bazele elaborarii aliajelor neferoase

Bazele elaborrii aliajelor neferoase - Tehnologia de elaborare pentru aliajul ZnAl4Cu1T

CUPRINS

Nr. Coninut crt. 1. Documentare asupra aliajului de elaborat i tehnologiilor aplicate 1.1 Generaliti privind aliajul ZnAl4Cu1T............................... 1.2 Compoziia chimic ............................................................ 1.3 Caracteristici mecanice ....................................................... 1.4 Principii generale privind turnarea sub presiune ................ 1.5 Clasificarea procedeelor de turnare sub presiune ............... 1.6 Aplicabilitatea procedeului de turnare ................................ 2. Stabilirea tehnologiei de elaborare i turnare ................................ 2.1 Principii generale ............................................................... 2.2 Fluxul tehnologic pentru elaborarea i turnarea aliajului ... 2.3 Descrierea fluxului tehnologic ........................................... 3. Alegerea materialelor de ncrcare. Calculul ncrcturii ............. 3.1 Alegerea materialelor ......................................................... 3.2 Calculul ncrcturii ........................................................... 3.3 ntocmirea fiei de ncrcare .............................................. 4. Proiectarea tehnologiilor de turnare ............................................... 4.1 Particularitile construciei formelor ................................. 4.2 Particularitile umplerii formei ......................................... 4.3 Particularitile solidificrii i rcirii .................................. 4.4 Particularitile defectelor aprute ...................................... 5. Bibliografie ....................................................................................

Pagina 2 2 3 4 4 5 5 6 6 6 7 10 10 10 15 16 16 16 17 18 19

Pagina 1 din 19


1. DOCUMENTARE ASUPRA ALIAJULUI DE ELABORAT I TEHNOLOGIILOR APLICATE 1.1. GENERALITI

Aliajele cu baz de zinc de turntorie se folosesc la turnarea sub presiune a pieselor mici. Aceste aliaje au proprieti tehnologice de turnare foarte bune i proprieti mecanice satisfctoare. Pentru explicarea structurii aliajului vom apela la diagrama de echilibru termic Al-Zn (fig. 1.1).

Fig. 1.1 Diagrama de echilibru termic a sistemului Zn-Al La temperatura eutectic de 382oC solubilitatea Aluminiului n Zinc este de 1%, iar la temperatura mediului ambiant este de 0%. ntre Zinc i Aluminiu se formeaz un eutectic la concentraia de 5,1% Aluminiu. Faza ZnAl se formeaz n urma reaciei peritectice care are loc la 420 oC.Pagina 2 din 19

Bazele elaborrii aliajelor neferoase - Tehnologia de elaborare pentru aliajul ZnAl4Cu1T L+ ZnAl 420 o C

ZnAl

Aceast faz sufer o descompunere eutectoid la temperatura de 275oC.275o C

+

n practic s-au rspndit aliajele Zn-Al aliate cu Cupru, cunoscute sub denumirea de ZAMAK. Aluminiul mbuntete fluiditatea i proprietile mecanice, iar Cuprul mbuntete proprietile tehnologice de prelucrare prin achiere i proprietile mecanice, ncetinind i procesul de coroziune. Pur informativ prezentm i diagrama de echilibru termic a sistemului Zinc-Cupru (fig. 1.2).

Figura 1.2. Diagrama de echilibru termic a sistemului Zn-Cu (extras) ZAMAK-urile sunt turnate sub presiune, necesitnd consumuri energetice mai mici fa de turnarea aliajelor pe baz de Cupru sau Aluminiu. Se recomand utilizarea metalelor primare la elaborare pentru a se evita impurificarea aliajului cu Staniu, Plumb, Cadmiu sau Fier. 1.2. COMPOZIIA CHIMIC

Compoziile chimice ale aliajelor Zn-Al-Cu turnate n piese, deci i pentru ZnAl4Cu1T, sunt prevzute n STAS 6925/2-86 (tabelul 1.1). Tabelul 1.1 Compoziia chimic aaliajelor Zn-Al-Cu, conform STAS 6925/2-77 Elemente de aliere,% Impuriti,%max Marca aliajului Al Cu Mg Zn Fe Pb Cd Sn TotalZnAl14T ZnAl4Cu1T ZnAl6Cu1T 3,5-4,3 3,5-4,3 5,5-6,0 max.0,03 0,75-1,25 1,2-1,6 0,03-0,06 0,03-0,06 max.0,03 Rest Rest Rest 0,05 0,05 0,075 0,005 0,005 0,005 0,003 0,003 0,003 0,001 0,001 0,001 0,15 0,15 0,30

Pagina 3 din 19

Bazele elaborrii aliajelor neferoase - Tehnologia de elaborare pentru aliajul ZnAl4Cu1T 1.3.

