prelucrarea prin turnare

7/31/2019 Prelucrarea Prin Turnare

1/23

PRELUCRAREA PRIN TURNARE

1. Consideratii generale

Turnarea - este metoda tehnologica de fabricatie a unei piese prin solidificarea unei cantitati

determinate de metal lichid, introdus intr-o cavitate de configuratie corespunzatoare.

Turnarea este o metoda tehnologica care are la baza principiul fizic in virtutea caruia orice lichid

ia forma vasului ce il contine.

Avantaje

1) - se realizeaza piese de geometrie complexa la preturi reduse in raport cu piesele

obtinute prin alte metode;

2) - accesibilitate ( se poate asimila cu costuri minime si nu necesita mana de lucru inalt

calificata );

3) - se preteaza la mecanizare si automatizare;

Dezavantaje - compactitate, structura si rezistenta mecanica redusa a pieselor obtinute prinacest procedeu;

Statistic 50 - 70% din totalitatea pieselor utilizate se obtin prin turnare (spre exemplu

55% la subansamblele tractorului).

Dezvoltarea sectorului de turnatorie conduce la micsorarea sectorului de prelucrari prin

aschiere , deoarece prin cresterea preciziei de turnare adaosurile de prelucrare devin mai mici si

ponderea prelucrarilor ulterioare turnarii scade.

Teoria turnarii studiaza urmatoarele probleme:

- proprietatile metalelor in stare lichida;

- solidificarea pieselor turnate;

- hidraulica turnarii;

- proprietatile materialelor de formare;

- proiectarea si executia formei de turnare;

Dintre proprietatile metalelor in stare lichida in procesele de turnare intervin in mod

direct fluiditatea si tensiunea superficiala.

La temperatura de turnare, metalele lichide prezinta o vascozitate de 1,5 3 ori maimare decat a apei. Vascozitatea este influentata de :

- temperatura metalului lichid ( in mod normal este de 50 100 K peste temperatura de

topire. Limita superioara nu trebuie depasita deoarece riscam arderea elementelor de aliere , cu

consecinte asupra caracteristicilor mecanice ale piesei obtinute prin turnare.);


2/23

- compozitia chimica;

Procesul cristalizarii primare a materialului turnat are o importanta hotaratoare pentru

calitatea piesei si in primul rand pentru proprietatile mecanice ale acesteia. Cresterea rezistentei

mecanice rezulta din micsorarea dimensiunilor grauntilor, conditie care se obtine din marirea

artificiala a numarului germenilor de cristalizare prin introducerea in masa metalului lichid aunor cantitati mici de substante numite modificatori (Ca, Si, Al, Mg).

Viteza de solidificare se poate defini ca viteza de deplasare a frontului de cristalizare ininteriorul masei de lichid topit.

Odata cu marirea vitezei de solidificare se imbunatatesc rezistenta si plasticitatea.

Proprietatile de turnare ale metalelor si aliajelor

Proprietatea tehnologica a materialului metalic de a se turna in piese se numesteturnabilitate.

Proprietatile fizice care influenteaza turnabilitatea sunt:

1) Fuzibilitatea - proprietate a materialelor metalice de a trece in stare lichida.Metalele si aliajele care se topesc la temperaturi joase se numesc usor

fuzibile. Pentru metalele usor fuzibile se folosesc instalatii de topire simple,

iar pret 222f59c ul acestora scade.

2) Fluiditatea - proprietatea metalelor si aliajelor aflate in stare lichida de acurge cu usurinta si de a umple forma in care sunt turnate. Piesele cu pereti

subtiri si contur complex se obtin numai din materiale cu fluiditate ridicata.

3) Tensiunea superficiala - forta care se exercita tangential la suprafatalichidelor, datorita interactiunii dintre atomii de la suprafata lichidului si cei

din jur. Cu cat tensiunea superficiala este mai mare, cu atat calitateasuprafetei pieselor turnate este mai buna.

In timpul procesului de solidificare in piesa turnata au loc fenomene secundare care duc

la formarea retasurilor, suflurilor, fenomene care se datoreaza in principal starii de agregare sireducerii dimensiunilor la racire (contractie).

3. Structura formelor turnate

Partile componente ale formelor de turnare sunt:

reteaua de turnare; cavitatea formei;

maselotele;

Reteaua de turnare - reprezinta ansamblul canalelor care servesc la introducereametalului lichid in forma. Ea are ca scop sa asigure umplerea rapida a formei fara distrugereaacesteia si sa favorizeze racirea uniforma si dirijata a piesei turnate.


3/23

1 = gura palniei

2 = piciorul palniei

3 = canalul colector de zgura

4 = canalele de alimentare

Fig. 1. Reteaua de turnare

Elementele componente ale retelei de turnare sunt :

1) Gura palniei de turnare - usureaza introducerea metalului lichid in cavitatea formei

preluand o parte din socul vanei de metal topit. Din punct de vedere constructiv gura

palniei se executa sub forma de palnie tronconica, cupa sau bazin.

Cupa este folosita in cazul debitelor mari de lichid si este prevazuta

cu un prag pentru retinerea zgurei;

Bazinele sunt cupe de dimensiuni mari, cu o capacitate de 50 - 60 %(uneori 100% ) din volumul de metal necesar turnarii si are dopuri la

intrarea in piciorul palniei. Se aplica la turnarea pieselor de gabarite

mari.

