Prelucrarea prin turnare

Turnarea este procedeul tehnologic de realizare a semifabricatelor prin solidificarea aliajului topit in forme cu configuratie adecvata. Turnarea metalelor este unul din procedeele cele mai vechi de prelucrare cunoscut cu peste 6000 de ani in urma.

Turnarea include turnarea semifabricatelor masive: lingouri si brame turnate continuu si turnarea pieselor complexe. Turnarea semifabricatelor masive este asociata cu industria extractiva si de prelucrare primara unde sunt prelucrate cantitati mari de metal.

Turnarea materialelor metalice in semifabricate masive.

Turnarea lingourilor.

Lingourile sunt semifabricate masive obtinute prin solidificarea aliajului lichid in forme adecvate numite lingotiere. Lingourile sunt prelucrate ulterior prin deformare plastica, forjare sau laminare.

Lingotierele sunt forme metalice realizate din fonta refractara rezistenta la socuri termice (incalziri si raciri repetate cu viteza mare) si la socuri mecanice la stripare (scoaterea prin vibrare a lingoului din forma). Durabilitatea lingotierelor depinde de calitatea executiei lor dar si de modul de exploatare. Calitatea lingoului este influentata forma si dimensiunile lingotierelor de raportul dintre inaltime si diametrul mediu echivalent al acestora. Pentru lingouri cu masa de 1-5 tone se recomanda raportul H/D=3. Pentru lingouri mai mici raportul poate creste, lingourile fiind mai zvelte iar pentru lingourile mai mari raportul poate scadea. Profilul si dimensiunile lingotierelor se aleg in functie de procesul de deformare plastica ulterior turnarii, aplicat lingourilor, de marimea agregatului de turnare, de tipul otelului turnat etc. Lingotierele cu sectiune dreptunghiulara sunt destinate lingourilor pentru laminarea tablelor si benzilor, lingotierele cu sectiune patrata pentru laminarea profilelor, barelor, sarmelor , lingotierele cu sectiune circulara pentru laminarea tevilor si lingotierele cu sectiune poligonala sunt pentru turnarea lingourilor destinate prelucrarii prin forjare.

Pentru extragerea usoara a lingoului din lingotiera acestea sunt prevazute cu o conicitate de 6-8% astfel lingotierele pot fi direct conice cu baza mare in jos figura 3.1.a, sau invers conice cu baza mare in sus figura 3.1.b. De asemenea lingotierele pot fi deschise sau fara fund si inchise respectiv cu fund. Lingotierele pot fi prevazute la partea superioara cu maselotiere care reprezinta rezervoare suplimentare de metal care fiind captusite cu materiale refractare termoizolante asigura dirijarea procesului de racire si prevenirea aparitiei retasurii, a golului de contractie in lingou.

Fig.3.1. Tipuri de lingotiere si metode de turnare a lingourilor

a)      lingotiera direct conica, turnare directa,

b)      lingotiera invers conica, turnare in sifon.

Metode de turnare. In functie de calitatea otelului si marimea lingourilor se folosesc frecvent doua metode de turnare: turnare directa si turnare indirecta sau in sifon.

Turnarea directa se recomanda in cazul lingourilor de dimensiuni mari, lingourile au incluziuni mai putine, se solidifica repede, otelul are granulatie fina, retasura este mai putin adanca. Printre dezavantajele metodei mentionam: nu se recomanda la turnarea lingourilor mici, suprafata lingourilor este murdara datorita stropilor reci si a infasurarilor, turnarea lingourilor mici conduce la uzura rapida a mecanismelor de deschidere a oalelor de turnare. Pentru turnarea simultana a mai multe lingouri se pot utiliza palnii de turnare multipla.

Turnarea in sifon se aplica tuturor tipurilor de lingouri si se bazeaza pe turnarea printr-un sistem de vase o retea de turnare din materiale metalice refractare pentru umplerea simultana a mai multe lingotiere. Otelul intra in lingotiera de jos in sus, lingourile obtinute au suprafetele curate, se poate urmari umplerea lingotierei, umplerea este linistita fara turbulente, se poate regla viteza de umplere, lingotierele au o durabilitate mai mare etc. Procedeul are si unele dezavantaje: otelul poate avea incluziuni provenite de pe reteaua de turnare, coeficientul de scoatere de metal este mai redus datorita pierderilor pe reteaua de turnare.

Turnarea continua.

Fig.3.2 Schema instalatiei de turnare continua cu fir curb.

Turnarea continua este o metoda moderna de turnare aplicata astazi in toate combinatele siderurgice in vederea obtinerii semifabricatelor turnate continuu de sectiune redusa. Aplicarea procedeului reduce mult fluxul de fabricatie eliminand o multitudine de procese caracteristice prelucrarii lingourilor. Schema instalatiei de turnare continua cu fir curb este prezentata in figura 3.2.

Din oala de turnare otelul este trecut intr-un distribuitor de turnare care trbuie alimentat continuu cu otel pentru a mentine o inaltime minima h_o' si in consecinta o viteza constanta de turnare. Din distribuitor otelul curge prin tubul de protectie din grafit sau material refractar cu viteza riguros reglata in cristalizor. Acesta are pereti dubli puternic racit cu apa, are sectiunea corespunzatoare cu a produsului si o conicitate de 0,75-1,1% pentru a permite evacuarea usoara. Ca urmare a racirii otelul formeaza in contact cu peretele cristalizorului o crusta care se desprinde de suprafata. Se coreleaza inaltimea cristalizorului cu viteza de tragere, de evacuare a produsului astfel incat la iesirea din cristalizor grosimea peretelui sa fie suficient de mare, 40-50mm , pentru a asigura rezistenta si a se evita perforarile. In continuare semifabricatul este trecut prin racitorul secundar cu o lungime de 3-5m incat la iesire este complet solidificat. Antrenarea semifabricatului se face cu rolele de tragere cu o viteza in concordanta cu viteza de solidificare si cu viteza de turnare. Dopa solidificare,in zona rolelor de curbare se schimda directia semifabricatului de la verticala pe orizontala si se asigura si uniformizarea temperaturii pe sectiunea semifabricatului. In plan orizontal semifabricatul este asezat pe o cale curole, trecut printr-o masina de indreptat pentru eliminarea eventualelor neliniaritati si taiat in blocuri de dimensiuni convenabile prelucririlor ulterioare. Taierea se realizeaza cu o instalatie de taiere termica cu jet de oxigen si flacara de gaz. Semifabricatele taiate sunt deplasate pe calea cu role, pe paturile de racire din depozitul de semifabricate.

Varianta initiala a instalatiilor de turnare continua era cu fir drept. Aceasta presupunea o inaltime mult mai mare, amplasarea instalatiei de taiere pe portiunea verticala a semifabricatului si existenta unei instalatii de rasturnare pentru aducerea semifabricatului in pozitie orizontala. Toate aceste instalatii mareau complexitatea instalatiei de turnare continua.

In cazul variantei de turnare continua cu fir curb se impune o corelare riguroasa a parametrilor pentru evitarea fisurarii semifabricatului inzona de curbare.

