Documente online.
Username / Parola inexistente
  Zona de administrare documente. Fisierele tale  
Am uitat parola x Creaza cont nou
  Home Exploreaza






PROCESE SI ECHIPAMENTE DE TURNARE IN FORME COJI CU MODELE USOR FUZIBILE

tehnica mecanica











ALTE DOCUMENTE

GENERATOARE PE BENZINA MANUAL DE UTILIZARE
ORGANIZAREA STRUCTURALA
Profunzimea de câmp - de la teorie la practică
PREGATIREA PENTRU MASURATORI
APARATUL TELEFONIC ELECTROMAGNETIC CU DISC
EAGLEMASTER CL 5100T
MASINA ASINCRONA TRIFAZATA
Ambutisarea hidraulica cu camera de cauciuc
EXPLOATARE , INTRETINEREA SI REPARAREA APARATELOR ELECTRICE
Masurarea fortelor


PROCESE SI ECHIPAMENTE DE TURNARE IN FORME COJI CU MODELE USOR FUZIBILE

          1. Consideratii generale

            Procedeul de formare-turnare de precizie cu modele usor fuzibile este unul dintre cele mai vechi procedee de realizare a pieselor turnate.

            Piesele turnate prin acest procedeu au dimensiuni foarte precise si de aceea procedeul de turnare a pieselor in forme coji cu modele usor fuzibile face parte din categoria procedeelor de turnare de precizie.

            Principalele faze ale executiei unei piese prin acest procedeu sunt (Fig. 1.1):

            - realizarea modelului prin turnarea/ injectarea materialului fuzibil (ceara, stearina, parafina, etc);

           Model                 Ciorchine cu     Imersarea in vopsea        Imersarea in                 Evacuarea

                                            modele              a modelelor                      nisip                       modelelor

      Calcinarea formei       Turnarea aliajului       Dezbaterea                 Finisarea                  Controlul

Fig. 1.1. Fazele principale ale executiei unei piese prin turnare in forme cu modele usor fuzibile

            - asamblarea modelelor pe tija;

            - realizarea formei-coji ceramice, prin imersarea asamblului de modele in vopsea si apoi in nisip ( 525b19f se depun 3…6 straturi);

            - topirea si evacuarea modelelor din cavitatea formei (current de are cald, cu aburi sau scufundarea in apa fierbinte);

            - uscarea formei-coji;

            - impachetarea formei-coji in nisip, pentru calcinare;

            - incalzirea formei pentru inlaturarea ultimelor urme de amestec de model, incalzirea in vederea calcinarii formei ceramice la temperature de 850- 950 ºC;

            - turnarea aliajului in forma calda, imediat dupa scoaterea din cuptorul de calcinare;

            - dezbaterea, indepartarea retelei de turnare si finisarea.

          2. Realizarea modelelor

            Materialele utilizate pentru realizarea modelelor usor fuzibile trebuie sa indeplinesca o serie de conditii, cum ar fi: sa aiba temperatura scazuta de topire, pentru a permite o topire rapida fara consum energetic ridicat (temperatura de topire a acestor materiale variaza intre 60 si 200 ºC); sa aiba o buna stabilitate dimensionala la variatiile de temperatura ale mediului ambient; sa aiba un coeficient de contactie cat mai scazut; sa aiba rezistenta mecanica suficienta pentru a rezista la manipularile facute in cadrul procesului tehnologic; sa aiba un continut de cenusa cat mai scazut, deoarece modelul nu se poate evacua complet din forma-coaja, astfel ca cenusa produce incluziuni in piesele turnate.

            Ceara este materialul cel mai comun utilizat pentru realizarea modelelor. Pasta din care se realizeaza modelelor este constituita, in general, dintr-un amestec complex de hidrocarburi alifatice si aromatice naturale si sintetice, esteri de acizi grasi, rasini naturale si sintetice.

            Se disting trei tipuri principale de amestecuri:

            - amestecuri complexe pe baza de ceara si rasini, usor de reciclat, utilizat pentru realizarea retelei de turnare si a modelelor;

            - amestecuri complexe pe baza de ceara si rasini, emulsionate, cu un continut de apa de 7..12%; utilizarea acestor amestecuri permite obtinerea de modele cu o suprafata foarte neteda. Aceste amestecuri pot fi reciclate si sunt recomandate pentru realizarea retelei de turnare si a modelelor;

            - amestecuri complexe care contin materiale organice inerte, insolubile in cera, cu o mai buna stabilitate si o redusa sensibilitate la cavitatie.