CARACTERISTICI MECANICE

Caracteristicile mecanice ale ZAMAK-ului sunt prevzute tot n STAS 6925/277, i anume: m Rezistena mecanic, Rm = 27 [daN / m 2 ] Alungirea, A = 2[ %] Duritatea, HB = 80[ daN / mm 2 ] 1.4. PRINCIPII GENERALE PRIVIND TURNAREA SUB PRESIUNE

Turnarea la presiune ridicat reprezint un procedeu turnare neconvenional (special), care se caracterizeaz prin particularitatea c aliajul lichid este introdus n amprenta piesei din forma de turnare prin injectare sub aciunea unei suprapresiuni mari, realizate mecanic. Aliajul lichid este dozat volumetric i este introdus intr-un cilindru (camer) de presare, de unde este injectat n forma de turnare cu ajutorul unui piston acionat mecanic. Este posibil ca injectarea s se realizeze i prin intermediul unui gaz sub presiune ridicat. Forma este o matri metalic i are o construcie special, de cele mai multe ori fiind rcit forat.

Fig.2.1. Principiul turnrii la presiune ridicata Fig. 2.2 Principiul turnrii la presiune cu camer cald cu presare cu piston. ridicat cu camer cald i presare cu gaz de la compresor

Fig. 2.3. Principiul turnrii la presiune ridicat Fig. 2.4. Principiul turnrii la presiune cu camer de presare rece vertical ridicat cu camer de presare rece orizontal Pagina 4 din 19


Datorit presiunii ridicate, aliajul intr n amprenta piesei din form cu vitez foarte mare, iar timpul de umplere este foarte scurt. Forma metalic determin o solidificare foarte rapid a piesei. Dup solidificare matria se deschide, iar piesa i aliajul solidificat n reeaua de turnare sunt extrase. Schema de principiu a turnrii sub presiune ridicat este prezentat n figurile 2.12.4. 1.5. CLASIFICAREA PROCEDEELOR DE TURNARE SUB PRESIUNE

Procedeele i instalaiile de turnare la presiune ridicat se clasific dup mai multe criterii: - dup temperatura camerei de presare; - dup direcia de deplasare a pistonului de presare; - dup poziia suprafeei de separaie a matrielor; - dup tipul de aliaj turnat, etc. n tabelul 2.1 este prezentat o schem a clasificrii mainilor i procedeelor de turnare la presiune ridicat. Particularitile constructive ale fiecrei variante sunt artate schematic n figurile 2.1-2.4 Tabelul 2.1 Clasificarea procedeelor i a masinilor de turnare la presiune ridicat.Nr. crt. Dup temperatura camerei de presare Cu camer de presare cald Cu camer de presare rece Dup modul n care se realizeaz presarea Cu piston 1 Cu gaz sub presiune (pneumatice) Cu piston Vertical Orizontal n matri n afara matriei n afara matriei Dup direcia de presare Vertical Orizontal Dup poziia camerei de presare n creuzetul cu aliaj lichid n creuzetul cu aliaj lichid Cu baie inchis Cu baie deschis Dup tipul camerei de compresie

2

1.6.

APLICABILITATEA PROCEDEULUI

Turnarea la presiune ridicat permite s se obin piese cu dimensini foarte precise i cu o netezime a suprafeelor foarte ridicat, ceea ce face ca piesele turnate prin acest procedeu s poat fi utilizate direct fr operaii ulterioare de finisare. Procedeul de turnare este limitat la turnarea pieselor din aliaje neferoase cu temperatur mic de turnare (aliaje pe baz de Al, Sn, Pb, Zn) i de mase relativ mici i mijlocii (pn la 150 kg/buc.). Datorit vitezei foarte mari de umplere a amprentei piesei din form acest procedeu permite s se toarne piese cu perei foarte subiri (chiar sub 1 mm) i reprezint singura posibilitate de obinere a pieselor cu perei cu grosime mic i suprafa mare. Datorit costului ridicat al matrielor procedeul este rentabil numai la producie de serie mare. Pentru lucrarea de fa vom utiliza procedeul de turnare sub presiune cu camer de presare rece pe vertical (fig. 2.3).Pagina 5 din 19


2. STABILIREA TEHNOLOGIEI DE ELABORARE I TURNARE 2.1. PRINCIPII GENERALE

n acest capitol vom stabili fazele tehnologice pentru elaborarea i turnarea aliajului ZnAl4Cu1T. Pentru aceasta trebuie s inem seama de materialele utilizate, temperatura de elaborare, atmosfera cuptorului, pierderile prin ardere, etc.2.2.

