PARTICULARITATILE TURNARII ALIAJELOR IN FORME DIN AMESTECURI

PARTICULARITATILE TURNARII ALIAJELOR IN FORME DIN AMESTECURI

La aliajele neferoase se folosesc practic aproape toate metodele de turnare in forme de nisip intalnite la aliajele feroase:

in forme masive din amestecuri clasice;

in forme coji din amestecuri speciale.

La alegerea materialelor de formare trebuie sa se tina seama de temperatura de turnare a aliajelor si de reactiile care pot avea loc intre aliaje si forma.

Astfel, aliajele pe baza de cupru prezinta urmatoarele particularitai:

temperatura de topire si de turnare relativ joasa (9001 200C) in comparatie cu aliajele feroase;

greutate specifica ridicata (89 g/cm), care este putin influentata de continutul de staniu si de zinc, insa puternic influnetata de continutul de aluminiu (=8,937,34 g/cm), la bronzurile cu aluminiu;

fluiditate ridicata, mai ales in cazul bronzurilor fosforoase sau dezoxidate cu fosfor;

bronzurile fosforoase (cu peste 0,3% P) si bronzurile cu zinc pot reactiona cu apa din forme: 5HO+ 2P PO+ 10H

HO+ Zn ZnO+ 2H

hidrogenul atomar rezultat putand sa difuzeze in aliajul lichid.Din acest motiv, pentru piesele destinate turnarii armaturilor, continutul de fosfor nu trebuie sa depaseasca 0,010,02% - pentru piesele cu pereti grosi si 0,020,04% - pentru piesele cu pereti subtiri.;

bronzurile cu aluminiu, beriliu, siliciu si mangan, precum si alamele formeaza pelicule continue, tenace si inerte la suprafata coloanei si jetului de metal lichid.Pelicula continua de oxizi franeaza patrunderea metalului in porii formelor din amestec.De aceea aceste aliaje nu au tendinta de formare a aderentelor nici a celor mecanice si nici a celor chimice.Tinand seama de proprietatile aratate se pot alege caracteristicile amestecurilor de formare care difera cu putin de cele ale amestecurilor pentru aliajele feroase;

amestecurile pentru forme pot contine mai multa argila (pana la 20%), adica pentru prepararea lor pot fi utilizate nisipuri naturale, semigrase si grase.Aceste nisipuri asigura o capacitate de formare si o plasticitate mai ridicata.In afara de aceasta sunt mai ieftine.Permeabilitatea mai redusa a unor astfel de amestecuri nu prezinta un pericol de formare a suflurilor, datorita pe de o parte temperaturii relativ joase de turnare, iar pe de alta parte densitatii mari a aliajelor.Umiditatea amestecurilor este cuprinsa intre 6,0 si 6,5%;

continutul de fondanti (KO, NaO, FeO) in nisipuri poate fi mai mare, adica refractaritatea acestora mai mica, data fiind temperatura joasa de turnare a aliajelor;

granulatia nisipurilor trebuie sa fie mai fina in scopul de a preveni patrunderea metalului in porii formei si de a obtine o suprafata neteda, data fiind fluiditatea mare a aliajelor.In cazul aliajelor care formeaza pelicule de oxizi, granulatia nu joaca un rol important.

Turnarea aliajelor de cupru se face fara dificultati in forme crude. In cazul bronzurilor fosforoase, reactia dintre fosfor si apa dintre forme poate fi franata pe trei cai:

prin alierea bronzului cu 0,7.0,5% Si, care schimba natura peliculei de oxid, transformand-o intr-o pelicula continua si tenace capabila sa acopere suprafata piesei. Hidrogenul in aceste conditii nu poate patrunde in aliajul lichid sau patrunde foarte putin;

prin folosirea unei pudre sau unei vopsele constituite dintr-un amestec care contine aliaj de Al-Mg, care franeaza absorbtia de hidrogen si previne patrunderea aliajului foarte lichid in peretii formei;

prin turnarea in forme uscate.

Aliajele pe baza de aluminiu se caracterizeaza prin urmatoarele:

oxidabilitate ridicata, ceea ce face ca ele sa se acopere la turnare cu un film de , continuu si tenace, care franeaza reactia aluminiului cu apa din forme;

temperatura joasa de turnare (680.740C);

greutate specifica mica (), ceea ce inseamna ca presiunea hidrostatica a coloanei de metal lichid din piesa turnata este redusa si ca vaporii din amestecul de formare pot patrunde usor in peretele piesei formand sulfuri mici si numeroase in substratul de la suprafata acesteia, in conditile in care umiditatea amestecului este prea mare sau permeabilitatea formei este redusa.

