TECHNOLOGIE PŘESNÉHO LITÍ METODA VYTAVITELNÉHO MODELU

Parametry metody rozměry: 100 – 200 mm (světové max. 1000 mm) hmotnost odlitu: 0,1 – 8 kg (48 kg –SPL Zlín, světové max. 200 kg ) tvar: témeř bez omezení tloušťka stěny: ocel =1,2 mm, neželezné kovy = 0,6 mm Materiál: Ocel, slitiny Co, Ni, Cu, Al, Ti, Mg, legované litiny, Sériovost: kusová až velkosériová Srovnání jednotlivých technologií z hlediska přesnosti Lití do písku ± 1 - ± 2 mm Kokilové lití ± 0,1 - ± 0,3 mm Tlakové lití ± 0,5 - ± 0,2 mm Vytavitelný model ± 0,03 - ± 0,1 mm

Využití odlitků přesného lití Letectví Automobilový průmysl Zbrojní průmysl Raketová technika Lékařské nástroje Implantáty Ortopedické produkty Jaderná energie Hydraul. a pneu. komponenty Energetika Potravinářství Petrochemické zařízení Armatury Příslušenství lodí Části jízdních kol Hudební nástroje Golfové hole Zemědělská technika

Průmyslové plynové turbíny Všeobecné strojírenství Sportovní zboží 7 % Automobilový průmysl 3% Průmyslové plynové turbíny 25 % Všeobecné strojírenství 18% Letecký průmysl 47%

Asie 17% Západní Evropa 25% ostatní 6% Severní Amerika 52%

Pozice českého přesného lití ve světě statistika k roku 2006 Evropa Velká Británie Francie Německo Česká republika Severní Amerika Obrat v mil. USD 1250 550 325 212 20 2600 Procento ze Světové Produkce 25% 10% 6% 4% 0,20% 50%

Nejvýznamnější slévárny přesného lití v ČR Rok Celkový počet sléváren Počet zaměstnanců Kapacita [tun] / využití [%] Celkový obrat [mil.] oceli superslitiny Neželezné kovy 1994 15 1100 3650 35% 90 10% 60 70% 230 2000 13 994 3500 80% 15% 100% 864 2006 12 950 3600 85% 150 30% 1250 Nejvýznamnější slévárny přesného lití v ČR PBS Velká Bíteš, a.s 230mil/2006 Kdynium Kdyně, a.s 640mil/2006 Prague Casting Services, a.s 84mil/2006

TECHNOLOGIE VÝROBY INVESTMENT CASTING metoda INVESTMENT CASTING

Pracovní postup – výrobní operace 1.Výroba forem na modely 2.Výroby voskových modelů 3.Sestava stromečku

Pracovní postup – výrobní operace 4.Výroba skořepin – keramické obaly 5.Výroba skořepin – žáruvzdorný posyp 6.Vytavení v autoklávu *

Pracovní postup – výrobní operace 7.Vypalování skořepin 8.Tavení odlévání 9.Odstranění keramiky

Pracovní postup – výrobní operace 10.Oddělování vtokové soustavy – řezání 11.Oddělování vtoků z odlitků - broušení 12.Dokončovací operace tryskání, broušení, 13.Kontrola

Formy na voskové modely Způsob výroby: - obráběním - odléváním - galvanopalsticky Materiál: - ocel - hliníkové slitiny - nízkotavitelné slitiny - zinkové slitiny - plastické hmoty - sádra - kaučuk

Formy na voskové modely Stupeň mechanizace: - s ručním vyjímáním - s vyhazovači - s jádry a částmi forem ručně nebo mechanicky rozebíratelnými - celkově mechanizovaná

Hliníková mříž pro zpevnění formy Forma na voskový model Hliníková mříž pro zpevnění formy POSUVNÉ DÍLCE VSTUPNÍ OTVOR PŘIDRŽOVACÍ DESKA

Výroba voskových modelů – požadavky na vlastnosti vosku Dostatečná pevnost, tvrdost a dostatečná stabilita Dostatečná pružnost pro manipulaci Malé smrštění během tuhnutí Nízké procento popela Vhodná viskozita Odolnost oxidaci Nesmí se lepit na stěny kovové formy Nesmí reagovat s obalovými hmotami Přesná reprodukce formy Musí ztuhnout ve formě během krátké doby po vstříknutí

Výroba voskových modelů – voskové směsy na modely - čisté - plněné - emulgované na vtokové soustavy rekultivované vosky speciální vosky - adhezní - opravný - vosky na jádra - namáčecí - rozpustné

