1) Stopy żelaza: Stopy żelaza: ŻELIWA – szare, sferoidalne, białe, stopowe; STALIWA – węglowe, stopowe; ŻELIWA CIĄGLIWE – białe, czarne, perlityczne. 90% odlewów wykonuje się obecnie ze stopów żelaza, żeliwa. Staliwa i żeliwa ciągliwe to stopy żelaza z węglem (również z krzemem, manganem, fosforem, siarką). ŻELIWA a) szare – dzielimy na ferrytyczne, ferrytyczno-perlityczne i perlityczne, zawartość węgla od 1,9% (C w postaci płatków grafitu) b) sferoidalne – typowe żeliwo szare (C w postaci kulek grafitu) 3,0-3,8% C. C) białe – 2,6-3,2% C, węgiel tylko w postaci związanej. d) stopowe – niskostopowe i wysokostopowe staliwa (C do 2%, do odlewów, gruboziarnista struktura) STALIWA a) węglowe – 0,1-0,6% C, struktura ferrytu i perlitu. B) stopowe – 0,1-2,0% C (Mn, Si, Cr, Ni, Cu itd.) ŻELIWA CIĄGLIWE materiałem wyjściowym do żeliw ciągłych jest żeliwo białe, stosowane do drobnych odlewów rolniczych. A) białe – na łączniki, kołpaki izolatorów itp., 2-6-3,2% C. b) czarne – grube ścianki odlewu. c) perlityczne – bardzo dobre własności mechaniczne, na wały korbowe, wałki przekładni itp. 2) Rudy żelaza: Z rud żelaza wykonujemy stopy żelaza w postaci związków chemicznych: a) MAGNETYT(żelazian magnetyczny) – ruda tlenkowa bogata w Fe ok. 70%, własności magnetyczne, wady: duża ilość siarki; złoża: Ural, Skandynawia. b) HEMATYT (żelazian czerwony) – ruda tlenkowa, łatwo redukująca się; złoża: USA, Kanada, płn Afryka, 50-60% Fe. c) LIMONIT (żelazian brunatny) – ruda wodorotlenkowa, łatwo redukująca się; złoża: Suwałki, 30-52& Fe. d) SYDERYT (żelazian szpatowy) – węglan żelaza, łatwo redukująca się. 30-40% Fe; Rudy wydobyte z kopalni są poddawane procesom przygotowawczym ułatwiającym otrzymanie z nich surówki. ETAP 1 – wzbogacenie, ETAP 2 – segregacja magnetyczna, ETAP 3 – flotacja, ETAP 4 – uśrednianie, ETAP 5 – kruszenie i mielenie.
3) Proces wielkopiecowy: Podstawowy proces do wytwarzania surówki. Wielki piec: gardziel, przestron, spodki, gar. Wielki piec umieszczony na trzonie. W górnej części urządzenia nasypowe, powyżej garu znajdują się dysze, od góry otwór spustowy surówki i żużlu. Wsad stanowią: KOKS, RUDA, TOPNIKI. Głównym procesem chemicznym jest redukcja tlenków żelaza, także redukcja między węglem a tlenem i reakcja nawęglania żelaza. Procesy fizyczne i odparowanie wilgoci, topnienie żelaza, topienie skały płonnej. Po ogrzaniu rudy w górnej części pieca zachodzi redukcja pośrednia (tlenek żelaza + CO): Fe2O3+CO, Fe3O4+CO, FeO+CO. Tlenek węgla do redukcji rudy powstaje w wyniku spalania węgla w obszarze dysz C+O2=CO2, następnie redukcja z węglem CO2+C=2CO. Część rudy redukowana jest w pobliżu dysz bezpośrednio węglem. Ponadto żelazo ulega nawęglaniu.
