„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
lf
MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Ewa Pogorzelska
Wybijanie, oczyszczanie i wykańczanie odlewów
812[03].Z2.06
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
1
Recenzenci:
mgr inż. Marian Cymerys
mgr inż. Ryszard Łoin
Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Ewa Pogorzelska
Konsultacja:
dr inż. Bożena Zając
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 812[03].Z2.06
„Wybijanie, oczyszczanie i wykańczanie odlewów”, zawartego w modułowym programie
nauczania dla zawodu operator maszyn i urządzeń odlewniczych.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
2
SPIS TREŚCI
1. Wprowadzenie
3
2. Wymagania wstępne
5
3. Cele kształcenia
6
4. Materiał nauczania
7
4.1. Usuwanie odlewów z form i rdzeni z odlewów, oczyszczanie
i wykańczanie odlewów
7
4.1.1.
Materiał nauczania
7
4.1.2.
Pytania sprawdzające
12
4.1.3.
Ćwiczenia
12
4.1.4.
Sprawdzian postępów
14
4.2. Organizacja i przebieg kontroli jakości odlewów, klasyfikacja,
wykrywanie, kwalifikowanie, analiza przyczyn i usuwanie wad odlewów
15
4.2.1.
Materiał nauczania
15
4.2.2.
Pytania sprawdzające
22
4.2.3.
Ćwiczenia
23
4.2.4.
Sprawdzian postępów
24
4.3. Obróbka cieplna i cieplno-chemiczna odlewów
25
4.3.1. Materiał nauczania
25
4.3.2. Pytania sprawdzające
30
4.3.3. Ćwiczenia
31
4.3.4. Sprawdzian postępów
32
5. Sprawdzian osiągnięć
34
6. Literatura
38
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
3
1. WPROWADZENIE
Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o wybijaniu, oczyszczaniu,
wykańczaniu, kontroli jakości odlewów, wykrywaniu i usuwaniu wad odlewów, obróbce
poodlewniczej oraz kształtowaniu umiejętności wykonywania wyżej wymienionych
czynności.
W poradniku zamieszczono:
−
wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności i wiedzy, które powinieneś
mieć opanowane, abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,
−
cele kształcenia tej jednostki modułowej, czyli wykaz umiejętności jakie nabędziesz
podczas pracy z poradnikiem,
−
materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki
modułowej,
−
zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy już opanowałeś określone treści,
−
ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować
umiejętności praktyczne,
−
sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi
opanowanie materiału całej jednostki modułowej,
−
literaturę uzupełniającą.
Bezpieczeństwo i higiena pracy
W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów bhp
i instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju wykonywanych prac. Wiadomości
dotyczące przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz
ochrony środowiska znajdziesz w jednostce modułowej 812[03].O1.01 „Przestrzeganie
wymagań bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej i ochrony środowiska”.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
4
Schemat układu jednostek modułowych
812[03].Z2
Technologia wytwarzania
wyrobów metodami
odlewniczymi
812[03].Z2.01
Przygotowanie mas
formierskich i rdzeniowych
812[03].Z2.02
Wykonywanie form
piaskowych zagęszczanych
ręcznie
812[03].Z2.03
Wykonywanie maszynowe
form piaskowych i rdzeni
812[03].Z2.04
Wykonywanie odlewów
metodami specjalnymi
812[03].Z2.05
Topienie stopów
odlewniczych
i zalewanie form
812[03].Z2.06
Wybijanie, oczyszczanie
i wykańczanie odlewów
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
5
2. WYMAGANIA WSTĘPNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
−
korzystać z różnych źródeł informacji,
−
wyszukiwać potrzebne informacje w dokumentach,
−
korzystać z Internetu,
−
organizować stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii,
−
pracować indywidualnie,
−
współpracować w grupie,
−
prezentować wyniki pracy własnej i grupowej,
−
uczestniczyć w dyskusji,
−
interpretować wskazany tekst,
−
posługiwać się instrukcją przy wykonywaniu ćwiczeń,
−
wykonywać proste obliczenia techniczne,
−
stosować poprawną terminologię techniczną,
−
objaśniać zjawiska zachodzące w formie po zalaniu,
−
oceniać skutki powstawania gazów, stygnięcia i skurczu metalu w formie,
−
stosować się do przepisów bhp, ochrony przeciwpożarowej i ochrony środowiska.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
6
3. CELE KSZTAŁCENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
–
usunąć ręcznie i w sposób zmechanizowany odlewy z formy,
–
usunąć rdzenie z odlewów,
–
usunąć ręcznie i mechanicznie elementy układu wlewowego i zalewki,
–
scharakteryzować urządzenia do wybijania odlewów z form i rdzeni z odlewów oraz
oddzielania układu wlewowego i nadlewów,
–
rozróżnić metody oczyszczania odlewów,
–
wyjaśnić budowę i zasadę działania oczyszczarek do odlewów,
–
obsłużyć kraty wstrząsowe i oczyszczarki do odlewów,
–
wykonać obróbkę cieplną i cieplno-chemiczną odlewów,
–
zabezpieczyć odlewy przed korozją,
–
dobrać metodę kontroli odlewów zgodnie z warunkami technicznymi odbioru,
–
wykryć i określić rodzaje wad odlewów,
–
zakwalifikować odlewy do brakowania lub naprawy,
–
posłużyć się urządzeniami do kontroli jakości odlewów,
–
usunąć wady odlewów,
–
ocenić jakość wykonanej pracy,
–
zastosować zasady użytkowania maszyn i urządzeń,
–
posłużyć się dokumentacją technologiczną, Dokumentacją Techniczno – Ruchową,
Polskimi Normami, normami branżowymi oraz poradnikami,
–
zastosować zasady zachowania się w strefach bezpośredniego zagrożenia odpryskiem
żużla i gorącego metalu,
–
zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz
ochrony środowiska.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
7
4. MATERIAŁ NAUCZANIA
4.1.
Usuwanie odlewów z form i rdzeni z odlewów, oczyszczanie
i wykańczanie odlewów
4.1.1. Materiał nauczania
Odlew po zastygnięciu usuwa się z formy, po czym usuwa się z niego rdzenie i poddaje
odlew takiej obróbce
,
która przygotuje go do ostatecznego odbioru i skierowania do
magazynu gotowych wyrobów. Rys. 1 pokazuje przykładowy schemat procesu
technologicznego obróbki odlewów staliwnych począwszy od wybijania aż po wysyłkę
dobrych odlewów.
Rys. 1. Schemat procesu technologicznego wykańczania odlewów staliwnych o masie poniżej 50 kg [8, s. 462]
Wybijanie odlewu z formy jest to wyjmowanie odlewu ze skrzynki formierskiej po jego
zakrzepnięciu. Polega ono na usunięciu ze skrzynki masy formierskiej wraz z odlewem.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
8
Następnie, zwykle po zupełnym ostudzeniu, usuwane są z odlewu rdzenie. Czynności te
mogą być wykonywanie ręcznie (jednak jest to ciężka praca) lub przy użyciu maszyn
i urządzeń. Charakterystykę metod wybijania odlewów przedstawia tabela 1.
Tabela 1. Metody wybijania odlewów i zakres ich stosowania [8, s. 455]
Urządzenia do wybijania odlewów
Podstawowymi urządzeniami do wybijania odlewów z form są kraty wstrząsowe (rzadko
spotykane) i kraty wibracyjne. Działanie krat polega na wstrząsaniu skrzynki z masą
i odlewem. Pod wpływem wstrząsów masa formierska ulega rozbiciu i wysypuje się, zwykle
na przenośnik umieszczony pod kratą, a odlew (jeśli skrzynka jest użebrowana), pozostaje na
żebrach pustej skrzynki, po czym transportowany jest do oczyszczalni. Rys. 2 przedstawia
schemat kraty wibracyjnej inercyjnej.
Rys. 2. Schemat działania kraty wstrząsowej inercyjnej: 1 – stół kraty, 2 – sprężyny śrubowe, 3 – rama nośna,
4 – osłona wału, 5 – łożysko, 6 – ciężar mimośrodowy, 7 – koło pasowe klinowe, 8 – rynna wysypowa
masy formierskiej [11, s. 264]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
9
W odlewniach zmechanizowanych stosuje się kraty wstrząsowe inercyjne przewoźne,
pracują one wzdłuż jednej ze ścian formierni, nad kanałem, w którym znajduje się przenośnik
taśmowy wybitej masy. W czasie wybijania odlewów kratę przesuwa się ręcznie nad otwór
w podłodze odlewni, przykryty stałą kratą, przez ten otwór wybita masa spada na przenośnik.
Najprostszym sposobem wyjmowania odlewów ze skrzynek jest ich wypychanie,
możliwe jest to, gdy skrzynka nie jest użebrowana. Służą do tego wypychacze uruchamiane
przez
cylinder
pneumatyczny
lub
hydrauliczny.
Wypychacze
stanowią
część
zmechanizowanych stanowisk do wybijania odlewów. Schemat takiego stanowiska pokazany
jest na rys. 3.
Rys. 3. Schemat automatycznego stanowiska wybijania form z wypychaniem masy ze skrzynki: 1 – zalana
forma na przenośniku, 2 – podnośnik form, 3 – poziom wypychania masy ze skrzynki, 4 – spychacz,
5 – urządzenie do wypychania masy z odlewem, 6 – krata wibracyjna [8, s. 458]
Na takim stanowisku skrzynki bez żeber chwytane są za pomocą osobnego urządzenia,
przenoszone nad zsyp, a następnie wypychacz wypycha całą zawartość formy wraz
z odlewem na kratę wibracyjną, gdzie masa formierska rozkrusza się. Masa formierska
i odlew spadają na oddzielne przenośniki.
Urządzenia do wybijania rdzeni
W odlewniach nie zmechanizowanych rdzenie usuwane są z odlewów ręcznie, przy
użyciu młotów i dłut pneumatycznych. Zmechanizowanie wybijania rdzeni polega na:
−
stosowaniu urządzeń wibracyjnych,
−
usuwaniu rdzeni strumieniem wody pod wysokim ciśnieniem,
−
stosowaniu urządzeń pneumatycznych.
Najlepszymi urządzeniami do wstępnego czyszczenia odlewów i usuwania z nich rdzeni
są oczyszczarki hydrauliczne, pracujące na zasadzie oddziaływania strumieniem wody.
