Tenta frågor Gjutning Flashcards
Beskriv tre typer av åtgärder kan man vidta för att förbättra gjutkvaliteten!
Man kan konstruera om komponenten så att den får en jämnare godstjocklek.
Man kan ändra gjutsystemet så att smältan fylls på i den tjockare delen som stelnar sist,
eller så att stelningen riktas från den ”bortre” delen av komponenten mot inloppet
Man kan komplettera gjutsystemet med en matare nära den tjocka delen av komponenten.
Mataren fylls av smälta när formen fylls och förblir i smält fas när de smalare sektionerna
stelnar eftersom mataren är relativt tjockväggig. Smälta kan sedan rinna tillbaka från
mataren till formen när den tjockare delen av komponenten stelnar.
När man utformat någon av dessa ändringar kan man simulera avgjutning och stelning för
att säkerställa att det fungerar
Konsolen är sandgjuten trots att aluminium kan gjutas i permanenta formar med bra
kvalitet. Vilka fördelar har sandgjutning?
Sandgjutning har framför allt en relativt låg formkostnad och är lämplig när det inte är så
stora seriestorlekar.
Bilden nedan visar en konsol som är gjuten i aluminium. Ribborna som är inringade med svart
är ca 4 mm tjocka medan delar av den yta som skall monteras mot ramen är ca 20 mm tjock.
Konsolen tillverkas i serier om ca 100 000 st.
a) Vilken gjutmetod har man använt för att gjuta konsolen?
Insjunkningarna vid de svarta pilarna är en del av motiveringen, vad beror de på?
Aluminium har en låg smälttemperatur och lämpar sig för kokillgjutning i en permanent
form, speciellt vid stora serier. Intrycken kommer från utstötare som använts för att trycka
ut detaljen ur formen efter avgjutning
Ribborna som är inringade med svart förstyvar komponenten, men de kan också vara bra
för gjutprocessen. Hur kan de hjälpa till att ge en bra kvalitet hos gjutgodset?
Ribborna hjälper smältan att flyta ut i den tunna ytan mellan dem och fylla formen innan
smältan stelnar.
Det finns en risk att det bildas defekter i det tjocka godset. Vilken typ av defekter skulle
kunna bildas?
Motivera kort!
Smältan krymper vid stelningen och i tjocka partier finns det en stor risk för krympporer
eller sugningar om det inte finns smälta som kan fylla på när det stelnar , makro- eller
mikrosugningar.
I gjutet aluminium kan det också bildas gasporer, men det beror mer på hur smältan
behandlas och är inte så kopplat till tjockt gods
Om konsolen tillverkades i gjutjärn istället skulle risken för defekter i det tjocka godset
minska, även om den inte försvinner. Varför minskar risken?
När gjutjärn stelnar sker en expansion då grafiten bildas som kompenserar för
krympningen av metallfasen. Som helhet blir krympningen mycket mindre.
Den är gjuten i aluminium med relativt släta ytor och jämn
godstjocklek samt några hål. Möjligen kan det krävas en
kärna i formen.
Vi kan anta en seriestorlek på 50.000 komponenter.
a) Vilken gjutmetod skulle du använda för att tillverka den
här metoden? Motivera ordentligt och beskriv metoden!
För att få hög ytjämnhet behöver bromsdetaljen gjutas i en permanent form vilket också
är rimligt ur kostnadssynpunkt med den här seriestorleken. Aluminium har en låg
smältpunkt jämfört med t.ex. gjutjärn vilket också gör att permanenta formar (kokill)
fungerar bra.
Tekniken kan vara gravitationsgjutning, lågtryckskokill eller pressgjutning. Pressgjutning
är bra när man har tunnväggigt gods. Squeez casting är mest för att få defekter i mer
tjockväggigt gods och inte så troligt.
Vald teknik skall beskrivas.
Om du skall tillverka en mindre provserie på 200
komponenter med en snarlik geometri, och som i övrigt
skall vara så lik som möjligt, vilken metod skulle du då
använda? Motivera!
Det blir dyrt att göra en permanent form med en så liten seriestorlek och sandgjutning ger
mer ojämna ytor. Vaxursmältning/precisionsgjutning använder en modell i vax som inte
är alltför dyr vid små seriestorlekar och ger samtidigt en hög ytjämnhet.
Beskriv kort skillnaden mellan en aluminiumlegering
för gjutning och smidd (vanlig) aluminium!
Aluminium som skall gjutas är alltid legerad med Si (kisel) upp mot den eutektiska
sammansättningen med 12% Si. Det ger ett partikelhärdat eutektikum. Dessa gjutna
legeringar har sämre duktilitet än smidd aluminium.
När man gjuter en järnbaslegering så använder man nästan alltid gjutjärn och inte gjutstål.