FLUX TEHNOLOGIC PENTRU ELABORAREA I TURNAREA ALIAJULUI ZnAl4Cu1T (ZAMAK)

Fluxul tehnologic este reprezentat schematic, n coloana central fiind prezentate operaiile propriu-zise, iar n coloanele laterale sunt precizate materialele i instalaiile utilizate pentru efectuarea acestora, precum i rezultatele operaiilor (fig. 2.1). Fiecare operaie a fluxului tehnologic va fi prezentat n subcapitolul urmtor (2.3).ZnR1 Aluminiu primar Prealiaje: - Al-Cu -Mg-Al

PREGTIREA NCRCTURII (debitare)

Deeuri proprii (reele de turnare, piese rebutate)

PREINCLZIRE, USCARE NCLZIREA CUPTORULUI cuptor cu creuzet de grafit LA 400oC NCRCARE ZnR-1 cuptor cu creuzet de grafit Prealiaje:- Al-Cu -Mg-Al Aluminiu primar ZnR1 Aluminiu primar

TOPIRE ALIERE (probe pentru analize chimice) CORECTAREA COMPOZIIEI CHIMICE NDEPRTARE ZGUR TURNARE EXTRAGEREA Pagina 6 din 19

Deeuri proprii

Zgur

Matrie T.S.P.


Fierstraie, polizoare, etc.

PIESE TURNATE NDEPRTAREA REELEI DE TURNARE VERIFICAREA CALITII (aspect, compoziie) MARCARE, AMBALARE LIVRARE

Reele de turnare

Piese rebutate

Figura 2.1. Schema fluxului tehnologic pentru elaborarea i turnarea aliajului ZnAl4Cu1T 2.3. DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC

2.3.1. Pregtirea ncrcturii Pregtirea ncrcturii const n tierea bucilor mai mari de materiale n buci mai mici pentru a putea fi ncrcate uor n cuptor i n presarea (brichetarea sau balotarea) materialelor de dimensiuni mici (tanatur, achii, pilitur), att n vederea uurrii ncrcrii lor n cuptor, ct i n vederea reducerii apreciabile a pierderilor prin ardere i a duratelor de ncrcare i topire. Tot n aceast etap se efectueaz i cntrirea componenilor, conform fiei de arjare (ncrcare). 2.3.2. Prenclzirea Prenclzirea ncrcturii metalice urmrete att ndeprtarea umiditii, ct i scurtarea duratei de topire. Prenclzirea arjei se realizeaz n locuri special amenajate n acest scop la flacra unor arztoare cu gaz metan. Dei se practic n unele ntreprinderi, prenclzirea ncrcturii prin aezarea acesteia la gura cuptorului nu este recomandat, deoarece funcionarea cuptorului cu capacul deschis determin scderea randamentului termic, deci creterea duratei de topire.2.3.3. ncrcarea i topirea materialelor

O caracteristic a elaborrii aliajelor cu baz de Zinc este aceea a ordinii introducerii materialelor n cuptor. Primul material introdus este ZnR1, n cuptorul prenclzit n prealabil la 400 oC. Abia dup ce ce acesta s-a topit sunt introduse deeurile proprii. n continuare se trece la operaia de aliere. Trebuie menionat c n cazul elaborrii Zamakului nu se utilizeaz fondani de acoperire. Pentru topirea ncrcturii vom folosi este cuptorul cu inducie cu un canal, cu creuzet de grafit (fig. 2.2).Pagina 7 din 19


Figura 2.2. Cuptor cu inducie cu un canal pentru elaborarea aliajelor pe baz de Zinc:1 - capac; 2 cptueal refractar; 3 cioc de turnare; 4 jug; 5 miez de oel.