Fig. Variante constructive ale gurii palniei

2) Piciorul palniei de turnare - este un canal vertical, tronconic, care face legatura intre

gura palniei si colectorul de zgura. El se executa cu sectiunea tronconica variabila,

descrescatoare inspre punctul de alimentare.

3) Colectorul de zgura - are rolul de a retine zgura, impuritatile si de a asigura

patrunderea linistita a metalului in canalele de alimentare. Pentru a se retine zguracolectorul trebuie sa aiba o lungime mare ca sa permita ridicarea la suprafata aimpuritatilor.

4) Canalele de alimentare - (unul sau mai multe) fac legatura intre colectorul de zgura si

cavitatea formei. Sectiunea transversala a acestora poate fi dreptunghiulara,

triunghiulara sau trapezoidala si mai rar circulara.

Calitatea unei piese turnate depinde in mod esential de corectitudinea dimensionarii siexecutiei retelei de turnare.

Proiectarea retelei de turnare impune:

1) Stabilirea locului de alimentare cu metal a cavitatii formei

turnare directa;

turnare laterala;


4/23

turnare indirecta cu sifon;

2) stabilirea schemei de amplasare a canalelor;3) determinarea duratei de turnare;

4) calculul sectiunii elementelor retelei; Trebuie sa avem in vedere faptul ca

reteaua de turnare se inlatura dupa turnare si deci o retea de turnare voluminoasa

conduce la un indice de utilizare a metalului scazut , in timp ce o retea de turnaresubdimesionata poate conduce la inghetarea metalului topit si deci la obtinerea unor

piese incomplet turnate.

Cavitatea formei - asigura obtinerea piesei turnate la configuratia si dimensiunile dorite.

Proiectarea geometriei cavitatii formei este o problema fundamentala in tehnica turnarii.

Cavitatea formei trebuie sa reziste presiunii dinamice a jetului de metal lichid.

Maselotele - rezervoare de metal lichid, amplasate corespunzator sub forma de prelungiri

ale piesei turnate. Rolul lor principal consta in alimentarea cu metal lichid a cavitatii formei pedurata racirii si solidificarii, in vederea compensarii contractiei volumetrice.

Cavitatea formei se umple cu metal lichid cu volum specific corespunzator temperaturiide turnare, mai mare cu 312% decat volumul specific al metalului la temperatura mediului

ambiant.

Deci fara luarea unor masuri imediate va apare un deficit de material sub forma de goluri

de contractie numite retasuri.

Pentru combaterea retasurilor trebuie asigurata solidificarea dirijata a pieselor turnate

prin:

asezarea partii groase a pieselor in sus;

corecta dimensionare si amplasare a maselotelor;

Problema retasurilor se pune in special la materialele cu coeficienti de contractie ridicati:

otel, fonte.

Maselotele au urmatoarele dezavantaje:

creste consumul de metal (35-50%);

mareste consumul de manopera pentru inlaturarea lor;

4. Clasificarea procedeelor de turnare

I. Dupa durabilitatea formei (numarul de turnari ce se pot efectua cu aceeasi forma) :

1. forme temporare;

2. forme semipermanente;


5/23

3. forme permanente;

II. Dupa fortele care actioneaza asupra metalului topit:

1. statica

2. centrifugala3. sub presiune

Varietatea extrem de mare a procedeelor de turnare utilizate in prezent este legata de :

volumul productiei ( cantitatea de material turnata anual ) ;

caracterul productiei ;

numarul de repere ;

marimea seriei de fabricatie .

5. Etapele fundamentale ale procesului tehnologic de turnare

Ciclul de fabricatie al unei piese turnate cuprinde urmatoarele etape :

1. Proiectare tehnologica. Este etapa cea mai importanta , de ea depinzand succesulintregului ciclu de fabricatie. Acum se concepe dimensiunea normativa a procedeului

tehnologic , succesiunea fazelor , ca si echipamentul tehnologic de formare si

miezuire.2. Confectionarea modelului, cutiilor de miezuri, rame de formare (constituie

echipamentul tehnologic).3. Executarea cavitatii formei. Specificitatea fiecarui procedeu tehnologic de turnare

consta in modul de obtinere a cavitatii formei , restul etapelor fiind comune ,

indiferent de procedeul tehnologic de turnare adoptat.

4. Elaborarea materialului topit.

5. Turnarea propriu-zisa.6. Constituirea piesei turnate.

7. Dezbatere. Consta in extragerea piesei turnate constituite din cavitatea formei. Daca

forma este durabila , atunci dezbaterea se reduce la deschiderea formei si extragerea

piesei turnate. Daca forma este temporara , extragerea piesei turnate presupunedistrugerea acesteia.

8. Indepartarea retelei de turnare. Se realizeaza prin taierea canalelor de alimentare ,prin taiere fie cu flacara de gaze , fie prin aschiere.

9. Curatare. Consta in indepartarea particulelor aderente la suprafetele piesei turnate.Operatia se poate realiza prin sablare cu alice , cu jet de apa sub presiune , manual sau

in tobe rotative.

10. Controlul tehnic de calitate (C.T.C.). Presupune verificarea dimensionala , a calitatiisuprafetei , a compozitiei chimice , a caracteristicilor mecanice , a structurii , a masei.


