryczny przetwarzany jest w
energię cieplną w łukach elektrycznych, powstających między trzema
elektrodami a żużlem i metalem. Napięcie robocze wynosi od 81-550 V.
Piec ma kształt cylindryczny. Wsad do topienia składa się przeważnie
ze złomu stali węglowej lub stopowej. W celu nawęglania metalu do
wsadu wprowadza się surówkę i koks, złom elektrod. Podstawowy
topnikiem zasadowym jest wapno świeżo wypalone z pewnymi dodatkami,
topnikiem kwaśnym piasek kwarcowy. Po załadowaniu pieca elektrody
obniża się do wsadu, włącza się prąd, zapalają się łuki i
rozpoczyna się proces topnienia metalu, położonego w strefie
żarzących się łuków. Stopniowo we wsadzie wytapiają się tzw.
kratery i ciekły metal rozpływa się. Roztopiony metal powinien być
przykryty żużlem dodaje się więc topniki w miarę topnienia wsadu.
Po roztopieniu całego wsadu i przemieszczaniu metalu bierze się
próbkę i przeprowadza analiz chemiczną metalu.
Piece elektryczne indukcyjne- indukcyjne topienie metali polega na tym
ze we wsadzie metalowym znajdującym się w zmiennym polu magnetycznym
indukują się prądy wirowe powodujące wydzielanie się ciepła. Piec
indukcyjny pracuje na zasadzie transformatora krotko zwartego, którego
uzwojeniem wtórnym jest wsad metalowy. W odlewnictwie stosuje się
piece o częstotliwości od 50-1000 Hz.
Podział: - w zależności od konstrukcji :a)piece bezrdzeniowe(tyglowe)
b)rdzeniowe(kanałowe)
Zaleta pieców tyglowych ind. jest mieszanie kąpieli zachodzące w
skutek ruchu metalu, którego intensywność zależy m.in. od
częstotliwości prądu zasilającego. Są to piece przechylne. W
piecach tych temp. żużla jest niższa od tem. metalu w skutek małego
przewodnictwa cieplne go żużla oraz słabej indukcji prądu w nim-jest
to ich wada ogran. prowadzenie intensywnych procesów metalurgicznych. z
tego powodu piece indukcyjne stosuje się do topienia staliwa i żeliwa
ze wsadu, który nie wymaga odfosforowania oraz odsiarczana.
Piec indukcyjny kanałowy zasilany prądem o czes. 50 Hz. Zasadnicza
cecha prowadzenia wytopu w piecach kanałowych jest konieczność
zalewania ich kanałów ciekłym metalem przed pierwszym wytopem. Piece
te charakteryzują się najmniejszym zużyciem energii lek. Spośród
wszystkich rodzajów pieców elek. piece kanałowe służą głownie
jako zbiorniki i mieszalniki żeliwa wytapianego w innym piecu.Istnieje
możliwość pełnej regulacji temp. metalu
metody wytwarzania odlewów – odlewanie grawitacyjne (pod ciśnieniem
atmosferycznym), - w formach piaskowych lub metalowych (kokilowe), - pod
ciśnieniem (tylko w formach metalowych)
Większość odlewów odlewamy grawitacyjnie formach jednorazowych z
piasku kwarcowego z dodatkiem spoiwa.
Wytwarzanie: -wykonanie modeli i rdzennic , -przygotowanie mas
formierskich i rdzeniowych , -wykonanie formy odlewniczej i rdzeni ,
-przygotowanie ciekłego metalu i zalanie nim formy odlewniczej ,
-usuwanie odlewu z formy odlewniczej, usuwanie rdzeni z odlewu,
oddzielenie ukł. wlewowego, oczyszczenie i wykończenie odlewu
Układ wlewowy.
System kanałów i zbiorników w formie odlewniczej przez który
doprowadza się stop.
Zadania układu wlewowego:
1.musi umożliwiać laminarne zapełnianie formy przez układ,
2.oddzielanie zanieczyszczeń dostających się do układu wraz z
metalem oraz te zanieczyszczenia które metal porywa ze sobą, wnosi do
przestrzeni przeznaczonej na odlew(funkcja filtracyjna),
3.współdziałalność (wspomagać) w procesie krzepnięcia i
krystalizacji odlewu formy(funkcja zasilająca)
4.Funkcje zasilające
Budowa układu wlewowego:
-misa wlewowa, wlew główny, belka żużlowa, wlew doprowadzający
Masy formierskie i rdzeniowe.
Wymagania w stosunku do mas formierskich i rdzeniowych.
-wytrzymałościowe – wytrzymałość na ściskanie Rc , na zginanie
Rp , i na ścinanie Rs . Zależą one od składu masy i sposobu jej
wykonania.
-technologiczne – płynność mas formierskich, plastyczność masy,
podatność masy – (zdolność do zmniejszenia swojej objętości w
trakcie kurczenia się odlewu w stanie stałym) , gazotwórczość –
(zdolność do wydzialania gazów w wyniku termicznego oddziaływania
ciepła stopu), przepuszczalność – (zdolność do odprowadzania
gazów na zewnątrz), wybijalność – (nakład pracy jaki musimy
wykonać aby usunąć rdzeń z gotowego odlewu), ogniotrwałość –
(masy formierskie nie powinny się spiekać , nie może wystąpić
zeszklenie masy),
-termofizyczne – ciepło właściwe, przewodność cieplna,
pojemność cieplna.
Rodzaje mas formierskich:
- masy klasyczne – materiałem wiążącym są gliny formierskie
(materiały iloste) , w skład masy klasycznej wchodzą: osnowa (piasek
kwarcowy 92%), lepiszcze (bentonit 6%), dodatki (pył węgla kamiennego
do 2%), film gazowy (woda od 3 – 6%)
Piaski kwarcowe – tłuste, półtłuste, chude i gliny formierskie.
Temperatura spiekania 1200oC. Ziarnistość - czyli wielkość ziarna -
rozróżniamy małojednorodną, jednorodną bardzojednorodną.
Lepiszcza (spoiwa) – podwyższają wytrzymałość masy – naturalny
składnik piasku kwarcowego, specjalnie przetworzone materiały
mineralne bentonit.
Spoiwa – pokost lniany , klej skrobiowy, smoła pogazowa.
Materiały ilaste mają złą przepuszczalność , wysoką
gazotwórczość, niedobrą ogniotrwałość,
Poprawienie przepuszczalności uzyskujemy przez nakłucia, sznury
włoskowate.
- masy specjalne formierskie i rdzeniowe – stosuje się je przede
wszystkim na rdzenie :
masy przedmuchiwane C02 – przedmuchiwanie masy CO2 powoduje silne
utwardzenie odlewu
Rc = 200 – 500 Mpa. Skład masy – piasek kwarcowy 90%, szkło wodne
5 – 12% , lepiszcze max. 0,5%.
Masy te mają dobrą przepuszczalność, niewiele gazotwórczości ,
proces utwardzania zachodzi w rdzennicy. Wadą tych mas jest łatwość
przypalania się do odlewu, mała podatność , zła wybijalność .
