1 / 47

VÝROBA PŘESNÝCH ODLITKŮ TECHNOLOGIÍ VYTAVITELNÉHO MODELU

VÝROBA PŘESNÝCH ODLITKŮ TECHNOLOGIÍ VYTAVITELNÉHO MODELU. Přednáška pro 2.ročník magisterského studia oboru 23-32-8 slévárenské technologie předmětu „Technologie slévání II“. Prof.Ing.Milan Horáček,CSc. Odbor slévárenství ÚST , FSI VUT Brno. OSNOVA PŘEDNÁŠKY.

joelle
Download Presentation

VÝROBA PŘESNÝCH ODLITKŮ TECHNOLOGIÍ VYTAVITELNÉHO MODELU

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. VÝROBA PŘESNÝCH ODLITKŮ TECHNOLOGIÍ VYTAVITELNÉHO MODELU Přednáška pro 2.ročník magisterského studia oboru 23-32-8 slévárenské technologie předmětu „Technologie slévání II“ Prof.Ing.Milan Horáček,CSc. Odbor slévárenství ÚST , FSI VUT Brno

  2. OSNOVA PŘEDNÁŠKY A/ Zařazení mezi ostatní technologie výroby netrvalých forem B/ Základní princip technologie vytavitelného modelu C/ Stručná historie D/ Popis jednotlivých fází zhotovení odlitku - výroba voskového modelu - výroba skořepinové formy - odlévání - dokončující operace E/ Rozměrová přesnost technologie vytavitelného modelu F/ Ukázky současných možností technologie vytavitelného modelu

  3. VÝROBA ODLITKŮ TECHNOLOGIÍ VYTAVITELNÉHO MODELU A/ ZAŘAZENÍ MEZI OSTATNÍ TECHNOLOGIE VÝROBY NETRVALÝCH FOREM I . GENERACE - jílová pojiva II. GENERACE – chemické vazby a/ Samotuhnoucí směsi (sádra,cement,vodní sklo,pryskyřice) b/ Směsi tuhnoucí zásahem zvenčí (vodní sklo, pryskyřice) c/ Keramické formy (žíhání forem před litím) 1. Trvalý model 2. Netrvalý model VYTAVITELNÝ VYPAŘITELNÝ III. GENERACE – fyzikální vazby

  4. B/ PRINCIP TECHNOLOGIE VYTAVITELNÉHO MODELU

  5. C/ STRUČNÁ HISTORIE TECHNOLOGIE VYTAVITELNÉHO MODELU

  6. UKÁZKY HISTORICKÝCH ODLITKŮ odlitek hřebenu ze zlata (300g, oblast Dněpru, 4. stol. n. l.) bronzová hlava (Benin – 12. stol. n. l.) bronzová socha Persea s hlavou Medůzy (Cellini, 1540)

  7. D/ POPIS JEDNOTLIVÝCH FÁZÍ ZHOTOVENÍ ODLITKU 1. VÝROBA VOSKOVÉHO MODELU a/ Zhotovení matečné formy b/ Zhotovení voskového modelu c/ Sestavení modelů do stromečku 2. VÝROBA SKOŘEPINOVÉ FORMY a/Postupné obalování a sušení obalů b/ Vytavení vosku ze skořepiny c/ Keramizační žíhání skořepiny 3. ODLÉVÁNÍ a/ Na vzduchu b/ Ve vakuu 4. DOKONČUJÍCÍ OPERACE a/ Odstranění vtokové soustavy b/ Tryskání, omílání, atd.

  8. 1. VÝROBA VOSKOVÉHO MODELU a/ Zhotovení matečné formy • Podle matečného modelu • (z nízkotavitelných slitin, metalizováním, galvanoplasticky) • Obráběním z kovových bloků • ( NEJČASTĚJI )

  9. 1. VÝROBA VOSKOVÉHO MODELU b/ Zhotovení voskového modelu MODELOVÉ HMOTY Současné vosky – komplexní materiály obsahující následující složky: - přírodní vosky TYPY POUŽÍVANÝCH VOSKŮ - syntetické vosky - přírodní pryskyřice - Přímé (neplněné) - syntetické pryskyřice - Plněné (30% plniva) - organická plnidla - Emulzifikované - vodu (vodou, vzduchem) Kombinace různých vlastností surovin k dosažení optimálních charakteristik: • bod tavení a tuhnutí - obsah popela (‹ 0,05%) • tvrdost - pružnost • viskozita - povrchová kvalita • roztažnost/smrštivost - stabilita vůči oxidaci • rychlost tuhnutí - možnost regenerace