6/23

Orice abatere de la valorile nominale indicate in documentatia de executie este

considerata defect. Efectele pieselor turnate sunt standardizate.11. Remedierea defectelor de turnare. Se face prin diferite metode ce vor fi detaliate in

capitolele urmatoare.

12. Tratament termic primar. Urmareste atat eliminarea tensiunilor interne ce apar in

timpul solidificarii si racirii , cat si obtinerea unei structuri cu graunti fini , urmare arecistalizarii.

Varietatea mare a procedeelor de turnare este conditionata de modul de obtinere a

cavitatii formei turnate, restul etapelor fiind identice.

Diferenta dintre diferitele procedee tehnologice de turnare consta in principal in modul de

generare a cavitatii formei , restul etapelor fiind aceleasi , indiferent de procedeul tehnologic

utilizat. De aceea , in cele ce urmeaza studiul diferitelor procedee tehnologice de turnare se va

reduce in mare masura la modul de obtinere a cavitatii formei .

6. Turnarea in forme temporareFormele temporare se confectioneaza din amestecuri de formare constituite din materiale

granulare refractare (nisipuri) , din lianti si materiale de adaos.

Rezistenta mecanica a acestor forme se obtine in urma indesarii granulelor refractare

invelite cu o pelicula de liant.

Formele temporare se realizeaza din punct de vedere constructiv in doua variante:

cu pereti grosi (50 250 mm);

cu pereti subtiri (forme coji, 5 15 mm);

6.1. Turnarea in forme temporare cu pereti grosi

Turnarea in forme temporare cu pereti grosi reprezinta nu un procedeu tehnologic , ci o

familie de procedee tehnologice , deoarece confectionarea formelor temporare se realizeaza in

mai multe moduri , fiecare dintre ele efectuandu-se cu utilaje specifice , deci constituindu-se inprocedee tehnologice distincte. Vom distinge deci un procedeu tehnologic de turnare in forme

temporare cu pereti grosi ale caror forme se obtin prin formare manuala cu model in rame de

formare , un altul la care formele se obtin prin formare manuala cu sablon in solul turnatoriei ,

sau diferite procedee tehnologice de turnare in forme temporare cu pereti grosi obtinute prin

diferite metode de formare mecanizata , in functie de utilajul utilizat.

Varietatea mare a procedeelor tehnologice de turnare in forme temporare este conditionata deechipamentul tehnologic utilizat pentru formare si miezuire , de natura sursei de energie folosita

pentru operatiile de indesare , demulare si asmblare a formelor , de locul unde se confectioneaza

forma de turnare.

Dupa fiecare turnare , formele temporare se distrug in faza de extragere a piesei turnate.


7/23

Avantaje

Procedeul permite obtinerea unei game largi de piese turnate din punct de vedere al

greutatii si configuratiei geometrice. El se preteaza in special pentru fabricatia individuala si de

serie mica.

Dezavantaje

precizie mica;

calitate slaba;

proprietati mecanice inferioare ale metalului turnat;

consum mare de material pentru reteaua de turnare;

adaosuri de prelucrare mari;

In ciuda dezavantajelor prin acest procedeu se obtin 80% din totalul pieselor turnate

gravimetric.

In vederea obtinerii cavitatii formei turnate prin acest procedeu tehnologic avem nevoie

de :

- echipament tehnologic pentru formare si miezuire;

- materiale pentru forme si miezuri;

Echipamentul pentru formare si miezuire se compune din:

modele;

placi model; sabloane;

cutii de miez;

rame de formare;

Modelele sunt dispozitive cu ajutorul carora se imprima in amestecul de formarecavitatea formei corespunzator configuratiei exterioare a piesei de turnat.

Modelele se executa din lemn (60-70%) de esenta moale (pin, molid), de esenta tare (tei,arin, par) sau din metal. Modelele din lemn rezista la 100 de formari manuale sau 1000 de

formari mecanice. Modelele metalice se confectioneaza din aluminiu.

Modelele trebuie sa posede urmatoarele elemente constructiv-tehnologice, dintre care majoritatea

se regasesc si in piesa turnata:

planul de separatie asigura demularea si trebuie sa fie in numar minim, cel

putin 1;

inclinari - pentru usurarea demularii;

racordari - pentru a preveni aparitia fisurilor;


8/23

marci - locasuri pentru montarea miezurilor;

adaosuri de contractie;

adaosuri de prelucrare;

Fig.3. Marci de centrare

In vederea recunoasterii cu usurinta a modelelor , datorita faptului ca o aceasi piesaturnata poate fi obtinuta cu diferite aliaje cu diferiti coeficienti de contractie , acestea se vopsesc

in diferite culori , dupa cum urmeaza :

otel - albastru ;

fonta - rosu ;

marcile de centrare se vopsesc in negru;

aliaje neferoase - galben sau lac incolor.

Placile model se obtin prin dispunerea unor semimodele metalice pe placi metalice ( din

aluminium );

Sabloanele sunt dispozitive sub forma de placi, cu contur bine determinat si care supuse

unor miscari de rotatie sau translatie genereaza in amestecul de formare suprafetele interioare

ale cavitatii formei. Se folosesc la serii de fabricatie mici si au o precizie scazuta.

Fig. 4. Sabloane de rotatie si de translatie

Ramele de formare - sunt dispozitive metalice utilizate pentru sustinerea formelortemporare cu pereti grosi. Pentru fixarea si centrarea ramelor se folosesc bolturi de centrare. De

cele mai multe ori se obtin din constructii sudate.

