1

1. Az ntszetrl

Az ntszet alapelve szerint a megolvasztott fmet egy megfelelen kialaktott regbe ntik, a fm felveszi az reg alakjt, majd hagyjk megdermedni. Segtsgvel a legnagyobb szabadsgi fok s legbonyolultabb alak termkek llthatk el.

A legrgibb nttt kszereket s nylhegyeket i.e. 4000 krl ksztettk. A legnagyobb nttt szobor Japnban tallhat, a Nara-i Nap Buddha, amelynek slya 500 tonna, bronzbl kszlt, tbb mint 21 mter magas.

Haznkban a legrgibb ntszeti emlkek az i.e. 1800-bl szrmaz bronzkori leletek, nylhegyek, lndzsahegyek, baltk. Krlbell 4700 ves, kora bronzkori (kori) fmfeldolgoz maradvnyaira bukkantak Dl-Jordniban. Tbb szz agyag ntforma kerlt el. Baltkhoz, csapokhoz, vskhz kszltek Hirtelen nagyerej fldrengs temette be az ppen mkd ntdt, a rkerlt fld tbb ezer ven t elzrta. Az ntszet az 1700-as vekig kzmvessg volt. Fleg kszerek, gyertyatartk, kelyhek, tlak, medenck, szobrok s fegyverek kszltek nttt kivitelben. A legnehezebb ntvnyek a harangok, az gyk s a klnbz pletdszek voltak.

Az ipari forradalom idejtl az ntszetet a mezgazdasgi gpek, a malomipari berendezsek, az pletgpszeti szerelvnyek s egyb gpalkatrszek gyrtsra kezdtk hasznlni. A hazai nagyipari ntszet az 1867-es kiegyezst kveten alakult ki. Legels ntdink a MVAG ntde (1868), a Disgyri Vasgyr ntdje (1884) s a Weiss Manfred Mvek Csepeli ntdje (1895) voltak. Ezekben a kor legmagasabb technikai sznvonaln folyt a termels.

2

Tipikus nttt alkatrszek napjainkban a gpjrm motorok f rszei (motorblokk, ftengely, vezrtengely, henger, dugatty), a vasti kerekek, a vz-, s gzszelepek, a szivattyhzak, a szivatty jrkerekek. De ntszettel kszlnek a replgpek gzturbina-hzai s a gzturbink laptjai is. Se szeri, se szma az ntssel ksztett hasznlati trgyaknak s szerelvnyeknek, a kilincsektl a vzcsapokig, a kdaktl a kvfzkig.

A klnbz ntszeti technolgik nagy mrtkben eltrnek egymstl a gyrtsi kltsgek, a termelkenysg, az nthet munkadarab slya, mrete, pontossga, az ntvny felleti minsge, az adott eljrssal elkszthet minimlis falvastagsg, s az elksztett ntvny megmunklhatsga szempontjbl.

3

2. Homokformzs

A homokformzs a legrgibb, de mg ma is a legszlesebb krben hasznlt ntszeti technolgia. Klnbz vltozatai elssorban a homok ktsre hasznlt mdszerekben s anyagokban trnek el egymstl.

Az ntszet alapelve, hogy a folykony fmet az ntvnynek megfelel (negatv) formba (regbe ntjk). A fm felveszi a forma alakjt, megszilrduls utn a formbl eltvolthatjuk az ntvnyt. Egyszer s tbbszr hasznlhat formk vannak.

A forma klasszikus anyaga agyag kts homok ez a nyers homokformzs. A tixotrp tulajdonsg agyag bevonja a homokszemcsket s sszekti azt. A homokszemcsk kztt a keletkez gzok, gzk tvozni tudnak. (ezt lgzfuratok is segtik). Osztott s osztatlan formkat ismernk.

A formareget minta segtsgvel ksztjk el. A minta lehet elvesz (viasz, polimerhab stb.), vagy tbbszr hasznlatos, amit az nts eltt eltvoltunk. A minta a munkadarab poztv, rhagysokkal, magjellel, ntsi ferdesggel, esetleg bemlrendszerrel mdostott msa.

A folykony fm behatolst a munkadarab regeibe magokkal akadlyozzuk meg.

A folykony fmet a bemlrendszeren keresztl juttatjuk a formaregbe.

4

2.1. Nyers homokformzs

A nyers homokformzsnl a formaksztsre hasznlt homokot agyaggal s vzzel keverik ssze. A nedves agyag biztostja a homokszemcsk egymshoz tapadst. Gzelnyels cljbl kokszdart is adagolnak a homokhoz (3-5 %).

Egy homokformzssal elkszthet egyszer forma a 1. brn lthat. A homokforma mindig osztott. A formk az elksztend ntvny kls alakjt, a magok az ntvny bels regeit alaktjk ki. A forma mindig magba foglalja a folykony fm bevezetsre szolgl bemlrendszert s a magok elhelyezst illetve rgztst biztost magjeleket is.

5

2.1.1. Szekrnyes homokformzs I.

1. bra Szekrnyes homokformzs

felnts tpfej - riser

magjel lenyomat - core print

mag - core

minta - pattern

fggleges felnts - sprue

ksz ntvny - rough casting

osztsk lenyomata az ntvnyen - seam from parting plane of mould

6

2.1.2. Szekrnyes homokformzs II.

2. bra A homokforma bemlrendszere

7

A homokformzs folyamatt mutatja be a 3. bra. A formakszts gy trtnik, hogy egy formzlapra rhelyezik a mintt, amely a formareg, a magjelek s a bemlrendszer kialaktsra szolgl. Formaszekrnyt helyeznek a minta kr s azt kitltik formahomokkal. A formahomok tmrtse trtnhet kzi dnglssel, de termelkenyebbek, gy a sorozatgyrtsnl szles krben hasznlatosak a klnbz homoksajtol illetve vibrcis, rz-formz gpek.

A nagymret ntvnyek formzsnl homokrpt gpeket hasznlnak. Az als formafl elksztse utn a formt megfordtjk, s a fels formaszekrnyt rhelyezik az als formaflre. Behelyezik a fels formafl mintit, majd a formaszekrnyt kitltik homokkal. A homokot tmrtik, jabb homokot adagolnak, majd ismt tmrtik. A ksz formbl kiveszik a mintkat, behelyezik a magokat a magjelekkel meghatrozott helyre, majd a formafeleket sszeillesztik a formaszekrnyeken lv illesztcsapokkal. Az gy sszelltott formt sllyal leterhelik, hogy ntskor a folykony fm felhajtereje ne vlassza szt a formafeleket.

A nagymret ntvnyek ksztsnl a nyers homokforma formareg felleteket clszer az nts eltt szrtani. Ezzel meg lehet nvelni a forma szilrdsgt. Mind a felletileg, mind a teljes keresztmetszetben szrtott homokformk hasznlatosak az ntszetben. Ha az ntvnyek slya (mrete) nagy, akkor a kvarchomok hllkpessge nem megfelel a hossz idej dermeds sorn. Az ilyen formkhoz a helyi megmlsek elkerlsre krmmagnezit homokot, illetve samottkeverket szoktak hasznlni.

8

3. bra A homokformzs folyamata

9

ntskor, a formareg kitltsnl, a folykony fm ramlst gy kell szablyozni, hogy az ramls alapveten laminris jelleg legyen. A formareg kitltsnl az ramlsi folyamatot a Bernoulli-egyenlet s a trfogat-llandsg trvnye rja le.

A Bernoulli-egyenlet az energia-megmaradst fejezi ki a folyadk ramlsa sorn: Ha alkalmazzuk a Bernoulli-egyenletet s a trfogat-llandsg trvnyt a folyadksugr keresztmetszetre, akkor a fels s als keresztmetszetek arnyt a kvetkez sszefggs adja meg:

Ha a parabolikus sugrkeresztmetszetet kpos geometrival helyettestjk nem kvetnk el tl nagy hibt, mert az ramlsi vesztesgek miatt a nagyobb keresztmetszetek kedvezen befolysoljk az ramlst az llban. A folykony fm ramlsa bonyolultabb, mint pldul a szobahmrsklet vz ramlsa, mert a megolvasztott fmek viszkozitsa a hmrsklet vltozsval jelents mrtkben vltozik.

Ugyancsak hat a folykony fm ramlsi viszonyaira a fm felleti oxidcija, a zrvny-, illetve a salaktartalom, a fm dermedsi tulajdonsgai, tlhevtsnek mrtke, az ntsi sebessg s a formval val klcsnhats (htads, felleti rteg hatsa).

Ezeket a hatsokat is figyelembe vve, nomogramokkal lehet a homokformk bemlrendszereinek keresztmetszeteit meghatrozni. A kvnt ntsi id (illetve adott ntvnysly esetn az regtltsi sebessg) felvtelvel meghatrozhatk az ezt megvalst bemlrendszer mretei.

Pldul: vasntsnl 3 kg/s-os kezdeti regtltsi sebessget felvve, az tlagos regtltsi sebessg 2 kg/s, a rvgsok keresztmetszete 3000 mm2, az eloszt keresztmetszete 1500 mm2, az ll fels keresztmetszete 28,5 mm2, az als keresztmetszete pedig 20,5 mm2. Az ll magassga 300 mm.

10

Egy korszertlen, bemlrendszer vzlata lthat a 4. brn. A gyakorlatban hasznlt bemlrendszerek nem mindig kvetik a 4. brn lthat geometrit. A tglatest alak kagyl helyett sok helyen kpos kagylt hasznlnak, ami lehetv teszi a salak, az oxidlt fmfellet s a leveg bejutst a bemlrendszerbe.

4. bra Bemlrendszer

A lefel keskenyed kpos ll mintja a formzsnl csak kln mveletknt tvolthat el, ezrt sok esetben lefel szlesed kpos llt alkalmaznak. Ezt a mintra erstik, s gy a formt egy mvelettel le lehet emelni a mintrl. A turbulencia elkerlse rdekben felttlenl a lefel keskenyed ll alkalmazsa a clszerbb. Az ll als keresztmetszett egy nagyobb keresztmetszet trbe kell vezetni, gy biztosabb a laminris ramls az elosztban is, s a rvgsokban is.

A leveg elvezetsre kln lgelvezet csatornkrl kell gondoskodni. A legnagyobb ntvnykeresztmetszeteknl tpfejeket kell alkalmazni zsugorod fm utnptlsra.

11

Ezzel elkerlhetk az ntvny dermedsekor az n. beszvdsos vagy mrethinyos helyek. Az elosztkhoz salakfog tereket clszer tervezni (lsd 4. bra), amelyek megakadlyozzk a salak bejutst a formaregbe.