Sms – szybkie masy samowiążące – skład: piasek kwarcowy 90%,
szkło wodne 6 – 10% i utwardzacz
0,5 – 1,5%(chromolit – spreparowany żużel z dużą ilością
Cr2O3). Masy te wykorzystujemy przy średnich i dużych odlewach
żeliwnych. Aby polepszyć wybijalność i podatność wprowadzamy
flostery (żywica , organiczna substancja – ulega rozkładowi
termicznemu) zamiast chromolitu.
Cms – masa ciekła samowiążąca – skład: piasek kwarcowy , szkło
wodne, utwardzacz, spieniacz. W tym przypadku szkło wodne zastąpiono
cementem. Mieszarki tych mas podobne są do betoniarek.
Metoda Coldbox – (zimna skrzynka , masa typu ŻMCH – żywiczne masy
chemoutwardzalne). Skład: piasek kwarcowy , żywica
organiczna(karbofur) , utwardzacz(H3PO4) , rozcieńczacz.
Wysokie właściwości wytrzymałościowe, dobra przepuszczalność,
dobra podatność oraz wybijalnośc.
Metoda Hotbox – (masa typu ŻMT – żywiczne masy termoutwardzalne).
Skład: piasek kwarcowy, żywica organiczna, utwardzacz (urotropina) ,
środki zwilżające.
Masa skorupowa – (proces C - Croniga). Skład: piasek kwarcowy ,
bakelit, utwardzacz(w postaci urotropiny) , substancja zwilżająca
0,5%(nafta). Proces Croniga został zmodyfikowany przez Dietera (proces
D) wykorzytal nadmuchiwarki.
Modyfikacja żeliwa – polega na wprowadzeniu do ciekłego żeliwa, na
krótka przed odlewem do formy, niewielkich ilości określonych
dodatków (żelazokrzem min.75% Si , wapniokrzem, grafit)
sferoidyzacja żeliwa – do ciekłego żeliwa wprowadza się magnez
(powoduje wzrost napięcia fazowego) krystalizuje się w postaci kulek.
Sferoidyzacja zawsze występuje z dwoma modyfikatorami 1. przy wlewaniu
do kadzi transportowej 2. do kadzi czajnikowej.
Piec matrenowski – typowy przedstawiciel pieców szybowych tj. takich
, w których komora pieca jest ustawiona pionowo. Wsad w niej obsuwa
się stale w dół i jest ogrzewany przez gazy spalinowe ulatujące do
góry. Ściany wielkiego pieca są wymurowane z cegieł szamotowych.
Wokół wielkiego pieca umieszczony jest przewód gorącego dmuchu
doprowadzające poprzez dysze podgrzane powietrze do wnętrza pieca.
Wskutek spalania koksu w strumieniu doprowadzonego powietrza temp.
dochodzi do 1800 st. C. Powietrze doprowadzane przez dysze jest
podgrzane do temp. ok. 600-700 st. C. Aby dysze nie uległy zniszczeniu
chłodzone są wodą. Dmuch o ciśnieniu 2,2 atm. dostarczają
sprężarki odśrodkowe tzw. turbodmuchawy. Na poziomie ok. 1,1m
poniżej dysz znajdują się w garze otwory do spustu żużla. Na samym
dole znajduje się otwór spustowy do surówki. Do ładowania pieców
stosuje się wyciąg pochyły.
Żeliwiak – służy do topienia żeliwa. Naboje wsadu metalowego
ułożone są naprzemian z nabojami koksu i topnika, opuszczają się w
dół szybu ogrzewane przez uchodzące do góry gorące spaliny
(1700-1800 st. C) Spaliny powstają w strefie spalania mieszczącej się
nad poziomem dysz w wyniku spalania koksu. Wsad metalowy ulega stopieniu
w strefie topnienia, a ciekłe żeliwo gromadzi się w kotlinie
żeliwiaka. W miarę obniżania się poziomu wsadu metalowego w szybie
podawany jest następny nabój wraz z odpowiadającemu mu nabojem koksu
i topnika. Wsad jest utrzymywany na stałym poziomie. Wsady ładowane
są przez okno wsadowe znajdujące się w górnej części szybu.
Żeliwiaki są piecami prostymi, tanimi i stosunkowo sprawnymi cieplnie
(70%). Wydajność zależy od przekroju czynnego ilości koksu i ilości
powietrza dostarczanego do pieca. Ich wadą jest dostarczanie okresowe
dużej ilości żeliwa (nie można jej przerobić). W wyniku dużych
temp. materiały którymi jest wyłożony szybko ulegają zużyciu. Czas
ich przez to jest ograniczony i wynosi od 6 do 12 h zależnie od stopnia
chłodzenia przez co w zmechanizowanych odlewniach trzeba stosować
kilka pieców min.3. Żeliwiak zanieczyszcza atmosferę – wydobywają
się gazy i pyły.
Pieca elektryczne łukowe o nagrzewaniu bezpośrednim typu Heroulta są
najczęściej stosowanymi piecami w odlewnictwie staliwa i spotka się
je także w odlewniach żeliwa. Prąd elektryczny przetwarzany jest w
energię cieplną w łukach elektrycznych, powstających między trzema
elektrodami a żużlem i metalem. Napięcie robocze wynosi od 81-550 V.
Piec ma kształt cylindryczny. Wsad do topienia składa się przeważnie
ze złomu stali węglowej lub stopowej. W celu nawęglania metalu do
wsadu wprowadza się surówkę i koks, złom elektrod. Podstawowy
topnikiem zasadowym jest wapno świeżo wypalone z pewnymi dodatkami,
topnikiem kwaśnym piasek kwarcowy. Po załadowaniu pieca elektrody
obniża się do wsadu, włącza się prąd, zapalają się łuki i
rozpoczyna się proces topnienia metalu, położonego w strefie
żarzących się łuków. Stopniowo we wsadzie wytapiają się tzw.
kratery i ciekły metal rozpływa się. Roztopiony metal powinien być
przykryty żużlem dodaje się więc topniki w miarę topnienia wsadu.
Po roztopieniu całego wsadu i przemieszczaniu metalu bierze się
próbkę i przeprowadza analiz chemiczną metalu.
Piece elektryczne indukcyjne- indukcyjne topienie metali polega na tym
ze we wsadzie metalowym znajdującym się w zmiennym polu magnetycznym
indukują się prądy wirowe powodujące wydzielanie się ciepła. Piec
indukcyjny pracuje na zasadzie transformatora krotko zwartego, którego
uzwojeniem wtórnym jest wsad metalowy. W odlewnictwie stosuje się
piece o częstotliwości od 50-1000 Hz.
Podział: - w zależności od konstrukcji :a)piece bezrdzeniowe(tyglowe)
b)rdzeniowe(kanałowe)
Zaleta pieców tyglowych ind. jest mieszanie kąpieli zachodzące w
skutek ruchu metalu, którego intensywność zależy m.in. od
częstotliwości prądu zasilającego. Są to piece przechylne. W
piecach tych temp. żużla jest niższa od tem. metalu w skutek małego
przewodnictwa cieplne go żużla oraz słabej indukcji prądu w nim-jest
to ich wada ogran. prowadzenie intensywnych procesów metalurgicznych. z
tego powodu piece indukcyjne stosuje się do topienia staliwa i żeliwa
ze wsadu, który nie wymaga odfosforowania oraz odsiarczana.
