Öntészet,
Öntészet, a technologiának az a része, mely a megolvasztott fémeknek v. ezek ötvényeinek formák segítségével való alakítását tárgyalja. Az öntésre alkalmas fémek között legelső helyen áll a nyers- v. öntött vas, higfolyó volta, olcsósága, az öntvény keménysége, sűrüsége és szívóssága miatt. Melléje sorakoznak az ón, cink, ólom, antimon, nikol, acél, aluminium és a nemes fémek közül az ezüst és az arany. Sokkal sűrübben folyók a réz ötvényei, nevezetesen a sárgaréz, a bronz, az aluminiumbronz, a deltafém stb., melyek az öntött vas mellett értékesebb voltuk és véshetőségük miatt az Ö. legfontosabb nyers anyagai közé sorolhatók.
Az öntéshez kell: 1. olyan anyag, melyből a készítendő tárgy negativ mása elkészíthető; 2. az öntendő tárgy alakjának megfelelő minta; 3. a fém megömlesztésére való tüzelő szer és kemence és 4. az öntvény felszinének megmunkálásához való eszközök. Az öntvény megativ mását, az u. n. formát a formázó anyagból készítik. A jó formázó anyag kellékei: 1. készíthessenek belőle olyan alakot, aminő alakja a leöntendő mintának van; 2. a folyó fém nyomásának és kitáguló erejének ellentálljon; 3. legyen oly lyukacsos, hogy az öntéskor fejlődő gőzöket és gázokat átereszsze; 4. annál a hőmérsékletnél, mely a kiöntendő fémnek van, kémiai és fizikai tulajdonságai éppen ne, vagy csak annyira módosuljanak, hogy ez az öntvény minőségére károsan nem hat. Tehát a formázó anyagnak plasztikusnak, szilárdnak, lyukacsosnak kell lenni. A vas- és rézöntő műhelyek legfontosabb formázó anyaga a homok.
A sovány homokot agyaggal keverik, hogy plasztikusabb legyen, 11/2-2% teljesen elég, több agyag a forma lyukacsosságát befolyásolná. Ha kövér a homok, soványabb homokkal vagy szénporral elegyítik vagy kiégetik és megőrlik. A már többször használt homokhoz célszerü, sőt szükséges, plsztikusságának fentartása végett friss homokot keverni. A durvább öntvények formahomokjához (az öntvények neme szerint különböző mennyiségben) mindig kevernek faszénport, hogy a forma elég lyukacsos legyen. A homokformák felületét rendesen finoman őrlött faszénporral, az agyagformákat pedig nedves feketítővel vonják be, hogy tűzállóbbak legyenek. A nedves feketítőt iszapolt grafitból v. fahamuból készítik. Hogy a feketítő jól tapadjon, agyaglisztet kevernek hozzá, mig csak szirupsürüségü nem lesz. Mások rozslisztet kevernek hozzá és a keveréket megfőzik. Jó a trágyalékeverék is, nagy ammoniáktartalma miatt. Ez a szárítás következtében gyorsan elszáll és a feketítőt finom por alakjában visszahagyja. Ugyanilyen hatása van a szalmiákoldatnak is. A kész feketítőt szitán átszűrik, hogy darabos részei kiváljanak. Azt a formahomokot, melynek nagyobb agyagföld-tartalma van, masszának nevezzük. A masszának kötő ereje nagyobb, mint a homoknak, csakhogy a belőle készített formák nem eléggé lyukacsosak. Ezért öntés előtt a formákat jól megszárogatjuk, hogy viztartalmuk részben v. egészben elszállhason. Hogy a massza a szárogatás vagy égetés közben repedéseket ne kapjon, soványító szerekkel, u. m. durvább quarc, illetve chamotte igen lyukacsossá teheti a masszát, csakhogy a melegben a kovasav és agyagföld összeolvad, a forma nem lesz elég tűzálló. Ebből az okból a jobban kiégetendő és több olvadt fémet magukba záró formák masszája gazdagabb agyagföldtartalmu legyen, mint a kisebb méretü tárgyaké. Néha a masszát, már használt massza, porrá tört chamotte-téglák és tégelyek v. koksztörmelék és friss massza keverékéből készítik. Mivel a masszának előkészítése, a formák előállítása és szárítása nemcsak hosszadalmas, hanem költséges is, a masszaformázást nem használják oly mértékben, mint a homokformázást.