2.2. Mintakszts homokformzshoz

A minta ksztse megelzi a formzst. A mintk rendszerint osztott kivitelben kszlnek. Mreteik a fmek zsugorodsval trnek el a ksz ntvny mreteitl. A minta mretei tartalmazzk a megmunklsi rhagysokat s az ntsi hozzadsokat is, amely utbbiak az ntsre alkalmas geometria biztostsra szolglnak. A mintk kivehetsgt a formaregbl rszben a mintk oldalferdesge (formzsi ferdesg), rszben a mintk sztszedhetsge, szerelhetsge teszi lehetv.

Az osztskra merleges felletek 0,5-1 fokos ferdesggel kszlnek a gpi homokformzs mintinl s 1-3 fokos ferdesggel a kzi homokformzs mintinl.

A mintk anyaga egyedi s kissorozatgyrts esetn ragasztott, rtegelt fa, vagy kemny manyag, nagysorozat gyrts esetn fm (Al-tvzetek, bronzok, ntttvas).

A mintk sarkait lekerektssel ksztik. A famintkat festssel teszik ellenllbb a nedvszvssal, vetemedssel szemben.

2.2.1. Magkszts homokformzshoz

Az nts sorn a magok h- s a folykony fm felhajtereje miatt nagyobb ignybevtelek mint a forma ignybevtele. A nyers homokmagok maghomokbl, magszekrnybe trtn dnglssel kszlnek. A nyers maghomok olajat s szerves ktanyagot is tartalmaz. Ezek kvetkeztben nagyobb a ktsi szilrdsga.

A hossz karcs magokat magvasakkal erstik. A lgelvezets rdekben parafin zsinrt tesznek a magba, a gzelnyels cljra kokszdart kevernek a

12

maghomokhoz. A magokat nts eltt mindig szrtjk 180-230 C kztti hmrsklet kemencben.

Magasabb olvadspont fmek ntsnl a ksz formk regeit, illetve a magok fellett, .n. fekeccsel vonjk be a folykony fm rgsnek elkerlsre. A fekecs lehet grafit, homok, vz s lenolaj keverke, de hasznltak denaturlt szeszben szuszpendlt sziliktpor fekecseket is (ma krnyezetszennyezsi okok miatt ezek httrbe szorultak).

2.3. Vegyi kts homokformzs

A homokforma szilrdsgt, pontossgt, mrettart kpessgt nvelni lehet klnbz vegyi ktsekkel. Ezek egyidejleg a dngls (tmrts) elhagyst is eredmnyezik.

2.4. Szndioxid - vzveg kts homokformzs

A homokhoz 4-8 % vzveget (Na2SiO3) kevernek. A formaszekrnyt formzskor feltltik a vzveges homokkal, s a forma szilrdtst, dngls helyett szndioxid gz tramoltatsval vgzik (1-2 perc). A vzveg hrtya a homokszemcsk felletn reakciba lp a szndioxiddal s ers, finom szilikagl (SiO2) hlt alkot. Ez a szilikagl hl szorosan sszetartja a homokszemcsket s 1-10 MPa nyomszilrdsgot eredmnyez a formnl.

Sajnos a forma az ntsi h hatsra tovbb szilrdul, ezrt az ntvnytisztts a szndioxid - vzveg kts homokformzsnl nehezebb, mint a nyers homokformzs esetn. A szndioxid-vzveg kts homokot formzshoz s magksztshez egyarnt hasznltk, alakalmazsa visszaszorulban van.

13

2.5. Mgyanta kts homokformzs

A homokhoz kb. 2 % mgyantt kevernek, majd a ktst hevtssel vagy vegyi hatsokkal (gyorstk) rik el. A gpestett formzsi eljrsoknl mind a homok keverse, mind a formaszekrny mozgatsa gpestett.

Hrom klnbz mgyanta tipus hasznlatos szles krben a homokformzshoz:

Furngyantk: furfurolalkohol s foszforsav keversvel lltjk el ket. A nvekv foszforsav tartalom cskkenti a ktsi hmrskletet (250-300 C-rl szobahmrskletig). A szobahmrskleten kt furngyantkat kzvetlenl a formzs eltt keverik a formahomokhoz. Ezzel elkerlik a keverk formaszekrnyen kvl trtn megktst.

Fenolgyantk: aktivlknt policiantot, kataliztorknt (vagy gyorstknt) trietilamint hasznlnak a fenolgyants homokformzsnl. Ezek hatsra a forma nhny msodperc alatt megkt. Ez az n. COLD-BOX eljrs. A kataliztort pillanatkevervel, kzvetlenl a homokkeverk formba adagolsa eltt keverik a homokhoz.

Karbamidgyantk: ammniumskkal keverve hasznlatosak. A homokkeverk hre kt, gy tbb perces kemencben hevts kveti a formzst. Fmmintval hasznlatosak. A ktst kellemetlen szag ksri. Ez az n. HOT-BOX eljrs. Mgyanta kts homokot hasznlnak a legtbb gpestett magkszt eljrsnl is, a magfv illetve a maglv gpekhez. Ezek a gpek fluidizlt llapot mgyants homokkeverket juttatnak egy fm magszekrnybe s a keverket hvel vagy vegyi ton megktik. Egyidejleg rendszerint tbb magot is ksztenek. Magas szinten gpestett, automatizlt berendezsek. A sorozatgyrts napjainkban fleg ilyen magksztssel folyik.

14

2.6. Hjformzs

A hjformzs (Croning-eljrs) egy formaszekrny nlkli formzs. Kis homokmennyisget ignyel a mintegy 15-20 mm vastag hj elksztshez. A hjformzs elssorban vkonyfal, bonyolult geometrij, szk mrettrs ntvnyek ksztsre hasznlatos formzsi eljrs. A nagyobb mretpontossg miatt kisebb a fmfelhasznls s kevesebb a forgcsolsi kltsg is, mint a nyers homokformzsnl.

Elre bevont (n. precoated) homokkal dolgoznak, melynl a homokszemcsket egyenletes, vkony, fenolformaldehid gyanta s hexametilntetramin keverkbl ll bevonat veszi krl. A klnbz homokfajtk 6-14 % kztti ktanyag mennyisggel kszlnek.

A hjformzs kt lpsben trtnik. Els lpsknt a bevont homokot egy 200-300 C-os fmmintra ntik s 20-30 msodpercig rajta tartjk. Ez alatt az id alatt a ktanyag meglgyul s ltrejn egy hj, amely a fmmintra tapad. Msodik lpsknt a felesleges homokot eltvoltjk s a fmmintt a lgy hjjal egytt 400-500 C-os kemencben 3-4 percig hevtik. A hj ez alatt az id alatt bakelizldik, kemny s alaktart lesz.

Ezutn a hjat eltvoltjk a mintrl, a formafeleket s a hasonl mdon kszlt hjmagot sszelltjk, homokba vagy aclszemcskbe gyazzk s ezutn kvetkezik az nts. Viszonylag sok s drga ktanyagot ignyel ez a formzsi eljrs. Minl magasabb a ktanyag mennyisge, annl nagyobb formaszilrdsg rhet el s annl rvidebb lesz egy adott hmrskleten a ktsi id.

15

2.7. ntvnygyrts homokformzssal

Brmelyik homokformzsi eljrst hasznljuk is, az ntvnygyrts a 3. brn lthat elvi folyamatbra szerint trtnik.

A mintk s a magszekrnyek a mintakszt zemben kszlnek. Innen kerlnek a magkszt, illetve a formz terletekre. A magksztshez is s a formzshoz is a homok a homok-elkszt mbl rkezik. A formzs a formztren trtnik. A magokat a magkszt zemben ksztik s onnan szlltjk a formztrre.

Az elkszlt magokat s formkat sszelltjk, az ntsre ksz formkat az ntcsarnokba szlltjk.

A folykony fmet az olvasztmtl a formkhoz tzll falazattal elltott ntstkben szlltjk. Az ntstket rendszerint daruval mozgatjk. A sorban elhelyezett formkat egyms utn kintik az olvasztott fmmel, addig amg az ntst ki nem rl.

A kinttt formkat a dermedsi s hlsi id eltelte utn az rttrre szlltjk, ahol rzrostlyokon sztrzzk ket.

16

5. bra ntvny a felntsekkel s a bemlrendszerrel

Az res formaszekrnyek visszakerlnek a formztrre, a nyers ntvnyeket az ntvnytiszttba, a hasznlt homokot pedig a homokelksztmbe szlltjk. Itt a hasznlt homokot regenerljk, majd a regenerls utn a friss formahomokhoz keverik.

Az ntvnytiszttban a nyers ntvnyekrl levgjk a bemlrendszert s lekszrlik az osztskba kifolyt fmet. Ugyancsak kszrlssel tvoltjk el a durva felleti hibkat. Az ntvnyek ezutn acl-, vagy homokszemcss fellettiszttson mennek keresztl s minsgi ellenrzsre kerlnek.

A minsg ellenrzse rszben roncsolsmentes anyagvizsglattal (rntgen, ultrahang, illetve mgneses repedsvizsglat), rszben a felletek vizulis vizsglatval trtnik. A hibs nvnyek vagy javthatk (pl. hegesztssel vagy vaskittel), vagy nem. Ez utbbi esetben visszakerlnek az olvasztmbe, ahol beolvasztjk ket. A j ntvnyeket hkezelik (leggyakrabban lgytjk), majd kiksztik (bizonyos bzisfelletek megmunklsa, fests, csomagols).

17

Az ntdk egyre tbb mveletet gpestenek, illetve automatizlnak (formzs, magkszts, homokszllts, formaszekrnyek mozgatsa). Ugyancsak nvekszik az ntdkben a robotok alkalmazsa, elssorban az ntvnyek tiszttsra, amely mvelet zajos s az egszsgre nagyon rtalmas (szilikzis veszly, vibrci ltal okozott izleti krosods).

3. Olvaszt s ntberendezsek

Az olvasztott fm ellltsa a fmtl fggen klnbz mdszerekkel trtnhet.

3.1. Tgelykemenck

Fldgz-leveg fts, illetve elektromos ellenlls fts tgelykemencket hasznlnak alumnium, magnzium, horgany, lom, n, rz s tvzeteik olvasztsra.

A megolvasztott fmfrd fellett olvadt skeverk rteggel, vdgz- vagy vkuum-atmoszfrval vdik az oxidcitl. A tgely anyaga legtbbszr grafit. Kzpfrekvencis indukcis hevts tgelykemencket hasznlnak az ntttvasak s az aclok olvasztsra, tvzsre, illetve az olvadt frd kezelsre.

Az indukcis hevts intenzv frdmozgssal jr, ami nem teszi lehetv a salakvdelmet. Magas szinten automatizltak a kemenck, a frd sszettelt szmtgpes adagvezets biztostja.

3.2. Elektromos vkemenck

Az aclgyrtsnl hasznlt kemenck az ntdkben is hasznlatosak az tvztt aclok olvasztsra (pldul korrzi s savll aclntvnyekhez, nagy mangntartalm aclokhoz lnctalp elemek ntsre, stb.).

