KOMPUTEROWE PROJEKTOWANIE PROCESU WYKONANIA ODLEWÓW DLA MOTORYZACJI PRZY ZASTOSOWANIU NOWEJ GENERACJI CIEKŁYCH MAS CERAMICZNYCH

Podobne dokumenty
IKiFP im. J. Habera PAN

ZASTOSOWANIE DRUKU 3D

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

WYKORZYSTANIE TECHNOLOGII MODELI CIEPLNIE ZGAZOWYWANYCH DO WYKONANIA ODLEWÓW STOSOWANYCH W GEOTECHNICE. Instytut Odlewnictwa w Krakowie,

FILTRACJA STALIWA SYMULACJA PROCESU NA PRZYKŁADZIE ODLEWU O MASIE 700 KG. S. PYSZ 1, J. STACHAŃCZYK 2 Instytut Odlewnictwa w Krakowie

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE KOMPOZYTÓW AlSi13Cu2- WŁÓKNA WĘGLOWE WYTWARZANYCH METODĄ ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO

Nowa ekologiczna metoda wykonywania odlewów z żeliwa sferoidyzowanego lub wermikularyzowanego w formie odlewniczej

BADANIE DOKŁADNOŚCI WYMIAROWEJ W METODZIE ZGAZOWYWANYCH MODELI

Techniki wytwarzania - odlewnictwo

WYKORZYSTANIE TECHNOLOGII RAPID PROTOTYPING W ODLEWNICTWIE PRECYZYJNYM

METODA SZYBKIEGO PROTOTYPOWANIA WOSKOWYCH MODELI ŁOPATEK W MATRYCACH SILIKONOWYCH

DOKŁADNOŚĆ WYMIAROWA ODLEWÓW PRECYZYJNYCH DLA PROCESU WYPALANYCH MODELI

WPL YW SPOSOBU DOPROW ADZENIA CIEKLEGO MET ALU DO FORMY MET AL OWEJ NA ELIMINACJĘ POROWATOŚCI TESTOWYCH ODLEWÓW

Proces wykonywania modeli z nowej generacji mas modelowych stosowanych w metodzie wytapianych modeli analiza symulacyjna

KRZEPNIĘCIE KOMPOZYTÓW HYBRYDOWYCH AlMg10/SiC+C gr

Tematy Prac Inżynierskich Pracownia Technologii Formy

PROJEKT - ODLEWNICTWO

BADANIA EKSPERYMENTALNE I SYMULACYJNE PROCESU KRZEPNIĘCIA Z WYKORZYSTANIEM TECHNIKI LASEROWEJ. Instytut Odlewnictwa, Zakopiańska 73, Kraków 2

ZASTOSOWANIE ODLEWANIA ODŚRODKOWEGO DO WYKONYWANIA CIENKOŚCIENNYCH ODLEWÓW PRECYZYJNYCH

LEJNOŚĆ KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlMg10 Z CZĄSTKAMI SiC

BADANIE STABILNOŚCI SYSTEMU PRZYGOTOWANIA OBIEGOWEJ MASY FORMIERSKIEJ

Metalurgia - Tematy Prac Inżynierskich - Katedra Tworzyw Formierskich, Technologii Formy, Odlewnictwa Metali Nieżelaznych

TECHNOLOGICZNE ASPEKTY STREFY PRZEWILŻONEJ W IŁOWYCH MASACH FORMIERS KICH

PRACA DYPLOMOWA W BUDOWIE WKŁADEK FORMUJĄCYCH. Tomasz Kamiński. Temat: ŻYWICE EPOKSYDOWE. dr inż. Leszek Nakonieczny

Jakość odlewów w procesie wytapianych modeli oraz Replicast CS w aspekcie ekologii

WPL YW PARAMETRÓW EKOLOGICZNEGO PROCESU PRODUKCYJNEGO NA JAKOŚĆ~ FORMY CERAM][CZNEJ I ODLEWU W METODZIE WYTAPIANYCH MODELI

POLE TEMPERA TUR W TECHNOLOGII WYKONANIA ODLEWÓW WARSTWOWYCH

Opisy efektów kształcenia dla modułu

ŻELIWNE ŁOŻYSKA ŚLIZGOWE ODPORNE NA ZUŻYCIE ŚCIERNE

OCENA STANU FORM WILGOTNYCH I SUSZONYCH METODĄ ULTRADŹWIĘKOWĄ. J. Zych 1. Wydział Odlewnictwa Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie

BADANIA ŻELIWA CHROMOWEGO NA DYLATOMETRZE ODLEWNICZYM DO-01/P.Śl.