  10. Zásobník vosku Ventil Sp (plocha pístu) Pístové čerpadlo Přívodní hadice vc Vstřikovací tryska Píst Vstřikovací válec s voskem Matečná forma ZAŘÍZENÍ NA VÝROBU MODELŮ - VSTŘIKOLIS

  11. ZAŘÍZENÍ NA VÝROBU MODELŮ – vstřikolis + tavící jednotka + kondicionér

  12. VSTŘIKOVACÍ CYKLUS Fáze „řízená“ rychlostí Fáze „řízená“ tlakem τE …doba plnění dutiny τK …nárůst tlaku na hodnotu dotlaku τN …doba prodlevy / výdrže τZ …cyklus (doba) vstřiku (až do otevření matečné formy) 2 3 1000 U (nastavená hodnota dotlaku) Tlak [bar] POZN.: Body 1, 2, 3, 4 a 5 odpovídají bodům z následujícího obrázku Otevření matečné formy 1a 1 4 5 1 τE τK τN Čas τZ

  13. 1 bar 1 – 2…nárůst tlaku v dutině matečné formy → snižování spec. objemu 2 – 3 …působení dotlaku → mírné snižování spec. objemu 3 – 4 …snižování tlaku při tuhnutí vosku → konstantní spec. objem 4 – 5 …chladnutí vosku ve formě → snižování spec. objemu (smršťování) Specifický objem[cm3/g] 1 200 1a 600 1000 4 2 3 1500 5 POZN.: vSP = 1/ρ …specifický objem [cm3/g] ρ = 1/vSP …hustota [g/cm3] TE (teplota vosku při vyjímání modelu z formy) TM (teplota vosku při vstřikování) Teplota [ºC] VSTŘIKOVACÍ CYKLUS

  14. UKÁZKY VSTŘIKOLISŮ

  15. PŘÍPRAVA VOSKU KE VSTŘIKOVÁNÍ

  16. UKÁZKY VOSKOVÝCH MODELŮ

  17. 1. VÝROBA VOSKOVÉHO MODELU c/ Sestavení modelů do stromečku • TVAR STROMEČKU OVLIVŇUJE: • Způsob připojení modelů (lepení/pájení) • Technika obalování • Způsob vytavování • Způsob lití • Oddělování odlitků od vtokové soustavy • Standardizace vtokových soustav

  18. 2. VÝROBA SKOŘEPINOVÉ FORMY a/Postupné obalování a sušení obalů I/ ODMAŠTĚNÍ VOSKOVÝCH MODELŮ (odstranění zbytků separátoru použitého při výrobě v matečné formě) II/ PONOŘENÍ DO OBALOVÉ HMOTY (keramické břečky sestávající z plniva a pojiva) Plnivo – žáruvzdorná keramická moučka (tavený křemen,molochit,zirkon,..) Pojivo – koloidní roztok křemene na bázi alkoholu (alkosol) nebo vody (hydrosol) III/ OKAPÁNÍ IV/ POSYP ZRNITÝM KERAMICKÝM MATERIÁLEM ( fluidní nebo sprchový způsob) Posypy – křemen, molochit, korund, zirkon, silimanit, atd. Zrnitosti dle čísla obalu : - první 1-2 tzv. „lícní“ jemnější zrnitost –0,175-0,25 mm (POVRCH ODLITKU) - další 3- x tzv. „zesilovací“ hrubší – 0,25-0,5 mm (PRODYŠNOST FORMY) V/ SUŠENÍ (v klimatizovaném prostoru 2-4hod – teplota 20 °C ±1 °C , relativní vlhkost 30-60% -dle typu použitého pojiva, proudění vzduchu) VI/ OPAKOVÁNÍ ( II – V) (do vytvoření potřebného počtu obalů – 8-12)

