Formy piaskowe zalewa się ciekłym żeliwem o temperaturze około
A. 1 600÷1 700°C
B. 1 000÷1 100°C
C. 1 300÷1 400°C
D. 700÷800°C
Pytanie z egzaminu CKE, styczeń 2020 (arkusz M.37-SG-20.01).
Temperatura 1 300÷1 400°C jest właściwa dla zalewania form piaskowych ciekłym żeliwem, bo żeliwo musi mieć odpowiednią płynność, żeby dobrze wypełnić wnękę formy, układ wlewowy i cieńsze przekroje odlewu. Samo żeliwo topi się w niższej temperaturze niż stal, ale do zalewania nie wystarczy tylko przekroczyć temperaturę likwidusu. Trzeba jeszcze uwzględnić straty ciepła w kadzi, podczas transportu metalu, przy przelewaniu oraz przy kontakcie z wilgotną lub chłodniejszą masą formierską. W praktyce odlewniczej mówi się o temperaturze zalewania, a nie tylko o temperaturze topnienia. Dla żeliwa szarego, sferoidalnego czy stopowego typowy zakres roboczy często mieści się właśnie w okolicy 1 300÷1 400°C, zależnie od składu chemicznego, grubości ścianek i wymagań jakościowych. Moim zdaniem to jedna z tych wartości, które warto zapamiętać, bo wraca przy analizie wad odlewów. Zbyt niska temperatura może powodować niedolewy, zimne złącza i słabe odwzorowanie kształtu. Zbyt wysoka zwiększa ryzyko przypaleń masy, penetracji metalu w piasek, większego skurczu i pogorszenia struktury. Dobra praktyka branżowa to pomiar temperatury pirometrem lub termoparą zanurzeniową bezpośrednio przed zalewaniem oraz trzymanie się karty technologicznej odlewu. W dokumentacji procesu zwykle podaje się zakres temperatury, a nie jedną sztywną liczbę, bo warunki produkcyjne zawsze trochę pracują.
W tym pytaniu łatwo pomylić temperaturę zalewania z innymi temperaturami spotykanymi w technologii odlewniczej. Zakres 700÷800°C kojarzy się raczej z niektórymi stopami aluminium lub z procesami obróbki cieplnej, ale dla żeliwa jest zdecydowanie za niski. Przy takiej temperaturze żeliwo nie byłoby ciekłym metalem nadającym się do zalania formy, więc forma piaskowa w ogóle nie zostałaby prawidłowo wypełniona. Zakres 1 000÷1 100°C też jest za mały dla praktycznego odlewania żeliwa. Można tu wpaść w pułapkę myślenia, że skoro żeliwo ma niższą temperaturę topnienia niż stal, to wystarczy niewiele ponad 1 000°C. W rzeczywistości potrzebny jest zapas przegrzania, bo metal stygnie już w kadzi, podczas transportu i w samym układzie wlewowym. Bez tego pojawiłyby się niedolewy, zimne złącza, brak ostrości krawędzi i problemy z cienkimi ściankami. Z kolei 1 600÷1 700°C to wartość bardziej zbliżona do temperatur stosowanych przy staliwie albo do bardzo wysokiego przegrzania metalu, a nie do typowego zalewania żeliwa w formach piaskowych. Tak wysoka temperatura w przypadku żeliwa byłaby niekorzystna technologicznie: mocniej niszczy masę formierską, zwiększa ryzyko przypaleń, penetracji metalu w pory piasku, większego utleniania i strat składników stopowych. W odlewni dąży się nie do maksymalnej temperatury, tylko do temperatury dobranej do odlewu. Liczy się skład żeliwa, grubość ścianek, długość drogi płynięcia w formie i wymagania jakościowe. Dlatego poprawny zakres to około 1 300÷1 400°C, czyli wartość zapewniająca płynność metalu, ale jeszcze rozsądna dla formy piaskowej i stabilności procesu.