1=rama superioara

2=rama inferioara

3=suprafata separatie

4=maner manipulare

5=guler ghidare

6=tija centrare

Fig. 5. Rame de formare


9/23

Cutiile de miez - sunt dispozitive a caror configuratie corespunde golurilor sau orificiilor

din piesa de turnat si servesc la confectionarea miezurilor.

Pentru piese cu configuratie simpla se executa un model, iar pentru piese cu configuratie

complicata este necesar sa se construiasca :

- modelul propriu-zis;

- cutia de miez;

- modelul retelei de turnare;

- modelul maselotelor;

Golurile interioare ale piesei se obtin cu ajutorul miezurilor executate in cutii de miez.Pentru a avea o anumita pozitie in cavitatea formei, miezurile se aseaza in niste locasuri numite

marci. Ele sunt niste proeminente pe conturul exterior al modelului.

Materiale folosite pentru forme si miezuri sunt:

nisipuri;

lianti;

materiale de adaos;

Nisipurile - sunt materialele de baza ale amestecurilor de formare. Ele au drept principala

componenta siliciul datorita proprietatilor lui refractare. Ele pot fi brute , cu pana la 50% argila

si spalate cu pana la 0,2 2 % argila.

Liantii - sunt materialele care adera la grauntii de nisip si fac legatura intre ei. Ei asigura

plasticitatea si rezistenta necesara a amestecului.


10/23

Fig.6. Structura amestecului de formare

Accelerarea proceselor naturale de disociere si uscare este posibila prin :

suflarea formelor si miezurilor cu CO2;

introducerea de ferosiliciu macinat in amestecul de formare; scufundare in clorura de amoniu;

Materiale de adaos cele mai frecvent utilizate sunt :

apa;

agenti de activare si accelerare a proceselor de intarire;

adaosuri pentru imbunatatirea caracteristicilor tehnologice;

Pe cavitatea formei , inainte de a se inchide forma , se aplica un strat de vopsea refractara.

Vopselele refractare de turnatorie sunt suspensii de material refractar (grafit, cuart) in

apa, carora li se adauga melasa sau dextrina sau bentonita pentru marirea stabilitatii.

Aceste vopseluri sunt de protectie sau de izolatie. Se aplica pe suprafata formelor simiezurilor inainte de uscare.

Pentru lipirea sau separarea formelor si miezurilor se utilizeaza cleiuri de turnatorie.

Pudrele de turnatorie sunt materiale antiaderente. Ele pot fi de izolatie sau protectie.

Pudrele de izolatie se presara pe suprafetele modelelor sau al cutiilor de miez pentru a le

izola de amestecul de formare (exemplu licopodiul).

Pudrele de protectie se presara pe suprafetele formelor si a miezurilor crude pentru a evita

aderenta amestecului de formare la piesa turnata (exemplu grafit, talc, etc).

Amestecurile de formare se diferentiaza , din punct de vedere al compozitiei chimice , in

amestecuri de formare pentru fonta , otel sau aliaje neferoase.

Amestecuri de formare se folosesc pentru :

forme;

miezuri;

remedieri;

Amestecurile pentru forme se clasifica in

amestecuri de model

amestecuri de umplere

amestecuri unice


11/23

1=cavitatea formei

2=retea de turnare

3=rame de formare

4=suprafatadeseparatie

5=miez

6=amestec formare

7=maselote

8=marca de miez

9=canale aerisire

Fig.7. Structura formei de turnare

Prezentam mai jos un exemplu de reteta de amestecuri de formare unice pentru obtinerea unei

piese turnate din otel in forme uscate

Amestec folosit

si regenerat

Nisip spalat Argila Umiditate

40 - 80% 5 - 50% 4 - 9% 5 - 6%

Metodele de confectionare a formelor pot fi :

manuale

mecanice

Metode manualeAproximativ 40-60% din volumul de munca necesar obtinerii pieselor turnate

se consuma pentru executarea formelor.

Se aplica la unicate si serie mica.

1. cu model in solul de turnatoriei;

2. cu sablon in solul turnatoriei;

3. cu sablon in forme semipermanente;4. in rame de formare cu model dintr-o bucata;

5. in rame de formare cu model demontabil;

6. in rame de formare cu placa model;7. in rame de formare cu sablon;


12/23

Formarea mecanizata

Specific acestor metode este utilizarea placilor model si a amestecurilor de formare unice.

Pe masinile de format se executa mecanizat cele trei operatii principale ale formarii si

anume:

introducerea amestecului de formare in rame;

indesarea amestecului de formare;

extragerea modelului din forma;

Avantaje

precizie mare;

reduc efortul fizic;

productivitate mare;

personal cu calificare redusa, de aici costul redus al manoperei;

Dupa modul de indesare a amestecului, masinile de format se clasifica in :

1. Masini de format prin scuturare2. Masini de format prin presare

3. Masini de format prin aruncare

4. Masini de format prin suflare5. Masini de format combinate

Masini de format prin scuturare

Indesarea amestecului se face sub actiunea fortelor de inertie ale granulelor de nisip. Sunt

masini pneumatice. Inaltimea de cadere a pistonului este de 30 - 80 mm, iar frecventascuturarilor este de 250 lovituri / minut. Pentru formare sunt necesare 30 - 50 lovituri.