Zastosowanie tego sposobu wybijania rdzeni daje następujące korzyści:
−
wielokrotnie zwiększa wydajność pracy w oczyszczalni,
−
umożliwia racjonalne organizowanie regeneracji piasków w odlewni,
−
pozwala na wielokrotne używanie szkieletów rdzeni przy otwartej konstrukcji odlewów
(szkielety nie ulegają zniszczeniu),
−
umożliwia łatwe usuwanie skomplikowanych rdzeni, których nie można usunąć na
kratach wstrząsowych,
−
obniża koszty oczyszczania, polepsza warunki pracy przez zmniejszenie zapylenia.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
10
Hydrauliczne usuwanie rdzeni odbywa się w komorach zabezpieczających otoczenie
przed uderzeniem strumienia wody. Na odlew znajdujący się w komorze kieruje się strumień
wody. Zmieszana z piaskiem woda wypływa przez kraty podłogi komory do zbiorników-
odstojników, skąd jest wypompowywana. Zbierający się w zbiornikach piasek usuwa się co
pewien czas i po wysuszeniu ponownie używa. Prędkość wypływu wody z dyszy urządzenia
wynosi ok. 160m/s, co pozwala łatwo usuwać skomplikowane rdzenie. Spotyka się dwa typy
komór do wodnego usuwania rdzeni:
−
pracownik znajduje się na zewnątrz komory, kierując strumień wody na odlewy
umieszczone na stołach obrotowych,
−
pracownik ubrany w specjalny strój znajduje się wewnątrz komory.
Przez oczyszczanie odlewów rozumie się przede wszystkim usuwanie z powierzchni
odlewów przywartych do nich pozostałości masy formierskiej i rdzeniowej oraz usuwanie
układu wlewowego i zalewek.
Po wybiciu odlewu z formy przenosi się go do oczyszczalni, gdzie oddziela się od
odlewu wlewy, nadlewy, przelewy, zalewki oraz usuwa rdzenie i przypaloną masę
formierską i rdzeniową. Układ wlewowy odlewów wykonanych z tworzyw kruchych
(np żeliwo szare i białe) oddziela się od odlewów przez odłamywanie uderzeniami młotka lub
odtrącanie w bębnach. Metoda ta nie może być stosowana do odlewów staliwnych i ze
stopów metali nieżelaznych ze względu na znaczną plastyczność materiału. Większe układy
wlewowe obcina się piłami tarczowymi o tak skonstruowanej głowicy, że tarcza piły może
być ustawiona pod dowolnym kątem do poziomu. Można też obcinać układy wlewowe na
piłach taśmowych (głównie w odlewach ze stopów metali nieżelaznych), a w przypadku
odlewów staliwnych odcinać je palnikiem gazowym. Do odcinania układów wlewowych
odlewów z żeliwa ciągliwego, stopów miedzi i odlewów ciśnieniowych stosuje się prasy
mimośrodowe. Układy wlewowe można też usuwać przez wiercenie i przy użyciu obcinarek,
w których narzędziem tnącym jest cienka, elastyczna tarcza szlifierska. W tabeli 2
wyszczególnione są sposoby oddzielania układów wlewowych.
Tabela 2. Sposoby usuwania układów wlewowych [8, s. 470]
Nazwa metody lub
urządzenia
Charakterystyka
Zakres stosowania
Odtrącanie ręczne
Operacja wykonywana za pomocą młotka,
zwykle przy wybijaniu odlewów
Małe, niezmechanizowane odlewnie
żeliwa szarego i ciągliwego
Odłamywanie
wibracyjne
Odlew zostaje uchwycony pneumatycznie
i poddany wibracji
Odlewnie precyzyjne
Odłamywanie
w
bębnach
Żebrowane w środku bębny o niewielkim
pochyleniu
Drobne odlewy z żeliwa szarego
i ciągliwego
Piły taśmowe
Typowe obrabiarki do cięcia drewna
Odlewy z metali nieżelaznych,
rzadziej staliwne
Piły tarczowe
Obrabiarki z wysuwaną głowicą i obrotowym
stołem
Odlewy staliwne i większe odlewy
żeliwne
Piły Marsa
Cięcie polega na nadtopieniu i starciu
nadtopionego materiału przez żłobkowane czoło
tarczy metalowej wirującej z dużą prędkością
Odlewy staliwne o średnicy wlewów
od 30 do 120 mm
Prasy
Zwykłe prasy mimośrodowe lub śrubowe
pracujące jako okrawarki lub nożyce
Odlewy z metali nieżelaznych i
żeliwa ciągliwego
Szlifierki obcinarki Obcinanie wirującymi tarczami szlifierskimi o
grubości ) 0,8 ÷ 5mm, prędkość obwodowa 70 ÷
100m/s
Odlewy staliwne, ż żeliwa ciągliwego
i stopów miedzi
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
11
Obrabiarki typowe
Tokarki, frezarki itp.
Przy łączeniu tej operacji ze
skórowaniem
Cięcie palnikiem
acetylenowo-
tlenowym
Spalanie metalu w tlenie po podgrzaniu w
płomieniu palnika, można stosować butan
zamiast acetylenu
Staliwo niskowęglowe
i niskostopowe, niektóre gatunki
staliwa wysokostopowego
Cięcie łukowe
Ogrzewanie metali łukiem elektrycznym i
spalanie w strumieniu tlenu
Mniejsze odlewy ze staliwa
wysokostopowego
Metoda proszkowa Podawanie przy cięciu gazowym proszku żelaza
w strumieniu sprężonego powietrza, podwyższa
to temperaturę i upłynnia żużel
Staliwo wysokochromowe, staliwo
Hatfielda, żeliwo szare
Żłobkowanie
powietrzne
Łuk elektryczny topi metal, który jest
wydmuchiwany sprężonym powietrzem
Staliwo węglowe i stopowe, żeliwo,
stopy miedzi i aluminium
Cięcie palnikiem
plazmowym
Strumień gazu szlachetnego zostaje
wprowadzony do komory, w której pod
wpływem łuku elektrycznego następuje jonizacja
i wytworzenie plazmy o temperaturze 15500 –
16500º C
Staliwo wysokostopowe, żeliwo
sferoidalne
Oczyszczanie powierzchni odlewów może odbywać się wieloma metodami,
charakterystyka tych metod zebrana jest w tabeli 3.
Tabela 3. Metody oczyszczania powierzchni odlewów[8, s. 461]
Po oczyszczeniu powierzchni usuwa się zalewki, czyli cienkie warstwy metalu
występujące w miejscu niedokładnego przylegania części formy. Do ich usunięcia
i wyrównania powierzchni średnich i ciężkich odlewów stosuje się młotki i przecinaki
pneumatyczne. Przecinaki pneumatyczne powinny mieć dobrany do rodzaju obrabianego
odlewu właściwy kształt i materiał, z którego są wykonane, powinny być również
odpowiednio naostrzone. Do usuwania zalewek stosuje się również specjalne prasy lub
wysokoobrotowe szlifierki.
W celu usunięcia nierówności materiału, który pozostał na odlewie po oczyszczeniu jego
powierzchni i usunięciu układu wlewowego oraz zalewek, stosuje się szlifowanie. Używa się
do tego celu szlifierek ręcznych,(wahadłowych (rys. 4) i wrzecienników szlifierskich. Napęd
szlifierek ręcznych może być pneumatyczny lub elektryczny.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
12
Rys. 4. Szlifierka przenośna ręczna [11, s. 277]
4.1.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do ćwiczeń.
1. Na czym polega wybijanie odlewów?
2. Jakie narzędzia są używane do ręcznego wybijania odlewów?
3. Jakie urządzenia służą do mechanicznego wybijania odlewów?
4. Jak działa krata wstrząsowa?
5. Na czym polega wybijanie rdzeni?
6. Jakie narzędzia są używane do ręcznego wybijania rdzeni?
7. Jakie urządzenia służą do mechanicznego wybijania rdzeni?
8. W jaki sposób usuwa się układ wlewowy ręcznie?
9. Jakie urządzenia służą do mechanicznego usuwania układu wlewowego?
10. W jaki sposób usuwa się zalewki z odlewu?
11. Jakie urządzenia służą do usuwania nierówności powierzchni odlewu?
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Wybij odlew tulei z kołnierzem z formy przy użyciu kraty wstrząsowej.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się z instrukcją do wykonania ćwiczenia,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z wiadomościami na temat wybijania odlewów przy użyciu krat
wstrząsowych,
4) zapoznać się z instrukcją obsługi kraty wstrząsowej,
5) wykonać ćwiczenie zgodnie z instrukcją,
6) zaprezentować efekty swojej pracy,
7) dokonać oceny pracy.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
13
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
skrzynka z zaformowanym odlewem,
−
instrukcja do wykonania ćwiczenia,
−
krata wstrząsowa ustawiona nad przenośnikiem na wybitą masę,
−
instrukcja obsługi kraty.
Ćwiczenie 2
Usuń ręcznie rdzeń z odlewu tulei z kołnierzem, który wybiłeś z formy w poprzednim
ćwiczeniu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się z instrukcją wykonania ćwiczenia,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z wiadomościami na temat usuwania rdzeni z odlewów,
4) wybić rdzeń zgodnie z instrukcją,
5) zaprezentować efekty swojej pracy,
6) dokonać oceny pracy.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
instrukcja do wykonania ćwiczenia,
−
odlew wybity ze skrzynki,
−
pojemnik na masę rdzeniową,
−
narzędzia do wybijania określone w instrukcji.
Ćwiczenie 3
Usuń układ wlewowy i zalewki z odlewu tulei z kołnierzem.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się z instrukcją wykonania ćwiczenia,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z wiadomościami na temat usuwania układów wlewowych i zalewek
z odlewów,
4) odciąć układ wlewowy i usunąć zalewki,
5) zaprezentować efekty swojej pracy,
6) dokonać oceny pracy.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
instrukcja do wykonania ćwiczenia,
−
odlew z wybitym rdzeniem,
−
pojemnik na układ wlewowy i zalewki,
−
narzędzia do usuwania układu wlewowego i zalewek określone w instrukcji.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
14
Ćwiczenie 4
Oczyść powierzchnię odlewu tulei z kołnierzem przy użyciu szlifierki ręcznej.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się z instrukcją wykonania ćwiczenia,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z wiadomościami na temat stosowania szlifierek do obróbki powierzchni
odlewu,
4) zapoznać się z instrukcją obsługi szlifierki ręcznej do odlewów,
5) wykonać ćwiczenie,
6) zaprezentować efekty swojej pracy,
7) dokonać oceny pracy.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
instrukcja do wykonania ćwiczenia,
−
odlew tulei z kołnierzem,
−
szlifierka ręczna do odlewów,
−
instrukcja obsługi szlifierki,
−
poradnik dla ucznia.
