Különböző gyártási eljárások pontossága. Anyagismeret Öntészet és porkohászat. Dr. Németh Árpád / Dr. Palotás Béla

Átírás

1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Anyagismeret Öntészet és porkohászat Dr. Németh Árpád / Dr. Palotás Béla Anyagtudomány és Technológia Tanszék Anyagismeret Öntészet, porkohászat 1 Különböző gyártási eljárások pontossága Anyagismeret Öntészet, porkohászat 2 1

2 Az öntészet története I.e Bronzkor (ónbronz), I.e. 224 Rhodosi kolosszus (32 m magas, bronz), 1252 Great Buddha japán (120 t (9% Sn, 20% Pb)), 1400 (Ming) Great Bell (Kína, Beijing) 46 t, 120 db-20 km), 1709 Öntöttvas híd (USA, Coalbrookdale), 1735 Kreml harang (193 t), Gábor Áron, Ganz Ábrahám. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 3 Kreml nagyharang Anyagismeret Öntészet, porkohászat 4 2

3 Kreml nagyágyú Anyagismeret Öntészet, porkohászat 5 Rhodosi kolosszus Anyagismeret Öntészet, porkohászat 6 3

4 Öntvények 1. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 7 Öntvények 2. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 8 4

5 Az öntészeti eljárások csoportosítása a formák szerint Osztott formák: Homok formák, Kötőanyaggal kevert homok formák, Kerámikus formák, Héjformák, Fémformák. Osztatlan formák: Centrifugál vagy pergetős forma, Precíziós forma, Különleges forma: Rugalmas (szilikongumi) szerszámban kiégő műanyaghab mintával. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 9 Az öntészeti eljárások csoportosítása az öntés végrehajtása szerint Gravitációs öntés, Centrifugál öntés, Kiszorításos öntés, Nyomásos öntés. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 10 5

6 Pontosabb öntvénygyártó eljárások Precíziós öntés (kiolvadó viaszminta), Gravitációs kokillaöntés, Nyomásos öntés: Kisnyomású melegkamrás, Nagynyomású melegkamrás, Nagynyomású hidegkamrás, Sajtolóöntés (dermedési hőközben). Anyagismeret Öntészet, porkohászat 11 Az öntés alapműveletei 1. Az öntészet alapelve, hogy a folyékony fémet az öntvénynek megfelelő (negatív) formába (üregbe öntjük). A fém felveszi a forma alakját, megszilárdulás után a formából eltávolíthatjuk az öntvényt. Egyszer és többször használható formák vannak. A forma klasszikus anyaga agyag kötésű homok - ez a nyers homokformázás. A tixotróp tulajdonságú agyag bevonja a homokszemcséket és összeköti azt. A homokszemcsék között a keletkező gázok, gőzök távozni tudnak (ezt légzőfuratok is segítik). Osztott és osztatlan formákat ismerünk. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 12 6

7 Az öntés alapműveletei 2. A formaüreget minta segítségével készítjük el. A minta lehet elvesző (viasz, polimerhab stb.), vagy többször használatos, amit az öntés előtt eltávolítunk. A minta a munkadarab pozítív, ráhagyásokkal, magjellel, öntési ferdeséggel, esetleg beömlőrendszerrel módosított mása. A folyékony fém behatolását a munkadarab üregeibe magokkal akadályozzuk meg. A folyékony fémet a beömlőrendszeren keresztül juttatjuk a formaüregbe. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 13 A minta és mag elkészítése A minta anyaga fa, fém, polimer lehet. Lehetőleg könnyű, jól megmunkálható, kopásálló és nem nedvszívó, stabil méretű legyen. A fából készült mintákat mintaasztalosok készítik, a minták felületét festik. A magok a formánál jobb minőségű anyagból, homokból és kötőanyagból készül, mivel nagyobb a mechanikai és hőigénybevétel. Magszekrényben (fa), vagy forgácsolással is készülhet. Esetleg fémháló erősíti, magtámasz támasztja. Általában a minta és a mag is osztott kivitelű (osztási sík). Anyagismeret Öntészet, porkohászat 14 7

8 Öntvény a felöntésekkel és a beömlő-rendszerrel Felöntés (tápfej) Beömlő tölcsér Álló Felöntés (tápfej) Elosztó csatorna Rá(meg)vágás Anyagismeret Öntészet, porkohászat 15 A kézi homokformázás műveletei 1. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 16 8

9 A kézi homokformázás műveletei 2. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 17 Kötőanyagos homokformázás Nagyobb, tagoltabb formák esetén: Szárított homokformák, Növényi olajok, Vízüveges (+CO 2 ), Műgyantás: hőre keményedő (HOT BOX), vegyi kötésű (COLD BOX), Héjformázás, Cementkötés. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 18 9