1=traversa

2=sabot presare

3=placa model

5=piston cilindru

6=cilindru presare

7=rama formare

10=piston


13/23

11=canal admisie

evacuare

Fig. 8. Schema masinii de format prin scuturare

Dezavantaje

socuri

constructie complicata a placii si a fundatiei masini

Masini de format prin presare

Fac parte din familia preselor pneumatice. Dozarea amestecului este asigurata prin

dimensionarea corespunzatoare a unei rame de umplere, asezata deasupra ramei de formare.

1=traversa

2=sabot presare

3=rama formare

5=cilindru

6=rama formare

7=placa model

Fig.9. Schema masinii de format prin presare

Masini de format prin aruncare

Realizeaza indesarea prin proiectarea amestecului de formare, in straturi succesive pana

la umplerea formei.

Capul aruncatorului este fixat pe un brat articulat. Se foloseste pentru formarea pieselor

mari.

1=model

2=rama formare

3=amestec formare

4=cupa

5=carcasa metalica


14/23

6=banda transportoare

Fig.10. Schema masinii de format prin aruncare

Masini de format prin suflare

Functioneaza pe principiul amestecarii aerului comprimat cu amestecul de formare si

proiectarii amestecului in cutia de formare.

6. Turnarea in forme temporare cu pereti subtiri (forme coji)

Caracteristici

Se aplica in special pieselor mici, cu grad mare de complexitate, in turnatoriispecializate, in productia de serie mare si masa, la care costul relativ ridicat al materialelor

utilizate la formare este compensat de eliminarea unor operatiuni ulterioare de prelucrare prin

aschiere.

Avantajele metodei

reduce consumul de amestec de formare;

reduce manopera de formare si dezbatere;

imbunatateste calitatea pieselor turnate, intrucat permeabilitatea si

compresibilitatea formelor coji sunt mai bune; creste precizia si calitatea suprafetelor;

posibilitatea mecanizarii procedeului;

6.1. Tehnologia de confectionare a formelor coji cu liant pe baza de

rasini termoreactive

Amestecul de formare este compus din nisip cuartos (granulatie 0,1 0,2 mm), praf debachelita sau novolac (rasina termoreactiva, 5 - 9% ) ca liant si urotropina fin macinata (0,5 - 1%

).

Placile model, exclusiv metalice, se incalzesc la 500 - 750K ( in general la temperaturimai mari decat punctul de polimerizare). Datorita temperaturii ridicate a placii model, rasina

termoreactiva se topeste, polimerizeaza si se intareste ireversibil legand grauntii de nisip intre ei.

Pentru a impiedica aderarea amestecului la placa model se pulverizeaza pe aceasta ulei

mineral sau ulei siliconic.


15/23

Grosimea formei coji este cu atat mai mare cu cat temperatura placii este mai mare si

durata de mentinere creste. Ea poate ajunge la 6 - 10 mm.

Pentru omogenizarea cojii ea este supusa dupa demulare unei calcinari la 550 - 600 K.

Formele coji se pot obtine prin urmatoarele metode ;

caderea amestecului termoreactiv pe placa model calda;

prin suflarea amestecului termoreactiv pe placa model calda ;

prin imersia placii model in amestecul de formare ;

Semiformele coji astfel obtinute (care au si reteaua de turnare si eventual marci de

centrare) se asambleaza corespunzator solidarizandu-se cu scoabe elastice sau prin lipire cu

cleiuri adecvate. Pentru turnare formele mari se introduc in containere, iar spatiul ramas seumple cu nisip. Aceste containere se introduc in cuptoare unde are loc calcinarea , iar turnarea se

face in forma calda , din urmatoarele considerente

- Se evita prezenta apei ( sau a altui lichid ) care in contact cu metalul topit poate vaporiza

instantaneu si produce o presiune care sa distruga forma si sa pericliteze integritatea celor

din jur.

- Forma fiind calda viteza de solidificare si racire scade , cu consecinte benefice asupra

structurii ( se obtin graunti fini ).

- Se evita distrugerea formei , datorita diferentei foarte mari de temperatura dintre forma si

metalul topit.

Fig. 11. Forme coji obtinute prin caderea amestecului de formare

Fig. 1 . Forme coji obtinute prin suflarea amestecului de formare

6. Tehnologia de confectionare a formelor coji cu modele usor fuzibile

Particularitatea esentiala a acestui procedeu de formare consta in aceea ca operatia de

demulare se realizeaza prin scurgerea din forma a materialului modelului adus in stare lichida.

In consecinta este posibila confectionarea unor forme de turnare fara suprafata de separatie,ceeea ce permite obtinerea unor piese turnate de precizie ridicata (+0,25 mm) la care este exclusa

in principiu necesitatea unei prelucrari mecanice ulterioare.

Cel mai des modelele se executa din materiale ceroase (stearina + parafina) prin presarein stare pastoasa intr-o matrita. Modelele din materiale ceroase au uneori atasata reteaua de

turnare, iar alteori se asambleaza in ciorchine la o palnie de turnare comuna.

Pentru realizarea formei coji ciorchinele se imersioneaza de 3 - 6 ori in amestec de

formare format din 50% praf de cuart si 50% silicat de sodiu dupa care se presara nisip cuartos.Aplicarea unui strat nou se face numai dupa intarirea celui vechi. Accelerarea proceselor de


16/23

intarire a liantului se asigura prin imersionarea ciorchinelui presarat cu nisip in solutie de clorura

de amoniu.