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1) wyjaśnić pojęcie wybijania odlewów?
o
o
2) wyjaśnić pojęcie wybijania rdzeni?
o
o
3) dobrać narzędzia do ręcznego wybijania odlewów?
o
o
4) dobrać narzędzia do mechanicznego wybijania odlewów?
o
o
5) użyć narzędzi do ręcznego wybijania odlewów?
o
o
6) użyć narzędzi do mechanicznego wybijania odlewów?
o
o
7) dobrać narzędzia do ręcznego wybijania rdzeni?
o
o
8) dobrać narzędzia do mechanicznego wybijania rdzeni?
o
o
9) użyć narzędzi do ręcznego wybijania rdzeni?
o
o
10) użyć narzędzi do mechanicznego wybijania rdzeni?
o
o
11) dobrać narzędzia do ręcznego usuwania układów wlewowych?
o
o
12) dobrać narzędzia do mechanicznego usuwania układów wlewowych?
o
o
13) usunąć układ wlewowy ręcznie?
o
o
14) usunąć układ wlewowy mechanicznie?
o
o
15) dobrać narzędzia do ręcznego usuwania zalewek?
o
o
16) dobrać narzędzia do mechanicznego usuwania zalewek?
o
o
17) usunąć zalewki ręcznie?
o
o
18) użyć narzędzi do mechanicznego usuwania zalewek?
o
o
19) użyć szlifierki ręcznej w celu wyrównania powierzchni odlewu?
o
o
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
15
4.2. Organizacja i przebieg kontroli jakości odlewów, klasyfikacja,
wykrywanie, kwalifikowanie, analiza przyczyn i usuwanie
wad odlewów
4.1.1. Materiał nauczania
Osiągnięcie wysokiego poziomu jakości produkcji w odlewni, jest możliwe przy
zapewnieniu trzech podstawowych czynników, którymi są:
−
prawidłowa organizacja produkcji,
−
nowoczesne metody technologiczne,
−
racjonalny system kontroli produkcji.
Najprostszy system kontroli to kontrola tylko gotowego odlewu, co bywa stosowane niekiedy
w produkcji jednostkowej. Im większa seria produkcji tym system kontroli jest bardziej
rozbudowany i szczegółowy.
Kontrola jakości spełnia dwa zasadnicze zadania:
−
eliminuje z produkcji odlewy z wadami, niezgodne z wymaganiami warunków
technicznych,
−
dostarcza kierownictwu technicznemu odlewni informacji, które służą do stabilizacji
procesów odlewniczych i zapobiegają powstawaniu wad odlewów.
Organizacja kontroli jakości obejmuje utworzenie jednostki organizacyjnej zajmującej
się kontrolą jakości, zatrudnienie zespołu wykwalifikowanych pracowników, zgromadzenie
niezbędnych narzędzi, urządzeń i przyrządów. W zakresie kontroli jakości konieczne jest
opracowanie kart operacyjnych obejmujących opis procesów kontroli, sposób rejestracji
wyników oraz ocenę wyników kontroli. Przy opracowywaniu treści kart należy posługiwać
się obowiązującymi normami oraz warunkami technicznymi wykonania i odbioru odlewów.
Warunki techniczne wykonania i odbioru mogą być wykonane jako jedna z pozycji
w przygotowaniu produkcji odlewu lub dostarczone przez zamawiającego odlewy. W obu
przypadkach konieczna jest analiza tych warunków z punktu widzenia właściwego
sformułowania postanowień dotyczących wymagań i zakresu kontroli. Opracowanie
warunków technicznych powinno być oparte o normę PN/N-02001. Część warunków
technicznych dotycząca kontroli jakości obejmuje:
−
sprawdzanie składu chemicznego,
−
sprawdzanie struktury,
−
sprawdzanie właściwości mechanicznych,
−
sprawdzanie twardości,
−
oględziny zewnętrzne,
−
sprawdzanie budowy wewnętrznej,
−
sprawdzanie wymiarów,
−
sprawdzanie ciężaru,
−
sprawdzanie szczelności,
−
sprawdzanie innych, określonych dla danego odlewu parametrów,
−
znakowanie.
Warunki techniczne określają również rodzaje badań (odpowiadające żądanym
wymaganiom), plan badania, sposób pobierania próbek, sposób prowadzenia badań, sposób
oceny całej partii na podstawie wyników badań. Określone są także materiały pomocnicze do
kontroli i kompletne oprzyrządowanie kontrolne.
Pierwsza kontrola odlewów następuje bezpośrednio na stanowisku pracy, po wyjęciu ich
z formy i polega na oględzinach zewnętrznych. Ma ona na celu zorientowanie się
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
16
o poprawności stosowanej technologii i podanie ewentualnych wskazań dotyczących dalszej
produkcji w celu wyeliminowania odlewów wadliwych. Właściwą kontrolę zarówno
powierzchni jak i ukrytych wad wykonuje się przy ostatecznym odbiorze odlewów.
Zadaniem bezpośredniej kontroli jest stwierdzenie, czy i jakie wady ma badany odlew,
dokonanie kwalifikacji stwierdzonych wad i decyzja o dopuszczeniu odlewu do dalszych
operacji wykańczających, ew. przeznaczeniu do naprawy lub do zabrakowania. Należy
również określić najbardziej prawdopodobną przyczynę powstania każdej wady.
Wadą odlewniczą nazywa się odstępstwo odlewu od wymagań, jakie stawiają:
−
rysunek odlewu,
−
warunki techniczne odbioru odlewu,
−
obowiązujące normy techniczne.
Klasyfikacja wad odlewów
Nazwy i klasyfikacja wad odlewniczych ujęte są w polskiej normie PN/H-83105.
Zgadnie z tą normą wady dzieli się na 5 grup:
−
grupa 1 – wady kształtu,
−
grupa 2 – wady powierzchni surowej,
−
grupa 3 – przerwy ciągłości,
−
grupa 4 – wady wewnętrzne,
−
grupa 5 – wady materiału.
Rodzaje wad i ich opisy przedstawia tabela 1.
Tabela 4. Klasyfikacja wad odlewniczych (wg PN-66/H-83105) [1, s. 280]
Nazwa
grupy
Nazwa wady
Opis wady
Uszkodzenie mechaniczne
Mechaniczne uszkodzenie powstałe przy wybijaniu odlewu lub
podczas oczyszczania: wyszczerbienie, odłamanie, zbicie
krawędzi itp.
Niedolew
Spowodowany niezupełnym wypełnieniem formy ciekłym
metalem: stępione kontury, brak niektórych części
Guz
Miejscowa wypukłość na powierzchni odlewu spowodowana
np. zmianą kształtu wnęki formy
Zalewka
Cienka warstwa metalu występująca na odlewie
w miejscach niedokładnego złożenia formy i rdzeni
Niedotrzymanie wymiarów
lub masy
Przekroczenie dopuszczalnych tolerancji wymiarowych lub
masy odlewu
Przestawienie
Wzajemne przesunięcie części odlewu
Wypchniecie
Zmiana kształtu spowodowana odkształceniem wnęki formy
pod działaniem ciśnienia metalu
Wa
d
y
k
sz
ta
łtu
(
g
rup
a
1)
Wypaczenie
Odkształcenie podłużne odlewu
Chropowatość
Nierówności występujące na powierzchni odlewu
Żyłki
Nierówności spowodowane pęknięciami na powierzchni wnęki
form wypełnionymi metalem
Zdarcie
Płaska narośl na odlewie spowodowana erozją powierzchni
wnęki formy przez metal
Przypalenie
Warstewka spieczonej masy przywartej do odlewu
Wżarcie
Warstewka spieku metalu, ziarn masy i żużla
Pęcherz zewnętrzny
Zagłębienie o kształcie zbliżonym do kulistego
Ospowatość
Skupienia płytkich wgłębień kształtu półkulistego
Wa
d
y
po
w
ie
rz
chn
i
suro
w
ej
(grup
a
2)
Nakłucia
Drobne, wydłużone pęcherzyki, zwykle 2÷3 mm
pod powierzchnią odlewu
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
17
Obciągnięcia
Płytkie, wyraźne wgłębienia spowodowane skurczem stopu
Fałda
Wąska szczelina z zaokrąglonymi brzegami powstała
w wyniku niezupełnego połączenia się dwóch strumieni
ciekłego metalu
Strup
Nieregularna narośl na powierzchni utworzona
z metalu wymieszanego z materiałem formierskim
Blizna
Płytkie, dość długie i rozgałęzione zagłębienia
z gładkimi ściankami o małym spadku
Rakowatość
Większe zagłębienie wypełnione materiałem formierskim lub
żużlem
Zaprószenie
Grupy materiału formierskiego lub żużla osadzone w odlewie
Wgniecenie
Zagłębienie będące odbiciem zgniecionej masy
Nalot
Skupiska tlenków metali
Pęknięcie na gorąco
Wąska, nieregularna szczelina widoczna na powierzchni
odlewu jako rysa pokryta tlenkami
Naderwanie
Wyraźna, rozgałęziona szczelina
Pękniecie między-
krystaliczne
Wada odlewów z metali nieżelaznych
Pęknięcia na zimno
Wąska szczelina o powierzchni ziarnistej na ogół bez nalotu
tlenków
P
rze
rw
y
ci
ąg
ło
śc
i
(gru
p
a
3)
Niespaw
Wąska szczelina o zaokrąglonych brzegach powstała w wyniku
niepołączenia się dwóch strumieni metalu
Bąbel
Pustka w materiale odlewu o stosunkowo dużej objętości,
wydłużonym kształcie, występująca na ogół pod powierzchnią
odlewu w miejscach nieodpowietrzonych
Pęcherz
Pustka w materiale odlewu o kształcie kulistym
i gładkich ściankach.