4) Produkty procesu wielkopiecowego: a) SURÓWKI – Przeróbcze: poddawane przeróbce na stal i staliwo; Odlewnicze: do wytopu żeliwa; Może być przechowywane w stanie ciekłym. Surówka wsadzana do mieszalnika (żeby przechować ją w stanie ciekłym przez dłuższy czas) b) GAZ WIELKOPIECOWY - W dużych ilościach, po oczyszczeniu dostarczany do urządzeń grzewczych. c) ŻUŻEL – duże zastosowanie: kawałkowy – stanowi tłuczeń, materiał podsypkowy do zasypywania kopalni; lany – do budowy dróg, chodników; pienisty (pumeks) – przepłukiwany wodą, materiał izolacyjny; włóknisty (iglasty, wata szklana) – materiał izolacyjny.
5) Procesy stalownicze: Mają na celu usunąć szkodliwe domieszki surówki (tzw. PROCES ŚWIEŻENIA – otrzymany po wypaleniu domieszek produkt użyty na odlewy nazywa się staliwem, a przerobiony plastycznie – stalą). I-KONWERTORY – źródłem ciepła są reakcje chemiczne zachodzące w piecu; II-PIECE MARTENOWSKIE – źródłem ciepła są spaliny; III- PIECE ELEKTRYCZNE, INDUKCYJNE I ŁUKOWE.
6) Procesy konwertorowe: Polegają na przedmuchiwaniu utleniającego gazu przez roztopioną surówkę. Utleniają się wówczas krzem, mangan i węgiel, oraz niekiedy siarka i fosfor. a) METODA BESSEMERA – Do 60 ton. Pancerz stalowy (kanały powietrzne, czopy, koło zębate, mechanizm obrotu, listwa zębata, rura powietrzna zasilająca, skrzynia powietrzna, gardziel konwertora). Wsadem jest płynna surówka o zwiększonej zawartości krzemu i manganu. Produkty - stal bessemerowska (dobrze zgrzewalna, spawalna, dająca się przerabiać). Wadą stali jest duże zagazowanie. Produkt uboczny - żużel bessemerowski (kwaśny, w procesie wielkopiecowym jako topnik). b) METODA THOMASA –
Konwertor zasadowy, wsad stanowi ciekła surówka o zwiększonej zawartości fosforu. Dochodzi okres odfosforzania w okresie płomiennym. Produkt – stal thomasowska (dobrze zgrzewalna, spawalna, dająca się przerabiać). Produkt uboczny – żużel o dużej zawartości fosforu, jako nawóz sztuczny. C) METODA KONWERTOROWO-TLENOWA. Zasadowe i kwaśne, pojemność do 250 ton. Produkt – stal konwertorowa, uboczny – żużel. d) METODA TROPPENASA – Jako piece stalownicze do wytopu staliwa, wsadem jest ciekłe żeliwo; kwaśny produkt – staliwo, uboczny – żużel konwertorowy kwaśny.
7) Procesy martenowskie: Piec martenowski (przestrzeń robocza, głowice, kanały, komory żużlowe, regeneratory, zawory rozrządcze). Tron pieca zbudowany z materiałów zasadowych. W ścianie tylnej otwór spustowy, w ścianie przedniej okno wsadowe. Przez te okno doprowadza się materiały w stanie stałym. Głowice służą do wprowadzania paliwa i powietrza i odprowadzanie spalin. Regeneratory służą do odzyskiwania ciepła ze spalin. W piecu przerabia się surówkę i złom. Materiały pomocnicze: topniki, ruda, żelazostopy. Podstawowe procesy: 1) Naprawa pieca, 2) Ładowanie pieca, 3) Topienie wsadu, 4) Świeżenie, odfosforzanie, odsiarczanie metalu, 5) Odtlenianie, 6) Spust stali; Wsad zaczyna się topić już podczas ładowania. Podczas świeżenia zaczynają się reakcje utleniania krzemu, siarki, węgla. Reakcje odsiarczania: FeS+CaO=FeO+CaS, FeS+Mn=Fe+MnS; Po zakończeniu wytopu spuszcza się stal otworem spustowym do kadzi odlewniczej. Proces martenowski trwa ok. 8h.
