Technik_odlewnik_311[26]_Z3.02

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Klasyfikacja i właściwości materiałów i mas formierskich. Wpływ jakości

materiałów i mas formierskich na jakość form, rdzeni i odlewów

4.1.1. Materiał nauczania
4.1.2. Pytania sprawdzające
4.1.3. Ćwiczenia
4.1.4. Sprawdzian postępów

11
11
12

4.2. Aparaty i urządzenia do badania właściwości materiałów i mas

formierskich

4.2.1. Materiał nauczania
4.2.2. Pytania sprawdzające
4.2.3. Ćwiczenia
4.2.4. Sprawdzian postępów

13
16
17
18

4.3. Zasady doboru mas. Dobór składników i sporządzanie mas formierskich

i rdzeniowych

4.3.1. Materiał nauczania
4.3.2. Pytania sprawdzające
4.3.3. Ćwiczenia
4.3.4. Sprawdzian postępów

19
24
24
25

4.4. Obieg masy, odświeżanie i regeneracja mas formierskich i rdzeniowych

w odlewni. Mechanizacja i automatyzacja przerobu mas formierskich

4.4.1. Materiał nauczania
4.4.2. Pytania sprawdzające
4.4.3. Ćwiczenia
4.4.4. Sprawdzian postępów

26
29
30
31

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik ten będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o przygotowaniu mas

formierskich i rdzeniowych. W poradniku znajdziesz:
–

wymagania wstępne określające umiejętności, jakie powinieneś posiadać, abyś mógł bez
problemów rozpocząć pracę z poradnikiem,

–

cele kształcenia czyli wykaz umiejętności, jakie opanujesz w wyniku kształcenia
w ramach tej jednostki modułowej,

–

materiał nauczania, czyli wiadomości teoretyczne konieczne do opanowania treści
jednostki modułowej,

–

zestaw pytań sprawdzających, abyś mógł sprawdzić czy opanowałeś już materiał
nauczania,

–

ćwiczenia zawierające polecenia, sposób wykonania oraz wyposażenie stanowiska pracy,
które pozwolą Ci ukształtować określone umiejętności praktyczne,

–

sprawdzian postępów pozwalający sprawdzić Twój poziom wiedzy po wykonaniu
ćwiczeń,

–

sprawdzian osiągnięć opracowany w postaci testu, który umożliwi Ci sprawdzenie
Twoich wiadomości i umiejętności opanowanych podczas realizacji programu danej
jednostki modułowej,

–

literaturę związaną z programem jednostki modułowej umożliwiającą pogłębienie Twej
wiedzy z zakresu programu tej jednostki.
Materiał nauczania został podzielony na cztery części. W pierwszej części znajdziesz

informacje  związane  z  klasyfikacją  i  właściwościami  materiałów  i  mas  formierskich.
W  części  drugiej  zawarte  zostały  opisane  aparaty  i  urządzenia  do  badania  właściwości
materiałów  i  mas  formierskich.  Informacje  na  temat  sporządzania  mas  formierskich  i  zasad
doboru składników zawarte zostały w rozdziale trzecim. Czwarty rozdział poświęcony został
odświeżaniu  i  regeneracji  mas  formierskich  i  rdzeniowych  w  odlewni  oraz  mechanizacji
i automatyzacji przerobu mas formierskich.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych

Moduł 311[26].Z3

Procesy wykonywania odlewów

311[26].Z3.01

Wykonywanie oprzyrządowania

odlewniczego

311[26].Z3.02

Przygotowanie mas formierskich

i rdzeniowych

311[26].Z3.06

Topienie stopów odlewniczych

i zalewanie form

311[26].Z3.04

Wykonywanie mechaniczne form

piaskowych i rdzeni

311[26].Z3.07

Wybijanie, oczyszczanie

i wykańczanie odlewów

311[26].Z3.05

Wykonywanie odlewów metodami

specjalnymi

311[26].Z3.08

Wykonywanie kontroli jakości

odlewów

311[26].Z3.03

Wykonywanie ręczne form

piaskowych i rdzeni

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

posługiwać się dokumentacją techniczną,

−

korzystać z różnych źródeł informacji technicznej, jak: Polskie Normy, poradniki,

−

analizować treść zadania, dobierać metody i plan rozwiązania,

−

komunikować się i pracować w zespole,

−

podejmować samodzielnie decyzje,

−

dokonywać oceny swoich umiejętności,

−

rozpoznawać tworzywa konstrukcyjne przeznaczone na oprzyrządowanie odlewnicze,

−

wykonywać podstawowe operacje technologiczne związane z przygotowaniem
i produkcją odlewów,

−

charakteryzować maszyny i urządzenia wykorzystywane w procesach wykonywania
oprzyrządowania odlewniczego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

sklasyfikować materiały formierskie i masy formierskie,

−

scharakteryzować materiały formierskie i pomocnicze wykorzystywane w procesach
technologicznych odlewni,

−

ustalić zużycie materiałów i mas formierskich,

−

ocenić wpływ jakości materiałów formierskich i mas formierskich na jakość form, rdzeni
i odlewów,

−

dobrać składniki do przygotowania masy formierskiej i rdzeniowej,

−

scharakteryzować procesy przygotowania materiałów i mas formierskich,

−

sklasyfikować i scharakteryzować maszyny i urządzenia wykorzystywane w procesach
przygotowania, odświeżania i regeneracji mas formierskich i rdzeniowych,

−

przygotować masę formierską i rdzeniową,

−

przeprowadzić badanie piasku, mas formierskich i rdzeniowych,

−

ocenić wpływ właściwości mas formierskich na jakość odlewów,

−

przeprowadzić odświeżanie i regenerację masy formierskiej zgodnie z instrukcją,

−

ocenić jakość wykonanej pracy,

−

zastosować zasady eksploatacji maszyn i urządzeń do przerobu materiałów i mas
formierskich,

−

scharakteryzować systemy automatycznego sterowania przerobem mas formierskich,

−

posłużyć się dokumentacją technologiczną, Dokumentacją Techniczno-Ruchową maszyn
i urządzeń, Polskimi Normami i normami branżowymi,

−

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz
ochrony środowiska.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Klasyfikacja i właściwości materiałów i mas formierskich.

Wpływ jakości materiałów i mas formierskich na jakość
form, rdzeni i odlewów

4.1.1. Materiał nauczania

Materiały formierskie służą po odpowiedniej przeróbce do wykonywania form i rdzeni.

Główne materiały formierskie to:

−

piaski formierskie - niektóre z sypkich i luźnych skał osadowych, składające się głównie
z  ziarn  kwarcu  o  nieregularnych  kształtach,  gdzie  zawartość  osnowy  ziarnowej  wynosi
minimum 65% ciężaru. W piaskach tych może występować naturalne lepiszcze mineralne
w  ilości  do  35%.  Poza  piaskami  formierskimi  mogą  być  stosowane  inne  minerały
charakteryzujące się wysoką ognioodpornością oraz posiadające mniejszą rozszerzalność
cieplną  jak  np. korund  naturalny  i sztuczny, mulit, szamot, magnezyt, chromit, silimanit
i cyrkon,

−

gliny formierskie zawierające powyżej 50% lepiszcza.

Rys. 1. Klasyfikacja materiałów formierskich

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Pomocniczym materiałem formierskim zazwyczaj są różnego rodzaju spoiwa

pochodzenia  organicznego  i  nieorganicznego,  służące  do  spajania  ze  sobą  luźnych  ziaren
piasku,  jak:  oleje  roślinne,  kalafonia,  dekstryna,  melasa,  szkło  wodne,  żywice  syntetyczne
i  w  coraz  większym  zakresie  żywice  szybkoutwardzalne  na  zimno  i  na  gorąco.