Spis treści. Wstęp 9 ROK 2008

Metalurgia - Tematy Prac magisterskich - Katedra Tworzyw Formierskich, Technologii Formy, Odlewnictwa Metali Nieżelaznych

ROZKŁAD TWARDOŚCI I MIKROTWARDOŚCI OSNOWY ŻELIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE NA PRZEKROJU MODELOWEGO ODLEWU

Zadanie egzaminacyjne

Lp. Nazwisko i Imię dyplomanta

CENA DOKŁADNOŚCI TYTANOWYCH ODLEWÓW ENDOPROTEZ

PL B1. W.C. Heraeus GmbH,Hanau,DE ,DE, Martin Weigert,Hanau,DE Josef Heindel,Hainburg,DE Uwe Konietzka,Gieselbach,DE

PROCES WYGRZEWANIA WSTĘPNEGO FORM GIPSOWYCH DLA ODLEWNICTWA ARTYSTYCZNEGO

2. Metoda impulsowa pomiaru wilgotności mas formierskich.

Recykling złomu obiegowego odlewniczych stopów magnezu poprzez zastosowanie innowacyjnej metody endomodyfikacji

BADANIA SKURCZU LINIOWEGO W OKRESIE KRZEPNIĘCIA I STYGNIĘCIA STOPU AlSi 5.4

Odlewnictwo / Marcin Perzyk, Stanisław Waszkiewicz, Mieczysław Kaczorowski, Andrzej Jopkiewicz. wyd. 2, 4 dodr. Warszawa, 2015.

SYMULACJA NUMERYCZNA KRZEPNIĘCIA KIEROWANEGO OCHŁADZALNIKAMI ZEWNĘTRZNYMI I WEWNĘTRZNYMI

BADANIA MAS FORMIERSKICH I RDZENIOWYCH PRZEZNACZONYCH DO PRODUKCJI ODLEWÓW STALIWNYCH Z ZASTOSOWANIEM NOWEGO SPOIWA GEOPOLIMEROWEGO

WPŁYW RECYKLINGU MATERIAŁÓW ZE ZUŻYTYCH FORM CERAMICZNYCH NA NIEKTÓRE WŁAŚCIWOŚCI TERMO-FIZYCZNE FORM W PROCESIE WYTAPIANYCH MODELI

PL B1. Sposób badania procesu wysychania samoutwardzalnych mas formierskich lub rdzeniowych

WyŜsza Szkoła InŜynierii Dentystycznej im. prof. Meissnera

Dane potrzebne do wykonania projektu z przedmiotu technologia odlewów precyzyjnych.

PL B1. Sposób otrzymywania nieorganicznego spoiwa odlewniczego na bazie szkła wodnego modyfikowanego nanocząstkami

WPŁYW WIELKOŚCI WYDZIELEŃ GRAFITU NA WYTRZYMAŁOŚĆ ŻELIWA SFEROIDALNEGO NA ROZCIĄGANIE

PL B1. Reaktor do wytwarzania żeliwa wysokojakościowego, zwłaszcza sferoidalnego lub wermikularnego BUP 17/12

ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlSi13Cu2 WYTWARZANYCH METODĄ SQUEEZE CASTING

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA

Badanie zmęczenia cieplnego żeliwa w Instytucie Odlewnictwa

Badania właściwości zmęczeniowych bimetalu stal S355J2- tytan Grade 1

WPŁYW PARAMETRÓW ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO NA STRUKTURĘ i WŁAŚCIWOŚCI STOPU MAGNEZU AM50

BADANIA SKURCZU LINIOWEGO W OKRESIE KRZEPNIĘCIA I STYGNIĘCIA STOPU AlSi 6.9

OKREŚLANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK20 NA PODSTAWIE METODY ATND