Sitowatość
Skupisko licznych, drobnych, blisko siebie położonych pustek
Jama skurczowa
Pustka o kształcie zazwyczaj stożkowym,
o szerokiej powierzchni
Rzadzizna
Gęste zgrupowanie drobnych pustek o ostrych konturach
i chropowatych ściankach
Zażużlenie
Skupiska żużla rozmieszczone w masie metalu
Zapiaszczenie
Skupiska materiału formierskiego w masie metalu
Zimne krople
Pokryte tlenkami, zakrzepłe krople metalu nie-spojone z
materiałem odlewu
Wa
d
y
w
e
wn
ęt
rz
n
e
(gru
p
a
4)
Obcy metal
Niestopione kawałki składników stopowych lub przedmioty
metalowe osadzone w metalu, niecałkowicie z nim spojone
Niezgodność struktury
Niezgodność mikro- i makrostruktury z normami
i warunkami technicznymi
Zabielenie
Wada odlewów z żeliwa szarego
Niejednorodność materiału
Niejednorodność struktury, twarde miejsca
Niezgodność składu
chemicznego
Odstępstwo od dopuszczalnych różnic zawartości składników
stopowych
Niezgodność właściwości
mechanicznych
Niedotrzymanie wymaganych właściwości mechanicznych
Wa
dy
m
at
er
ia
łu
(g
rup
a
5)
Niezgodność właściwości
technologicznych
Niedotrzymanie wymaganych właściwości technologicznych,
jak: ścieralność, skrawalność, szczelność itp.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
18
Fotografie typowych wad odlewniczych można również znaleźć w literaturze
specjalistycznej. Atlas wad odlewniczych wydany przez Instytut Odlewnictwa w Krakowie
zawiera fotografie wad wraz z opisem przyczyn ich występowania. Przykład takiej fotografii
pokazany jest na rysunku 5.
Rys. 5. Żyłki na powierzchni zbiornika z żeliwa szarego [4, s. 1]
Kwalifikowanie wad odlewów
Klasyfikacja wad pod względem przydatności odlewu rozróżnia:
–
wady dopuszczalne – nie wpływają na obniżenie wartości odlewu, mogą być
pozostawione bez naprawy, zależy to od rodzaju wady i przeznaczenia odlewu,
–
wady usuwalne – gównie wady powierzchni i kształtu, jak zalewki, guzy itp., które mogą
być usunięte podczas oczyszczania i wykańczania odlewów lub obróbki mechanicznej,
–
wady naprawialne – mogą być usunięte przez naprawę (np. prostowanie, spawanie,
uszczelnianie itp.),
–
wady dyskwalifikujące odlew – wady materiału i wady wewnętrzne np. niedotrzymanie
wymiarów (zbyt mały odlew), naprawa ich jest niemożliwa lub nieopłacalna.
Analiza przyczyn powstawania wad odlewów
Najczęściej występującymi wadami grupy 1 są: niedotrzymanie wymiarów lub masy
odlewu, zalewki, przestawienia i wypchnięcia.
Głównymi przyczynami powstawania tych wad są:
−
błędy wykonania oprzyrządowania modelowego skrzynek formierskich,
−
błędy wykonania formy i rdzenia,
−
odkształcenia wnęki formy powstające podczas zalewania,
−
błędy wykończenia odlewu.
Błędom tym można przeciwdziałać przez dokładną kontrolę wymiarów omodelowania
odlewniczego, przestrzeganie parametrów procesu, jak stopień zagęszczenia masy, skład
masy i zalewanego stopu itd. Ze względu na dużą ilość czynników wpływających na
dokładność wymiarową odlewów i trudność określenia ich wpływu w poszczególnych
przypadkach, należy wykonać próbną serię odlewów i po skontrolowaniu ich wymiarów
nanieść odpowiednie poprawki na omodelowaniu.
Wady grupy 2 występują najczęściej jako: przypalenia, wżarcia, zaprószenia, rakowatość
i strupy. Przyczynami ich powstawania są:
−
nieodpowiedni układ wlewowy,
−
złe oczyszczenie ciekłego metalu z żużla,
−
erozja wnęki formy i kanałów układu wlewowego przez przepływający metal.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
19
Przeciwdziałanie powstawaniu tych wad polega przede wszystkim na doborze
odpowiednich mas formierskich i układów wlewowych.
Wady grupy 3 zależą przede wszystkim od materiału odlewu i podatności formy.
Pęknięcia na gorąco i naderwania mogą być spowodowane zbyt późnym wybiciem odlewu
z formy o złej podatności lub kruchością na gorąco.
Wady grupy 4 to najczęściej pęcherze spowodowane złym odpowietrzeniem formy lub
zbyt dużą wilgotnością mas formierskich i rdzeniowych oraz jamy i rzadzizny skurczowe
spowodowane nieodpowiednią konstrukcją odlewów.
Wady grupy 5 to najczęściej: niezgodność składu chemicznego i właściwości
mechanicznych oraz nieszczelność odlewów. Niezgodność składu chemicznego wynika
z nieprzestrzegania parametrów topienia metalu. Niezgodność właściwości mechanicznych
może być spowodowana niezgodnością składu chemicznego lub nieodpowiednimi
warunkami stygnięcia odlewu w formie. Przyczyną nieszczelności może być rzadzizna,
zażużlenia, niespawy itp. Przeciwdziałanie powstawaniu nieszczelności polega na
przeciwdziałaniu powstawaniu takich wad jak rzadzizny itp.
Zestawienie przyczyn powstawania wad pokazuje tabela 5.
Tabela 5. Przyczyny powstawania niektórych wad odlewniczych [6 s. 136]
Grupy wad odlewów
Wady powierzchni surowej
Przerwy
ciągłości
Wyszczególnienia
c
hropo
w
ato
ść
pr
z
y
p
a
le
n
ie
w
ża
rc
ie
n
ak
łu
c
ia
fa
łda
st
rup
b
li
z
na
ra
ko
w
ato
ść
za
pró
sze
n
ie
p
ękni
ęc
ia
n
a
gor
ąco
p
ękni
ęc
ia
n
a
z
im
no
n
ie
sp
aw
Przyczyny WZ1
201 2014 2015 205 207 208 209 210 2101 301 302 303
Konstrukcja lub
rysunek
x
o
o
Model, rdzennica,
płyta modelowa
o
o
o
o
Maszyny, urządzenia,
oprzyrządowanie
o
Materiał formierski
x
x
o
o
o
o
o
Wykonanie formy
i rdzenia
x
x
x
x
x
x
o
Składanie formy
i rdzeni
x
o
Ciekły metal
o
o
o
o
x
Zalewanie
o
x
o
x
o
o
x
Wybijanie,
oczyszczanie, obróbka
cieplna, transport
o
x
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
20
Tabela 4. Ciąg dalszy
Grupy wad
odlewów
Wady kształtu
Wady wewnętrzne
wyszczególnienie
m
ec
h
a
n
ic
z
n
e
u
sz
kod
ze
n
ia
n
ie
d
o
lew
guz
za
le
w
ka
N
ie
d
o
tr
z
y
m
y
w
a
n
ie
ci
ęż
aró
w
l
u
b
w
y
m
ia
rów
pr
ze
sta
w
ie
n
ie
w
yp
c
h
ni
ęcie
w
yp
a
cze
n
ie
b
ąb
el
p
ęc
h
e
rz
sit
o
w
ato
ść
,
poro
w
a
to
ść
ja
m
a
skur
cz
o
wa
za
żu
żle
n
ie
z
im
n
e
kro
p
le
ob
c
y
m
e
tal
Przyczyny WZ1
101
102 103 104
105 1051 1052 1053 401 402 4021 403 404 506 407
Konstrukcja lub rys.
o
o
x
o
o
x
o
Model, rdzennica,
płyta modelowa
o
o
x
o
o
Maszyny, urządzenia,
oprzyrządowanie
o
o
Materiał formierski
o
o
o
o
o
x
x
Wykonanie formy
i rdzenia
o
x
x
o
o
o
x
o
x
x
x
o
o
o
o
Składanie formy
i rdzeni
o
x
o
x
o
o
o
x
Ciekły metal
o
o
o
o
o
o
Zalewanie
x
o
o
x
x
o
x
x
x
Wybijanie,
oczyszczanie,
obróbka cieplna,
transport
x
o
o
Przyczyny dominujące oznaczono przez x, przyczyny pośrednie oznaczono przez o.
Liczby pod nazwami wad określają symbol cyfrowy wady.
Wady odlewów mogą być spowodowane:
−
złą konstrukcją lub błędnie wykonanym rysunkiem odlewu,
−
wadliwie wykonanym modelem, rdzennicą i płytą modelową,
−
niesprawnością maszyny, urządzenia lub oprzyrządowania,
−
nieodpowiednim materiałem formierskim,
−
złym wykonaniem formy lub rdzenia,
−
wadliwym złożeniem formy i rdzeni,
−
nieodpowiednim przygotowaniem ciekłego metalu,
−
nieodpowiednim zalewaniem,
−
niepoprawnym wybijaniem, oczyszczaniem, obróbką cieplną i transportem.
Wykrywanie wad odlewów
Metody ujawniania wad odlewniczych można podzielić na:
–
oględziny zewnętrzne,
–
kontrolę wymiarową,
–
badania nieniszczące,
–
badania w warunkach zbliżonych do eksploatacyjnych.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
21
Oględziny zewnętrzne (metoda wizualna) umożliwiają ujawnianie wad kształtu,
powierzchni surowej, przerw ciągłości i pomiar gładkości odlewu. W niektórych
przypadkach możliwe jest również wykrycie wad wewnętrznych np. w przypadku wad
znajdujących się blisko powierzchni. Niektóre wady idą w parze z innymi np. pęcherze
zewnętrzne, ospowatość, i nakłucia wskazują, że w głębi odlewu mogą istnieć pęcherze,
fałdy – niespawy, strupy i zaprószenia – zapiaszczenia, rakowatość – zażużlenia,
obciągnięcia – jamy lub rzadzizny skurczowe. Pęknięcia lub inne przerwy ciągłości można
również rozpoznać po dźwięku uderzonego odlewu. Odlew bez wad wydaje dźwięk czysty,
odlew wadliwy wydaje dźwięk głuchy.
Kontrola wymiarowa dotyczy wszystkich odlewów obrabianych skrawaniem
i tolerowanych w stanie surowym. Najbardziej uniwersalnym sposobem kontroli wymiarowej
odlewów jest trasowanie, ze względu na koszty stosuje się je do próbnych partii odlewów.
Kontrolę wymiarową przeprowadza się przy pomocy narzędzi pomiarowych oraz
sprawdzianów kształtu i wymiaru. Opracowany sposób kontroli powinien przewidywać:
−
które wymiary mają być sprawdzane,
−
jakimi narzędziami ma być dokonywane sprawdzanie każdego wymiaru.