Tabela 1. Rodzaje spoiw

Naturalne spoiwa

( gliny)

Spoiwa

organiczne

Spoiwa

nieorganiczne

– gliny bentonitowe

(montmorylonity)

– gliny kaolinitowe

(kaolinity)

–  żywice
–  oleje
–  dekstryna
–  ług posiarczynowy
–  melasa

−

cement portlandzki

−

gips

−

szkło wodne sodowe

−

krzemian etylu

Do pomocniczych materiałów zaliczamy również materiały chroniące masę przed

przypaleniem się jej do powierzchni odlewu (grafit, pył węglowy, węgiel drzewny), materiały
zwiększające przepuszczalność (torf, trociny), pudry formierskie (likopodium, talk).

Masą formierską lub rdzeniową nazywa się mieszaninę głównych i pomocniczych

materiałów formierskich z wodą, dobranych w odpowiednich proporcjach i odpowiednio
przygotowanych. Masy formierskie i rdzeniowe można sklasyfikować zależnie od:

−

przeznaczenia:
-  na formy dla odlewów staliwnych,
-  na formy dla odlewów żeliwnych,
-  na formy dla odlewów z metali nieżelaznych,

−

zastosowania przy formowaniu:
-  masy formierskie przymodelowe,
-  masy formierskie wypełniające,
-  masy formierskie jednolite,
-  masy rdzeniowe,

−

konsystencji:
- sypkie,
- ciekłe,

−

rodzaju osnowy:
-  kwarcowe,
-  szamotowe,
-  magnezytowe,
-  chromitowe i inne,

−

rodzaju spoiwa:
-  kaolinitowe (zawierające gliny ogniotrwałe),
-  bentonitowe,
-  olejowe,
-  żywiczne,
-  ze szkłem wodnym,
-  cementowe i inne,

−

rodzaju technologii formowania:
- masy do formowania ręcznego,
- masy do formowania na wstrząsarkach,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

- masy do formowania pod wysokimi naciskami,
- masy do formowania skorupowego i inne,

−

stopnia zużycia:
-  wyjściowe,
-  odświeżane,
-  obiegowe (używane),
-  zużyte,

−

składu,

−

jakości.
Najwyższe wymagania stawiane są masom przymodelowym i rdzeniowym. Dotyczy to

takich właściwości, jak: ogniotrwałość, płynność, osypliwość i wytrzymałość. Jedynie
przepuszczalność, w przypadku mas przymodelowych, może być niższa niż masy
wypełniającej, a związane to jest z gładkością powierzchni odlewu.

Wymogi stawiane masie wypełniającej są znacznie niższe w porównaniu z masami

omawianymi powyżej. Powinna ona posiadać jedynie wyższą przepuszczalność ze względu
na konieczność odprowadzania większej ilości gazów na zewnątrz formy. Najczęściej jako
masę wypełniającą stosuje się masę obiegową, oczywiście po odpowiedniej przeróbce.

Masa jednolita jest masą, której właściwości powinny być zbliżone do masy

przymodelowej, z tym jednak, że wymagana jest wyższa przepuszczalność.

Masa wyjściowa jest masą sporządzoną ze świeżych materiałów formierskich.
Po wybiciu gotowych odlewów z formy mamy do czynienia z masą obiegową (używaną).
Masą odświeżaną nazywamy masę obiegową, do której dodano określoną ilość świeżych

materiałów

formierskich

celu

utrzymania

parametrów

technologicznych

i wytrzymałościowych na odpowiednim poziomie.

W celu zapobieżenia przywieraniu ziarenek piasku do powierzchni odlewu stosuje się

różnego  rodzaju  pokrycia  form.  Rozróżnia  się  pokrycia  suche  i  mokre.  Najczęściej  do
pokrywania  (nakurzania)  form  mokrych  stosuje  się  grafit.  Bywa  on  używany  również  do
wyrobu  czernidła  z  dodatkiem  wody  i  gliny.  Drugim  często  używanym,  zwłaszcza
w  produkcji  odlewów  aluminiowych,  materiałem  na  pokrycie  form  jest  mączka  kwarcowa.
Ponadto  stosuje  się  w  tym  celu:  pył  siarkowy do  odlewów ze  stopów magnezu, pył z  węgla
drzewnego do odlewów żeliwnych lanych do form mokrych.

Części modeli, skrzynek rdzeniowych oraz części składowe formy przed przystąpieniem

do formowania przesypuje się proszkami rozdzielczymi, tj. pyłem kwarcowym, kredą,
talkiem i likopodium sztucznym, składającym się z próchna, mączki kostnej, pyłu korkowego.

Jakość i przydatność materiałów formierskich zależy od zespołu ich właściwości.

Prawidłowo wykonane masy formierskie powinny się odznaczać przepuszczalnością,
spoistością, plastycznością, ogniotrwałością i wytrzymałością mechaniczną.

Przepuszczalność mas formierskich, tj. ich zdolność do przepuszczania gazów, mierzy się

ilością gazów przepływających w jednostce czasu przez jednostkę objętości masy. Jest ona
zależna bezpośrednio od kształtu, wielkości i ilości wolnych przestrzeni między ziarnami
osnowy.

Spoistość (wytrzymałość) mierzy się po zagęszczeniu masy. Jest to odporność

znormalizowanej próbki masy formierskiej na ściskanie i ścinanie. Spoistość charakteryzuje
w pewnej mierze odporność mas formierskich na wstrząsy i uderzenia formą lub rdzeniem
podczas przenoszenia albo zalewania formy. Forma z masy o małej wytrzymałości może ulec
odkształceniu, w wyniku czego nastąpi zmiana kształtu wnęki formy i odlewu.

Plastyczność charakteryzuje zdolność mas formierskich do zachowania kształtów

odciśniętych w nich za pomocą modelu lub skrzynki rdzeniowej.

Masy formierskie wykazują w wysokiej temperaturze skłonności do sklejania się ze sobą,

czyli spiekania. Temperatura, w której rozpoczyna się spiekanie, jest miarą spiekalności,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

tj.  ognioodporności.  Ognioodporność  jest  to  wskaźnik  charakteryzujący  odporność  masy  na
cieplne  oddziaływanie  ciekłego  stopu.  Masa  o  odpowiedniej  ognioodporności  nie  powinna
topić  się  ani  mięknąć  pod  cieplnym  działaniem  ciekłego  stopu  zalanego  do  formy.
Nieodpowiednia ognioodporność sprzyja powstawaniu wżerów. Stopione części masy zostają
niekiedy uniesione w głąb formy i pozostają w odlewie jako zapiaszczenia lub zażużlenia.

Trwałość mas to zdolność do zachowywania dobrych właściwości formierskich po

kilkakrotnym ich użyciu. Określa się ją stopniem pogorszenia jej właściwości po zalaniu
formy ciekłym metalem.

Podatność jest zdolnością masy formierskiej i rdzeniowej do poddawania się naciskom

wywieranym na nią przez kurczący się w wyniku stygnięcia odlew. W przypadku mas o małej
podatności może nastąpić pęknięcie odlewu.

Masy formierskie, a szczególnie masy rdzeniowe, wykazują dużą szkodliwość dla

otoczenia.  Szkodliwość  ta  występuje  na  wszystkich  stanowiskach  pracy,  poczynając  od
transportu  i  przygotowania  surowców  i  materiałów  wyjściowych,  kończąc  na  wybijaniu
i oczyszczaniu odlewów, a także podczas procesu regeneracji i po wywiezieniu zużytej masy
na  hałdę.  Zagrożenie  związane  jest  przede wszystkim  z  występowaniem  szkodliwych  pyłów
oraz  gazów,  także  substancji  żrących  i  szkodliwych.  W  procesach  przygotowania  masy
formierskiej  występuje  również  wiele  zagrożeń  urazowych,  wynikających  z  kontaktu
z  ruchomymi  elementami  napędu  oraz  częściami  roboczymi  maszyn  i  urządzeń  do
przygotowania  i  przerobu  mas,  zagrożenie  upadkiem  z  pomostów  obsługi  urządzeń  czy
porażeniem  prądem  elektrycznym.  Do  wielu  wypadków  dochodzi  zwłaszcza  w  czasie  prac
w  przestrzeniach  roboczych  maszyn  i  urządzeń  w  wyniku  braku  wymaganych  zabezpieczeń
(np.  przed  niezamierzonym  ich  uruchomieniem)  lub  wykonywania  pracy  bez  usunięcia
występujących  zagrożeń  (np.  w  czasie  ruchu  maszyny).  Szczegółowe  zagadnienia  związane
z przestrzeganiem bezpieczeństwa i higieny pracy zostały omówione w jednostce modułowej
Przestrzeganie

wymagań

bezpieczeństwa

higieny

pracy,

ochrony

przepisów

przeciwpożarowych i ochrony środowiska 311[26].O1.01.

