Proces livenja metala

Lijevanje je jedna od najranijih metoda oblikovanja metala poznatih ljudima. To općenito znači izlijevanje rastopljenog metala u vatrostalni kalup sa šupljinom oblika koji treba napraviti i dopuštanje da se očvrsne. Kadaočvrsnuo, željeni metalni predmet se vadi iz vatrostalnog kalupa ili razbijanjem kalupa ili rastavljanjem kalupa. Stvrdnuti predmet naziva se livenje. Ovaj proces se još naziva i osnivanje, a zove se savremena fabrika koja se bavi livenjem metalnih delovalivnica.

1. Istorija procesa livenja
Proces livenja je verovatno otkriven oko 3500. godine pre nove ere u Mesopotamiji. U mnogim dijelovima svijeta tokom tog perioda bakarne sjekire i drugi plosnati predmeti izrađivani su u otvorenim kalupima od kamena ili pečenim.glina. Ovi kalupi su u suštini bili u jednom komadu. Ali u kasnijim periodima, kada je bilo potrebno napraviti okrugle predmete, takvi kalupi su podijeljeni na dva ili više dijelova kako bi se olakšalo izvlačenje okruglih predmeta.Bronzano doba (oko 2000. p.n.e.) donijelo je mnogo više profinjenosti u proces livenja. Možda je prvi put izmišljeno jezgro za pravljenje šupljih džepova u predmetima. Ova jezgra su bila napravljena od pečene gline.Također, proces cire perdue ili izgubljenog voska bio je u velikoj mjeri korišten za izradu ukrasa i finih radova.

Tehnologiju livenja Kinezi su znatno unapredili od oko 1500. godine pre nove ere. Prije toga, nema dokaza o bilo kakvoj aktivnosti livenja u Kini. Čini se da nisu bili sjajniupoznat s postupkom cire perdue niti ga je u velikoj mjeri koristio, već se specijalizirao za višedijelne kalupe za izradu vrlo zamršenih poslova. Proveli su dosta vremena u usavršavanju kalupa do posljednjeg detalja tako da je to teškobilo kakvi završni radovi bili su potrebni na odljevcima napravljenim od kalupa. Vjerovatno su pravili kalupe za komade koji su sadržavali pažljivo postavljene komade od trideset ili više. U stvari, mnogo takvih kalupa je otkrivenoarheološkim iskopavanjima u raznim dijelovima Kine.

Civilizacija doline Inda je također poznata po širokoj upotrebi livenja bakra i bronze za ukrase, oružje, alate i pribor. Ali nije bilo mnogo poboljšanja u tehnologiji. Od variZa predmete i figurice koje su iskopane sa lokaliteta u dolini Inda, čini se da su bili upoznati sa svim poznatim metodama livenja kao što su otvoreni kalup, kalup za komade i proces cire perdue.

Iako se Indiji može pripisati pronalazak čelika za lončiće, u Indiji nije bilo mnogo kovanog gvožđa. Postoje dokazi da je stvaranje željeza započelo oko 1000. godine prije Krista u Siriji i Perziji. Čini setolivenje gvožđaTehnologija u Indiji bila je u upotrebi od vremena invazije Aleksandra Velikog, oko 300. godine prije Krista.

Čuveni željezni stup koji se trenutno nalazi u blizini minara Qutb u Delhiju primjer je metalurških vještina starih Indijanaca. Dugačka je 7,2 m i izrađena je od čistog kovanog željeza. Pretpostavlja se da je ovo odperiod Chandragupte II (375-413. ne) iz dinastije Gupta. Stopa rđe ovog stuba, koji stoji vani na otvorenom, praktički je nula, a čak i zatrpani dio hrđa izuzetno sporo. Ovomora biti prvo izlivena, a zatim izbijena do konačnog oblika.