8) Procesy elektryczne: Wytopiona stal posiada jednocześnie siarkę i fosfor. Najczęściej do oczyszczania stosuje się piece łukowe, rzadziej indukcyjne i oporowe. Budowa – 3 elektrody grafitowe, sklepienie pieca, płaszcz pieca, wyłożenie pieca (kwaśne lub zasadowe); Piec ten służy do rafinacji stali wytapianej najczęściej w piecu martenowskim. I – napełnienie pieca stalą, II – odfosforzanie, III – odsiarczanie; FeS+CaO+C=Fe+CaS+CO; Po rafinacji zawartość siarki i fosforu zmniejsza się od 0,03%. Stal wytworzona w piecach elektrycznych nazywamy stalą szlachetną ze względu na jej wielką czystość.
9) Odlewanie stali: Wytopioną stal zlewa się do kadzi wykonanej z blachy wyłożonej cegłą szamotową. Z kadzi stal zlewa się do form zwanych wlewnicami. Zlewanie to może być zwykłe (z góry) lub na zasadzie naczyń połączonych (z dołu). Zlewanie z dołu nazywamy syfonowym. Jeżeli do wlewnic wleje się stal odtlenioną żelazomanganem, zachowuje się ona „niespokojnie”, dlatego nazywamy ją niespokojną. Stal odtleniona żelazokrzemem zachowuje się we wlewnicach bardzo spokojnie, i nazywamy ją uspokojoną. . Stal odlewana czasem bez uspokojenia, mimo pęcherzy we wlewku, nie jest wadliwa. 1
0) Krzepnięcie wlewka: Stal uspokojona krzepnąc zmniejsza swoją objętość i tworzy w górnej części wlewka jamę skurczową. Stal nieuspokojona nie tworzy jamy skurczowej, ponieważ w całej masie wlewka znajdują się pęcherze gazowe, które podczas krzepnięcia wyrównują różnicę objętości. Stanowią one szereg trwałych jam skurczowych. Przez zastosowanie szamotowych nadstawek na wlewnicach stal utrzymuje się w górnych częściach wlewka przez dłuższy czas w stanie ciekłym. Dzięki temu jama skurczowa nie sięga głęboko we wlewek.
11) Wytapianie żeliwa: Wytapianie ma na celu otrzymanie ciekłego metalu o określonych właściwościach technicznych. Wytapianie następuje w piecach: a) ŻELIWIAKI – zwykły (bez zbiornika); ze zbiornikiem; Żeliwiaki to piece szybowe, wsad styka się bezpośrednio z koksem jako paliwem i spalinami. Pancerz stalowy, wymurowany materiałem ogniotrwałym, u góry okno wsadowe. Na dole kilka rzędów dysz; b) ŻELIWIAKI PŁOMIENNE – Paliwem jest węgiel kamienny, gaz, ropa, mazut, pył węglowy. Wsadem jest złom żeliwny, surówka w stanie stałym, do wytapiania dużych walców hutniczych. 12) Wytapianie staliwa: Do wytapiania staliwa służą konwertory Bessemera lub Troppenasa tlenowe (PYTANIE NR. 6) bez paliwa.
13) Wytapianie stopów metali nieżelaznych: Do wytapiania tych stopów służą piece tyglowe: STAŁE – (paliwem: koks, gaz, ropa, mazut), zastosowanie: stopy aluminium, cynku, magnezy, miedzi; PRZECHYLNE – (paliwem: gaz, ropa, mazut), zastosowanie: stopy aluminium, cynku, magnezu; Do wytapiania magnezu służą tygle zamknięte.