18

3.3. Kupolkemenck

A legrgebben hasznlt kemencetpus az ntttvasak ellltsnl a kupolkemence. Nevt a cupola = torony szbl kapta.

A kemencbe fellrl adagoljk a nyersvasat s a kokszot. A lefel mozg bett folyamatosan elmelegszik, majd a befjt forr leveg s az elg koksz egyttes hevt hatsra a nyersvas megolvad. Periodikusan csapoljk a kemencbl a megolvasztott bettet, kln az olvadt salakot s kln az olvadt ntttvasat.

Az alacsony kn-tartalm koksz hinya s az egyre szigorbb szennyeztartalom elrsok kvetkeztben az ntttvasak gyrtsnl egyre inkbb httrbe szorulnak a kupolkemenck, helyket az indukcis tgelykemenck, illetve az n. duplex olvasztmvek veszik t.

A duplex olvasztmveknl a kupolkemencvel egytt hasznlnak indukcis tgelykemenct, elektromos vkemenct, vagy AOD (Argon-Oxygen Decarburization) konvertert a nagy tisztasg s pontos vegyi sszettel ntttvasak ellltsra.

3.4. AOD konverterek

Ezt a konvertert eredetileg az alacsony szn-, s szennyeztartalm savll aclok gyrtsra fejlesztettk ki. 1973 ta hasznljk ket az ntdkben a nyersvasak tiszttsra s azta egyre tbb ntdben ismerik fel a berendezs elnyeit. Olcsbb mint brmelyik elektromos eljrs (indukci tgelykemence, elektromos vkemence) s nem ignyel a meglv ntdkben kltsges talaktsokat, mint pldul az emltett elektromos kemenck teleptse.

19

A meglv kupolkemencvel egytt hasznlva nagytisztasg ntttvasak ellltsra teszi alkalmass a hagyomnyos olvasztmvet. A befvatott argon-oxign-nitrogn gzkeverk lland keversben tartja a folykony vasbl s salakbl ll frdt. Ezzel meggyorstja a kntelents s foszfortalants folyamatait. Csapols utn salakrteg vdi az stben lv ntttvas frdt az oxidldstl. Az stbl als ntssel csapoljk az olvadt vasat.

4. ntberendezsek

Klnbz tpus mozgathat ntstk hasznlatosak a folykony ntttvas szlltsra az olvasztm s az ntcsarnok kztt. Az stk tzll tgla falazattal, vagy tzll anyagbl kszlt dnglt blssel vannak elltva. A nagymret stkbl als csapolnylson t fggleges sugrral ntenek, mg a kzepes-, s kismret stknl az ntsi sebessget a vzszintes tengely krli billentssel szablyozzk. Az stk falazata a hasznlat sorn fokozatosan elvkonyodik, s ezrt rendszeresen jra falazzk ket. Az stket gzgvel 900-1300C-ra szoktk elmelegteni mieltt az olvasztott vassal megtltik ket. Ezzel elkerlik a nagy hfeszltsgeket s az stk falazatnak gyors szttredezst.

A nemvas fmeket grafit tgelyben szlltjk az olvasztmtl az ntcsarnokig. Az elmelegts ezeknl csak 150-200C-os, ami kizrlag a nedvessg eltvoltst szolglja. Az nts sorn addig kell a formk kintst folytatni, amg az st ki nem rl az elrt mrtkig. Ha az stben hosszabb idn t troljk az olvadt vasat, illetve fmet, akkor hmrskletk a szksges minimlis ntsi hmrsklet al hlhet, ami selejtveszlyt jelent az ntvnygyrtsnl. Az nts minsgnek javtsra automatikus ntrendszereket fejlesztettek ki. Ezek csak a nagysorozat gyrts krlmnyei kztt gazdasgosak.

20

Elnyeik: nagyobb a termelkenysg, mint a kzi ntsnl a nem termel ntsi idk kisebbek (tlntsek, egyenltlen ntsi sebessg

miatt szksges tbbletidk, kzi nts bizonytalansga miatti nagyobb trfogat bemlrendszer kintse, stmaradk kintse, stb.)

cskken a selejt n a minsgbiztosts eslye jobban szablyozhat az ntsi folyamat

5.1. Preczis nts

A preczis ntsnl egyszer hasznlhat, osztatlan formba ntik a megolvasztott fmet. A preczis nts mveleteit a 6. bra mutatja. A minta alapanyaga viasz, vagy knnyen g manyag. A mintkat n. mesterformban ksztik, sajtol ntssel. A mesterformk bonyolult sszerakhat fmformk, amelyek elksztse kltsges s hosszadalmas. A mesterformban elksztett viasz-, vagy manyag mintkat kzs bemlrendszerrel lltjk ssze (bokrosts). A bemlrendszer anyaga is viasz, illetve manyag. A bokrosts utn a mintkat beformzzk. Ez a mvelet ismtelt formz anyagba mrtsbl s szrtsbl ll.

A formzanyagok klnbz receptek szerint kszlnek. Egy ltalnosan hasznlt formzanyag pldul az etilszilikt (SiO4 (C2H5)4), ssav, denaturlt szesz s desztilllt vz keverkben szuszpendlt finom sziliktpor tejfl srsg emulzija. Az emltett sziliktpor lehet kvarc (SiO2), timfld (Al2O3), cirkondioxid (ZrO2), esetenknt ezek kombincija.

21

Az els 4-5 bemrtsi s szrtsi ciklusnl finomabb porral kszlt szuszpenzit hasznlnak, hogy a forma felleti rdessge kicsi legyen. Ezt a finom szemcss rteget 1-15 mm vastagra hizlaljk, majd ezt kveten durvbb szemcsenagysg porral kszlt emulziba mrts kvetkezik. Ezzel 5-8 mm-es rtegvastagsgig hizlaljk a formakrget. Ezt kveti egy 4-6 rs szobahmrskleten trtn szrts, majd a viasz, illetve a manyag eltvoltsa (kiolvaszts 200 C-on, ill. kigets 200-300 C-on). Az gy nyert reges kregformt 800-1000 C kztt 10-12 rn t kigetik. Erre a kigetsre a SiO2 allotrp talakulsa miatt van szksg, hogy a kreg a ksbbi nts sorn az allotrp talakuls miatt ne repedjen meg. A kvarc SiO2 ugyanis 870 C-on tridimit SiO2-v alakul t.

Az elzek szerint elksztett kregformt homokba vagy aclszemcsbe gyazzk s gy megtmasztva ntik ki a folykony fmmel. Az nts trtnhet egyszer gravitcis ton, vagy centrifugl ntssel. Ez utbbi esetben az ntshez specilis forgat-berendezst hasznlnak.

A preczis nts elnyei a homokformzsi eljrsokhoz viszonytva a kvetkezk:

tetszleges ntvnyalak nthet vele, magas olvadspont, nehezen nthet fmek ntst teszi lehetv (preczis

nts centrifugl ntssel), szkebb mrettrs ntvnyek gyrthatk, finomabb felleti minsg ntvnyek kszthetk.

A preczis nts htrnyai:

csak viszonylag kis ntvnyslyok esetn hasznlhat, kltsges eljrs, a nyers homokformzs 100 % kltsghez kpest a

hjformzs 250-300 %-os, a preczis nts 700-1500 %-os kltsggel jr.

22

6. bra A preczis nts folyamata

23

Alkalmazsi kr:

drga fmeknl (arany, ezst, platina, wolfram, krm, molibdn, kobalt, nikkel s ezek tvzeteinl),

bonyolult alak, pontos ntvnyeknl (kszerek, szobrok, szerszmok, turbina laptok, szmtgp, mszer, s ms preczis alkatrszek),

csak kzp s nagysorozatgyrtsnl lehet gazdasgosan alkalmazni, ahol az ntvnygyrts magasabb kltsgeit ellenslyozzk az ntvnyek kisebb megmunklsi kltsgei.

5.2. Keramikus formzs (Shaw eljrs)

A keramikus formzssal egy nagy hllsg szilikt formt hoznak ltre a minta krl. A forma anyaga formzskor egy tejfl srsg keverk, amelyet a formra ntenek.

A keverk cirkonszilikt (ZrSiO4), timfld, klnbz szilikt porok s ktanyag szuszpenzija. A keverk gyorsan megszrad a mintn s a nyers forma a vulkanizlt gumihoz hasonl tulajdonsg. A formt leveszik a mintrl, kigetik (lnghegeszt pisztollyal), majd kb. 1000 C-on 1-5 rn t kemencben hevtik. Itt nyeri el a forma a vgs tulajdonsgokat, amelyek elssorban a nagy hllsg, a j alaktarts, s a finom felleti minsg. A formafeleket sszefogjk s gy ntik ki.

Az eljrst fleg bonyolult alak aclszerszmok gyrtsra hasznljk, pldul sllyesztkes kovcsolshoz, manyagfrccsntshez, nyomsos fmntshez, vegipari ntszerszmokhoz, sajtol s folyatszerszmokhoz.

24

5.3. Kokillants

A kokillk tbbszr hasznlhat fmformk. A kokillantsnek hrom vltozata hasznlatos:

gravitcis kokillants, kiszortsos kokillants, nyomsos nts.

5.3.1. Gravitcis kokillants

A kokillantsnek azt a formjt, amelynl a folykony fm a gravitci segtsgvel tlti ki a kokillt, gravitcis kokillantsnek nevezik. Ezt a kokillantsi mdszert elterjedten hasznltk Eurpban mr a XV. szzadban, amikor a klnbz kupkat, kelyheket, tlakat, ednyeket ezzel a mdszerrel ntttk. A mdszer rdekessge volt, hogy a hideg fmformba nttt alacsony olvadspont fmek (ntvzetek, rztvzetek) a formafelleten gyorsan megdermedtek s egy szilrd krget alkottak. Ekkor kibortottk a formareg belsejbl a mg olvadt fmet s gy reges ntvnyt nyertek.

Napjainkban elssorban alumnium, magnzium, s rztvzetek ntvnyeinek ksztsre hasznlatos a gravitcis kokillants. A 7. brn egy alumnium dugatty gravitcis ntkokillja lthat, amelynl a bemlrendszer s a formareg feltltse folykony fmmel egyszeren a gravitci segtsgvel trtnik. A kokilla kt flbl ll, fggleges osztskkal. A kzps dugatty-reget egy hrom rszre osztott mag alaktja ki. A mag rszekre osztst a mag kivehetsge rdekben kell elvgezni. A dugattycsap furatt kt darab, oldalrl benyl s az nts utn kivehet csap alaktja ki.

25

7. bra Dugatty alkatrsz felntsekkel s gravitcis ntkokillja

26

A gravitcis kokillkat s a magokat forgcsolssal ksztik el. A kokillk clszer falvastagsga az elksztend ntvny anyagtl fgg: alumnium s tvzeteinl 2-5 x ntvny falvastagsggal, horgany-, s rztvzeteknl 1,2-3x ntvny falvastagsggal tervezend. A magnziumtvzetek ntsnl a kokilla falvastagsga ltalban 12-15 mm-re vlasztand. Bonyolult alak s vltoz keresztmetszet ntvnyek ntsre hasznlatos kokillkba helyi htst illetve helyi hevtst is be szoktak pteni, hogy irnytott dermedst valsthassanak meg.

