• Nie Znaleziono Wyników

Z TECHNIKI ODLEW ANIA RUR ŻELIWNYCH

W dokumencie Przyroda i Technika, R. 18, Z. 5 (Stron 26-33)

Ilu ry znane były już w starożytności i używane do zakładania wo­

dociągów i odprowadzania wód ściekowych. W wodociągach rzymskich używane były ru ry ołowiane, zaś dla celów kanalizacyjnych na Krecie stosowano ru ry gliniane, wypalane. Jednakże właściwa, masowa fabry­

kacja ru r do rozmaitych celów rozpoczęła się z rozwojem sztuki odlew­

niczej. Pomimo tego, że odlewnictwo należy do rzemiosł najstarszych, to jednak w dawnych czasach stosowane było głównie do celów arty­

stycznych i dopiero druga połowa X V III wieku (1672 r.) notuje fakt odlania pierwszych r u r żeliwnych dla wodociągu Wersalskiego. Zaś póź­

niej wynalezienie silników' wodnych oraz sposobów' otrzymywania koksu zapoczątkowały stały rozwrój sztuki odlewniczej, rozpoczynający się od wynalezienia przez Wilkinsona, pieca do przetapiania żeliwa, tzw. że­

liwiaka.

W spaniały rozwój metalurgii w X IX wieku (Bessemer, Thomas, M ar­

tin ), zapoczątkował technikę odlewania stali (tzw. staliwTa), którą oczy­

wiście zastosowano i do odlewania r u r ze stali. Schyłek ubiegłego stule­

cia wprowadza do produkcji ru r walcownictwo i zgrzewnictwo.

My zajmiemy się tylko krótkim opisem sposobów odlewania r u r że­

liwnych oraz głównie odlewaniem ieh w formach wirujących (wynalazek ostatnich lat).

Odlewnictwo, jest to sztuka wytwarzania przedmiotów metalowych różnego kształtu przez wlewanie roztopionego metalu do odpowiednio przygotowanej formy. W technice odlewnictwa mamy dwa zasadnicze rodzaje rob ót: formowanie i właściwe odlewanie. Formowanie przed­

miotów odbywa się z modeli drewnianych lub metalowych (przy maso­

wych wyrobach),- w piasku lub w specjalnej masie formierskiej. Nie­

jednokrotnie formy są wykonywane przy pomocy tzw. wzorników (sza­

blonów'). Gotow'a forma, szczególnie przy odlewaniu dużych przedmio­

tów', musi być starannie wysuszona, niemal wypalona jak cegła, gdyż winna posiadać dostateczną wytrzymałość, aby się nie rozkruszyła i nie załamała pod ciśnieniem większych mas metalu. Przy wlewaniu wiel­

kich ilości metalu wydobywają się gazy i pary z formy, które muszą być umiejętnie usuwane i odprowadzane, aby nie wywoływały w cen­

nym odlewie pęcherzy i pustych miejsc. W lany metal stygnąc, znacznie się kurczy i odlew z reguły jest o kilka procent mniejszy od formy. Z te­

go powodu modele konstruuje się zawsze nieco większe tak, aby po od­

laniu przedmiot posiadał żądane wymiary.

Aby zobrazować wygląd formy do odlewania ru ry podaję na ryc. 1 przykład gotowej formy ru ry kielichowej (ru ry żeliwne pod względem kształtu i sposobu łączenia bywają kielichowe i kołnierzowe).

Forma jest dzielona wzdłuż osi, w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny rysunku. Je j częściami charakterystycznymi są. 1. — tzw.

skrzynka formierska (z żeliwa), w której odciśnięto, w nasypanej do niej masie formierskiej (2) zawnętrzne zarysy

rury, przy pomocy modelu drewnianego; 3 i 4 rdzeń złożony z dwóch części: 3, osadzonej na stożku 5 i górnej 4 zaopatrzonej w kołnierz (6), który utrzym uje rdzeń w położeniu współ- środkowym z całą formą. Rdzeń wykonany jest też z specjalnej masy formierskiej w skrzynce lub wzornikami. Po napełnieniu formy żeli­

wem (przez otwór zaznaczony strzałką na ry ­ sunku) i zakrzepnięciu masy, wyjmuje się dźwigiem naprzód rdzeń (4), potem rdzeń (3), wybijając uprzednio klin (7), zamykający denko fo rm y ; następnie zawiesza się rurę na dźwigu i otwiera skrzynkę.

