Transcript 11304 kB

TECHNOLOGIE PŘESNÉHO LITÍ
METODA VYTAVITELNÉHO MODELU
Parametry metody
rozměry: 100 – 200 mm (světové max. 1000 mm)
hmotnost odlitu: 0,1 – 8 kg (48 kg –SPL Zlín, světové max. 200 kg )
tvar: témeř bez omezení
tloušťka stěny: ocel =1,2 mm, neželezné kovy = 0,6 mm
hmotnost odlitu: 0,1 – 8 kg (48 kg –SPL Zlín, světové max. 200 kg )
Materiál: Ocel, slitiny Co, Ni, Cu, Al, Ti, Mg, legované litiny,
Sériovost: kusová až velkosériová
Srovnání jednotlivých technologií z hlediska přesnosti
Lití do písku
± 1 - ± 2 mm
Kokilové lití
± 0,1 - ± 0,3 mm
Tlakové lití
± 0,5 - ± 0,2 mm
Vytavitelný model
± 0,03 - ± 0,1 mm
Využití odlitků přesného lití
Letectví
Automobilový průmysl
Zbrojní průmysl
Raketová technika
Lékařské nástroje
Implantáty
Ortopedické produkty
Jaderná energie
Hydraul. a pneu.
komponenty
Energetika
Potravinářství
Petrochemické zařízení
Armatury
Příslušenství lodí
Části jízdních kol
Hudební nástroje
Golfové hole
Zemědělská technika
Odběratelé odlitků přesného lití
Sportovní zboží
7%
Průmyslové
plynové turbíny
25 %
Automobilový
průmysl
3%
Všeobecné
strojírenství
18%
Letecký
průmysl
47%
Přehled světové výroby odlitků metodou
vytavitelného modelu
Západní
Evropa
25%
Asie
17%
ostatní
6%
Severní
Amerika
52%
Pozice českého přesného lití ve světě
statistika k roku 2006
Evropa
Velká
Británie
Francie
Německo
Česká
republika
Obrat v mil.
USD
1250
550
325
212
20
2600
Procento ze
Světové
Produkce
25%
10%
6%
4%
0,20%
50%
Severní
Amerika
Celkový
počet
sléváren
Počet
zaměstnanců
1994
15
1100
3650 35%
90
10%
60
70%
230
2000
13
994
3500 80%
90
15%
60 100%
864
2006
12
950
3600 85%
150
30%
60 100%
1250
Rok
Kapacita [tun] / využití [%]
oceli
Neželezné
kovy
superslitiny
Celkový
obrat
[mil.]
Nejvýznamnější slévárny přesného lití v ČR
PBS Velká Bíteš, a.s
Kdynium Kdyně, a.s
Prague Casting Services, a.s
230mil/2006
640mil/2006
84mil/2006
TECHNOLOGIE VÝROBY
metoda
INVESTMENT CASTING
Pracovní postup – výrobní operace
1.Výroba forem na
modely
2.Výroby voskových
modelů
3.Sestava stromečku
Pracovní postup – výrobní operace
4.Výroba skořepin –
keramické obaly
*
5.Výroba skořepin –
žáruvzdorný posyp
6.Vytavení v autoklávu
Pracovní postup – výrobní operace
7.Vypalování skořepin
8.Tavení odlévání
9.Odstranění keramiky
Pracovní postup – výrobní operace
10.Oddělování vtokové
soustavy – řezání
11.Oddělování vtoků
z odlitků - broušení
12.Dokončovací operace
tryskání, broušení,
13.Kontrola
Formy na voskové modely
Materiál:
- ocel
- hliníkové slitiny
- nízkotavitelné slitiny
- zinkové slitiny
- plastické hmoty
- sádra
- kaučuk
Způsob výroby:
- obráběním
- odléváním
- galvanopalsticky
Formy na voskové modely
Stupeň mechanizace:
- s ručním vyjímáním
- s vyhazovači
- s jádry a částmi forem
ručně nebo mechanicky
rozebíratelnými
- celkově mechanizovaná
Forma na voskový model
Hliníková mříž pro zpevnění formy
POSUVNÉ DÍLCE
VSTUPNÍ OTVOR
PŘIDRŽOVACÍ DESKA
Výroba voskových modelů – požadavky
na vlastnosti vosku
Dostatečná pevnost, tvrdost a dostatečná stabilita
Dostatečná pružnost pro manipulaci
Malé smrštění během tuhnutí
Nízké procento popela
Vhodná viskozita
Odolnost oxidaci
Nesmí se lepit na stěny kovové formy
Nesmí reagovat s obalovými hmotami
Přesná reprodukce formy
Musí ztuhnout ve formě během krátké doby po vstříknutí
Výroba voskových modelů – voskové
směsy
na modely - čisté
- plněné
- emulgované
na vtokové soustavy
rekultivované vosky
speciální vosky - adhezní
- opravný
- vosky na jádra
- namáčecí
- rozpustné
Výroba voskových modelů – způsob
výroby
Gravitační lití modelů
Je používáno už jen velice zřídka a to většinou při výrobě
pomocných modelů jako jsou např. vtokové kanály apod.
