Odlewanie w formy skorupowe i trwałe

Forma skorupowa cechuje się grubością ścianek rzędu od 6 do 10 mm. Wykonywana jest z masy piaskowej z dodatkiem spoiwa z żywic syntetycznych.

Metoda ta polega na tym, iż płytę metalową zazwyczaj żeliwną z ułożonym na niej modelem, zasypuje się piaskiem kwarcowym zmieszanym z syntetyczną chemoutwardzalną żywicą. Przykładem takiej żywicy jest żywica fenelowolformaldehydowa typu nowolakowego, znana pod nazwą żywic „SK”^17-9. Utwardzając się, spaja ona piasek wytwarzając cienką skorupę.

Ciepło pochodzące z płyty modelowej, powoduje topienie piasku wymieszanego z żywicą. Tworzy się w ten sposób powłoka, wiernie odtwarzająca kształty powierzchni modelu. Po osiągnięciu powłoki o grubości od 6 do 10 mm, nadmiar nieogrzanej przez model masy jest usuwany. Płytę razem z uzyskaną powłoką, podgrzewa się np. w piecu, do temperatury utwardzania żywicy.

Następnie po utwardzeniu, zdejmuje z płyty otrzymaną powłokę. Analogicznie wytwarza się drugą połowę formy skorupowej. Zaciskami lub klejem termo bądź chemoutwardzalnym łączy się ją z pierwszą. Gdy zachodzi taka potrzeba, we wnęce pomiędzy skorupami montuje się rdzeń także wykonany tą samą metodą.

Gotową formę umieszcza się w stalowym pojemniku zastępującym skrzynki formierskie. Przestrzeń pomiędzy formą, a wewnętrznymi ściankami pojemnika jest zasypywana piaskiem oraz lekko zagęszcza i następnie zalewana metalem. Po wystudzeniu odlew wybija się krusząc formę skorupową.

Powierzchnia odlewów kokilowych jest o wiele gładsza od wykonanych w formach piaskowych, ma też większą dokładność wymiarów.

Formy metalowe do nieskomplikowanych odlewów zbudowane są z dwóch części. Dla złożonych stają się bardziej skomplikowana i składająca się z wielu elementów w tym także rdzeni, odzwierciedlających pustki oraz otwory. Rdzenie wykonuje się z metalu lub gdy niema możliwości wyjęcia go z pustki wewnątrz odlewu, z piaskowej masy rdzeniowej. Przy odlewaniu stopów trudnotopliwych takich jak brąz czy żeliwo, rdzenie także wykonuje się z piaskowej masy rdzeniowej.

Wnęki formy pokrywa się warstwą ochronną, np. sadzy z kopcącego płomienia palnika acetylenowego. Metoda ta umożliwia pełną automatyzację procesu produkcyjnego.

Proces odlewania w formy trwałe przebiega podobnie do odlewania w formy piaskowe oraz do odlewania ciśnieniowego. Tak jak w przypadku odlewania w formy piaskowe, tutaj także stopiony metal wlewa się do formy, która jest zaciśnięta oraz czeka się, aż materiał ostygnie i zestali się w pożądanym kształcie. Jednak formy piaskowe po każdym cyklu zużywają się i są niszczone. Odlewanie w formy trwałe, podobnie jak odlewanie ciśnieniowe wykorzystuje formy metalowe (matryce), zwykle wykonana ze stali lub żeliwa umozliwiające ich ponownie wielokrotne (nawet przez kilka tysięcy cykli) użycie. Ponieważ stopiony metal wlewa się do formy, gdyż metoda ta nie wymusza wtryskiwania metalu, odlewanie w formy trwałe jest często określane jako odlewanie grawitacyjne. Sam proces odlewania składa się z następujących etapów:

• Przygotowanie formy – forma jest wstępnie podgrzewana do około 150 do 260^oC, aby umożliwić lepszy przepływ metalu i zmniejszyć defekty wykonanego odlewu. Następnie na powierzchnie wnęki formy nakłada się powłokę ceramiczną, ułatwiającą usuwanie części oraz wydłużającą żywotność formy.
• Montaż formy – forma składa się z co najmniej dwóch części tj. dwóch połówek formy oraz koniecznej liczby rdzeni, używanych do tworzenia złożonych elementów. Na tym etapie rdzenie są wkładane, a połówki formy są zaciskane razem.
• Wlewanie metalu – stopiony metal wlewa się powoli z kadzi do formy przez wlew na górze formy. Metal przepływa przez system prowadnic i wchodzi do gniazda formy.
• Chłodzenie – stopiony metal może ostygnąć i zestalić się w formie.
• Otwieranie formy – po zestaleniu metalu, dwie połówki formy są otwierane, a odlew jest usuwany.
• Przycinanie – podczas chłodzenia, metal w systemie prowadnic oraz wlewu zestala się z odlewem i właśnie ten nadmiar materiału jest teraz odcinany.