Piec indukcyjny kanałowy zasilany prądem o czes. 50 Hz. Zasadnicza
cecha prowadzenia wytopu w piecach kanałowych jest konieczność
zalewania ich kanałów ciekłym metalem przed pierwszym wytopem. Piece
te charakteryzują się najmniejszym zużyciem energii lek. Spośród
wszystkich rodzajów pieców elek. piece kanałowe służą głownie
jako zbiorniki i mieszalniki żeliwa wytapianego w innym piecu.Istnieje
możliwość pełnej regulacji temp. metalu
metody wytwarzania odlewów – odlewanie grawitacyjne (pod ciśnieniem
atmosferycznym), - w formach piaskowych lub metalowych (kokilowe), - pod
ciśnieniem (tylko w formach metalowych)
Większość odlewów odlewamy grawitacyjnie formach jednorazowych z
piasku kwarcowego z dodatkiem spoiwa.
Wytwarzanie: -wykonanie modeli i rdzennic , -przygotowanie mas
formierskich i rdzeniowych , -wykonanie formy odlewniczej i rdzeni ,
-przygotowanie ciekłego metalu i zalanie nim formy odlewniczej ,
-usuwanie odlewu z formy odlewniczej, usuwanie rdzeni z odlewu,
oddzielenie ukł. wlewowego, oczyszczenie i wykończenie odlewu
Układ wlewowy.
System kanałów i zbiorników w formie odlewniczej przez który
doprowadza się stop.
Zadania układu wlewowego:
1.musi umożliwiać laminarne zapełnianie formy przez układ,
2.oddzielanie zanieczyszczeń dostających się do układu wraz z
metalem oraz te zanieczyszczenia które metal porywa ze sobą, wnosi do
przestrzeni przeznaczonej na odlew(funkcja filtracyjna),
3.współdziałalność (wspomagać) w procesie krzepnięcia i
krystalizacji odlewu formy(funkcja zasilająca)
4.Funkcje zasilające
Budowa układu wlewowego:
-misa wlewowa, wlew główny, belka żużlowa, wlew doprowadzający
Masy formierskie i rdzeniowe.
Wymagania w stosunku do mas formierskich i rdzeniowych.
-wytrzymałościowe – wytrzymałość na ściskanie Rc , na zginanie
Rp , i na ścinanie Rs . Zależą one od składu masy i sposobu jej
wykonania.
-technologiczne – płynność mas formierskich, plastyczność masy,
podatność masy – (zdolność do zmniejszenia swojej objętości w
trakcie kurczenia się odlewu w stanie stałym) , gazotwórczość –
(zdolność do wydzialania gazów w wyniku termicznego oddziaływania
ciepła stopu), przepuszczalność – (zdolność do odprowadzania
gazów na zewnątrz), wybijalność – (nakład pracy jaki musimy
wykonać aby usunąć rdzeń z gotowego odlewu), ogniotrwałość –
(masy formierskie nie powinny się spiekać , nie może wystąpić
zeszklenie masy),
-termofizyczne – ciepło właściwe, przewodność cieplna,
pojemność cieplna.
Rodzaje mas formierskich:
- masy klasyczne – materiałem wiążącym są gliny formierskie
(materiały iloste) , w skład masy klasycznej wchodzą: osnowa (piasek
kwarcowy 92%), lepiszcze (bentonit 6%), dodatki (pył węgla kamiennego
do 2%), film gazowy (woda od 3 – 6%)
Piaski kwarcowe – tłuste, półtłuste, chude i gliny formierskie.
Temperatura spiekania 1200oC. Ziarnistość - czyli wielkość ziarna -
rozróżniamy małojednorodną, jednorodną bardzojednorodną.
Lepiszcza (spoiwa) – podwyższają wytrzymałość masy – naturalny
składnik piasku kwarcowego, specjalnie przetworzone materiały
mineralne bentonit.
Spoiwa – pokost lniany , klej skrobiowy, smoła pogazowa.
Materiały ilaste mają złą przepuszczalność , wysoką
gazotwórczość, niedobrą ogniotrwałość,
Poprawienie przepuszczalności uzyskujemy przez nakłucia, sznury
włoskowate.
- masy specjalne formierskie i rdzeniowe – stosuje się je przede
wszystkim na rdzenie :
masy przedmuchiwane C02 – przedmuchiwanie masy CO2 powoduje silne
utwardzenie odlewu
Rc = 200 – 500 Mpa. Skład masy – piasek kwarcowy 90%, szkło wodne
5 – 12% , lepiszcze max. 0,5%.
Masy te mają dobrą przepuszczalność, niewiele gazotwórczości ,
proces utwardzania zachodzi w rdzennicy. Wadą tych mas jest łatwość
przypalania się do odlewu, mała podatność , zła wybijalność .
Sms – szybkie masy samowiążące – skład: piasek kwarcowy 90%,
szkło wodne 6 – 10% i utwardzacz
0,5 – 1,5%(chromolit – spreparowany żużel z dużą ilością
Cr2O3). Masy te wykorzystujemy przy średnich i dużych odlewach
żeliwnych. Aby polepszyć wybijalność i podatność wprowadzamy
flostery (żywica , organiczna substancja – ulega rozkładowi
termicznemu) zamiast chromolitu.
Cms – masa ciekła samowiążąca – skład: piasek kwarcowy , szkło
wodne, utwardzacz, spieniacz. W tym przypadku szkło wodne zastąpiono
cementem. Mieszarki tych mas podobne są do betoniarek.
Metoda Coldbox – (zimna skrzynka , masa typu ŻMCH – żywiczne masy
chemoutwardzalne). Skład: piasek kwarcowy , żywica
organiczna(karbofur) , utwardzacz(H3PO4) , rozcieńczacz.
Wysokie właściwości wytrzymałościowe, dobra przepuszczalność,
dobra podatność oraz wybijalnośc.
Metoda Hotbox – (masa typu ŻMT – żywiczne masy termoutwardzalne).
Skład: piasek kwarcowy, żywica organiczna, utwardzacz (urotropina) ,
środki zwilżające.
Masa skorupowa – (proces C - Croniga). Skład: piasek kwarcowy ,
bakelit, utwardzacz(w postaci urotropiny) , substancja zwilżająca
0,5%(nafta). Proces Croniga został zmodyfikowany przez Dietera (proces
D) wykorzytal nadmuchiwarki.
ciąga odlewnictwo wykłady
Modyfikacja żeliwa – polega na wprowadzeniu do ciekłego żeliwa, na
krótka przed odlewem do formy, niewielkich ilości określonych
dodatków (żelazokrzem min.75% Si , wapniokrzem, grafit)
sferoidyzacja żeliwa – do ciekłego żeliwa wprowadza się magnez
(powoduje wzrost napięcia fazowego) krystalizuje się w postaci kulek.
Sferoidyzacja zawsze występuje z dwoma modyfikatorami 1. przy wlewaniu
do kadzi transportowej 2. do kadzi czajnikowej.