            Prepararea amestecului usor fuzibil este dictata de natura materialelor componente. In general, prepararea amestecului de model se face in bai electrice si consta in: introducerea materialelor componente, topirea preliminara a acestora precum si mentinerea amestecului la temperatura de 80…90ºC timp de 30…40 min, in baie, in vederea omogenizarii, degazarii si separarii impuritatilor.

            Realizarea modelului se face prin turnarea/ injectarea materialului fuzibil. Realizarea modelului prin turnarea masei fuzibile in stare lichida, desi se face la presiune mica si asigura o umplere usoara a matritei, nu are o aplicare larga din cauza procentului mare de modele rebutate datorita retasurilor ce se formeaza in modele (contractia amestecului de model creste cu temperatura). Modelel de buna calitate se pot obtine prin injectarea si preasarea amestecului fuzibil, in stare pastoasa, in matrite; astfel nu se formeaza retasuri iar contactia liniara este mica. Pentru realizarea modelelor, din amestec in stare pastoasa, se pot utiliza prese mecanice cu un grad mai mic sau mai mare de mecanizare. Schema unei prese cu actionare pneumatica este prezentata in Fig. 2.1.

            Pentru realizarea unei productivitati ridicate in producerea de modele se utilizeaza instalatii automate cum este cea prezentata in Fig. 2.2. Instalatia este deservita de trei pompe, care debiteaza apa calda in acele portiuni ale instalatiei care necesita incalzire; temperatura necesara apei se mentine automat.

Fig. 2.2. Instalatie automata pentru prepararea compozitiei de model si realizarea modelelor fuzibile.

A- instalatie pentru topirea componentelor de model; B – portiunea dozatoare a rezervorului; C – rezervor cu dozator; D – agregat de preparare a pastei (doua amestecatoare); E – dispozitiv de injectare si colector de pasta cu pompa; F – masa carusel cu formele de presare. 1 – rezervor; 2, 20, si 21 – conducta; 3 – filtru; 4 – rezervor; 5 – pompa centrifuga; 6 – supapa; 7 – robinet de reglare; 8 – supapa electromagnetica; 9, 10 – rezervorul amestecatorului; 11 – pompa pneumatica; 12 – conducta de alimentare cu pasta; 13 – masa; 14 – forma de presare; 15 – transportator cu apa; 16 – reductorul mecanismului cu cruce de malta; 17 – motor electric; 18 – rezervor; 19 – rezervor-colector de pasta; 22 – paleta plana cu gauri.

            Returul compozitiei de model si adaosurile proaspete se incarca in rezervorul 1, in care temperatura este asigurata de apa incazita la 80-85ºC, care circula prin conductele 2. Materialele de model topite trec prin filtrul 3, ajung in rezervorul 4, de unde cu ajutorul pompei centrifugale 5, sunt refulate in portiunea superioara a rezervorului C. Topitura compozitiei de model, prin supapa 6, trece in portiunea B a rezervorului C, volumul lui B fiind egal cu volumul rezervorului unui amestecator. Rezervorul C se incalzeste cu apa care are temperatura de 55…60ºC, livrata de pompa II. In mod periodic, topitura compozitiei de model din B trece in rezervoarele amestecatoarelor 9 si 10. Patrunderea topiturii in amestecatoare se regleaza cu un dispozitiv special cu supapa electromagnetica. Pe arborele fiecarui amestecator sunt fixate in pozitie verticala cate opt palete plane cu gauri 22. Arborele cu palete este actionat de un motor electric de 1 kW, prin intermediul reductorului.

            Rezervoarele amestecatoarelor, ca si rezervorul colector de pasta 19, sunt dispuse in rezervorul 18, in care circula continuu apa incalzita la 42-43ºC, livrata de statia de pompare III.

            Prin intermediul dispozitivului de injectat E, compozitia de model este presata in cavitatea matritelor (formelor metalice), montate pe o masa carusel. Formele au planul de separatie vertical, fiind actionate pneumatic.