Turnarea materialelor in semifabricate si piese finite

Turnarea este procesul tehnologic de executie a semifabricatelor prin solidificarea aliajului topit in forme adecvate semifabricate destinate realizarii unei game variate de piese din constructia de masini. De exemplu peste 60% din greutatea masinilor unelte o reprezinta piesele obtinute din semifabricate turnate. Procedeul este mult folosit ca urmare a avantajelor sale: se obtin piese cu precizie dimensionala corespunzatoare, consumurile de material sunt reduse, productivitatea procedeului este mare fiind aplicat atat la productie de unicat cat si la productie de serie, configuratia pieselor turnate poate fi de la simpla la complexa, prin aplicarea unor tratamente termice se pot obtine proprietati de nivel ridicat, tehnologia permite reintroducerea in circuitul productiv a deseurilor, utilajele din turnatorie sunt relativ simple si putin costisitoare, volumul investitiei mai redus, se pot prelucra aproape toate categoriile de aliaje: oteluri, fonte, aliaje neferoase de aluminiu cupru etc.

In functie de materialele din care se executa formele se disting urmatoarele procedee de turnare mai importante:

-turnarea in forme temporare pierdute . Aceste forme se pot executa din amestecuri de formare clasice, amestecuri rapide intarite cu CO₂ , amestecuri fara lianti, amestecuri intarite prin reactii chimice, amestecuri termoreactive etc.

-turnarea in forme semipermanente

-turnarea in forme permanente, in cochile metalice realizate din aliaje rezistente la temperaturi inalte, la socuri termice, la eroziune etc.

Tehnologia turnarii in forme temporare cuprinde urmatoarele operatii figura 3.3 . Procedeul se utilizeaza in cazul productiei de unicat sau de serie mica si in cazul pieselor de dimensiuni foarte mari.

Fig.3.3 Schema procesului tehnologic de turnare in forme temporare

Prepararea amestecurilor de formare si pentru miezuri trebuie sa aiba in vedere asigurarea unui nivel corespunzator al proprietatilor care sa conduca la o calitate corespunzatoare a formelor si implicit a pieselor turnate. Principalele proprietati ale amestecurilor de formare se grupeaza in proprietati de compozitie: compozitia granulometrica a nisipurilor, continutul de argila, umiditatea si proprietati specifice: rezistenta mecanica, permeabilitatea la gaze, refractaritatea, plasticitatea, compresibilitatea, durabilitatea etc. Amestecurile de formare clasice se prepara din: nisipuri de turnatorie ca material de baza, argila ca liant, apa pentru peliculizarea liantilor si adaosuri pentru imbunatatirea proprietatilor specifice.

Calitatea nisipului poate influenta hotarator proprietatile specifice ale amestecurilor de aceea se impune determinarea compozitiei granulometrice a nisipurilor. Aceasta apreciaza marimea granulelor nisipului, gradul de uniformitate, forma si aspectul suprafetei granulelor. Marimea granulelor nisipurilor de turnatorie este cuprinsa intre 0,02 si 3mm. Dupa provenienta aceste nisipuri pot fi: nisipuri de rau cu granule rotunjite, cu suprafete netede si nisipuri de cariera obtinute prin sfaramare macinare, cu granule prismatice colturoase, cu suprafete aspre. Nisipul de rau are refractaritate mai buna dar confera formei o rezistenta mai scazuta comparativ cu nisipul de cariera.

Proprietatile pot fi influentate si de continutul de argila si calitatea acesteia cat si de umiditate. Argila este un material care serveste drept liant al granulelor de nisip in amestecul de formare. Cresterea continutului de argila mareste rezistenta dar reduce permeabilitatea la gaze a amestecului. Bentonita este o argila cu capacitate mare de legare, utilizarea ei conducand la rezistenta si permeabilitate corespunzatoare.

Pentru cresterea nivelului proprietatilor la prepararea amestecurilor de formare se pot utiliza urmatoarele categorii de materiale auxiliare:

pentru cresterea rezistentei mecanice: dextina, parafina, uleiuri pentru cresterea capacitatii de legare a argilei dar si a plasticitatii, armaturi metalice,

pentru cresterea permeabilitatii la gaze cat si a compresibilitatii: deseuri textile si celulozice, calti, rumegus, paie, pleava etc. Acestea se usuca sau ard lasand canale si goluri care favorizeaza evacuarea gazelor.

Pentru cresterea refractaritatii: praf de carbune, praf de grafit, faina de cuart, talc macinat, ciment refractar, chituri si vopsele refractare.

Rezistenta creste daca nisipul are granulatie fina, neuniforma, granule poliedrice cu suprafata aspra, continutul de argila este mare, umiditatea optima si contine adaosuri ca: bentonita, ciment, uleiuri, dextrina, armaturi metalice etc. Rezistenta creste cu gradul de indesare, de asemenea creste spectaculos in cazul uscarii formelor.

Permeabilitatea la gaze creste daca nisipul are granulatie mare, uniforma, cu forme rotunjite si suprafata aspra, continut mic de argila, umiditate optima si adaosuri ca: bentonita care este o argila cu capacitate mare de legare, deseuri textile si celulozice. Permeabilitatea scade cu gradul de indesare dar creste odata cu uscarea formelor.

Refractaritatea creste prin utilizarea unor nisipuri cu granulatie medie si forme rotunjite, a cimentului refractar ca liant, prin vopsirea sau pudrarea suprafetelor active ale formelor cu vopsele si pudre refractare.

Plasticitatea creste cu continutul de argila si umiditatea si prin adaugarea de uleiuri, dextrina.

In cadrul tehnologiei de formare a formelor temporare se utilizeaza urmatoarele categorii de amestecuri:

amestecul de model realizat din materiale proaspete, cu granulatie fina obtinut prin cernere dubla;

amestec de umplere realizat din materiale refolosite imbunatatite cu adaosuri si apa pentru refacerea proprietatilor;

amestec pentru miezuri realizat din materiale proaspete cu adaosuri pentru cresterea nivelului proprietatilor avand in vedere ca miezurile sunt cele mai solicitate elemente din forma, fiind inconjurate din toate partile de aliajul lichid.

amestecul unic realizat in proportii egale din materiale proaspete si refolosite care se utilizeaza in cadrul formarii mecanizate.

Prepararea amestecurilor de formare se realizeaza in malaxoare speciale pentru sfaramarea, amestecarea si omogenizarea componentelor.

In afara acestor materiale se mai utilizeaza la formare pudre antiaderente din nisip cuartos fin, pudre si vopsele refractare aplicate pe suprafetele active ale formelor aflate in contact cu aliajul lichid, chituri pentru repararea formelor, cleiuri si armaturi pentru asamblarea miezurilor etc.

Modelele si cutiile pentru miezuri (garnitura de modele) sunt dispozitive cu ajutorul carora se executa operatiile de formare, executia formelor si a miezurilor. Ele se executa din lemn sau aliaje usoare pentru a fi usor de manevrat dar in acelasi timp trebuie sa fie rezistente la manipulare, la indesarea amestecului, la actiunea abraziva a amestecului de formare, la actiunea apei etc. Suprafata trebuie sa fie neteda pentru a evita aderenta amestecului de aceea se vopsesc in culori specifice aliajului care se toarna: albastru pentru otel, rosu pentru fonta, galben pentru aliaje neferoase. Elementele tehnologice ale modelelor se vopsesc in culorile specificate cu dungi negre.