14) Operacje procesu odlewania: Rysunek konstrukcyjny, rysunek odlewu, rysunek modelu, rysunek formy, przygotowanie formy, składanie formy do zalewania, topienie metalu, zalewanie form ciekłym metalem, krzepnięcie i stygnięcie odlewu, wybicie odlewu z formy i rdzeni z odlewu, oczyszczanie odlewu, wykańczanie odlewu, naprawa, obróbka cieplna odlewu, kontrola techniczna; W rysunku są podane wymiary, materiały, ilość sztuk, klasa odlewu, odchyłki wymiarowe, naddatki technologiczne
15) Formowanie ręczne: Czynności formowania ręcznego z modelu niedzielonego: ustawienie modelu i odwróconej skrzyni dolnej na płycie podmodelowej; posypanie modelu pudrem formierskim w celu zabezpieczenia przed przywieraniem masy formierskiej; wypełnienie skrzynki masą przymodelową i wypełniającą oraz ubicie jej; wykonanie odpowietrzenia nakłuwakiem; odwrócenie dolnej połowy formy wraz z modelem o 180O , ustawienie na modelu odlewu modelu układu wlewowego i górnej skrzynki; wypełnienie górnej skrzynki masa formierską i ubicie jej; rozłożenie ubitych form na części, wyjęcie modeli, reperacje i wykańczanie form, suszenie rdzeni; składanie formy, przygotowanie do zalewania i zalanie ciekłym metalem;
16) Formowanie maszynowe: Maszyny do wytwarzania form i rdzeni zwane maszynami formierskimi lub formierkami mechanizują dwie podstawowe operacje: zagęszczanie masy oraz oddzielenie modelu od formy. Narzucarki i strzelarki mechanizują również dozowanie mas i napełnianie masą skrzynek i rdzennic. Mieszarko-nasypywarki mechanizują przygotowanie mas. Ze względu na sposób zagęszczania mas maszyny formierskie dzielą się na: prasy czyli formierki prasujące; wstrząsarki; wstrząsarki z doprasowaniem; narzucarki; strzelarki i nadmuchiwarki; Ze względu na rodzaj formy maszyny formierskie dzielą się na: formierki trzpieniowe lub ramowe; formierki z opuszczanym modelem; formierki z obracanym stołem; formierki z przerzucanym stołem; formierki z obracaną kolumną; Maszyny formierskie można podzielić ze względu zastosowania do wytwarzania form lub rdzeni na: stosowane głównie do form (prasy, wstrząsarki, wstrząsarki z doprasowaniem); stosowane głównie do rdzeni (strzelarki i nadmuchiwarki); stosowane do form i do rdzeni (narzucarki i mieszarko-nasypywarki); Pod względem rodzaju napędu maszyny formierskie dzielą się na: pneumatyczne, hydrauliczne, elektromechaniczne oraz na formierki kombinowane.
17) Formowanie skorupowe: Masa formierska do tego formowania składa się z czystego, płukanego i drobnoziarnistego piasku kwarcowego, sproszkowanej żywicy fenolowej, urotropiny jako utwardzacza oraz nafty. Przebieg: płyta modelowa powinna być całkowicie oczyszczona sprężonym powietrzem, płytę modelową podgrzewa się elektrycznie lub gazem do temperatury 220-300OC, gorącą płytę obraca się o 180O i w tym położeniu podłącza się do płyty zbiornik z masą skorupową. Płyta ze zbiornikiem obraca się do poprzedniego położenia (masa opada swobodnie na gorącą płytę modelową i pod wpływem temperatury następuje proces wiązania masy). Po określonym czasie płytę modelową wraz ze zbiornikiem masy obraca się ponownie o 180O. Skorupę przetrzymuje się wraz z płytą w piecu elektrycznym lub gazowym w temperaturze 300-400OC w ciągu 1-3 minut. Potem następuje zdjęcie formy skorupowej z płyty modelowej za pomocą wypychaczy. Do zalewania ciekłym metalem formy skorupowe łączy się dodatkowo klamrami lub zaciskami ustawiając je w zespoły; Charakterystyczne cechy: mała chropowatość powierzchni, odlew o cienkich ściankach (2-3mm), wysoki koszt.