Dupa obtinerea unei forme cu grosimea dorita, modelele fuzibile se indeparteaza din

forma prin incalzire in curent de aer sau apa.

Formele coji se usuca la 450 - 575 K si apoi se introduc in cutii metalice cu nisip si se

calcineaza la 1275 - 1325 K in cuptoare electrice. Formele se scot din cuptor cu cateva minute

inainte de turnare, iar turnarea se face in forme calde la 1000 K. Metoda asigura o mareprecizie, dar este limitata de greutatea pieselor turnate.

Se toarna in formele coji calde (aproximativ 1000K) deoarece in acest mod secontroleaza viteza de racire (prin scaderea acesteia se amelioreaza structura piesei turnate si prin

aceasta caracteristicile mecanice) si se preintampina eventualele accidente ce ar putea fi cauzate

de prezenta vaporilor de apa in cavitatea formei.

6.3. Turnarea in forme vidate

Turnarea in forme vidate reprezinta un procedeu de turnare statica in forme temporare.

Deoarece specificitatea acestui procedeu consta in modul de obtinere a cavitatii formei, (celelalte

etape fiind identice cu cele ale celorlalte procede tehnologice de turnare) in cele ce urmeaza vomdetalia aceasta operatie.

In vederea obtinerii cavitatii formei se utilizeza modele (din lemn sau metalice), rame deformare de constructie speciala, amestec de formare din nisip fin fara liant sau materiale de adaos

si folie de polietilena.

Rama de formare se umple cu nisip fin, peste care se aplica o folie de polietilena. Cuajutorul modelului (prin apasarea acestuia) se imprima in nisip forma si dimensiunile acestuia. In

acest moment se cupleaza rama de formare la o instalatie de vid, obtinandu-se prin vidarecavitatea formei. In mod analog se obtine si cealalta semiforma.

Dupa turnare se recupereaza 90% din nisip.

Procedeul permite obtinerea unor piese turnate in conditii de precizie dimensionala si decalitate a suprafetei deosebite. De asemeni se reduc manopera de formare si de obtinere a

amestecului de formare.

Fig. 14. Schema turnarii in forme vidate

Turnarea in forme vidate are urmatoarele avantaje :

- cost redus al materialelor de formare;

- este nepoluanta;


17/23

- productiva;

Se remarca necesitatea folosirii unor rame de formare de constructie speciala, prevazute

cu orificii pentru absorbtia aerului si cu site fine pentru a preveni absorbtia nisipului.

Se utilizeaza placi model metalice, care se incalzesc in vederea unei mai bune mulari afoliei de polietilena.

Dupa asamblarea si inchiderea formei se pastreaza vidarea la umplerea completa a formei

si solidificarea unei cruste de metal la partea exterioara a piesei. Vidarea favorizeaza o bunadegazare a metalului turnat.

6.4. Turnarea de precizie cu modele gazefiabile din polistiren

C a si alte procedee tehnologice de turnare , specificitatea acestuia consta in

modul de obtinere a cavitatii formei. In 1958 Harold Shroyer patenteaza tehnologia de turnare in

forme pline , fara demularea modelului ( cavityless casting mold - forma de turnare faracavitate). Tehnologia patrunde in Romania in anii `80 prin achizitionarea de la firma italiana

FATA a unui robot de turnare cu patru posturi pentru pistoanele autoturismelor OLTCIT , careutilizeaza tehnologia numita POLICAST PROCES ( modele expandabile din polistiren

expandabil ).

Fig. 15. Reprezentarea schematica a proceselor metalurgice la turnarea cu model gazeificabil

Vom expune in cele ce urmeaza principiul acestui procedeu , asa cum rezulta el si dinfigura 15.

Geometria piesei turnate rezulta concomitent cu eliminarea modelului din polistiren dinforma construita din nisip uscat , fara liant. Sunt utilizate modele din polistiren expandat ,

vopsite , astfel incat crusta refractara sub actiunea presiunii gazelor rezultate la termodistructia

modelului mentin rigiditatea formei si pastreaza configuratia cavitatii amprenta , evitandsurparea nisipului. Stratul de vopsea trebuie sa aiba si o oarecare permeabilitate astfel incat sa

asigure atat evacuarea corespunzatoare a gazelor rezultate prin descompunerea polistirenului , cat

si evitarea formarii de sulfuri exogene. Nu exista un contact direct intre aliajul lichid si nisip sinici intre metal si polistiren. Spatiul Dpoarta denumirea de volum de control si are o marime

de aproximativ 1 mm. Pentru cresterea vitezei de gazefiere , in compozitia polistirenului

expandat se introduc diferiti compusi care contribuie la :

cresterea vitezei de topire si de gazefiere al polistirenului ;

ruperea completa si rapida a legaturilor din lantul polistirenului in procesul determodistructie.

Topirea totala a modelului are loc intr-un interval scurt de timp 1,54 secunde.Rezistenta la rupere a aliajelor turnate prin acest procedeu tehnologic este superioara cu

aproximativ 5% celei a aceluiasi aliaj turnat in forma temporara cu model de lemn.