BADANIE ZMIAN ZACHODZĄCYCH W MASACH Z BENTONITEM POD WPŁYWEM TEMPERATURY METODĄ SPEKTROSKOPII W PODCZERWIENI

PL B1. Kanał odpowietrzający odlewnicze formy piaskowe oraz sposób odpowietrzenia odlewniczych form piaskowych

Metalurgia - Tematy Prac Inżynierskich Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych

ODLEWNICTWO CIŚNIENIOWE METALI I FORMOWANIE WTRYSKOWE TWORZYW SZTUCZNYCH

WYSOKOWYTRZYMAŁ Y SILUMIN CYNKOWO-MIEDZIOWY

System montażu interior M2 ver. 2

WPŁYW RODZAJU MASY OSŁANIAJĄCEJ NA STRUKTURĘ, WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I ODLEWNICZE STOPU Remanium CSe

ODDZIAŁYWANIE ZASYPKI IZOLACYJNEJ NA STRUKTURĘ I WŁAŚCIWOŚCI PRÓBEK PRZYLANYCH DO WLEWNIC. B. DUDZIK 1 KRAKODLEW S.A., ul. Ujastek 1, Kraków

EDF POLSKA R&D EDF EKOSERWIS

STEROWANIE PROCESEM KRZEPNIĘCIA ODLEWU W TECHNOLOGII MODELI CIEPLNIE ZGAZOWYWANYCH. Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, Kraków 3

BUDOWA MODELU DYNAMICZNEGO WYTĘŻENIA MATERIAŁU FORMY CIŚNIENIOWEJ KOMPUTEROWA SYMULACJA PROCESU ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO

Możliwości wykorzystania frakcjonowanych UPS z kotłów fluidalnych w produkcji zapraw murarskich i tynkarskich

OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK132 NA PODSTAWIE METODY ATND.

NAGRZEWANIE, W TRAKCIE ZALEWANIA, FORMY PIASKOWEJ W OBSZARZE DZIAŁANIA STRUMIENIA CIEKŁEGO METALU

ZMIANY W ROZKŁADZIE MIEDZI JAKO PRZYCZYNA PRZEMIANY STRUKTURY W ODLEWACH WYKONYWANYCH W POLU MAGNETYCZNYM

ZASTOSOWANIE SZYBKIEGO PROTOTYPOWANIA DO WY- TWARZANIA ODLEWANYCH ENDOPROTEZ TYTANO- WYCH O SPECJALNIE UKSZTAŁTOWANEJ GEOMETRII POWIERZCHNI

OCENA PŁYNIĘCIA CIEKŁEGO STOPU AlMg10 W SPIRALNEJ PRÓBIE LEJNOŚCI

CECHY PRZEPŁYWU SILUMINÓW JEDNOFAZOWYCH W KANAŁACH METALOWYCH FORM ODLEWNICZYCH

Metalurgia Tematy Prac Magisterskich Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych Rok akademicki 2016/2017

PL B1. LESZCZYŃSKA FABRYKA POMP SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Leszno, PL BUP 05/14

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA PARAMETRY KRYSTALIZACJI ŻELIWA CHROMOWEGO

MODELOWANIE ODLEWANIA CIĄGŁEGO WLEWKÓW ZE STOPU AL

TECHNOLOGICZNE ASPEKTY REGENERACJI ZUŻYTYCH MAS RDZENIOWYCH UTWARDZANYCH CO 2

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

PL B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) ( 1 3 ) B1 B22D 27/11 B22D 18/02