Výroba voskových modelů – způsob výroby Gravitační lití modelů Je používáno už jen velice zřídka a to většinou při výrobě pomocných modelů jako jsou např. vtokové kanály apod.   Vstřikování do formy Výroba voskových modelů vstřikováním vosku do formy je hlavní metodou výroby voskových modelů. Výroba se uskutečňuje na speciálních vstřikovacích lisech, které vstřikují roztavený vosk pod tlakem. Teplota vosků při vstřikování je v rozmezí 55 – 90°C. Po ztuhnutí je model vyjmut z formy.Vstřikovací lisy jsou klasifikovány dle stavu vosku, který je stroj schopný vstřikovat.

Výroba voskových modelů – vstřikovací stroje Stroje pracující s tekutým voskem - lisovací teplota ( 50 - 90 oC) - lisovací tlak ( 5 – 25 MPa) - čas lisování ( 0,5 – 6 min ) - teplota formy (25 – 45 oC) - čas ve formě (0,5 – 1,5 min)

TVAROVÁ ZÁKLADOVÁ DESKA Kalibrační přípravek VOSKOVÝ MODEL TVAROVÁ ZÁKLADOVÁ DESKA

Sestava vtokové soustavy Podle počtu modelů v jedné licí soustavě se rozlišují: Sestavování jednotlivých modelů Používá se v případě rozměrnějších odlitků. Jsou to převážně odlitky u nichž velké nároky na kvalitu nebo rozměrovou přesnost vylučují použití jiné technologie. Vtoková soustava s různými druhy nálitků se vyrábí ve zvláštních formách a na model se připojí pájením nebo lepením.   Sestavování modelů do stromečku Stromeček se skládá z většího počtu modelů, spojených jednotlivými vtoky s vtokovou soustavou.

Sestava vtokové soustavy Sestavování jednotlivých modelů Sestavování modelů do stromečků

Výroba keramických forem Obalování spočívá v opakovaném namáčení modelových stromečků do obalové hmoty, posypávání žáruvzdorným materiálem o vhodné zrnitosti a sušení jednotlivých obalů. Tento cyklus se opakuje tolikrát, dokud nemá obal požadovanou tloušťku. Počet vrstev bývá obvykle mezi 5 až 15 obaly.

Výroba keramických forem Při namáčení se čisté voskové stromečky pozvolna ponořují do obalové hmoty(břečky) při současném otáčení a naklánění tak, aby obalová hmota rovnoměrně pokryla stromeček, a aby se neutvořily v koutech, rozích nebo drážkách vzduchové polštáře, nebo aby tam neulpěly vzduchové bublinky. Posypávání žáruvzdorným materiálem se provádí fluidně, ponořením do vzduchem načeřeného posypového materiálu. Na první dva lícní obaly, které rozhodují o kvalitě povrchu odlitku se používá jemný zásypový materiál se zrnitostí většinou 0,1 až 0,25 mm, na další obaly pak 0,25 až 0,5 mm

Výroba keramických forem Formovací směsi pro výrobu keramických skořepin se obecně skládají ze dvou látek - plniva - pojiva (břečka) Základní vlastnosti keramických skořepin Minimální tepelná roztažnost Vysoká teplota tavení Chemická netečnost vůči odlévaným kovům materiály Al2O3 – oxid hlinitý ZrO2 – oxid zirkoničitý.  křemičitany mulitu, zirkonu, silimanitu a molochitu.

Výroba keramických forem Při operace sušení keramických skořepin musí každý obal schnout v klimatizovaném prostoru při konstantních podmínkách. Teplota prostředí 20 až 24°C Vlhkost prostředí 50 až 70% Při sušení musí být zajištěno dostatečné proudění vzduchu. Podstatného zkrácení doby sušení se dosáhne sušením v proudu vzduchu s rychlostí proudění alespoň 180 m/min. V mírně ohřátém vzduchu (25 až 27°C), proudícím rychlostí 250 m/min, lze zkrátit dobu sušení mezi jednotlivými obaly na 50 až 55s

Výrobní linka na keramické skořepiny

Vytavení voskové hmoty z formy Vytavování voskových modelů se provádí: V autoklávu 0,3 – 1,6 MPa, při T = 120 – 185 °C Za vysoké teploty v peci za teploty 900 až 1000°C, takže se spojí vytavení vosku s vypálením skořepiny. Ztráty vosku jsou 10 až 15; Za nízké teploty vytavování se provádí v roztavené a přehřáté hmotě stejného složení jako má hmota modelů Dielektrickým ohřevem skořepiny se zvlhčí vodou a pak se umístí v poli vysokofrekvenčních oscilací. Vlhká skořepina se rychle ohřeje, vosk se těsně u skořepiny odtaví a vytvoří se dilatační spára, jenž zabrání popraskání skořepiny rozpínajícím se voskovým modelem Horkým vzduchem proud horkého vzduchu se zavádí do středu vtoku. Ten s protaví dříve než se celý model ohřeje a k odtavování pak dochází z vnitřku.