R u ry odlewa się obecnie w pozycji stoją­

cej, gdyż w ten sposób otrzymujemy odlew czysty, bo wszystkie zanieczyszczenia jako lżejsze spływają do góry i zbierają się w nad- lewie. Rdzeń zajmuje pozycję współśrodkową bez podpórek, formę łatwiej i prędzej można wypełnić żeliwem, form a stojąca zabiera znacz­

nie mniej miejsca niż leżąca.

Samo ubijanie ziemi w formie odbywa się , „ ,. .

, , , R yc. 1. F o rm a ru ry

kielicho-albo ręcznie, kielicho-albo tez mechanicznie. Np. w A- wej.

meryce według sposobu Wooda ziemię nasypuje

się luźno w skrzynkę, a przez nią przepycha się od dołu do góry model w kształcie szrapnela, który swym przednim stożkiem rozpycha zie­

mię, ugniata ją i wytwarza w niej otwór o danej średnicy.

AV Europie coraz większe zastosowanie ma tzw. maszyna Ardelta, służąca specjalnie do ubijania ziemi w skrzynkach formierskich w ru- rowni. Jej ubijaki posiadają od 120—IGO uderzeń na minutę.

Powierzchnie form suszonych pokrywa się czernidłem (pył węglo­

wy lub koks z dodatkiem gliny, jako lepiszcza — rozpuszczony w wo­

dzie) w celu wygładzenia i zamazania drobnych szczelin powstałych przy suszeniu, oraz dla ułatwienia odstawania formy od odlewu. Susze­

nie form odbywa się albo za pomocą palenisk koksowych, umieszczanych na wózkach podstawianych pod formę, albo za pomocą palników gazo­

wych. Te ostatnie są lepsze, gdyż zajm ują mniej miejsca i nie zanie­

czyszczają się popiołem.

Po zapełnieniu wysuszonej formy żeliwem, należy wyczekać do chwili, gdy odlew zakrzepnie i niezwłocznie wyciągnąć szkielet rdzenia.

Można to wykonać, o ile będzie on wyciągnięty w chwili, w której za­

krzepły metal nie zaczął się jeszcze kurczyć. Przez otwór rdzenia prze­

chodzi wtedy powietrze i studzi rurę równomiernie, co zapobiega powsta­

waniu w rurach naprężeń. Gotowe ru ry idą do oczyszczalni, gdzie usu­

wa się z nich zalewy i nadlewki i obcina się na specjalnych tokarniach na żądane długości. Przy produkcji masowej jest rzeczą ważną, by skró­

cić drogę przenoszenia materiałów i rdzeni. W tym celu nowoczesne od­

lewnie tak się projektuje, aby pomieszczenia dla czyszczenia i obrabia­

nia były możliwie blisko od odlewni.

Po oczyszczeniu rur, obcięciu nadlewków, obtoczeniu kołnierzy rurę poddaje się próbie na ciśnienie hydrauliczne. Próbowaną rurę zaciska się w prasie hydraulicznej, uszczelniając przedtem oba jej końce przez podłożenie pierścieni konopnych. Rurę pod ciśnieniem (ok. 30 atm.), zatrzymuje się nie dłużej jak jedną minutę. W Ameryce małe ru ry kształtowe zanurza się przed próbą w wodzie mydlanej a próbuje się powietrzem sprężonym. W miejscach nieszczelnych tworzą się bańki mydlane.

Wypróbowane i przyjęte rury zabezpiecza się od rdzewienia, pokry­

wając je powłoką ze smoły gazowej. Z lekka podgrzaną rurę zanurza się w rozgrzanej smole gazowej, do której dla szybszego tężenia do­

daje się trochę wapna. Rura dobrze osmołowana musi mieć powłokę gładką, połyskującą, bez zacieków i bez miejsc niepokrytyeh. W ykoń­

czone i osmołowane rury, gotowe do drogi przedstawia ryc. 3.

R yc. 2. P ra s a h y d ra u lic z n a . K ażd a ru ra p o d d a w an a je st p ró b n e m u c iśn ien iu n a 30 a tm o sfe r. Na p ra sie z n ajd u je się r u r a ś re d n ic y 100.

