Proces lijevanja metala

Lijevanje je jedna od najranijih metoda oblikovanja metala poznata ljudima. To općenito znači izlijevanje rastaljenog metala u vatrostalni kalup sa šupljinom oblika koji treba napraviti i dopuštanje da se skrutne. KadaStvrdne, željeni metalni predmet se vadi iz vatrostalnog kalupa bilo lomljenjem kalupa ili rastavljanjem kalupa. Stvrdnuti predmet naziva se odljevak. Taj se proces naziva i lijevanjem, a naziva se moderna tvornica koja se fokusira na lijevanje metalnih dijelovaljevaonica.

1. Povijest procesa lijevanja
Postupak lijevanja vjerojatno je otkriven oko 3500. godine prije Krista u Mezopotamiji. U mnogim su dijelovima svijeta u to doba bakrene sjekire i drugi plosnati predmeti izvađeni u otvorenim kalupima od kamena ili pečeniglina. Ti su kalupi u biti bili iz jednog komada. Ali u kasnijim razdobljima, kada su se trebali izrađivati ​​okrugli predmeti, takvi su se kalupi dijelili na dva ili više dijelova kako bi se olakšalo povlačenje okruglih predmeta.Brončano doba (oko 2000. pr. Kr.) donijelo je mnogo više profinjenosti u proces lijevanja. Možda je prvi put izumljena jezgra za pravljenje šupljih džepova u predmetima. Ove jezgre bile su izrađene od pečene gline.Također, proces cire perdue ili izgubljeni vosak se intenzivno koristio za izradu ukrasa i finih radova.

Tehnologiju lijevanja uvelike su unaprijedili Kinezi oko 1500. pr. Prije toga, nema dokaza o bilo kakvoj aktivnosti lijevanja u Kini. Čini se da nisu bili sjajnibio upoznat s postupkom cire perdue niti ga je intenzivno koristio, već se umjesto toga specijalizirao za višedijelne kalupe za izradu vrlo zamršenih poslova. Potrošili su dosta vremena na usavršavanje kalupa do posljednjeg detalja tako da jedvabili su potrebni bilo kakvi završni radovi na odljevu izrađenom iz kalupa. Vjerojatno su izrađivali kalupe koji su sadržavali pažljivo uklopljene komade, kojih je bilo trideset ili više. Zapravo, mnogo takvih kalupa je otkrivenotijekom arheoloških iskapanja u raznim dijelovima Kine.

Civilizacija doline Inda također je poznata po širokoj upotrebi lijevanja bakra i bronce za ukrase, oružje, alate i posuđe. Ali nije bilo mnogo poboljšanja u tehnologiji. Od variZa predmete i figurice iskopane s nalazišta u dolini Inda, čini se da su bili upoznati sa svim poznatim metodama lijevanja kao što su otvoreni kalup, komadni kalup i postupak cire perdue.

Premda bi se Indiji moglo pripisati izum čelika za lončiće, u Indiji nije bilo vidljivo mnogo lijevanja željeza. Postoje dokazi da je lječenje željeza počelo oko 1000. pr. Kr. u Siriji i Perziji. Čini sedalijevanje željezatehnologija u Indiji je u upotrebi od vremena invazije Aleksandra Velikog, oko 300. pr.

Poznati željezni stup koji se trenutno nalazi u blizini minara Qutb u Delhiju primjer je metalurških vještina starih Indijaca. Dug je 7,2 m i izrađen je od čistog temperanog željeza. Pretpostavlja se da je ovo odrazdoblje Chandragupte II (375-413 AD) iz dinastije Gupta. Stopa hrđanja ovog stupa, koji stoji vani na otvorenom je praktički nula, a čak i ukopani dio hrđa izuzetno sporo. Ovajmora biti najprije izliven, a zatim izkucan do konačnog oblika.