NOŚNOŚĆ POWIERZCHNI ODLEWÓW WYKONANYCH METODĄ WYTAPIANYCH MODELI A ENERGOCHŁONNOŚĆ ICH WYTWARZANIA

WPŁYW SZYBKOŚCI WYPEŁNIANIA WNĘKI FORMY NA STRUKTURĘ ŻELIWA CHROMOWEGO

Wirtotechnologia Tematy Prac Magisterskich Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych Rok akademicki 2016/2017

technologie przyszłości rapid prototyping Andrzej Sobaś

PL B1. Sposób i urządzenie do wykonywania odlewów o strukturze tiksotropowej ze stopów wysokotopliwych, zwłaszcza żeliwa

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA

WPŁYW WARUNKÓW UTWARDZANIA I GRUBOŚCI UTWARDZONEJ WARSTEWKI NA WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE ŻYWICY SYNTETYCZNEJ

SYMULACJA KRZEPNIĘCIA BRĄZU ALUMINIOWEGO BA1032 Z WERYFIKACJĄ DOŚWIADCZALNĄ

SYSTEM NIEORGANICZNYCH SPOIW GEOPOLIMERYCZNYCH

MECHANICZNYCH STOPU CHROMO-KOBALTOWEGO W ZALEśNO NOŚCI OD TECHNOLOGII ODLEWANIA. Joanna Wasylów

BADANIA WYTRZYMA OŒCI NA ŒCISKANIE PRÓBEK Z TWORZYWA ABS DRUKOWANYCH W TECHNOLOGII FDM

WSKAŹNIK JAKOŚCI ODLEWÓW ZE STOPU Al-Si

FILTRACJA STOPU AlSi9Mg (AK9) M. DUDYK 1 Wydział Budowy Maszyn i Informatyki Akademia Techniczno - Humanistyczna ul. Willowa 2, Bielsko-Biała.

KONWERSJA MATERIAŁOWO-KONSTRUKCYJNA ELEMENTU KUTEGO NA ODLEWANY FROM FORGING TO CASTING A CONVERSION IN BOTH MATERIAL AND DESIGN

Transkrypt:

MOTROL, 2006, 8, 101 109 KOMPUTEROWE PROJEKTOWANIE PROCESU WYKONANIA ODLEWÓW DLA MOTORYZACJI PRZY ZASTOSOWANIU NOWEJ GENERACJI CIEKŁYCH MAS CERAMICZNYCH Zakład Technologii Instytutu Odlewnictwa w Krakowie Streszczenie. W artykule zaprezentowano proces wykonania aluminiowych odlewów szczęki hamulcowej oraz elementu chłodnicy. Do zaprojektowania i wykonania zestawów modelowych zastosowano wspomaganie komputerowe. Ceramiczne formy odlewnicze sporządzono zgodnie z technologią wytapianych modeli. Do ich wykonania zastosowano ciekłą masę ceramiczną o składzie zapewniającym odpowiednią wytrzymałość mechaniczną oraz przepuszczalność formy odlewniczej. Słowa kluczowe: szybkie prototypowanie, symulacje komputerowe, metoda wytapianych modeli, ciekła masa ceramiczna, forma ceramiczna WSTĘP Testowanie nowego rozwiązania konstrukcyjnego, w skład którego wchodzi odlew wymaga szybkiego wykonania prototypowych elementów. Odlewy muszą spełniać wymagania projektantów. Czas realizacji zamówienia jest liczony w dniach, natomiast liczba zamawianych odlewów jest niewielka, od kilku do kilkunastu sztuk. Konieczny jest natychmiastowy wybór rozwiązania technologicznego. Wykorzystanie nowych osiągnięć i rozwiązań jest niezbędnym warunkiem osiągnięcia sukcesu przedsięwzięcia. W przestawionym artykule opisano wariant technologii odlewania precyzyjnego przy zastosowaniu nowej generacji mas ceramicznych, modelu wykonanego technologią LOM. Przy opracowaniu i wykonaniu odlewów ze stopu aluminium dla przemysłu motoryzacyjnego wykorzystano wspomaganie komputerowe. WYKONANIE MODELI Instytut Odlewnictwa w Krakowie posiada stanowisko szybkiego prototypowania wyposaŝone w urządzenie LOM-2030E firmy HELISYS, USA, które zostało zaprojektowane do wykonywania bryłowych (w układzie 3D) modeli i form z materiału drewnopodobnego, wykorzystujące technikę komputerową i pliki CAD. Do budowy modelu

