VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚBRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ

ÚSTAV STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE

FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING

INSTITUTE OF MANUFACTURING TECHNOLOGY

OPTIMALIZACE VÝROBY VOSKOVÝCH MODELŮ -PŘEHLED MATERIÁLŮ A ZAŘÍZENÍ

OPTIMATION OF WAX PATTERN MANUFACTURE - WAX MIXTURES AND EQUIPMENT

BAKALÁŘSKÁ PRÁCEBACHELOR'S THESIS

AUTOR PRÁCE JIŘÍ KUBÍKAUTHOR

VEDOUCÍ PRÁCE prof. Ing. MILAN HORÁČEK, CSc.SUPERVISOR

BRNO 2010

Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství

Ústav strojírenské technologieAkademický rok: 2009/2010

ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE

student(ka): Jiří Kubík

který/která studuje v bakalářském studijním programu

obor: Strojní inženýrství (2301R016)

Ředitel ústavu Vám v souladu se zákonem č.111/1998 o vysokých školách a se Studijním azkušebním řádem VUT v Brně určuje následující téma bakalářské práce:

Optimalizace výroby voskových modelů - přehled materiálů a zařízení

v anglickém jazyce:

Optimation of wax pattern manufacture - wax mixtures and equipment

Stručná charakteristika problematiky úkolu:

Základním předpokladem výroby kvalitního odlitku metodou vytavitelného modelu je zhotoveníkvalitního voskového modelu (rozměry, povrch atd.). To především znamená výběr vhodnéhozařízení a voskové směsi s ohledem na tvar, složitost a velikost budoucí součásti.

Cíle bakalářské práce:

Optimalizace technologie voskových modelů dle konkrétních podmínek slévárny, tj. předevšímvýběr vhodných vosků a parametrů vstřikování.

Seznam odborné literatury:

1. BEELEY, PR. and SMART, RF. Investment Casting. 1st ed. Cambridge: The University Press,1995. 486 p. ISBN 0-901716-66-9.2. DOŠKÁŘ, J., aj. Výroba přesných odlitků. 1. vyd. Praha: SNTL, 1976. 315 s. DT 621.746.3. CAMPBELL, J. Castings. 1st ed. Oxford: Butterworth - Heinemann, 1991. 288 p. ISBN0-7506-1072.4. VOIGHT, RC. Factors Influencing the Dimensional Variability of Investment Castings. InProceedings of the 45th Technical Meeting. Dallas: Investment Casting Institute, USA, 1997, p.42-60.5. HORÁČEK, M. Technologie vytavitelného modelu - technologie pro nové tisíciletí.Slévárenství. Říjen 2001, roč. XLIX, č. 10, s. 570–580. ISSN 0037-6825.

Vedoucí bakalářské práce: prof. Ing. Milan Horáček, CSc.

Termín odevzdání bakalářské práce je stanoven časovým plánem akademického roku 2009/2010.

V Brně, dne 20.11.2009

L.S.

_______________________________ _______________________________prof. Ing. Miroslav Píška, CSc. prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc.

Ředitel ústavu Děkan fakulty

FSI VUT List 4

ABSTRAKT

jejich regenerace a rekonstituce.

ABSTRACT A quality wax pattern is a basic presumption of a quality final casting when using "a lost wax process". Very important is also re-using the waxes through the process of wax recycling and wax reconstitution. Key words wax pattern, wax recycling, wax reconstitution

E

-

2010. 37

FSI VUT List 5

-

s

27.5.2010

FSI VUT List 6

za rady

FSI VUT List 7

OBSAH

Obsa ...7

1 ... 9 1.1 .....9

1.2 Historie..........................................................................................................................10 .11 11 13 2.2.5 . 3.1 Slo .. . . .. ... .. . ...

