LJEVARSTVO 2011J S O 0

UVOD

Lijevanje - postupak (engl. Casting, njem. Giesserei) taljenje metala, ulijevanje u kalup pod utjecajem gravitacije ili druge sile, te skruivanje. Kalupna upljina

blik j dlj koblikuje odljevak.

Odljevak - proizvod (engl. Casting, njem. Giessprodukt)

PREDNOSTI: Sloena geometrija vanjskog i unutarnjeg dijela Mogue je dobiti dimenzijski toan oblik (net shaped) Mogue je dobiti dimenzijski toan oblik (net-shaped) ili priblino toan oblik (near net shaped) Mogue proizvesti vrlo velike odljevke Bilo koji metal Bilo koji metal Mogua masovna proizvodnja Velik raspon dimenzija od 1g do 250 tona

NEDOSTACI: Ogranienja u mehanikim svojstvima, poroznost Dimenzijska tonost, kvaliteta povrinej , p Opasnosti u proizvodnji Utjecaj na okoli

PRIMJENA ODLJEVAKA

Najvaniji partneri ljevake industrije su:

1 A bil k i d ij

Najvea primjena je u automobilskoj industriji sa 40% eljeznog lijeva i

1. Automobilska industrija

2. Strojogradnja

3 G i k i d t ij i t j i

j j g j80% aluminijskog lijeva.

U jedan automobil ugraeno je vie od 100 odljevaka.

3. Graevinska industrija i strojevi

4. Medicina

5 Brodogradnja

j

Veina tehnikih sklopova, nezamisliva je bez odljevaka.

5. Brodogradnja

6. Tranika vozila

7 Energetika7. Energetika

8. Zrakoplovna i svemirska industrija

9 Lijevanje umjetnikih skulptura9. Lijevanje umjetnikih skulptura

KLASIFIKACIJA PROCESA LIJEVANJA METALA

LIJEVANJE U PIJESAK

KOLJKASTI LIJEV

LIJEVANJE U JEDNOKRATNE

LIJEVANJE U PUNE KALUPE

TONI (PRECIZNI) LIJEV

LIJEVANJE

KALUPETONI (PRECIZNI) LIJEV

LIJEVANJE U KALUPE OD GIPSA

LIJEVANJE U KERAMIKE KALUPELIJEVANJE METALA

LIJEVANJE U KERAMIKE KALUPE

VAKUUMSKO KALUPLJENJE PIJESKA

LIJEVANJE U KOKILNI LIJEVSTALNE KALUPE TLANI LIJEV

CENTRIFUGALNI LIJEV

Udjeli pojedinih ljevakih postupaka-SAD 2009(po masenom udjelu odlivenog metala)

koljkasti

Tlani9%

Precizni7%

Centrifugalni7%

o j ast6%

Pijesak60%Kokilni

9%

60%

70%

%Kokilni11%

P i i

Cent ri f ugal nikol j kast i60%

40%

50%

60%Pi j esak

60%Koki l ni

11%

Tl ani

9%

Preci zni

7%

7% 6%Pijesak

Kokilni

Tlani

11% 9%

20%

30% Precizni

Centrifugalni

koljkasti9% 7% 7% 6%

0%

10%

Pijesak Kokilni Tlani Precizni Centrifugalni koljkasti

koljkasti

PREGLED

Ljevaonica je pogon opremljen za: proizvodnju kalupa taljenje i obradu taline provoenje postupka lijevanja ienje i obradu odljevakaienje i obradu odljevaka antikorozivnu zatitu

Lj j d ik lj i i

Otvoreni kalup

Ljeva je radnik u ljevaonici

Otvoreni kalup za jednostavne odljevkep j jZatvoreni kalup za sloene odljevke

Prolaz za rastaljeni metal uljevni sustav koji vodi u kalupnu upljinukoji vodi u kalupnu upljinu

Dvije vrste kalupa jednokratni i stalniZ t i k lZatvoreni kalup

DVIJE GLAVNE KATEGORIJE

1. Postupci s JEDNOKRATNIM KALUPIMA

kalupe je potrebno nakon

Pjeani lijev (Dalekovod)

kalupe je potrebno nakon lijevanja unititi kako bi se izvadio odljevak

- Kalupni materijali pijesak, gips i slini materijali + e i o+dodacii slini materijali + vezivo+dodaci

- Za sloenije oblike odljevaka konstrukcijskih elemenata

Toni (precizni) lijev (HS Produkt)

2 Postupci sa STALNIM KALUPIMA kalup se koristi puno puta za2. Postupci sa STALNIM KALUPIMA kalup se koristi puno puta za proizvodnju velikog broja odljevaka stalni kalup naziva se kokila

Kalup je izraen od metala ili rijee od grafita za eline odljevkeKalup je izraen od metala ili rijee od grafita za eline odljevkeOgranien oblik odljevkaTrajni kalupi su isplativiji u visokoserijskoj proizvodnji

Tlani lijev (Lipovica)

Nepomini dio Pomini dio kalupa Odljevak rebra radijatora

OSNOVNA OBILJEJA KALUPA

Kalup:

UE

Kalup: gornjak (engl. Cope) i donjak (engl. Drag)

Kalupnik posuda okvirKalupnik posuda, okvirRazdjelna linija linija koja

razdvaja gornjak i donjakModel kalupna upljinaUljevni sustav aka, spust,

razvodnik, ue RAZVODNIK

Pojilo izvor taline kako bi se nadoknadio materijal jer tijekom skruivanja dolazi j jdo smanjenja volumena

KORACI PRI LIJEVANJU

Oblikovanje kalupne upljine- Kalupna upljina oblikuje se sabijanjem kalupne mjeavine oko modela

Model (koji je eih dimen ija od konanog proi oda radi smanjenja- Model (koji je veih dimenzija od konanog proizvoda radi smanjenja volumena tijekom skruivanja) se uklanja iz kalupa

- Kalupna mjeavina je vlana i sadri vezivo kako bi zadrala oblik

Jezgre u kalupnoj upljini- Kalupna upljina- vanjska povrina odljevka

J l k l k k bi il j ij dlj k- Jezgre se polau u kalup kako bi tvorile unutarnju geometriju odljevka- Kod lijevanja u pijeane kalupe i jezgre se izrauju od pijeska.