Kontroli poddaje się wymiary odlewu ważne ze względu na współpracę z innym elementem
maszyny lub wymiary, które mogą ulegać zmianie podczas procesu wykonywania odlewu np.
wymiary prostopadłe do płaszczyzny podziału formy, wymiary odtwarzane przez luźne
części modelu itp. Wykonując pomiary należy przestrzegać następujących zasad:
−
kontrolę wymiarową należy wykonywać po dokładnym oczyszczeniu odlewu i usunięciu
przypadkowych nierówności,
−
przed sprawdzeniem wymiaru należy upewnić się, czy powierzchnie ograniczające dany
wymiar nie uległy wypaczeniu, skrzywieniu lub innym zmianom kształtu,
−
należy dobrać właściwe podstawy pomiarowe,
−
podczas pomiaru nie można opierać przyrządu pomiarowego na przypadkowych
nierównościach,
−
każdy pomiar należy kilkakrotnie powtórzyć, aby uniknąć pomyłek w odczycie.
Przy kontroli wymiarowej należy pamiętać, że wymiar odlewu może różnić się od
wymiaru nominalnego podanego na rysunku surowego odlewu. Dopuszczalne odchyłki
wymiarów i masy odlewów podane są w normach dotyczących tolerancji wymiarowych
odlewów:
−
dla odlewów z żeliwa szarego PN/H-83104,
−
dla odlewów ze staliwa PN/H-83154,
−
dla odlewów ze stopów metali nieżelaznych PN/H-83207.
W niektórych przypadkach przeprowadza się również kontrolę masy odlewu, można tym
sposobem uzyskać wskazówki dotyczące zachowania grubości ścianek odlewu. Ma to duże
znaczenie w przypadku odlewów pracujących pod ciśnieniem, w wysokich temperaturach lub
pod znacznymi obciążeniami.
Oględzinom zewnętrznym i kontroli wymiarowej poddaje się prawie wszystkie odlewy
i dla niektórych z nich nie przeprowadza się innych badań. Odlewy, które powinny mieć
odpowiednią wytrzymałość, szczelność, odpowiednie właściwości fizyczne, poddaje się
badaniom szczegółowym najczęściej nieniszczącym. Należą do nich badania:
–
penetracyjne,
–
radiologiczne,
–
ultradźwiękowe,
–
magnetyczne,
–
elektromagnetyczne.
Badania penetracyjne służą do wykrywania przerw ciągłości, nieszczelności i niektórych
wad wewnętrznych. Najczęściej stosuje się metodę polegającą na zanurzeniu odlewu
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
22
w nafcie podgrzanej do 50–70ºC na 20–30 minut. Po wyjęciu i osuszeniu odlew ostukuje się
młotkiem, a przez szczeliny wypływa nafta. Jako penetratorów można używać również
mieszaniny nafty z olejami lub benzyną, dodawać do nich barwników lub pokrywać
powierzchnię odlewu przed ostukiwaniem farbą kredową. Wydzielająca się ze szczelin nafta
zabarwia kredę na ciemny kolor. Szczególną odmianą metody penetracyjnej jest badanie
odlewu na szczelność.
Badania szczelności odlewu przeprowadza się przez:
–
napełnienie go cieczą (wodą lub olejem), na którą wywierane jest odpowiednie ciśnienie
(rzadzizny lub pęknięcia powodują „pocenie się” odlewu),
–
wtłaczanie do odlewu sprężonego powietrza przy jednoczesnym zanurzeniu go w cieczy
lub powleczeniu zewnętrznie roztworem mydła.
Badania aparatem rentgenowskim polegają na wykorzystaniu zjawiska osłabienia
promieni przy przejściu przez różne materiały. Radiologia umożliwia rejestrowanie wad na
błonie fotograficznej (radiografia) lub na ekranie (radioskopia). W miejscu występowania
wady – pustki, zażużlenia lub zapiaszczenia – promieniowanie jest mniej osłabione, co
powoduje większe zaczernienie błony. Zanieczyszczenia w postaci wtrąceń metalicznych
(ochładzalniki, podpórki rdzeniowe itp.) będą dawały jasny obraz. W badaniach tych stosuje
się głównie lampy rentgenowskie (promienie X) lub pierwiastki promieniotwórcze emitujące
promienie γ.
Badania przy użyciu defektoskopu ultradźwiękowego polegają na badaniu przechodzenia
przez
odlew
fal
ultradźwiękowych,
wytwarzanych
za
pomocą
generatorów
piezoelektrycznych. Od miejsc, w których występują wady, fale zostają odbite i wracają do
przetwornika. W przetworniku fale odbite zamieniane są na impulsy elektryczne, dające
obraz na lampie oscyloskopowej.
Metody kapilarne i fluorescencyjne służą do wykrywania wad niewidzialnych podczas
oględzin (np. przerwy ciągłości). Polegają na wnikaniu cieczy do wnętrza przedmiotu
ogrzanego i wyciskaniu jej podczas stygnięcia.
Metody kapilarne polegają na:
−
gotowaniu w oleju w temp.100–160ºC przez 0,5 godziny, suszeniu i zanurzeniu
w zawiesinie kredy szlamowej w spirytusie bądź w zawiesinie talku w czterochlorku
węgla; na powierzchni pokrytej białym nalotem pojawiają się zaczernienia w miarę
wyciskania oleju z pęknięć stygnącego odlewu,
−
gotowania w oleju (w warunkach jak powyżej), usunięciu nadmiaru oleju
czterochlorkiem etylu lub benzyną
4.2.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do ćwiczeń.
1. Jakie są przyczyny powstawania wad odlewów?
2. Jakie znasz rodzaje wad odlewów?
3. Na czym polega naprawa wad metodami mechanicznymi?
4. Na czym polega naprawa wad przez spawanie?
5. Na czym polega naprawa wad przez nadlewanie?
6. Na czym polega naprawa wad przez kitowanie?
7. Na czym polega naprawa wad przez uszczelnianie?
8. Na czym polega naprawa wad przez lutowanie?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
23
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zidentyfikuj i nazwij wady powierzchni na przedstawionych ci fotografiach odlewów.
Numer fotografii
Nazwa wady
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wiadomościami na temat rodzajów wad odlewów,
3) rozpoznać wady powierzchni na przedstawionych ci fotografiach odlewów,
4) nazwać wady i wpisać je w tabelce,
5) zaprezentować efekty swojej pracy,
6) dokonać oceny pracy.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
arkusz do wykonania ćwiczenia,
−
ponumerowane fotografie odlewów z wadami powierzchni,
−
katalog wad odlewniczych,
−
przybory do pisania,
−
stanowisko z dostępem do Internetu.
Ćwiczenie 2
Podaj przyczyny powstania wad pokazanych na fotografiach w poprzednim ćwiczeniu.
Numer fotografii
Przyczyna powstania wady
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wiadomościami na temat przyczyn występowania wad odlewów,
3) określić przyczyny powstania każdej z wad,
4) wypełnić tabelkę,
5) zaprezentować efekty swojej pracy,
6) dokonać oceny pracy.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
arkusz do ćwiczenia,
−
katalog wad odlewniczych,
−
stanowisko z dostępem do Internetu,
−
ponumerowane fotografie odlewów z wadami,
−
przybory do pisania.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
24
Ćwiczenie 3
Dobierz metody naprawy do rodzaju wad odlewów ze stopów aluminium, wyniki zapisz
w tabeli.
Nr
zdjęcia
Nazwa wady
Sposób naprawy
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się z wiadomościami na temat rodzajów wad odlewów i sposobów ich
naprawy,
2) zapoznać się z przygotowanymi fotografiami wad odlewniczych,
3) rozpoznać wady i podać ich nazwy,
4) wskazać sposób naprawy każdej w wad,
5) zaprezentować efekty swojej pracy,
6) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
fotografie wad odlewniczych,
−
arkusz do ćwiczenia,
−
przybory do pisania,
−
katalog wad odlewniczych,
−
stanowisko z dostępem do Internetu.
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1) zidentyfikować wadę odlewu na fotografii?
o
o
2) zidentyfikować wadę na odlewie?
o
o
3) nazwać wady odlewów?
o
o
4) dobrać sposób naprawy do rodzaju wady?
o
o
5) dobrać narzędzia do naprawy wady?
o
o
6) dobrać materiały do naprawy wady?
o
o
7) użyć narzędzi do naprawy wady?
o
o
8) wykonać naprawę wady korzystając z instrukcji do ćwiczenia?
o
o
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
25
4.3. Obróbka cieplna i cieplno-chemiczna odlewów
4.3.1. Materiał nauczania
Podstawowe pojęcia dotyczące obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej
Obróbka cieplna jest to proces technologiczny, w wyniku którego następuje zmiana
właściwości mechanicznych i fizykochemicznych metali i stopów w stanie stałym, przede
wszystkim przez wywołanie zmian struktury (budowy wewnętrznej) będących głównie
funkcją temperatury i czasu.
Zabieg cieplny jest to zespól czynności nagrzewania, wygrzewania i chłodzenia metalu
lub stopu (odlewu) zaczynający i kończący się w temperaturze otoczenia.
Grzanie jest to zabieg polegający na podniesieniu i ewentualnym utrzymaniu przez
pewien czas określonej temperatury odlewu. Rozróżnia się:
−
nagrzewanie czyli ciągłe lub stopniowe podnoszenie temperatury niższej niż właściwa
temperatura obróbki cieplnej (podgrzewanie), a następnie do temperatury właściwej dla
danej obróbki cieplnej (dogrzewanie),
−
wygrzewanie czyli utrzymywanie temperatury danego zabiegu cieplnego w czasie
niezbędnym do wyrównania temperatury w całym przekroju odlewu i dokonania się
zamierzonych procesów.
Chłodzenie jest to zabieg polegający na ciągłym lub stopniowym obniżaniu temperatury
odlewu do temperatury otoczenia lub innej określonej warunkami zabiegu. Może się ono
odbywać powoli w piecu lub spokojnym powietrzu (studzenie) lub szybko w wodzie, oleju
lub sprężonym powietrzu (oziębianie).
Poza zmianą struktury zadaniem obróbki cieplnej jest:
−
likwidacja naprężeń wewnętrznych występujących w odlewach w wyniku cieplnego lub
mechanicznego hamowania skurczu,
−
likwidacja niejednorodności składu chemicznego tworzywa odlewu spowodowanej dużą
szybkością krzepnięcia odlewów.
Obróbka cieplno-chemiczna jest to proces, w wyniku którego uzyskuje się zmiany
właściwości metali i stopów w stanie stałym będące głównie funkcją temperatury, czasu
i działania środowiska. Polega ona na wytworzeniu w zewnętrznej warstwie odlewu powłoki
dyfuzyjnej o zmienionym składzie chemicznym. Obróbkę tę można przeprowadzić tylko
w tych przypadkach, gdy materiał odlewu wykazuje skłonność do rozpuszczania innych
pierwiastków. Obróbka cieplno-chemiczna polega na wygrzewaniu odlewów w obecności
innego pierwiastka (w postaci proszku, gazu lub cieczy) i dyfuzji tego pierwiastka w głąb
odlewu.