            Productivitatea instalatiei este de 190…360 modele/h, dimensiunile maxime ale formelor 240x240x240 mm, ciclul de lucru 10, 15 si 20 s, numarul de forme instalate pe masa carusel 10, consumul de aer 2,5 m3 N/h, consumul de apa 3…4 m3 N/h.

            Curatarea modelelor fuzibile si asamblarea in ciorchine. Curatarea manuala a modelelor, necesara pentru eliminarea bavurilor, se face cu o lanteta speciala. Asamblarea modelelor fuzibile in ciorchine este o operatie specifica modelelor mici si mijlocii. Modelele se asambleaza pe o tija, formand asa numitul ciorchine. Pentru asamblarea modelelor fuzibile in ciorchine se practica doua variante:

            - montarea modelelor fuzibile prin lipire pe elementele retelei de turnare, realizate prin turnare de masa fuzibila;

            - montarea modelelor fuzibile pe un suport metalic/ tija.

            3. Realizarea formelor-coji cu modele fuzibile

a) Materiale pentru realizarea formelor-coji

            Materialele refractare speciale, utilizate in cadrul acestui procedeu, trebuie sa aiba urmatoarele proprietati:

-          refractaritate ridicata;

-          coeficient de dilatare scazut;

-          conductivitate termica ridicata;

-          finete ridicata si o mare puritate;

            Alegerea materialelor de formare se face in functie de:

-          natura aliajului care urmeaza a fi turnat;

-          precizia dimensionala ceruta pieselor turnate.

            Nisipul cuartos, desi este cel mai utilizat la realizarea formelor temporare, nu corespunde suficient pentru turnarea de precizie a pieselor din otel si chiar din fonta, de aceea este tot mai mult inlocuit cu alte materiale refractare speciale.

            Calitatea suprafetei piesei turnate depinde in mare parte de granulatia nisipului care se intrebuinteaza pentru prepararea amestecului. La realizarea formelor-coji se intrebuinteaza nisipuri cu granulatie mai fina decat la turnarea in forme obisnuite din amestec de formare. Este de dorit ca nisipul sa nu contina deloc substante organice, se pot admite numai urme de argila, oxizi si alcalii.

            Granulele de forma rotunjita permit obtinerea cojilor cu structura mult mai compacta si in acelsi timp, cu permeabilitate mai mare la gaze decat nisipul cu granule cu colturi ascutite. Rezistenta cojii depinde de legatura dintre granule iar refractaritatea depinde de gradul de compactitate al granulelor.

            Nisipul de zirconium este recomandabil pentru stratul de contact. Nisipul de zirconium este o masa refractara stabila pana la 2000 ºC. Materialul cristalizat natural se prezinta sub forma de graunti de nisip de la 0,08 la 0,15 mm.

            Vopseaua refractara (barbotina) este un material fluid, compus din liant si material refractar pulverulent. Ca lianti se folosesc: silicatul de sodium, silicatul de etil, silicea coloidala. Prepararea se face in instalatii speciale prin adaugarea unei partie de liant la doua parti material refractar pulverulent. Vopseaua refractara realizeaza legatura dintre granulele de nisip. Vopseaua refrectara este de doua tipuri:

            I ) – vopsea refractara de model care creeaza suprafata activa a formei cojii (materialul refractar folosit pentru primul strat trebuie sa aiba o finete ridicata)

II ) - vopsea refractara de consolidare(marimea granulelor prezinta mai putina importanta).

            Vopseaua refractara pentru primul strat, pe baza de silice coloidala si silice vitrificata, se utilizeaza in special la turnarea otelurilor feritice (cu 13%Cr), la turnarea aliajelor pe baza de cobalt, etc.