Ulj i t k l k k ji t lj i t l t k l ljiUljevni sustav kanal kroz koji rastaljeni metal tee u kalupnu upljinu Spustom talina stie do razvodnika, zatim razvodnikom do ua kroz koje ulazi u kalupnu upljinuN h t l i k k j j j k j i t b l t- Na vrhu spusta nalazi se aka koja umanjuje prskanje i turbulentno strujanje

Pojilo spremnik rastaljenog metala kojim se nadoknauje promjenaPojilo spremnik rastaljenog metala kojim se nadoknauje promjena volumena (stezanje) tijekom skruivanja

- Pojilo treba biti oblikovano tako da skruuje nakon skruivanja odljevka

TALJENJE I ULJEVANJE

- Potrebno je metalu dovesti dovoljnu koliinu energije kako bi se rastalio i zagrijao do potrebne temperature pregrijanjag j p p p g j j

- Ukupno potrebna energija

H = V [C (T T ) + H + C (T T )]

gustoa

V volumenH = V [Cs (Tm To) + Hf + Cl (Tp- Tm)] Cs specifina toplina za krutinu

Cl specifina toplina za tekuu fazu

Tm temperatura taljenja

Faktori koji utjeu na lijevanje- Temperatura ulijevanja (u odnosu na temperaturu taljenja)

T0 poetna temperatura

Tp temperatura ulijevanja

Temperatura ulijevanja (u odnosu na temperaturu taljenja)- Brzina ulijevanja

- Pre sporo metal skruuje prerano i ne popuni kalupP b d l i d t b l ij- Prebrzo dolazi do turbulencija

- Turbulencije Ubrzavaju stvaranje oksidaj j Dovode do erozije kalupa Poroznosti?

ANALIZA ULIJEVANJA- Bernoullijeva jednadba za bilo koje dvije toke taline koja tee- Bernoullijeva jednadba za bilo koje dvije toke taline koja tee

vPhvPh22

222

2

211

1 ++=++

- Ako pretpostavimo da nema gubitaka pod utjecajem trenja k i j tl k

gg 22

kao ni promjene tlaka

vhvh22

21 +=+

1

- Ako toku 2 uzmemo kao referentnu (h2=0, v1 = 0)

gh

gh

22 21+=+

gvh2

22

1 = 12 2ghv =

- Jednadba kontinuiteta Q = v1A1 = v2A2

g2

2- Vrijeme punjenja kalupa (tPK)

QVtPK =

2

Q

LIVLJIVOST

- Livljivost je sposobnost taline da popuni kalup prije skruivanja INDEKS LIVLJIVOSTI

imbenici koji utjeu na livljivost:- Temperatura ulijevanja

S t t l- Sastav metala- Viskoznost, - Gubici topline na okoli- Specifina toplina taljenja- Specifina toplina taljenja- Skruivanje

- Vii Re, vea sklonost turbulentnom strujanjuturbulentnom strujanju

- Reynoldsov broj:

lamelarno strujanje do Re=2 000h

vDr=Re INDEKS LIVLJIVOSTIv*Dhlamelarno strujanje do Re 2 000

prijelazno strujanje do Re=20 000 turbulentno strujanje Re>20 000

Test livljivosti - Schey, 2000

isti metali dobra livljivostLegure ne tako dobra livljivost

Dh-hidrauliki promjer kanalav- brzina strujanja

STEZANJE METALA KOD SKRUIVANJA I HLAENJAPoetna razina

d kSniavanje razine zbog

neposredno nakon punjenja

stezanja taline

Poetno skruivanje

uz stijenku kalupa

METAL

STEZANJE

PRI SKRUIVANJU

PRILIKOM HLAENJA

Rastaljeni metal Rastaljeni metal

S U JU J

ALUMINIJ 7% 5,6%

Al LEGURE 7 5

Smanjenje visine zbog

skruivanja

Stezanje zbog promjene

temperature

SIVI LIJEV 1,8 3

SIVI LIJEV S VISOKIM 0 3

skruivanja

Usahlina

UDJELOM C

LIJEVANI ELIK S NISKIM UDJELOM C

3 7,2

BAKAR 4,5 7,5

BRONCA 5,5 6

Rastaljeni metal

*Iznimka je sivi lijev s visokim udjelom ugljika kod kojeg tijekom zavrnog stadija skruivanja zbog grafitizacije dolazi do fazne pretvorbe koja uzrokuje poveanja volumena.

1. LIJEVANJE U PJEANE KALUPE (PJEANI LIJEV)( )

Najraireniji postupak lijevanjaNajraireniji postupak lijevanjaDimenzije odljevaka mogu biti od malih do vrlo velikihVeliine serija od jednog komada do milijunskih serijaKoristi se kalup izraen od pijeskaKoristi se kalup izraen od pijeska

MODELI I JEZGREModeli - u komadu, od vie dijelova, na jednoj modelnoj ploi za , j , j j j pgornjak i donjak, posebna modelna ploa za gornjak, posebna za donjakJezgre oblikuju unutranju povrinu odljevka

KALUPIPijesak pomijean s vodom i vezivom (glina bentonit)Tipina mjeavina: 90% pijeska, 3% vode, 7% gline i dodaci(dodaci pijesku) Slue za poveanje vrstoe i/ili propusnosti

KALUPI

PIJESAK vatrootporan materijal, podnosi visoke temperature

VELIINA I OBLIK ZRNA PIJESKASITNO ZRNO bolja kvaliteta povrine odljevkaKRUPNIJE ZRNO bolja propusnost za plinove tijekom

ulijevanjaNEPRAVILAN OBLIK ZRNA zbog meusobnog ukljetenja zrna kalupi su

vri ali je smanjena propusnost

VRSTE KALUPAVRSTE KALUPAKALUP OD VLANOG PIJESKA

- mjeavina pijeska, gline i vode;Naziva se engleski Green sand jer sadri vlagu prilikom ulijevanja- Naziva se engleski Green sand jer sadri vlagu prilikom ulijevanja