Najczęściej spotykane sposoby obróbki cieplno-chemicznej odlewów to: nawęglanie,
azotowanie, cynkowanie, aluminiowanie.
Do obróbki cieplnej stosuje się piece komorowe o działaniu okresowym lub piece
tunelowe o działaniu ciągłym. W zależności od sposobu ogrzewania piece do obróbki
cieplnej dzielą się na:
−
piece na paliwo stałe,
−
piece gazowe,
−
piece z rurami promieniującymi,
−
piece elektryczne.
W piecach gazowych ogrzewanie odbywa się przez spalanie gazu bezpośrednio
w komorze pieca, a więc produkty spalania stykają się bezpośrednio z odlewami. W celu
zabezpieczenia odlewów przed zetknięciem ze spalinami stosuje się piece, w których
spalanie gazu odbywa się w rurach promieniujących.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
26
Obróbka cieplna i cieplno-chemiczna staliwa
Wszystkie odlewy staliwne, poza nielicznymi najmniej odpowiedzialnymi, powinny
podlegać obróbce cieplnej. Wyżarzanie polega na nagrzaniu do określonej temperatury,
wygrzaniu i chłodzeniu.
Podstawowym rodzajem obróbki cieplnej odlewów staliwnych jest wyżarzanie.
W wyniku wyżarzania następuje likwidacja naprężeń wewnętrznych w materiale oraz
polepszenie ich obrabialności w wyniku zmniejszenia twardości. Rozróżnia się cztery rodzaje
wyżarzania odlewów staliwnych:
−
wyżarzanie
ujednorodniające
mające
na
celu
zmniejszenie
miejscowych
niejednorodności w składzie chemicznym, przeprowadza się w temperaturze
1050
÷
1150ºC w ciągu 8
÷
50 godzin, w zależności od grubości ścianek odlewu.
Zjawiskiem niekorzystnym jest rozrost ziaren, wymaga to dodatkowego wyżarzanie
normalizującego,
−
wyżarzanie normalizujące w celu uzyskania jednolitej, drobnoziarnistej struktury
odlewów. Polega na nagrzaniu odlewów do temperatury większej o 30
÷
50ºC od
temperatury 730ºC i następnie chłodzeniu na powietrzu. W przypadku odlewów
o zróżnicowanej grubości ścianek chłodzenie powinno być zwolnione (chłodzenie wraz
piecem). Chroni to przed powstawaniem naprężeń cieplnych. Czas wygrzewania
powinien być na tyle długi, aby nastąpiło wyrównanie temperatury w całym odlewie. Dla
staliwa węglowego przyjmuje się 1 godzinę na każde 25 mm grubości,
−
wyżarzanie odprężające w celu usunięcia naprężeń wewnętrznych przeprowadza się
przez wolne nagrzewanie do temperatury 400
÷
500ºC i wygrzewanie przez 1 godzinę na
każde 25 mm grubości odlewu. Szybkość nagrzewania wynosi ok. 30ºC na godzinę,
−
wyżarzanie zmiękczające w celu polepszenia obrabialności w wyniku otrzymania
struktury cementytu kulkowego. Temperatury wyżarzania dla różnych rodzajów staliw
podane są w instrukcjach obróbki cieplnej. Po długim wygrzewaniu należy odlew powoli
chłodzić do temperatury 600ºC, dalsze chłodzenie może być szybsze.
Hartowanie może być prowadzone w całym przekroju odlewu (hartowanie na wskroś)
lub tylko powierzchniowo. Hartowanie polega na nagrzaniu odlewów powyżej temperatury
730ºC i następnie szybkim chłodzeniu w wodzie, oleju, lub powietrzu. Wskutek hartowania
następuje znaczny wzrost twardości i wytrzymałości przy spadku udarności. W celu
podwyższenia udarności staliwa stosuje się dodatkowy zabieg zwany odpuszczaniem.
Temperatura odpuszczania wynosi 350
÷
650ºC. Po wytrzymaniu w tej temperaturze odlewy
chłodzi się w powietrzu.
W przypadku odlewów, od których wymaga się wysokiej udarności i jednocześnie
odporności na ścieranie, stosuje się hartowanie powierzchniowe na głębokość 0,25
÷
5 mm.
Rozróżnia się hartowanie płomieniowe i hartowanie indukcyjne
Nawęglanie ma na celu uzyskanie twardej i odpornej na ścieranie powierzchni
z zachowaniem ciągliwości rdzenia. Proces polega na wygrzewaniu odlewu w temperaturze
890
÷
930ºC w ośrodku wydzielającym węgiel. Nawęglanie stosuje się w przypadku staliw
niskowęglowych. Rozróżnia się nawęglanie w proszkach, przy użyciu specjalnych past
zawierających ok. 50% węgla w postaci sadzy, nawęglanie kąpielowe i nawęglanie gazowe.
Zawartość węgla w strefie nawęglonej dochodzi do 1%. Grubość warstwy nawęglonej zależy
od czasu wygrzewania i rodzaju ośrodka nawęglającego. Po nawęgleniu odlew hartuje się
przez nagrzanie do temperatury 760
÷
810ºC, w zależności od ilości węgla w warstwie
nawęglonej, a następnie odpuszcza.
Azotowanie stosuje się w celu zwiększenia twardości i odporności na ścieranie odlewów
ze staliw stopowych, głównie chromowo-molibdenowych. Proces polega na wytrzymaniu
odlewów w atmosferze gazowego amoniaku w temperaturze 500
÷
550ºC w ciągu
50
÷
100godzin następnie wolnym chłodzeniu również w obecności amoniaku.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
27
Cynkowanie polega na zanurzeniu dobrze oczyszczonych odlewów w kąpieli
roztopionego cynku. Na powierzchni odlewu powstaje cienka warstwa zabezpieczająca przed
korozją atmosferyczną.
Obróbka cieplna i cieplno-chemiczna żeliwa
Obróbkę cieplną odlewów żeliwnych prowadzi się w celu:
−
likwidacji naprężeń wewnętrznych i stabilizacji wymiarów,
−
zmiękczenia żeliwa i obniżenia twardości warstwy odbielonej,
−
zmiany właściwości mechanicznych.
Najczęściej stosowanymi rodzajami obróbki cieplnej odlewów żeliwnych są:
−
wyżarzanie odprężające,
−
wyżarzanie normalizujące,
−
wyżarzanie koagulacyjne,
−
wyżarzanie grafityzujące,
−
hartowanie i odpuszczanie.
Wyżarzanie odprężające i normalizujące, także hartowanie i odpuszczanie wykonuje się
w warunkach podobnych, jak dla obróbki cieplnej odlewów staliwnych.
Odprężanie odlewów żeliwnych zachodzi również w temperaturze pokojowej
(sezonowanie). Ze względu na długi czas potrzebny na całkowite zlikwidowanie naprężeń
przez sezonowanie (6
÷
24 miesięcy) zastępuje się je obróbką w podwyższonych
temperaturach. Zalecane temperatury wyżarzania odprężającego odlewów z żeliwa szarego są
następujące:
−
dla odlewów o prostych kształtach 510
÷
565ºC,
−
dla odlewów z żeliwa niskostopowego 565
÷
595ºC,
−
dla odlewów z żeliwa wysokostopowego 595
÷
650ºC,
−
dla odlewów z żeliwa sferoidalnego 540
÷
680ºC.
Prędkość ogrzewania i chłodzenia nie powinna być zbyt duża, a w przypadku odlewów
o skomplikowanych kształtach należy stosować studzenie w piecu o temperaturze
200
÷
300ºC.
Wyżarzanie koagulacyjne prowadzi do koagulacji (łączenia się) węglików i wydzielenia
perlitu. Stosuje się je głównie do żeliwa sferoidalnego i ciągliwego perlitycznego np. do
odlewów wałów korbowych. Temperatura wyżarzania wynosi ok. 710ºC.
Wyżarzanie grafityzujące prowadzi do rozpadu cementytu, wydzielenia grafitu w postaci
tzw. węgla żarzenia. Stosuje się je jako obróbkę odlewów żeliwnych odbielonych w celu
zmniejszenia twardości powierzchni i zwiększenia plastyczności. Proces ten przebiega
w dwóch etapach:
−
wygrzewanie w temperaturze 900
÷
980ºC w ciągu 3
÷
10 godzin,
−
wygrzewanie w temperaturze 700
÷
760ºC.
W rezultacie otrzymuje się strukturę żeliwa ferrytycznego lub ferrytyczno-perlitycznego.
Przez wyżarzanie grafityzujące można również otrzymać żeliwo o strukturze
perlitycznej. W tym celu przeprowadza się tylko pierwszy etap wyżarzania.
Odlewy żeliwne poddaje się również obróbce cieplno-chemiczne, jak cynkowanie,
aluminiowanie i azotowanie. Przebieg cynkowania jest podobny do cynkowania odlewów
staliwnych.
Aluminiowanie metodą zanurzeniową przeprowadza się w celu ochrony odlewu przed
korozją i dla podwyższenia żaroodporności odlewów żeliwnych do ok. 950ºC.
Azotowanie odlewów żeliwnych przeprowadza się w temperaturze 500
÷
520ºC w ciągu
50
÷
100 godzin, przy czym grubość warstwy naazotowanej zależy od czasu trwania procesu.
Twardość powierzchni odlewów żeliwnych piaskowych po azotowaniu dochodzi do 980HV.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
28
Obróbka cieplna stopów miedzi
Obróbkę cieplną stopów miedzi stosuje się głównie do brązów cynowych i mosiądzów
jako wyżarzanie ujednorodniające i dla brązów aluminiowych jako hartowanie.
Wyżarzanie ujednorodniające ma na celu zmianę struktury odlewów i ujednorodnienie
składu. Polega na podgrzaniu do temperatury 650
÷
750ºC dla brązów cynowych i do
temperatury 600
÷
700ºC dla mosiądzów i wytrzymywaniu w tej temperaturze.