2.3.4. Alierea i corectarea compoziiei chimice Prin operaia de aliere se urmrete mbuntirea proprietilor aliajului. Cnd vorbim de proprieti trebuie s avem n vedere proprietile de exploatare (rezistena la rupere, rezistena la coroziune, rezistena la uzare, alungirea, duritatea, etc.), proprietile tehnologice de elaborare (rezistena la oxidare, fluiditatea, micorarea tendinei de formare a retasurilor, etc.), precum i proprietile de prelucrare prin achiere sau prin deformare plastic. Aliajele de turntorie, cum este i cazul nostru, conin mai multe elemente de aliere, sunt deci nalt aliate, n scopul mbuntirii proprietilor de exploatare. Alierea o vom executa cu prealiaje, i anume Al-Cu (33% Cu) i Mg-Al (30% Al). Dup topirea complet a ncrcturii solide i omogenizarea corespunztoare a topiturii metalice se iau probe pentru analize chimice. n cazul n care compoziia chimic nu corespunde cu cea prevzut n norme, se trece la corectarea compoziiei chimice. Acest lucru se face folosind metale primare sau prealiaje, care au fost pregtite n primele dou faze ale fluxului tehnologic (debitate, cntrite, uscate, etc). Temperatura de elaborare nu trebuie s depeasc 460 oC, urmrindu-se ca n cuptor s se menin o atmosfer slab oxidant sau reductoare. 2.3.5. ndeprtarea zgureiPagina 8 din 19


Dup ce compoziia chimic a aliajului a fost corectat, urmeaz operaia de ndeprtare a zgurei. Aceast operaie este important deoarece dac nu s-ar efectua, zgura ar ajunge n corpul pieselor, ducnd la defecte ireparabile, deci la rebutarea totala a arjei. 2.3.6. Turnarea Avnd n vedere procedeul de turnare la care am apelat, turnare sub presiune cu camer de presare rece pe vertical (cap. 2.3), aliajul lichid este dozat volumetric i este introdus intr-un cilindru (camer) de presare, de unde este injectat n matri cu ajutorul unui piston acionat mecanic. 2.3.7. Extragerea pieselor din matrie i ndeprtarea reelelor de turnare Dup solidificare i rcire piesele sunt extrase din matrie i se ndeprteaz reelele de turnare. n cazul n care ntr-o matri se execut mai multe piese (ca i n cazul nostru, fiind vorba de piese mici), se vor ndeprta i canalele de alimentare a cavitilor matriei. Elementele ndeprtate vor reintra n circuitul de elaborare ca deeuri proprii. 2.3.8. Verificarea calitii Verificarea calitii se face n laborator, att prin aspectare ct i prin verificarea compoziiei chimice. Piesele care nu corespund vor fi catalogate ca fiind rebutate i vor reintra n circuitul de elaborare ca deeuri proprii.2.3.9. Marcarea, ambalarea i livrarea pieselor

Marcarea pieselor se face respectnd normele care reglementeaz aceast activitate. Att ambalarea pieselor ct i livrarea acestora se fac n concordan cu prevederile contractului ncheiat ntre productor i beneficiar.

Pagina 9 din 19


3. ALEGEREA MATERIALELOR DE NCRCARE. CALCULUL NCRCRII 3.1. ALEGEREA MATERIALELOR

Aliajul ZnAl4Cu1T, pentru a corespunde cerinelor, este necesar s nu conin o cantitate de impuriti duntoare, cum ar fi: Plumb, Cadmiu, Staniu, etc. Din acest motiv se recomand folosirea metalelor i aliajelor primare i a prealiajelor. Totui, pentru a se avea n vedere i aspectul economic al activitii, se vor folosi deeuri proprii (care au concentraia aliajului elaborat), provenite din reele de turnare i piese rebutate, n procent de 25% din ncrctura metalic. La alegerea materialelor care intr n ncrctura metalic, pe lng compoziia chimic se are n vedere i temperatura de topire a acestora. Astfel, att prealiajele ct i deeurile trebuie s aib temperaturi de topire apropiate de cea a materialului de baz, n cazul de fa Zincul. Avnd n vedere aspectele expuse anterior, pentru elaborarea aliajului am hotrt s utilizez urmtoarele materiale de ncrctur: - ZnR1 - Aluminiu primar - Prealiaje:- Al-Cu (33% Cu) - Mg-Al (30% Al) - Deeuri proprii (reele de turnare, piese rebutate, etc.) 3.2. CALCULUL NCRCTURII