KALUP OD SUHOG PIJESKA - umjesto gline sadri organska veziva

Kalup se prije ulijevanja pee kako bi mu se poveala vrstoa- Kalup se prije ulijevanja pee kako bi mu se poveala vrstoaPOVRINSKI OSUEN KALUP

- povrina kalupne upljine od vlanog pijeska sui se pomou plamenika ili lampi do dubine od 10 25 mmplamenika ili lampi do dubine od 10 25 mm

POSTUPAK IZRADE ODLJEVAKA U PJEANOM KALUPU Kalupna upljina oblikuje se nabijanjem pijeska oko modelaKalupna upljina oblikuje se nabijanjem pijeska oko modela Kalup se najee sastoji od dva dijela Kalup treba sadravati ua i pojila, odnosno uljevni sustav Ako se eli oblikovati upljina unutar odljevka koriste se jezgre

Z ki dlj k t b j iti i k l Za svaki odljevak potrebno je napraviti novi kalup moe se dogoditi da u jednom kalupu istovremeno lijevamo vie komada

PROIZVODNI PROCES U LJEVAONICI 1. Rastaljeni metal ulijeva se u pijeani kalup2. Metal skruuje3. Kalup se istresa kako bi se izvadio odljevak4 Odlj k i ti i l d4. Odljevak se isti i pregledava5. (Po potrebi) primjenjuje se naknadna toplinska obrada kako bi se poboljala

svojstva odljevka

IZRADAJEZGRE

IZRADAMODELA

SHEMATSKI PRIKAZPRIPREMAPIJESKA

IZRADAKALUPAPIJESAK

SIROVI MATERIJAL TALJENJE ULIJEVANJE

SKRUIVANJE I HLAENJE

ISTRESANJE KALUPA

IENJE I PREGLED

GOTOVI ODLJEVAK

VRSTE MODELA ZA PJEANE KALUPE

PLOAMODELPOJILA

MODEL ZA GORNJAK

MODELPOJILA

MODEL ZA DONJAK

UA

(a) (b) (c) (d)

(a) jednodijelni model

( ) ( ) ( ) ( )

(b) Viedijelni model(c) Viedijelni model na istoj modelnoj ploi za gornjak i donjak(d) Model za gornjak na modelnoj ploi za gornjak,

d l d j k l i d j kmodel za donjak na ploi za donjak

Modeli i jezgre (MIV Varadin)Modeli i jezgre (MIV Varadin)

Model i uljevni sustav za gornjak

Model za donjak

dozator

Automatska kalupna linija Runa kalupna linija

dozator pijeska

model

kalupnikSabijanje kalupne mjeavine

Stavljanje t ij Umetanje jezgriutega prije

ulijevanjaSlike (MIV Varadin)

Automatska kalupna linija - MIV

Donjaci s jezgrama Stavljanje gornjaka Stavljanje utega

Fazonski komad

Uljevanje Hlaenje

Runo kalupljenje velikih p j jodljevaka (MIV)

Dobava kalupne mjeavine

Model Nanoenje premaza

KALUPNA UPLJINA SA JEZGROMKALUPNA UPLJINA SA JEZGROM

JEZGRAJEZGRENA POTPORALJEVAKI AVAO POJILO

GOTOVI ODLJEVAK S FORMIRANOM

SPUST

RAZDJELNALINIJA

UNUTARNJOM UPLJINOM

LINIJA

KALUP

KALUPNA UPLJINA

MOGUI IZGLED JEZGRENEMOGUI IZGLED JEZGRENE POTPORE

POELJNA SVOJSTVA PJEANIH KALUPA

VRSTOA i j j i blik i iji VRSTOA za osiguranje postojanosti oblika i otpornost eroziji

PROPUSNOST za omoguavanje prolaza vruih plinova i zraka k lji ij kkroz upljine u pijesku

TOPLINSKA STABILNOST kako ne bi dolo do pucanja kalupa prilikom dodira s talinomprilikom dodira s talinom

SPOSOBNOST URUAVANJA sposobnost da se napravi prostor kako bi se odljevak mogao stezati bez pojave pukotinakako bi se odljevak mogao stezati bez pojave pukotina

MOGUNOST PONOVNOG KORITENJA moe li se pijesak istresen iz kalupa koristiti za izradu novog kalupa? DA Povremenoistresen iz kalupa koristiti za izradu novog kalupa? DA. Povremeno je potrebna regeneracija pijeska.

PROIZVODNI PROCES U LJEVAONICI

PROIZVODNI PROCES U LJEVAONICI

PRIMJERI ODLJEVAKA U PIJEANE KALUPE (MIV) Javne povrine

Armatura

Fazonski komadi

2. OSTALI POSTUPCI LIJEVANJA U JEDNOKRATNE KALUPE

1. KOLJKASTI LIJEV2. VAKUUMSKO KALUPLJENJE3. LIJEVANJE U PUNE KALUPE4. PRECIZNI (TONI) LIJEV5. LIJEVAJE U GIPSANE/KERAMIKE KALUPE

1 POSTUPAK IZRADE KALUPA ZA KOLJKASTI LIJEV eng Shell1. POSTUPAK IZRADE KALUPA ZA KOLJKASTI LIJEV eng. Shell

ZAGRIJANI METALNI OKRETANJE

AKTIVACIJA VEZIVA USLIJED TOPLINE

MODEL

PIJESAK SA VEZIVOM OD SMOLE

DODATNO PEENJE ZAODVAJANJE KOLJKE SA

ODLJEVAKDODATNO PEENJE ZA

POVEANJE VRSTOE KOLJKE

KOLJKE SA MODELA

PRIPREMA ZA ULIJEVANJE

KOLJKASTI LIJEV

PREDNOSTIGlatka povrina kalupne upljine omoguava lake teenje litine i bolju kvalitetu povrine odljevkaVisoka dimenzijska tonostDorada esto uope nije potrebnaZbog uruljivosti kalupa ne dolazi do pojave pukotina na odljevkuMoe se mehanizirati za velikoserijsku proizvodnju