Hartowanie brązów aluminiowych polega na podgrzaniu ich do temperatury
850
÷
900ºC, a następnie schłodzeniu w wodzie. Następnie przeprowadza się odpuszczanie
w temperaturze 450
÷
500ºC w ciągu 10
÷
12 godzin. W rezultacie następuje wzrost
wytrzymałości. Proces hartowania można stosować tylko przy zawartości Al w stopie
powyżej 8,6%, gdy zawartość aluminium jest niższa, stosuje się tylko wyżarzanie
ujednorodniające.
Obróbka cieplna stopów aluminium
Obróbka cieplna stopów aluminium obejmuje:
−
wyżarzanie odprężające,
−
wyżarzanie zmiękczające,
−
przesycanie,
−
starzenie.
Wyżarzanie odprężające stosuje się w przypadkach skomplikowanych odlewów
kokilowych. Temperatura wyżarzania wynosi 150
÷
200ºC, a czas wytrzymywania 1
÷
2 godzin.
Wyżarzanie zmiękczające prowadzi do obniżenia twardości w całym przekroju odlewu.
Proces polega na szybkim nagrzewaniu do temperatury 320
÷
400 ºC w zależności od rodzaju
stopu, wygrzewaniu w tej temperaturze i wolnym ochłodzeniu. Czas wygrzewania powinien
być możliwie krótki ze względu na możliwość rozrostu ziarn.
Utwardzanie dyspersyjne czyli połączenie przesycania ze starzeniem ma na celu
podwyższenie wytrzymałości mechanicznej odlewu. Pierwszym etapem utwardzania
dyspersyjnego jest przesycanie polegające na szybkim podgrzewaniu odlewu do temperatury
bliskiej temperaturze topnienia, wytrzymanie w tej temperaturze powoduje dyfuzyjne
ujednorodnienie struktury i rozpuszczenie składników stopowych w roztworze stałym. Czas
wygrzewania wynosi 2
÷
4 godzin dla odlewów kokilowych i 6
÷
12 godzin dla mniej
jednorodnych odlewów piaskowych. Chłodzenie powinno być szybkie, zabezpiecza to przed
wydzielaniem się składników stopowych z roztworu stałego. Jako środek chłodzący stosuje
się zimną wodę lub, w przypadku stopów z Cu – skłonnych do pękania – wodę gorącą. Drugi
etap to starzenie, które przeprowadza się w temperaturze 145
÷
230ºC w ciągu 5
÷
20 godzin.
Piece do obróbki cieplnej
Obróbkę cieplną przeprowadza się w piecach, kryteriami doboru pieca są:
−
charakter obróbki cieplnej,
−
wielkość i masa odlewów,
−
asortyment i liczba odlewów podlegających obróbce,
−
rodzaj tworzywa.
Ze względu na konstrukcje piece można podzielić na:
−
kanałowe z trzonem stałym, wysuwanym lub podnoszonym,
−
wgłębne i szybowe,
−
kołpakowe,
−
tunelowe,
−
posiadające dodatkowe urządzenia np. do wytwarzania wymaganej pod względem składu
chemicznego atmosfery, do chłodzenia odlewów.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
29
Pod względem sposobu ogrzewania piece dzielą się na:
−
ogrzewane paliwem stałym,
−
ogrzewane paliwem ciekłym,
−
ogrzewane paliwem gazowym,
−
ogrzewane elektrycznie.
Piece komorowe o działaniu okresowym z nieruchomym trzonem ogrzewane
elektrycznie za pomocą elementów oporowych stosuje się do obróbki cieplnej drobnych
i średnich odlewów żeliwnych, staliwnych i odlewów ze stopów metali nieżelaznych, przy
produkcji jednostkowej i małoseryjnej. Powierzchnia użytkowa trzonu wynosi od 0,2 do 3
m
2
.
Piece komorowe z wysuwanym trzonem, o działaniu okresowym, o powierzchni
użytkowej trzonu od 2 do 30 m
2
i wysokości do 3 m, stosuje się do obróbki drobnych,
średnich i dużych odlewów żeliwnych i staliwnych produkowanych indywidualnie
i małoseryjnie. Piece takie ogrzewane są zwykle palnikami gazowymi.
Piece tunelowe ogrzewane gazem lub elektrycznie stosuje się do obróbki drobnych, średnich
i dużych odlewów staliwnych produkowanych wielkoseryjnie i masowo, o podobnym
składzie chemicznym i zbliżonych grubościach ścianek. Przesuwanie odlewów w piecu
odbywa się za pomocą wózków, płyt lub przenośnika żaroodpornego.
Piece komorowe z podnoszonym trzonem stosuje się do obróbki cieplnej drobnych
odlewów z żeliwa białego na żeliwo ciągliwe czarne i perlityczne, przy produkcji
średnioseryjnej i wielkoseryjnej oraz masowej. Odlewy bardzo drobne umieszcza się
w specjalnych skrzynkach.
Piece tunelowe podzielone na określoną liczbę stref, przy czym cykl wyżarzania jest
ustalony długością poszczególnych stref pieca oraz prędkością przesuwania wózków, stosuje
się do obróbki cieplnej z żeliwa białego na żeliwo ciągliwe białe, czarne i perlityczne, przy
produkcji średnioseryjnej, wielkoseryjnej oraz masowej oraz do obróbki cieplnej odlewów ze
stopów metali nieżelaznych.
Zabezpieczenie odlewów przed korozją
Korozja jest to niszczenie metali na skutek niekorzystnych oddziaływań środowiska,
w którym odlewy pracują. Powoduje to duże straty i może stać się przyczyną wypadków,
dlatego bardzo ważne jest odpowiednie zabezpieczenie przed korozją, zwłaszcza odlewów
szczególnie odpowiedzialnych.
Na odlewach z niektórych stopów odlewniczych np. ze stopów metali nieżelaznych
i niektórych gatunków staliwa, warstwa ochronna powstaje samorzutnie. Wymaga to jednak
uprzedniego wygładzenia powierzchni przez szlifowanie i polerowanie. Najczęściej jednak
odlewy są zabezpieczane przed korozją przez sztuczne wytworzenie warstwy ochronnej
metodą chemiczną lub naniesienie powłoki ochronnej.
Metody chemiczne polegają na wytworzeniu na powierzchni odlewów warstwy tlenków
metalu będącego materiałem odlewu. Grubość tych warstw jest mała, a trwałość wielokrotnie
niedostateczna.
Nanoszenie powłok ochronnych dokonuje się przez:
−
galwanizację,
−
cementację,
−
metalizację natryskową,
−
emaliowanie,
−
malowanie.
Galwanizacja polega na elektrolitycznym nanoszeniu powłok z metali odpornych na
korozję. Odlew, zanurzony w elektrolicie, jest połączony z ujemnym biegunem źródła prądu,
metal natomiast, nakładany na odlew, stanowi elektrodę dodatnią lub znajduje się
w elektrolicie. Galwanizację stosuje się głównie do nanoszenia powłok miedzianych,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
30
niklowych, chromowych, cynkowych i kadmowych. Szczelność tych powłok zależy od
rodzaju, stężenia i temperatury elektrolitu oraz od gęstości prądu. W celu zwiększenia
szczelności stosuje się powłoki dwu- a nawet trójwarstwowe np. na warstwę miedzianą
nanosi się warstwę niklową. W celu uzyskania pełnej odporności na korozję, powłoki
galwaniczne poddaje się polerowaniu. W związku z tym wymagana jest bardzo gładka
powierzchnia odlewu przed procesem galwanizacji.
Cementacja polega na zanurzeniu odlewów w ciekłym metalu i dyfuzji tego metalu
w głąb odlewu oraz powstawaniu związków międzymetalicznych. Przykładem cementacji
jest cynkowanie i aluminiowanie. Cynkowanie polega na zanurzeniu dobrze oczyszczonych
odlewów w kąpieli roztopionego cynku. Na powierzchni odlewu powstaje cienka warstwa
zabezpieczająca przed korozją atmosferyczną. Aluminiowanie metodą zanurzeniową
przeprowadza się w celu ochrony odlewu przed korozją i dla podwyższenia żaroodporności
odlewów żeliwnych do ok. 950ºC.
Metalizacja natryskowa polega na natryskiwaniu na powierzchnie odlewu warstwy
ochronnej metalu stopionego w łuku elektrycznym lub w płomieniu gazowym. Służą do tego
specjalne pistolety, w których sprężone powietrze rozpyla stopiony metal na powierzchni
odlewu.
Emaliowanie jest to nanoszenie powłok ochronnych ceramicznych. Stosuje się je do
ochrony odlewów żeliwnych dla przemysłu chemicznego, odlewów sanitarnych i wyrobów
gospodarstwa domowego. Do emaliowania stosuje się łatwo topliwe szkła, rozdrobnione do
ziarn o średnicy poniżej 60 mikrometrów, z dodatkiem barwników. Podczas emaliowania
mokrego, zmielone szkło miesza się z terpentyną i olejkami. Po uzyskaniu konsystencji
pasty, nanosi się je na oczyszczoną, zimną powierzchnię odlewu. W przypadku emaliowania
suchego zmielone szkło napyla się na odlew podgrzany do temperatury ciemnowiśniowego
żaru. Po naniesieniu emalii odlewy umieszcza się w piecu i poddaje wypalaniu
w temperaturze odpowiadającej rozpływowi emalii. Po zeszkliwieniu otrzymuje się gładką,
szklista powłokę, nieprzepuszczalną dla cieczy i gazów, łatwo dającą się czyścić
i dekoracyjną.
Do powłok ceramicznych zalicza się też powłoki ze stopionego bazaltu. Stosuje się je do
zabezpieczania odlewów rur kanalizacyjnych itp. Nanoszenie powłok bazaltowych odbywa
się przez wylewanie rur ciekłym bazaltem metodą odśrodkową.
Malowanie odlewów jest najbardziej rozpowszechnionym sposobem zabezpieczania
odlewów przed korozją. Działanie farb antykorozyjnych jest dwojakie:
−
izolacja mechaniczna powierzchni odlewu przed oddziaływaniem wilgoci, tlenu i innych
substancji szkodliwych,
−
opóźnianie korozji wskutek chemicznego działania pigmentów zawartych w farbach.
Do malowania używa się:
−
farb olejnych,
−
lakierów nitro do nanoszenia na zimno i na gorąco (lakiery piecowe),
−
lakierów bakelitowych,
−
innych lakierów specjalnych.
Przed malowaniem powierzchnia odlewu powinna być oczyszczona z masy formierskiej
i innych zanieczyszczeń oraz odtłuszczona. Jako środków odtłuszczających używa się
rozpuszczalników organicznych. Najczęściej stosowane sposoby nanoszenia powłok
malarskich to malowanie natryskowe i malowanie zanurzeniowe.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
31
4.3.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do ćwiczeń.