102 uŝywa się papieru laminowanego specjalnym klejem utwardzanym termicznie. Obiekty wykonane w technice LOM są łatwo obrabialne, moŝna je piaskować, wiercić, malować itp. jak z drewna. Narysowany model w systemie CAD jest przekazywany do urządzenia i w technice kolejnych warstw (rys. 1) wycinane są laserem kontury w papierze, które klejone jedna na drugą tworzą pakiet. Po skończeniu pracy pakiet jest rozbierany i czyszczony w celu uzyskania dobrej powierzchni odlewu. Dodatkowo jest on impregnowany Ŝywicą, aby uniknąć jego rozwarstwiania pod wpływem wilgoci. Tak przygotowany model słuŝy do wykonania ceramicznej formy odlewniczej zgodnie z metodą wytapianych modeli. Rys. 1. Schemat działania urządzenia LOM-2030E Fig. 1. Schematic representation of operation of a LOM-2030E system Wykorzystując tę technikę, wykonano modele odlewów szczęki hamulcowej (rys. 2) oraz model elementu chłodnicy (rys. 3). Rys. 2. Rysunek i model wykonany techniką LOM odlewu szczęk hamulcowych Fig. 2. Drawing and pattern of brake jaws made by LOM technique

KOMPUTEROWE PROJEKTOWANIE PROCESU WYKONANIA ODLEWÓW... 103 Rys. 3. Rysunek CAD oraz model papierowy wykonany techniką LOM Fig. 3. CAD drawing and paper pattern made by LOM technique Istota zastosowania tej techniki polega na bezpośrednim wykorzystaniu modelu do wykonania warstwowej formy ceramicznej, następnie wypaleniu jej i zalaniu wnęki metalem. Unika się czasochłonnego, tradycyjnego oprzyrządowania modelowego matrycy do modelu woskowego. WaŜne jest, aby ciekła masa ceramiczna dobrze pokrywała powierzchnię modelu w celu dokładnego odwzorowania kształtu. Ponadto podczas wypalania modelu papierowego forma ceramiczna musi wytrzymać napręŝenia cieplne i nie ulec uszkodzeniu. OPRACOWANIE TECHNOLOGII I WYKONANIE OPRZYRZĄDOWANIA Opracowanie technologii poprzedziła analiza numeryczna, która miała na celu wyznaczenie odpowiedniego układu wlewowo zasilającego. Głównym problemem w przypadku odlewu chłodnicy, który jest elementem cienkościennym było wypełnienie wnęki formy. Dlatego w symulacji skupiono się na opracowaniu prawidłowego systemu wlewowego oraz rozmieszczeniu odpowietrzeń. A B Rys. 4. Technologia odlewania: A w układzie pionowym, B w układzie poziomym Fig. 4. Casting technology: A in vertical system, B in horizontal system

104 Analizowano technologię odlewania odlewu w pozycji pionowej (rys. 4A) oraz w pozycji poziomej (rys. 4B). Technologia odlewania w pozycji pionowej z wprowadzanymi kaskadowo wlewami pozwala na wypełnienie wnęki formy spokojnie w kolejnych etapach. Jednak wynik symulacji pokazuje, iŝ w cienkich ściankach, pomimo stosowania przelewów, następuje spręŝanie powietrza, które nie zostało w porę usunięte z formy (rys. 4A, miejsca zaznaczone strzałkami). Stawarza to niebezpieczeństwo powstawania niedolewów. Technologia odlewania poziomo wydaje się korzystniejsza. Jak pokazano to na rys. 4B. Metal przepływa spokojniej przez wnękę, a powietrze jest ewakuowane przez liczne przelewy, które są rozmieszczone na odlewie. Dlatego do realizacji wytypowano to rozwiązanie. W przypadku odlewu szczęki hamulcowej rozpatrywano dwa warianty układów wlewowych: z boku i z dołu. Wyniki symulacji wykazały, Ŝe korzystniej jest doprowadzać metal od dołu. W przypadku wprowadzania metalu z boku uderza on o środkowy rdzeń, co powoduje, Ŝe struga metalu jest rozbijana i następuje gwałtowne jej wyhamowanie (rys. 5). Do wykonania odlewów wytypowano konstrukcję z układem wlewowym od dołu. Przygotowano rysunki technologii oraz model bryłowy płyty modelarskiej, którą wykonano metodami szybkiego prototypowania (rys. 6). Rys. 5. Przepływający metal we wnęce formy wraz z rozkładem prędkości z układem wlewowym z boku odlewu Fig. 5. Metal flowing in mould cavity with distribution of flowing rates and gating system on the casting side