            Vopseaua refractara secundara pe baza de silice coloidala si caolin calcinat este adesea utilizata. Aceasta vopsea trebuie sa indeplineasca cateva conditii importante:

-          sa aiba o buna fluiditate pentru a realize umplerea spatiilor dintre granulele  de nisip presarate pe primul strat;

-          sa asigure o aderenta buna la startul depus;

-          sa aiba o refractaritate ridicata si rezistenta buna la soc termic;

b) Executia propriu-zisa a formelor-coji

            Executia propriu- zisa a formelor se face prin depunerea succesiva a 3…6 straturi refractare si cuprinde urmatoarele operatii:

            - degresarea modelului sau a ciorchinelui (prin scufundarea modelului intr-un recipient cu solutie degresata, urmata de o usoara agitare a solutiei);

      - depunerea primului strat refractar (se face la cateva minute dupa degresare; se depune primul strat de vopsea prin introducerea modelului sau ciorchinelui in recipientrul cu vopsea dupa care se realizaeaza presararea de material granular fin peste vopseaua umeda de pe suprafata modelului; depunerea nisipului se face, de regula, prin imersarea ciorchinelui in recipientul de nisip in strat fluidizat, nisipul este pus in miscare cu ajutorul unui curent de aer pentru nisipul cu granulatia 0.2…0.3 mm fluidizarea incepe la o viteza a aerului de cca 0.5 m/s iar pentru nisipul de granulatie mai mare viteza aerului creste proportional cu diametrul granulelor);

            - uscarea stratului primar al formelor- coji se face lent, in aer liber sau in uscatoare tip tunel cu aer la temperature ambianta, pentru a se preveni fisurarea si exfolierea lui; durata de uscare este de 2…3 h;

            - depunerea straturilor refractare secundare se face in mod asemanator ca pentru primul strat, numarul lor variaza intre 3…6, in functie de marimea piesei si, deci, de rezistenta mecanica pe care trebuie sa o confere formei- coji; uscarea stratului secundar se face in uscatoare tip tunel si dureaza 1.5…2 h iar uscarea finala se face de asemenea in uscatoare tip tunel, timp de 12…14 h, cu curent de aer uscat.

            Schema privind amplasarea sectoarelor in cadrul unei turnatorii de precizie cu modele usor fuzibile se prezinta in Fig. 3.1.

 

Fig. 3.1. Schema privind amplasarea sectoarelor in cadrul unei turnatorii de precizie cu modele usor fuzibile

          4. Indepartarea modelelor fuzibile din formele-coji

            Indepartarea modelelor fuzibile se face dupa depunerea straturilor refractare si uscarea acestora si se poate realize prin mai multe metode:

            1. prin scufundarea formelor-coji impreuna cu modelele fuzibile in apa fiebinte este solutia cea mai simpla si cea mai economica; aceasta metoda este indicata pentru turnatoriile cu productie redusa, care lucreaza cu liant silicat de sodium Na2SiO3 iar pentru intarire se folosesc clorura de amoniu; are dezavantajul ca nu se poate aplica decat in cazul amestecurilor de model care au temperatura de topire sub 80 ºC;

            2. prin incalzirea formelor-coji cu aburi la presiunea de 0.5….10 daN/cm2- incalzirea se face in autoclave timp de 5…25 min; temperature maxima a aburului in cazul modelelor pe baza de stearina si parafina este de 120º; modelul se evacueaza prin detenta, ceea ce conduce la evitarea craparii formelor-coji;

            3. prin incalzirea formelor-coji prin current de aer cald- este o metoda mai costisitoare, aplicabila in cazul turnatoriilor cu capacitate redusa de productie;

            4. prin indepartarea modelelor concomitent cu calcinarea formelor-coji se utilizeaza in cazul in care masa fuzibila nu se topeste ci se arde, si deci cand nu se urmareste recuperarea ei, aceasta metoda se aplica in urmatoarele cazuri:

  • modelele sunt din plietilena sau poliester
  • temperatura de topire a masei fuzibile este prea ridicata
  • temperatura de topire a masei fuzibile este apropiata de temperatura de aprindere a modelului
  • modelele fuzibile sunt realizate din materiale cu un grad ridicat de toxicitate

          5. Uscarea formelor-coji

            Uscarea formelor–coji este necesara mai ales daca evacuarea modelelor s-a facut in bazine cu apa. Regimurile de uscare a formelor-coji difera  functie de liantul utilizat. Astfel, formele–coji cu silicat de sodium se mentin in cuptorul de uscare 22 h, temperatura in cuptorul de uscare crescand treptat de la 50º la 210…250ºC. Uscarea formelor–coji cu silice coloidala cuprinde uscarea primului strat in tunel de uscare cu aer la cca 20ºC, timp de 2.5 h, si uscarea straturilor secundare in tunel de uscare la temperature de pana la 40ºC, timp de 1.5…2 h.