Vstřikování do formy
Výroba voskových modelů vstřikováním vosku do formy je
hlavní metodou výroby voskových modelů. Výroba se
uskutečňuje na speciálních vstřikovacích lisech, které vstřikují
roztavený vosk pod tlakem. Teplota vosků při vstřikování je
v rozmezí 55 – 90°C. Po ztuhnutí je model vyjmut
z formy.Vstřikovací lisy jsou klasifikovány dle stavu vosku,
který je stroj schopný vstřikovat.
Výroba voskových modelů – vstřikovací
stroje
Stroje pracující s tekutým voskem
- lisovací teplota ( 50 - 90 oC)
- lisovací tlak ( 5 – 25 MPa)
- čas lisování ( 0,5 – 6 min )
- teplota formy (25 – 45 oC)
- čas ve formě (0,5 – 1,5 min)
Kalibrační přípravek
VOSKOVÝ MODEL
TVAROVÁ ZÁKLADOVÁ DESKA
Sestava vtokové soustavy
Podle počtu modelů v jedné licí soustavě se rozlišují:
Sestavování jednotlivých modelů
Používá se v případě rozměrnějších odlitků. Jsou to převážně
odlitky u nichž velké nároky na kvalitu nebo rozměrovou přesnost
vylučují použití jiné technologie. Vtoková soustava s různými druhy
nálitků se vyrábí ve zvláštních formách a na model se připojí
pájením nebo lepením.
Sestavování modelů do stromečku
Stromeček se skládá z většího počtu modelů, spojených
jednotlivými vtoky s vtokovou soustavou.
Sestava vtokové soustavy
Sestavování jednotlivých modelů
Sestavování modelů do stromečků
Výroba keramických forem
Obalování
spočívá v opakovaném namáčení modelových stromečků do obalové
hmoty, posypávání žáruvzdorným materiálem o vhodné zrnitosti a
sušení jednotlivých obalů. Tento cyklus se opakuje tolikrát, dokud
nemá obal požadovanou tloušťku. Počet vrstev bývá obvykle mezi 5
až 15 obaly.
Výroba keramických forem
Při namáčení se čisté voskové stromečky
pozvolna ponořují do obalové
hmoty(břečky) při současném otáčení a
naklánění tak, aby obalová hmota
rovnoměrně pokryla stromeček, a aby se
neutvořily v koutech, rozích nebo
drážkách vzduchové polštáře, nebo aby
tam neulpěly vzduchové bublinky.
Posypávání žáruvzdorným materiálem
se provádí fluidně, ponořením do
vzduchem načeřeného posypového
materiálu. Na první dva lícní obaly, které
rozhodují o kvalitě povrchu odlitku se
používá jemný zásypový materiál se
zrnitostí většinou 0,1 až 0,25 mm, na
další obaly pak 0,25 až 0,5 mm
Výroba keramických forem
Formovací směsi pro výrobu keramických skořepin se obecně
skládají ze dvou látek - plniva
- pojiva (břečka)
Základní vlastnosti keramických skořepin
Minimální tepelná roztažnost
Vysoká teplota tavení
Chemická netečnost vůči odlévaným kovům
materiály
Al2O3 – oxid hlinitý
ZrO2 – oxid zirkoničitý.
křemičitany mulitu, zirkonu, silimanitu a molochitu.
Výroba keramických forem
Při operace sušení keramických skořepin musí každý obal schnout
v klimatizovaném prostoru při konstantních podmínkách.
Teplota prostředí 20 až 24°C
Vlhkost prostředí 50 až 70%
Při sušení musí být zajištěno dostatečné proudění vzduchu.