Piec matrenowski – typowy przedstawiciel pieców szybowych tj. takich
, w których komora pieca jest ustawiona pionowo. Wsad w niej obsuwa
się stale w dół i jest ogrzewany przez gazy spalinowe ulatujące do
góry. Ściany wielkiego pieca są wymurowane z cegieł szamotowych.
Wokół wielkiego pieca umieszczony jest przewód gorącego dmuchu
doprowadzające poprzez dysze podgrzane powietrze do wnętrza pieca.
Wskutek spalania koksu w strumieniu doprowadzonego powietrza temp.
dochodzi do 1800 st. C. Powietrze doprowadzane przez dysze jest
podgrzane do temp. ok. 600-700 st. C. Aby dysze nie uległy zniszczeniu
chłodzone są wodą. Dmuch o ciśnieniu 2,2 atm. dostarczają
sprężarki odśrodkowe tzw. turbodmuchawy. Na poziomie ok. 1,1m
poniżej dysz znajdują się w garze otwory do spustu żużla. Na samym
dole znajduje się otwór spustowy do surówki. Do ładowania pieców
stosuje się wyciąg pochyły.
Żeliwiak – służy do topienia żeliwa. Naboje wsadu metalowego
ułożone są naprzemian z nabojami koksu i topnika, opuszczają się w
dół szybu ogrzewane przez uchodzące do góry gorące spaliny
(1700-1800 st. C) Spaliny powstają w strefie spalania mieszczącej się
nad poziomem dysz w wyniku spalania koksu. Wsad metalowy ulega stopieniu
w strefie topnienia, a ciekłe żeliwo gromadzi się w kotlinie
żeliwiaka. W miarę obniżania się poziomu wsadu metalowego w szybie
podawany jest następny nabój wraz z odpowiadającemu mu nabojem koksu
i topnika. Wsad jest utrzymywany na stałym poziomie. Wsady ładowane
są przez okno wsadowe znajdujące się w górnej części szybu.
Żeliwiaki są piecami prostymi, tanimi i stosunkowo sprawnymi cieplnie
(70%). Wydajność zależy od przekroju czynnego ilości koksu i ilości
powietrza dostarczanego do pieca. Ich wadą jest dostarczanie okresowe
dużej ilości żeliwa (nie można jej przerobić). W wyniku dużych
temp. materiały którymi jest wyłożony szybko ulegają zużyciu. Czas
ich przez to jest ograniczony i wynosi od 6 do 12 h zależnie od stopnia
chłodzenia przez co w zmechanizowanych odlewniach trzeba stosować
kilka pieców min.3. Żeliwiak zanieczyszcza atmosferę – wydobywają
się gazy i pyły.
Pieca elektryczne łukowe o nagrzewaniu bezpośrednim typu Heroulta są
najczęściej stosowanymi piecami w odlewnictwie staliwa i spotka się
je także w odlewniach żeliwa. Prąd elektryczny przetwarzany jest w
energię cieplną w łukach elektrycznych, powstających między trzema
elektrodami a żużlem i metalem. Napięcie robocze wynosi od 81-550 V.
Piec ma kształt cylindryczny. Wsad do topienia składa się przeważnie
ze złomu stali węglowej lub stopowej. W celu nawęglania metalu do
wsadu wprowadza się surówkę i koks, złom elektrod. Podstawowy
topnikiem zasadowym jest wapno świeżo wypalone z pewnymi dodatkami,
topnikiem kwaśnym piasek kwarcowy. Po załadowaniu pieca elektrody
obniża się do wsadu, włącza się prąd, zapalają się łuki i
rozpoczyna się proces topnienia metalu, położonego w strefie
żarzących się łuków. Stopniowo we wsadzie wytapiają się tzw.
kratery i ciekły metal rozpływa się. Roztopiony metal powinien być
przykryty żużlem dodaje się więc topniki w miarę topnienia wsadu.
Po roztopieniu całego wsadu i przemieszczaniu metalu bierze się
próbkę i przeprowadza analiz chemiczną metalu.
Piece elektryczne indukcyjne- indukcyjne topienie metali polega na tym
ze we wsadzie metalowym znajdującym się w zmiennym polu magnetycznym
indukują się prądy wirowe powodujące wydzielanie się ciepła. Piec
indukcyjny pracuje na zasadzie transformatora krotko zwartego, którego
uzwojeniem wtórnym jest wsad metalowy. W odlewnictwie stosuje się
piece o częstotliwości od 50-1000 Hz.
Podział: - w zależności od konstrukcji :a)piece bezrdzeniowe(tyglowe)
b)rdzeniowe(kanałowe)
Zaleta pieców tyglowych ind. jest mieszanie kąpieli zachodzące w
skutek ruchu metalu, którego intensywność zależy m.in. od
częstotliwości prądu zasilającego. Są to piece przechylne. W
piecach tych temp. żużla jest niższa od tem. metalu w skutek małego
przewodnictwa cieplne go żużla oraz słabej indukcji prądu w nim-jest
to ich wada ogran. prowadzenie intensywnych procesów metalurgicznych. z
tego powodu piece indukcyjne stosuje się do topienia staliwa i żeliwa
ze wsadu, który nie wymaga odfosforowania oraz odsiarczana.
Piec indukcyjny kanałowy zasilany prądem o czes. 50 Hz. Zasadnicza
cecha prowadzenia wytopu w piecach kanałowych jest konieczność
zalewania ich kanałów ciekłym metalem przed pierwszym wytopem. Piece
te charakteryzują się najmniejszym zużyciem energii lek. Spośród
wszystkich rodzajów pieców elek. piece kanałowe służą głownie
jako zbiorniki i mieszalniki żeliwa wytapianego w innym piecu.Istnieje
możliwość pełnej regulacji temp. metalu
metody wytwarzania odlewów – odlewanie grawitacyjne (pod ciśnieniem
atmosferycznym), - w formach piaskowych lub metalowych (kokilowe), - pod
ciśnieniem (tylko w formach metalowych)
Większość odlewów odlewamy grawitacyjnie formach jednorazowych z
piasku kwarcowego z dodatkiem spoiwa.
Wytwarzanie: -wykonanie modeli i rdzennic , -przygotowanie mas
formierskich i rdzeniowych , -wykonanie formy odlewniczej i rdzeni ,
-przygotowanie ciekłego metalu i zalanie nim formy odlewniczej ,
-usuwanie odlewu z formy odlewniczej, usuwanie rdzeni z odlewu,
oddzielenie ukł. wlewowego, oczyszczenie i wykończenie odlewu
Układ wlewowy.
System kanałów i zbiorników w formie odlewniczej przez który
doprowadza się stop.
Zadania układu wlewowego:
1.musi umożliwiać laminarne zapełnianie formy przez układ,
2.oddzielanie zanieczyszczeń dostających się do układu wraz z
metalem oraz te zanieczyszczenia które metal porywa ze sobą, wnosi do
przestrzeni przeznaczonej na odlew(funkcja filtracyjna),
3.współdziałalność (wspomagać) w procesie krzepnięcia i
krystalizacji odlewu formy(funkcja zasilająca)
4.Funkcje zasilające
Budowa układu wlewowego:
-misa wlewowa, wlew główny, belka żużlowa, wlew doprowadzający
Masy formierskie i rdzeniowe.