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie znasz materiały formierskie?
2.  Co nazywamy masą formierską?
3.  Jakie znasz rodzaje mas formierskich w zależności od przeznaczenia?
4.  Jakie znasz rodzaje mas formierskich w zależności od zastosowania przy formowaniu?
5.  Jakie znasz rodzaje mas formierskich w zależności od rodzaju spoiwa?
6.  Jakie znasz rodzaje mas formierskich w zależności od stopnia zużycia?
7.  Jakimi własnościami charakteryzują się masy formierskie?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie1

Masy formierskie charakteryzują się specyficznymi własnościami, które mają wpływ na

jakość odlewanych przedmiotów. Wymień i scharakteryzuj te własności.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) dobrać partnerów do pracy w grupie,
2) odpowiedzieć na pytanie: jakie własności posiadają masy formierskie?,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3)  scharakteryzować własności mas formierskich,
4)  wpisać wszystkie własności,
5)  uporządkować zapisy,
6)  zaprezentować efekty pracy grupy na forum grupy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

duże arkusze papieru,

−

tablica flip-chart.

Ćwiczenie 2

Otrzymasz próbki mas formierskich. Twoim zadaniem jest rozpoznanie rodzaju masy

formierskiej i jej przeznaczenia.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z otrzymanymi próbkami mas formierskich,
2)  rozpoznać rodzaje mas formierskich,
3)  wymienić przeznaczenie rozpoznanych mas,
4)  zaprezentować efekt swojej pracy nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

próbki mas formierskich.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

sklasyfikować materiały i masy formierskie?



scharakteryzować masy formierskie?



scharakteryzować materiały pomocnicze wykorzystywane
w procesach odlewniczych?



wymienić własności mas formierskich?



scharakteryzować własności mas formierskich?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Aparaty i urządzenia do badania właściwości materiałów

i mas formierskich

4.2.1. Materiał nauczania

Ze względu na rosnące wymagania dotyczące jakości produkowanych odlewów

obowiązkowa  staje  się  kontrola  jakości  surowców  i  materiałów  stosowanych  do
wykonywania  mas  formierskich  i  rdzeniowych  jak  również  kontrola  własności
technologicznych  mas.  Podobnie  jak  i  dla  innych  materiałów  konstrukcyjnych  określa  się
podstawowe  właściwości  wytrzymałościowe,  takie  jak:  wytrzymałość  na  ściskanie,
rozciąganie, zginanie i ścinanie.

W warunkach laboratoryjnych oznaczenie wszystkich właściwości wytrzymałościowych

mas  formierskich  wykonuje  się  na  specjalnych  kształtkach,  sporządzonych  za  pomocą
urządzenia  zwanego  ubijakiem  laboratoryjnym  w  specjalnych  foremkach.  Standardowy
stopień  zagęszczenia  masy  w  foremce  uzyskuje  się  przez  trzykrotne  uderzenie  ciężarkiem
opuszczanym z wysokości określonej przez krzywkę ubijaka.
Na  rysunku  poniżej  pokazany  został  przykład  ręcznego  i  półautomatycznego  ubijaka
służącego  do  wykonywania  kształtek  laboratoryjnych  z  materiałów  formierskich
przeznaczonych do badania własności mas.

Rys. 2. Ubijaki laboratoryjne: a) ręczny, b) półautomatyczny [4]

Za pomocą ubijaków sporządza się trzy rodzaje kształtek laboratoryjnych: walcowe,

ósemkowe i podłużne. Kształtki walcowe stosowane są do oznaczenia wytrzymałości na
ściskanie i ścinanie dla wszystkich rodzajów mas oraz wytrzymałości na rozciąganie tylko dla
mas wilgotnych. Kształtki ósemkowe stosuje się do oznaczenia wytrzymałości na rozciąganie
dla mas w stanie suchym i mas utwardzanych chemicznie. Kształtki podłużne stosuje się do
oznaczania wytrzymałości na zginanie dla wszystkich rodzajów mas formierskich.

Oznaczenie wszystkich właściwości wytrzymałościowych oprócz wytrzymałości

na  zginanie  w  stanie  wilgotnym  przeprowadza  się  na  uniwersalnym  aparacie  typu  LRu
z  zastosowaniem  odpowiednich  zestawów  szczęk  lub  uchwytów,  zamontowanych
w  odpowiednich  osiach,  umożliwiających  zmianę  zakresu  pomiarowego  w  zależności
wytrzymałości badanej masy formierskiej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 3. Aparat do pomiaru wytrzymałości mas formierskich LRuE-2e [4]

Aparat LRuE-2e służy do badania własności wytrzymałościowych znormalizowanych

próbek mas formierskich i rdzeniowych w stanie wilgotnym, wysuszonym lub chemicznie
utwardzonym. Dane z aparatu mogą być przekazane do komputera klasy PC i tam poddane
analizie.

Uniwersalny aparat do pomiaru wytrzymałości mas formierskich LRu-2 (przedstawiony

na  rys.  4)  służy  do  pomiaru  wytrzymałości  kształtek  laboratoryjnych  w  stanie  wilgotnym,
wysuszonym  lub  utwardzonym,  wykonanych  z  mas  formierskich  i  rdzeniowych.
Aparat  umożliwia  pomiar  wytrzymałości  na:  ściskanie,  ścinanie,  rozszczepianie,  podwójne
ścinanie,  rozciąganie  i  zginanie  oraz  pomiar  kąta  przegięcia.  Dane  z  aparatu  mogą  być
przekazane do komputera klasy PC i tam poddane analizie.

Rys. 4. Uniwersalny aparat do pomiaru wytrzymałości mas formierskich LRu-2 [4]

W zależności od wytrzymałości danej masy formierskiej do oznaczania wytrzymałości na

ściskanie  uchwyty  aparatu  montuje  się  w  osiach  odpowiadających  optymalnemu  zakresowi
pomiarowemu  (rys.  5a).  Pomiaru  zwykle  dokonuje  się  na  co  najmniej  trzech  próbkach.
Z  otrzymanych  wyników  należy  obliczyć  średnią  arytmetyczną.  Podobnie,  jak  w  przypadku
oznaczania  wytrzymałości  na  ściskanie  oznaczanie  wytrzymałości  na  ścinanie  wykonywane
jest  na  tym  samym  aparacie,  pomiar  wykonywany  jest  na  próbkach  walcowych
z  zastosowaniem  specjalnych  podstawek  (rys.  5b).  Dobór  zakresu  pomiarowego  zależy  od
charakterystyki  badanej  masy  formierskiej.  Zasady  pomiaru  są  identyczne  jak  w  przypadku
oznaczania wytrzymałości na ściskanie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Oznaczanie wytrzymałości na zginanie mas suchych i utwardzonych wykonuje się

z wykorzystaniem uniwersalnego aparatu LRu. Do wykonania pomiaru tej właściwości
wytrzymałościowej wymagane jest zastosowanie specjalnej podstawki pod próbkę (rys. 5c).