NEDOSTACISkuplji metalni modeliNij i j ji j ij ili j di i d jNije primjenjivo za manje serije ili pojedinanu proizvodnju

2. VAKUUMSKO KALUPLJENJE

K i ti ij f lij k j t iKoristi se zagrijana folija koja se stavi preko modela donjaka. Kad se folija ohladi napuni se kalupnik pijeskom. Gornja strana pijeska takoer seGornja strana pijeska takoer se prekrije folijom. Sada se vakuumira pijesak, tako da folije i dalje prianjaju na pijesak i tako definiraju oblikna pijesak i tako definiraju oblik kalupne upljine. Isto se napravi i sa gornjakom. Za vrijeme uljevanja i gornjak i donjak su vakuumiranigornjak i donjak su vakuumirani. Nakon skruivanja vakuum se iskljui i odljevak s priljevcima ispadne van.

3. POSTUPAK LIJEVANJA U PUNI KALUP

LIJEVANJE U PUNE KALUPE

PREDNOSTI

Model nije potrebno uklanjati iz kalupa

Izrada kalupa je jednostavnija i bra od izrade pjeanog kalupa jer nisu potrebna dva dijela kalupa

Automatizacija za masovnu proizvodnju automobilskih motora (blok glava)Automatizacija za masovnu proizvodnju automobilskih motora (blok, glava)

NEDOSTACI

Za svaki odljevak potreban je novi modelZa svaki odljevak potreban je novi model

Ekonomska opravdanost postupka znatno ovisi o proizvodnoj cijeni modela

Detalj Blok jmodela od polistirena

motora

LIJEVANJE U PUNE KALUPE

BLOK MOTORA ODLJEVAK - MODELMODEL

4. POSTUPAK IZRADE KALUPA ZA PRECIZNI (TONI) LIJEV

PRECIZNI (TONI) LIJEV

Model od voska

odljevak

PRECIZNI LIJEV

PREDNOSTI

Mogue odliti dijelove velike sloenotiMogue odliti dijelove velike sloenotiDobra dimenzijska tonost i kvaliteta povrineVosak se najee moe sakupiti za ponovno koritenjeOvo je postupak kojim se dobiva gotov dio i dodatna obrada najee nijeOvo je postupak kojim se dobiva gotov dio i dodatna obrada najee nije potrebna (net shaped postupak)

NEDOSTACIOS CVelik broj koraka prilikom proizvodnjeRelativno skup postupak

Odljevci s uljevnim

sustavom (grozd) Precizni lijev - razni odljevci

5. LIJEVANJE U GIPSANI KALUP

Postupak jednak lijevanju u pijesak jedino to se umjesto pijeska koristi gips CaSO4-2H2OSmjesa gipsa i vode prelijeva se preko plastinog ili metalnog modela kakoSmjesa gipsa i vode prelijeva se preko plastinog ili metalnog modela kako bi se dobio kalup

PREDNOSTIDobra dimenzijska tonost i kvaliteta povrineMogunost dobivanja tankih poprenih presjeka na odljevku

NEDOSTACIVlaga iz gipsa uzrokuje sljedee probleme:

Kalup je potrebno pei kako bi se uklonila vlaga jer moe prouzroiti greke na odljevcimaKod prevelikog peenja kalup gubi vrstou, a vlaga uzrokuje greke

Gipsani modeli ne podnose previsoke temperature

OSNOVNE POSTUPKA LIJEVANJA U STALNE KALUPE KOKILE

LIJEVANJE U STALNE KALUPE

OSNOVNE POSTUPKA LIJEVANJA U STALNE KALUPE - KOKILEKoristi se dvodijelni metalni kalup kokila, oblikovan za lako i precizno otvaranje i zatvaranjeM t ij l k kilMaterijal kokile:

elik ili sivi lijev - za lijevanje legura nieg talita (aluminij, bronca, mjed, magnezij)Vatrootporni materijali za lijevanje elika(rijetko)Vatrootporni materijali - za lijevanje elika(rijetko)

POSTUPCI LIJEVANJA U KOKILE

Lijevanje u polukrutom stanjuNiskotlano lijevanjeVakuumski lijevTl i lijTlani lijev

Centrifugalni lijev

Gravitacijsko lijevanje u kokile

Metali koji se lijevaju:

POSTUPAK LIJEVANJA U KOKILE

Metali koji se lijevaju:Al, Mg, legure bakra, sivi lijev

Osnovni koraci postupka:Os o o ac postup aZagrijavanje kokilePrskanje ili premazivanje kalupaUlijevanje i skruivanje

Klip motoraj j j

Otvaranje kokile i vaenje odljevka

PREDNOSTI

Klip motora

Dobra dimenzijska tonost i kvaliteta povrinesitnozrnata struktura uslijed brzog skruivanja

NEDOSTACINije mogue izraditi odljevke velike sloenosti oblikaSkup kalup

Primjeri primjene:Kuita pumpi, odljevci za zrakoplovnu industriju, klipovi motora, kuita projektilaprojektila

GRAVITACIJSKO LIJEVANJE U STALNE KALUPE (KOKILE)

KOKILNI LIJEVKOKILNI LIJEV

PREDNOSTIDobra dimenzijska tonost i kvaliteta povrineob a d e js a o os a e a po eBrzo skruivanje zbog ulijevanja u hladni metalni kalup rezultira finijom strukturom, tj. proizvode se vri odljevci

OGRANIENJAuglavnom ogranieno na legure nieg talitaJednostavnija geometrija odljevka u odnosu na odljevke u jednokratnim kalupima zbog potrebe da se kokila otvaraSkupe kokile

Zbog visokog troka kalupa, proces je namijenjen za automatiziranu velikoserijsku proizvodnju

TLANI LIJEV

Talina se pod visokim pritiskom (7-350 MPa) utiskuje u kalupnu upljinu eng.die.Pritisak se zadrava za vrijeme skruivanja.