          6. Calcinarea formelor-coji

            Calcinarea formelor-coji se face dupa indepartarea modelului fuzibil si uscare. Temperatura de calcinare poate atinge 1050 ºC. Calcinarea se face cu mai multe scopuri:

-          pentru arderea materialelor organice ramase in formele-coji dupa indepartarea modelelor fuzibile, astfel pot aparea sufluri in piesele turnate;

-          pentru definitivarea procesului chimic de intarire a formelor-coji;

-          pentru a micsora tensiunile care se formeaza in piese la racire;

          7. Impachetarea formelor-coji si turnarea aliajului

            Impachetarea formelor-coji, in vederea turnarii aliajului, se poate face inainte de calcinare sau dupa calcinare. Din punct de vedere organizatoric si economic s-a demonstrat ca este mai avantajos sa se faca impachetarea dupa calcinare.

            Impachetarea se face in cutii metalice utilizand nisip cuartos de granulatie mare in functie de compozitia formei, dimensiunile piesei turnate si natura aliajului.

            Turnarea aliajului se face in forme calde la temperatura de peste 600 ºC, in cazul turnarii otelului. Turnarea aliajului in forme calde conduce la obtinerea unor piese turnate cu structura bruta mai grosolana in comparatie cu cea a pieselor turnate in forme temporare clasice reci la care viteza de racire este mai mare.

          8. Dezbaterea formelor-coji si curatarea pieselor turnate

            Dezbaterea formelor-coji se face cu dificultate prin utilizarea daltilor si ciocanelor pneumatice.

            Curatarea pieselor turnate se face pe cale chimica prin fierbere intr-o solutie de soda caustica cu concentratie de 30…35 % la o temperatura de 112…124 ºC. Prin fierberea pieselor in aceasta solutie se distruge pelicula de liant de la suprafata granulelor, ceea ce permite indepartarea usoara a resturilor de amestec prin simpla scuturare.

           

            9. Avantaje si aplicatii ale procedelui de turnare in forme-coji cu modele usor fuzibile

            Formele coji realizate cu modele usor fuzibile nu au un plan de se separatie, de aceea piesele turnate prin acest procedeu nu prezinta bavuri si nici alte defecte de turnare datorate suprafetei de separatie.

            Abaterile dimensionale sunt practice constante pe toate axele pieselor, spre deosebire de piesele turnate in forme coji cu suprafata de separatie care prezinta abateri dimensionale mai mari la cotele perpendiculare pe suprafata de separatie. Suprafata pieselor brut turnate este mai neteda decat la cele prelucrate pe masini-unelte, rugozitatea depinzand de gradul de finisare a matritei utilizate la turnarea modelelor si de calitatea primului strat de vopsea refractara.

            Precizia dimensionala a pieselor turnate prin acest procedeu este foarte ridicata, incat piesele pot merge direct la montaj sau necesita doar o prelucrare de finisare prin rectificare a unor suprafete active. Prin aceasta metoda se pot obtine piese cu filet interior sau exterior direct din turnare, fara a fi nevoie de prelucrari ulterioare pe masini-unelte.

            Costul/tona de piese turnate in forme coji cu modele usor fuzibile este de cca sase ori mai mare decat costul/tona de piese turnate in forme temporare crude. Metoda este cu atat mai rentabila cu cat costul aliajului din care se toarna piesa este mai ridicat si este de neinlocuit in cazul fabricarii pieselor din aliaje extradure care nu se pot prelucra pe masini unelte sau in cazul pieselor din aliaje reflactare care se prelucreaza foarte greu.

            Acest procedeu se aplica de mii de ani la turnarea pieselor de arta, insa extinderea lui si la piesele fasonate s-a facut abia dupa anul 1950, ca urmare a necesitatilor crescande ale industriei de a produce piese cu precizie dimensionala ridicata.