Rys. 5. Zamocowana próbka masy formierskiej do badań wytrzymałości na:

a) ściskanie, b) ścinanie, c) zginanie [4]

Badanie właściwości technologicznych mas formierskich polega między innymi na

badaniu  przepuszczalności  i  osypliwości.  Do  oznaczenia  przepuszczalności  masy  w  stanie
wilgotnym pomiaru dokonuje się na próbkach walcowych bezpośrednio po ich zaformowaniu
(zagęszczeniu)  w  tulejkach,  a  przed  ich  wyjęciem.  Do  pomiaru  przepuszczalności  mas
formierskich  służy  aparat  LPiR-2e  (rys.  6).  Wykorzystywany  jest  do  pomiaru
przepuszczalności odlewniczych materiałów formierskich (np. mas formierskich i rdzeniowych
w stanie wilgotnym, wysuszonym lub utwardzonym, piasków kwarcowych, itp.). Urządzenie
posiada  wyjście  dla  przesłania  danych  do  komputera  PC  celem  rejestracji,  archiwizacji  lub
dalszej obróbki.

Rys. 6. Aparat do pomiaru przepuszczalności mas formierskich LPiR-2e [4]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Oznaczenie osypliwości masy formierskiej wykonuje się na próbkach walcowych,

identycznych jak w przypadku innych właściwości, za pomocą aparatu LS (rys. 7).

Rys. 7. Aparat do pomiaru osypliwości mas formierskich LS [3]

Do oznaczania składu ziarnowego materiałów sypkich, takich jak: piaski odlewnicze

i szklarskie, kruszywa, itp. służy przesiewacz laboratoryjny (rys. 8).

Urządzenie pozwala

dokonywać analizy ziarnowej w stanie suchym lub z przemywaniem wodą. Na podstawie
analizy ziarnowej określa się takie wskaźniki jak: średnia wielkość ziarna, frakcja główna
i wskaźnik jednorodności.

Rys. 8. Przesiewacz laboratoryjny LPzE-2e [3]

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jakie podstawowe właściwości mas formierskich określa się w warunkach

laboratoryjnych?

2.  W jaki sposób wykonuje się próbki do badań?
3.  Jakie aparaty służą do oznaczania właściwości wytrzymałościowych mas formierskich?
4.  Na czym polega badanie właściwości technologicznych mas formierskich?
5.  Jakie aparaty służą do oznaczania właściwości technologicznych mas formierskich?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj kształtki laboratoryjne walcowe do oznaczania podstawowych właściwości

wytrzymałościowych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z treścią zadania (tekst przewodni do wykonania ćwiczenia),
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  sprawdzić stan techniczny sprzętu wykorzystywanego do wykonania ćwiczenia,
4)  zapoznać się z zasadami sporządzania próbek laboratoryjnych,
5)  sporządzić kształtki laboratoryjne walcowe do badań wytrzymałościowych,
6)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7)  dokonać oceny ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

instrukcja do wykonania ćwiczenia zawierająca dokumentację zadania,

–

masa formierska,

–

foremki,

–

ubijak laboratoryjny,

–

kartki papieru.

Ćwiczenie 2

Wykonaj badanie próbki masy formierskiej na ściskanie.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z treścią zadania (tekst przewodni do wykonania ćwiczenia),
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  sprawdzić stan techniczny sprzętu wykorzystywanego do wykonania ćwiczenia,
4)  zapoznać się z zasadami oznaczania wytrzymałości na ściskanie,
5)  wykonać badanie próbki na ściskanie,
6)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7)  dokonać oceny ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

instrukcja do wykonania ćwiczenia zawierająca dokumentację zadania,

–

kształtki laboratoryjne walcowe,

–

uniwersalny aparat do pomiaru wytrzymałości mas formierskich,

–

kartki papieru.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

scharakteryzować rodzaje kształtek laboratoryjnych?



sporządzić kształtki laboratoryjne do badań wytrzymałościowych
mas formierskich?



scharakteryzować rodzaje aparatów i urządzeń do badania
właściwości mas formierskich?



oznaczyć właściwości wytrzymałościowe mas formierskich?



oznaczyć właściwości technologiczne mas formierskich?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Zasady doboru mas. Dobór składników i sporządzanie mas

formierskich i rdzeniowych

4.3.1. Materiał nauczania

Masy formierskie przygotowuje się ze świeżego piasku i gliny z dodatkiem używanej

masy i domieszek. Technologie przygotowania mas formierskich  i rdzeniowych  są podobne.
Przebiegają przy użyciu odpowiednich  maszyn  i urządzeń, które mogą pracować pojedynczo
lub  połączone  w  zespoły.  Przygotowanie  mas  składa  się  zwykle  z  operacji  suszenia,
rozdrabniania,  przesiewania,  odpylania,  segregacji,  chłodzenia,  dozowania,  mieszania,
spulchniania  oraz  występujących  czasem  dodatkowo  operacji  regeneracji  i  powlekania
piasków (rys. 9).

Spośród materiałów stosowanych na osnowę mas największe zastosowanie

znajdują  piaski  kwarcowe,  w  mniejszym  zakresie  piaski:  cyrkonowy,  chromitowy,
oliwinowy,  magnezytowy,  korundowy,  glinokrzemianowy,  szamotowy  i  węglowy.  Innymi
składnikami  mas  są  materiały  wiążące  lub  spoiwa,  do  których  należą  między  innymi:  glina
formierska, gips, cement, szkło wodne, fosforany (najczęściej fosforan glinu), krzemian etylu,
krzemionka  koloidalna,  alkoholany  (glinu  lub  cyrkonu),  oleje  (głównie  olej  lniany),  żywice
syntetyczne

(najczęściej

fenolowo-formaldehydowe,

mocznikowo-formaldehydowe,

melaminowo-formaldehydowe, poliestrowe), ług posiarczynowy, spoiwa organiczne (skrobia,
melasa) i produkty smołowe.

Poza materiałami wiążącymi do mas formierskich dodaje się jeszcze składniki

podwyższające ognioodporność. Są to:

−

pył węglowy, stosowany do mas formierskich na odlewy z żeliwa oraz odlewy
z niektórych metali nieżelaznych,

−

pył koksowy, używany głównie do mas rdzeniarskich.
Do masy formierskiej, prócz wymienionych składników dodaje się ponadto składniki

rozluźniające i poprawiające przepuszczalność formy (torf włóknisty, trociny, paździerze itp.)
oraz utrzymujące wilgoć.

Właściwie przygotowane masy formierskie powinny charakteryzować się następującymi

cechami:

−

dobrą plastycznością – zdolnością przyjmowania kształtu według modelu i zachowania
tegoż kształtu,

−

dużą spoistością cząstek masy formierskiej zapewniająca odporność na wszelkiego
rodzaju wstrząsy i ciśnienie hydrostatyczne wlewanego metalu,

−

znaczną odpornością na wysoką temperaturę płynnego metalu,

−

wystarczającą przepuszczalnością gazów i par powstałych w czasie odlewania i podczas
procesu stygnięcia metalu w formie odlewniczej,

−

zdolnością zachowania pełnej przydatności do wielokrotnego użycia w formie domieszek
do nowych mas,

−

łatwością oddzielania się od ścian gotowego odlewu w czasie wybijania.

Ilość i rodzaj materiałów formierskich wprowadzanych do masy zależą przede wszystkim

od przeznaczenia masy, czyli od:

−

rodzaju stopu,

−

masy, grubości ścianki i kształtu odlewu,

−

wymaganej dokładności wymiarowej,

−

technologii wykonania formy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Dla odlewów ciężkich i często średnich stosuje się masy przymodelowe i wypełniające,

natomiast dla większości odlewów średnich i małych - masę jednolitą.

Masę formierską sporządza się poprzez dokładne wymieszanie jej składników, które ma

na  celu  ujednorodnienie  składu  masy.  Stwierdzenie  to  nie  dotyczy  mas  syntetycznych,
w  których  skład  wchodzą:  piasek  formierski,  spoiwo  (glina  formierska)  i  woda.  W  tym
przypadku,  oprócz  ujednolicenia  składu,  mieszanie  ma  na  celu  dokładne  i  równomierne
rozprowadzenie  na  powierzchni  ziarn  piasku  mieszaniny  gliny  z  wodą  oraz  połączenie  jej
z powierzchnią ziarn osnowy.