POSTUPAK U VRUOJ KOMORI

(pritisak 7-35 MPa)(pritisak 7 35 MPa)Pogon za utiskivanje je uronjen u talinuMetali niskog talita: olovo, cink, kositar i magnezij

POSTUPAK U HLADNOJ KOMORI

(pritisak 14 140 MPa)Vanjska posuda za talinuVanjska posuda za talinuMetali: aluminij, mjed, magnezij

TLANI LIJEV

Kokile se izrauju od alatnog elika, elika za kalupe, maraging elika, volframa ili molibdena.S jednim ili vie gnijezdaS jednim ili vie gnijezdaKokila se podmazuje te ima ugraene izbacivae za izbacivanje odljevka iz kalupaKalup ima izraene oduke za izlaz zrakaKalup ima izraene oduke za izlaz zrakaStvara se srh koji je potrebno odstraniti

TLANI LIJEV U TOPLOJ KOMORI

TLANI LIJEV U HLADNOJ KOMORI

NEPOKRETNA

PREDNOSTIVisoka produktivnostEkonomian kod velikoserijske proizvodnjeUske tolerancijeVisoka kvaliteta povrineMogui tanki presjeciZbog brzog hlaenja formira se struktura sa sitnim zrnom te visoke vrstoe

NEDOSTACIOpenito ogranieno na metale nieg talitaGeometrija (oblik) odljevka mora omoguiti izbacivanje iz kalupne upljineGeometrija (oblik) odljevka mora omoguiti izbacivanje iz kalupne upljine

Odljevak dobiven tlanim lijevom

NISKOTLANI KOKILNI LIJEVNISKOTLANI KOKILNI LIJEV

3 3 CENTRIFUGALNI LIJEV3.3.CENTRIFUGALNI LIJEV

-Vodoravna os rotacije kalupa, proizvodnja cilindrinih dijelova, unutarnja povrina uvijek cilindrina, a vanjska moe biti esterokut, osmerokut itd.

CENTRIFUGALNI LIJEV S OKOMITOM OSI ROTACIJE KALUPAKALUPA

CENTRIFUGALNI LIJEV SCENTRIFUGALNI LIJEV ZA CILINDRINE ODLJEVKE

CENTRIFUGALNI LIJEV S ULJEVNIM SUSTAVOM ZA

OSTALE ODLJEVKE

Ulijevanje u kokilu

Kouljice cilindra

Lijevanje ingota, metalnih odljevaka za naknadno valjanje ili kovanjej j g j j j j

Lijevanje ingota jeLijevanje ingota je diskontinuirani proces. Trajni kalupi za ingote popunjavaju seKontrola

protoka

Kalup i t

Centralni uljevni sustav

popunjavaju se individualno i to uljevanjem s gornje strane ili kroz uljevniza ingot strane ili kroz uljevni sustav.

Veliina ingota ovisi o kapacitetu primarnih valjaka za naknadno valjanje. Veliina ingota moe iznositi 4 do 30 t i vie ako su predvieni za kovanje. g p jIngot ostaje u kalupu dok ne zavri skruivanje.

Neprekinuto lijevanje metala, lijevanje u neogranienoj duljini

Kontinuirani lijevRazvijen zbog sloene pripreme kokila za ingote, njihovih ogranienja u di ij i i k dj l t ij l

Ljevaki

dimenzijama i visokog udjela materijala za kompenzaciju usahlina u pojilima.

Rastaljeni metal uljeva se u otvorenu jlonac

Razdjelni lonac

bakrenu kokilu hlaenu vodom. Odvoenjem topline talina skruuje od rubova prema sredini i pomicanjem prema dolje nastaje beskonana metalna gredica

Kalup

Skrutnuti Gredice

dolje nastaje beskonana metalna gredica ili traka. Za ubrzanje hlaenja koristi se sekundarno hlaenje vodenim sprejom.

Gredice se reu na odreenu mjeru i

Vodeni

elik 800 C Gredice TrakeGredice se reu na odreenu mjeru i nakon toga ako je povrina dobre kvalitete prolaze kroz pe i odlaze na vrue valjanje i tako nastaje potpuno kontinuirani proces

sprej proizvodnje proizvoda od elika. Mogu se lijevati i aluminijske i bakrene legure.

Na ovaj nain proizvodi se 80-90% elika u zapadnom svijetu. j p p jPrednosti u odnosu na ingote: smanjenje gubitaka metala na pojila, vea produktivnost, bolja prilagodba oblika za daljnje preoblikovanje (valjanje).

Kontinuirani lijev

trake

cijevicijevi

TALIONIKE PEI

Za taljenje metala i odravanje taline do ulijevanja koriste se:

1 Kupolke1. Kupolke

2. Plamene pei

3. Pei s loncem

4. Elektrootporne i elektrolune pei4. Elektrootporne i elektrolune pei

5. Indukcijske pei.

1. KUPOLKE

Vertikalne cilindrine pei opremljene lijebom za izlijevanje pri dnu. Visoka uinkovitost, ekonomina za serijsku proizvodnju Koriste se samo za eljezne lijevoveKoriste se samo za eljezne lijevove Zasip, koji se sastoji od eljeza, koksa, talila i eventualnih legirnih elemenata, ubacuje se u pe kroz vrataca koja su smjetena na manje od pola visine pei i s gornje strane.

kupolkakupolka

2. PLAMENE PEI

Manje pei jamskog tipa u kojima se zasip direktno ugrijava plamenicima na zemni plin, propan ili loivo ulje smjetenim u stranici pei.