Modelele sunt dispozitive cu care se executa formele, ele corespund configuratiei exterioare a pieselor turnate. Cutiile pentru miezuri sunt dispozitive utilizate la executia miezurilor care corespund configuratiei interioare a pieselor turnate, configuratiei golurilor, figura 3.4.

Fig.3.4 Elementele garniturii de model.

La proiectarea modelelor si cutiilor pentru miezuri se porneste de la desenul piesei finite la care se prevad urmatoarele adaosuri:

adaosul de prelucrare prevazut pe suprafetele care ulterior vor fi supuse prelucrarii prin aschiere pentru obtinerea calitatii suprafetei si preciziei impuse;

adaosuri tehnologice prevazute in zonele ce nu pot rezulta prin turnare, prevazute pentru usurarea operatiilor de formare si turnare, pentru evitarea aparitiei unor defecte de turnare cum ar fi: retasuri, fisuri, sufluri, a deformatiilor cauzate de tensiunile interne inmagazinate etc.;

adaosul de contractie prevazut pentru compensarea contractiei la solidificare a aliajului. Adaosul de contractie nu este evidentiat pe desen el va fi aplicat la confectionarea modelului, modelatorul utilizand la masurare un instrument de masura cu unitatea de masura dilatata cu coeficientul de contractie aferent aliajului.

Pentru facilitarea formarii in cazul pieselor cu configuratie mai complexa modelele si cutiile pentru miezuri se executa din doua sau mai multe bucati separate intre ele prin plane de separatie. Numarul planelor de separatie trebuie limitat deoarece ele determina aparitia bavurilor si a abaterilor de la geometrie a pieselor. Frecvent se practica modele si cutii din doua bucati cu plan de separatie intr-un plan de simetrie. Suprafetele perpendiculare pe planul de separatie se prevad cu inclinatii de 0,5-6^o care sa permita o extragere usoara a modelului din forma. Suprafetele adiacente ale modelelor si cutiilor se racordeaza pentru disiparea concentratorilor de tensiuni si evitarea fisurarii. Marimea acestor raze de racordare este functie de marimea pieselor si in special de grosimea peretilor adiacenti.

De asemenea modelele sunt prevazute cu proeminente vopsite in negru numite marci care determina in forma locasuri pentru sprijinirea miezurilor

Structura formelor de turnare este constituita din:

-cavitatea piesei delimitata la exterior de suprafate formelor iar la interior de suprafata miezului. In urma solidificarii in aceasta cavitate se formeaza piesa brut turnata.

-cavitatile tehnologice: maselotele sunt acumulari de metal lichid necesare pentru compensarea contractiei la solidificare a aliajului in cavitatea piesei in zona nodurilor termice, a zonelor ingrosate. Prin prezenta lor maselotele asigura scoaterea golului de contractie din piesa in afara acesteea in maselota; aerisirile sunt cavitati deschise care permit evacuarea rapida a aerului si gazelor din cavitatile formei. Se evita astfel incluziunile de gaze in piesa, suflurile, porozitatile.

-reteaua de turnare este ansamblul de canale si cavitati care servesc la conducerea aliajului lichid din exteriorul formei in interiorul acesteea.

Structura si caracteristicile retelei de turnare.

Reteaua de turnare trebuie sa asigure umplerea rapida si linistita a cavitatilor formei fara distrugerea peretilor ei, sa retina impuritatile din aliajul lichid incat acesta sa intre cat mai curat in forma, sa asigure o temperatura cat mai uniforma a aliajului etc. O retea de turnare completa se compune din urmatoarele elemente: 1-palnie, 2-picior palnie, 3-colector distribuitor, 4-canale de alimentare figura 3.5. Pentru o curgere linistita sectiunile acestor elemente trebuie sa fie descrescatoare.

Fig.3.5 a)Elementele retelei de turnare, b) c) d) e) f) Tipuri de palnii

Frecvent se utilizeaza urmatoarele tipuri de palnii figura 3.5: b) palnie de turnare directa, c) palnie de turnare cu cupa, permite mentinerea constanta a inaltimii de intrare a lichidului in cavitatea formei, d) palnie de turnare cu cupa si prag pentru retinerea zgurii, e) palnie de turnare cu dop refractar pentru decantarea incluziunilor si zgurii inainte de intrarea aliajului in cavitatea formei f) palnie de turnare cu element filtrant pentru retinerea incluziunilor.

In functie de pozitia alimentatoarelor retelele de turnare se pot clasifica astfel figura 3.6: a) retea de turnare directa, b) retea de turnare laterala, c) retea de turnare indirecta sau in sifon. Dupa cum se poate observa retelele de turnare in majoritatea cazurilor sunt incomplete. Exista chiar situatii in care reteaua de turnare lipseste complet, este cazul turnarii in forme cu cavitati deschise in suprafata.

Fig.3.6 Tipuri de retele de turnare.

Tehnologii de formare manuala.

Principalele tehnologii de formare manuala sunt determinate de marimea si configuratia pieselor turnate. Din acest punct de vedere se pot distinge: formarea in solul turnatoriei, formarea in doua rame cu model dintr-o bucata cu suprafata plana sau cu proeminenta, formarea in doua rame cu model din doua bucati, formarea cu placa de model, formarea in trei rame, formarea in stiva, formarea in miezuri, formarea cu sablonul etc.

Formarea manuala in doua rame cu model din doua bucati.

Executia formelor este o activitate deosebit de importanta de calitatea careia depinde calitatea pieselor turnate. Formele trebuie sa reziste la manipulari cat si la presiunea metalului turnat Aceasta presiune solicita peretii formei la compresiune si actioneaza asupra ramei superioare in sensul ridicarii acesteia. Formele trebuie in acelasi timp sa fie permeabile pentru a permite iesirea din cavitatea formei a gazelor evitandu-se formarea incluziunilor de gaze si umplerea incompleta. Rezistenta si permeabilitatea sunt proprietati opuse si de aceia trebuie optimizate.

1. Executia ramei inferioare. Se aseaza rama inferioara 1 (cu urechi de centrare) cu planul de separatie pe o planseta 2, o suprafata plana, orizontala din lemn sau pe o masa de formare. In interiorul ramei se amplaseaza semimodelul inferior 3 cu gauri de centrare. Se introduce deasupra modelului prin cernere un strat de 2-3 cm de amestec de model. 4. Acesta se preseaza apoi manual pentru a patrunde in spatiile inguste ale modelului. Se introduce apoi amestecul de umplere 5 in straturi succesive de maxi 10cm . Fiecare strat se preseaza cu batatoare inguste care asigura o indesare profunda, de la marginea ramei spre centru. Ultimul strat se aplica in exces, mult peste nivelul ramei si se indeasa cu batatoare late tot de la marginea ramei catre centru, avand grija sa nu coboram nivelul amestecului sub nivelul ramei. Se indeparteaza surplusul de material cu o rigla, pana la nivelul ramei, se netezeste cu o troila (o mistrie mica) si se dau gauri de aerisire 6 cu un ac de sarma cu diametrul de circa 1mm, pentru cresterea permeabilitatii la gaze, figura 3.5a.