18) Metoda Shawa: Duża dokładność wymiarowa, duża gładkość powierzchni. Masa od kilkuset gramów do 3 ton. Dla produkcji jednostkowej i małoseryjnej. Kompozycja masy formierskiej (zwanej ceramiczną): sproszkowane materiały wysokoognioodporne, ciekłe spoiwa. Masę wylewa się na model, ustawiony w skrzynce formierskiej. W wylanej masie zachodzi proces utwardzania (zmiana stanu z ciekłego na stały). Wyjmuje się model, po wyjęciu którego należy zapalić formę. W czasie wypalania tworzy się siatka mikropęknięć. Po wypaleniu obu połówek formy, wstawieniu rdzeni, formę składa sięi przygotowuje do zalania ciekłym metalem. Zastosowanie: odlewanie kokil, części form ciśnieniowych, formy dla przemysłu gumowego i szklarskiego itp.
19) Odlewanie kokilowe: Jest to proces wytwarzania odlewów w formach metalowych (kokilach). Ciekły metal wypełnia formę pod działaniem siły ciężkości bez udziału dodatkowego ciśnienia. Odlewanie takie nazywamy grawitacyjnym. Forma metalowa jest formą trwałą. Odlewanie to stosuje się do wszystkich stopów odlewniczych (aluminium, miedzi, cynku, magnezu). Przebieg: oczyszczanie powierzchni kokil i rdzeni metalowych, podgrzanie do 150-200OC, przygotowanie do złożenia kokil; naniesienie pokrycia izolującego za pomocą rozpylania; oczyszczanie wnęki kokil sprężonym powietrzem, założenie rdzeni, założenie połówek kokili i zaciśnięcie zamków; kokila gotowa do zalania ciekłym metalem, zalewanie za pomocą łyżki odlewniczej lub kadzi, odczekanie do chwili zakrzepnięcia metalu; rozkładanie kokili rozpoczyna się od wyjmowania rdzeni metalowych, a następnie rozsunięcie połówek kokili; wyjęcie odlewu z kokili i złożenie jej do ponownego zalania.
20) Odlewanie ciśnieniowe: Polega na wywieraniu ciśnienia na ciekły metal wlany do komory ciśnienia bezpośrednio przed rozpoczęciem cyklu pracy –w celu wtłoczenia go do metalowej formy. Bardzo duża dokładność odlewu, bardzo mała chropowatość powierzchni, bardzo cienkie ścianki (0,7-1,0mm), wysoki koszt, produkcja wielkoseryjna i masowa. 2 grupy maszyn: maszyny z gorącą komorą ciśnienia i maszyny z zimną komorą ciśnienia; Przebieg – forma metalowa złożona z części nieruchomej i ruchomej, gotowa do zalania i wprowadzenia ciekłego metalu do zamkniętej komory ciśnienia. Tłok wywierający ciśnienie na ciekły metal wprowadza go do wnęki formy co powoduje ukształtowanie się odlewu, powietrze z formy uchodzi kanałami odpowietrzającymi. Ruchoma część formy odsuwa się i forma zostaje otwarta, tłok cofa się do poprzedniego położenia. Odlew usuwa się z formy za pomocą wyrzutnika.
21) Odlewanie odśrodkowe: Polega na wprowadzeniu ciekłego metalu do wirującej formy. Ciekły metal pod działaniem siły odśrodkowej odtwarza kształty odlewu i ulega procesowi krzepnięcia. Dwie metody – odlewanie odśrodkowe i odlewanie pod ciśnieniem odśrodkowym. Ciekły metal wprowadzony do wirującej formy podlega działaniu sił: odśrodkowej, ciężkości, tarcia i krystalizacji. Podśrodkowa=mrw2, Pciężkości=mg. Dobra dokładność wymiarowa, wysoki koszt.
22) Odlewanie metodą traconego modelu: Polega na zastosowaniu modelu jednorazowego użytku, wykonanego z substancji łatwo topliwej, który pokrywany jest odpowiednią ilością powłok z masy ceramicznej. Po wysuszeniu i wypaleniu stanowi formę odlewniczą niedzieloną. Największa dokładność wymiarowa, gładkość powierzchni. Przebieg odlewania: wykonanie modelu; montaż modeli na wlewie głównym; tworzenie powłoki ceramicznej przez zanurzanie; obsypywanie powłok piaskiem; tworzenie powłoki; wytapianie modelu; zalewanie ciekłym metalem; uwalnianie zestawów odlewów z formy; odcinanie odlewów od wlewu głównego; oczyszczanie i wykańczanie odlewów.