  19. TANKY NA KERAMICKOU BŘEČKU

  20. POSYPÁVAČE Sprchový Fluidní

  21. ROBOTIZOVANÉ LINKY NA VÝROBU SKOŘEPINOVÝCH FOREM

  22. PLNĚ AUTOMATIZOVANÝ SYSTÉM VÝROBY SKOŘEPINOVÝCH FOREM

  23. 2. VÝROBA SKOŘEPINOVÉ FORMY b/ Vytavení vosku ze skořepiny ZÁKLADNÍ PROBLÉM : rozdílná roztažnost vosku a skořepiny ! U vosku větší, proto nebezpečí roztržení skořepiny při vytavování vosku. NUTNOST vytvoření „dilatační spáry“ na povrchu voskového modelu – rychlým ohřevem této vrstvy, tzn. aplikací TEPELNÉHO ŠOKU –viz.obr. POUŽÍVANÉ TECHNIKY PRO VYTAVOVÁNÍ VOSKU I/ Přehřátou parou – v bojlerklávu II/ Vyžíháním – „flash fire“ systém III/ Mikrovlnným ohřevem

  24. 2. VÝROBA SKOŘEPINOVÉ FORMY b/ Vytavení vosku ze skořepiny • Většina sléváren používá systém vytavování párou • HLAVNÍ DŮVODY: • ideální vlastnosti páry pro přenos tepla • snadnost sběru vytaveného vosku • vysoká účinnost Pracovní parametry: -Teplota páry – 160-170°C -Pracovní tlak – 6-8 atm -Nárůst tlaku na prac.tlak za 4-5 s -Řízená rychlost snižování tlaku

  25. VYTAVOVÁNÍ VOSKU V BOJLERKLÁVU

  26. REGENERACE VOSKU PO VYTAVENÍ ZE SKOŘEPINY

  27. 900 - 1080 ºC 60 – 80 min  5 ºC/min 575 ºC 30 min  5 ºC/min 100 ºC 30 min 2. VÝROBA SKOŘEPINOVÉ FORMY c/ Keramizační žíhání skořepiny CÍL: převod amorfní formy vazné vrstvičky SiO2 na krystalickou + odstranění těkavých látek (zbytky vosku)

  28. ZPŮSOBY VÝROBY KERAMICKÝCH FOREM POMOCÍ NETRVALÉHO MODELU

  29. MOŽNOSTI POUŽITÍ KERAMICKÝCH JADER • Postup zhotovení keramického jádra: • Příprava keramické masy • Tvarování(lisování) • Tepelné zpracování

  30. 3. ODLÉVÁNÍ GRAVITAČNÍ ZA POUŽITÍ VAKUA a/ Klasické lití b/ Sklopné lití a/ Tavení a gravitační lití ve vakuu b/ Vakuové nasávání (CLA , CLV)

  31. MOŽNOSTI FILTRACE TEKUTÉHO KOVU

  32. DOKONČUJÍCÍ OPERACE • oddělování odlitků od vtokové soustavy • (vibrací , řezáním ) • apretace odlitků • (tryskáním , broušením ) • tepelné zpracování • KONTROLA JAKOSTI ODLITKŮ • - chemické složení, struktura • (spektrometr, metalografie ) • - vnitřní jakost odlitků • (rentgen, ultrazvuk ) • - povrchová kvalita odlitků • (kapilární metody ) • - mechanické vlastnosti • (pevnost v tahu, tažnost, tvrdost, atd. ) • - rozměrová přesnost

  33. E/ ROZMĚROVÁ PŘESNOST ODLITKŮ VYRÁBĚNÝCH TECHNOLOGIÍ VYTAVITELNÉHO MODELU Technologie vytavitelného modelu (tzv. přesné lití) JE Slévárenská technologie KDE Konečné obrábění odlitku by mělo být eliminováno TZN. CÍLEM JE DOSAŽENÍ Odlitku „na hotovo“ – „net shape“ K PŘÍMÉMU POUŽITÍ V litém stavu PŘI SPLNĚNÍ Požadavků na předepsané rozměry a tolerance

  34. ROZMĚROVÁ PŘESNOST ODLITKŮ VYRÁBĚNÝCH TECHNOLOGIÍ VYTAVITELNÉHO MODELU

  35. DUTINA MATEČNÉ FORMY SKOŘEPINA VYŽÍHANÁ + VOSKOVÝ MODEL + - VYSUŠENÁ + + Rozměr KONEČNÝ ODLITEK - - - [mm] + TOLERANCE - SMRŠTĚNÍ SMRŠTĚNÍ ROZTAŽENÍ SMRŠTĚNÍ CHLADNUTÍ VOSKOVÉHO MODELU 70°C na 20°C SUŠENÍ SKOŘEPINY 20°C na 30°C ŽÍHÁNÍ SKOŘEPINY 20°C na 1000°C TUHNUTÍ A CHLADNUTÍ ODLITKU 1500°C na 20°C ZMĚNY TEPLOT ROZMĚROVÉ ZMĚNY V PRŮBĚHU TECHNOLOGIE VYTAVITELNÉHO MODELU