Fig.3.5 a) Formarea ramei inferioare, b) Formarea ramei superioare

2. Executia ramei superioare. Se rastoarna rama inferioara la 180^o si se aseaza cu planul de separatie in sus pe planseta de formare. Se centreaza deasupra ei rama superioara 7 cu cepuri de centrare. Se aseaza jumatatea de model 8 superioara peste jumatatea inferioara. Se aplica pe suprafata de separatie 9 a ramei inferioare o pudra antiaderenta di nisip cuartos fin pentru a impiedica lipirea amestecului din rama superioara de cel din rama inferioara. Se centreaza si preseaza in apropierea modelului culeul 10 (modelul pentru formarea piciorului palniei de turnare). Se continua formarea ramei superioare cu aceleasi operatii ca si la formarea ramei inferioare figura 3.5b.

3. Extragerea modelelor din rame. Se extrage culeul si cu ajutorul troilei se taie palnia de turnare. Pentru netezire se pot utiliza si scule specifice formarii lanteta, croseta etc. Se ridica rama superioara, se rabate la 180^o si se aseaza alaturi de rama inferioara pe planseta. Se taie canalul de alimentare intre locul in care a fost infipt culeul si suprafata modelului si se netezeste cu ajutorul lantetei sa crosetei. Cu ajutorul unei pensule se umezeste amestecul de jur imprejurul modelului pentru cresterea plasticitatii si reducerea tendintei de faramitare. Pentru extragerea semimodelelor se bate in model un cui de demulare sau se infileteaza un stift de demulare. Cu ajutorul unui ciocan se realizeaza un joc lateral si se extrag semimodelele prin simpla ridicare. In final se racordeaza canalul de alimentare la suprafata cavitatii formei inferioare si se repara eventualele defecte aparute in timpul dezbaterii. La reparare se pot utiliza amestecuri si chituri de reparare. Formele pot ramane in stare umeda sau se pot supune uscarii . Suprafetele active se pudreaza sau se vopsesc cu materiale refractare pentru a asigura cresterea rezistentei la actiunea metalului lichid cu temperatura ridicata.

4. Executia miezului figura 3.6. Se desface cutia de miez si se aseaza semicutiile 1 alaturate cu planul de separatie in sus pe planseta de formare. Se umplu cavitatile semicutiilor cu amestec pentru miezuri 2 si se indeasa cu batatoare inguste si late dupa necesitate. Surplusul de material se indeparteaza cu ajutorul troilei lasandu-se o usoara suprainaltare. Se aplica pe suprafata amestecului in planul de separatie clei de argila refractara si se monteaza in semicutia inferioara o armatura metalica 3 pentru asigurarea unei rezistente suficient de mari in stare umeda in special. Se aseaza semicutia superioara peste cea inferioara si se preseaza pana la inchiderea completa a cutiei. Se completeaza eventualele caderi ale amestecului prin capetele deschise ale cutiei si se netezeste cu troila. Se vibreaza cutia prin lovire usoara cu ciocanul si se desface cutia si extrage miezul. Miezul se supune obligatoriu uscarii pentru eliminarea apei si substantelor volatile. In final miezul se repara cu chituri refractare si se vopseste.

Fig.3.6 Formarea miezului

5. Asamblarea formei consta din asezarea miezului 1 in cavitatea semiformei inferioare 2 si asezarea semiformei superioare 3 peste ea. Forma pregatita pentru turnare este un ansamblu figura 3.7 constituit din: cavitatea formei 4, palnie 5, piciorul palniei de turnare 6, canal de alimentare 7 care conduce aliajul lichid in cavitatea formei, canale de aerisire 8.

Fig.3.7 Ansamblul formei de turnare.

Inainte de turnare formele se consolideaza cu greutati sau chiar se sudeaza pentru impiedicarea ridicarii ramei superioare la presiunea metalului lichid.

Formarea mecanizata

Formarea mecanizata este un procedeu care se aplica in cazul productiei de serie mare si de masa. Masinile de format asigura : alimentarea cu rame, aducerea si dozarea amestecului de formare, indesarea amestecului, extragerea modelului din forme, evacuarea formelor. Procedeul asigura o indesare corecta cu grad de uniformitate ridicat, o productivitate mare prin reducerea timpului de formare, obtinerea unor forme mai precise care permit obtinerea de piese turnate de calitate cu adaosuri mici, calificarea si indemanarea operatorilor in domeniul formarii poate fi mai redusa. Procedeul are si unele dezavantaje in legatura cu intretinerea masinilor de format, costul acestora dar si a modelelor metalice mai ridicat, fiabilitate redusa datorita conditiilor grele de lucru in mediu abraziv etc.

Masinile de format se pot clasifica dupa doua criterii:

a)       dupa modul de scoatere a modelului din forma: prin ridicarea formei, prin coborarea placii de model, prin rabaterea ramei.

b)      Dupa modul de indesare a amestecului: prin presare superioara, prin presare inferioara, prin vibrare, prin vibrare si presare, prin aruncare, prin procedee speciale de indesare respectiv, indesare cu membrana de cauciuc, prin suflarea amestecului, prin impuscarea amestecului.

Indesarea prin presare nu asigura o rezistenta uniforma pe inaltimea ramei, rezistenta fiind mai mare in suprafata capului de presare si descrescatoare catre suprafata opusa de asezare. Cresterea uniformitatii proprietatilor pe inaltimea ramei se obtine prin vibrare, prin combinarea presarii cu vibrarea, prin aruncare cat si prin aplicarea procedeelor speciale de presare. Vom prezenta in continuare schemele unor procedee de formare mecanizata mai utilizate figura 3.10.

a)      Masina de format prin presare superioara si extragerea modelului prin ridicarea ramei recomandate pentru forme care necesita grade mari de indesare si piese cu complexitate mai mare.

b)      Masina de format prin presare inferioara si extragerea modelului prin coborarea placii de model este varianta cea mai utilizata datorita facilitatilor pe care le ofera atat la dozare presare cat si la extragerea placii de model.

c)      Masina de format prin vibrare utilizata la executia formelor cu permeabilitate mare de regula obtinute din amestecuri speciale la care intarirea se realizeaza prin alte procedee: chimic, prin vidare, in camp magnetic si nu prin indesare.

d)      Masina de format cu cap aruncator utilizata la realizarea formelor de mari dimensiuni la care se utilizeaza cantitati mari de amestec. Gradul de indesare este uniform pe inaltimea ramei.

Fig. 3.10 Procedee de formare mecanizata.

In mod asemanator sunt concepute masini de formare mecanizata a miezurilor sau masini de miezuit. Cele mai utilizate sunt masinile de miezuit prin presare, prin vibrare, prin impuscarea amestecului.

Procedee speciale de formare.