3.2.1. Consideraii generale La calculul ncrcturii se vor avea n vedere concentraiile chimice ale materialelor folosite, dar i faptul c vom utiliza o cantitate de deeuri proprii a crei concentraie chimic o cunoatem. n acest caz cantitile de elemente aduse de ctre deeurile proprii vor fi sczute din necesarul de materiale primare i deeuri exterioare. 3.2.2. Calculul coninutului n ncrctur al metalelor Pentru calculul coninutului n ncrctura metalic al metalelor se pleac de la compoziiile chimice medii i avndu-se n vedere pierderile prin ardere, folosind relaia:Me =

1

[ Me ] [ kg ] a100

(3.1)

unde: Me - cantitatea metalului n ncrctura metalic solid [ Me ] - concentraia metalului n aliajul lichid elaborat i corespunde compoziiei chimice medii a - pierderile prin ardere, n [ %]Pagina 10 din 19


Pentru a stabili compoziiile chimice medii vom pleca de la compoziiile conform STAS 6925/2-88 (tabelul 3.1). n continuare vom utiliza pentru calcul concentraiile adoptate. Tabelul 3.1 Marca aliajuluiZnAl4Cu1T Conform STAS Adoptat

Elemente de aliere,% Al Cu0,75-1,25 1

Impuriti,%max ZnRest 94,95

Mg0,02-0,06 0,04

Fe0,1 0,1

Pb0,005 0,005

Cd0,003 0,003

Sn0,002 0,002

Total0,15 0,11

3,5-4,3 3,9

De asemenea vom ine cont de pierderile prin ardere, i anume: aZn= 3 [%] aAl= 3 [%] aMg= 3 [%] aCu= 3 [%]Zn =

[ Zn]a 1 100

=

94,95 94,95 = = 97,887 3 [kg] 0,97 1 100 3,9 3,9 = = 4,021 3 0,97 1 100 1 = 1 = 1,01 0,99

(3.2)

Al =

[ Al ]1 a 100

=

[kg]

(3.3)

Cu =

a 1 [kg] 1 100 100 [ Mg ] = 0,04 = 0,04 = 0,041 Mg = a 3 [kg] 0,97 1 1 100 100 1 3.2.3. Calculul materialelor provenite de la deeurile proprii(D.P.) mD. P . Zn

[ Cu]

=

(3.4) (3.5)

=

[ Zn] 25 = 94,95 25 = 2373,75 = 23,738 [kg]100 100 100

(3.6) (3.7) (3.8) (3.9)

m

D. P . Al

=

[ Al ] 25 = 3,9 25 = 97,5 = 0,975 [kg]100 100 100

m

D. P . Cu

=

[ Cu ] 25 = 1 25 =100 100 100 100

25 = 0,25 [kg] 100 1 = 0,01 [kg] 100 Pagina 11 din 19

m

D. P . Mg

=

[ Mg ] 25 = 0,04 25 =

Bazele elaborrii aliajelor neferoase - Tehnologia de elaborare pentru aliajul ZnAl4Cu1T 3.2.4. Calculul necesarului de prealiaje

Prealiajele sunt aliaje intermediare, folosite la elaborarea aliajelor neferoase atunci cnd este greu sau chiar imposibil s se introduc n aliaj unele elemente de aliere n form pur. Dificultatea introducerii metalului pur deriv din mai multe condiii, cum ar fi temperatura de topire, afinitatea faa de Oxigen, etc. Prealiajele sunt alctuite din metalul de baz i una sau mai multe elemente de aliere impuse de aliajul de elaborat. Astfel avem prealiaje binare, ternare i complexe (plurimetalice). 3.2.4.a. Calculul necesarului de prealiaj Al-Cu Ca prealiaj Al-Cu vom utiliza Al-Cu (33% Cu). Aceast alegere am fcut-o avnd n vedere att concentraia de Cu, ct i temperatura joas de topire a prealiajului (n acest caz temperatura punctului eutectic 548 oC). Pentru exemplificare este prezentat diagrama de echilibru termic Al-Cu (figura 3.1).