KOMPUTEROWE PROJEKTOWANIE PROCESU WYKONANIA ODLEWÓW... 105 B A C Rys. 6. Kolejne etapy powstawania oprzyrządowania Fig. 6. The successive stages of the pattern tooling making process Model papierowy całego zestawu odlewniczego (rys. 6A) posłuŝył do wykonania ceramicznej formy warstwowej. Model papierowy wypalono i powstała ceramiczna forma odlewnicza, gotowa do zalania ciekłym metalem. Drugim sposobem wykorzystania metody szybkiego prototypowania do wykonania odlewu szczęk hamulcowych było wykonanie na bazie modelu matki (rys. 6B) Ŝywicznej płyty modelowej (rys. 6C). Płyta jako oprzyrządowanie słuŝyła do wykonywania form piaskowych zgodnie z klasyczną technologią. WYKONANIE WARSTWOWYCH FORM CERAMICZNYCH Metoda usuwania modelu wykonanego techniką RP LOM powoduje konieczność uzyskania formy ceramicznej odpornej na szoki termiczne. Przygotowanie formy do zalewania ciekłym metalem wymaga przynajmniej dwukrotnego wygrzewania w temperaturze 800 do 900 o C. Taki zabieg powoduje, Ŝe zbędne jest stosowanie kwarcu krystalicznego. W prezentowanych pracach naleŝało dodatkowo uwzględnić to, Ŝe odlewy wykonywane były ze stopu aluminium tworzywa o stosunkowo małej masie właściwej. Wymagane właściwości technologiczne spowodowały to, Ŝe dobór składu ciekłej masy ceramicznej prowadzono w ten sposób, aby otrzymać formę ceramiczną o wysokiej wytrzymałości mechanicznej na surowo i po wypaleniu, a jednocześnie posiadającą stosunkowo duŝą przepuszczalność. Podstawowe materiały stosowane do wykonania form ceramicznych w wariancie technologicznym, w którym model jest wykonany techniką LOM stanowiło wodne spoiwo nieorganiczne krzemianowe Ekosil o zawartości 24% SiO 2 oraz jako materiał

106 ceramiczny glinokrzemianowy molochit o trzech róŝnych składach granulometrycznych, a mianowicie: poniŝej 120 mesh jako składnik ciekłej masy ceramicznej, od 30 do 80 mesh jako materiał do obsypywania na pierwszą warstwę, od 16 do 30 mesh jako materiał do obsypywania na dalsze warstwy formy. Przeprowadzono próby poprawienia właściwości technologicznych formy poprzez dodatek ceramicznych włókien glinokrzemianowych (rysunek 7) do ciekłej masy ceramicznej. Rys. 7. Włókna glinokrzemianowe (powiększenie 100x) Fig. 7. Aluminiosilicate fibres (enlargement 100x) Ceramiczne glinokrzemianowe włókna ogniotrwałe produkowane są głównie z czystego Al 2 O 3, piasku kwarcowego, kaolinu,oraz dodatków stabilizujących np. Cr 2 O 3 czy ZrO 2 (średnica włókien 3 4 µm). Ciekłe masy ceramiczne przygotowano do badań w ten sposób, Ŝe mieszano molochite z róŝną ilością włókien ceramicznych, a następnie z mieszaniny materiałów ceramicznych i wodnego spoiwa EKOSIL sporządzano ciekłą masę ceramiczną o lepkości pozornej około 500 cp (pomiar kubkiem Forda). Przygotowano ciekłe masy ceramiczne zawierające 0, 3 i 6% wag. włókien ceramicznych w materiale ceramicznym. Dla wszystkich próbek ustalono początkową lepkość pozorną na poziomie 500 cp (pomiar przy pomocy kubka Forda φ = 4 mm). Dla tak przygotowanych próbek przeprowadzono pomiary: zwilŝalności powierzchni modelu przez ciekłą masę ceramiczną, wytrzymałości na rozrywanie cienkiej warstwy ceramicznej. Pomiary kąta zwilŝania w czasie rozpływu kropli ciekłej masy ceramicznej na niemodyfikowanej środkami powierzchniowo czynnymi powierzchni modelu przedstawia rysunek 8. Wzrost zawartości włókiem w ciekłej masie ceramicznej powoduje zmniejszenie kąta zwilŝania, czyli poprawia zwilŝalność powierzchni modelu woskowego.

