8. Turnarea metalelor

Anders E. W. Jarfors, Salem Seifeddine School of Engineering, Jo¨nko¨ping University, Jo¨nko¨ping, Sweden

8.1 Introducere

8.2 Descrierea generală a procesului
Proiectarea componentelor turnate
Fabricarea formelor/matrițelor
Topirea metalului și condiționarea metalurgică a topiturii
Turnarea/ Curgerea
Solidificarea
Scuturare /Îndepărtarea pieselor
Tratamente post-turnare a materialului refractar și a piesei 

8.3 Topirea metalului și condiționarea metalurgică a topiturii
Topirea aliajelor de aluminiu
Topirea aliajelor de magneziu
Topirea aliajelor pe bază de cupru
Topirea aliajelor pe bază de zinc
Topirea fontelor
Topirea oțelurilor

8.4 Procese de turnare a metalelor
Prelucrarea formei permanente
Prelucrarea formelor de turnare de unică folosință

8.5 Umplerea și solidificarea formei
Dinamica fluidelor de umplere a formei
Transferul de căldură și solidificarea într-o formă de nisip
Transferul de căldură și solidificarea în turnarea în matriță la înaltă presiune
Proiectare pentru turnarea cu antrenare gravitațională și, în special, pentru turnarea în nisip,
Proiectare pentru turnarea sub presiune și, în special, turnarea în matriță la înaltă- presiune
Alimentarea 

8.6 Materiale de turnare
Fontă
Fontă gri
Fontă ductilă
Fontă grafit compactat
Fontă albă
Fontă maleabilă
Formații de defecte în fonte

8.7 Aliaje de aluminiu
Relația dintre proces, microstructură și proprietăți mecanice
Formarea defectelor în aliajele de aluminiu

8.8 Aliajele de magneziu

8.9 Aliaje de cupru

8.10 Aliaje de zinc

8.11 Oțel
Tipuri de aliaje de oțel

8.12 Proiectarea componentelor turnate

8.13 Proiectare pentru randamentul de producție
Regula de a folosi aceeași grosime peste tot
Regula de a evita punctele fierbinți în componente și instrumente
Regula de a nu restricționa mișcare

8.14 Proiectare pentru costuri reduse
Design cu formă aproape netă pentru a reduce nevoile de prelucrare și asamblare
Proiectare pentru scule și matrițe ieftine

8.15 Rezumat, Referințe

Abstract

Turnarea este o cale rentabilă pentru a realiza geometrii extrem de complexe lângă componentele de formă netă. Pentru a atinge întregul potențial în performanța cost/complex, este esențial să înțelegem întregul traseu de producție. Acest capitol despre turnarea metalelor acoperă aspectele fundamentale ale aspectului metalurgic al topirii și este acoperită turnarea atât a materialelor feroase, cât și a celor neferoase. Aceasta include cuptoarele și practicile de topire. Formarea turnării este descrisă mai detaliat, inclusiv umplerea matriței și solidificarea. Este acoperită o privire de ansamblu asupra turnării sub presiune, turnării sub presiune și turnării cu matrițe de unică folosință, inclusiv matrițe cu nisip și ceramică. Sunt acoperite constrângeri importante, cum ar fi capacitatea de procesare a aliajelor și capacitatea de a produce geometrii complexe și solide, precum și primii pași de bază către o proiectare solidă. În descrierea traseului către turnări solide, cele Zece Porunci ale lui Campbell sunt urmate și discutate în detaliu. Nu în ultimul rând, aliajele metalice și microstructura și proprietățile lor sunt tratate acoperind atât aliajele feroase, cât și cele neferoase. 

Casting is a cost-effective route to make extremely complex geometry near net shape components. To reach the full potential in the cost/complex performance, it is essential to understand the whole manufacturing route. This chapter on metal casting covers the fundamental of the metallurgical aspect of melting, and casting of both ferrous and nonferrous materials is covered. This includes furnaces and melting practices. The shaping of casting is described in more detail including mold filling and solidification. An overview of pressure die casting, die casting, and disposable mold casting including both sand and ceramic molds is covered. Important constraints such as process alloy capability and ability to produce complex and sound geometries are covered as well as the first basic steps towards a sound design are covered. In the description of the route to sound castings, Campbell’s Ten Commandments are followed and discussed in detail. Last but not least, the metal alloys and their microstructure and properties are treated covering both ferrous and nonferrous alloys.