Wymagania w stosunku do mas formierskich i rdzeniowych.
-wytrzymałościowe – wytrzymałość na ściskanie Rc , na zginanie
Rp , i na ścinanie Rs . Zależą one od składu masy i sposobu jej
wykonania.
-technologiczne – płynność mas formierskich, plastyczność masy,
podatność masy – (zdolność do zmniejszenia swojej objętości w
trakcie kurczenia się odlewu w stanie stałym) , gazotwórczość –
(zdolność do wydzialania gazów w wyniku termicznego oddziaływania
ciepła stopu), przepuszczalność – (zdolność do odprowadzania
gazów na zewnątrz), wybijalność – (nakład pracy jaki musimy
wykonać aby usunąć rdzeń z gotowego odlewu), ogniotrwałość –
(masy formierskie nie powinny się spiekać , nie może wystąpić
zeszklenie masy),
-termofizyczne – ciepło właściwe, przewodność cieplna,
pojemność cieplna.
Rodzaje mas formierskich:
- masy klasyczne – materiałem wiążącym są gliny formierskie
(materiały iloste) , w skład masy klasycznej wchodzą: osnowa (piasek
kwarcowy 92%), lepiszcze (bentonit 6%), dodatki (pył węgla kamiennego
do 2%), film gazowy (woda od 3 – 6%)
Piaski kwarcowe – tłuste, półtłuste, chude i gliny formierskie.
Temperatura spiekania 1200oC. Ziarnistość - czyli wielkość ziarna -
rozróżniamy małojednorodną, jednorodną bardzojednorodną.
Lepiszcza (spoiwa) – podwyższają wytrzymałość masy – naturalny
składnik piasku kwarcowego, specjalnie przetworzone materiały
mineralne bentonit.
Spoiwa – pokost lniany , klej skrobiowy, smoła pogazowa.
Materiały ilaste mają złą przepuszczalność , wysoką
gazotwórczość, niedobrą ogniotrwałość,
Poprawienie przepuszczalności uzyskujemy przez nakłucia, sznury
włoskowate.
- masy specjalne formierskie i rdzeniowe – stosuje się je przede
wszystkim na rdzenie :
masy przedmuchiwane C02 – przedmuchiwanie masy CO2 powoduje silne
utwardzenie odlewu
Rc = 200 – 500 Mpa. Skład masy – piasek kwarcowy 90%, szkło wodne
5 – 12% , lepiszcze max. 0,5%.
Masy te mają dobrą przepuszczalność, niewiele gazotwórczości ,
proces utwardzania zachodzi w rdzennicy. Wadą tych mas jest łatwość
przypalania się do odlewu, mała podatność , zła wybijalność .
Sms – szybkie masy samowiążące – skład: piasek kwarcowy 90%,
szkło wodne 6 – 10% i utwardzacz
0,5 – 1,5%(chromolit – spreparowany żużel z dużą ilością
Cr2O3). Masy te wykorzystujemy przy średnich i dużych odlewach
żeliwnych. Aby polepszyć wybijalność i podatność wprowadzamy
flostery (żywica , organiczna substancja – ulega rozkładowi
termicznemu) zamiast chromolitu.
Cms – masa ciekła samowiążąca – skład: piasek kwarcowy , szkło
wodne, utwardzacz, spieniacz. W tym przypadku szkło wodne zastąpiono
cementem. Mieszarki tych mas podobne są do betoniarek.
Metoda Coldbox – (zimna skrzynka , masa typu ŻMCH – żywiczne masy
chemoutwardzalne). Skład: piasek kwarcowy , żywica
organiczna(karbofur) , utwardzacz(H3PO4) , rozcieńczacz.
Wysokie właściwości wytrzymałościowe, dobra przepuszczalność,
dobra podatność oraz wybijalnośc.
Metoda Hotbox – (masa typu ŻMT – żywiczne masy termoutwardzalne).
Skład: piasek kwarcowy, żywica organiczna, utwardzacz (urotropina) ,
środki zwilżające.
Masa skorupowa – (proces C - Croniga). Skład: piasek kwarcowy ,
bakelit, utwardzacz(w postaci urotropiny) , substancja zwilżająca
0,5%(nafta). Proces Croniga został zmodyfikowany przez Dietera (proces
D) wykorzytal nadmuchiwarki.
Modyfikacja żeliwa – polega na wprowadzeniu do ciekłego żeliwa, na
krótka przed odlewem do formy, niewielkich ilości określonych
dodatków (żelazokrzem min.75% Si , wapniokrzem, grafit)
sferoidyzacja żeliwa – do ciekłego żeliwa wprowadza się magnez
(powoduje wzrost napięcia fazowego) krystalizuje się w postaci kulek.
Sferoidyzacja zawsze występuje z dwoma modyfikatorami 1. przy wlewaniu
do kadzi transportowej 2. do kadzi czajnikowej.
Piec matrenowski – typowy przedstawiciel pieców szybowych tj. takich
, w których komora pieca jest ustawiona pionowo. Wsad w niej obsuwa
się stale w dół i jest ogrzewany przez gazy spalinowe ulatujące do
góry. Ściany wielkiego pieca są wymurowane z cegieł szamotowych.
Wokół wielkiego pieca umieszczony jest przewód gorącego dmuchu
doprowadzające poprzez dysze podgrzane powietrze do wnętrza pieca.
Wskutek spalania koksu w strumieniu doprowadzonego powietrza temp.
dochodzi do 1800 st. C. Powietrze doprowadzane przez dysze jest
podgrzane do temp. ok. 600-700 st. C. Aby dysze nie uległy zniszczeniu
chłodzone są wodą. Dmuch o ciśnieniu 2,2 atm. dostarczają
sprężarki odśrodkowe tzw. turbodmuchawy. Na poziomie ok. 1,1m
poniżej dysz znajdują się w garze otwory do spustu żużla. Na samym
dole znajduje się otwór spustowy do surówki. Do ładowania pieców
stosuje się wyciąg pochyły.
Żeliwiak – służy do topienia żeliwa. Naboje wsadu metalowego
ułożone są naprzemian z nabojami koksu i topnika, opuszczają się w
dół szybu ogrzewane przez uchodzące do góry gorące spaliny
(1700-1800 st. C) Spaliny powstają w strefie spalania mieszczącej się
nad poziomem dysz w wyniku spalania koksu. Wsad metalowy ulega stopieniu
w strefie topnienia, a ciekłe żeliwo gromadzi się w kotlinie
żeliwiaka. W miarę obniżania się poziomu wsadu metalowego w szybie
podawany jest następny nabój wraz z odpowiadającemu mu nabojem koksu
i topnika. Wsad jest utrzymywany na stałym poziomie. Wsady ładowane
są przez okno wsadowe znajdujące się w górnej części szybu.