Krov pei pomae taljenje reflektirajui plamen prama zasipu Krov pei pomae taljenje reflektirajui plamen prama zasipu Na dnu pei je otvor za isputanje rastaljenog metala Uglavnom se koriste za neeljezne metale kao to su legure bakra ili aluminijag j g j

3. PEI S LONCEMU i l t l ij d d di iU pei s loncem metal nije u neposrednom dodiru s gorivom.

Nazivaju se i indirektne pei na gorivo Lonac je izraen od vatrootpornog materijala ili elika za rad na visokimLonac je izraen od vatrootpornog materijala ili elika za rad na visokim

temperaturama Koristi se za neeljezne legure bakra (bronce, mjedi), cinka i aluminija

U lj i k i t t i ti ih i U ljevaonicama se koriste tri tipa ovih pei:a) S podiznim loncemb) Sa statinim loncem)c) S nagibnim loncem.

a) b) c)

4. ELEKTROLUNE PEIMetal se tali toplinom dobivenom od elektrinog luka.

Velika potronja energije, ali je mogue konstruirati pei za visoke kapacitete Prvenstveno se koriste za taljenje elikaPrvenstveno se koriste za taljenje elika

LONAC ZA PRIJENOS

TALINE

ELEKTROLUNA PEELEKTROLUNA PE

5. INDUKCIJSKE PEIProlaskom izmjenine struje kroz zavojnicu pei (induktor) inducira seProlaskom izmjenine struje kroz zavojnicu pei (induktor) inducira se magnetsko polje u materijalu (koji se tali).Inducirana struja uzrokuje brzo ugrijavanje i taljenje.Elektromagnetska sila istovremeno uzrokuje mijeanje rastaljenog metala.Kako metal nije u dodiru s grijaim tijelom, mogue je dobro kontrolirati okolnu atmosferu, to rezultira talinom visoke kvalitete i istoe.atmosferu, to rezultira talinom visoke kvalitete i istoe.Koristi se za taljenje elika, eljeznih ljevova i aluminijskih legura.

INDUKCIJSKA PE KAPACITETA 30 kg ELIKA

INDUKCIJSKA PE KAPACITETA 5000 kg ELIKA

LJEVAKI LONCITalina se od pei do kalupa ELEKTROOTPORNA PE S NAGIBNIM LONCEMTalina se od pei do kalupa prenosi loncima ili ljevakim licama za prenoenje i ulijevanje

ELEKTROOTPORNA PE S NAGIBNIM LONCEM

ulijevanje.Transport taline i postupak ulijevanja moe se vriti runo ili prijenosnim sredstvimaprijenosnim sredstvima (dizalicama, viliarima) ovisno o stupnju mehanizacije i koliini taline koja se prenositaline koja se prenosi.

LJEVAKI LONAC ZA RUNO PRENOENJE I ULIJEVANJE

VELIKI LJEVAKI LONAC ZA PRENOENJE TALINE

LJEVAKA LICA NA AUTOMATSKOJ LJEVAKOJ LINIJI

KONTROLA KVALITETE ODLJEVAKA

Nakon zavretka svih faza izrade, kontroliraju se karakteristike odljevaka koje utjeu na njegovu upotrebljivost.j j g j

Ovisno o namjeni odljevka, razliiti su i zahtjevi kvalitete.

Kod odljevaka gdje se zahtjeva samo tonost osnovnog oblika, provodi se vizualna kontrola.Ukoliko postoje zahtjevi za dimenzijsku tonost, provodi se kontrola

j j d k j t l j t k t k ij ki t h ikmjerenjem, dok je za ostala svojstva, kao to su kemijski sastav, mehanika svojstva, struktura, nepropusnost, potrebno provesti laboratorijska ispitivanja npr. analizu kemijskog sastava, ispitivanje mikrostrukture,

h ik i iti j i iti j d tl k i dmehanika ispitivanja, ispitivanje pod tlakom i dr.

GREKE NA ODLJEVCIMA

U tehnolokom procesu proizvodnje odljevaka, postupcima koji se provode i materijalima koji se koriste nalazi se mnogo potencijalnih mjesta nastanka greke. Veze izmeu uzroka i posljedica te mogunost meudjelovanja razliitih uzroka nastankaizmeu uzroka i posljedica te mogunost meudjelovanja razliitih uzroka nastanka karta vrlo su sloene.

Jedan uzrok moe izazvati vie razliitih pogreaka, a ista greka moe biti prouzrokovana djelovanjem razliitih uzroka ili njihovom kombinacijom.

Zadatak ispitivanja pogreaka sastoji se u to jasnijem definiranju vrste pogreke, uzroka njenog nastajanja i sukladno tome razvijanju potrebnih protumjera.uzroka njenog nastajanja i sukladno tome razvijanju potrebnih protumjera.

Dananjim razvijenim metodama simulacija ulijevanja i skruivanja mogue je ostvariti znatne utede, jer se greka otkriva na virtualnom modelu jo u fazi tehnoloke razrade te ju je mogue (u veini sluaja) izbjei pravilnim preoblikovanjem uljevnograzrade, te ju je mogue (u veini sluaja) izbjei pravilnim preoblikovanjem uljevnog sustava (ili modela).

Postoji vie klasifikacija vrsta pogreaka. Tako greke moemo podijeliti prema postupku lijevanja ili izgledu pogreke.

Greke na odljevcima prema postupcima lijevanja dijele se na:k d k jih d i k d bil k j t k lij j greke do kojih moe doi kod bilo kojeg postupka lijevanja

greke karakteristine za lijevanje u pijesak.

PODJELA GREAKA NA ODLJEVCIMA PREMA IZGLEDU

Prema izgledu, pogreke se mogu klasificirati: u 7 osnovnih razreda (oznaka velika slova A-G) svaki razred je podijeljen u skupine skupine pogreaka u podijeljene su u podskupine a unutar podskupina navedene su pojedinane greke a unutar podskupina navedene su pojedinane greke

Oznaka pojedinane pogreke sadri slovo razreda, broj skupine, broj podskupine i broj pogreke (npr. A112 oznaka za ilice).broj pogreke (npr. A112 oznaka za ilice).