1. Na czym polega obróbka cieplna odlewów?
2. Jakie są rodzaje obróbki cieplnej poszczególnych stopów odlewniczych?
3. Na czym polega obróbka cieplno-chemiczna odlewów?
4. Jakie są rodzaje obróbki cieplno-chemicznej poszczególnych stopów odlewniczych?
5. Jaki jest cel stosowania obróbki cieplnej odlewów?
6. W jakim celu stosuje się obróbkę cieplno-chemiczną odlewów?
7. Jakie urządzenia służą do obróbki cieplnej?
8. Co to jest korozja?
9. Jakie znasz sposoby zabezpieczania odlewów przed korozją?
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj analizy poszczególnych rodzajów obróbki cieplnej i wskaż przykłady ich
zastosowania w produkcji odlewów.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące obróbki cieplnej,
2) wypisać te rodzaje, które mają zastosowanie przy obróbce odlewów,
3) określić cechy charakterystyczne (temperatura, czas, przebieg obróbki) poszczególnych
rodzajów obróbki cieplnej,
4) przyporządkować rodzaj obróbki do rodzaju odlewu, zapisać w tabeli wg załączonego
wzoru,
5) zaprezentować efekty swojej pracy,
6) dokonać oceny pracy.
Rodzaj obróbki
Cechy charakterystyczne
Przykłady obrabianych odlewów
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
arkusz do ćwiczenia,
−
stanowisko z dostępem do Internetu,
−
filmy dydaktyczne dotyczące obróbki cieplnej,
−
przybory do pisania,
−
poradniki,
−
literatura z rozdziału 6.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
32
Ćwiczenie 2
Dobierz piec do wyżarzania ujednorodniającego drobnych odlewów staliwnych
produkowanych małoseryjnie.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się z rodzajami pieców do obróbki cieplnej staliwa,
2) wyszukać strony www z ofertami pieców,
3) zapoznać się z katalogami ofertowymi pieców,
4) dokonać analizy wybranych pieców,
5) wybrać piec umożliwiający obróbkę cieplną zgodnie z wymaganiami zapisanymi
w treści ćwiczenia,
6) wpisać dane wybranego pieca do arkusza,
7) zaprezentować efekty swojej pracy,
8) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
arkusz do ćwiczenia,
−
stanowisko z dostępem do Internetu,
−
katalogi ofertowe pieców,
−
poradniki,
−
przybory do pisania.
Ćwiczenie 3
Zabezpiecz przed korozją odlew przy pomocy metalizacji natryskowej.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się z wiadomościami na temat metalizacji natryskowej,
2) zapoznać się z instrukcją wykonania ćwiczenia,
3) przygotować stanowisko pracy,
4) wykonać ćwiczenie zgodnie z instrukcją,
5) zaprezentować efekty swojej pracy,
6) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
odlew do metalizacji natryskowej,
−
instrukcja wykonania ćwiczenia,
−
środki ochrony osobistej,
−
pistolet do metalizacji natryskowej,
−
środek zabezpieczający przed korozją,
−
poradniki.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
33
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wyjaśnić pojęcie obróbki cieplnej?
o
o
2) określić cechy poszczególnych rodzajów obróbki cieplnej?
o
o
3) dobrać rodzaj obróbki do rodzaju stopu odlewniczego?
o
o
4) dobrać rodzaj obróbki do oczekiwanych właściwości mechanicznych
odlewu?
o
o
5) wymienić rodzaje pieców stosowanych do obróbki cieplej odlewów?
o
o
6) dobrać piec do rodzaju obrabianego stopu odlewniczego?
o
o
7) dobrać piec do rodzaju obróbki?
o
o
8) dobrać piec do wielkości odlewów?
o
o
9) dobrać piec do rodzaju i wielkości produkcji?
o
o
10) zdefiniować zjawisko korozji?
o
o
11) zabezpieczyć odlew przed korozją?
o
o
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
34
5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań. Do każdego zadania dołączone są 4 możliwości odpowiedzi.
Tylko jedna jest prawidłowa.
5. Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.
6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie
na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.
8. Na rozwiązanie testu masz 50 min.
Powodzenia!
ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH
1. Wybijanie odlewu z formy może odbywać się przy pomocy
a) kraty wibracyjnej.
b) szlifierki.
c) piły taśmowej.
d) suwmiarki.
2. Układ wlewowy może być usunięty przy pomocy
a) kraty wstrząsowej.
b) oczyszczarki hydraulicznej.
c) piły taśmowej.
d) kraty wibracyjnej.
3. Ostatnią operacją oczyszczania powierzchni odlewów przed malowaniem jest
a) szlifowanie.
b) odcinanie układów wlewowych.
c) usuwanie rdzeni.
d) usuwanie zalewek.
4. Do chemicznych metod oczyszczania odlewów należy
a) oczyszczanie strumieniem wody.
b) oczyszczanie w bębnach.
c) trawienie kwasem.
d) oczyszczanie śrutem.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
35
5. Układy wlewowe odlewów precyzyjnych najłatwiej usuwa się przez
a) usuwanie na prasach.
b) odtrącanie młotkiem.
c) cięcie palnikiem gazowym.
d) obłamywanie wibracyjne.
6. Wada kształtu odlewu to
a) wypchnięcie.
b) zażużlenie.
c) przypalenie.
d) zaprószenie.
7. Wada odlewu zwana wypaczeniem jest wykrywana podczas
a) pomiar składu chemicznego materiału.
b) pomiar wytrzymałości.
c) pomiar szczelności.
d) pomiar wymiarów odlewu.
8. Badanie odlewu pod ciśnieniem wody lub powietrza służy do wykrycia
a) nieszczelności.
b) zażużlenia.
c) zaprószenia.
d) zalewki.
9. Wada odlewu zwana uszkodzeniem mechanicznym powstaje wskutek
a) niewłaściwego oczyszczania odlewu.
b) niewłaściwej konstrukcji odlewu.
c) badań mechanicznych odlewu.
d) zbyt małej wytrzymałości odlewu.
10. Wspólną cechą aparatu rentgenowskiego i defektoskopu ultradźwiękowego jest to, że
mogą służyć do badania
a) wad kształtu.
b) wad powierzchni.
c) wad składu chemicznego.
d) wad wewnętrznych.
11. Zbyt niska temperatura ciekłego metalu może spowodować powstanie wady o nazwie
a) nieszczelność.
b) zalewka.
c) niedolew.
d) zaprószenie.
12. Przyczyną wady o nazwie zalewka może być
a) niewłaściwe składanie formy.
b) niewłaściwe wyjmowanie odlewu z formy.
c) brak odpowietrzenia formy.
d) niewłaściwie wykonany rdzeń.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
36
13. Wada odlewnicza powstająca na skutek braku odpowietrzenia formy to
a) zaprószenie.
b) wgniecenie.
c) zapiaszczenia.
d) pęcherze.
14. Odlew musi być dokładnie oczyszczony i odtłuszczony do
a) badania magnetycznego.
b) oględzin powierzchni zewnętrznej.
c) badania szczelności.
d) badania własności mechanicznych.
15. Naprawa podlewu przez czopowanie polega na
a) czyszczeniu i spawaniu miejsca wadliwego.
b) wierceniu otworu w miejscu wadliwym i umieszczeniu czopa.
c) wykonaniu czopa z materiału wadliwego.
d) zastąpienia wadliwego odlewu czopem.
16. Prawidłowa kolejno zabiegów obróbki cieplnej to
a) wygrzewanie, chłodzenie, nagrzewanie.
b) grzanie, chłodzenie, nagrzewanie.
c) nagrzewanie, chłodzenie, grzanie.
d) nagrzewanie, wygrzewanie, chłodzenie.
17. Do zabiegów obróbki cieplno-chemicznej należy
a) nawęglanie.
b) hartowanie.
c) odpuszczanie.
d) wyżarzanie.
18. Hartowanie staliwa powoduje
a) zwiększenie twardości.
b) zmianę składu chemicznego.
c) zmniejszenie twardości.
d) zwiększenie plastyczności.
19. Azotowanie należy do zabiegów
a) obróbki cieplnej.
b) obróbki plastycznej.
c) obróbki cieplno-chemicznej.
d) obróbki mechanicznej.
20. Do malowania odlewów w celu ochrony przed korozją używa się
a) ciekłej miedzi.
b) lakierów bakelitowych.
c) materiałów ceramicznych.
d) ciekłego cynku.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
37
KARTA ODPOWIEDZI
Imię i nazwisko ...........................................................................................................................
Wybijanie, oczyszczanie i wykańczanie odlewów
Zakreśl poprawną odpowiedź.
Nr
zadania
Odpowiedź
Punkty
1
a
b
c
d
2
a
b
c
d
3
a
b
c
d
4
a
b
c
d
5
a
b
c
d
6
a
b
c
d
7
a
b
c
d
8
a
b
c
d
9
a
b
c
d
10
a
b
c
d
11
a
b
c
d
12
a
b
c
d
13
a
b
c
d
14
a
b
c
d
15
a
b
c
d
16
a
b
c
d
17
a
b
c
d
18
a
b
c
d
19
a
b
c
d
20
a
b
c
d
Razem:
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
38
6. LITERATURA
1. Błaszkowski K.: Technologia formy i rdzenia. WSiP, Warszawa 1979
2. Chudzikiewicz R: Mechanizacja odlewni. WN-T, Warszawa 1974
3. Gierek A. Sioda H.: Technologiczne podstawy projektowania odlewni. Wydawnictwo
„Śląsk”, Katowice 1973
4. Instytut Odlewnictwa w Krakowie: Atlas wad odlewów. Kraków 2004
5. Kniaginin G.: Staliwo metalurgia i odlewnictwo. Wydawnictwo „Śląsk”, Katowice 1977
6. Piwoński T: Odlewnictwo. PWSZ, Kraków 1969
7. Podrzucki Cz. Kalata Cz.: Metalurgia i odlewnictwo żeliwa. Wydawnictwo „Śląsk”,
Katowice 1976
8. Praca zbiorowa:. Mały poradnik odlewnika. WN-T, Warszawa 1974
9. Praca zbiorowa: Poradnik inżyniera Odlewnictwo t.I i II. WN-T, Warszawa 1986
10. Skarbiński M.: Uruchomienie produkcji w odlewni. WN-T, Warszawa 1974
11. Ziemkiewicz J.: Technologia odlewnictwa. PZWZ, Warszawa 1970
12. Strony WWW