W związku z tym, że większość odlewów w przeliczeniu na masę, wykonywana jest w formach piaskowych, to wpis będzie dotyczył stosowanych układów wlewowych w tych formach. Na początku należy wyjaśnić czym są układy wlewowe i jakie funkcje spełnia w odlewie. Tak więc układ wlewowy jest systemem kanałów wykonanych w formie odlewniczej w celu doprowadzenia ciekłego metalu do ustalonych miejsc wnęki formy. Pełni on funkcję zapobiegającą dostaniu się zanieczyszczeń i żużla do wnęki formy oraz ma za zadanie uzyskanie odpowiedniego rozkładu temperatur metalu w formie w celu regulowania zjawisk cieplnych podczas krzepnięcia i stygnięcia odlewu.

Układy wlewowe składają się z różnych części, które można łączyć w różne kombinacje zależnie od zastosowanego metalu i rodzaju formy odlewniczej. Do podstawowych elementów układu wlewowego zaliczamy: zbiornik wlewowy, wlew główny, wlew rozprowadzający, wlew doprowadzający, elementy pomocnicze (ilustracja 1) [2].

Ilustracja. 1 Elementy układu wlewowego dla odlewów wykonywanych w formach piaskowych.

Zbiornik wlewowy w postaci czaszy-zbiornika lub lejka ma za zadanie przyjęcie strugi ciekłego metalu i wprowadzeniu jej do wlewu głównego. Zbiornik wlewowy ma za zadanie również zatrzymanie zanieczyszczeń znajdujących się w roztopionym metalu (żużla).

Wlew główny zazwyczaj o kształcie walca lub stożka zakończony jest zbiornikiem, tzw. podstawą wlewu głównego. Podstawowym zadaniem jakie powinna spełniać jest do niedoprowadzenia do lokalnego spadku ciśnienia w strudze metalu. Zapobiega to zasysaniu powietrza z porów masy formierskiej do jej wnętrza. Z wlewu głównego struga metalu rozprowadzana jest przez wlew rozprowadzający, którego celem jest rozprowadzenie metalu oraz zatrzymanie tlenków i zanieczyszczeń płynących na czole strugi.

Wlew rozprowadzający w literaturze oraz w żargonie często jest określany mianem belki żużlowej. Po odpowiednim wypełnieniu metalem wlewu rozprowadzającego metal wpływa do wlewu doprowadzającego. Zazwyczaj do jednego odlewu wymagany jest co najmniej jeden wlew doprowadzający, jednakże doprowadzenie metalu w odpowiednie rejony odlewu wymaga stosowania większej liczby wlewów doprowadzających. Po wpłynięciu metalu do przekrojów wlewów doprowadzających metal zaczyna wypełniać wnękę formy odwzorowującą kształt odlewu. Po wypełnieniu metalem układu wlewowego i układu wlewowego następuje krzepnięcie metalu. Podczas krzepnięcia metal się kurczy, co powoduje powstawanie wad typu skurczowego w odlewnie. Przeciwdziałać temu można stosując odpowiednie zasilanie odlewów np. poprzez stosowanie masywnych części odlewów zwanych nadlewami.

Prawidłowo zaprojektowany układ wlewowy zapobiega powstawaniu wyżej opisanych wad. Projektowanie układu wlewowego niezależnie od metody odlewania sprowadza się do obliczenia wszystkich przekrojów układu wlewowego co jest skorelowane z optymalnym czasem zalewania. W następnym kroku określamy geometrię innych elementów układu wlewowego [1].

Układy wlewowe – lokalizacja

Przy wyborze typu układu wlewowego należy zwrócić uwagę na odpowiednie usytuowanie odlewu względem układu wlewowego. Odpowiednie położenie odlewu ułatwia wykonanie wnęki formy przez modele, zapewnia łatwe zasilanie i zalewanie odlewu oraz sprzyja uzyskaniu wysokojakościowego odlewu. Typowe usytuowania układu wlewowego względem odlewu pokazana na ilustracji 2.

Ilustracja 2. Układy wlewowe – rodzaje doprowadzenia metalu w formach piaskowych na podstawie [3]

Górny układ wlewowy (rysunek 1 a,b) zapewnia najlepsze zasilanie odlewu. W małym stopniu sprzyja powstawaniu miejscowych przegrzań metalu co powoduje brak powstawania wad odlewniczych związanych z tym zjawiskiem. Jest prosty do wykonania dla odlewów małych o małej lub średniej grubości ścianki. Z pośród przedstawionych typów układu wlewowych charakteryzuje się największym uzyskiem odlewniczym. Układ wlewowy jest niewielkich rozmiarów lub wręcz jest umiejscowiony nad odlewem jak na rysunku 1 b.

Główną wadą układów wlewowych górnych jest uzyskanie bardzo turbulentnego przepływu strugi metalu, gdyż metal spada z dużej wysokości. Podczas takiego przepływu może nastąpić erozja formy lub częściowe uszkodzenie wnęki co może powodować szereg wad związanych z przywieraniem masy formierskiej do odlewu. Druga wadą tego typu układów jest brak możliwości zatrzymania zanieczyszczeń gdyż metal bezpośrednio wpływa do wnęki formy. Można temu zapobiegać stosując różnego rodzaju filtry znajdujące się nad odlewem (rysunek 1b). Zapobiega to przedostawaniu się tylko zanieczyszczeń znajdujących się w metalu, natomiast nie chronią przed zanieczyszczeniami powstającymi w skutek utleniania się metalu. Stopień utlenia wzrasta znacząco gdy średnica strugi się zmniejsza a wysokość odlewu rośnie.

Boczny układ wlewowy (ilustracja 1c) zmniejsza ryzyko uszkodzenia formy podczas zalewania. Układ ten charakteryzuje się gorszym uzyskiem odlewniczych. Prawidłowo dobrany znajduje zastosowanie dla masywnych odlewów mających niedużą wysokość.

Dolny układ wlewowy (ilustracja 1d) zapewnia najbardziej spokojne zapełnienie formy, co przekładna się na najmniejsze ryzyko uszkodzenia wnęki podczas zalewania. Zastosowanie tego typu układu stwarza warunki do otrzymania wysokojakościowych powierzchni znajdujących się w dolnych częściach odlewów o dużych wysokościach. Stosujemy do odlewów z metalów o dużym powinowactwie do tlenu, takich jak aluminium, magnez itp. Wadą tego typu układu wlewowego jest powstawanie przypaleń i pęknięć na gorąco w przypadku odlewów cienkościennych.

Kombinowany układ wlewowy (ilustracja 1e, 1f) stosujemy w przypadku masywnych odlewów o znacznej wysokości. Zapewnia zasilanie takich odlewów z różnych poziomów. Układ ten charakteryzuje się najmniejszym uzyskiem odlewniczym, oraz miejscowym doprowadzeniem metalu. Uszkodzenie formy podczas zalewania jest porównywalne jak w przypadku dolnego układu wlewowego, czyli bardzo mało prawdopodobne.

Prawidłowo dobrany układ wlewowy powinien zapewnić wykonanie wysokojakościowego odlewu pozbawionego wad odlewniczych. Należy pamiętać że jest wiele innych czynników które mogą mieć wpływ na ostateczną jakość odlewu.

Literatura

1. Perzyk M., Waszkiewicz S., Kaczorowski M., Jopkiewicz A.: Odlewnictwo. Warszawa WNT 2000
2. Mały Poradnik Odlewnika. Warszawa: WNT 1974
3. B. B. Guljaev: Teoria procesów odlewniczych. Warszawa WNT 1963