Podstatného zkrácení doby sušení se dosáhne sušením v proudu
vzduchu s rychlostí proudění alespoň 180 m/min. V mírně ohřátém
vzduchu (25 až 27°C), proudícím rychlostí 250 m/min, lze zkrátit
dobu sušení mezi jednotlivými obaly na 50 až 55s
Výrobní linka na keramické skořepiny
Vytavení voskové hmoty z formy
Vytavování voskových modelů se provádí:
V autoklávu 0,3 – 1,6 MPa, při T = 120 – 185 °C
Za vysoké teploty v peci za teploty 900 až 1000°C, takže se
spojí vytavení vosku s vypálením skořepiny. Ztráty vosku jsou
10 až 15;
Za nízké teploty vytavování se provádí v roztavené a
přehřáté hmotě stejného složení jako má hmota modelů
Dielektrickým ohřevem skořepiny se zvlhčí vodou a pak se
umístí v poli vysokofrekvenčních oscilací. Vlhká skořepina se
rychle ohřeje, vosk se těsně u skořepiny odtaví a vytvoří se
dilatační spára, jenž zabrání popraskání skořepiny
rozpínajícím se voskovým modelem
Horkým vzduchem proud horkého vzduchu se zavádí do
středu vtoku. Ten s protaví dříve než se celý model ohřeje a
k odtavování pak dochází z vnitřku.
Příprava keramické skořepiny
Keramická skořepina je po vytavení tepelně izolována pomocí
izolačního materiálu sibral. Tento materiál slouží jako izolace v
místech, kde je potřeba prodloužit tuhnutí odlitku.
Podle tvaru, váhy a rozměrů se určí zda
bude skořepina odlita:
- zasypaná ( lupek, ocelové broky)
- samonosně
Vypálení keramické skořepiny
Vypálené formy jsou schopny odolávat velmi vysokým
teplotám a při pečlivém výběru skladby keramické břečky a
posypového materiálu mohou být používány pro velmi širokou
oblast slitin.
Důvody vypalování forem před odléváním:
- Odstranění zbytků voskových materiálů a těkavých
látek zbylých po vytavování.
- Zhutnění struktury keramiky – dosažení potřebné pevnosti
skořepiny.
- Předehřátí formy před litím na stanovenou teplotu (850–
1150oC)
Vypálení keramické skořepiny průběžná pec
Dokončovací operace
Typické pořadí dokončovacích operací:
Odstranění převážné části keramické skořepiny(mechanicky)
Odstranění odlitků z vtokové soustavy.
Odstranění zbylé keramiky (mechanicky / chemicky)
Odstranění vtoků z odlitků.
Tryskání a dokončování.
Odstranění zbylé keramiky
Chemické metody – lze použít fluorovodíkové kyseliny, žíravé soli
nebo soli v roztavené formě jako vodní roztok.
Existují 2 chemické metody:
Lázeň s rozpuštěnou solí – hydroxid sodný,pracovní teplota
v rozmezí 475 – 600°C. Doba ponoření odlitků je okolo 20 minut. Po
solné lázni jsou odlitky opláchnuty a vloženy do neutralizační
kyseliny kde dojde k odstranění okují.
Horká vodní žíravá lázeň – alkalické koncentráty, obvykle
s hydroxidem draselným. Pracovní teplota je okolo 80°C a odlitky,
doba ponoření několik hodin.
Obě výše uvedené metody jsou schopny odstraňovat i přístupná
keramická jádra. Pro obtížnější, nepřístupná jádra, se používá
louhovacího autoklávu. Jako louhovací prostředek je úspěšně
používána koncentrace vodné žíraviny nebo kyseliny
fluorovodíkové
Kontrola odlitků
Metody pro rozměrovou kontrolu
Důsledné dodržování rozměrů je nevyhnutelným
požadavkem na kvalitu přesných odlitků, dodávaných
jako výrobky typu near-net-shape.
Metody pro zjišťování kvality povrchu
Metody zkoumající povrchovou kvalitu odlitků.
Metody pro zjišťování vnitřních vad
Zkoumání vnitřní struktury odlitku. Kontrola výskytu
převážně ředin a staženin.
Kontrola odlitků - rozměrová
Metody pro rozměrovou kontrolu
Existuje mnoho technik používaných ke kontrole rozměrové
přesnosti odlitků. Kontrola se provádí pomocí mikrometrů,
ručních či automatických měřidel, souřadnicových měřicích
systémů a tří – rozměrných automatických měřicích systémů
Kontrola odlitků - povrchové vady
Metody pro zjišťování kvality povrchu
Trhliny a jiné povrchové vady mohou být zjišťovány pomocí
velkého počtu metod:
- visuální kontrola
- chemické leptání
- fluorescenční kapilární metoda
- zkouška vířivými proudy
- magnetická zkouška
Kontrola odlitků – vnitřní vady
Nedestruktivní metody lze systematicky rozdělit na optické,
akustické, elektromagnetické, tepelné, radiografické a
vzájemně propojené.
- Penetrační
- Magnetické
- Vířivé proudy
- Ultrazvukové
- Rentgenové
Děkuji za pozornost
Ing. Václav Píša
PROJECT MANAGER
E-mail: [email protected]
Radlická 227/107
158 01 Praha 5
Czech Republic
www.praguecast.cz