Az agyag a legképlékenyebb formázó anyag, csakhogy tömöt, kevéssé lyukacsos és a szárítás következtében térfogatát változtatja meg. Az agyagot lyukacsossá lóganajjal, tehén- és borjuszőrrel, pelyvával stb. tehetik. Ezek az anyagok a forma szárításakor vagy elpárolognak v. elégnek apró lyukacsokat hagyván hátra, melyek a forma repedés nélküöli összehuzódását és a keletkező gázok elillanását teszik lehetővé. Különösen jó a lóganaj már jelzett tulajdonsága és erős kötőereje miatt. Ezt néha 60-100 térfogat mennyiségben keverik az agyaghoz. Finomabb öntvényekhez marhatrágyát, még finomabbakhoz borjuszőrt vesznek. A természetben található agyagot ugy amint van, nem használhatják, előbb szárítással, őrléssel és keveréssel egynemüvé teszik, ezután megnedvesítik és vagy lábbal vagy alkalmas gépekkel meggyúrják, mi közben a már említett anyagokkal keverik öszsze. A formázáshoz használt agyagot annyi vizzel keverik össze, hogy a kézre és a formázó szerszámokra tapadhasson, mert csakis igy használhatják ki az agyag képlékenységét. A könnyen ömlő fémeket, jelesen a cinket, ónt, ólmot s ezek ötvényeit réz- vagy vasformákba, az u. n. kokillákba (l. o.) öntik; ezek ugy vannak szerkesztve, hogy könnyen összerakhatók és szétszedhetők legyenek. Használják a gipsz- és palaformákat is.
Mintáknak nevezzük azokat a testeket, melyeket a formázó anyagokba beformáznak, hogy a leöntendő tárgy negativ alakját megkaphassák. A minták anyaga igen sokféle lehet. A finomabb mintákat főképen mintaviaszból készítik, mely fehér viasz, terpentin, faggyu vagy zsír, minimum és cinkfehér keverékéből való, hogy plasztikus, halványvörös és puha legyen, száradás után pedig merevvé, törékenynyé ne váljék. A durvább tárgyak mintáit, különösen akkor, ha formázó anyagul agyagot használnak, agyagból készítik. Mind a viasznak, mind az agyagnak ama jó tulajdonsága van, hogy a árgy alakját mintázás közben is módosíthatják, csakhogy egyszernél többször nem használhatók, már pedig a tömegtermelés mai időszakában az a cél, hogy egy tárgyból minél többet készítve, az áruik olcsók legyenek. Ily állandó minták készítésére legjobb a fa. A díszítményi részletek mintáit jól kiszáradt, ág- és göbmentes, rövid rostszálu fából, nevezetesen dió-, alma-, körte- és kőrisfából készítik. A rövid rostszálu, tömött keményfák a minta kifaragásakor sima felszinüek maradnak és nem vetemednek meg oly könnyen, mint a puha fák. A díszítmények famintáit többnyire természetes állapotukban hagyják, hogy a bemázolással a minta finomabb részei el ne tömődjenek, néha azonban firnászszal kenik be, hogy a nedvességtől óva legyenek. Az építmény- és a gépöntvények mintáit puha fából készítik, errea célra a fenyő-, a nyír-, a hárs- és az égerfa alkalmas. Ezeknek a fáknak hosszu rostszálaik vannak, kellő tömöttség mellett súlyuk aránylag csekély, megmunkálásuk könnyü, felületük pedig sima marad, ugy hogy a forma üregéből ennek megsértése nélkül emelhetők ki. Mielőtt a minták készítéséhez fognának, a fát vagy a jelentékeny hőmérsékletü mintaasztalos-műhelyben, vagy külön e célra berendezett gőzzel vagy más módon fűlő szárítókemencében kiszikkasztják. A szárítás gyorsabbá és tökéletesebbé tétele céljából ezeket a kemencéket szellőzőkkel szerelik fel. a szárítás sokkal gyorsabb és a feldolgozás sokkal könnyebb, ha a fát már előzetesen kisebb deszkákká darabolták fel. Ezek a deszkák a fatörzsből a tengelylyel párvonalasan és a fatörzstükör irányában vágandók ki, mert ezeknek a deszkáknak megrövidülése a rostszálak irányában csekélyebb és nem is repednek oly könnyen. A repedések meggátlása céljából célszerü a végeket papirossal beragasztani. Ha sok apró minta és gyakorta készítendő, célszerü ily apró fadarabkákat készletben tartani, hogy jól kiszáradhassanak. A mintatest épsége csak ép és jó anyag alkalmazásával biztosított. A minták összeállításakor különös gond fordítandó az egyes darabok rostszálainak oly kombinált, egymást keresztező elhelyezésére, hogy a minta meg ne vetemedhessék. Minél apróbb részekből enyvesztik össze a tárgyat, annál jobb; gondot kell fordítani arra is, hogy a felszinen levő rostszálak az illető rész síkjával párvonalasan helyezkedjenek el. A minta belében levők pedig a burkolat rostszálaira merőlegesen álljanak. Jó ha a minták felszinét befestik, mert ez védi a nedvességtől.