Formarea cu amestec rapid intarit cu dioxid de carbon CO₂.

Amestecul rapid este format din 94-95% nisip cuartos fin bine spalat si 5-6% silicat de sodiu Na₂O nSiO₂ pH₂O . Executia formei se poate realiza atat manual si mecanizat, compactarea amestecului realizandu-se prin vibrare. Pentru asigurarea rezistentei formei nu se aplica indesarea si nici uscarea ci intarirea amestecului pe cale chimica. In forma din amestec rapid se practica mici orificii prin care se insufla CO₂ Silicatul de sodiu interactioneaza cu dioxidul de carbon in urma reactiei rezultand silicagelul SiO₂ care leaga intre ele granulele de nisip.

Na₂O nSiO₂ pH₂O+CO₂=Na₂CO₃+nSiO₂+pH₂O

Intarirea este relativ rapida in cateva minute, forma devine un bloc dur pietrificat. Ca si in cazul formarii cu amestec clasic se formeaza rama sau semiforma inferioara si separat semiforma superioara care are in plus elementele retelei de turnare care pot fi din lemn si trebuie scoase la sfarsitul formarii sau pot fi din polistiren . Elementele retelei din polistiren raman in forma si la turnarea aliajului topit datorita temperaturilor ridicate se volatilizeaza. Dupa intarirea chimica blocurile semiformelor inferioara si superioara se scot din cutiile de formare si se asambleaza impreuna cu miezurile acolo unde este cazul. Pentru centrare blocurile semiformelor sunt prevazute cu elemente de ghidare. In figura 3.11 sunt prezentate schematic cele doua semiforme realizate din amestec rapid intarit cu CO₂.

Aceasta tehnologie se aplica cu succes si in cazul formarii miezurilor.

Fig.3.11 Formarea semiformelor cu amestec rapid intarit cu CO₂

a)      semiforma inferioara

b)      semiforma superioara.

c)      Forma asamblata cu miez.

Procedeul prezinta o multitudine de avantaje care il recomanda.

Intarirea chimica elimina necesitatea uscarii formelor ceeace determina reducerea timpului de executie a formelor, reducerea volumului investitiilor prin eliminarea cuptoarelor de uscare, eliminarea consumului de energie pentru uscare. Costurile de productie sunt mai mici. Calitatea formelor este superioara celor din amestec clasic ceeace asigura o precizie mai mare pieselor turnate. Procesul permite utilizarea unor modele mai putin rezistente ca urmare a eliminarii presarii, in multe situatii se utilizeaza modele din polistiren.

Ca dezavantaje se pot aminti: amestecul rapid este mai scump datorita silicatului de sodiu si nisipurilor de puritate mai mare, amestecul se poate intari in timp prin reactie cu dioxidul de carbon din aer si in consecinta trebuie folosit imediat, formele se pietrifica si dezbaterea lor dupa turnare este mult mai dificila, amestecul de formare nu poate fi refolosit iar procesul de reconditionare a nisipului este costisitor.

Formarea formelor coji

Formele coji sunt forme destinate turnarii pieselor cu configuratie complexa cu calitate buna a suprafetelor si precizie dimensionala ridicata. Se asigura de asemenea un consum redus de materiale de formare si productivitate ridicata. Sunt cunoscute doua procedee de formare a formelor coji: A - cu modele usor fuzibile B - cu amestec termoreactiv.

A.     Formarea formelor coji cu modele usor fuzibile cuprinde urmatoarele etape:

1. Executia modelelor usor fuzibile din ceara de albine sau amestecuri de ceara, stearina si parafina care se topesc la temperaturi de 60-70^oC. Materialul usor fuzibil in stare pastoasa, ca urmare a incalzirii, este injectat in matrite cu configuratia corespunzatoare pieselor care se toarna. Pentru intarire matritele se racesc prin stropire sau cufundare in apa rece. In final modelele se extrag din matrite.

2. Asamblarea sau inciorchinarea modelelor. Daca modelele sunt realizate din mai multe elemente acestea se asambleaza prin lipire la cald cu o lamela metalica subtire care se interpune intre cele doua elemente. Ansamblul, ciorchinele cuprinde modelele piesei sau pieselor cand se toarna simultan mai multe piese, modelele cavitatilor tehnologice si ale retelei de turnare.

3. Degresarea ciorchinelui prin cufundarea acestuia intr-o solutie de apa rece cu 5% detergent.

4. Vopsirea ciorchinelui prin cufundare intr-o vopsea refractara formata din 50% nisip cuartos fin si 50% silicat de sodiu.

5. Presararea ciorchinelui cu nisip cuartos grosier pentru cresterea grosimii si consistentei peliculei.

6. Tratarea peliculei prin cufundarea ciorchinelui intr-o solutie de clorura de amoniu cu concentratia 25%. Clorura de amoniu interactioneaza cu silicatul de sodiu rezultand silicagelul care leaga intre ele granulele de nisip conform reactiei:

Na₂O nSiO₂ pH₂O+2NH₄Cl=2NaCl+nSiO₂+(p+1)H₂O+2NH₃

Se formeaza o crusta , o coaja dura si permeabila care asigura conditiile unei bune turnari. Pentru cresterea grosimii cojii operatiile 4, 5, 6 se repeta de mai multe ori.

7. Intarirea cojii prin mentinere in aer doua pana la 12 ore, timp in care se definitiveaza reactia si se elimina apa.

8. Eliminarea materialului usor fuzibil din coaja prin topire in curent de aer cald sau prin cufundare in apa fiarta. Materialul usor fuzibil se recupereaza aproape integral putandu-se refolosi.

9. Uscarea formelor coji la 180-200^oC timp de 2-3 ore.

10. Impachetarea si consolidarea cojilor in cutii cu nisip cuartos grosier.

11. Calcinarea formelor pentru arderea completa a resturilor de material usor fuzibil. Aceasta operatie se realizeaza doar in situatii exprese.

Fig.3.12 Formarea formelor coji. a) modelul din ceara, b) coaja din granule de nisip cuartos legate cu silicagel, c) forma coaja consolidata in cutii de nisip grosier,

B. Formarea formelor coji cu amestec termoreactiv utilizeaza un amestec format din nisip cuartos si rasina termoreactiva, pulbere de bachelita. Bachelita are proprietatea de a se inmuia prin incalzire la 250^oC si a lega granulele de nisip formand coaja si de a se intari ireversibil prin incalzire la 350^oC asigurand rezistenta cojii. In cazul acestei tehnologii formele coji se executa din doua sau mai multe bucati separate intre ele prin plane de separatie. Prin asamblare aceste bucati vor determina cavitatea piesei, cavitatile tehnologice cat si elementele retelei de turnare. Pentru obtinerea golurilor interioare in piesele turnate nu sunt necesare miezuri, formele coji determinand atat suprafetele exterioare cat si suprafetele interioare ale piesei. Formarea formelor coji cu amestec termoreactiv cuprinde urmatoarele etape:

1. Pregatirea placii de model. Placile de model pentru fiecare bucata de forma sunt realizate din metal, se supun incalzirii la temperatura de 250^oC in cuptoare si apoi se lubrefiaza cu ulei siliconic pentru a impiedica lipirea amestecului.