A gravitcis kokillk bemlrendszere n. szabad ramls rendszer, ami azt jelenti, hogy a bemlcsatorna keresztmetszete folyamatosan nvekszik (7. bra). A kokillaregben lv leveg elvezetsre 1-3 mm-es csatornkat alaktanak ki. A kokillkban ksztend ntvnyt gy clszer tervezni, hogy a falvastagsg a bemls helytl tvolodva cskkenjen. Ezzel rhet el, hogy a kzbens helyek nem dermednek meg a hls sorn s a bemlrendszer a zsugorodst utn tudja tpllni folykony fmmel.

Az ntvny mreteit a zsugorodssal mdostott regmretekkel kell a kokillba belemunklni. A mag s az ntvny kivehetsge rdekben a merleges felleteket 0,5-2 fokos oldalferdesggel kell elkszteni. A kokillkat minden ntsi mvelet eltt tiszttani kell, s az regeket s a magokat felleti bevonanyaggal be kell vonni. Ezzel cskkenteni lehet a felletek kopst, szablyozni lehet a helvonst s meg lehet akadlyozni az ntvnyek feltapadst. A gravitcis kokillants elnyei a homokformba ntssel szemben a kvetkezk:

pontosabb mret (kisebb ntvnysly, kevesebb forgcsolsi kltsg), jobb felleti minsg, nagyobb termelkenysg, magasabb ntvnyszilrdsg (a gyorsabb dermeds miatt finomabb

anyagszerkezet, kisebb szemcsemret). a kltsgesebb forma s mag miatt a kokillants csak megfelel sorozatnagysg

esetn gazdasgos.

27

5.3.2. Kiszortsos kokillants

Az 1960-as vekben fejlesztettk ki ezt a mdszert, amely a folykony fm nagy nyoms alatti megdermedsvel dolgozik. A nyitott als kokillba belentik az olvadt fmet, majd a fels kokillt az alshoz prselik, mikzben az olvadt fm felveszi a kokillareg alakjt s jelents nyoms al kerl. Ez a mdszer egyesti a ntst s kovcsolst. Nagy termelkenysge s viszonylagos egyszersge miatt terjedt el, hiszen az eljrs feleslegess teszi a bonyolult bemlrendszert. A bemlrendszer elhagysa jelents mrtkben cskkenti a kokillk kltsgt.

A kiszortsos kokillantst a sznesfm szerelvnyek (rz frdszoba csapok) gyrtsban s az autiparban hasznljk elterjedten, fleg alumnium kerktrcsk gyrtsra. A kovcsolshoz, illetve a sajtolshoz kpest bonyolultabb geometria llthat el ezzel az eljrssal. Az anyag mechanikai tulajdonsgai jobbak, mint a sajtols nlkl nttt anyag tulajdonsgai. Az alakts hatsra a dendritgak sszetredeznek, finomabb kristlyszerkezet alakul ki. Nmileg klnbz technolgiai megoldsaikat ms-ms elnevezssel illeteik, pldul a tixo ntst alamniumtvzet motorblokkok, hengerfedelek, forgattyshzak gyrtsra is alkalmazzk.

5.3.3. Nyomsos nts

A nyomsos ntst az 1900-as vek elejn kezdtk kifejleszteni. Napjainkban szles krben hasznljk klnbz vltozatait, fleg gpkocsi porlasztk, elektromos motorok, irodagp alkatrszek, szmtgp alkatrszek, hztartsi gp alkatrszek, kziszerszmok s jtkok gyrtsnl.

A nyomsos ntssel kszlt ntvnyek slytartomnya 100 g-tl kb. 50 kg-ig terjed. Fleg alacsony olvadspont fmek s tvzetek (alumnium-, magnzium-, horgany-, n-, lom- s rztvzetek) ntsre hasznlatos eljrsok. Egyes esetekben acl, ntttvas illetve bronz alkatrszek ntst is vgzik nyomsos ntssel.

28

Kzs tulajdonsguk a klnbz nyomsos ntsi eljrsoknak, hogy ntgpen, tbbrszes kokillba trtnik az nts. Az ntgp nyitja s zrja a kokillafeleket, automatikusan adagolja az olvadt fmet, majd, eljrstl fggen 0,1-750 MPa kztti nyomssal belvi a fmet a kokillaregbe. Az ntgp a kokillafeleket jelents ervel zrva tartja az nts sorn (0,25-30 MN). Az nttt darabok kivtele, elszlltsa szintn lehet automatizlt. Mrettl, alaktl s az ntvny anyagtl fggen rnknt 20-18000 db ntvnyt kpes egy nyomsos ntgp gyrtani.

A nyomsos ntsi eljrsok elnyei a homokformzssal szemben a kvetkezk: pontos mretek (kevs forgcsolsi igny, a munkadarab kzel kszre nthet) kis anyagfelhasznls (minimlis bemlrendszer) kis falvastagsg, bonyolult alak ntvnyek nthetk j felleti simasg (Ra = 1,6-6,3 m), kis tmrj furatok kinthetk, klnbz aclbettek (csavarok, anyk, lkek) is benthetk az ntvnybe, ami

jelentsen megnvelheti a gyrts termelkenysgt, tetszleges felleti minta alakthat ki az ntvnyen (fa, textil, br hatst lehet

elrni a fmeknl) az ntvny mechanikai tulajdonsgai tovbb javthatk a gravitcis ntshez

viszonytva.

A nyomsos ntsi eljrsok htrnya, hogy csak igen nagy darabszm rendels esetn hasznlhatk gazdasgosan. Egy kokilla tlagos tartssga alumnium ntsnl 100 ezer db, horgany ntsnl 1 milli db, magnzium tvzet ntsnl 100 ezer db, rztvzetek ntsnl 10 ezer db. Ha nem visszatr rendelsrl van sz, akkor a sorozatnagysgnak kzel kell llni a kokilla tartssghoz, ellenkez esetben a gyrtsi kltsg magas lesz.

29

Minl nagyobb az ntsnl hasznlt fmnyoms, annl nagyobb a veszly, hogy az ntvny porzus lesz. A nagy nyoms egyre inkbb porlasztja az olvadt fmet, amely pici olvadt cseppekk robban szt s ezeket sajtoljuk jra ssze a nyomsos nts sorn.

Ez a problma vkuum alkalmazsval oldhat meg. Ekkor a kokilla regben nincs leveg, s nem zrdhat be a leveg a cseppek kz (prusok).

A nyomsos nts hrom f vltozata terjedt el:

kisnyoms melegkamrs eljrs nagynyoms melegkamrs eljrs nagynyoms hidegkamrs eljrs

5.3.3.1. Kisnyoms melegkamrs nts

A 8. bra egy kisnyoms melegkamrs ntgp vzlatt mutatja. Az ntgp f rszei a nyomstart ednyben elhelyezett elektromos ellenlls-fts kemence s a tartly felett elhelyezett kokillamanipull berendezs.

ntskor a kokillafeleket sszezrjk, majd a tartlyt nyoms al helyezik 0,1-5 Mpa nyoms levegvel vagy semleges gzzal (argon, hlium). A nyoms hatsra a tgelyben lv folykony fm egy fttt tpvezetken keresztl a zrt kokilla regeibe ramlik s ott megdermed. A nyomst addig tartjk fenn, amg a fm dermedse a kokillban be nem fejezdik. Ekkor a nyomst megszntetik, a tpvezetkben lev folykony fm visszafolyik a tgelybe, a kokillban megdermedt fmntvnyt pedig a kinyitott kokillafelek kzl eltvoltjk. A kokillk regeit bevonanyaggal htik-kenik, majd a kokilla feleket zrjk s jra kvetkezik az ntsi mvelet.

30

A kokillk anyaga lehet ntttvas, vagy melegalakt szerszmacl. A kokillkban beptett htcsatorna van, intenzv vzhtssel. A kisnyoms melegkamrs eljrs nagyobb mret, egyszerbb alak s vastagabb fal ntvnyek ksztsre alkalmas, mint a nagynyoms ntsi eljrsok. jabban teljes gpkocsi-motorblokkokat is ntenek ezzel az eljrssal alumniumtvzetekbl.

8. bra Kisnyoms melegkamrs nts elrendezse

31

5.3.3.2. Nagynyoms melegkamrs nts

A 9. brn egy nagynyoms melegkamrs ntgp vzlata lthat. Az ntgp egy ellenlls fts tgelykemencbl, egy a folykony fmbe merl dugattys nyomkamrbl, a folykony fm bevezetsre kialaktott ves csatornbl (hattynyak) s a kokillt mozgat mechanizmusokbl ll. A dugatty fels llsnl az olvadt fm az tml nylsokon a nyomkamrba folyik. A dugatty a fmet 1,5-35 MPa nyomssal a zrt kokillafelek regbe nyomja. Az alkalmazand nyoms az ntvny anyagtl, falvastagsgtl s alakjtl is fgg. Megdermeds utn a kokillafeleket sztnyitjk, az ntvnyt eltvoltjk, az reget kenik, s a kokillafeleket jra zrjk.

Nagy termelkenysg eljrs. Apr ntvnyeknl, mint pl. a villmzr (zipzr) fogak, a termelkenysg 18000 db/ra is lehet. A nyomkamra s a dugatty llandan az olvadt fmben van. Anyaguk lehet ntttvas, savll acl, vagy nitridlt melegalakt szerszmacl. Mreteik folyamatosan cskkennek, rendszeresen cserlni kell a dugattyt s a nyomkamra perselyt. Alumnium ntsnl az olvadt fmfrd oldja a vasat s az alumnium szennyezdik, kb. 2 %-os vastartalommal. A nagynyoms melegkamrs nts elssorban horgany, n, lom, magnzium, s alumnium tvzetek ntsre hasznlatos eljrs.

9. bra Nagynyoms melegkamrs ntberendezs

32

5.3.3.3. Nagynyoms hidegkamrs nts

A 10. bra a nagynyoms hidegkamrs ntgp vzlatt mutatja. Ez az ntgp nem tartalmaz olvaszt-berendezst. Az olvasztott fmet egy automatikus adagolcssze juttatja a nyomkamrba. A dugatty 20-750 MPa nyomssal lvi be a folykony fmet a zrt kokillafelek regbe. A klnbz ntgpek nyomsa s zrereje meghatrozza a gyrthat ntvny mreteit s a gyrthat minimlis falvastagsgot.

Bonyolult, sok magot is tartalmaz kokillkkal rendkvl sszetett ntvnyalakok is nthetk. A magok kiemelse s a kokillafelek nyitsa automatikusan vezrelt. Az ntvny eltvoltsra esetenknt robotokat is hasznlnak.