R yc. 3. R u ry g o to w e do tra n s p o rtu .

Dążenie, przy masowej produkcji, do jej usprawnienia oraz do jak największego obniżenia kosztów produkcji było powodem, że nad roz­

wiązaniem problemu wielokrotnego użycia form odlewniczych pracował i pracuje cały szereg odlewników. Przy odlewaniu w formach piasko­

wych (wyżej opisanych), wykonanie formy zajm uje bardzo dużo czasu.

Poza tym trzeba stoso­

wać specjalne środki dla usunięcia gazów z odlewu, w celu unik­

nięcia formowania się pęcherzy w ściankach rur. Prócz zastosowania formy porowatej, trze­

ba specjalnie przygoto­

wywać rdzeń, wykonu­

jąc go z plecionki sło­

mianej wzmocnionej

prętam i Żelaznami i po- RyCł } P rzek ró j m a sz y n y do o d le w an ia ru r w fo rm ach w

iru-krytej odpowiednią ma- ' hcych.

są. Po napełnieniu for­

my płynnym metalem słoma ulega spaleniu się i w ten sposób osiąga się małe kanały, przez które gaz może się ulatniać. Rdzeń taki podobnie jak forma może służyć tylko jeden raz. Piasek po kilkakrotnym użyciu staje się także niezdatny i powinien być usunięty i zastąpiony innym. Wszyst­

ko to wpływa ogromnie na wysokość kosztów fabrykacji.

Wskutek tego, od wielu już lat robiono wysiłki, aby skonstruować stałą formę i usunąć nieekonomiczny rdzeń. Poprzez szereg wynalazków pośrednich, w .1914 r. brazylijski inżynier S e n s a u d c L a v a u d urzeczywistnił myśl odlewania ru r w formach wirujących tj. obracają­

cych się około osi ze znaczną szybkością. W ykorzystuje się tu siłę od­

środkową, która odgrywa rolę niewidzialnego rdzenia, zmuszając rozto­

piony metal do oddalania się od osi formy. Rys. 4 objaśni nam pokrótce zasadę działania patentu de Łavaud.

R yc. 5. W y d zielan ie się g ra fitu w r u r a c h , la n y c h w form ie z p ia sk u (n a lew o) i p rz y odlew ie o d śro d k o w y m (n a p raw o ).

Maszyną złożona jest z zewnętrznej osłony a wykonanej z żeliwa, z we­

wnętrznej wlewnicy b obracającej się na łożyskach kulkowych c. Wlew­

nicę b wprowadza się w ruch obrotowy przy pomocy silnika elektrycz­

nego e i przekładni d. Przestrzeń pomiędzy zewnętrzną osłoną i wlewni­

cą jest wypełniona wodą o temp. około S0° C, przepływającą z odpo­

wiednią szybkością i pozwalającą utrzymywać stałą tem peraturę wlew­

nicy. Na początku odlewania kadłub maszyny ustawiamy tak, aby ko­

niec rynny sięgał kielicha. Po wprowadzeniu formy w ruch wirowy, me­

tal zostaje wylany z kadzi h do rynny i w chwili, gdy starszy odlewacz, ustawiony przy mechanizmie rozdzielczym instalacji zauważy, że kielich jest zalany, maszyna otrzymuje poza ruchem wirowym ruch drugi — postępowy, w kierunku wskazanym strzałką. Przez zastosowanie tych dwóch ruchów : obrotowego i posuwu poziomego, otrzymuje się „śrubo­

wy1“ sposób odlewania. Siła odśrodkowa odrzuca n a ścianki formy płyn­

ne żeliwo, które układa się na całej długości wlewnicy równomierną, spiralną wstęgą. Od szybkiego ruchu żeliwo z całą siłą uderza o ścianki formy, wydziela przez to zupełnie gazy, co wyklucza możność powstawa­

nia pęcherzy. Otrzymuje się odlew nadzwyczaj jednorodny i czysty.

Stała tem peratura formy i stosunkowo szybkie krzepnięcie żeliwa, wsku­

tek zetknięcia się ze ścianką formy o temperaturze niższej, dają rurze strukturę drobnoziarnistą, zapobiegają tworzeniu się większych gniazd grafitu.