A famintákon kivül használnak réz-, cink-, ón-, ólom- és antimón-ötvényekből készített fémmintákat is. Minél keményebb az ötvény, annál tovább tart, csakhogy nagyon nehéz vésni. A lágyabb ötvények könnyebben munkálhatók meg, azonban hamar kopnak. Öntött helyett néha vert vas- vagy rézmintát használnak. A minta mindig nagyobb legyen annál, mint amekkorára az öntendő tárgyat készíteni akarják, mert a fémek cseppfolyós halmazállapotukban nagyobb helyet foglalnak el, mint szilárd halmazállapotukban. Ez a zsugorodás:
a hosszságnak.
A fémek megolvasztására leginkább fát, szenet, kokszot, gázt s néha petroleumot is használnak. A fát, barnaszenet, kőszenet, gázt és a folyékony tüzelőt lángállókban vagy lángkemencékben, a kokszot aknás és tégelykemencékben értékesítik. A lángálló oly olvasztó kemence, melynek tűzfészkét és olvasztó terét az u. n. tűzpart választja el s a tűzfészekből felszálló égéstermékek a tűzparton átcsapva, az olvasztó tér felett vonulnak el s végre a kéménybe áradnak. A tűzfészket és munkateret a célnak megfelelő boltozattal fedik be. Hogy a láng jobban érje a fémet, a boltozatot lefelé görbítik, azonban Siemens kimutatta, hogy a magas boltozat jobb, mert az égést nem gátolja (a szabad lángolás elmélete). Az aknás kemence rendesen hengeralaku, melybe a fémet és a tüzelőszert (kokszot vagy faszenet) változó rétegekben halmozzák fel s a tüzet fuvókkal szitják. A tégelykemence láng- v. aknás kemence lehet, melyben a fémet tűzálló edénybe, az u. n. tégelybe rakva, olvasztják meg. A vasat lángállókban vagy aknás kemencében, a bronzot, ónt, cinket és britanniafémet tégelykemencében olvasztják meg.
Újabban használják az elektromos olvasztó kemencéket is; ezek rendesen vályu- v. aknaalaku edények, melybe a pozitiv és negativ elektroda nyulik; sokszor az edényt vasból készítik s ez alkotja az egyik elektrodát. A két elektroda közt áthaladó áram megolvasztja a fémet. (L. Aluminium.) A megömlött fémet a formázó anyagtól alakított fomába öntik. A formát amint említettük, a minta segítségével készítik el, ezt a munkát nevezzük formázásnak. A formának arra a helyére, melyet fémmel kiönteni nem akarnak, teszik az u. n. magot, mely jobbára formázó anyagból készül és alakja megfelel a készítendő öntvény üregének.
A fontosabb öntő anyagok olvasztására való kemencék szerkezetéről és a formázó anyag mivoltáról az alábbi összeállítás tájékoztat.
Amint látjuk, a homokba való formázás a legfontosabb, ennek és részben az agyagba és masszába való formázásnak több módját különböztetjük meg. Van 1. nyilt, 2. fedett talajformázás, 3. szekrény-, 4. mag- és 5. sablon-formázás.
A nyilt talajformázás a formázásnak az a módja, midőn a mintát a talaj homokjába formázzák be és a nyitott ürt öntik ki fémmel. Formázás előtt a talajt kellően megegyengetik, vizmértékkel vizszintezik s ezután beverik a mintát. A fedett talajformázás az előzőhöz teljesen hasonló, csak a forma űrét fedik be formaszekrénynyel, mely öntött vasból v. fából készül s keresztbordákkal van merevítve, hogy a homokot megtartsa. Néha a formaszekrénybe a forma egyes részeit be is formázzák.