23) Zgniot, odkształcenie plastyczne, mechanizm odkształcenia plastycznego: Plastycznością metali nazywamy ich zdolność do trwałego odkształcenia się pod wpływem obciążeń zewnętrznych, bez naruszenia spójności cząsteczek. Odkształcenia plastyczne metali występują jedynie po przekroczeniu pewnej minimalnej wartości obciążeń oraz jeśli nie zostanie przekroczone określone obciążenie maksymalne. Całokształt zmian własności mechanicznych i fizycznych nosi nazwę zgniotu. Odkształcenie plastyczne wywołuje przemieszczenia jednych części metalu względem drugich. Przemieszczenia te zachodzą w wyniku odkształceń kryształów, warstewek międzykrystalicznych oraz rozdrobnienia kryształów. Kryształy mogą się odkształcać, dzięki poślizgom oraz wskutek tworzenia się kryształów bliźniaczych. Poślizgami nazywamy wzajemne przesuwanie po sobie warstw kryształu wzdłuż pewnych płaszczyzn. Kryształy bliźniacze powstają wskutek takiego obrotu pewnej części sieci, że stanowi ona odbicie lustrzane części nie ulegającej obrotowi.
24) Wpływ zgniotu na własności mechaniczne odkształconego materiału: Zmiana własności mechanicznych metali nosi nazwę umocnienia. Wzrastają wówczas: wytrzymałość na rozciąganie RM, granica plastyczności RE, oraz twardość HB. Zanika natomiast zdolność do odkształceń plastycznych, co wyraża się spadkiem wydłużenia A(%) i przewężenia Z(%). Wzory: S=(pd2)/4, Ż=(S0-S)/S0*100%, RM=PMAX/S [Mpa], Z=(S0-SN)/S0*100%;
25) Wpływ nagrzewania na zmiany własności odkształconego materiału: Wraz ze wzrostem temperatury zmieniają się własności plastyczne nagrzewanego metalu. Metale po ich nagrzaniu można obrabiać plastycznie przy wielokrotnie mniejszych naciskach. W metalach nagrzanych powyżej temperatury krytycznej niezwłocznie po odkształceniu następuje rekrystalizacja zgniecionych ziarn, łącznie do rekrystalizacji wtórnej i zanikają warunki zgniotu.
26) Charakterystyka podstawowych procesów obróbki plastycznej: WALCOWANIE – Polega na odkształcaniu metalu przez jego gniecenie między obracającymi się i współpracującymi z sobą walcami. Najczęściej walcuje się przy użyciu dwóch walców obracających się w przeciwnych kierunkach. WYCISKANIE – polega na wywieraniu nacisku na wsad umieszczony w pojemniku. Pod wpływem bardzo dużych nacisków metal wypływa przez otwór matrycy, przyjmując kształty wyznaczane jego zarysem. CIĄGNIENIE – polega na przeciąganiu niemal wyłącznie na zimno wyrobów walcowanych lub wyciskanych przez tzw. ciągadło. Ciągadło nadaje wyrobowi ciągnionemu właściwe kształty i wymiary przekroju poprzecznego. KUCIE – polega na ściskaniu kutego metalu między kowadłem a bijakiem lub między połówkami matrycy. Kuć można młotami lub prasami. TŁOCZENIE – Metalowy krążek zostaje umieszczony na wgłębieniu centrującym matrycy, po czym zostaje przetłoczony przez otwór matrycy tłocznikiem. W wyniku tego zabiegu krążek przyjmuje kształt miseczki.
27.Klasyfikacja walcowni 1. Ze względu na walce robocze: gładkie i profilowe 2. Ze względu na typy wykrojów: skrzynkowy, kwadratowy, rombowy, owal...
Puchaczo_o