KOMPUTEROWE PROJEKTOWANIE PROCESU WYKONANIA ODLEWÓW... 107 0_24 3_24 6_24 0_48 3_48 6_48 50,0 45,0 47,5 42,5 kąt zwilŝania 45,0 42,5 40,0 kąt zwilŝania 40,0 37,5 37,5 0 2 4 6 czas rozpływu kropli, min 35,0 0 2 4 6 czas rozpływu kropli, min Rys. 8. Zmiany wielkości kąta zwilŝania powierzchni modelu woskowego: A po 24 godzinach, B po 48 godzinach Fig. 8. Changes in the size of wetting angle on the surface of wax pattern A after 24 hours, B after 48 hours Do pomiarów wytrzymałości na rozrywanie cienkich warstw ceramicznych przygotowano dwie serie próbek. Wyniki pomiarów przedstawiono w tabeli 1. Tabela 1. Zmiany wytrzymałości na rozrywanie w zaleŝności od zmian zawartości włókien w warstwie ceramicznej I Table 1. Changes in resistance to tearing depending on changes in fiber content in the ceramic layer Numer serii seria pomiarów II seria pomiarów Zawartość włókien ceramicznych w % wag. Wytrzymałość na rozrywanie próbki surowe w MPa próbki wypalone w temp. 960 0 C 2,5 2,43 3,46 5,0 2,97 3,76 7,5 3,56 3,28 0 2,84 2,33 3 3,45 2,70 6 3,53 2,45 W obydwu seriach pomiarów zaobserwowano wzrost wytrzymałości mechanicznej warstwy ceramicznej wraz ze wzrostem zawartości włókien ceramicznych w ciekłej masie ceramicznej. ZaleŜność taka występuje w przypadku surowych próbek, to znaczy utwardzonych, ale nie wypalonych. Zastosowanie dodatku włókien ceramicznych związane jest ze wzrostem wytrzymałości mechanicznej surowej warstwy ceramicznej. W przypadku wypalanych próbek zmiany wytrzymałości są niejednoznaczne, natomiast zauwaŝalna jest zmniejszona skłonność do mikropęknięć warstwy ceramicznej zanotowano zdecydowanie mniejszą liczbę próbek pękniętych w czasie wypalania.

108 Mniejszą skłonność do pękania a takŝe poprawę zwilŝalności moŝna tłumaczyć lepszą homogenizacją suspensji ceramicznej, co pozwala na usunięcie napręŝeń występujących w ciekłej masie ceramicznej. WYKONANIE ODLEWÓW Na podstawie przeprowadzonych badań określono przebieg procesu wykonania ceramicznych form warstwowych. Poszczególne warstwy (nakładane na model wykonany techniką RP-LOM) stanowiły ciekłą masę ceramiczną składającą się ze spoiwa Ekosil oraz mączki molochitowej z dodatkiem 5% wag. włókien glinokrzemianowych, którą osypywano molochitem o wymaganym uziarnieniu. Warstwy nakładano co 6 godzin. NałoŜono 6 warstw. Po 48 godzinach od nałoŝenia 6. warstwy formę załadowano do komory pieca do temperatury 300 o C i następnie grzano do temperatury 850 o C. Po ostudzeniu formy usunięto (poprzez otwory technologiczne) z niej przy pomocy spręŝonego powietrza resztki po spaleniu modelu. Następną operacją było zamknięcie otworów słuŝących do usunięcia resztek modeli masą ceramiczną i ponowne wypalenie formy w temperaturze 850 o C. Wypalaną formę, po ostudzeniu do wymaganej temperatury, zalano ciekłym metalem. Rysunki 9 i 10 przedstawiają wykonane formy ceramiczne oraz odlewy ze stopu Al. Rys. 9. Forma ceramiczna i odlew szczęki hamulcowej Fig. 9. Ceramic mould and casting of brake jaw Rys. 10. Forma ceramiczna i odlew elementu chłodnicy Fig. 10. Ceramic mould and casting of a cooler element