Příprava keramické skořepiny Keramická skořepina je po vytavení tepelně izolována pomocí izolačního materiálu sibral. Tento materiál slouží jako izolace v místech, kde je potřeba prodloužit tuhnutí odlitku. Podle tvaru, váhy a rozměrů se určí zda bude skořepina odlita: - zasypaná ( lupek, ocelové broky) - samonosně

Vypálení keramické skořepiny Vypálené formy jsou schopny odolávat velmi vysokým teplotám a při pečlivém výběru skladby keramické břečky a posypového materiálu mohou být používány pro velmi širokou oblast slitin. Důvody vypalování forem před odléváním: - Odstranění zbytků voskových materiálů a těkavých látek zbylých po vytavování. - Zhutnění struktury keramiky – dosažení potřebné pevnosti skořepiny. - Předehřátí formy před litím na stanovenou teplotu (850–1150oC)

Vypálení keramické skořepiny - průběžná pec

Dokončovací operace Typické pořadí dokončovacích operací: Odstranění převážné části keramické skořepiny(mechanicky) Odstranění odlitků z vtokové soustavy. Odstranění zbylé keramiky (mechanicky / chemicky) Odstranění vtoků z odlitků. Tryskání a dokončování.

Odstranění zbylé keramiky Chemické metody – lze použít fluorovodíkové kyseliny, žíravé soli nebo soli v roztavené formě jako vodní roztok. Existují 2 chemické metody: Lázeň s rozpuštěnou solí – hydroxid sodný,pracovní teplota v rozmezí 475 – 600°C. Doba ponoření odlitků je okolo 20 minut. Po solné lázni jsou odlitky opláchnuty a vloženy do neutralizační kyseliny kde dojde k odstranění okují. Horká vodní žíravá lázeň – alkalické koncentráty, obvykle s hydroxidem draselným. Pracovní teplota je okolo 80°C a odlitky, doba ponoření několik hodin. Obě výše uvedené metody jsou schopny odstraňovat i přístupná keramická jádra. Pro obtížnější, nepřístupná jádra, se používá louhovacího autoklávu. Jako louhovací prostředek je úspěšně používána koncentrace vodné žíraviny nebo kyseliny fluorovodíkové

Kontrola odlitků Metody pro rozměrovou kontrolu Důsledné dodržování rozměrů je nevyhnutelným požadavkem na kvalitu přesných odlitků, dodávaných jako výrobky typu near-net-shape. Metody pro zjišťování kvality povrchu Metody zkoumající povrchovou kvalitu odlitků. Metody pro zjišťování vnitřních vad Zkoumání vnitřní struktury odlitku. Kontrola výskytu převážně ředin a staženin.

Kontrola odlitků - rozměrová Metody pro rozměrovou kontrolu Existuje mnoho technik používaných ke kontrole rozměrové přesnosti odlitků. Kontrola se provádí pomocí mikrometrů, ručních či automatických měřidel, souřadnicových měřicích systémů a tří – rozměrných automatických měřicích systémů

Kontrola odlitků - povrchové vady Metody pro zjišťování kvality povrchu Trhliny a jiné povrchové vady mohou být zjišťovány pomocí velkého počtu metod: - visuální kontrola - chemické leptání - fluorescenční kapilární metoda - zkouška vířivými proudy - magnetická zkouška

Kontrola odlitků – vnitřní vady Nedestruktivní metody lze systematicky rozdělit na optické, akustické, elektromagnetické, tepelné, radiografické a vzájemně propojené. - Penetrační - Magnetické - Vířivé proudy - Ultrazvukové - Rentgenové

Děkuji za pozornost

Ing. Václav Píša PROJECT MANAGER E-mail: Vaclav.Pisa@praguecast.cz Radlická 227/107 158 01 Praha 5 Czech Republic www.praguecast.cz