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
Az öntészet története n n n n
I.e. 3000-1500 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),
n n n
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
Kreml nagyágyú
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
5
Rhodosi kolosszus
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
6
3
Öntvények 1.
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
7
Öntvények 2.
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
8
4
Az öntészeti eljárások csoportosítása a formák szerint n
Osztott formák: n Homok formák, n Kötőanyaggal kevert homok formák, n Kerámikus formák, n Héjformák, n Fémformák. Anyagismeret
n
Osztatlan formák: n Centrifugál vagy pergetős forma, n Precíziós forma, n Különleges forma: Rugalmas (szilikongumi) szerszámban kiégő műanyaghab mintával.
Öntészet, porkohászat
9
Az öntészeti eljárások csoportosítása az öntés végrehajtása szerint n n n n
Gravitációs öntés, Centrifugál öntés, Kiszorításos öntés, Nyomásos öntés.
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
10
5
Pontosabb öntvénygyártó eljárások n n n
Precíziós öntés (kiolvadó viaszminta), Gravitációs kokillaöntés, Nyomásos öntés: n n n n
Kisnyomású melegkamrás, Nagynyomású melegkamrás, Nagynyomású hidegkamrás, Sajtolóöntés (dermedési hőközben). Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
11
Az öntés alapműveletei 1. n
n
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
Az öntés alapműveletei 2. n
n
n
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 n
n
n
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
Öntvény a felöntésekkel és a beömlő-rendszerrel Beömlő tölcsér Felöntés (tápfej)
Felöntés (tápfej) Álló
Elosztó csatorna Rá(meg)vágás Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
15
A kézi homokformázás műveletei 1.
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
16
8
A kézi homokformázás műveletei 2.
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
17
Kötőanyagos homokformázás Nagyobb, tagoltabb formák esetén: n n n n
n n
Szárított homokformák, Növényi olajok, Vízüveges (+CO2), Műgyantás: hőre keményedő (HOT BOX), vegyi kötésű (COLD BOX), Héjformázás, Cementkötés. Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
18
9
Kézi gravitációs kokilla nyitva
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
19
Kézi gravitációs kokilla zárva
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
20
10
Kokillában öntött öntvény
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
21
Precíziós öntés 1.
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
22
11
Precíziós öntés 2.
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
23
Nyomásos öntés
(nagynyomású melegkamrás)
Nyomástároló Dugattyú Zárólapok Zárómechanizmus
Olvadék Nyomóhenger Anyagismeret
Szerszámfelek Öntészet, porkohászat
24
12
Nyomásos öntés
(nagynyomású hidegkamrás)
Folyékony-fém adagoló Zárólapok Nyomástároló Dugattyú
Zárómechanizmus
Szerszámfelek Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
25
Nyomásos öntés
(kisnyomású melegkamrás)
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
26
13
Centrifugálöntés
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
27
A vízcsövek törése és javítása
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
28
14
Öntvényanyagok Elvileg bármely anyag önthető. A gyakorlati jó önthetőség feltételei: n n n n n n
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
Nagy pontosságú porkohászati darabok
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
31
A porkohászat alapjai n
n n
n
Porgyártás: n 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
Fémporok gyártása 1. n
n
Mechanikus aprítással: főként rideg anyagok és ötvözetek esetén (pofás törő, kalapácsos malom, golyós malom, forgácsolás, rotációs malom stb.). Jellemző méret 20-400 µm, szabálytalan alak – jó nyersszilárdság („összefilcelődik”). Alumíniumpigment gyártás. Folyékony fémből porlasztással: gáz-, gőz-, vízsugárral, gyorsan forgó tárcsával stb. Jellemző méret 20-400 µm, szabályos alak, sima felület (kevésbé jó nyersszilárdság). Gyorsdermesztés: túltelített oldatok (dugattyúötvözet stb.), finom szemcseszerkezet. Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
33
Fémporok gyártása 2. n
Kémiai úton: pl. oxidokból redukálással, Jellemző méret 0,1-10 µm, Pl. volframoxidból fém volfrám (hidrogénnel) vagy WC szénnel redukálva,
n n
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
POROK minősítése
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
35
Sajtolás
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
36
18
Folyamatos működésű zsugorító kemence
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
37
Szakaszos működésű kemence
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
38
19
A sajtolás és zsugorítás hatása
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
39
Porkohászati költségek n n n n n
Anyag 15-25 %, Sajtolás 20-30 %, Szinterelés 20-30%, Kiegészítő műveletek 10-20%, Szerszámköltségek 10-20%,
Kritikus darabszám: kb. 10 000 . Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
40
20
Kerámiák, keményfémek gyártása
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
41
Alkalmazási példák 1.
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
42
21
Alkalmazási példák 2.
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
43
Alkalmazási példák 3.
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
44
22
Alkalmazási példák 4.
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
45
Alkalmazási példák 5.
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
46
23
Alkalmazási példák 6.
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
47
Alkalmazási példák 7.
Anyagismeret
Öntészet, porkohászat
48
24