A nagynyoms hidegkamrs ntssel ksztett ntvnyek rendszerint csak az illesztett felleteken ignyelnek megmunklst, gyakorlatilag ksz mretre nthetk. A nagynyoms hidegkamrs ntsi eljrs fejlesztse a kokilla zrer s a folykony fm nyomsnak nvelse irnyba halad. Ezzel nvelhet az ntvny fellete s cskkenthet a minimlis falvastagsg. Mindez fleg a lemeztechnolgik kivltsban jelent elnyt, burkolatok, mszeralapok, dobozok ksztsnl.

10. bra Nagynyoms hidegkamrs ntberendezs

33

A folyamatok minl pontosabb szablyozsa, automatizls, robotok alkalmazsa, ntvnygyrt s kikszt rendszerek teljes szmtgpes vezrlse szintn fejlesztsi terletek.

6. ntszeti eljrsok sszefoglalsa

A 1.sz. tblzatban a klnbz ntvnygyrt eljrsok fbb jellemzit foglaltuk ssze. Adott gyrtsi feladat esetn a klnbz ntvnygyrtsi eljrsok kzl tbb is megfelelhet a mszaki kvetelmnyeknek (mrettrs, felleti minsg, mret-, ill. slyhatr, minimlis falvastagsg, stb.). Az egybknt egyenrtk eljrsok kzl a gazdasgossg mrlegelsvel kell kivlasztani a legmegfelelbbet. A gazdasgossg eldntsre szerepel az egy ntvnyre es kltsg vltozsa az ntend ntvnyek darabszmnak fggvnyben.

Lthat, hogy homokformzs s nyomsos nts esetn, a nyomsos nts magas szerszmozsi kltsge, a nyomsos ntgp magas amortizcis kltsge s ms jrulkos zemi kltsgek miatt kb. 2000 db az a minimlis sorozatnagysg, amelynl a nyomsos nts egy ntvnyre es nkltsge a homokformzs nkltsge al cskken.

Ha nem egyenrtkek a klnbz eljrsokkal kszlt ntvnyek, akkor tovbbi kltsgmegtakartst jelenthet az, hogy a nagyobb mretpontossg s a jobb felleti minsg ntvnyeknl elhagyhatk lesznek egyes forgcsolsi mveletek.

Ugyancsak elny lehet a nagyobb ntvnyszilrdsg is, amelyet azonos tvzetnl, klnbz ntsi eljrsokkal biztostani lehet.

34

Jellemzk/ ntsi

eljrsok Homokforma

Gravitcis kokilla

Nyomsos Centrifugl Precizis

Alkalmazhat tvzetek

Brmely Al-, Cu-, Zn- alap tvzetek Brmely

Falvastagsg min. (mm) 3-6, hjnl 2-4 1-3 1-2 10 0.8-1.5

Mechanikai tulajdonsgok elfogadhat j nagyon j a legjobb j

Felleti minsg elfogadhat j nagyon j elfogadhat nagyon j Alakadsi szabadsg

j j nagyon j gyenge nagyon j

Relativ r kis darabszmnl

legalacsonyabb magas nagyon magas kzepes magas

Relativ r nagy darabszmnl

kzepes alacsony legalacsonyabb magas magas

Pontossg (d

35

Eljrs / tmeg (kg) 0.01 0.1 1 10 100 1000 10000 100000 1 Nyers homokforma

2 Szrtott fellet homok

3 Szrtott homokforma

4 Krmmagnezit keverk

Ra=100

5 Samottkeverk

6 Vzveg+CO2 homokfor. Ra=50-

80

7 Manyagkts homokformzs (Cold-Box,

Hot-Box eljrs.) Ra=15-

25

8 Hjformzs Ra=10-25

9 Precizis nts Ra

36

7. ntszeti tvzetek

Adott tvzsi rendszerben (pldul a vas-vaskarbid rendszerben) azok a legjobban nthet tvzetek, amelyek vegyi sszettele kzel van az eutektikus sszettelhez. Ezek az tvzetek a legkisebb olvadspontak s ezeknl a legkisebb az n. dermedsi hkz.

Dermedsi hkz alatt a liquidus (folykony halmazllapot hmrsklete) s a solidus (szilrd halmazllapot hmrsklete) hmrskletek kztti klnbsget rtjk. Ebben a dermedsi hkzben a fm szilrd-folykony, n. kss llapotban van. A dermedsi hkz nagysga fordtva arnyos a folykony fm formakitlt kpessgvel. Minl nagyobb a dermedsi hkz, annl nehezebben folyik a fm, annl rosszabb a formakitlt kpessge.

Ugyancsak hat a formakitlt kpessgre a folykony fm felleti oxidrtege s a fmben lv szilrd zrvnyok. Az oxidrteg a felleti feszltsg nvelsvel, a zrvnyok a viszkozits nvelsvel cskkentik a folykony fm formakitlt kpessgt.

Adott tvzet nthetsgt jelentsen befolysoljk az ntszeti eljrsok is. Elssorban a bemlrendszer kialaktsa, a forma anyaga (hvezet kpessge, felleti minsge), a fm tlhevtsi hmrsklete s az nts sebessge hatnak a folykony fm formakitlt kpessgre. A formakitlt kpessget az n. spirl forma segtsgvel lehet mrni. A spirl formba nttt prbatesten a spirl hosszsgval lehet jellemezni a klnbz tvzetek formakitlt kpessgt.

37

7.1. ntttvasak

ntttvasnak nevezik a vas-karbon rendszerben a 2,11 %-nl nagyobb karbontartalm vas-karbon tvzeteket. A hlsi sebessgtl fggen az ntttvasak klnbz szvetszerkezettel dermednek meg. A 7.19 bra a gyors hts mellett (az ntvny falvastagsga kisebb mint 10 mm) dermed vas-karbon tvzetek llapotbrjt mutatja (vas-vaskarbid, metastabil rendszer). A 7.20 bra a lass hts mellett (az ntvny falvastagsga nagyobb mint 10 mm) dermed vaskarbon tvzetek llapotbrjt mutatja (vas-grafit stabil, rendszer). A htsi sebessg cskkense elsegti a grafitkpzdst. Ez alatt a vaskarbid vagy cementit (Fe3C) fzis felbomlst rtik -vasra s grafitra. A dermeds sorn kialakul fzisok nemcsak a karbontartalomtl s a htsi sebessgtl, hanem az ntttvas egyb tvzitl is fggnek.

A grafitkpzdst segt tvzelemek a grafitkpzk. Ezek, a hats ersdsnek a sorrendjben a kvetkezk: kobalt (Co), foszfor (P), rz (Cu), nikkel (Ni), titn (Ti), szilicium (Si), karbon (C), alumnium (Al). A grafitkpzdst gtl tvzelemek elsegtik a cementitkpzdst.

A cementitkpz tvzelemek a hats ersdsnek sorrendjben a kvetkezk: wolfrm (W), mangn (Mn), molibdn (Mo), kn (S), krm (Cr), vandium (V), magnzium (Mg), crium (Ce).

Az ntttvasak kmiai sszettelt az n. teltettsgi fokkal (T) lehet jellemezni:

T = C % / 4,3 % - 0,3 (Si % + P %)

Ha T > 1, akkor az ntttvasat hipereutektikusnak nevezik, amelynl a dermeds grafit kivlssal indul meg, majd eutektikum kialakulssal fejezdik be. Ha T = 1, akkor az ntttvasat eutektikus ntttvasnak nevezik, amelynl a dermeds kizrlag eutektikum kialakulssal megy vgbe.

38

Ha T < 1 akkor az ntttvasat hipoeutektikus ntttvasnak nevezik, amelynl a dermeds -vas kivlssal indul, majd eutektikum kivlssal fejezdik be. A kialakul eutektikum lass hts esetn un. grafiteutektikum, amit grafitlemezkk s a kzttk elhelyezked -vas rtegek alkotnak. A gyors hts esetn kialakul eutektikumot ledeburitnak nevezik, amelyet cementitlemezkk s a kzttk elhelyezked -vas rtegek alkotnak. Az ipari gyakorlatban leggyakoribbak a T = 0,7-1,0 kztti teltettsgi fok hipoeutektikus ntttvasak. Egy tipikus ntttvas kmiai sszettel a kvetkez: C 2,5-3,5 % Si 1-3 % Mn 0,5-1 % S < 0,1 % P < 0,3 % A kn s a foszfor az ntttvas szennyezelemei. Hatsuk rontja az ntvny minsgt, ezrt mennyisgket korltozni kell a vegyi sszettel elrsakor. Mindkt szennyeznek nagy a dsulsi hajlama, aminek kvetkeztben a helyi kn illetve foszfortartalom az tlagos rtk tbbszzszorosa is lehet. Ez a nagy helyi kn illetve foszfortartalom alacsony olvadspont szulfid-, illetve foszfideutektikumot kpez a vassal, ami melegrepedkenysget okoz az ntvnyeknl. A foszfor a hgfolyssg nvelsvel javtja az nthetsget. A nvekv dermeds kzbeni hlsi sebessg sorrendjben egy adott kmiai sszettel ntttvas szvetszerkezete lehet:

ferrit-grafit ferrit-perlit-grafit perlit-grafit perlit-grafit-ledeburit perlit-ledeburit

A htsi sebessg fentrl lefel nvekszik. A perlitben s a ledeburitban a szn cementit formjban van jelen. Fehr ntttvasnak nevezik a metastabil rendszerben kristlyosod perlit-ledeburit szvetszerkezet vasakat. Ezek trete fmesen csillog (fehr) tret, kemnysgk nagyobb, mint az azonos vegyi sszettel szrke ntttvasak. Szrke ntttvasnak nevezik azokat az ntttvasakat, amelyekben a szn grafit formjban fordul el. Ezek trete szrke szn.

39

7.1.1. Az ntttvasak mechanikai tulajdonsgai

Az ntttvas szaktszilrdsga kisebb, mint a megfelel karbontartalm acl. A klnbsg rszben a grafit keresztmetszet cskkent hatsbl, rszben les bemetszs jelleg hatsbl kvetkezik. Ugyancsak hatssal van a szaktszilrdsg cskkensre a grafit un. trfogat kizr hatsa. Ez alatt azt rtik, hogy a grafitlemezek ltal krlfogott fmes fzis nem vesz rszt a teherviselsben. A karbon megjelensi formja alapveten befolysolja az ntttvasak tulajdonsgait. Ez az oka annak, hogy a klnbz ntttvasakat a grafit alakjnak megfelelen neveztk el:

lemezgrafitos (szrke) ntttvasak, gmbgrafitos ntttvasak, vermikulris grafitos ntttvasak, temperntvnyek (amelyben a karbon temperszn formjban van jelen).