Żeliwiaki są piecami prostymi, tanimi i stosunkowo sprawnymi cieplnie
(70%). Wydajność zależy od przekroju czynnego ilości koksu i ilości
powietrza dostarczanego do pieca. Ich wadą jest dostarczanie okresowe
dużej ilości żeliwa (nie można jej przerobić). W wyniku dużych
temp. materiały którymi jest wyłożony szybko ulegają zużyciu. Czas
ich przez to jest ograniczony i wynosi od 6 do 12 h zależnie od stopnia
chłodzenia przez co w zmechanizowanych odlewniach trzeba stosować
kilka pieców min.3. Żeliwiak zanieczyszcza atmosferę – wydobywają
się gazy i pyły.
Pieca elektryczne łukowe o nagrzewaniu bezpośrednim typu Heroulta są
najczęściej stosowanymi piecami w odlewnictwie staliwa i spotka się
je także w odlewniach żeliwa. Prąd elektryczny przetwarzany jest w
energię cieplną w łukach elektrycznych, powstających między trzema
elektrodami a żużlem i metalem. Napięcie robocze wynosi od 81-550 V.
Piec ma kształt cylindryczny. Wsad do topienia składa się przeważnie
ze złomu stali węglowej lub stopowej. W celu nawęglania metalu do
wsadu wprowadza się surówkę i koks, złom elektrod. Podstawowy
topnikiem zasadowym jest wapno świeżo wypalone z pewnymi dodatkami,
topnikiem kwaśnym piasek kwarcowy. Po załadowaniu pieca elektrody
obniża się do wsadu, włącza się prąd, zapalają się łuki i
rozpoczyna się proces topnienia metalu, położonego w strefie
żarzących się łuków. Stopniowo we wsadzie wytapiają się tzw.
kratery i ciekły metal rozpływa się. Roztopiony metal powinien być
przykryty żużlem dodaje się więc topniki w miarę topnienia wsadu.
Po roztopieniu całego wsadu i przemieszczaniu metalu bierze się
próbkę i przeprowadza analiz chemiczną metalu.
Piece elektryczne indukcyjne- indukcyjne topienie metali polega na tym
ze we wsadzie metalowym znajdującym się w zmiennym polu magnetycznym
indukują się prądy wirowe powodujące wydzielanie się ciepła. Piec
indukcyjny pracuje na zasadzie transformatora krotko zwartego, którego
uzwojeniem wtórnym jest wsad metalowy. W odlewnictwie stosuje się
piece o częstotliwości od 50-1000 Hz.
Podział: - w zależności od konstrukcji :a)piece bezrdzeniowe(tyglowe)
b)rdzeniowe(kanałowe)
Zaleta pieców tyglowych ind. jest mieszanie kąpieli zachodzące w
skutek ruchu metalu, którego intensywność zależy m.in. od
częstotliwości prądu zasilającego. Są to piece przechylne. W
piecach tych temp. żużla jest niższa od tem. metalu w skutek małego
przewodnictwa cieplne go żużla oraz słabej indukcji prądu w nim-jest
to ich wada ogran. prowadzenie intensywnych procesów metalurgicznych. z
tego powodu piece indukcyjne stosuje się do topienia staliwa i żeliwa
ze wsadu, który nie wymaga odfosforowania oraz odsiarczana.
Piec indukcyjny kanałowy zasilany prądem o czes. 50 Hz. Zasadnicza
cecha prowadzenia wytopu w piecach kanałowych jest konieczność
zalewania ich kanałów ciekłym metalem przed pierwszym wytopem. Piece
te charakteryzują się najmniejszym zużyciem energii lek. Spośród
wszystkich rodzajów pieców elek. piece kanałowe służą głownie
jako zbiorniki i mieszalniki żeliwa wytapianego w innym piecu.Istnieje
możliwość pełnej regulacji temp. metalu
metody wytwarzania odlewów – odlewanie grawitacyjne (pod ciśnieniem
atmosferycznym), - w formach piaskowych lub metalowych (kokilowe), - pod
ciśnieniem (tylko w formach metalowych)
Większość odlewów odlewamy grawitacyjnie formach jednorazowych z
piasku kwarcowego z dodatkiem spoiwa.
Wytwarzanie: -wykonanie modeli i rdzennic , -przygotowanie mas
formierskich i rdzeniowych , -wykonanie formy odlewniczej i rdzeni ,
-przygotowanie ciekłego metalu i zalanie nim formy odlewniczej ,
-usuwanie odlewu z formy odlewniczej, usuwanie rdzeni z odlewu,
oddzielenie ukł. wlewowego, oczyszczenie i wykończenie odlewu
Układ wlewowy.
System kanałów i zbiorników w formie odlewniczej przez który
doprowadza się stop.
Zadania układu wlewowego:
1.musi umożliwiać laminarne zapełnianie formy przez układ,
2.oddzielanie zanieczyszczeń dostających się do układu wraz z
metalem oraz te zanieczyszczenia które metal porywa ze sobą, wnosi do
przestrzeni przeznaczonej na odlew(funkcja filtracyjna),
3.współdziałalność (wspomagać) w procesie krzepnięcia i
krystalizacji odlewu formy(funkcja zasilająca)
4.Funkcje zasilające
Budowa układu wlewowego:
-misa wlewowa, wlew główny, belka żużlowa, wlew doprowadzający
Masy formierskie i rdzeniowe.
Wymagania w stosunku do mas formierskich i rdzeniowych.
-wytrzymałościowe – wytrzymałość na ściskanie Rc , na zginanie
Rp , i na ścinanie Rs . Zależą one od składu masy i sposobu jej
wykonania.
-technologiczne – płynność mas formierskich, plastyczność masy,
podatność masy – (zdolność do zmniejszenia swojej objętości w
trakcie kurczenia się odlewu w stanie stałym) , gazotwórczość –
(zdolność do wydzialania gazów w wyniku termicznego oddziaływania
ciepła stopu), przepuszczalność – (zdolność do odprowadzania
gazów na zewnątrz), wybijalność – (nakład pracy jaki musimy
wykonać aby usunąć rdzeń z gotowego odlewu), ogniotrwałość –
(masy formierskie nie powinny się spiekać , nie może wystąpić
zeszklenie masy),
-termofizyczne – ciepło właściwe, przewodność cieplna,
pojemność cieplna.
Rodzaje mas formierskich:
- masy klasyczne – materiałem wiążącym są gliny formierskie
(materiały iloste) , w skład masy klasycznej wchodzą: osnowa (piasek
kwarcowy 92%), lepiszcze (bentonit 6%), dodatki (pył węgla kamiennego
do 2%), film gazowy (woda od 3 – 6%)
Piaski kwarcowe – tłuste, półtłuste, chude i gliny formierskie.
Temperatura spiekania 1200oC. Ziarnistość - czyli wielkość ziarna -
rozróżniamy małojednorodną, jednorodną bardzojednorodną.
Lepiszcza (spoiwa) – podwyższają wytrzymałość masy – naturalny
składnik piasku kwarcowego, specjalnie przetworzone materiały
mineralne bentonit.
Spoiwa – pokost lniany , klej skrobiowy, smoła pogazowa.
Materiały ilaste mają złą przepuszczalność , wysoką
gazotwórczość, niedobrą ogniotrwałość,
Poprawienie przepuszczalności uzyskujemy przez nakłucia, sznury
włoskowate.
