Kap 5 – Gjuttekniska tillverkningsmetoder Flashcards
Minst 4 egenskaper som är viktiga för att beskriva ett materials gjutbarhet.
Begreppet gjutbarhet används för att beskriva hur väl en viss metallegering kan gjutas. Definition:
”Metallens förmåga att i smält tillstånd kunna införas i en gjutform så att denna utfylls samt stelna på så sätt att ett homogent och felfritt avtryck av formen erhålls samt vilket uppvisar önskade egenskaper.”
Fysikaliska eller tekniska förhållanden:
∙ Stelna med jämn sammansättning på både mikro- och makronivå.
∙ Materialets förmåga att ändra volym vid stelning och svalning.
∙ Krympspänningar som ger elastiska och plastiska formförändringar. ∙ Ett materials förmåga att lösa gaser i fast och flytande form.
∙ Ett materials förmåga att inte reagera med formmaterialet.
∙ Ett materials förmåga att stelna till en homogen struktur med avseende på dimension.
Principiell skillnad mellan gjutning i permanentformar och gjutning i engångsformar.
Permanent gjutning: Kan ske kontinuerligt eller satsvis, möjliggör gjutning av ett stort antal detaljer i en och samma form.
Gjutning i engångsform: Formen används bara en gång, modellkostnaden är förhållandevis låg, formen ofta baserad på sand.
Val av form beror på seriestorlek och på detaljens form, den kan vara svår att framställa med intakt form, då är engångsform ett alternativ.
Principen för stränggjutning, pressgjutning och centrifugalgjutning.
Strängjutning: Principen är att smältan tappas i en vattenkyld kopparkokill utan botten. Där stelnar sidorna på strängen, de kan sedan dras ur kokillen kontinuerligt. Under kokillen kyls strängen kraftigt med vatten och när smältan stelnat kapas strängen i längder. Fördelen med metoden är att man minskar skrotbortfall och får snabbare genomloppstid. Används för grövre
profiler samt stålämnen som ska bli plåt, band eller stång.
Pressgjutning: Smält metall pressas in i en stålform eller formverktygmed en kolv eller tryckluft. I moderna maskiner används injektionstryck mellan 200 och 2000 bar, formverktygen måste vara monterade i kraftiga pressar.
Kännetecken: god dimensionsnoggrannhet, uppnåeliga toleranser ger ringa behov av efterbearbetning, hög verktygskostnad kräver långa serier för lönsamhet, hög noggrannhet.
Centrifugalgjutning: Formen roterar under avgjutningen och stelnandet varvid ett förtätande tryck utövas på metallen. Formar av stål eller gjutjärn gör att ytskiktet stelnar snabbt. Ytan blir slaggfri och nötningsbeständig. Rotationssymmetriska delar, formen är enkel, saknar kärnor.
De principer som de viktigaste formningsmetoderna bygger på (maskinformning, skalformning, fullformsgjutning och
vaxursmältningsmetoden)
Maskinformning: Samma princip som handformning, men med hjälp av maskiner. Metoden används för korta serier och större detaljer. Då ett gjutstycke ska framställas tillverkas först en modell i trä, metall eller annat lämpligt material. Vid tillverkning av gjutformen placeras i en formflaska som sedan fylls med eldfast massa (sand och bindemedel). När flaskan är packad avlägsnas modellen.
Skalformning: Formar och kärnor utgörs av skal som tillverkats av hartsbeklädd sand. Ett brätt med påmonterade modeller hålls vid 250-300 grader C under hela operationen. En torr
blandning av sand klädd med harts och en härdare får falla ned på den varma modellen varvid bindemedlet smälter närmast modellen och binder ihop sanden till ett skal. Sedan när överflödig sand är borta och eventuell ytterligare härdning är gjord trycks sanden loss från brättet. På samma sätt tillverkas den andra skalhalvan som sedan limmas ihop med den första.
Fullformsgjutning: I denna metod används engångsmodeller av någon förgasningsbar plast (t.ex. frigolit) som sitter kvar i formen under avgjutningen och förgasas allteftersom formen fylls med smälta.
Vaxursmältning: Lämplig för prototyptillverkning. Vid vaxursmältning tillverkas först en vaxmodell i ett speciellt formverktyg. Flera vaxmodeller monteras sedan samman till ett modellaggregat (träd). Vaxdetaljerna monteras ihop genom smältning av kontaktytorna. Kring trädet bygger man, genom upprepade doppningar i en flytande eldfast massa, upp ett skal. Doppningarna kompletteras av en siktning av eldfast material i form av torr sand. Proceduren upprepas tills önskad tjocklek är uppnådd. Det keramiska skiktet torkas sedan, efter torkning smälts vaxet ur formen i en autoklav eller bränns bort. Formen bränns vid 1000-1200 C så att hållfastheten ökar, sedan hälls smältan i. Efter svalning slås skalet bort och trädet kan efterbearbetas.
Gjuttekniska begrepp som: modell, delning, partyta, kärna, kärnlåda, kärnanvisare, matare, ingöt och flaska.
Modell: En gjuterimodell är en fullskalemodell av den önskade formen på gjutstycket. Kvaliteten på modellen styr kvaliteten på den gjutna produkten, stora besparingar kan göras genom att förenkla modellen.
Delning: Där de två modellerna sätts ihop.
Partyta: Uppkommer i modelldelningen, gjutskägg.
Kärna: Om kroppen som ska gjutas innehåller hålrum utformas dessa av lösa sandkroppar, s.k. kärnor.
Kärnlåda: Lådan som kärnorna tillverkas i, trä- eller metallformar.