Rys. 9. Schemat przygotowania masy formierskiej

Rdzenie wykonuje się z masy rdzeniowej. Sporządza się je z piasków kwarcowych

z niewielkimi dodatkami glin i materiałów wiążących. Ponieważ rdzenie w czasie
wypełniania formy ciekłym metalem znajdują się w trudniejszych warunkach niż forma, więc
masy rdzeniowe powinny odznaczać się lepszymi własnościami niż masy formierskie, a więc
muszą być bardziej wytrzymałe i odznaczać się większą ogniotrwałością. Ponadto masy te
powinny być mało gazotwórcze, niehigroskopijne i łatwo dawać się usuwać z zakrzepniętego
odlewu.

SPOIWO

PIASEK

FORMIERSKI

suszenie

przesiewanie

mielenie

i ujednorodnianie

dawkowanie składników

i mieszanie

mieszanie i nawilżanie

MASA

FORMIERSKA

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Do mieszania mas formierskich stosowane są mieszarki skrzydłowe, łopatkowe

i krążnikowe. Mieszarki te realizują trzy elementarne procesy mieszania mas:

−

przerzucanie,

−

ugniatanie,

−

rozcieranie.
Proces przerzucania ma na celu ujednorodnienie składu masy, tak aby udział jej

składników  w  dowolnie  pobranej  objętości  był  jednakowy.  Pozostałe  dwa  procesy  stanowią
uzupełnienie procesu przerzucania. Proces ugniatania wywołany jest toczeniem się krążników
po  nawilżonej  masie  z  jednoczesnym  naciskiem  spowodowanym  ciężarem  krążników  oraz
siłą  sprężyn.  Rozcieranie  wywołane  jest  poślizgiem  warstw  masy  z  jednoczesnym  obrotem
ziarn.  Umożliwia  on  równomierne  rozprowadzenie  mieszaniny  wodno-glinowej  i połączenie
jej  z  ziarnami  osnowy  piaskowej.  Na  rysunku  10  przedstawiono  mieszarkę  krążnikową
laboratoryjną.  Mieszarka  laboratoryjna  przeznaczona  jest  do:  sporządzania  mas  formierskich
i  rdzeniowych,  powlekania  piasków  żywicą  oraz  do  rozdrabniania  i  mielenia  materiałów
ceramicznych.

Rys. 10. Mieszarka laboratoryjna krążnikowa LM-2e [4]

Istotnym czynnikiem decydującym o właściwościach otrzymanej masy jest czas

mieszania. Masy syntetyczne wymagają dłuższego czasu mieszania, potrzebnego do
zrealizowania wszystkich procesów, o których była mowa powyżej, w porównaniu z masami,
które wymagają tylko procesu przerzucania (np. masy ciekłe). Po wymieszaniu masy należy
pozostawić w odstojnikach - czas odstawania ok. 30 min.

Technologia wytwarzania form w masach wilgotnych jest najbardziej popularną

w aspekcie wykonywania odlewów ze stopów żelaza. Przygotowanie mas wilgotnych
z lepiszczem bentonitowym lub gliną

rozpoczyna się od wymieszania osnowy ziarnowej,

lepiszcza, lub gliny oraz innych dodatków. Typowe składy i właściwości mas formierskich
z lepiszczem bentonitowym przedstawia tabela 2.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 2. Typowe składy i właściwości mas formierskich z bentonitem [1]

W przypadku dodatku pyłu węglowego do masy formierskiej, ogólną

zasadą jest

wprowadzenie go w ilości od 2 - 3% (w przypadku małych odlewów) do 7 - 8%
(w przypadku dużych odlewów). Zbyt duży dodatek pyłu węglowego może spowodować

powstanie wady nakłuć

w odlewach. Stosowane są także różne zamienniki pyłu węglowego

i dodatki będące nośnikiem węgla błyszczącego. Są

one na ogół dodawane w nieco innych

ilościach niż

pył węglowy. Dodatki skrobiowe (np. skrobia i dekstryny) stosowane są głównie

do mas formierskich przeznaczonych do wykonywania odlewów staliwnych. Poprawiają

one

wytrzymałość

masy formierskiej i zmniejszają jej skłonność do powodowania wad odlewów

związanych z rozszerzalnością

masy formierskiej. Skuteczny dodatek spoiwa zbożowego

do masy świeżej wynosi zwykle 0,5 - 0,75%. Część

tego dodatku ulega rozkładowi

termicznemu w procesie zalewania, dlatego też

zaleca się dodatek spoiwa skrobiowego

w ilości 0,1 - 0,25% po każdym cyklu odlewania.

Masy cementowe zastosowano w odlewnictwie przed kilkudziesięciu laty, jako pierwsze

masy samoutwardzalne, eliminujące konieczność

kłopotliwego suszenia form i rdzeni.

Najczęściej podkreślanymi zaletami tych mas jest ich wysoka wytrzymałość

po utwardzeniu

i dokładność

wymiarowa uzyskiwanych odlewów. Podstawowe wady mas cementowych to

długi czas utwardzania, obniżona wytrzymałość

w podwyższonych temperaturach oraz

przywieranie  masy  do  drewnianego  oprzyrządowania  modelowego.  Jako  spoiwo  stosowany
jest  najczęściej  cement  portlandzki  (krzemianowy),  a  w  niektórych  przypadkach  znacznie
droższe  cementy  glinowe,  które  są

korzystniejsze w aspekcie czasu utwardzania

i ognioodporności. Ze względów praktycznych (suszenie form) dąży się

maksymalnego

obniżenia zawartości wody w masie formierskiej. Stosunek wodno-cementowy powinien
jednak zapewniać

prawidłowy proces utwardzania mas i powinien wynosić latem około 0,8,

a w miesiącach zimowych około 0,6. Zbyt mała ilość

wody powoduje osypliwość form

i rdzeni, natomiast zbyt duża wyraźnie opóźnia proces wiązania mas. Mogą

być stosowane

dodatki aktywujące proces wiązania cementu. Są

to przyspieszacze o działaniu

mechanicznym (grafit o dużym stopniu rozdrobnienia), termicznym (pył

aluminiowy)

i chemicznym (szkło wodne, cement glinowy, melasa, dekstryna). Dodatek do masy
cementowej wodnych roztworów soli przyspiesza wiązanie i pozwala na uzyskanie wyższych
(nawet o 100%) własności mechanicznych. Przebieg reakcji utwardzania mas cementowych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

zależy także od temperatury otoczenia, stąd stosowany jest także zabieg powierzchniowego
podsuszania form i rdzeni. Masy można sporządzać

w każdego rodzaju mieszarkach,

mieszając składniki suche i dodając wodę

i aktywatory.

Masy ze szkłem wodnym utwardzanym estrami stosuje się

do wykonywania form i rdzeni

dla  odlewów  ze  stopów  żelaza  i  metali  nieżelaznych.  Spoiwem  w  tych  masach  jest  szkło
wodne  sodowe  utwardzane  dodatkiem  nieaktywowanych,  lub  aktywowanych  estrów
produkowanych  w  Polsce  w  pięciu  odmianach,  zapewniających  uzyskanie  różnych  czasów
utwardzania  mas  (od  10  minut  do  3  godzin).  Przy  doborze  utwardzacza  należy  brać

pod

uwagę

takie czynniki, jak temperatura otoczenia, wymagana zdolność masy do formowania,

rodzaj stosowanej mieszarki, a także wielkość

wykonywanych form i rdzeni.

Wzrost zawartości w masie szkła wodnego powoduje zwiększenie jej wytrzymałości,
ale równocześnie pogorszenie wybijalności, czyli zdolności usuwania odlewu z formy
i rdzenia z odlewu. W celu poprawy wybijalności mas stosowane są

pewne ilości materiałów

organicznych i nieorganicznych, a także procesy wytwarzania szkła wodnego, poprawiające
jego strukturę

koloidalną i charakterystykę wiązań chemicznych. Do wykonywania form

i rdzeni można stosować

modele i rdzennice drewniane, metalowe i z tworzyw sztucznych.