Det beror inte på att legeringen i sig har bättre egenskaper utan på att man har lättare att få
en bra produkt just vid gjutning.
Vad är gjutjärn och vad är det hos gjutjärn som gör att det får en bra gjutbarhet?
Du kan behöva diskutera sammansättning, stelnande struktur och annat, men du behöver
inte diskutera olika typer av gjutjärn.
Gjutjärn är en legering med Fe, närmare 4% C och ca 2 % Si. Kisel stabiliserar feritfasen
och gör så att grafit kan bildas i stället för en mycket stor andel spröd cementit. Grafit har
en lägre densitet än järnet och när det bildas blir det en kompensation för krympningen
hos stelnande ferrit vilket gör att legeringen som helhet inte krymper så mycket och inte
bildar så mycket porer.
Kolhalten sänker smälttemperaturen jämfört med stål så smältan blir lättare att hantera.
Smältan har en låg viskositet och inte alltför lätt att bilda besvärliga oxider.
Olika typer av gjutjärn har olika fördelning av grafit i strukturen som t.ex. fjäll eller
noduler.
En utmaning när man gjuter aluminium är att det lätt bildas porer i materialet. Det
motverkar man
* När man tar fram och hanterar smältan
* När man utformar gjutformen
* I speciella gjutmetoder som skall ge aluminium med bra kvalitet
Beskriv var för sig vad man gör ur dessa tre aspekter för att minska risken för porer när
man gjuter aluminium.
När man skall ta fram en aluminiumsmälta är det viktigt att hålla den fri från vatten och
luft. Det Al som skall smältas får gärna förvaras varmt. När det är smält pumpas det
genom ledningar fram till gjutformen utan turbulens eller kontakt med luft. Skyddsgas i
slutna ugnar är också bra.
Gjutformen skall som alltid utformas så att smältan inte blandas med luft i nedlopp eller
gjutkanaler, alltså avsmalnande nedlopp och en begränsad flödeshastighet. Man kan
kompensera för krympning med matare på lämpliga ställen.
Lågtryckskokill och squeeze casting är exempel på gjutmetoder där smältan trycks upp i
gjutformen underifrån med kontrollerad flödeshastighet och med ett visst tryck för att
motverka porbildning under stelnandet.
När man gjuter aluminium är det vanligt att ha tryck på smälta, men det gör man på olika sätt och
med delvis olika syften med olika gjutmetoder.
Beskriv kort tre gjutmetoder som används för att gjuta aluminium under tryck och förklara
skillnaderna i hur och varför man använder tryck under gjutningen.
Lågtryckskokill. En sluten skänk med smälta sätts under tryck så att smältan med kontrollerad
hastighet trycks upp i smältan. Det kontrollerade flödet begränsar inblandning av gas och oxider i
smältan.
Squeeze casting. Efter att smältan tryckts upp i formen bibehålls trycket under tiden den stelnar
för att minimera porositeter i gjutgodset.
Pressgjutning. Smältan trycks med ett snabbt skott in i formen så den kan fylla formens alla delar
utan att stelnad smälta blockerar flödet. Kan gjuta tunnväggigt gods.
Förklara skillnaden mellan en gasporositet och en sugningsporositet, både vad gäller hur de
uppstår och hur de ser ut.
En gasporositet bildas eftersom lösligheten för många gaser är lägre i fast fas än i smältan. Allt
eftersom det stelnar ökar halten löst gas i smältan tills lösligheten överskrids. Då bildas runda
gasbubblor som blir runda porer när det stelnat.
En sugningsporositet bildas om det inte kan tillföras mer smälta under stelnandet eftersom
metallens densiteten är lägre i fast fas än i smälta. Det kan bli en makroporositet som är en större
sammanhängande hålighet i komponenten eller en mikroporositet med många små hål i en
oregelbunden struktur. Den stelnande metallen bildar dendriter, och det är tvärsnittet genom
dendriterna som ser oregelbundet ut.
Gjutna komponenter behöver nästan alltid utformas med en släppning. Vad är en
släppning och varför behövs den?
Släppning är en vinkel på ytan som gör att en sandform kan dras ur en modell, eller
gjutgods ur en permanent form
Beskriv en gjutmetod där produkten inte behöver ha några släppningar!
OBS! Du skall beskriva metodens alla steg, inte bara varför den inte behöver några
släppningar.
Vaxursmältning/precisionsgjutning kan göras utan smältning. Ett träd med modeller i vax
doppas i en slurry som härdas till en keramisk form. Det smälta vaxet tappas ur formen
innan metalsmältan slås i. Efter gjutning slås formen sönder. Inte i något skede drar man
isär modell/form/komponent så därför behövs ingen släppning.