2. Prednosti i ograničenja
Proces livenja se uveliko koristi u proizvodnji zbog svojih brojnih prednosti. Otopljeni materijal teče u bilo koji mali dio u šupljini kalupa i kao takav, bilo koji složeni oblik – unutrašnjiili eksterno – može se napraviti postupkom livenja. Moguće je izlivati ​​praktično bilo koji materijal, bilo željezo ili obojeno željezo. Nadalje, potrebni alati potrebni za livenje kalupa su vrlo jednostavni ijeftino. Kao rezultat toga, za probnu proizvodnju ili proizvodnju male serije, to je idealna metoda. U procesu livenja moguće je postaviti količinu materijala tamo gde je tačno potrebna. Kao rezultatsmanjenje težine u dizajnu može se postići.Castingsse općenito ravnomjerno hlade sa svih strana i stoga se očekuje da nemaju svojstva usmjerenja. Postoje određeni metali i legurekoji se može obraditi samo lijevanjem, a ne bilo kojim drugim procesom poput kovanja zbog metalurških razmatranja. Mogu se izraditi odljevci bilo koje veličine i težine, čak i do 200 tona.

Međutim, točnost dimenzija i obrada površine postignuta je normalnoproces livenja u pesakne bi bio adekvatan za konačnu primjenu u mnogim slučajevima. Da se ovi slučajevi uzmu u obzir, neka posebna kastingarazvijeni su procesi kao što je livenje pod pritiskom, čiji su detalji dati u kasnijim poglavljima. Također, proces lijevanja u pijesak je u određenoj mjeri radno intenzivan i stoga su mnoga poboljšanja usmjerena na njega,kao što su mašinsko oblikovanje i mehanizacija ljevaonice. Kod nekih materijala često je teško ukloniti nedostatke koji nastaju zbog vlage prisutne u njimaodljevci od pijeska.

3. Uslovi Casting
U narednim poglavljima će se vidjeti detalji livenja u pijesak, koji predstavlja osnovni proces livenja. Prije nego što uđemo u detalje procesa, definiranje određenog broja riječi iz vokabulara bi biloprikladno.

Flask– Tikvica za kalupljenje je ona koja drži pješčani kalup netaknutim. Ovisno o položaju tikvice u strukturi kalupa, naziva se različitim nazivima kao što su drag, cope i cheek. Sastoji se od drvetaza privremene primjene ili općenito od metala za dugotrajnu upotrebu.
Drag– Donja pljoska za kalupljenje
Cope– Gornja tikvica za kalupljenje
Obraz– Tikvica za srednje oblikovanje koja se koristi u trodijelnom kalupu.
Uzorak– Pattern je replika konačnog objekta koji treba napraviti uz neke modifikacije. Šupljina kalupa je napravljena uz pomoć uzorka.
Linija razdvajanja– Ovo je linija razdvajanja između dvije tikvice za kalupljenje koja čini kalup za pijesak. U podijeljenom uzorku to je također linija razdvajanja između dvije polovine uzorka
Donja ploča– Ovo je ploča koja se inače pravi od drveta, koja se koristi na početku izrade kalupa. Šara se prvo drži na donjoj dasci, po njoj se posipa pijesak, a zatim se vrši nabijanje.
Facing Sand– Mala količina ugljičnog materijala posipana po unutrašnjoj površini kalupne šupljine kako bi se dobila bolja završna obrada odljevaka
Moulding Sand– To je svježe pripremljen vatrostalni materijal koji se koristi za izradu šupljine kalupa. To je mješavina silicijumske gline i vlage u odgovarajućim omjerima za postizanje željenih rezultata i okružujeuzorak prilikom izrade kalupa.
Backing Sand– To je ono što čini većinu vatrostalnog materijala koji se nalazi u kalupu. Sastoji se od korištenog i spaljenog pijeska.
Core– Koristi se za izradu šupljina u odljevcima.
Pouring Basin– Mala šupljina u obliku lijevka na vrhu kalupa u koju se ulijeva rastopljeni metal.
Spure– Prolaz kroz koji rastopljeni metal iz bazena za izlivanje dolazi do šupljine kalupa. U mnogim slučajevima kontroliše protok metala u kalup.
Runner– Prolazi u ravnini razdvajanja kroz koje se reguliše protok rastopljenog metala pre nego što stignu do šupljine kalupa.
Kapija– Stvarna ulazna tačka kroz koju rastopljeni metal ulazi u šupljinu kalupa.
Chaplet– Zglobovi se koriste za podupiranje jezgri unutar šupljine kalupa kako bi se brinuli o vlastitoj težini i savladali metalostatičke sile.
Ohladi– Hlade su metalni predmeti koji se postavljaju u kalup da bi se povećala brzina hlađenja odlivaka kako bi se obezbedila ujednačena ili željena brzina hlađenja.
Riser– To je rezervoar rastopljenog metala koji se nalazi u odljevku tako da vrući metal može teći natrag u šupljinu kalupa kada dođe do smanjenja volumena metala zbog skrućivanja