A formaszekrény pontos vezetésére és helyes beállítására vezetőléceket vernek a talajba. A fedett talajba formázott tárgyak felszine sokkal simább és egynemübb lesz. Mind a nyilt, mind a fedett talajformákat az öntés közben keletkező gázok és gőzök elvezetése céljából dróttal megszurkálják. Szekrényekbe formázzák mindazokat a tárgyakat, melyek két v. több darabból valók és díszesebb felszinük gondosabb munkát kiván. A szekrényeknek legyen vezető csapjuk, hogy pontosan egybe illjenek. A szekrényformázás a legfontosab az öntőformák készítése dolgában s nagyjában a következő fogásokból áll. A két részből való minta csap nélküli felét ráfektetik a formázó deszkára és ezután beborítják a felül-alul nyilt s a tárgy alakjához igazodó ormaszekrénynyel. Ennek megtörténte után a mintát beporozzák és befedik finom homokkal, melyre durvább homokot lapátolnak s aztán vasfejü fadarabbal megtömködik. Megtömés után a felesleges homokot vasvonalzóval lesúrolják és a szekrény felső részére deszkát tesznek. Most az alsó és felső deszkát megfogva, a szekrényt megfordítják, az előbb alul levő minta-deszkéát félre (teszik és a mintára ráillesztik annak másik csapos) felét és a formaszekrényre pedig annak (csapos) párját. Most szénporral vagy boszorkányliszttel beporozzák a forma és minta szabad részeit és a már leirt módon megtöltik homokkal a formaszekrény másik felét is. Ha ez megtörtént, a formaszekrényeket kalapácscsal megveregetik és a felsőt az alsóról leemelik, azután a mintákat távolítják el a homokból, mely célból annak széleit vizzel megnedvesítik, mert ekkor könnyebben csúszhat ki a homokból. A minta eltávolítása utána hibás részeket a formázó szerszámokkal kiigazítják s a beöntő nyilásokat kivágják, ha ilyeneknek megfelelő csapok a mintán nem volnának.
Újabban a kurrens tárgyak készítésére formázó gépeket is használnak. A munkát formázó lapokkal is gyorsíthatják, melyek ugy készítvék, hogy a minta egyik fele a lap egyik, másik fele a másik oldalon van s a lapot két szekrény közé helyezve formázzák be annak felszinéből kiemelkedő részeit. Abban az esetben, ha a homok megsértése nélkül nem lehetne a formaszekrényt a mintáról leemelni, a megfelelő helyre kövérebb homokból készített magdarabot tesznek. Ha két magdarab egymást érintené, az érintkező helyeket izolálják. Az igy beborított mintát finom faszénporral beporozzák és ezután megfelelő nagyságu formaszekrénybe beformázzák. A beformázás után a felső szekrényt leveszik az alsóról és ezután az egyes magdarabokat a mintáról leszedve átrakják a forma megfelelő részébe, végül kiveszik a mintát és a magdaraboknak szegekkel történt megerősítése után a két szekrényt újra összeillesztik. Sokszor kellően alakíott formaszekrénynyel és megfelelően szétvágott mintával a drága magformázás megtakarítható.
A sablonformázás célja nagyobb méretü formáknak drága minták nélküli elkészítése. A sablonformázáshoz különösen alkalmasak a forgásfelületek. Nagyobb tárgyak beformázására külön sablontartót használnak. A készítendő tárgy alakját fából kivágják és merőlegesen álló oszlop körül forgatva, a homokot kialakítják. A sablonformázás az agyagformák készítésében is fontos. A formázás különleges módja a viaszformázás, mely abból áll, hogy az öntendő tárgy mását viaszból kimintázzák és agyagba beformázzák, mire az agyagot kiégetik, hogy belőle a viasz kiolvadjon. A viasz helyén maradt ür alkotja a formát. Igy készítik a harangok díszítményei részleteit, a kisebb szobrokat s általában azokat a bronzzal vagy más fémmel kiöntendő formákat, melyek igen nehéz megformázást kivánnak.
Bárhogyan készítsék is a formát, fontos az, hogy a fém beöntésére megfelelő nyilás legyen, melyet oly nagyra kell szabni, hogy a zsugorodó fém még olvadt fémet szivhasson le, mert különben az öntvény lyukacsos lesz. A formának ezt a részét beöntő tölcsérnek és ennek helyén keletkező meddő fémdarabot vendégfejnek elvesztett fejnek) nevezik. A gázok eltávolítása céljából légvezető csatornákat, u. n. légsípokat is kell hagyni. Öntéskor a formaszekrényeket súlylyal kell megterhelni, hogy a fém nyomása fel ne emelje a felső szekrényt.
Öntés után a tárgyat a formából kiveszik és az öntelékektől (vendégfej, a szekrények összeillesztésénél keletkező u. n. varratok) és rátapadt homoktól megtisztítják, mely célra vésőket, drótkeféket és homokfuvókat használnak. Ezután következik a befestés, finomvésés v. a felszini megmunkálás egyéb módja. L. még Ónöntészet.