FSI VUT List 8

s

operace. Je zde m, vlastnostmi a

V ak pracuje a jsou z

FSI VUT List 9

1.1

-netshape

-net-

k . [1]

uje a to s esnost

titan a jeho slitinvyrobeny

. [2]

. [3]

FSI VUT List 10

1.2 Historie

je nT jeden z Byla

ed 5000-ci lety. D kazem jsou pum a kultur (Eufrat, Egypt, Palestina,

lsko, Persie, ie byla p itom

v vosku byla ru n Obr.1.1 ji, v dob

ku, bylo nalezeno dost d kaz o existenci metody vmodelu, p . [4]

Obr. 1.1

vosku.[4]

Obr. 1.2 Odlitek h ebenu ze zlata (300g oblast Dn pru 4. stol. n. l.). [4]

FSI VUT List 11

F - vyrobena

blok. Jeho

prvky vtokov

moho .

propadlin,

bude odlitek.

- j

.

.

osy jsou

. [3]

FSI VUT List 12

.

Obr. 2.1 . [3]

Formy z ch slitin -

ploch formy. -9.

-

- kompliko

-

- [4]

FSI VUT List 13

1. nad teplotou likvidu vosku

2. 1 MPa)

likvidu

8 MPa) pod teplotou likvidu

]

2.2.1

[3]

Obr. 2.2 ]

FSI VUT List 14

D je se tak po

se drobn kTvar strome ku ovliv uje zp sob p

[6]

Obr. 2.3 ]

2.2.3

O model ( ) e ky. (nej ast ji k

mou ka). P

e va obaly jsou z

[7]

FSI VUT List 15

Obr. 2.4 N a

. [3] 2.2.4

Z

1 MPa. Teplota v bojlerkl

[7]

FSI VUT List 16

- min

- - eh e (0,3 0,6 MPa , t = 135 - evem (oh ev navlh poli vysokofrekven - . [6]

Obr. 2.5 ]

2.2.5

ky SiO2 na formu krystalickou, p i sou

900 1200- [6]

Obr. 2.6 ]

FSI VUT List 17

na vzduchu (otev

( na teplot 700-(t sn tzv. teplot nelze aplikovat u forem k sledku transformace k emene p [6]

Obr. 2.7 ]

operace

,

o odlitku

Obr. 2.8 ]

Obr. 2.9 ]

FSI VUT List 18

3 D

Vosk je m stavu, je

jeho historie spoje Ve val

ale pojem vosk byl s je

. [8]

Obr. 3.1 ]

3.1

to komponent byly vyvinuty k . [8]

FSI VUT List 19

stavy. [5]

Obr. 3.2 ]

Z

]

FSI VUT List 20

3.2

edstavu o vlastnostech sm si

praxi by m

Sm s by mi oh evu.

B by m nou pevnost a tvrdost z - p itom by nem

Sm s by m la co nejp esn ji reprodukovat st ny formy a nem la by se na n lepit. Povrch by m

sm s by neme

ivost ve styku s keramickou b e kou.

Sm s by mve sko epin z stane, zp sobuje vady odlitku vm stky.

si v mate by m

Struktura sm si by m

Sm si by mzdravotn

dostate e spl ehled o

s. [6]

FSI VUT List 21

obsah popelovin

viskozitu

dobrou jakost povrchu

regenerovatelnost atd.

gravitace.

Obr. 3.3 ]

Bod tav

.

.

Obr. 3.4 ]

FSI VUT List 22

Viskozita

. Teplota .

rychlosti motoru.

jako graf.

Obr. 3.5 . [10]

Obsah popelovin

. . Vosk s

.

Penetrace

.

po dobu dvou hodin). .

v th mm. [10]

FSI VUT List 23

se voskuobr. 17.

Obr. 3.6

. [6]

]

Obr. 3.7 . [9]

FSI VUT List 24

obr. 3.7

Teplotn

s a tc

]

3.3

P

-

dodavatelem je manipulace s emulzifik

Pln

vho

FSI VUT List 25

ry,

. [11]

Podle p si d

P SI

P lit na dv skupiny - mhmoty.

M - p i model gravita

ast

Je to sm ,

krystalk jehlim i vedle pom rn plasticity zna

P Sm , m i teplot -

popela do 0,1%.

T - na vst ikolisech,

Sm s i pom r ur

smdostate nou

.