Figura 3.1. Diagrama de echilibru termic a sistemului Al-CuPagina 12 din 19


Calculul se face pornind de la componentul de aliere care se gsete n prealiaj n cantitatea cea mai mare i n aliajul de elaborat n cantitatea cea mai mic. n cazul nostru este vorba despre Cu. innd cont de calculul necesarului de Cu n ncrctura solid (cap. 3.2.2) i de faptul c prin folosirea deeurilor proprii s-au asigurat 0,25 kg de Cu (cap.3.2.3), calculul se va face pentru urmtoarea cantitate de Cu:Al DP m Cu Cu = Cu m Cu = 1,01 0,25 = 0,76 [kg]

(3.10)

100 kg Al-Cu ............................33 kg Cu x kg Al-Cu .............................0,76 kg Cum Al Cu = 100 0,76 76 = = 2,303 [kg] 33 33

(3.11)

100 kg Al-Cu ............................67 kg Al 2,303 kg Al-Cu .......................... x kg AlAl m Al Cu =

2,303 67 154,301 = = 1,543 [kg] Al 100 100

(3.12)

3.2.4.b. Calculul necesarului de prealiaj Mg-Al Ca prealiaj Mg-Al vom utiliza Mg-Al (30% Al). Aceast alegere am fcut-o avnd n vedere att concentraia de Mg, ct i temperatura joas de topire a prealiajului (450 o C). Pentru exemplificare este prezentat diagrama de echilibru termic Mg-Al (figura 3.2).

Figura 3.2. Diagrama de echilibru termic a sistemului Mg-AlPagina 13 din 19


Calculul se face pornind de la componentul de aliere care se gsete n prealiaj n cantitatea cea mai mare i n aliajul de elaborat n cantitatea cea mai mic. n cazul nostru este vorba despre Mg. innd cont de calculul necesarului de Mg n ncrctura solid (cap. 3.2.2) i de faptul c prin folosirea deeurilor proprii s-au asigurat 0,01 kg de Mg (cap.3.2.3), calculul se va face pentru urmtoarea cantitate de Mg:Mg DP m Mg Al = Mg m Mg = 0,041 0,01 = 0,031 [kg]

(3.13)

100 kg Mg-Al ............................70 kg Mg x kg Mg-Al............................0,031 kg Mgm Mg Al = 100 0,031 3,1 = = 0,044 [kg] 70 70

(3.14)

100 kg Mg-Al ............................30 kg Al 0,044 kg Mg-Al .......................... x kg AlMg m Al Al =

0,044 30 1,329 = = 0,013 [kg] Al 100 100

(3.15)

3.2.5. Calculul necesarului de metale primare Acest calcul se realizeaz fcnd diferena dintre cantitatea de metal necesar n ncrctur (cap. 3.2.2) i suma cantitilor aduse de deeurile proprii i prealiajele AlCu i Mg-Al (cap. 3.2.4), astfel: 3.2.5. a Calculul necesarului de ZnR1 Zincul este unul din metalele industriale importante, fiind utilizat n industria chimic, industria poligrafic, galvanotehnie i alte domenii ale tehnicii, att sub form metalic pur, ct i sub form de aliaj. Caracteristicile i alte specificaii sunt prevzute n STAS 646-76. Zincul se caracterizeaz printr-o plasticitate bun la cald, proprieti mecanice medii i o rezisten ridicat la coroziune. Dintre proprietile fizico-chime ale Zincului enumerm doar cteva: - temperatura de topire = 419,5 [oC] - temperatura de fierbere = 906,4 [oC] - densitatea = 7,13 [kg/dm3] - cldura latent de topire = 0,153 [kcal/mol]D m ZnR1 = Zn m Zn. P . = 97,887 23,738 = 74,149

[kg]

(3.16)

3.2.5. b Calculul necesarului de Aluminiu primar Aluminiul este cel mai rspndit metal n scoara terestr, iar printre elemente ocup locul al treilea dup Oxigen i Siliciu. Datorit activitii sale chimice mari, sePagina 14 din 19


gsete n natur numai sub form de compui. Caracteristicile i alte specificaii sunt prevzute n STAS 7607-80. Aluminiul este suficient de plastic, are conductibilitate termic i conductivitate electric bune, se caracterizeaz prin proprieti optice deosebite. Dintre proprietile fizico-chime ale Zincului enumerm doar cteva: - temperatura de topire = 660,24 [oC] - temperatura de fierbere = 2056 [oC] - densitatea = 2,705 [g/cm3] - cldura latent de topire = 389 [kj/kg]D Al Mg m Al . primar = Al m Al. P . + m Al Cu + m Al Al = 4,021

(

)

(0,975 + 1,543 + 0,013 ) = 4,021 2,531 = 1,49

[kg]

(3.17)

3.3.