7.1.1.1. Lemezgrafitos (szrke) ntttvasak

A legkedvezbb tulajdonsgokat a finom, egyenletes grafiteloszlssal lehet biztostani. Az ntttvas szilrdsgt mindig az ntvnnyel egytt nttt, 30 mm tmrj hengerbl kimunklt szaktvizsglati prbatestekkel ellenrzik. Az ntvny egyes rszein a szaktszilrdsg ennl nagyobb is lehet (a vkonyabb, mint 30 mm-es falaknl), illetve kisebb is lehet (a vastagabb mint 30 mm-es falaknl). Ez a keresztmetszettl fggen vltoz szilrdsg az nttt munkadarabok egyik legjellegzetesebb tulajdonsga. A lemezgrafitos ntttvasak szilrdsgt ktfle mdon lehet nvelni:

az alapszvet perlittartalmnak nvelsvel, finomabb, egyenletesebb eloszls grafitlemezek kialaktsval (modifikls).

A lemezgrafitos (szrke) ntttvasak perlittartalmnak nvelse szilciumtvzssel rhet el a legolcsbban. A szilcium tvzs (max. 3%) a teltettsgi fok cskkenst

40

vonja maga utn. A magyar szabvny szerint ezek a nvelt perlittartalm ntttvasak a kvetkezk:

Jelzs Szaktszilrdsg Teltettsgi fok

v 150 Rm = min 150 MPa T = 1,0 v 200 Rm = min 200 MPa T = 0,94 v 250 Rm = min 250 MPa T = 0,88

A lemezgrafitos szrke ntttvasak grafitmreteinek finomtsa modifiklssal trtnik. A modifikls a grafitcsrk kialaktst befolysolja. Ferroszilcium illetve klciumszilcium port adagolnak a tlhevtett folykony vasba s ezek a hls sorn sok kristlyosodsi kzppontot alkotnak a grafit szmra. Minl kisebb az ntttvas karbontartalma, annl finomabb grafiteloszlst lehet benne kialaktani, annl nagyobb az elrhet szilrdsg. A magyar szabvny szerint ezek a modifiklt szrke ntttvasak a kvetkezk:

Jelzs Szaktszilrdsg

v 300 Rm = min 300 MPa v 350 Rm = min 350 MPa v 400 Rm = min 400 MPa

Lemezgrafitos (szrke) ntttvasak jellemz tulajdonsgai:

nem rzkenyek az les bemetszsekre, nyomszilrdsguk jelentsen nagyobb, mint a szaktszilrdsguk, kitn rezgscsillapt hatsak, a grafitlemezkk elnyelik a mechanikus

rezgseket, jl forgcsolhatak, j a kopsllsguk, mert a grafit miatt nkenk s kitnek a siklsi

tulajdonsgaik is, olcsk, j hvezetk,

41

ridegek, szobahmrskleten makroszkopikus kplkeny alakvltozsra nem kpesek.

Fleg gpllvnyok, fogaskerekek, fktrcsk, motorblokkok, szerszmgpgyak kszlnek lemezgrafitos (szrke) ntttvasbl.

7.1.1.2. Gmbgrafitos ntttvasak

Ha az olvasztott vasba gmbst anyagokat adagolnak nts eltt, akkor a grafit gmbk formjban kristlyosodik ki. A gmbst anyagokat eltvzetek formjban helyezik az st aljra s erre csapoljk r a folykony vasat. A leggyakrabban hasznlt gmbst anyagok a Fe-Cu-Mg s a Fe-Ni-Mg tvzetek. Az eltvzetek jelents rsze a dermeds eltt kig, de kb. 0,1 - 0,3 % Mg tartalom betvzdik a vasba, ami biztostja a gmb alak grafitkristlyok kialakulst. A magnzium-, s a szilciumtartalom fggvnyben a gmbgrafitos ntttvasak lehetsges szvetszerkezeteinek kutatst a BME Mechanikai Technolgiai Tanszkn, dr. Gillemot Lszl professzor vezetsvel vgeztk el az 1950-es vekben. A gmbst kezelst 0,2 - 0,4 % ferroszilciumos beolts kveti, ami szvetfinomt hats.

A gmbgrafitos ntttvasak jellemz tulajdonsgai:

A gmbgrafitos ntttvasak tulajdonsgai tmenetet kpeznek az aclok s a lemezgrafitos (szrke) ntttvasak tulajdonsgai kztt. Jobban nthetk, mint az aclok s jobb mechanikai tulajdonsgokat biztostanak, mint a lemezgrafitos (szrke) ntttvasak. Elssorban a gmbgrafitos ntttvasak kplkeny alakvltoz kpessge jelent nagy elnyt az rideg s trkeny lemezgrafitos (szrke) ntttvasakkal szemben. Ugyanakkor hvezet s rezgscsillapt kpessgk rosszabb, mint a lemezgrafitos (szrke) ntttvasak s ellltsuk is kltsgesebb. Fleg csszerelvnyek, vezrtengelyek, fogaskerekek, belsgs motor ftengelyek s ms nagyszilrdsg nttt gpalkatrszek kszlnek gmbgrafitos ntttvasbl.

42

7.1.1.3. Vermikulris (kompakt) grafitos ntttvasak

Az ntttvasak olvasztsi s a gmbgrafitos ntttvasak gmbstsi technolgiinak fejldse az 1960-as vekben lehetv tette a pontos vegyi sszettel biztostst. Ezzel lehetv vlt olyan grafiteloszls ntttvasak gyrtsa is, amelyeket addig csak vletlenszeren lehetett ellltani. Esetenknt ugyanis az alacsony magnzium tartalm gmbgrafitos ntttvasakban n. vermikulris grafitalak alakult ki a teljes gmbsds helyett. Ezt a grafiteloszlst kukacszeren egyms mellett kialakult grafit gmbcskk alkotjk, amelyek ezltal a lemez-, illetve a gmbgrafitos ntttvasak kztt elhelyezked, tmeneti tulajdonsg ntttvasat eredmnyeznek. A vermikulris grafitos ntttvasakat elssorban azokon a helyeken alkalmazzk, amelyeknl a lemezgrafitos (szrke) ntttvasak szilrdsga nem elegend, a gmbgrafitos ntttvasak pedig nem megfelelek az nthetsg szempontjbl. Gyakorlatilag a fekete-, s a perlites temperntvnyekkel azonos a felhasznlsi terletk. Fogaskerk hzak, fogaskerekek, lnckerekek, tengelykapcsol villk, fktrcsk, hengerfejek, forgattys hzak kszlnek vermikulris grafitos ntttvasakbl.

7.1.1.4. Temperntvnyek

A temperntnyeket fehr ntttvasbl hkezelssel lltjk el. A fehr ntttvasakat 3 - 10 mm kztti falvastagsggal, C = 3 %, Si = 1 % vegyi sszettellel gyrtjk. A hkezelstl fggen hromfle temperntvnyt klnbztetnek meg:

fehr temperntvnyek, fekete temperntvnyek, perlites temperntvnyek.

43

7.1.1.4.1. Fehr temperntvnyek

Az ntvnyeket oxidl atmoszfrban (CO/CO2 = 2,2) vagy vasrc + reve csomagolanyagba gyazva, falvastagsgtl fggen 40-80 rn keresztl, 930-1050C kztti hmrskleten izztjk. Az izzts (temperls) sorn a vaskarbid (Fe3C) elbomlik s a temperszn alakot vesz fel. Az oxidl atmoszfra miatt a felleten folyamatosan kig a karbon s az ntvny keresztmetszetn bell egyre cskken a karbontartalom azltal, hogy a diffzi igyekszik kiegyenlteni a karbontartalmat. Az izztsi id vgre a teljes karbontartalom kig s az eredeti C = 3 % helyett C = 0,1 % lesz a fehr temperntvny karbontartalma. Ez egy kis karbontartalm aclhoz hasonl, de annl durvbb szemcseszerkezet ferrites szvetet eredmnyez. A fehr temperntvnyek egyestik az ntttvas j formakitlt kpessgt s az acl hegeszthetsgt. Elssorban bonyolult, vkonyfal ntvnyekhez, csszerelvnyek cljra hasznlatosak.

7.1.1.4.2. Fekete temperntvnyek

A fekete temperntvnyeket fehr ntttvasknt ntik, majd semleges kzegben izztjk. Az izzts (temperls) sorn a fehr ntttvas perlit + ledeburitos szvetszerkezetben a vaskarbid elbomlik s a temperszn alakjt veszi fel. A szvet ferritbl s tempersznbl ll. A fekete temperntvnyek szvsabbak, mint a lemezgrafitos (szrke) ntttvasak s szilrdsguk is nagyobb. Kismret, bonyolult gpalkatrszeknl hasznlatosak (pl. tengelykapcsolk, fogaskerekek), ahol a dinamikus ignybevtel miatt a lemezgrafitos (szrke) ntttvas nem alkalmazhat.

7.1.1.4.3. Perlites temperntvnyek

A perlites temperntvnyeket hkezelssel lehet a fehr ntttvas ntvnyekbl ellltani. Hasonlak a fekete temperntvnyekhez, de szvetszerkezetket ferrit + perlit + temperszn alkotja. Szvsabbak s nagyobb szilrdsgak, mint a lemezgrafitos (szrke) ntttvasak. A perlites temperntvnyeket fleg fogaskerekek s kzvettrudak cljra hasznljk.

44

7.2. Aclntvnyek

Az aclok nem rendelkeznek j nthetsgi tulajdonsgokkal. Magas az olvadspontjuk s szles hkzben dermednek meg. Elzek kvetkeztben a folykony acl nehezebben folyik s rosszabb a formakitlt kpessge is, mint a folykony vasnak. A dermeds sorn az acl zsugorodsa a kmiai sszetteltl fggen 2,5 4 % kztt van, ami a tbbszrse a lemezgrafitos (szrke) ntttvasnak. Az aclnts nagyobb szakrtelmet s gyakorlatot ignyel mint a vasnts, mind a bemlrendszer tervezsben, mind a formzanyagok megvlasztsban. A magas olvadspont miatt jelents a folykony acl oxidcija s knnyen reakciba lp a forma anyagval is. Fleg a 0,1 0,8 % kztti karbontartalm tvzetlen aclok s egyes tvztt aclminsgek (savll aclok, magas mangntartalm kopsll aclok) ntse terjedt el szles krben. Elnye az aclntvnyeknek, hogy jobb a hegeszthetsgk, mint a lemezgrafitos (szrke) ntttvasak, ezrt nagymret ntvnyeknl tbb egysgbl ntve, hegesztssel is sszellthat az aclntvny. Az aclntvnyek elssorban gpllvnyok, savll vegyipari szerelvnyek, nagymret s nagy szilrdsg fogaskerekek, szerszmtmbk, nagy mangntartalm tvztt acl lnctalpak s fldmunkagp fogak, vasti kerk koszork, aclmi alakt hengerek, papripari hengerek, s vegyipari gp ntvnyek cljra hasznlatosak.