FSI VUT List 26

Romonta

Sm kyseliny, hydrokyseliny a jejich esterprysky ice a

n

kalafuna. Kalafuna

T . Pro sm si se nej ast kalafuna s obsahem popela do 0,04 % a teplotou m

SI

prysky ice

vosky a polymery

plnivo

J

ztekucovadla. Lze je podle p vodu d lit na p nt

Obr. 3.8 ]

Vosky a polymery

V s polymery. Polymery

ovliv dp

Plnivo

V si vyzna i opa

FSI VUT List 27

procesu, tj.p i zv r se vzr si

nepln podstatnze sko jejich rem plniva lze

, si. [6]

Obr. ]

. D

Vlivem konkurence a nutnosti popt vka po cenov v hodn ch produktech a dnes

.

Sedimentace

tavu

voda, ker

FSI VUT List 28

Filtrace

plnivo, ker

[5].

Obr. 3.10 ]

FSI VUT List 29

Rekonstituce

J

surovinami, nebo-li

kategorie.

:

65 70%

z . [9]

Obr. 3.11 ]

FSI VUT List 30

4

i

se vst ikolisech (Obr. 4.1), pod pojmem zp zp sob pz

teplota vst

teplota mate zp b hu

vst

rychlost vst

velikost a doba p doba prodlevy (po ukon .[6]

Obr. 4.1 ]

FSI VUT List 31

Obr. 4.2 b hu tlaku v dutin mate i vst

cyklu. [6]

Obr. 4.3 Vst teplota. [6]

FSI VUT List 32

4.2

kon

dv

a lis .

Obr. 4.4 [12].

Obr. 4.5 ].

FSI VUT List 33

, bez

ohledu na typ stroje jsou:

mstroji, tzn. vosku v trysce.

Teplota formy.

Vst

Pr je nejds

Doba vst -

formy v bez

nostmi regulace

e

poskytuje

.

-

jedn

talovat -

FSI VUT List 34

ito po

je tavi

[7]

Obr. 4.6 ]

FSI VUT List 35

li

V

foam je v

pr myslu.

FSI VUT List 36

[1] BEELEY, P.R.; Smart, R.F.: Investment casting, The Institute of Materials, 2002.

[2] eFUNDA. Investment cansting [online]. 2009. [cit. 2010-04-02]. z:

<http://www.efunda.com/processes/metal_processing/invest_casting.cfm>.

[3] . [s.l.], [cit. 2010-04-16]. 30 s. WWW:

<http://u12133.fsid.cvut.cz/podklady/MPL/presne%20liti%20na%20vytavitelny%20model.pdf>.

[5] ,

modelu

[6] VUT Brno : Od [online]. 2006 [cit. 2010-04-26], 46s. [7] slitin Al2009. s.79. [8] Blayson Olefines Ltd. Waxes for Investment Casting - A View from England [online]. 1987 [cit. 2010-05- <http://www.investmentcastingwax.com/downloads/tl1.pdf>. [9] modelu.ppt. . [cit. 2010-04-26], 47s. [10] BOND, David, NISHIKAWA, Koji. Investment Casting Wax Technology [online]. 4. 1. 2006 [cit. 2010-05- z WWW: <http://www.investmentcastingwax.com/downloads/tl5.pdf>. [11] Review of investment casting wax, Foundry Trade Journal, March 2004, Vol.178, No.3612, str. 82-86 [12] MPI Incorporated. Semi-automatic C-frame wax injector [online]. 11. 5. 2007 [cit. 2010-05-25 <http://www.mpi-systems.com/products/PDF/newproduct/55-Smart-Data_Spec-Sheets.pdf#page=1>.

FSI VUT List 37

[13] MPI Incorporated. Large volume wax injection designed for Big part production. [online]. 11. 5. 2007 [cit. 2010-05-25]. Dos<http://www.mpi-systems.com/products/PDF/newproduct/35-Smart-Data_Spec-Sheets.pdf#page=1>. [14] MPI Incorporated. Wax Temperature and its Effect on Pattern-to-Pattern Repeatability [online]. 8. 5. 2007 [cit. 2010-05-2<http://www.mpi-systems.com/media/MPI_Optimizing_Wax_Viscosity.zip>.