NTOCMIREA FIEI DE NCRCARE

Pe baza calculelor se ntocmete fia de ncrcare (tabelul 3.2), care prezint o importan practic foarte mare. Tabelul 3.2. Fia de ncrcare ALIAJUL: MATERIALE DE NCRCARE ZnAl4Cu1T Numrul arjei: ............3 Metale primare: ZnR1 Al primar Numrul cuptorului: ....2 Prealiaje: Al-Cu 33 Mg-Al 30 Greutatea arjei [kg]: .. 100 Deeuri proprii: ZnAl4Cu1T TOTAL GREUTATEA [kg] 74,149 1,49 2,303 0,044 25 102,986~103

Pagina 15 din 19


4. PROIECTAREA TEHNOLOGIILOR DE TURNARE 4.1. PARTICULARITILE CONSTRUCIEI FORMELOR

Formele utilizate la turnarea la presiune ridicat sunt forme metalice (forme permanente) asemenea formelor utilizate la turnarea n cochile. Fa de formele metalice obinuite, matriele pentru turnarea sub presiune se deosebesc prin masivitatea lor i prin sistemele particulare de prindere pe mainile de turnat sub presiune. Avnd n vedere solicitrile mecanice foarte puternice n timpul umplerii datorit presiunii dinamice mari a aliajului lichid la intrarea n cavitatea formei, matriele pentru turnarea sub presiune se execut din oel carbon de calitate sau din oel aliat refractar. De cele mai multe ori (mai ales la turnarea aliajelor cu temperatur mai ridicat de turnare) matriele sunt prevzute la interior cu circuite de rcire care s asigure un regim termic optim de turnare corelat cu cadena de lucru a mainii i cu dimensiunile piesei. O alt particularitate constructiv este determinat de construcia reelei de turnare care este mult mai simpl i nu cuprinde elemente pentru reinerea incluziunilor. Acionarea matrielor la nchidere i deschidere este mecanizat fiind realizat de mainile de turnare. Extragerea piesei din forma de turnare se realizeaz la deschiderea matrielor i este asigurat de extractoare. n cazul utilizrii de miezuri acestea sunt metalice, iar acionarea lor este de asemenea mecanizat fiind comandat prin sisteme de came la deplasarea semimatriei mobile. O problem deosebit de important i uneori greu de rezolvat la proiectarea matrielor pentru turnarea sub presiune o reprezint evacuarea aerului din form n timpul umplerii, deoarece este dificil de cunoscut traiectoria jetului de metal n interiorul amprentei piesei i locurile unde exist tendina de acumulare a aerului. 4.2. PARTICULARITILE UMPLERII FORMEI LA TURNAREA SUB PRESIUNE. Caracteristic pentru umplerea formei la turnarea la presiune ridicat este viteza foarte mare cu care aliajul intr prin alimentator n amprenta piesei. La o presiune de presare de 100 daN/cm2 aliajul lichid intr n amprenta piesei cu viteze de pn la 50 80 m/s n funcie de densitate i rezistena dinamic a reelei de turnare. Viteza foarte mare a jetului determin o curgere turbulent, iar n cazul ntlnirii unor obstacole turbulenele formate de devierea jetului sunt foarte mari. Presiunea dinamic exercitat de jet asupra pereilor formei este foarte mare. Din aceast cauz nu se pot utiliza miezuri din amestec de formare, iar formele trebuie s aib rezisten mecanic i refractaritate ridicat. Traiectoria jetului de aliaj n amprenta piesei, la turnarea sub presiune, este foarte important, deoarece de modul cum se umple amprenta depinde evacuarea aerului din form. Dac jetul de metal obtureaz canalele de aerisire nainte de umplereaPagina 16 din 19


amprentei atunci aerul din cavitatea formei nu mai poate fi evacuat, iar n pies apar sufluri. Suflurile sunt poziionate de obicei n axa termic a peretelui piesei, deoarece n timpul solidificrii aerul este mpins n zona care se solidific ultima. 4.3. PARTICULARITILE SOLIDIFICRII I RCIRII PIESEI TURNATE LA TURNAREA SUB PRESIUNE. La analiza transferului de cldur i a solidificrii n cazul turnrii sub presiune este necesar s se fac o difereniere ntre cazul turnrii cu camer de presare rece i cazul turnrii cu camer de presare cald. La turnarea sub presiune cu camer rece transferul de cldur ncepe din momentul al turnrii aliajului n camera de presare, datorit diferenei de temperatur ntre pereii camerei de presare i aliajul lichid. Lng pereii camerei de presare i la suprafaa de contact cu pistonul de presare se formeaz un strat subire solidificat, aa cum este artat n figura 4.1.