4. Postupak izrade pješčanog kalupa
Procedura za izradu tipičnog peščanog kalupa opisana je u sledećim koracima:

Najprije se donja ploča postavlja ili na platformu za oblikovanje ili na pod, čineći površinu ravnom. Tikvica za povlačenje kalupa drži se naopako na donjoj dasci zajedno sa dijelom za povlačenjeuzorak u sredini tikvice na dasci. Između uzorka i stijenki tikvice treba postojati dovoljan razmak koji bi trebao biti reda veličine 50 do 100 mm. Preko toga se posipa suvi obloženi pijesakdaska i šara da bi se obezbedio nelepljivi sloj. Svježe pripremljeni pijesak za kalupljenje potrebnog kvaliteta sada se sipa u povlaku i na šaru do debljine od 30 do 50 mm. Ostatak boce jepotpuno napunjena pomoćnim pijeskom i ravnomjerno nabijena da se pijesak zbije. Nabijanje pijeska treba obaviti pravilno kako se ne bi previše zbio, što otežava izlazak plinova,niti previše labav, tako da kalup ne bi imao dovoljno snage. Nakon što je nabijanje završeno, višak pijeska u tikvici se potpuno ostruže pomoću ravne šipke do nivoa rubova tikvice.

Sada, sa žicom za odzračivanje, koja je žica prečnika 1 do 2 mm sa šiljastim krajem, rupe za ventilaciju su napravljene u povlačenju do pune dubine tikvice kao i na šablonu kako bi se olakšalo uklanjanje gasova tokom livenjaučvršćivanje. Ovim je završena priprema povlačenja.

Gotova boca za povlačenje se sada otkotrlja na donju dasku otkrivajući uzorak kao što je prikazano na fotografiji. Koristeći slic, rubovi pijeska oko uzorka se popravljaju i preko njega se postavlja polovica uzorkapovucite uzorak, poravnavajući ga uz pomoć klinova. Tikvica na vrhu kočnice nalazi se ponovo poravnavajući uz pomoć igala. Suvi pijesak za odvajanje se posipa po cijelom lancu i po uzorku.

Na maloj udaljenosti od oko 50 mm od uzorka nalazi se igla za izradu prolaza spruve. Takođe, igla za podizanje po potrebi se čuva na odgovarajućem mestu i slično tome sveže pripremljeni pesak za kalupovanjeposipa se zajedno sa podlogom pijeskom. Pijesak je temeljno nabijen, višak pijeska strugan, a rupe za odzračivanje su napravljene po cijelom dijelu kotača kao i kod prevlake.

Sprue pin i e riser pin pažljivo se izvlače iz tikvice. Kasnije se izlivni bazen seče blizu vrha spruve. Kolo je odvojeno od prevlake i bilo kakvog rastresitog pijeska na interfejsu hvatača i povlačenjaotpora se otpuhuje uz pomoć mijeha. Sada se polovice hvataljke i polovice uzorka povlačenja povlače korištenjem šiljaka za izvlačenje i udaranjem uzorka svuda okolo kako bi se malo povećala šupljina kalupa tako dazidovi kalupa nisu pokvareni uzorkom povlačenja. Vodiči i kapije se pažljivo urezuju u kalupu bez kvarenja kalupa. Svaki višak ili rastresiti pijesak koji se nađe u vodilicama i šupljini kalupa se izduvavadaleko koristeći mijeh. Sada se obložni pijesak u obliku paste nanosi po cijeloj šupljini kalupa i vodilicama, što bi gotovom odljevku dalo dobru površinsku završnu obradu.

Jezgro od suhog pijeska priprema se pomoću kutije za jezgro. Nakon odgovarajućeg pečenja, stavlja se u kalup kao što je prikazano na fotografiji. Kop je zamenjen na prevlaci vodeći računa o poravnanju dva pomoćuigle. Na poklopcu se drži odgovarajuća težina kako bi se osigurala metalostatička sila koja se diže prema gore tokom izlivanja rastopljenog metala. Kalup je sada, kao što je prikazano na fotografiji, spreman za izlivanje.