KOMPUTEROWE PROJEKTOWANIE PROCESU WYKONANIA ODLEWÓW... 109 UWAGI KOŃCOWE Zastosowanie dodatku włókien ceramicznych zapewnia wzrost wytrzymałości mechanicznej surowej formy ceramicznej. W przypadku form wypalanych mniejsza jest skłonność do mikropęknięć warstwy ceramicznej zanotowano zdecydowanie mniejszą liczbę próbek pękniętych w czasie wypalania. Prace prezentowane w referacie wykonano w ramach projektu badawczego nr 4 T08B 034 25. LITERATURA Adamczyk Z., Karwiński A., Para G. 1999: Charakterystyka fizykochemiczna spoiw i ciekłych mas ceramicznych stosowanych w odlewnictwie precyzyjnym. Monografia, Instytut Odlewnictwa, Kraków. Karwiński A., Przybylski J., Tybulczuk J. 2001: Investigations of dimensional relations in casting manufactured directly from RPS LOM patterns X Międzynarodowy Kongres Odlewniczy CONAF, Sao Paulo, Brazylia, May 2001. Karwiński A., Fajkiel A., Pysz S. 2004: The application of investment casting process to cast of magnesium alloys. X Międzynarodowa Konferencja Spolupraca 2004, 28 30.04.2004, Tatrzańska Łomnica, Słowacja. Karwiński A., Leśniewski W., Wieliczko P. 2004: Wpływ dodatku włókien ceramicznych na przebieg procesu powstawania warstwy ceramicznej w metodzie wytapianych modeli. VI Międzynarodowa Konferencja Zjawiska powierzchniowe w procesach odlewniczych, 17 19.06.2004, Kołobrzeg. Krokosz J. i in. 1999: MoŜliwości wykorzystania technologii RPS LOM w odlewnictwie. Acta Metallurgica Slovaca, 5, 140 145. Krokosz J., Przybylski J., Pączek Z. 2000: Niektóre aspekty wykorzystania metody szybkiego prototypowania(rps) technika LOM w odlewnictwie. Przeg. Odlewnictwa, 50, 5, 175. Linexe D. 2003: Simulation numerique et prototypage rapide. CTIF, Fonderie Foundeur d'aujourd, Nr 228. Pączek Z., Karwiński A. Pysz S., i in. 2003: Zastosowanie techniki LOM do wykonywania odlewów. MoŜliwości, szanse, problemy. Monografia. Instytut Odlewnictwa, Kraków. COMPUTER-AIDED DESIGNING OF THE PROCESS OF MAKING CASTINGS FOR AUTOMOTIVE INDUSTRY USING LIQUID CERAMIC SLURRIES OF NEW GENERATION Summary. The article describes studies aiming at the development of a process of making aluminum castings of brake jaws and of an element of the cooler. In designing and making of pattern tooling a computer-aided process was used. The ceramic casting moulds were prepared according to the investment casting technology, using liquid ceramic slurries of a composition ensuring the required mechanical strength and permeability of the mould. Key words: computer-aided design and computer-aided manufacture, liquid ceramic slurrries, automotive industry, Rapid Prototyping System Recenzent: prof. dr hab. Eugeniusz Krasowski