2. Pulverizarea amestecului termoreactiv pe placa de mode calda intr-un strat suficient care sa asigure grosimea cojii. Rasina se plastifiaza si leaga granulele de nisip intr-o coaja care se muleaza pe suprafata placii de model. Surplusul de amestec poate fi indepartat prin aspirare.

3. Introducerea placii de model intr-un cuptor la temperatura de 350^oC si intarirea ireversibila a cojii.

4. Scoaterea cojii de pe placa de model.

5. Ajustarea cojilor si pregatirea pentru asamblare.

6. Asamblarea bucatilor de coaja prin lipire cu adezivi ceramici refractari.

8. Impachetarea cojilor in cutii cu nisip cuartos grosier.

Fig. 3.13 Formarea formelor coji: a) placa de model, b) formarea cojii, c) impachetarea cojii.

Formarea cu modele volatile.

Procedeul permite obtinerea pieselor turnate fara bavuri precum si obtinerea de economii importante de materiale la executia modelelor. Modelele se executa din polistiren spongios care dupa formare nu se mai extrage din forma, el se volatilizeaza sub actiunea caldurii aliajului turnat in stare topita. Avand in vedere pierderea modelelor procedeul a fost utilizat initial la fabricarea pieselor in productie individuala, modelele fiind obtinute prin prelucrari mecanice. In prezent procedeul se aplica si la productia de serie mare si de masa pentru piese sub 25Kg modelele fiind executate prin expandarea polistirenului in matrite cu configuratie corespunzatoare. Procedeul asigura fata de formarea clasica cu modele din lemn economii de 30% la executia modelelor, economii la procesul de formare de 20-25%, proces care se simplifica semnificativ, economii la curatirea pieselor deoarece acestea nu mai au bavuri.

In cazul pieselor foarte mari, parti din modele se pot extrage din forma acestea putand fi executate din polistiren sau din lemn. Se reduce astfel considerabil volumul gazelor rezultate prin volatilizarea polistirenului. In acest caz refolosirea modelelor din polistiren poate fi de 6-10 ori.

Modelul volatil reprezinta o copie fidela a piesei prevazuta cu adaosuri de prelucrare si tehnologice, cu reteaua de turnare si cavitatile tehnologice aferente. Forma se realizeaza prin compactarea amestecului de formare in jurul modelului din polistiren in cutii de formare. Se constata ca nu este necesara confectionarea miezurilor pentru obtinerea golurilor interioare. Modelul din polistiren nu este deosebit de rezistent de aceea la indesare el se poate deforma. Pentru a evita acest lucru se utilizeaza amestecul rapid sau procedee de formare cu amestecuri fara lianti intarite in vid sau in camp magnetic, compactarea facandu-se doar prin vibrare.

Deoarece vopsirea cavitatilor cu vopsele refractare pentru cresterea refractaritatii formei, nu este posibila, se aplica vopselele pe suprafetele modelului de polistiren inainte de formare. Coaja refractara obtinuta se interpune intre aliajul topit si materialul de formare.

Pentru a permite eliminarea gazelor din forma si evitarea aparitiei suflurilor, porozitatilor se impune ca permeabilitatea la gaze a amestecului sa fie mare 180-200 unitati. Tot in acest scop formele se prevad cu aerisiri suplimentare. Alimentarea formei cu aliajul topit se face printr-o retea de turnare in sifon.

Fig. 3.14 Formarea cu modele volatile a) model din polistiren, b) forma din amestec rapid.

Formarea in camp magnetic.

Procedeul utilizeaza un material de formare fara liant reprezentat de alice de otel sau fonta, consolidarea lor realizandu-se intr-un camp magnetic de mare intensitate. Pentru executia formelor se utilizeaza modele volatile din polistiren reprezentand cavitatea piesei, cavitatile tehnologice si reteaua de turnare. Modelul se impacheteaza intr-o cutie de formare in alice cu granulatie cuprinsa intre 0,3 -0,6 mm, considerata optima pentru asigurarea unei permeabilitati la gaze de valoare ridicata si se compacteaza prin vibrare.

Pentru consolidarea formei aceasta se introduce intr-un camp magnetic de mare intensitate. Liniile campului magnetic se inchid prin alicele cu proprietati magnetice realizand coeziunea acestora si rigidizarea formei. Turnarea aliajului se poate face imediat forma mentinandu-se in campul magnetic pe parcursul solidificarii. Intreruperea campului magnetic se poate face si inainte de incheierea solidificarii in special in cazul pieselor mari. Se asigura reducerea rezistentei formei, posibilitatea contractiei aproape libere si reducerea tensiunilor interne si a pericolului de fisurare. Dupa solidificare si racire, dezbaterea formelor este simpla prin vibrare pe gratare care asigura separarea alicelor de celelalte elemente. Alicele se recupereaza integral se curata de eventualele impuritati in separatoare magnetice si se supun unui proces de demagnetizare intr-un camp magnetic variabil.

Procesul se caracterizeaza prin: viteza mare de racire comparativa turnarii in cochila metalica, formarea unei cruste dure la suprafata de exemplu a unui strat de fonta alba dura si greu de prelucrat in cazul turnarii fontelor, pentru cresterea refractaritatii formei si evitarea aderentei alicelor la aliajul lichid modelele din polistiren se vopsesc obligatoriu cu un strat gros de vopsea refractara pe toate suprafetele, datorita vitezei mari de racire nu se recomanda la turnarea pieselor cu pereti subtiri. Pentru o compactare uniforma a amestecului in cutia de formare se impune ca intensitatea campului sa fie uniforma. Prezenta polistirenului determina variatii mari ale proprietatilor magnetice. Se recomanda asezarea modelului cu dimensiunea mai mare pe directia liniilor campului si alegerea corecta a parametrilor campului pentru fiecare forma in parte.

Fig.3.15 Formarea in camp magnetic.

Formarea in forme vidate.

Formarea in forme vidate figura 3.16, se realizeaza cu nisip cuartos fara liant consolidarea legaturilor dintre granulele de nisip realizandu-se cu ajutorul vidului. Procedeul este economic, are productivitate mare, asigura conditii de microclimat mai favorabile in turnatorie, asigura reducerea cheltuielilor cu manopera la formare dar si la dezbaterea si curatirea formelor. Procedeul este in extindere.

Principalele etape ale procesului de formare in forme vidate sunt:

-pregatirea placii de model,

-executia formelor superioara si inferioara

-umplerea formelor cu nisip cuartos si compactarea prin vibrare,

-extragerea aerului din forme cu o pompa de vid si consolidarea formelor,

-extagerea modelelor din forme,

-executia miezurilor din amestec clasic sau amestec rapid,

-asamblarea si consolidarea formelor,

-turnarea si solidificarea aliajului in forma,

-dezbaterea si curatirea pieselor.