10 Kézi gravitációs kokilla nyitva Anyagismeret Öntészet, porkohászat 19 Kézi gravitációs kokilla zárva Anyagismeret Öntészet, porkohászat 20 10

11 Kokillában öntött öntvény Anyagismeret Öntészet, porkohászat 21 Precíziós öntés 1. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 22 11

12 Precíziós öntés 2. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 23 Nyomásos öntés (nagynyomású melegkamrás) Nyomástároló Dugattyú Zárólapok Zárómechanizmus Olvadék Nyomóhenger Szerszámfelek Anyagismeret Öntészet, porkohászat 24 12

13 Nyomásos öntés (nagynyomású hidegkamrás) Folyékony-fém adagoló Nyomástároló Dugattyú Zárólapok Zárómechanizmus Szerszámfelek Anyagismeret Öntészet, porkohászat 25 Nyomásos öntés (kisnyomású melegkamrás) Anyagismeret Öntészet, porkohászat 26 13

14 Centrifugálöntés Anyagismeret Öntészet, porkohászat 27 A vízcsövek törése és javítása Anyagismeret Öntészet, porkohászat 28 14

15 Öntvényanyagok Elvileg bármely anyag önthető. A gyakorlati jó önthetőség feltételei: Alacsony olvadáspont, Kis dermedési hőköz, Hígfolyósság, Kis reakcióképesség a forma anyagával, Kis zsugorodás, Az eutektikumos ötvözetek (és a tiszta fémek) jól önthetőek. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 29 Nagy pontosságú gyártás (NNS technológia) Az anyagtudomány, mérés- és szabályozástechnika, stb. fejlődése lehetővé tette, hogy a korábbi előgyártási eljárásokkal (képlékeny alakítás, öntés, porkohászat ) kész vagy készhez közeli munkadarabok is előállíthatók. Ez a költség-, energia-, élőmunka- és anyagkímélés szempontjából is meghatározó. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 30 15

16 Nagy pontosságú porkohászati darabok Anyagismeret Öntészet, porkohászat 31 Porgyártás: A porkohászat alapjai A por előkészítése: osztályozás, lágyítás, keverés, adalékolás, A porkeverék sajtolása, tömörítése, A sajtolt termék hőkezelése: zsugorítás (szinterezés). (Néhány technológiánál az előző két műveletet még egyszer megismétlik), Kiegészítő (utólagos) műveletek: kalibrálás, dombornyomás, felületi kezelések, hőkezelés, átitatás, korrózióvédelem stb. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 32 16

17 Fémporok gyártása 1. Mechanikus aprítással: főként rideg anyagok és ötvözetek esetén (pofás törő, kalapácsos malom, golyós malom, forgácsolás, rotációs malom stb.). Jellemző méret µm, szabálytalan alak jó nyersszilárdság ( összefilcelődik ). Alumíniumpigment gyártás. Folyékony fémből porlasztással: gáz-, gőz-, vízsugárral, gyorsan forgó tárcsával stb. Jellemző méret µm, szabályos alak, sima felület (kevésbé jó nyersszilárdság). Gyorsdermesztés: túltelített oldatok (dugattyúötvözet stb.), finom szemcseszerkezet. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 33 Fémporok gyártása 2. Kémiai úton: pl. oxidokból redukálással, Jellemző méret 0,1-10 µm, Pl. volframoxidból fém volfrám (hidrogénnel) vagy WC szénnel redukálva, Elektrolízissel (katódfém): Cu, Ag, Fe, Egyéb módszerek: gőzből kicsapatással Plazmával stb. A FINOM POR ROBBANÁSVESZÉLYES!!!! (Al, liszt, cukor) - nagy fajlagos felület. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 34 17

18 POROK minősítése Anyagismeret Öntészet, porkohászat 35 Sajtolás Anyagismeret Öntészet, porkohászat 36 18

19 Folyamatos működésű zsugorító kemence Anyagismeret Öntészet, porkohászat 37 Szakaszos működésű kemence Anyagismeret Öntészet, porkohászat 38 19

20 A sajtolás és zsugorítás hatása Anyagismeret Öntészet, porkohászat 39 Porkohászati költségek Anyag %, Sajtolás %, Szinterelés 20-30%, Kiegészítő műveletek 10-20%, Szerszámköltségek 10-20%, Kritikus darabszám: kb Anyagismeret Öntészet, porkohászat 40 20

21 Kerámiák, keményfémek gyártása Anyagismeret Öntészet, porkohászat 41 Alkalmazási példák 1. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 42 21

22 Alkalmazási példák 2. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 43 Alkalmazási példák 3. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 44 22

23 Alkalmazási példák 4. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 45 Alkalmazási példák 5. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 46 23

24 Alkalmazási példák 6. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 47 Alkalmazási példák 7. Anyagismeret Öntészet, porkohászat 48 24