Ja k już wspomniałem odlewanie ru r w formach wirujących, umożli­

wiło usunięcie kosztownych rdzeni. Wymaga ono jednak stosowania pia­

skowych rdzeni w celu ukształtowania kielicha ( / ryc. 4). Rdzenie te wykonywane są na specjalnych maszynach formierezych. Z jednej wlew­

nicy można odlać do kilkuset i więcej ru r (poprzednio z każdej formy tylko jedną).

R yc. 6. Na pierw szym p la n ie w idoczne s ą m a sz y n y odlew nicze. P ierw sza (od lew a) m a sz y n a je st w tra k c ie o d lew an ia ru ry . W idoczny je st ro b o tn ik p rz y k ad zi. Kadź u n o si su w n ica elek try czn a.

Z k ad zi te j n a le w a się do k u b ła (dla k ażd ej ru ry różne po jem n o ści, od p o w iad ające w ad ze d an ej ru ry ) m e ta l o tem p . ca 1300° C ; poczem k u b e ł z m e ta lem p ły n n y m p rzechyla s i ę — m e ta l sp ły w a ry n n ą p o c h y łą do ko k ili, z n ajd u jąc e j się (n a z d jęciu n iew id o czn e) w p ła sz c z u m a sz y n y odlew ni­

czej. K okila w p raw io n a je s t w ru c h o b ro to w y (w irow y) i je d n o c ze śn ie w ru c h p o su w isty w k ie ru n ­ k u , w id ocznego n a zd jęciu , s te r n ik a . —- Na praw o o d m aszy n odlew niczych w idoczny je st p iec do

w y ż arza n ia ru r.

Odwrotnie dzieje się przy odlewaniu ru r w formach z piasku. T rud­

no tam uniknąć gruboziarnistości, czyli formowania się dużych gniazd grafitowych, które wpływają ujemnie na spoistość i wytrzymałość ma­

teriału (ryc. 5). Oprócz tego bardzo często następuje zanieczyszczenie odlewu piaskiem, co jest wykluczone w odlewie, wykonanym w formie stalowej.

Wyjęcie rury z wlewnicy, odbywa się przez wprowadzenie do jej wnętrza specjalnego przyrządu, który następnie rozszerza się tak, iż za pomocą tarcia jest w stanie utrzymać rurę na miejscu, podczas gdy for­

mę zmusza się do zjechania z odlanej rury.

Gotową rurę poddaje się wyżarzaniu w tem peraturze 90CM-950° C, gdyż wskutek szybkiego stygnięcia we wlewnicy, żeliwo otrzymuje bu­

dowę kruchą i szklistą, o dużej twardości, z powodu tworzenia się cemen­

tytu (FcjC ). Wyżarzanie, tak uszlachetnia żeliwo, iż może być ono po­

równywane pod względem wytrzymałości ze stalą. 1 tak rip. techniczne warunki Związku Niemieckich Gazowników i Wodociągowców (Verein Deutscher Gas und W asserfachmännern) i Związku Niemieckich Inży­

nierów (Verein Deutscher Ingenieure) wymagają od rur, odlewanych sposobem zwykłym w formach z piasku, aby wytrzymałość na

rozerwą-R yc. 7. M aszyna do o b c in a n ia ru r ró żn y ch śre d n ic n a ż ą d a n e d łu g o ści.

nie wynosiła: 12 kg/mm2, a na zginanie 26 kg/mm2. Odnośne cyfry dla ru r lanych według patentu De Lavaud wynoszą 18 i 40 kg/mm2. Jak widzimy przewyższają one podane warunki o około 50°/o.

Odlewanie ru r systemem wirowym posiada ogromne zalety, które niewspółmiernie przewyższają znaczny koszt maszyny i wlewnicy, która musi być wykonana ze specjalnej stali.

Na zakończenie wspomnę, że odlewni takich jest na razie na całym świecie zaledwie kilkanaście. W Polsce istnieje jedna odlewnia ru r sy­

stemem de Lavaud w Zakładach Ostrowieckich w Ostrowcu, pracująca z dobrymi wynikami.

LEOPOLD M ISTAT, Gdynia.

OSTATNIE ZDOBYCZE TECHNICZNE W DZIEDZINIE

W dokumencie Przyroda i Technika, R. 18, Z. 5 (Stron 26-33)

Powiązane dokumenty