- masy specjalne formierskie i rdzeniowe – stosuje się je przede
wszystkim na rdzenie :
masy przedmuchiwane C02 – przedmuchiwanie masy CO2 powoduje silne
utwardzenie odlewu
Rc = 200 – 500 Mpa. Skład masy – piasek kwarcowy 90%, szkło wodne
5 – 12% , lepiszcze max. 0,5%.
Masy te mają dobrą przepuszczalność, niewiele gazotwórczości ,
proces utwardzania zachodzi w rdzennicy. Wadą tych mas jest łatwość
przypalania się do odlewu, mała podatność , zła wybijalność .
Sms – szybkie masy samowiążące – skład: piasek kwarcowy 90%,
szkło wodne 6 – 10% i utwardzacz
0,5 – 1,5%(chromolit – spreparowany żużel z dużą ilością
Cr2O3). Masy te wykorzystujemy przy średnich i dużych odlewach
żeliwnych. Aby polepszyć wybijalność i podatność wprowadzamy
flostery (żywica , organiczna substancja – ulega rozkładowi
termicznemu) zamiast chromolitu.
Cms – masa ciekła samowiążąca – skład: piasek kwarcowy , szkło
wodne, utwardzacz, spieniacz. W tym przypadku szkło wodne zastąpiono
cementem. Mieszarki tych mas podobne są do betoniarek.
Metoda Coldbox – (zimna skrzynka , masa typu ŻMCH – żywiczne masy
chemoutwardzalne). Skład: piasek kwarcowy , żywica
organiczna(karbofur) , utwardzacz(H3PO4) , rozcieńczacz.
Wysokie właściwości wytrzymałościowe, dobra przepuszczalność,
dobra podatność oraz wybijalnośc.
Metoda Hotbox – (masa typu ŻMT – żywiczne masy termoutwardzalne).
Skład: piasek kwarcowy, żywica organiczna, utwardzacz (urotropina) ,
środki zwilżające.
Masa skorupowa – (proces C - Croniga). Skład: piasek kwarcowy ,
bakelit, utwardzacz(w postaci urotropiny) , substancja zwilżająca
0,5%(nafta). Proces Croniga został zmodyfikowany przez Dietera (proces
D) wykorzytal nadmuchiwarki.
Modyfikacja żeliwa – polega na wprowadzeniu do ciekłego żeliwa, na
krótka przed odlewem do formy, niewielkich ilości określonych
dodatków (żelazokrzem min.75% Si , wapniokrzem, grafit)
sferoidyzacja żeliwa – do ciekłego żeliwa wprowadza się magnez
(powoduje wzrost napięcia fazowego) krystalizuje się w postaci kulek.
Sferoidyzacja zawsze występuje z dwoma modyfikatorami 1. przy wlewaniu
do kadzi transportowej 2. do kadzi czajnikowej.
Piec matrenowski – typowy przedstawiciel pieców szybowych tj. takich
, w których komora pieca jest ustawiona pionowo. Wsad w niej obsuwa
się stale w dół i jest ogrzewany przez gazy spalinowe ulatujące do
góry. Ściany wielkiego pieca są wymurowane z cegieł szamotowych.
Wokół wielkiego pieca umieszczony jest przewód gorącego dmuchu
doprowadzające poprzez dysze podgrzane powietrze do wnętrza pieca.
Wskutek spalania koksu w strumieniu doprowadzonego powietrza temp.
dochodzi do 1800 st. C. Powietrze doprowadzane przez dysze jest
podgrzane do temp. ok. 600-700 st. C. Aby dysze nie uległy zniszczeniu
chłodzone są wodą. Dmuch o ciśnieniu 2,2 atm. dostarczają
sprężarki odśrodkowe tzw. turbodmuchawy. Na poziomie ok. 1,1m
poniżej dysz znajdują się w garze otwory do spustu żużla. Na samym
dole znajduje się otwór spustowy do surówki. Do ładowania pieców
stosuje się wyciąg pochyły.
Żeliwiak – służy do topienia żeliwa. Naboje wsadu metalowego
ułożone są naprzemian z nabojami koksu i topnika, opuszczają się w
dół szybu ogrzewane przez uchodzące do góry gorące spaliny
(1700-1800 st. C) Spaliny powstają w strefie spalania mieszczącej się
nad poziomem dysz w wyniku spalania koksu. Wsad metalowy ulega stopieniu
w strefie topnienia, a ciekłe żeliwo gromadzi się w kotlinie
żeliwiaka. W miarę obniżania się poziomu wsadu metalowego w szybie
podawany jest następny nabój wraz z odpowiadającemu mu nabojem koksu
i topnika. Wsad jest utrzymywany na stałym poziomie. Wsady ładowane
są przez okno wsadowe znajdujące się w górnej części szybu.
Żeliwiaki są piecami prostymi, tanimi i stosunkowo sprawnymi cieplnie
(70%). Wydajność zależy od przekroju czynnego ilości koksu i ilości
powietrza dostarczanego do pieca. Ich wadą jest dostarczanie okresowe
dużej ilości żeliwa (nie można jej przerobić). W wyniku dużych
temp. materiały którymi jest wyłożony szybko ulegają zużyciu. Czas
ich przez to jest ograniczony i wynosi od 6 do 12 h zależnie od stopnia
chłodzenia przez co w zmechanizowanych odlewniach trzeba stosować
kilka pieców min.3. Żeliwiak zanieczyszcza atmosferę – wydobywają
się gazy i pyły.
Pieca elektryczne łukowe o nagrzewaniu bezpośrednim typu Heroulta są
najczęściej stosowanymi piecami w odlewnictwie staliwa i spotka się
je także w odlewniach żeliwa. Prąd elektryczny przetwarzany jest w
energię cieplną w łukach elektrycznych, powstających między trzema
elektrodami a żużlem i metalem. Napięcie robocze wynosi od 81-550 V.
Piec ma kształt cylindryczny. Wsad do topienia składa się przeważnie
ze złomu stali węglowej lub stopowej. W celu nawęglania metalu do
wsadu wprowadza się surówkę i koks, złom elektrod. Podstawowy
topnikiem zasadowym jest wapno świeżo wypalone z pewnymi dodatkami,
topnikiem kwaśnym piasek kwarcowy. Po załadowaniu pieca elektrody
obniża się do wsadu, włącza się prąd, zapalają się łuki i
rozpoczyna się proces topnienia metalu, położonego w strefie
żarzących się łuków. Stopniowo we wsadzie wytapiają się tzw.
kratery i ciekły metal rozpływa się. Roztopiony metal powinien być
przykryty żużlem dodaje się więc topniki w miarę topnienia wsadu.
Po roztopieniu całego wsadu i przemieszczaniu metalu bierze się
próbkę i przeprowadza analiz chemiczną metalu.
Piece elektryczne indukcyjne- indukcyjne topienie metali polega na tym
ze we wsadzie metalowym znajdującym się w zmiennym polu magnetycznym
indukują się prądy wirowe powodujące wydzielanie się ciepła. Piec
indukcyjny pracuje na zasadzie transformatora krotko zwartego, którego
uzwojeniem wtórnym jest wsad metalowy. W odlewnictwie stosuje się
piece o częstotliwości od 50-1000 Hz.