18/23

Modelele de polistiren se obtin in matrite prin umflarea granulelor de polistiren si sudarea

intre ele. Daca modelele sunt foarte complexe , ele se pot confectiona din bucati si asambla prinlipire.

Operatia de formare are trei etape principale :

1) Asezarea modelului centrat in cutia de formare ;

2) Acoperirea modelului cu nisip uscat , fara liant :

3) Indesarea nisipului in jurul modelului , pentru a realiza o mularea cat mai perfecta a

nisipului pe suprafata lui.

Pentru formare , in locul perechii clasice de rame de formare se utilizeaza cutii metalice

de tip container , cilindrice sau poligonale , care permit manipularea mecanizata. Dupa umplerea

cu nisip a cutiilor se realizeaza indesarea prin scuturare. Putem marii gradul de indesare al

nisipului prin vidare.

Daca piesele turnate au si configuratie interioara se pot utiliza miezuri ( metalice saunemetalice) , care se incastreaza in prealabil in model , la operatia de expandare a granulelor de

polistiren.

Se pot utiliza retele de turnare clasice. Fata de procedeele de turnare clasice in forme

temporare , acest procedeu de turnare cu modele gazificabile din polistiren prezinta urmatoareleavantaje :

1) Nu apar bavuri in special in planul de separatie , datorita absentei acestuia , modelele fiind

monobloc ;

2) Lipsa marcilor de centrare , ceea ce micsoreaza toleranta dimensionala si de pozitie ;

3) Se elimina operatia de demulare ;

4) Elimina lemnul din modelarii , scazand costurile de fabricatie ;

5) Dispare operatia de intarire a formei ;

6) Procedeul se preteaza la automatizare.

Avand in vedere faptul ca fenomenele si legile proprii ale acestui procedeu difera de cele

ale celorlalte procedee tehnologice de turnare , procedeul poate fi asimilat in categoria celorneconventionale.

7. Turnarea in forme durabile (metalice)


19/23

In raport cu turnarea in forme temporare, turnarea in forme durabile prezinta

urmatoarele avantaje:

imbunatateste caracteristicile mecanice ale pieselor turnate cu 10 - 30 %;

imbunatateste precizia dimensionala si calitatea suprafetelor turnate;

reduce cu 50 - 60% manopera de formare; reduce consumul de materiale de formare;

asigura conditii mai bune de lucru;

Dezavantaje

cost ridicat al formelor;

conductivitate termica ridicata a formei, ceea ce duce la inghetarea rapida a

metalului;

Din punct de vedere economic procedeul se justifica numai la productia de serie mare.

Din punct de vedere tehnologic exista urmatoarele probleme : evacuarea aerului si a gazelor din forma (se construiesc canale de aerisire

si rasuflatori);

asigurarea unei corelatii intre temperatura de topire a materialului care se

toarna si temperatura de topire a materialului formei;

6.1. Turnarea in cochilie

Cochiliile sunt forme metalice in care se introduce metalul lichid exclusiv sub actiunea

fortelor gravitationale.

Cochilele pot avea unul sau mai multe plane de separatie. Prin acest procedeu se pot turna

si piese cu configuratie interioara folosind miezuri metalice. Alimentarea cu metal lichid a

cochiliilor se asigura printr-o retea de turnare plasata in planul de separatie. Pentru evacuareagazelor sunt prevazute canale de aerisire cu diametrul de 0,2 - 0,5 mm.

Principalele faze ale turnarii in cochilie sunt :

1. Pregatirea cochiliei. Se asambleaza cochilia, eventual cu miezuri si se acopera

suprafetele care intra in contact cu metalul lichid cu un strat de material refractarde 0,1 - 2 mm. Se folosesc grafitul, argila, uleiurile minerale, etc. Se preincalzeste

cochilia la 375 - 725K pentru eliminarea vaporilor de apa. In plus se urmarestemicsorarea vitezei de racire a metalului.

2. Turnarea metalului lichid.3. Constituirea piesei turnate.

4. Dezbaterea prin dezmembrarea cochiliei.

5. Indepartarea retelei de turnare si debavurarea.


20/23

In productia de serie mare turnarea in cochilie se poate realiza mecanizat. Pentru

eliminarea unuia dintre defectele principale - dificultatea de a obtine piese cu pereti subtiri - serecurge la presarea materialului lichid in cavitatea formei. Se obtine astfel turnarea in cochilie

cu matritare. Este de fapt un procedeu inrudit cu turnarea sub presiune.

7. Turnarea sub presiuneLa turnarea pieselor mici, cu pereti subtiri, complexe, pentru a evita inghetarea

materialului topit in forma se recurge la presarea acestuia sub actiunea unei forte exterioare.

Pentru invingerea rezistentei opuse curgerii metalului lichid in reteaua de turnare se

aplica presiuni de pana la 5 000 atmosfere. Viteza de alimentare a matritei cu metal lichid

variaza de la 0,5 m/s la 150 m/s. Una dintre problemele tehnologice ale procedeului consta in

eliminarea porilor (mai nou s-a incercat vidarea matritei).

Matritele se confectioneaza din oteluri aliate. Masinile folosite sunt prese hidraulice

(orizontale sau verticale). Matrita este calda ca si camera de compresie (uneori poate fi si rece).

Dozarea materialului se face prin cantitatea de metal lichid cu care se alimenteazamatrita. Dezbaterea se face automat cu aruncator.