Usuwanie oprzyrządowania następuje po upływie 15 do 60 minut od wykonania formy lub
rdzenia (w zależności od zastosowanego utwardzacza estrowego), natomiast proces zalewania
można rozpocząć

po 4 do12 godzin od wykonania formy lub rdzenia (w zależności od ich

wielkości).

Tabela 3. Zużycie spoiw, utwardzaczy, katalizatorów i dodatków do mas [1]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie operacje składają się na proces przygotowania mas formierskich?
2.  Jakie materiały stosowane są na osnowy mas formierskich?
3.  Jakie materiały stosowane są na spoiwa mas formierskich?
4.  Jaki wpływ na własności masy formierskiej mają pył węglowy i koksowy?
5.  Od czego zależy dobór składników masy formierskiej?
6.  Jakich urządzeń używa się do sporządzania masy formierskiej?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przygotuj wilgotną masę formierską przeznaczoną do wykonania odlewu ze stopów

żelaza.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z treścią zadania (tekst przewodni do wykonania ćwiczenia),
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  sprawdzić stan techniczny sprzętu wykorzystywanego do wykonania ćwiczenia,
4)  zapoznać się z zasadami sporządzania mas formierskich,
5)  sporządzić masę formierską,
6)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7)  dokonać oceny ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

instrukcja do wykonania ćwiczenia zawierająca dokumentację zadania,

–

piasek formierski,

–

spoiwo,

–

woda,

–

mieszarka,

–

pisaki,

–

kartki papieru.

Ćwiczenie 2

Przygotuj masę rdzeniową przeznaczoną na rdzenie odlewnicze.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z treścią zadania (tekst przewodni do wykonania ćwiczenia),
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  sprawdzić stan techniczny sprzętu wykorzystywanego do wykonania ćwiczenia,
4)  zapoznać się z zasadami sporządzania mas rdzeniowych,
5)  sporządzić masę rdzeniową,
6)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7)  dokonać oceny ćwiczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

instrukcja do wykonania ćwiczenia zawierająca dokumentację zadania,

–

piasek formierski kwarcowy,

–

spoiwo,

–

mieszarka,

–

pisaki,

–

kartki papieru.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

scharakteryzować procesy przygotowania mas formierskich?



scharakteryzować składniki masy formierskiej?



dobrać składniki do przygotowania masy formierskiej i rdzeniowej?



przygotować masę formierską?



przygotować masę rdzeniową?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Obieg masy, odświeżanie i regeneracja mas formierskich

i rdzeniowych w odlewni. Mechanizacja i automatyzacja
przerobu mas formierskich

4.4.1. Materiał nauczania

Według kryterium uwzględniającego stopień zużycia masy formierskiej można wyróżnić

masy:
–

wyjściowe – sporządzone z samych świeżych materiałów formierskich, przy czym do
świeżych materiałów zalicza się również regenerat, czyli odzyskaną osnowę piaskową,

–

używane – przynajmniej raz wykorzystane do sporządzenia formy, w której został
wykonany odlew,

–

odświeżone – masy używane, do których dodano odpowiednią ilość świeżych materiałów
formierskich,

(regenerat,

lepiszcze,

woda).

Proces

odświeżania

może

być

przeprowadzony tylko w przypadku mas trwałych, czyli tych, w których podczas
wiązania nie zachodzi nieodwracalna reakcja,

–

zużyte – masy formierskie nie nadające się do dalszego użytkowania.
Masa formierska używana wybita ze skrzynek formierskich po zalaniu formy metalem

jest  zbrylona  i  zawiera  odpadki  metalowe,  szpilki,  zastygłe  bryłki  metalu  itp.  Utrudnia  to
dalszą  przeróbkę  masy  i  formowanie  oraz  może  być  przyczyną  powstawania  wadliwych
odlewów.  Odświeżanie  masy  używanej  polega  na  rozdrabnianiu  grud  przez  rozgniatanie
w  gniotownikach  lub  kruszarkach  i  oczyszczeniu  z  części  metalowych  najczęściej
w  separatorach  magnetycznych.  Kruszarki  przeznaczone  są  do  rozkruszania  kawałków
zużytej  masy  formierskiej  i  rdzeniowej,  wybitej  z  form  piaskowych.  Kruszarki  wibracyjne
pozwalają na rozdrobnienie materiału do pojedynczych ziarn. Są urządzeniami niewrażliwymi
na wtrącenia metalowe. Zastosowanie kruszarek wibracyjnych pozwala na ograniczenie ilości
urządzeń  stosowanych  do  przygotowania  masy  do  regeneracji,  a  tym  samym  obniżenie
kosztów  budowy  stanowiska.  Mogą  być  one  zastosowane  do  uproszczonej  regeneracji
piasków  zużytych  mas  formiersko - rdzeniowych. Kruszarki  mogą  być  zastosowane również
do oddzielania  części  metalowych  niemagnetycznych do  masy  formiersko  -  rdzeniowej  oraz
do  przerobu  odwałowych  mas  formiersko  -  rdzeniowych  dla  celów  poza  odlewniczych
(np. budownictwo, drogownictwo itp.).

Kolejnym etapem jest przesiewanie i odpylanie masy rozdrobnionej masy. Odpylanie

polega na usunięciu z masy używanej pyłu, który powstaje w wyniku pękania ziarn piasku
oraz przepalenia lepiszcza, w specjalnych urządzeniach odpylających. Tak przygotowana
masa formierska nadaje się do ponownego wykorzystania.

Regenerację mas formierskich przeprowadza się zwykle dla mas, w których proces

wiązania polega  na  nieodwracalnych reakcjach chemicznych (np.  masy ze szkłem wodnym),
wskutek czego masa po zużyciu nie nadaje się do powtórnej przeróbki. W masie tej znajduje
się jednak znaczna ilość piasku kwarcowego o nie zniszczonych ziarnach, który nadaje się do
ponownego  użycia  jako  regenerat.  Proces  regeneracji  polega  na  usuwaniu  z  powstałego
w  masie  formierskiej  lepiszcza  oraz  części  organicznych  na  sucho  lub  mokro w  specjalnych
urządzeniach  przeznaczonych  do  regeneracji  masy  formierskiej  takich  jak  np.  regeneratory
termiczne lub mechaniczne. Regeneracja termiczna mas zużytych polega na spalaniu otoczek
organicznej  żywicy  na  ziarnach.  Regeneracja  mokra  powoduje  usuwanie  otoczki  lepiszcza
z  powierzchni  ziarn  za  pomocą  wzajemnego  ocierania  się  i  szlifowania  ziarn  w  środowisku
wodnym. W tym sposobie stosuje się system płuczek do usunięcia produktów ścierania.

W nowoczesnych obiegach masy stosuje się

ponadto urządzenia do homogenizacji masy

zwrotnej pozwalające na ujednorodnienie jej wilgotności oraz ochłodzenie poniżej tzw.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

„temperatury masy gorącej”. Rolę

homogenizatora spełnia także bęben do wybijania

odlewów z masy, wyposażony w system dozowania wody i pomiaru temperatury oraz
wilgotności masy. Do regeneracji kieruje się

zużyte masy i/lub nadmiar masy używanej,

a także wybite masy ze spoiwami chemoutwardzalnymi, masy ze szkłem wodnym, masy
rdzeniowe i uszkodzone formy i rdzenie.

W zakresie procesu regeneracji osnowy z zużytych mas formierskich i rdzeniowych

można wyodrębnić dwa podstawowe pojęcia obejmujące regenerację wstępną oraz
regenerację właściwą. Odzyskany piasek w wielu przypadkach może mieć porównywalne,
a czasami nawet lepsze właściwości od piasku świeżego.