Placa de model utilizata este o placa speciala metalica pe care se afla amplasat semimodelul inferior respectiv superior. Placa dispune de o retea de canale fine conectate la o conducta prin care se face legatura cu o pompa de vid. Pe placa de model se aseaza o folie de polietilena, se inmoaie prin incalzire cu o rezistenta electrica si cu ajutorul pompei de vid este absorbita si mulata pe modelul metalic.

Pe placa de model inferioara se aseaza rama inferioara, o rama speciala cu pereti dubli. Peretii interiori sunt prevazuti cu perforatii fine iar spatiul dintre pereti este conectat printr-o conducta la o pompa de vid care asigura scoaterea aerului din rama si crearea vidului care determina rigidizarea. In interiorul ramei se introduce nisip cuartos si se compacteaza prin vibrare. Deasupra ramei se aseaza o a doua folie de polietilena pentru etansare. In final se conecteaza pompa de vid se extrage aerul si se realizeaza consolidarea semiformei inferioare. Pentru extragerea placii de model se intrerupe vidul de la placa de model sau chiar se sufla aer pentru asigurarea desprinderii.

In mod similar se realizeaza si semiforma superioara cu observatia ca in aceasta se vor introduce si modele din polistiren pentru elementele retelei de turnare.

Daca piesa are goluri interioare se vor forma miezurile corespunzatoare prin metodele clasice cunoscute.

Cele doua rame conectate la pompele de vid se asambleaza impreuna cu miezurile aferente si se consolideaza pentru evitarea ridicarii ramei superioare la presiunea aliajului lichid.

Turnarea aliajului se face cu viteza mare pentru ca umplerea cavitatii sa se faca inainte de arderea completa a foliilor de polietilena. Daca vidul este suficient de inaintat si capacitatea pompelor mare pericolul de surpare a formelor nu apare chiar daca foliile ard inainte de umplerea completa.

Dezbaterea formelor se face prin simpla asezare a ramelor pe un gratar vibrator si intreruperea vidului. Nisipul curge si piesele raman curate. Nisipul se recupereaza integral si se reutilizeaza avand proprietati superioare datorita cresterii stabilitatii termice.

Piesele obtinute nu au sufluri deoarece nisipul curat nu emana gaze la contactul cu aliajul topit, permeabilitatea formei este mare iar vidul absoarbe toate gazele formate in cavitate. Piesele nu au fisuri deoarece dupa solidificare vidul se reduce sau se poate intrerupe, rezistenta formei scade permitand contractia libera a piesei. Prin aplicarea acestei metode se elimina complet operatiile de preparare si indesare a amestecului, uscarea formelor, se reduce consumul de nisip de turnatorie prin refolosirea lui, se imbunatatesc conditiile de lucru in turnatorie.

Fig. 3.16 Formarea in forme vidate.

Formarea si turnarea in forme permanente

Turnarea in forme permanente, in cochile metalice asigura o serie de avantaje ca: precizie dimensionala ridicata, calitate buna a suprafetelor, consum redus de materiale, productivitate ridicata, posibilitatea mecanizarii si automatizarii, cheltuieli reduse de manopera etc. Ca dezavantaje se pot sublinia: racire rapida a pieselor, formarea crustei dure pe suprafata, posibilitatea aparitiei suflurilor datorita permeabilitatii scazute a formei, posibilitatea aparitiei crapaturilor datorita incompresibilitatii formei si contractiei impiedicate, cost ridicat al formelor metalice. Procedeul este totusi economic in productia de serie mare si de masa, unele dezavantaje putand fi eliminate printr-o proiectare judicioasa a cochilelor. Principalele metode de turnare in cochila metalica sunt: turnarea in cochila statica, turnarea in cochila centrifugala, turnarea sub presiune, turnarea continua, turnarea in vid.

Turnarea in cochila statica.

Cochila statica este o forma metalica realizata din doua sau mai multe bucati (in functie de complexitatea piesei) separate intre ele prin plane de separatie. Planele de separatie coincid de regula cu planele de simetrie. Ca si in cazul formelor clasice se recomanda ca numarul planelor de simetrie sa fie minim, pentru a reduce numarul defectelor rezultate din erorile de asamblare a formelor. Elementele cochilei se realizeaza din fonta sau oteluri refractare in concordanta cu temperaturile de turnare ale aliajelor. Pentru asigurarea permeabilitatii cat si a compresibilitatii in cochila se practica orificii de aerisire, se introduc elemente tehnologice cu porozitate si compresibilitate mare realizate din amestec rapid sau clasic cu adaosuri de deseuri textile si celulozice. Structura interna a cochilei cuprinde cavitatea piesei, cavitatile tehnologice si reteaua de turnare, figura 3.17.

Fig.3.17 Structura interna a cochilei.

Procesul tehnologic de turnare in cochila metalica cuprinde urmatoarele etape:

-pregatirea suprafetelor active prin vopsirea acestora cu vopsele refractare in cazul turnarii aliajelor cu temperaturi de topire ridicate sau prin ungere cu motorina, petrol lampant, ulei de transformator in cazul turnarii aliajelor cu temperaturi de topire scazute. Vopsirea si ungerea asigura cresterea rezistentei la actiunea aliajului topit prin reducerea fluxului termic si cresterea refractaritatii. Peliculele impiedica aderenta aliajului la suprafata cochilei.

-asamblarea elementelor cochilei cu miezurile si elementele tehnologice,

-preincalzirea cochilei la circa 200^oC pentru reducerea socului termic. Se reduce tendinta de fisurare a cochilei datorita tensiunilor termice, se reduce viteza de racire a aliajului si tendinta durificarii superficiale si formarii crustei dure.

-turnarea si solidificarea aliajului,

-scoaterea piesei din cochila,

-racirea cochilei la temperatura de circa 200^oC pentru mentinerea conditiilor de turnare. Cresterea temperaturii determina cresterea tendintei de aderenta a aliajului la suprafata cochilei.

Turnarea in cochila centrifugala

Turnarea in cochila centrifugala se aplica in cazul pieselor cu configuratie de rotatie. Aliajul este turnat in forme rotitoare, forta centrifuga actioneaza asupra lichidului deplasandu-l spre periferie, spre peretii cochilei unde are loc solidificarea. Se pot aplica doua metode de turnare respectiv: turnarea cu ax vertical pentru piese tip bucsa, piese la care raportul h/d<1, turnare cu ax orizontal pentru piese tip teava, piese la care raportul h/d>1.

Schema turnarii centrifugale cu ax vertical este prezentata in figura 3.18. Suprafata libera a aliajului supus centrifugarii este un paraboloid.

Fig. 3.18 Schema turnarii centrifugale cu ax vertical

Ecuatia suprafetei libere intr-o sectiune cu un plan vertical este , ecuatia unei parabole. Varful paraboloidului este cu atat mai jos cu cat viteza unghiulara ω este mai mare. In aceste conditii suprafata libera a aliajului in zona cochilei este mai aproape de o suprafata cilindrica si deci peretele are o grosime mai uniforma. Turatia cochilei se va alege in functie de proprietatile de turnare ale aliajului.

Schema turnarii centrifugale cu ax orizontal este prezentata in figura 3.19. Suprafata libera a aliajului supus centrifugarii este in acest caz o suprafata cilindrica. Ecuatia suprafetei libere intr-o sectiune cu un plan vertical este: ecuatia unui cerc.