            Prin procedeul de formare/turnare in forme coji cu modele usor fuzibile se pot turna piese foarte precise din aliaje greu fuzibile (aliaje pe baza de nichel si cobalt, titan, superaliaje, oteluri inoxidabile etc), greu prelucrabile prin aschiere si de complexitate mare. Turnarea de precizie cu modele fuzibile permite realizarea de piese, apropiate de dimensiunile finale, pentru toate industriile: automobile, industria alimentara, robinetarie, mecanica generala. In general, piesele turnate prin acest procedeu sunt foarte complexe si nu pot fi fabricate printr-un alt procedeu de turnare sau prin prelucrare pe masini unelte.

            Astfel, paletele si distribuitoarele turbinelor de turbo–masini (aeronautice si de asemenea terestre) sunt realizate prin turnarea de precizie cu modele usor fuzibile. In Fig. 9.1, 9.2, 9.3 se pezinta cateva tipuri de piese (palete si rotoare de turbine) turnate din superaliaj pe baza de nichel.

Fig. 9.1. Palete de turbina turnate din                  Fig. 9.2. Rotoare de turbine axiale si

din superaliaj pe baza de nichel                           radiale din superaliaj pe baza de nichel

Fig. 9.3. Paleta de turbina de mare

performanta din superaliaj pe baza de Ni,

cu utilizarea de miezuri ceramice.

            Progresul chirurgiei a provocat crearea protezei  permitand amplasarea totala sau partiala a oaselor deteriorate. Prima aplicare este proteza de sold, permitand inlocuirea articulatiei de femur in bazin printr-o piesa turnata cu modele fuzibile, dintr-un aliaj Co-Cr-Mo, de inalta rezistenta si perfect compatibila cu tesuturile umane Fig. 9.4.

Fig. 9.4. Proteze de solduri, compatibile cu

tesuturile umane

Fig. 9.5. Proteze de genunchi turnate prin procedeul cu modele usor fuzibile

            O alta aplicatie din domeniul medical este cea de turnare a protezelor de genunchi de forme mult mai complexe, imposibil de obtinut altfel decat prin acest procedeu de turnare Fig. 9.5. Structura metalografica excelenta a acestor proteze, controlata prin radiografie permite asigurarea longevitatii necesare. Prototiparea rapida, prin stereolitografie (depunerea strat cu strat), permite realizarea modelelor din ceara (amestec fuzibil), prin intermediul fisierelor informatice si ofera un mijloc de a obtine o proteza perfect adaptata fiecarui caz chirurgical.

            Tara noastra se situeaza printer primele tari din lume care au aplicat la scara industriala procedeul de turnare a pieselor in forme coji cu modele usor fuzibile. In anul 1949 la UCM Resita a intrat in functiune prima turnatorie de precizie care a utilizat forme-coji realizate cu modele usor fuzibile.

            Procedeul de turnare a pieselor in forme coji cu modele usor fuzibile s-a extins in tara prin construirea de turnatorii de precizie la: MEFIN S.A. Sinaia; intreprinderea de Masini Grele Bucuresti; SC AVERSA SA Bucuresti; Metalotehnica Targu-Mures; SC METALURGICA SA Reghin; UM Cugir; MEFIN S.A. Sinaia – filiala Breaza; SC TEHNOFRIG SA Cluj-Napoca; SC UNIREA SA Cluj-Napoca; etc.

Bibliografie:

  1. MICLE, V., ZUBAC, V., Procedee si echipamente speciale in sectoarele de turnarea matritelor. Ed. U.T.PRES Cluj-Napoca 2004.
  2. http://www.youtube.com/watch?v=BX8w-GUPz1w
  3. http://tehnologicaland.blogspot.com/2009/11/tehnologii-de-turnare.html
  4. http://en.wikipedia.org/wiki/Investment_casting
  5. http://www.efunda.com/processes/metal_processing/invest_casting.cfm
  6. http://www.youtube.com/watch?v=7fPnovSJhZM&feature=related


Document Info


Accesari: 4173
Apreciat:

Comenteaza documentul:

Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta


Creaza cont nou

A fost util?

Daca documentul a fost util si crezi ca merita
sa adaugi un link catre el la tine in site

Copiaza codul
in pagina web a site-ului tau.

 


Copyright © Contact (SCRIGROUP Int. 2014 )