Podział: - w zależności od konstrukcji :a)piece bezrdzeniowe(tyglowe)
b)rdzeniowe(kanałowe)
Zaleta pieców tyglowych ind. jest mieszanie kąpieli zachodzące w
skutek ruchu metalu, którego intensywność zależy m.in. od
częstotliwości prądu zasilającego. Są to piece przechylne. W
piecach tych temp. żużla jest niższa od tem. metalu w skutek małego
przewodnictwa cieplne go żużla oraz słabej indukcji prądu w nim-jest
to ich wada ogran. prowadzenie intensywnych procesów metalurgicznych. z
tego powodu piece indukcyjne stosuje się do topienia staliwa i żeliwa
ze wsadu, który nie wymaga odfosforowania oraz odsiarczana.
Piec indukcyjny kanałowy zasilany prądem o czes. 50 Hz. Zasadnicza
cecha prowadzenia wytopu w piecach kanałowych jest konieczność
zalewania ich kanałów ciekłym metalem przed pierwszym wytopem. Piece
te charakteryzują się najmniejszym zużyciem energii lek. Spośród
wszystkich rodzajów pieców elek. piece kanałowe służą głownie
jako zbiorniki i mieszalniki żeliwa wytapianego w innym piecu.Istnieje
możliwość pełnej regulacji temp. metalu
metody wytwarzania odlewów – odlewanie grawitacyjne (pod ciśnieniem
atmosferycznym), - w formach piaskowych lub metalowych (kokilowe), - pod
ciśnieniem (tylko w formach metalowych)
Większość odlewów odlewamy grawitacyjnie formach jednorazowych z
piasku kwarcowego z dodatkiem spoiwa.
Wytwarzanie: -wykonanie modeli i rdzennic , -przygotowanie mas
formierskich i rdzeniowych , -wykonanie formy odlewniczej i rdzeni ,
-przygotowanie ciekłego metalu i zalanie nim formy odlewniczej ,
-usuwanie odlewu z formy odlewniczej, usuwanie rdzeni z odlewu,
oddzielenie ukł. wlewowego, oczyszczenie i wykończenie odlewu
Układ wlewowy.
System kanałów i zbiorników w formie odlewniczej przez który
doprowadza się stop.
Zadania układu wlewowego:
1.musi umożliwiać laminarne zapełnianie formy przez układ,
2.oddzielanie zanieczyszczeń dostających się do układu wraz z
metalem oraz te zanieczyszczenia które metal porywa ze sobą, wnosi do
przestrzeni przeznaczonej na odlew(funkcja filtracyjna),
3.współdziałalność (wspomagać) w procesie krzepnięcia i
krystalizacji odlewu formy(funkcja zasilająca)
4.Funkcje zasilające
Budowa układu wlewowego:
-misa wlewowa, wlew główny, belka żużlowa, wlew doprowadzający
Masy formierskie i rdzeniowe.
Wymagania w stosunku do mas formierskich i rdzeniowych.
-wytrzymałościowe – wytrzymałość na ściskanie Rc , na zginanie
Rp , i na ścinanie Rs . Zależą one od składu masy i sposobu jej
wykonania.
-technologiczne – płynność mas formierskich, plastyczność masy,
podatność masy – (zdolność do zmniejszenia swojej objętości w
trakcie kurczenia się odlewu w stanie stałym) , gazotwórczość –
(zdolność do wydzialania gazów w wyniku termicznego oddziaływania
ciepła stopu), przepuszczalność – (zdolność do odprowadzania
gazów na zewnątrz), wybijalność – (nakład pracy jaki musimy
wykonać aby usunąć rdzeń z gotowego odlewu), ogniotrwałość –
(masy formierskie nie powinny się spiekać , nie może wystąpić
zeszklenie masy),
-termofizyczne – ciepło właściwe, przewodność cieplna,
pojemność cieplna.
Rodzaje mas formierskich:
- masy klasyczne – materiałem wiążącym są gliny formierskie
(materiały iloste) , w skład masy klasycznej wchodzą: osnowa (piasek
kwarcowy 92%), lepiszcze (bentonit 6%), dodatki (pył węgla kamiennego
do 2%), film gazowy (woda od 3 – 6%)
Piaski kwarcowe – tłuste, półtłuste, chude i gliny formierskie.
Temperatura spiekania 1200oC. Ziarnistość - czyli wielkość ziarna -
rozróżniamy małojednorodną, jednorodną bardzojednorodną.
Lepiszcza (spoiwa) – podwyższają wytrzymałość masy – naturalny
składnik piasku kwarcowego, specjalnie przetworzone materiały
mineralne bentonit.
Spoiwa – pokost lniany , klej skrobiowy, smoła pogazowa.
Materiały ilaste mają złą przepuszczalność , wysoką
gazotwórczość, niedobrą ogniotrwałość,
Poprawienie przepuszczalności uzyskujemy przez nakłucia, sznury
włoskowate.
- masy specjalne formierskie i rdzeniowe – stosuje się je przede
wszystkim na rdzenie :
masy przedmuchiwane C02 – przedmuchiwanie masy CO2 powoduje silne
utwardzenie odlewu
Rc = 200 – 500 Mpa. Skład masy – piasek kwarcowy 90%, szkło wodne
5 – 12% , lepiszcze max. 0,5%.
Masy te mają dobrą przepuszczalność, niewiele gazotwórczości ,
proces utwardzania zachodzi w rdzennicy. Wadą tych mas jest łatwość
przypalania się do odlewu, mała podatność , zła wybijalność .
Sms – szybkie masy samowiążące – skład: piasek kwarcowy 90%,
szkło wodne 6 – 10% i utwardzacz
0,5 – 1,5%(chromolit – spreparowany żużel z dużą ilością
Cr2O3). Masy te wykorzystujemy przy średnich i dużych odlewach
żeliwnych. Aby polepszyć wybijalność i podatność wprowadzamy
flostery (żywica , organiczna substancja – ulega rozkładowi
termicznemu) zamiast chromolitu.
Cms – masa ciekła samowiążąca – skład: piasek kwarcowy , szkło
wodne, utwardzacz, spieniacz. W tym przypadku szkło wodne zastąpiono
cementem. Mieszarki tych mas podobne są do betoniarek.
Metoda Coldbox – (zimna skrzynka , masa typu ŻMCH – żywiczne masy
chemoutwardzalne). Skład: piasek kwarcowy , żywica
organiczna(karbofur) , utwardzacz(H3PO4) , rozcieńczacz.
Wysokie właściwości wytrzymałościowe, dobra przepuszczalność,
dobra podatność oraz wybijalnośc.
Metoda Hotbox – (masa typu ŻMT – żywiczne masy termoutwardzalne).
Skład: piasek kwarcowy, żywica organiczna, utwardzacz (urotropina) ,
środki zwilżające.
Masa skorupowa – (proces C - Croniga). Skład: piasek kwarcowy ,
bakelit, utwardzacz(w postaci urotropiny) , substancja zwilżająca
0,5%(nafta). Proces Croniga został zmodyfikowany przez Dietera (proces
D) wykorzytal nadmuchiwarki.