Ca urmare a caracteristicilor metalurgice aratate , formele din amestecuri in care se toarna aliajele de aluminiu trebuie sa aiba o permeabilitate ridicata. Daca aseasta este redusa,  vaporii de apa din forma pot patrunde in peretii piesei, datorita presiunii hidrostatice reduse si sa provoace sulfuri. Nisipurile trebuie sa aiba o granulatie fina si uniforma, continutul de argila sa fie mai mic de 10%, continutul de umiditate sa nu depaseasca 5.6%, iar indesarea sa fie mai slaba. Rezistenta si refractaritatea amestecurilor nu joaca un rol important. Turnarea aliajelor de aluminiu se face in general in forme crude. Numai in cazul pieselor de dimensiuni mari turnarea se face in forme uscate.

Aliajele de magneziu prezinta urmatoarele caracteristici:

fluiditate mai scazuta decat la celelalte aliaje neferoase;

greutate specifica foarte mica in stare lichida (), deci presiune hidrostatica mai redusa a metalului din piciorul de turnare;

oxidabilitate ridicata si tendinta pronuntata de formare a spumei;

reactivitate pronuntata fata de vaporii de apa si de oxigenul din porii formei, iar in portiunile incalzite ale formei si fata de silice:

Mg+ MgO+2H

2Mg+2MgO

2Mg+2MgO+Si

tendinta mare de a dizolva hidrogenul si de a forma compusi cu azotul din aer ();

contractie lineara mare si tendinta pronuntata de formare a crapaturilor la cald.

Caracteristicile metalurgice ale aliajelor la magneziu, ca materiale metalice de turnare, impun luarea unor masuri la executarea formelor din amestecuri. Turnarea aliajelor de magneziu se face exclusiv in forme crude, deoarece formele uscate opun o rezistenta prea mare la contractie si maresc pronuntat tendinta de formare a crapaturilor la cald.

Conditiile de turnare a aliajelor de magneziu in forme crude sunt realizate prin urmatoarele masuri:

marirea permeabilitatii amestecurilor (granulatie fina, continut redus de liant si umiditate) ceea ce impune in general folosirea amestecurilor sintetice (2.3% bentonita si 2.3,5% umiditate);

eliminarea reactiei magneziului cu apa din forma si oxigenul din cavitatea formei. Acest lucru se realizeaza prin crearea unui strat izolant si inert intre metal si forma si a unei pelicule de oxizi la suprafata metalului mai compacta decat cea din oxid de magneziu, care sa franeze oxidarea in ontinuare. Aceste produse gazoase si pelicule de oxizi se obtin prin introducerea in amestecurile de formare a unor substante generatoare de gaze sau care contin elemente oxidante. Aceste substante sunt: floarea de sulf, acidul boric (), fluorura de amoniu (), fluorura acida de amoniu (), fluorura acida de amoniu si bor () sau amestecul format din acid boric , si sulfat acid de aluminiu . Floarea de sulf se evapora la si vaporii reactioneaza cu oxigenul formand , care evacueaza aerul din cavitatea formei. La temperaturi mai ridicate reactioneaza cu magneziul si de aceea efectul protector scade. Acidul boric formeaza cu oxidul de magneziu si cu alti oxizi pelicule de tip si altii, care sunt mai compacte si izoleaza metalul de atmosfera. Bifluorura de amoniu () la temperatura de turnare a aliajului sublimeaza si se disociaza, eliberand acid fluorhidric care reactioneaza cu magneziul producand un film protector de fluorura de magneziu:

+2FH

2FH+Mg

Deoarece amestecurile sintetice contin substantele aratate se usuca repede si devin friabile, formele trebuie inchise cat mai repede dupa executare.

Utilizarea unor amestecuri formate din fluorura de amoniu si acid boric (85% sau si 15% ) asigura formarea peliculei protectoare de , a filmului protector de si obtinerea unei cantitati de apa, care contribuie la mentinerea umiditatii formei:

Proportia substantelor inhibitoare, care previn reactiile de oxidare a magneziului este, de 4.8% din greutatea amestecului la forme si de 0,25.1% la miezuri.

De asemenea mai pot fi folosite in amestecuri crude 1.2% si 2% S, sau in amestecuri fara umiditate: 1% S si 0,5%

In cazul amestecurilor fara apa consumul de inhibitori scade de doua ori.

Titanul si aliajele lui la temperatura de turnare reactioneaza cu din amestecurile de formare, precum si cu , MgO, . Aceasta se explica prin formarea unor oxizi saraci in oxigen, prin evaporarea unor produse de reactie si prin alte procese. Din acest motiv aliajele de titan se toarna in forme de grafit.