  36. A) FÁZE I[Dutina matečné formy – Voskový model] GEOMETRIE MATEČNÉ FORMY TYP VOSKU TYP VSTŘIKOLISU ROZMĚRY VOSKOVÉHO MODELU PARAMETRY VSTŘIKOVÁNÍ CHLADÍCÍ REŽIM B) FÁZE II [Voskový model – Dutina skořepiny] GEOMETRIE VOSK. MODELU PODMÍNKY SUŠENÍ MATERIÁL SKOŘEPINY ROZMĚRY DUTINY SKOŘEPINOVÉ FORMY VELIKOST ZRN POSYPU, PLNIVA, ATD. CHARAKTER. KERAMICKÉ BŘEČKY TECHNIKA VYTAVOVÁNÍ VOSKU TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ SKOŘEPINY C) FÁZE III[Dutina skořepiny - Odlitek] VLASTNOSTI SKOŘEPINOVÉ FORMY tj. mechanická a chemická odolnost vůči roztavenému kovu KONEČNÉ ROZMĚRY ODLITKU CHARAKTERISTIKY SMRŠŤOVÁNÍ ODLÉVANÉ SLITINY LICÍ TEPLOTA FAKTORY OVLIVNUJÍCÍ ROZMĚROVÉ ZMĚNY V JEDNOTLIVÝCH FÁZÍCH TECHNOLOGIE

  37. ROZMĚROVÉ ZMĚNY V PRŮBĚHU TECHNOLOGIE VYTAVITELNÉHO MODELU

  38. ROZMĚROVÉ ZMĚNY V PRŮBĚHU TECHNOLOGIE VYTAVITELNÉHO MODELU

  39. ROZMĚROVÁ PŘESNOST ODLITKŮ VYRÁBĚNÝCH TECHNOLOGIÍ VYTAVITELNÉHO MODELU

  40. ROZMĚROVÁ PŘESNOST ODLITKŮ VYRÁBĚNÝCH TECHNOLOGIÍ VYTAVITELNÉHO MODELU

  41. F/ SOUČASNÉ MOŽNOSTI TECHNOLOGIE VYTAVITELNÉHO MODELU

  42. UKÁZKY SOUČASNÝCH MOŽNOSTÍ TECHNOLOGIE VYTAVITELNÉHO MODELU Lopatka leteckého motoru – rovnoosá struktura, usměrněná krystalizace, monokrystal - superslitiny na bázi niklu, odléváno ve vakuu Superslitiny na bázi niklu, odléváno ve vakuu -odlitky pro energetiku Součást leteckého motoru GE (Boeing 747,767) – slitina Ti

  43. UKÁZKY SOUČASNÝCH MOŽNOSTÍ TECHNOLOGIE VYTAVITELNÉHO MODELU Skříň naváděcího systému do tanku – slitina Al Součást pro helikoptéru V-22 –slitina Ti Odlitky pro zbrojní průmysl Součást sacího potrubí Boeing 737- slitina Ti

  44. UKÁZKY SOUČASNÝCH MOŽNOSTÍ TECHNOLOGIE VYTAVITELNÉHO MODELU Konstrukční možnosti technologie vytavitelného modelu u odlitků ze slitin Al

  45. UKÁZKY SOUČASNÝCH MOŽNOSTÍ TECHNOLOGIE VYTAVITELNÉHO MODELU Odlitky lité ve vakuu pro medicínu ( náhrady kolenních a kyčelních kloubů) - slitiny titanu Ti6Al4V , slitiny kobaltu CoCrMo

  46. Doporučená literatura Beeley,P.R.-Smart,R.F.: „Investment Casting“, Cambridge,UK,1995 Metals Handbook, Volume 15 – Casting, (p.253-270 investment casting), 1988 Investment Casting Handbook, 1997, Investment Casting Institute, Dallas, TX,USA Časopis „INCAST“ , Investment Casting Institute, USA Sborníky konferencí BICTA, EICF, SPL Doškář,J. a kol.: „Výroba přesných odlitků“, SNTL, 1976

More Related