Razredi greaka:A Metalne izraslineA Metalne izraslineB upljineC Prekinuti odljevakD Povrinski nedostaciE Nepotpuni odljevakF N t t j i blikF Netonost mjera i oblikaG Ukljuci i heterogenosti.

GREKE NA ODLJEVCIMA

NEDOLIVENOST ODLJEVKAOdljevak se skrutnuo prije nego je litina uOdljevak se skrutnuo prije nego je litina u potpunosti ispunila kalupnu upljinu.MJERE POMOI: povienje temperature ulijevanja, promjena oblika ili veliine ua, koristiti leguru boljepromjena oblika ili veliine ua, koristiti leguru bolje livljivosti.

NESTALJENO NESTALJENO PODRUJEPODRUJE NESTALJENO PODRUJE

Litina je s vie strana tekla u kalupu (npr. oko jezgre), ali zbog preranog skruivanja nije dolo do potpunogskruivanja nije dolo do potpunog staljivanja metala.MJERE POMOI: Iste kao i kod nedolivenosti odljevkanedolivenosti odljevka.

GREKE NA ODLJEVCIMA

NEMETALNI UKLJUCIUkljuci imaju sastav troske,tj sastoje se od oksida, NEKOVINSKI

sulfida i drugih nemetalnih spojeva, netopivih u talini. Mogu biti okruglasti ili u obliku strija. MJERE POMOI: Smanjenje udjela elemenata sklonih oksidaciji skraivanje trajanja skruivanja uklanjanje

UKLJUCI

oksidaciji, skraivanje trajanja skruivanja, uklanjanje troske prije ulijevanja.

USAHLINA

Usahlina se moe pojaviti kao uleknue naUsahlina se moe pojaviti kao uleknue na povrini odljevka ili unutar odljevka, a nastaje zbog stezanja materijala prilikom skruivanja i hlaenja te nedostatka litine koji bi kompenzirao razlikute nedostatka litine koji bi kompenzirao razliku volumena u podruju koje posljednje skruuje. MJERE POMOI: Osiguranje usmjerenog skruivanja prema mjestu posljednjeg skruivanja proraunavanjeprema mjestu posljednjeg skruivanja, proraunavanje pojila, uporaba egzotermnih pojila, postavljanje hladila.

GREKE NA ODLJEVCIMA KARAKTERISTINE ZA LIJEV U PIJESAK

MJEHURAVOSTZbog visoke temperature ulijevanja metalaZbog visoke temperature ulijevanja metala dolazi do otputanja plinova iz kalupne mjeavine koji ostaju zarobljeni ispod povrine odljevka.povrine odljevka.Moe doi do formiranja veih mjehura ili puno sitnih mjehuria.

MJERE POMOI: Upotrebljavati ie kalupne materijale, smanjiti udio elinog otpada u zasipu smanjiti udioelinog otpada u zasipu, smanjiti udio vlage u pijesku...

GREKE NA ODLJEVCIMA KARAKTERISTINE ZA LIJEV U PIJESAK

PENETRACIJA LITINEKod metala visoke tecljivosti (malog viskoziteta), na mjestima jakog zagrijavanja kalupa i slabe zbijenostimjestima jakog zagrijavanja kalupa i slabe zbijenosti pjeska, moe doi do penetracije litine u pijesak kalupa ili jezgre, pa se materijal odljevka na kraju sastoji od mjeavine metala i pijeska.sastoji od mjeavine metala i pijeska.MJERE POMOI:Uporaba finijeg pijeska, poveanje udjla veziva, premazivanje kalupa, snienje temperature ulijevanja...j j

POMAK

Prilikom sklapanja donjaka i gornjaka moe doi do bonog pomaka dvaju dijelova modela, kalupa ili pomaka jezgre uzrokujui tako na liniji dijeljenja stepenasti oblik pogreke na odljevku.MJERE POMOI: Tehnoloka disciplina priMJERE POMOI: Tehnoloka disciplina pri centriranju modela, kalupa i jezgri.

METALI ZA LIJEVANJEMETALI ZA LIJEVANJE

eljezne ljevake legure

eljezni lijev:e je je

-Sivi lijev, nodularni lijev, bijeli lijev,

elini lijev: j

- Via temperatura ulijevanja, manja livljivost, vea vrstoa i ilavost, zavarljivost

Neeljezne ljevake legure

Lagani metali Teki metaliLagani metali Teki metali

- Aluminijske, magnezijske, kositrene, bakrene, legure cinka, legure nikla, legure titana

METALI ZA LIJEVANJEMETALI ZA LIJEVANJE

Veina odljevaka izraena je od legura, a ne istih metala Legure je lake lijevati,

a svojstva odljevaka su bolja 577 C

12,6%

4-13% Si - dobra ljevaka svojstva

ELJEZNE LJEVAKE LEGUREELJEZNE LJEVAKE LEGUREELJEZNI LIJEV

Najvaniji od svih ljevakih materijala Masa proizvedenih odljevaka od lijevanog

eljeza vea je od mase odljevaka od svih ostalih ljevakih metala zajedno

Vrste: sivi lijev, nodularni (ilavi) lijev, bijeli lijev, kovkasti lijev i legirano lijevano eljezo

Ovisno o kemijskom sastavu teperatura ulijevanja iznosi ~1400C

FAZNI DIJAGRAM ELJEZO UGLJIK

2,4 do 4% Eutektike eljezne legureeljezne legure

elini ljev

ELJEZNE LJEVAKE LEGUREELIK

Povoljan konstrukcijski materijal radi dobrih mehanikih svojstava

Postupcima lijevanja mogue je dobiti sloenu geometrijug j

Potekoe u ljevaonicama elika: Visoka temperatura lijevanja elika (via nego za biloVisoka temperatura lijevanja elika (via nego za bilo

koju drugu ljevaku leguru) ~1650C Na visokim temperaturama elik je podloan oksidaciji p j p j

pa je potrebno sprijeiti doticaj taline sa zrakom elik je relativno slabo livljiv