7.3. Knnyfm ntvnyek

Az ipari gyakorlatban szerkezeti anyagknt nem (csak tvzknt) hasznlatos a ltium (Li), elssorban ritkasga s magas ra miatt. A berillium (Be) atomermi elhasznlsa a legfontosabb, kis neutronbefogsi hatskeresztmetszete miatt. Berilliumcsvekbe foglaljk az atomermvek ftanyagt s ezek a csvek hossz ideig megtartjk kedvez mechanikai tulajdonsgaikat, nem ridegednek el a nagy intenzits radioaktv sugrzstl. Szerkezeti anyagknt csak az alumniumot (Al), a magnziumot (Mg) s a titnt (Ti), illetve ezek tvzeteit hasznljk. Ha az tlagos acl illetve vastvzetek rt sszehasonltjuk a knnyfmek raival, akkor az alumniumtvzeteknek 3,5 10 -szeres, a magnziumtvzeteknek 10 12 - szeres, a titntvzeteknek 22 24 -

45

szeres ra van. Ez a magyarzata annak, hogy a kt utbbi fm ipari felhasznlsa sokkal kisebb, mint az alumnium. Jrmvek, replgpek, raktk s rhajk esetn az egyes szerkezeti anyagokat a fajlagos szilrdsg alapjn vlasztjk meg. Fajlagos szilrdsg alatt a szilrdsg s a fajsly hnyadost rtjk.) Minl nagyobb egy anyag fajlagos szilrdsga, annl kisebb sly a belle ksztett szerkezeti elem. A knnyfmek elrik, illetve meg is haladjk a nemestett tvztt aclok fajlagos szilrdsgt. Fajlagos szilrdsguk a tbbszrse a klnbz ntttvasaknak. Ez az oka annak, hogy egyre tbb ntvnyt ksztenek vas, illetve acl helyett knnyfm tvzetekbl. A jrmiparban, a hztartsi gpeknl, a kzi barkcsgpeknl, valamennyi elektromos illetve pneumatikus kzi szerszmnl, az irodagpeknl, a szmtstechnikai berendezseknl s mindentt, ahol elny a kisebb sly, a knnyfm ntvnyek szles krben elterjedtek.

7.3.1. tvzetlen alumnium ntvnyek

Az tvzetlen alumnium, vagy kohalumnium, 99,5 % tisztasg. Ez hasznlatos az ntszetben. Viszonylag kis szilrdsga van, ami fgg az ntsi eljrstl is. A homokformba nttt ntvny szilrdsghoz kpest a gravitcis kokillants s a nyomsos kokillants jelents szilrdsg nvekedst eredmnyez. A homokformba nttt alumnium ntvny szilrdsga szles hatrok kztt vltozhat az ntvny falvastagsga fggvnyben. Minl kisebb egy ntvny falvastagsga, annl gyorsabban dermed meg a formban a folykony fm, s annl nagyobb a szilrdsga. Az nttt kohalumnium kitn korrzillsg, j h-, s elektromos vezetkpessg, jl nthet fm. Argonvdgzas vhegesztsi eljrsokkal (AWI s AFI) hegeszthet. Jl polrozhat, kivl fnyvisszaver tulajdonsga van. Nem mrgez fm, ami az lelmiszeriparban s a hztartsban lehetv teszi a felhasznlst. Klnleges tulajdonsga, hogy jl ellenll a neutronsugrzs ridegt hatsnak, ami az atomermvekben fontos kvetelmny.

46

7.3.2. tvztt alumnium ntvnyek

A kohalumnium szilrdsgt tvzssel gy is lehet nvelni, hogy a j nthetsgi tulajdonsgai ne vltozzanak. A legjobban nthet alumniumtvzetek a kzel eutektikus sszettel tvzetek. Az ntszeti clokra hasznlt alumniumtvzetek kzel 90 %-t a szilciummal tvztt minsgek - a sziluminok - teszik ki. A 11. bra az alumnium-szilicium tvzetek ktalkots llapotbrjt mutatja. A szilcium 12% Si tartalomnl eutektikumot kpez az alumniummal, ami kitn nthetsgi tulajdonsgokat eredmnyez.

11. bra Az alumnium-szilcium tvzetek ktalkots llapotbrja

47

Szvetszerkezetk - modifikls nlkl - durva krisztallitos, nttt szerkezet, amelynek rossz szvssgi s alakvltozsi tulajdonsgai vannak. Ez az oka annak, hogy a sziluminokat mindig modifiklssal, azaz ntrium beoltssal kezelik. Ez gy trtnik, hogy az nts eltt a megolvasztott tvzetet 100-200C-al az olvadspont fl hevtik, majd a frd felszne al fmntriumot nyomnak (0,1%). A ntrium az nts utn finoman eloszlott szilrd vegyletknt van jelen az olvadt fmben, ami elsegti a kristlyosodsi kzppontok kialakulst. A sok kristlyosodsi kzppont hatsra a dermeds sorn finom, gmb alak krisztallitok alakulnak ki. Ez egyidejleg nveli az tvzet szilrdsgt s alakvltoz kpessgt is. A klnbz Al-Si tvzetek 5-17% Si tartalmak, ezen kvl tvzik ket rzzel, magnziummal illetve nikkellel is. A szilcium az ntszeti tulajdonsgokat javtja, mg a rz, a magnzium s a nikkel a kivlsos kemnyedst biztostja a nemest hkezels sorn. A leggyakrabban hasznlt ntszeti alumniumtvzet a 7 % Si 0,35 % Mg tartalm -szilumin. Az eredeti Rm = 130 MPa szaktszilrdsg, amely a homokformba nttt, hkezels nlkli ntvny szaktszilrdsga, jelents mrtkben nvelhet mind az ntsi eljrs vltoztatsval, mind a nemest hkezelssel. Nyomsos ntshez legjobban elterjedt a 8,5 % Si 3,5 % Cu 1,3 % Fe tartalm -szilumin (Rm = 330 MPa, Rp = 165 MPa, A5 = 3 %). Napjainkban 238 ntszeti alumniumtvzetet tartanak nyilvn, amelyeknek jelents rszt alig hasznljk.

48

A magyar szabvny szerinti nthet alumniumtvzetek a kvetkezk:

Alakthat tvzetek ntszeti tvzetek Nem nemesthetk

(hegeszthetk) Korrzillk

Villamosvezetk Jl alakthatk

Nemesthet- Nagyszilrdsg

tvzetek Nem nemesthetk Nemesthetk

Al-Mn Al-Mg

Al-Mg-Si Al-Mg0.5-

Si0,5 Al-Mg-Zn Al-Mg-Li

Al-Mg-Si Al-Mg-Li Al-Li-Mg Al-Cu-Mg Al-Cu-Li

Al-Cu-Li-Mg Al-Zn-Mg

Al-Li-Cu-Mg Al-Zn-Cu-Mg

Al-Si Al-Mg

Al-Si-Mg Al-Si-Cu Al-Mg-Si

Al-Cu Al-Cu-Ni Al-Zn-Si Al-Zn-Mg

Az alumnium ntvnyek szleskr alkalmazhatsgukat annak is ksznhetik, hogy felletket klnbz anyagoknak megfelel textrval lehet nteni (br, fa, textil, stb.). Ezek a textrk klnbz sznez bevonattal (galvanikus, illetve fmgz bevonatok) teljesen a msolni kvnt anyag benyomst keltik. Ugyancsak szleskr az nttt alumnium alkatrszek felleti sznezse sima fellet esetn is. Ezzel nemesebb fm benyomst lehet kelteni egyszer alumnium ntvny esetn is (arany, nikkel, rz, bronz, krm, stb.). Az alumnium ntvnyek ilyen felletileg mdostott vltozatait hasznljk ednyek, pletgpszeti szerelvnyek, csszerelvnyek, csapok, lelmiszeripari, vegyipari, jrmipari berendezsek, mszeripari, finommechanikai, optikai, s szmtgp alkatrszek gyrtsnl. Ezek a bevonatok az eszttikai hatson kvl nvelik a kops s korrzillsgot is.

49

12. bra A rz-alumnium tvzetek ktalkots llapotbrja

50

13. bra A magnzium-alumnium tvzetek ktalkots llapotbrja

7.3.3. tvztt magnzium ntvnyek

A magnzium nthet tvzeteit ipari mretekben a msodik vilghbor utn kezdtk el hasznlni, elssorban a repls s az rhajzs terletn. Az 1973-as olajvlsg hatsra a knny magnziumtvzetek bekerltek a gpkocsigyrts anyagai kz, a gpkocsik nslynak cskkentse, azaz elssorban az zemanyag fogyaszts cskkentse cljbl.

51

A magnziumtvzetek drgbbak az alumniumtvzeteknl, de tbb kedvez technolgiai tulajdonsguk miatt esetenknt gazdasgosabbak is lehetnek azoknl:

gyorsabban s knnyebben forgcsolhatak, gyorsabb ciklusidvel nthetk (pl. nyomsos ntsnl ngyszeres

termelkenysg rhet el) nagyobb a nyomsos nts szerszmainak (kokillk) tartssga, mint az

alumnium ntsnl.

Az nthet magnzium tvzetek legnagyobb htrnya az, hogy az ntskor hajlamosak a melegrepedsre. Homokformba ntssel, nyomsos kokillantssel s gravitcis kokillantssel ntik ket. Fleg a Mg-Al-Zn-Mn tvzeteket hasznljk, amelyek jl nthetk, de csak 100 C alatti zemi hmrskleten hasznlhatk. Ugyancsak gond a hegeszthetsgk is. Kedvezbb ntsi s hegesztsi tulajdonsgak a magnzium-cirknium-ritka fldfm (thorium, yttrium) tvzetek, de rzkenyek az oxidcira, ezrt vdgz alatt ntendk. A legnagyobb szilrdsg nthet magnzium tvzetek a magnzium-cinkyttrium-neodinium-cirknium tvzs, kivlsosan kemnythet tvzetek, amelyeket rhajzsi clokra hasznlnak. Ezek az tvzetek 200 C-ig hasznlhatk, j korrzillsguk van, amit jelents mrtkben befolysol a szennyezk (Ni, Fe, Mn, Cu) mennyisge is. Elssorban rhajk, replgpek s helikopterek fogaskerk hajtmhz ntvnyek kszlnek magnzium tvzetekbl, de ksztenek kompresszorhz ntvnyeket, rhaj szerkezeti elemeket, gpkocsi kerktrcskat, htrcsokat, pedlokat, lmpabortkat is magnzium tvzetekbl. Sok bonyolult alak szmtgp-, s mszeralkatrsz is magnzium ntvny.