Fig. 4.1 Particulariti ale curgerii i solidificrii aliajului la turnarea cu camer rece de presare.

Acest strat afecteaz deplasarea pistoanelor i mrete rezistena dinamic a aliajului la ptrunderea n reeaua de turnare. n general transferul de cldur aliaj lichid form prezint aceleai particulariti ca la turnarea gravitaional n forme metalice: - conductibilitate termic foarte mare a formei de turnare; - coeficient de acumulare a cldurii foarte mare al formei; - umplerea amprentei formei ntr-un timp foarte scurt; - perei foarte subiri ai pieselor turnate; - rigididate foarte mare a pereilor formei n timpul contraciei piesei dup solidificare. Aceste particulariti au urmtoarele efecte asupra solidificrii i rcirii aliajelor la turnarea n forme metalice: timpul de solidificare al piesei turnate foarte mic (datorit coeficientului de acumulare a cldurii al formei i datorit grosimii de perete);Pagina 17 din 19


interval de solidificare efectiv a piesei (ntre nceputul i sfritul solidificrii) mai mic; - gradient de temperatur mai mare la interfaa metal form; - rcire mai accentuat a aliajului lichid la trecerea prin reeaua de turnare; rcire mai accentuat a vrfului jetului de aliaj lichid n amprenta piesei din form (datorit umplerii n sifon a amprentei); - funcionarea maselotelor este n general deficitar datorit rcirii rapide a aliajului, inclusiv n maselot; - ntreruperea contactului direct ntre pies i form pe anumite suprafee ale piese ca urmare a contraciei piesei dup solidificare. Solidificarea i rcirea rapid a pieselor n form n condiiile n care contracia piesei este frnat de incompresibilitatea formei, impune extragerea rapid a miezurilor din pies i a piesei din form. 4.4. PARTICULARITILE DEFECTELOR PIESELOR TURNATE LA PRESIUNE RIDICAT. Particularitile umplerii formelor cu aliaj lichid i ale transferului termic la turnarea sub presiune determin tendine specifice particulare pentru formarea defectelor la piesele turnate prin acest procedeu de turnare. Defectele de turnare cel mai des ntlnite la piesele turnate la presiune ridicat sunt: - incluziuni de zgur sau oxizi; - fisuri sau crpaturi la cald; - sufluri; - microretasuri; - deformaii; - tensiuni interne. Tendina mare de apariie a incluziunilor de zgur este determinat de absena elementelor pentru reinerea zgurii n construcia reelelor de turnare. Tendina mai mare de fisurare la cald este determinat de frnarea contraciei de ctre formele i miezurile metalice. Apariia suflurilor exogene este cauzat de turbulena mare din cavitatea formei n timpul umplerii acesteia i de amplasarea necorespunztoare a canalelor de aerisire. Comparativ cu procedeele de turnare clasice este eliminat apariia defectelor de turnare de tipul incluziunilor de amestec de formare (cruste, coji, excrescene), structuri grosolane, etc. De asemenea este redus tendina de apariie a retasurilor concentrate.

Pagina 18 din 19


5. BIBLIOGRAFIE Varga, B. - Bazele elaborrii aliajelor neferoase, Curs litografiat, Universitatea Transilvania, Braov, 1996 Varga, B. - Elaborarea i turnarea aliajelor neferoase, ndrumar de laborator, Universitatea Transilvania, Braov, 1992 Ienciu, M. - Elaborarea i turnarea aliajelor neferoase, Editura didactic i pedagogic, Bucureti, 1982 Ienciu, M. - Elaborarea i turnarea aliajelor neferoase speciale, Editura didactic i pedagogic, Bucureti, 1986 Sofroni L. - Elaborarea aliajelor, Editura didactic i pedagogic, Bucureti, Vlad M. - Bazele elaborrii metalelor i aliajelor neferoase, Editura Lux Libris, Braov, 1998 Moldovan P. Bazele tratrii topiturilor metalice neferoase, Editura Intact, Bucureti, 1998 ontea S. Metale i aliaje neferoase de turntorie.

Pagina 19 din 19

bazele elaborarii aliajelor neferoase

Documents