Kärnanvisare: Fixerar kärnan i formen, viktigt att kärnan förankras väl. Passningstoleranserna måste hållas små på kärnan och i formen. Risk för deformationer på kärnan vid hög produktionstakt.
Matare: Reservoar för smältan, har även som uppgift att kompensera gör stelningskrympningen i metallen.
Ingöt: Tilloppskanal till formen för smältan
Flaska: Ram som modellen placeras i, fylls med sand och bindemedel för att skapa en form.
Erforderlig måttkompensering vid tillverkning av modeller och kärnor samt klargöra begreppen arbetsmån, krympmån och släppning.
För att tillverka en modell görs en modellritning efter detaljens ritning. På denna måste man kompensera för:
Arbetsmån: Extra materialtillägg som krävs för att kunna arbeta med detaljen, beror av metallegeringen och detaljens storlek.
Krympmån: För att godset ska få den önskade dimensionen efter gjutningen måste metallens svalningskrympning läggas till modellens mått. Ett procentuellt tillägg görs för trä- och plastmodeller.
Släppning: När flaskan fyllts och packats med formmassa ska modellen dra ur formen eller formhalvan. I vissa fall kan problem uppstå, modellen kommer bli svår att dra loss utan att skadas. Därför förses den med släppningsvinklar på de ytor som är parallella med dragriktningen. Hörn bör avrundas och modellen bör dras uppåt för att undvika formskador respektive hängande sandpartier som kan brista.
Blackning: Görs för att man ska få en jämnare yta på godset. Blackmedlet hindrar den smälta metallen från att tränga in mellan sandkornen. Blackning görs genom att pensla eller spruta på vattenuppslammad grafit eller ett keramiskt ämne på formens insida och eventuella kärnor.
Exemplifiera och beskriva vanligt förekommande gjutfel.
Temperaturens inverkan på kvartsvolymen som utökas är en stor orsak till gjutfel. Under gjutning utsätts formens övre ytor för en intensiv värmestrålning från den stigande smältan, sandens ytskikt når då omvandlingstemperaturen. Sandens utvidgning orsakar flest fel då sandkornens storlek är enhetlig. Under sådana förhållanden tenderar alla korn i ytan att genomgå omvandlingar vid ungefär samma tidpunkt vilket ger en maximal termisk chock i sandmassan. Om kornstorleken är varierande kommer de mindre kornen att genomgå omvandlingar först och de större sen, sanden som helhet genomgår då förvandlingen under längre tid. Hög packningsfaktor minskar massans möjlighet att ta upp sandkornens expansion.
Gasblåsor kan bildas i gjutstycket av flera anledningar, t.ex. att luft stängs inne i formen eller stark gasutveckling hos formmaterialet. Kan yttra sig som runda kaviteter i gjutgodset eller som infångade blåsor i materialet.
Skolla: Spricka i sandform, blir fylld av metall.
Vad som innefattas i begreppet efterbehandling av gjutgods samt redovisa och beskriva viktiga moment (rensningsmetoder).
Efterbehandlingarna är ofta produktionstekniskt och miljömässigt besvärliga, det är det arbete som görs efter att detaljen skiljts från formen och innan den är färdig för leverans. Operationer som ingår:
∙ Borttagande av kvarblivna kärn- och formmassor.
∙ Avlägsnande av ingjut och matare.
∙ Avlägsnande av oavsiktligt tillkommet material, t.ex. grader eller vissa typer av gjutgodsfel, samt rester av ingjut och matare.
∙ Lagning, t.ex. svetslagning av porer eller andra gjutfel.
∙ Kontroll, värmebehandling och ytbehandling.
∙ Hantering och transport av gjutgods.
Slungrensning och blästring är de dominerande metoderna för att avlägsna kvarblivna formmassor.
Vid slungrensning förs rensmedlet in mot centrum av ett roterande hjul med radiellt riktade skovlar. Rensmedlet slungas mot gjutgodset med stor kraft, sedan samlas det upp och avlägsnas. Godset matas in, vrids och vänds så att hela detaljen blir rensad.
Vid blästring drivs rensmedlet med tryckluft, men principen är densamma.
Tryckvattenrensning rensar godset genom att bespruta det med vatten med ett tryck upp mot 160 bar.
Mejsling sker med en tryckluftsdriven handhållen mejsel.
Kemiska rensningsmetoder används för att avlägsna fastbränd sand och glödskal. Saltbads och syrabadsrensning.
Exemplifiera viktiga konstruktionstekniska aspekter som underlättar producerbarheten av gjutgods (tillverkningsanpassning av gjutgods).
Kostnaden för modellutrustningen:
Utforma gjutstycket med enkla geometriska former, ”öppna profiler” samt så att den inte behöver delas.
Form- och kärntillverkning:
Modeller och kärnor ska kunna förses med släppning, rak partlinje ska kunna erhållas, så att kärna kan undvikas, möjligt att gjuta godset i delar som sedan fogas samman. Utlopp för gaser.
Gjutmomentet:
Undvik tvära krökar, onödiga riktningsändringar samt stora horisontella ytor.
Gjutgodsets efterbehandling (rensning) och bearbetning
Underlätta uttagning av kärnan, undvik trånga passager och fickor. Utforma godset så att minsta möjliga slipning krävs.
Gjutgodsets stelnings- och svalningskrympning:
Förenkla komplicerade korsningar, jämna övergångar. Konstant godstjocklek minskar risken för kvarstående spänningar, skevhet och sprickor.
Gjutgodsets hållfasthet:
Framställ den profil som är mest lämplig, placera materialet där det gör mest nytta.