2. Prednosti i ograničenja
Proces lijevanja se intenzivno koristi u proizvodnji zbog svojih brojnih prednosti. Rastaljeni materijal teče u bilo koji mali dio u šupljini kalupa i kao takav, bilo koji zamršeni oblik – unutarnjiili vanjski – može se izraditi postupkom lijevanja. Moguće je lijevati praktički bilo koji materijal, bilo da je željezo ili ne. Nadalje, potrebni alati potrebni za kalupe za lijevanje vrlo su jednostavni ijeftin. Kao rezultat toga, za probnu proizvodnju ili proizvodnju male serije, to je idealna metoda. U procesu lijevanja moguće je postaviti količinu materijala gdje je točno potrebna. Kao rezultatmože se postići smanjenje težine u dizajnu.Odljevciopćenito se jednoliko 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 postupkom poput kovanja zbog metalurških razloga. Mogu se izraditi odljevci bilo koje veličine i težine, čak i do 200 tona.

Međutim, točnost dimenzija i završna obrada površine postignuti su normalnimpostupak lijevanja u pijesakne bi bio prikladan za konačnu primjenu u mnogim slučajevima. Da bi se ovi slučajevi uzeli u obzir, neki poseban odljevrazvijeni su procesi poput lijevanja pod pritiskom, čiji su detalji dani 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 strojno prešanje i mehanizacija ljevaonica. S nekim je materijalima često teško ukloniti nedostatke koji nastaju zbog prisutne vlageodljevci od pijeska.

3. Uvjeti dodjele
U sljedećim poglavljima će se vidjeti detalji lijevanja u pijesak, koje predstavlja osnovni proces lijevanja. Prije nego što uđemo u detalje procesa, definiranje broja riječi iz vokabulara bilo biprikladno.

Boca– Tikvica za kalupljenje je ona koja drži pješčani kalup netaknutim. Ovisno o položaju tikvice u strukturi kalupa, naziva se raznim imenima kao što su drag, cope i cheek. Sastoji se od drvetaza privremenu primjenu ili općenito od metala za dugotrajnu upotrebu.
Drag– Donja tikvica za kalupljenje
snaći se– Gornja tikvica za kalupljenje
Obraz– Srednja tikvica za kalupljenje koja se koristi u trodijelnom kalupljenju.
Uzorak– Uzorak je replika konačnog objekta koji treba izraditi uz određene izmjene. Kalupna šupljina se izrađuje uz pomoć uzorka.
Linija razdvajanja– Ovo je linija razdvajanja između dvije posude za kalupljenje koja čini pješčani kalup. U podijeljenom uzorku to je također linija razdvajanja između dvije polovice uzorka
Donja ploča– Riječ je o dasci inače od drveta, koja se koristi na početku izrade kalupa. Uzorak se najprije drži na donjoj dasci, na nju se posipa pijesak, a zatim se vrši nabijanje u dragu.
Suočavanje s pijeskom– Mala količina karbonatnog materijala posutog po unutarnjoj površini kalupne šupljine kako bi se dobila bolja površinska obrada odljevaka
Pijesak za oblikovanje– To je svježe pripremljeni vatrostalni materijal koji se koristi za izradu šupljine kalupa. To je mješavina silicijske gline i vlage u odgovarajućim omjerima za postizanje željenih rezultata i okružujeuzorak pri izradi kalupa.
Podložni pijesak– To je ono što čini većinu vatrostalnog materijala koji se nalazi u kalupu. Sastoji se od iskorištenog i spaljenog pijeska.
Jezgra– Koristi se za izradu šupljih šupljina u odljevcima.
Bazen za izlijevanje– Mala šupljina u obliku lijevka na vrhu kalupa u koju se ulijeva rastaljeni metal.
Spure– Prolaz kroz koji rastaljeni metal iz bazena za izlijevanje dospijeva u kalupnu šupljinu. U mnogim slučajevima kontrolira protok metala u kalup.
Trkač– Prolazi u rastavnoj ravnini kroz koje se regulira protok rastaljenog metala prije nego što dođu do šupljine kalupa.
Vrata– Stvarna ulazna točka kroz koju rastaljeni metal ulazi u šupljinu kalupa.
Brojanica– Vijenci se koriste za podupiranje jezgri unutar šupljine kalupa kako bi se pobrinuli za vlastitu težinu i nadvladali metalostatičke sile.
Ohladite se– Odljevci su metalni predmeti koji se stavljaju u kalup kako bi se povećala brzina hlađenja odljevaka kako bi se osigurala jednolika ili željena brzina hlađenja.
Riser– To je spremnik rastaljenog 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
Postupak izrade tipičnog pješčanog kalupa opisan je u sljedećim koracima:

Najprije se donja ploča postavlja ili na platformu za oblikovanje ili na pod, čime se površina čini ravnom. Tikvica za kalupljenje drži se naopako na donjoj ploči zajedno s dijelom za povlačenjeuzorak u sredini tikvice na ploči. Trebao bi postojati dovoljan razmak između uzorka i stijenki tikvice koji bi trebao biti reda veličine 50 do 100 mm. Preko se posipa suhi obloženi pijesakploču i uzorak za stvaranje neljepljivog sloja. Svježe pripremljeni kalupni pijesak potrebne kvalitete sada se ulijeva u kos i na šablonu u debljini od 30 do 50 mm. Ostatak tikvice jepotpuno ispunjen rezervnim pijeskom i ravnomjerno nabijen da se pijesak zbije. Nabijanje pijeska treba biti pravilno izvedeno kako se ne bi previše zbio, što otežava izlazak plinova,niti previše labav, kako kalup ne bi imao dovoljno čvrstoće. Nakon završetka nabijanja, višak pijeska u tikvici potpuno se ostruže plosnatom šipkom do razine rubova tikvice.

Sada, s ventilacijskom žicom, koja je žica promjera 1 do 2 mm sa šiljastim krajem, otvore za ventilaciju izrađuju se u povlačenju do pune dubine tikvice, kao i prema uzorku kako bi se olakšalo uklanjanje plinova tijekom lijevanjaskrućivanje. Ovime je završena priprema draga.

Gotova boca za povlačenje sada se kotrlja na donju ploču izlažući uzorak kao što je prikazano na fotografiji. Pomoću glatka, rubovi pijeska oko uzorka se popravljaju i polovica uzorka se postavlja prekopovucite uzorak, poravnajte ga uz pomoć klinova. Tikvica za držanje na vrhu kočnice nalazi se ponovno poravnana uz pomoć klinova. Suhi pijesak za rastavljanje posipa se po cijeloj traci i uzorku.

Ulivnik za izradu prolaza ulivka nalazi se na maloj udaljenosti od oko 50 mm od uzorka. Također, uzlazni klin, ako je potrebno, čuva se na odgovarajućem mjestu i svježe pripremljeni kalupni pijesak sličan tomevuče zajedno s pijeskom za podlogu se posipa. Pijesak je temeljito nabijen, višak pijeska ostrugan i napravljene su rupe za ventilaciju posvuda u rupi kao u kosi.

Sprue pin i e riser pin pažljivo se izvlače iz tikvice. Kasnije se bazen za izlijevanje reže blizu vrha cijevi. Rupa je odvojena od kočnice i bilo kakvog labavog pijeska na sučelju rupe i koferadraga se otpuhuje uz pomoć mijeha. Sada se polovice držača i polovice uzorka za povlačenje povlače korištenjem šiljaka za izvlačenje i lupanjem uzorka uokolo kako bi se lagano povećala šupljina kalupa tako dastjenke kalupa nisu pokvarene uzorkom koji se povlači. Vodilice i vrata se izrezuju u kalupu pažljivo bez kvarenja kalupa. Svaki višak ili rastresiti pijesak koji se nađe u klizačima i šupljini kalupa otpuhuje sedaleko pomoću mijeha. Sada se pijesak za oblaganje u obliku paste nanosi po cijeloj šupljini kalupa i vodilicama, što bi gotovom odljevku dalo dobru završnu površinu.

Jezgra od suhog pijeska priprema se pomoću kutije za jezgre. Nakon odgovarajućeg pečenja stavlja se u šupljinu kalupa kao što je prikazano na slici. Nosač se zamjenjuje na vuču vodeći računa o poravnanju oba pomoćuigle. Prikladan uteg drži se na rupi kako bi se osigurala metalostatička sila prema gore tijekom izlijevanja rastaljenog metala. Kalup je sada, kao što je prikazano na fotografiji, spreman za izlijevanje.