NEELJEZNE LJEVAKE LEGURE

U l d b li lji ti

ALUMINIJ

Uglavnom dobre livljivosti Nie temperature lijevanja (temperatura p j j ( p

taljenja aluminija iznosi 660C) Svojstva:Svojstva:

Mala gustoaMogue postii razliitu vrstou ovisno o Mogue postii razliitu vrstou ovisno o toplinskoj obradiJednostavna obrada postupcima odvajanjem Jednostavna obrada postupcima odvajanjem estica

NEELJEZNE LJEVAKE LEGUREBAKRENE LEGURE

B k l klj j j di

BAKRENE LEGUREBAKAR Tt=1083C

Bakrene legure ukljuuju: mjedi Tt=900 do 940Ci bronce Tt=950C

Svojstva: Korozijska otpornost Korozijska otpornost

Lijep izgledD b l j j t Dobra leajna svojstva

Ogranienja: visoka cijena bakra Primjena: klizni leaji, lopatice brodskih

vijaka, dijelovi pumpi, ukrasni elementij , j p p ,

MJEDBRONCAFAZNI

DIJAGRAM MJEDBRONCA DIJAGRAM

NEELJEZNE LJEVAKE LEGURELEGURE CINKA

Visoka livljivost Lijevanje u kokileLijevanje u kokile Niska temperatura taljenja, 419C Dobra tecljivost omoguava jednostavno

lijevanjeje a je Svojstva:

N ij i l i j j b Ne smije se izlagati trajnom optereenju zbog niske vrstoe puzanja

MEHANIKA SVOJSTVA VANIH LIJEVAKIH LEGURA

RAZMATRANJA PRI OBLIKOVANJU ODLJEVKA:ODLJEVKA:

JEDNOSTAVNOST GEOMETRIJE

Iako je lijevanjem mogue izraditi sloeneIako je lijevanjem mogue izraditi sloene oblike, jednostavna geometrija doprinosi livljivostilivljivosti

Izbjegavanjem sloene geometrije: Izrada kalupa je jednostavnija Smanjena je potreba za upotrebom jezgriSmanjena je potreba za upotrebom jezgri Poveava se vrstoa odljevka

RAZMATRANJA PRI OBLIKOVANJU ODLJEVKA:UGLOVI

Otre kuteve i uglove treba izbjegavati jer d t lj j i k t ij

UGLOVI

predstavljaju izvore koncentracije naprezanja koji mogu izazvati vrue pukotine i napukline

Na unutarnjim uglovima treba konstruirati Na unutarnjim uglovima treba konstruirati skoenja, a na otrim bridovima radijuse

RAZMATRANJA PRI OBLIKOVANJU ODLJEVKA:ODLJEVKA:SKOENJA

Skoenja kod jednokratnih kalupa olakavaju vaenje modela iz kalupaj j p

Kod stalnih kalupa skoenja pomau lakem vaenju odljevka iz kalupalakem vaenju odljevka iz kalupa

Slina skoenja treba konstruirati kod metalnih jezgri

RAZMATRANJA PRI OBLIKOVANJU ODLJEVKA:

Manjim preinakama konstrukcije mogue ODLJEVKA:

je izbjei upotrebu jezgri

a) Izvorna konstrukcija b) preoblikovana (redizajnirana)a) Izvorna konstrukcija b) preoblikovana (redizajnirana) konstrukcija

Primjer promjena konstrukcije radi izbjegavanja koritenja jezgre

RAZMATRANJA PRI OBLIKOVANJU ODLJEVKA:TONOST DIMENZIJA I KVALITETATONOST DIMENZIJA I KVALITETA

POVRINE

Znaajne razlike tonosti dimenzija i kvalitete povrine odljevaka postiu se p j povisno o postupku lijevanja:

Lijevanjem u pijesak postie se slaba Lijevanjem u pijesak postie se slaba tonost dimenzija i kvaliteta povrine

Preciznim i tlanim lijevom postie se visoka tonost dimenzija i odlina kvalitetavisoka tonost dimenzija i odlina kvaliteta povrine

RAZMATRANJA PRI OBLIKOVANJU ODLJEVKA:DODACI ZA OBRADU

Gotovo sve odljevke lijevane u pijesak potrebno je dodatno obraivati postupcima odvajanja estica kako bi se postigle traene dimenzije pojedinih dijelova odljevka

Na povrinama odljevka gdje e biti potrebna dodatna obrada potrebno je predvidjeti viak materijala tzv. dodatak za obradu

Kod lijevanja u pijesak dodatak uobiajenoKod lijevanja u pijesak dodatak uobiajeno iznosi 1,5 3 mm.

Vrsta odljevak

a(000 t) 1990. 2004. 2005. 2006. 2007. 2008.

Sivi 65216 27173 25748 30971 31853 29528

Nodularni 7583 12227 16336 18243 20026 21849

Proizvodnja ljevanih prizvoda u RH

elini 4414 1734 2219 2000 2286 2517

O t l 15131 15315 18010 19965 21100 18554

(1990.-2008.)

80 00%

Ostalo 15131 15315 18010 19965 21100 18554

Ukupno 92344 56449 62313 71179 75265 72448

60,00%

70,00%

80,00%

30,00%

40,00%

50,00%

0,00%

10,00%

20,00%

1990 2004 2005 2006 2007 20081990. 2004. 2005. 2006. 2007. 2008.

Sivi Nodularni elini Ostalo

Struktura ljevaonica u RHLjevaonice iznad 50 zaposlenihStruktura ljevaonica u RH p

LjevaonicaBroj

zaposlenihLjevaonica zaposlenihVaradin 680Poega 495Benkovac 290

Broj ljevaonica Broj zaposlenih

Velike 2 1180 Benkovac 290Bjelovar 230akovec 160Virovitica 140

Srednje 10 1700

Male 54 92066

Kutina 140Osijek 130Karlovac 110

Ukupno 66 3800

Daruvar 110Slavonski Brod 110Duga Resa 80D j Bi t 55Donja Bistra 55Zagreb 55