Fig. 16. Instalatie de turnare sub presiune cu piston vertical

Avantaje

productivitate mare

posibilitatea automatizarii

precizie dimensionala si calitatea suprafetei se elimina prelucrarile mecanice ulterioare

Dezavantaje

se aplica la serie mare

costuri mari ale matritei

8. Turnarea in forme metalice in miscare de rotatie (turnarea centrifugala)

Procedeul se caracterizeaza prin faptul ca in timpul turnarii si solidificarii metalului,

forma de turnare este antrenata in miscare de rotatie in jurul unei axe verticale sau orizontale.

Exista posibilitatea ca prin rotirea suficient de rapida a formei, combinata cu racireametalului lichid, sa se obtina un corp cilindric gol, avand o grosime neuniforma a peretelui.

Prin acest procedeu se toarna piese de revolutie cu inaltime mica si diametru mare.


21/23

De asemeni se pot turna piese mici in afara axei de rotatie. Piesele obtinute prin acest

procedeu tehnologic sunt compacte fara defecte de turnare.

In cazul rotatiei in jurul unei axe orizontale a unei forme partial umplute cu metal lichid

se pot distinge trei situatii caracteristice in functie de turatia n:

n=n1 metalul lichid este imobil;

n=n2>n1 metalul lichid este antrenat prin frecare de catre forma

in rotatie;

n=n3>n2 metalul este supus miscarii de rotatie impreuna cuforma de turnare tubulara;

Fig. 17. Schema turnarii centrifugale cu ax vertical

Turnarea centrifugala cu ax orizontal se aplica la obtinerea pieselor tubulare cu lungimimari si grosimi mari.

Formele de turnare folosite sunt metalice dar pot fi captusite cu amestec de formare. Cele

necaptusite se protejeaza prin acoperire cu vopseluri refractare. Dezbaterea pieselor este posibiladatorita conicitatii interioare a formei. Turnarea se face in forme incalzite. Principala

problema tehnologica este cea a dozarii materialului , dozajul fiind singurul mod de a asigura

grosimea peretelui piesei turnate.

Avantaje

economie de amestecuri de miez ; economie de metal prin eliminarea retelei de turnare;

compactitate si proprietati mecanice superioare

Dezavantaje

adaosuri de prelucrare mari;

cochila scumpa;

10. Turnarea continua

Spre deosebire de toate procedeele de turnare prezentate anterior la turnarea continuaintroducerea de metal lichid in cavitatea formei si extragerea piesei turnate se efectueaza

simultan fara intrerupere.

Aceasta este un procedeu tehnologic de mare productivitate prin care se obtin piese de

lungimi mari in raport cu sectiunea , cum ar fi barele si tevile.


22/23

Instalatiile pentru turnare continua au ca element esential cristalizatorul. Aceasta este o

forma metalica cu pereti subtiri, racita intens prin circulatia apei. Cavitatea formei se obtureazacu o placa, care prin constructia ei va constitui un dispozitiv de prindere al capatului solidificat al

produsului.

Metalul lichid se solidifica in contact cu peretii raciti. Dupa solidificare el este tras prinintermediul placii de baza si al unui sistem de role care-i imprima o miscare continua cu o viteza

corespunzatoare.

Problema principala o constituie corelarea vitezei de racire cu cea de tragere.Cristalizatorul se construieste din cupru si se acopera cu grafit pe suprafetele active.

Procedeul se aplica mai ales la obtinerea semifabricatelor din aliaje neferoase.

Datorita tensiunilor interne ce sunt introduse de regimul de racire fortata se aplica un

tratament termic de detensionare.

1 =cristalizor

2 =

cavitatea formei

3 =placa de baza

4 =

role antrenare

5 =piesa turnata

Fig.20. Schema de obtinere a pieselor prin turnare continua

11. Defectele pieselor turnate si remedierea lor

Prin defect al unei piese turnate se intelege orice abatere de la forma, dimensiunea, masa,aspectul exterior, compactitatea, structura, compozitia chimica sau proprietatiile fizico-chimice

ale aliajelor turnate.

Conform STAS782-79 defectele pieselor turnate se simbolizeaza printr-un caracter

alfanumeric format dintr-o litera si trei cifre.


23/23

Litera indica categoria de baza a defectului. Prima cifra indica grupa defectului. A doua

cifra indica subgrupa defectului, iar a treia cifra este specifica fiecarui defect.

De exemplu B122 este simbolul suflurilor de colt.

Clasificare :

A= excrescente metalice;

B= goluri;

C= discontinuitati, crapaturi;

D= defecte de suprafata;

E= piesa turnata incomplet;

F= dimensiuni sau configuratii necorespunzatoare;

G= incluziuni si defecte de structura;

H= compozitia chimica,proprietati chimice si mecanice necorespunzatoare.

Metode de remediere se impart in 3 categorii.

1. Metode de remediere cu materiale metalice a pieselor turnate din fonta si aliajelor neferoase

grele.

Metode de remediere cu materiale feroase si conditii impuse pentru piesele turnate din otel.

3.Remedierea pieselor turnate cu materiale nemetalice. Printre metodele de remediereenumeram: metalizarea, supraturnarea, sudarea, lipirea tare, doparea, bucsarea, pastilarea,

impregnarea, chituirea.

prelucrarea prin turnare

Documents