Regeneracja wstępna jest najczęściej stosowana do uzdatnienia obiegowych mas

formierskich  przed  procesem  ich  odświeżania.  Umożliwia  poprawę  właściwości
technologicznych  mas  sporządzanych  na  osnowie  uzdatnionej  w  wyniku  rozdrobnienia  brył
masy, usunięcia z masy zanieczyszczeń metalowych i niemetalowych oraz oczyszczenia masy
przez  częściowe  starcie  z  powierzchni  ziaren  zużytego  materiału  wiążącego  i  jej  odpylenie.
Regeneracja  wstępna  obejmuje  rozbrylenie  mas  wybitych  z  form  i  rdzeni  do  wielkości
pojedynczych  ziaren  w  wyniku  kruszenia, przesiewania  i klasyfikacji  w  celu  wyodrębnienia
osnowy  o  wymaganym  składzie  granulometrycznym.  Zużyta  masa  przed  skierowaniem  do
mieszarki podlega chłodzeniu połączonemu najczęściej z nawilżaniem oraz homogenizacji.
W  tym  stadium  regeneracji  ziarna  tracą  część  zużytego  materiału  wiążącego,  zachowując
jednocześnie  na  swojej  powierzchni  część  aktywnego  lepiszcza.  Od  stopnia  oczyszczenia
masy obiegowej zależy ilość regeneratu, którym można zastąpić w masie świeży piasek przy
zachowaniu  na  założonym  poziomie  wytrzymałości  form  i  jakości  odlewów.  Osnowa
wstępnie  zregenerowana  nie  ma  wystarczającej  czystości  kwalifikującej  ją  do  wykonywania
rdzeni, co wymagałoby jej dodatkowej obróbki polegającej na usunięciu z powierzchni ziaren
pozostałości  materiału  wiążącego,  stąd  jest  przeznaczona  głównie  do  sporządzania  masy
formierskiej.  Regenerację  wstępną  realizuje  się  głównie  przez  obróbkę  w  urządzeniach
wibracyjnych, bębnach obrotowych i przy wybijaniu form za pomocą strumienia śrutu.

Regeneracja właściwa obejmuje dalszą obróbkę wstępnie przygotowanej masy w celu

usunięcia  z  powierzchni  ziaren  osnowy  pozostałości  materiału  wiążącego.  W  wyniku  tej
obróbki  osnowa  uzyskuje  właściwości  zbliżone  lub  korzystniejsze  od  wykazywanych  przez
świeży  piasek  formierski,  pozwala  na  praktycznie  pełną  zamienność  technologiczną  piasku
i  regeneratu.  W  celu  uwolnienia  ziaren  osnowy  z  pozostałości  otoczek  zużytego  materiału
wiążącego  konieczne  jest  zastosowanie  bardziej  intensywnej  obróbki  regeneracyjnej
w  porównaniu  z  regeneracją  wstępną.  Do  podstawowych  sposobów  technicznej  realizacji
regeneracji właściwej należą:
–

obróbka mechaniczna realizowana w temperaturze otoczenia z zastosowaniem urządzeń:
- o małej intensywności ścierania otoczki: procesy tarcia ściernego, kruszenie udarowe

(dla mas sypkich samoutwardzalnych),

- o dużej intensywności ścierania otoczki: pneumatyczne ścieranie, mielenie, tarcie pod

działaniem siły odśrodkowej,

–

regeneracja (obróbka) termiczna,

–

regeneracja wodna z systemem płuczek.
Głównym sposobem regeneracji mas ze szkłem wodnym jest obróbka mechaniczno-

pneumatyczna w regeneratorze pneumatycznym lub połączenie regeneracji w kruszarce
młotkowej lub kruszarce wibracyjnej z regeneracją ścierno-udarową w urządzeniu
odśrodkowym.

Istotne znaczenie dla efektów procesu odzyskiwania osnowy piaskowej (regeneracji)

ze  zużytej  masy  klasycznej  ma  stopień  przepalenia  masy.  Dlatego  też  idealny  sposób
wybijania  odlewów  powinien  zapewnić  oddzielenie  warstwy  masy  przepalonej  od  nie
przepalonej.  Warstwa  masy  przepalonej  powinna  podczas  wybijania  pozostać  jako

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przyczepiona  do  powierzchni  odlewu  i  oddzielnie  wybita.  Masa  nie  przepalona  praktycznie
nie wymaga odświeżania (poza ewentualnym uzupełnieniem wody). Zatem im będzie krótszy
czas  przebywania  odlewu  w  formie  tym  więcej  masy o właściwościach wyjściowych  będzie
w  formie podczas  wybijania  odlewów.  Celowe  jest,  więc  możliwie  najwcześniejsze  wybicie
odlewów  z  formy  i  wydzielenie  masy  praktycznie  całkowicie  przepalonej.  Wtedy  pozostaje
masa  zupełnie  nie  przepalona  i  częściowo  przepalona.  Zmniejsza  się  ilość  materiałów
zużywanych  do  odświeżenia  tej  masy,  a  odrębnie  wydzielona  warstwa  masy  całkowicie
przepalonej  jest  cieńsza,  a  jeżeli  istnieją  warunki  do  regeneracji  osnowy  (urządzenia,
odpowiednia ilość masy) to łatwiejsze jest odzyskanie z niej osnowy kwarcowej.

Podstawowe urządzenia technologiczne w odlewni związanie z przygotowaniem

bentonitowych mas formierskich obejmują

stosowanie mieszarek krążnikowych oraz

mieszarek wirnikowych tzw. turbinowych. Stosuje się

także mieszarki pobocznicowe

starszego typu wypierane stopniowo przez nowsze rozwiązania. Do sporządzania mas
rdzeniowych stosuje się

mieszarki łopatkowe o pionowej osi mieszania tzw. skrzydełkowe,

mieszarki krążnikowe (mniej zalecane), a dla dużych rdzeni i form wykonywanych z sypkich
mas chemoutwardzalnych stosuje się mieszarko - nasypywarki, będące mieszarkami korytowymi
z poziomą

osią mieszadła.

W warunkach przemysłowych masy formierskie wykonywane są na automatycznych

stacjach  przerobu  mas  o  dużej  wydajności.  Sercem  stacji  przerobu  i  przygotowania  mas
formierskich  klasycznych  jest  mieszarka.  Od  jej  jakości  zależy  działanie  całej  stacji  jak
i  jakość  sporządzonej  masy.  Istotnym  elementem  takiej  stacji  jest  często  stosowana
chłodziarka  masy  obiegowej,  która  poza  schładzaniem  gorącej  masy  spełnia  rolę  wstępnego
homogenizatora i klasyfikatora masy - fluidyzacja połączona z odpylaniem pozwalają usunąć
szkodliwe cząstki pylaste, powodujące pogorszenie przepuszczalności form wykonanych z tej
masy.  Stacje  przerobu  mas  często  wyposażane  są  w  automatyczne  systemy  naważania
składników  i  optymalizacji  składu  masy  formierskiej.  System  ten  na  bieżąco  sprawdza
parametry  użytkowe  masy  w  mieszarce  i  koryguje  ilość  i  proporcje  składników  masy.

W połączeniu z programami komputerowymi uzyskuje się bardzo istotne korzyści:

−

minimalizacja obsługi stacji - 1 człowiek,

−

eliminacja nadmiaru lub niedoboru składników w masie,

−

pełna kontrola zużycia materiałów,

−

szybkie korygowanie jakości masy.

Całość instalacji stacji przerobu mas jest nadzorowana przez system sterowania z wizualizacją
procesu i stanu urządzeń. Na rysunkach poniżej przedstawiono przykład stacji przerobu mas
formierskich Odlewni Żeliwa Simiński-Ordon Sp.j.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 11. Stacja przerobu mas formierskich Odlewni Żeliwa Simiński-Ordon Sp.j.: a) mieszarka turbinowa,

b) sterowanie stacji przerobu mas, c) wyładunek masy [5]

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie znasz rodzaje mas formierskich ze względu na stopień zużycia masy?
2.  Na czym polega proces odświeżania mas formierskich?
3.  Na czym polega proces regeneracji mas formierskich?
4.  Jakie znasz sposoby regeneracji mas formierskich?
5.  Jakie znasz urządzenia stosowane do odświeżania i regeneracji mas formierskich?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj odświeżanie masy formierskiej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z treścią zadania (tekst przewodni do wykonania ćwiczenia),
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  sprawdzić stan techniczny sprzętu wykorzystywanego do wykonania ćwiczenia,
4)  zapoznać się ze sposobami odświeżania mas formierskich,
5)  wykonać odświeżanie masy formierskiej,
6)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7)  dokonać oceny ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

instrukcja do wykonania ćwiczenia zawierająca dokumentację zadania,

–

używana masa formierska,

–

urządzenia do odświeżania masy formierskiej,

–

kartki papieru.