7.3.4. Titntvzet ntvnyek

Az 1960-as vektl kezdden az nttt titntvzetek felhasznlsa folyamatosan nvekszik. Napjainkban ezek az alapvet szerkezeti anyagai a harci s a polgri repls gzturbina hajtm-hzaknak, valamint a replgpek illetve a raktk kritikus

52

ignybevtel szerkezeti elemeinek is. Elssorban magas fajlagos szilrdsguk s nem gazdasgossguk miatt hasznljk a titntvzet ntvnyeket ezekre a clokra. Mind az rhajk, mind a replgpek, mind a raktk n. teljestmny-orientlt mrnki szerkezetek, amelyeknl a kisebb sly elnye ellenslyozni tudja a nagyobb kltsgeket. J korrzillsguk miatt a titntvzet ntvnyek szles kre hasznlatos a vegyiparban: szivattyhzak, jrkerekek, kompresszorhzak, szelepek, csapok kszlnek bellk. Ugyancsak j korrzillsguk kvetkeztben mestersges emberi izleteket is ksztenek magnzium tvzetekbl (csp-, ill. trdizletek). A nyers homokformzshoz hasonl, dnglses formakszts hasznlatos a titntvzetek ntsnl, de homok helyett grafitgranultumot hasznlnak. Vizet s szerves ktanyagokat kevernek a grafithoz, majd a formakszts utn a formt szrtjk s kigetik (870 C-on, vkuumban). Ugyancsak hasznlatos a preczis nts is a titntvzet ntvnyek gyrtsra. A titntvzeteket vkuumvfnyes, vagy elektronsugaras eljrssal mkd olvaszt-ntmvek segtsgvel ntik. Mind a vzhtses olvaszttgely (50 - 1000 kg befogadkpessg), mind az ntforma egy vkuumtrben van elhelyezve. Az olvaszts egy titntvzet anyag fogyelektrda tgelybe olvasztsval trtnik, majd a tgelyben lv olvadt titntvzetet a tgely billentsvel ntik a formba. A formba nttt fm htst argongz befvssal gyorstjk. A berendezs magas szinten gpestett, az olvasztsi folyamat, a tgely s az elektrda mozgatsa szmtgppel vezrelt. A formt tart asztal forgathat is, gy a berendezssel centrifuglntst is lehet vgezni. A titntvzet ntvnyek 90 % t a Ti- 6% Al-4% V tvzetbl ksztik. A tovbbi tvzeteket a szilrdsg, a melegszilrdsg s az alacsony krnyezeti hmrsklet melletti szvssg nvelse cljbl alaktottk ki. A titntvzet ntvnyek folyamatosan vltjk ki a korbban hasznlatos kovcsolt titntvzet alkatrszeket. Az 1970-es vek kzeptl kezdve ltalnoss vlt az ntvnyek meleg izosztatikus sajtolsa (HIP), amely a porozits megszntetsvel az ntvnyek mechanikai tulajdonsgait a kovcsolt minsg szintjre emelte. A titntvzet ntvnyeket argon vdgzban, kivlsos kemnytssel hkezelik. A Ti-6%, Al-4%V tvzet 1040 C-on 30 perces old hevtst, gyors htst (fvott hlium vagy argon gz) s 540 C-on 8 rs mestersges regtst kapva Rp0,2 = 930 MPa, Rm = 1070 MPa, Z = 12 %, A5 = 8 % mechanikai tulajdonsgokat nyer.

53

7.4. Sznesfm ntvnyek

7.4.1. nthet srgarezek

Srgarezeknek nevezik a rz-horgany (Cu-Zn) tvzeteket. A legjobb ntszeti tulajdonsgokkal a 33-40% Zn tartalm srgarezek rendelkeznek. Mind homokformba, mind kokillba nthetk. Nyomsos ntssel is ksztenek bonyolult alak, vkonyfal srgarz ntvnyeket. A srgarezeket klnbz cllal tovbbi fmekkel tvzik:

szilrdsgnvels cljbl: Mn, Te, Al, Si, Sn, szemcsefinomts cljbl: Fe, forgcsolhatsg javtsra: Pb, korrzi s tengervzllsg nvelsre: Sn, nthetsg javtsra: Si.

Az nthet srgarezeket nagynyoms csszerelvnyek, szelepek, csapok, csigakerekek, fogaskerekek, hajcsavarok, hajszerelvnyek alkatrszeinek gyrtsra hasznljk.

54

14. bra A rz-horgany tvzetek ktalkots llapotbrja

55

Az tvzet jele llapot Rp 0,2 (MPa) Rm

(MPa) A5 (%) Felhasznls

Cu nttt 60 170 40 -

OF-Cu 70 235 45 -

CuZn5 CuZn10

l a

80 90

220-240 240 360

52 38 5

Tombak nven is ismert tvzetek, igen jl alakthatk, mlyhzhatk,

villamos vezetk.

CuZn15 CuZn20

l a

100 110

250 270 400

38 40 8

Huzal, fmszvet, lemez, cs, rd formjban. Mikrohullm

berendezsek, televzis lncok anyagai

CuZn30 CuZn33 CuZn37

l a

l a

125 130 140

280 430 290-310 300-360 620

45 12 45 47 0

Jl alakthat, nagyobb szilrdsg anyagok, pl. kondenztor lemez,

cs, ktelemek, csavarok.

CuZn40 400 Kopsll un. Mntz-tvzet.

Rdautomatn megmunklhat.

CuZn39Ni5Mn 140 380 50 Nagyszilrdsg, melegen jl

alakthat.

CuZn28Sn1 CuZn36Pb2-3

160 140

350 340

50 36

Tengervzll gpalkatrszek, kondenztor csvek.

CuZn40Al1Mn1 200 490 30 Jl forgcsolhat, melegen

sajtolhat. Nagy szilrdsg szerkezeti elemek.

CuZn37Si1 Forraszanyag

56

7.4.2. nbronz ntvnyek

Bronzoknak eredetileg csak a rz-n (Cu-Sn) tvzeteket neveztk. Az idk sorn valamennyi rztvzetet bronznak neveztk el a rz-horgany (Cu-Zn) tvzs srgarezek kivtelvel - ezrt ma minden bronznl feltntetjk a f tvzelemet (nbronz, alumniumbronz, szilciumbronz, stb.). A 15. brn a rz-n tvzetek ktalkots llapotbri lthatk. Az nbronzok szvetszerkezetben az ntartalom fggvnyben klnbz fzisok, illetve vegyletek lehetnek jelen. Ezek a kvetkezk:

-szilrd oldat: lapkzepes kbs trrcs, kb. 16 % Sn tartalomig kpes oldani az nt kplkeny, jl alakthat fzis.

-elektronvegylet: Cu5Sn szerkezet, 600C felett jn ltre, kemny, rideg fzis. -elektronvegylet: Cu3Sn8 szerkezet, kemny, rideg fzis. -elektronvegylet: Cu3Sn szerkezet, kemny, rideg fzis.

57

15. bra A rz-n tvzetek ktalkots llapotbri

58

tvzet Rp0,2 MPa Rm MPa A5 % Felhasznls CuSn2 CuSn4 CuSn6 CuSn8

230 250

300 320 350

400-450

60 52 60 55

Szalag, huzal, cs, rem

CuSn10 CuSn12

CuSn8Zn5

180 200

200-350 250-350 200-250

3-10 3-10 4-10

ntszeti tvzetek, armatrk, gp- s csapgy bronzok,

csigakerekek, vrstvzet

CuAl5 CuAl10

CuAl10Fe3Mn CuAl10Fe4Ni4

300 420 450

550-650 600 650

50 60 30 10 12 10

Szalag, huzal, cs, ntvnyek, sajtolt termkek

CuSi3 CuSi1Ni3

250 600

20 12

Korrzill, hegeszthet

CuPb3 CuPb25Sn5 CuPb12Sn10

60 180 200

4 6-8 8

Csapgytvzetek

CuCr1 CuCr1Zn

CuCo1,5Ag1Be0, 4

350 400 705

17 8

Nagyszilrdsg vezetkanyagok

CuBe2NiTi 900- 1000

1110- 1350

2,5 Igen nagy szilrdsg szalag, lemez, ntvny, nem szikrzik

59

Az nbronzok rendszerint 10-14% Zn tartalmak. J kopsllsgukat az -fzisba gyazott, finoman eloszlott, kemny, -fzis biztostja. Sajnos az nbronzok dermedsi hkze nagy (15. bra), ezrt nthetsgk nem kedvez, br zsugorodsuk kicsi (

60

7.4.3. Alumniumbronzok

A rz-alumnium (Cu-Al) tvzet -fzisban lapkzepes kbs szilrd oldat, amely jl nthet. Kis hkzben dermed, nem hajlamos dsulsra. Dermeds s hls sorn zsugorodsa jelents, ezrt fontos, hogy a bemlrendszer jl legyen mretezve, azaz megfelel tpfejeket kell kialaktani az olvadt fm utnptlsra. Az alumnium tartalom nvekedse 8% felett rohamosan emeli az tvzet szilrdsgt, de a szvssg s az alakvltozkpessg ezzel egyidejleg cskken. A tulajdonsgok vltozst a rideg fzis megjelense okozza, amely egyttal kitn siklsi s kopsllsgi tulajdonsgokat is kialakt. Az alumniumbronzok szilrdsgt s hllsgt vas, nikkel illetve mangn tvzssel szoktk nvelni. A 10 % Al tartalm alumniumbronzokat szles krben hasznljk klnfle perselyek, fogaskerekek, drzskerekek, tmszelenck, dugattygyrk s csavarok cljra. Ugyancsak hasznlatosak vz-, s gzvezetkek szerelvnyeihez, szivattyk s gzturbink ntvnyeihez illetve tengerhaj alkatrszek gyrtsra.

7.4.4. Szilciumbronzok

A szilciumbronzokat alacsonyabb ruk miatt fleg az nbronzok helyettestsre hasznljk. Kevsb jl nthetk, de jl hegeszthetk s kitnek a siklsi, kopsllsgi s korrzillsgi tulajdonsgaik. Legtbbszr 3% Si tartalommal kszlnek. lelmiszeripari szerelvnyeket, szennyvztiszttk, fstszrk nttt alkatrszeit ksztik szilciumbronzbl.

61

7.4.5. lombronz

16. bra A rz-lom tvzetek ktalkots llapotbrja

62

7.5. ntszeti horganytvzetek

Az tvzetlen, nttt horgany kis szilrdsg, rideg fm, ezrt ntvnygyrtsra fleg tvzeteit hasznljk. A leggyakoribb tvz az alumnium. Az ntszeti horgany tvzetek a 4-6% Al-ot tartalmaz eutektikus sszettelre plnek, tovbbi rz s magnzium tvzssel. Ezek nvelik a szilrdsgot, de cskkentik az amgy sem nagy alakvltoz kpessget. Fleg nyomsos ntssel ksztett, elektromos s mszeripari szerelvnyeket, gpkocsi alkatrszeket gyrtanak horgany-tvzetekbl.

Forrs: Nmeth rpd ntszet (kzirat)