Fig. 3.19 Schema turnarii centrifugale cu ax orizontal.

Parametrii regimului de turnare sunt: -turatia cochilei n, viteza de avans a jgheabului de turnare v, debitul de turnare a aliajului. Pentru obtinerea unui perete de o grosime determinata este necesara corelarea celor trei parametri. Turatia cochilei trebuie sa depaseasca turatia critica, turatie ce asigura echilibrul aliajului in punctul cel mai inalt. Conditia este ca acceleratia centripeta sa fie mai mare cel putim egala cu acceleratia gravitationala ω² R g . Rezulta:

In conditii practice turatia cochilei se calculeaza cu relatia : in care k este un coeficient care tine cont de caracteristicile de turnare ale aliajului.

Turnarea centrifugala prezinta o serie de avantaje care o recomanda si anume: economie de metal prin eliminarea retelei de turnare, turnarea pieselor cu goluri interioare cilindrice fara miezuri, reducerea cheltuielilor de formare, posibilitatea turnarii pieselor cu pereti subtiri, a pieselor bimetalice in straturi succesive, obtinerea unei structuri dense lipsita de porozitati etc.

Turnarea sub presiune

Procedeul consta din injectarea aliajului lichid intr-o cochila metalica. In functie de modul de injectare a aliajului masinile de turnare sub presiune pot fi: cu piston si cu compresor. In functie de marimea presiunii masinile de turnare sub presiune sunt cu presiune joasa 10-100 daN/cm², medie si inalta 100-200 daN/cm². In functie de temperatura camerei de dozare a aliajului topit exista masini de turnare sub presiune cu camera calda figura 3.20 si masini de turnare sub presiune cu camera rece figura 3.21.

Fig.3.20 Masina de turnare sub presiune cu camera calda

Fig.3.21 Masina de turnare sub presiune cu camera rece.

Procedeul permite obtinerea de piese turnate cu pereti subtiri chiar in cazul unor aliaje cu fluiditate mica, precizie dimensionala ridicata, calitate buna a suprafetelor, structura fina a materialelor si proprietati de nivel ridicat.

Operatii ulterioare turnarii

Dezbaterea formelor se realizeaza in urma solidificarii aliajului in forma cu scopul separarii materialului metalic de amestecul de formare. In cazul pieselor turnate in forme crude, ne uscate acest lucru se face cu usurinta prin simpla scoatere a piesei solidificate din forma, operatie ce se poate realiza manual in cazul pieselor mici sau cu ajutorul unor dispozitive de ridicat si transportat in cazul pieselor mari. In cazul pieselor turnate in forme uscate sau din amestec rapid intarite cu dioxid de carbon dezbaterea se realizeaza in instalatii speciale de dezbatere prin vibrare si scuturare.

Curatarea. Dupa dezbatere piesa trebuie curatata de urmele de material de formare ramase pe suprafetele piesei sau in intranduri si goluri. In cazul pieselor mici curatarea se realizeaza prin tobare in tobe cilindrice rotative in care se introduc piesele impreuna cu bucati de fonta, bile sau materiale abrazive. Curatarea se realizeaza prin lovirea reciproca a pieselor si a elementelor introduse in tobele rotative. In cazul pieselor mari curatirea se realizeaza prin sablare in instalatii mecanizate. Sablarea consta din improscarea pe suprafetele pieselor de curatat a unor particule abrazive din nisip cuartos alice de otel sau fonta sau alte materiale dure. In urma acestei operatii suprafetele sunt curate la culoare metalica mata. In locurile in care amestecul de formare ramane si dupa aceasta operatie se utilizeaza curatarea cu dalti actionate manual sau cu aer comprimat.

Piesele turnate rezulta corp comun cu reteaua de turnare si elementele tehnologice. Detasarea piesei de acestea se realizeaza prin taiere sau rupere. In cazul pieselor din oteluri carbon si slab aliate se aplica taierea cu oxigen si flacara de gaz, taiere care se bazeaza pe arderea in jet de oxigen a otelului adus la temperatura de ardere. Piesele din materiale casante fonte, bronzuri, aliaje de aluminiu etc. se rup prin lovire si pentru aceasta reteaua se ingusteaza in zona legaturii cu piesa pentru crearea unui concentrator de tensiuni. Se mai pot utiliza metode de taiere cu oxi-arc pentru oteluri inoxidabile si refractare, aliaje de cupru si aluminiu etc. aliaje care nu se pot taia prin procedeul oxi-gaz.

Tot o operatie de curatire este indepartarea bavurilor care pot sa apara in planul de separatie a formelor ca urmare a unei imperfectiuni la inchiderea formelor. Bavurile se curata de regula prin polizare ca de altfel si alte elemente care nu au un aspect corespunzator.

Tratamentul termic este o operatie care se aplica pieselor turnate cu scopul reducerii tensiunilor interne aparute ca urmare a contractiei la solidificare impiedicate de forma de turnare sau datorita configuratiei piesei.

Tratamentul termic aplicat este recoacerea de detensionare. In cazul in care materialul pieselor trebuie sa dispuna de proprietati de nivel ridicat se pot aplica si alte tratamente termice: recoacere de omogenizare pentru asigurarea unei omogenitati chimice si structurale, recoacere de normalizare pentru obtinerea unei structuri fine, imbunatatire pentru asigurarea unui nivel ridicat al proprietatilor etc.

Defectele pieselor turnate

Principalele tipuri de defecte ale pieselor turnate sunt:

golurile in corpul piesei: retasurile sau golurile de contractie, suflurile sau golurile cauzate de gazele surprinse in piese datorita permeabilitatii reduse a formei,

incluziunile de amestec de formare, de zgura,

crapaturile .a cald determinate de contractia impiedicata si la rece datorita tensiunilor inmagazinate insumate cu solicitari mecanice ulterioare solidificarii,

reprizele suprafete de separatie in interiorul piesei rezultate la intalnirea a doua fronturi de metal subracite care nu se amesteca,

defecte de geometrie: bavurile determinate de inchiderea si consolidarea necorespunzatoare a formei, decalajele in planul de separatie, umplerea incompleta datorita fluiditatii scazute,

defecte de suprafata: asperitati, aderente de amestec de formare, carii, picaturi reci pe suprafata, fisuri,

defecte de compozitie

defecte de structura.

Metode de control

Controlul calitatii pieselor turnate se poate face :

vizual, cu ochiul liber pentru defectele de suprafata, si de geometrie ,

incercarea la cadere libera pentru identificarea pieselor cu fisuri interioare,

incercari de etansare prin umplerea pieselor cu lichide sub presiune pentru evidentierea porozitatilor,

incercari defectoscopice pentru defectele interioare,

incercari mecanice,

controlul structurii, etc.

Metode de remediere a defectelor

prin chituire cu chituri metalice pentru defecte minore,

prin sudare pentru completarea unor defecte de dimensiuni mai mari pentru piese importante,

prin turnare de completare pentru piese mari care au rezultat incomplete dupa turnare