Ćwiczenie 2

Wykonaj regenerację zużytej masy formierskiej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z treścią zadania (tekst przewodni do wykonania ćwiczenia),
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  sprawdzić stan techniczny sprzętu wykorzystywanego do wykonania ćwiczenia,
4)  zapoznać się z zasadami regeneracji zużytych mas formierskich,
5)  wykonać regenerację masy formierskiej,
6)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7)  dokonać oceny ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

instrukcja do wykonania ćwiczenia zawierająca dokumentację zadania,

–

zużyta masa formierska,

–

urządzenia do regeneracji masy formierskiej,

–

kartki papieru.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

scharakteryzować proces odświeżania mas formierskich?



scharakteryzować proces regeneracji mas formierskich?



wymienić maszyny i urządzenia stosowane w procesie odświeżania
i regeneracji zużytych mas formierskich?



wykonać odświeżanie masy formierskiej?



wykonać regenerację masy formierskiej?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1.  Przeczytaj dokładnie instrukcję.
2.  Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3.  Odpowiedzi udzielaj wyłącznie na karcie odpowiedzi.
4.  Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
5.  Test zawiera 20 zadań.
6.  Do każdego zadania podane są cztery odpowiedzi, z których tylko jedna jest prawidłowa.
7.  Zaznacz  prawidłową  według  Ciebie  odpowiedź  wstawiając  literę  X  w  odpowiednim

miejscu na karcie odpowiedzi.

8. W przypadku pomyłki zaznacz błędną odpowiedź kółkiem, a następnie literą X zaznacz

odpowiedź prawidłową.

9. Za każde poprawne rozwiązanie zadania otrzymujesz jeden punkt.
10. Za udzielenie błędnej odpowiedzi, jej brak lub zakreślenie więcej niż jednej odpowiedzi -

otrzymujesz zero punktów.

11. Uważnie czytaj treść zadań i proponowane warianty odpowiedzi.
12. Nie odpowiadaj bez zastanowienia; jeśli któreś z zadań sprawi Ci trudność – przejdź do

następnego. Do zadań, na które nie udzieliłeś odpowiedzi możesz wrócić później.

13. Pamiętaj, że odpowiedzi masz udzielać samodzielnie.
14. Na rozwiązanie testu masz 50 minut.

Powodzenia !

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Piaski formierskie są to

a) sypkie i luźne skały osadowe, składające się głównie z ziarn kwarcu o nieregularnych

kształtach.

b)  sypkie i luźne skały wapniowe.
c)  minerały charakteryzujące się wysoką ognioodpornością.
d)  minerały pochodzenia organicznego i nieorganicznego.

2. Materiałem chroniącym masę formierską przed przypaleniem się jej do powierzchni

odlewu jest
a)  torf.
b)  grafit.
c)  talk.
d)  kalafonia.

3. Szkło wodne stosowane jest w masie formierskiej jako

a)  spoiwo.
b)  materiał zwiększający przepuszczalność.
c)  materiał zmniejszający przepuszczalność.
d)  materiał polepszający płynność.

4. Masą formierską lub rdzeniową nazywa się mieszaninę

a)  piasku i gliny formierskiej.
b)  piasku i lepiszcza.
c)  głównych  i  pomocniczych  materiałów  formierskich  z  wodą,  dobranych

w odpowiednich proporcjach i odpowiednio przygotowanych.

d) głównych i pomocniczych materiałów formierskich.

5. Przepuszczalność mas formierskich jest to zdolność do

a)  przepuszczania wody.
b)  przepuszczania materiału stosowanego na odlewy.
c)  przepuszczania gazów.
d)  przepuszczania piasków kwarcowych.

6. Spoistość jest to odporność znormalizowanej próbki masy formierskiej na

a)  ściskanie i ścinanie.
b)  ściskanie i rozciąganie.
c)  skręcanie.
d)  rozciąganie.

7. Plastyczność charakteryzuje zdolność mas formierskich do

a) zachowania kształtów odciśniętych w nich za pomocą modelu lub skrzynki

rdzeniowej.

b)  wypełniania formy.
c)  sklejania się ze sobą, czyli spiekania.
d)  zachowywania dobrych właściwości formierskich po kilkakrotnym ich użyciu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8. Do oznaczenia wytrzymałości na ściskanie i ścinanie stosuje się kształtki

a)  ósemkowe.
b)  walcowe.
c)  podłużne.
d)  kwadratowe.

9. Rysunek przedstawia badanie próbki masy formierskiej na

a)  ściskanie.
b)  zginanie.
c)  ścinanie.
d)   rozciąganie.

10. Na rysunku przedstawiono

a)  uniwersalny aparat do pomiaru wytrzymałości mas formierskich.
b)  aparat do pomiaru przepuszczalności mas formierskich.
c)  aparat do pomiaru osypliwości mas formierskich.
d)  przesiewacz laboratoryjny.

11. Ubijaki laboratoryjne służą do

a)  ubijania masy w formie odlewniczej.
b)  oznaczania właściwości wytrzymałościowych.
c)  sporządzanie kształtek laboratoryjnych.
d)  sporządzania rdzeni odlewniczych.

12. Do oznaczania składu ziarnowego materiałów sypkich służy

a)  kruszarka.
b)  aparat typu LS.
c)  przesiewacz laboratoryjny.
d)  aparat sitowy.

13. Spośród materiałów stosowanych na osnowę mas największe zastosowanie znajdują

piaski
a)  kwarcowe.
b)  węglowe.
c)  szamotowe.
d)  korundowe.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

14. Jako materiału wiążącego do sporządzenia masy formierskiej użyjesz

a)  glinokrzemianów.
b)  pyłu węglowego.
c)  gliny formierskiej.
d)  wody.

15. Jako składnika poprawiającego przepuszczalność sporządzenia masy formierskiej użyjesz

a)  pyłu koksowego.
b)  torfu włóknistego.
c)  oleju lnianego.
d)  krzemionki.

16. Ilość i rodzaj materiałów formierskich wprowadzanych do masy zależą przede wszystkim

od
a)  rodzaju formy odlewniczej.
b)  wielkości mieszarki.
c)  przeznaczenia masy.
d)  wielokrotności użycia.

17. Proces przerzucania masy formierskiej ma na celu

a)  ujednorodnienie składu masy.
b)  zasypanie formy odlewniczej.
c)  rozdrabnianie masy formierskiej.
d)  wprowadzenie dodatków odlewniczych.

18. Masa formierska odświeżana to masa

a)  przynajmniej raz wykorzystana do sporządzenia formy.
b)  sporządzone z samych świeżych materiałów formierskich.
c)  używana, do których dodano odpowiednią ilość świeżych materiałów formierskich.
d)  nie nadająca się do dalszego użytkowania.

19. Regenerację mas formierskich przeprowadza się zwykle dla mas

a)  w którym proces wiązania polega na nieodwracalnych reakcjach chemicznych.
b)  rdzeniowych.
c)  z dużą zawartością gliny.
d)  wybitych z form piaskowych.

20. Proces regeneracji ma na celu

a)  odzyskanie lepiszcza.
b)  odzyskanie osnowy piaskowej.
c)  poprawienie własności wytrzymałościowych masy formierskiej.
d)  poprawienie własności technologicznych masy formierskiej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ............................................................................................................................

Przygotowanie mas formierskich i rdzeniowych

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedzi

Punkty

Razem: