TIP- dio Ljevarstvo (predavanja 11.06.2017.) UVOD: Lijevanje je jedna od tehnologija oblikovanja predmeta od metala kojom se rastaljeni metal (litina) oblikuje ulijevanjem u kalupe. Metal poprima oblik i dimenzije kalupne šupljine i zadržava ga nakon skrućivanja. Tehnologija
lijevanja jedan je od najstarijih i najdjelotvornijih najdjelotvornijih načina oblikovanja. Ljevarstvo je često puta i jedina jedina tehnika za izradu vrlo složenih dijelova s unutarnjim šupljinama ili za velika i masivna kućišta strojeva. PRIMJENA ODLJEVKA U POJEDINIM GRANAMA STROJOGRADNJE S TROJOGRADNJE
VRSTE LJEVOVA -
Ljevovi na bazi željeza (sivi, kovkasti, žilavi, čelični, tvrdi, bijeli lijev)
-
Obojeni metali: Al, Cu, Mg, Ci, Kositar, Ti, olovo
Krom, mangan, volfram - rjeđe se upotrebljavaju u ljevarstvu i služe kao dodaci kod spec. legura
Za ljevaonicu nisu od interesa plemeniti metali
TEHNOLOŠKI ISPRAVNO KONSTRUKTIVNO OBLIKOVANJE ODLJEVAKA Prednosti lijevanih izvedbi:
-
Lijevanje predstavlja najkraći put od sirovine do gotovog izratka Lijevanom konstrukcijom konstruktor može najbolje realizirati svoje zamisli Ni jedna tehnologija ne omogućuje toliku slobodu oblikovanja kao lijevanje
-
Lijevanjem se mogu ostvariti najkompliciraniji oblici izratka
-
Budući da kod lijevanih izvedbi postoje gotovo neograničene mogućnosti oblikovanja, konstruktor konstruktor može, polazeći od funkcije izratka doći do najboljeg rješenja Lijevana izvedba omogućuje da se umjesto velikog broja pojedinačnih dijelova, čija ugradnja zahtijeva mnogo rada i vremena, izrad ak ostvari kao jedan jedini odljevak. Time se ujedno postiže veća krutost
-
-
Pri konstruktivnom oblikovanju dijelova za neki stroj ili postrojenja, javljaju se (uz zahtjeve vezane za funkciju) tri
važna pitanja na koja mora odgovoriti konstruktor: 1. Kojim opterećenjem je izložen strojni dio ?
2. Koji materijal najbolje odgovara o dgovara zahtjevima funkcije i opterećenja 3. Koja je tehnologija izrade ekonomski najopravdanija
Da bi mogao odgovoriti na pitanja, konstruktor mora imati pregled kojim materijalom raspolaže, njihova svojstva i mogućnost primjene.
Konstruktor polazi od svojstava koja proizlaze iz zadatka. Ta svojstva mogu biti:
-
Otpornost na trošenje Sposobnost vođenja topline Električna i magnetska vodljivost
-
Otpornost na koroziju
-
Otpornost na kemijske utjecaje
-
Vatrootpornost
-
Čvrstoća pri povišenim temp. Dinamička izdržljivost Udarna žilavost Prigušenost
-
-
Zajedno s tehnologom konstruktor mora donijeti oluku o izboru materijala za lijevanje. Neprestano pojavljivanje novih materijala izaziva potrebu da se postojeća rješenja stalno preispituju.
SLIJEGANJE I NJEGOVE POSLJEDICE
Svi metali se tijekom ohlađivanja stežu. Ovo stezanje može se podijeliti u tri etape: -
Stezanje litine
-
Stezanje pri skrućivanju
-
Stezanje krutnine
Kao ukupan rezultat stezanja imamo pojavu da skrućena i ohlađena metalna materija ne ispunjava sav prostor
što ga je zauzimala dok je bila u rastaljenom i pregrijanom stanju. Ta pojava naziva se SKUPLJANJE. (moguće pitanje na kolokviju: Nacrtaj i objasni)
1 – kompenzacija ?? 2 – povećavamo model
Pri tome se razlikuju ukupno skupljanje, pod kojim se podrazumijeva smanjenje volumena prouzročeno svima trima etapama i linearno skupljanje koje se odnosi samo na 3. etapu, tj. na stezanje krutnine. Ukupno skupljanje
za različite metale iznosi ~ 4 ÷ 7 %, dok je linearno skupljanje ~ 0,3 ÷ 2 %. Pojednostavljen prikaz nastajanja (skrućivanja) odljevka:
Zadatak pojila je izvući poroznost (usahlinu) u sebe. U pravilu se pojila postavljaju na najdeblja, odnosno najviša mjesta. Položaj i oblik usahline dobije se iz tijeka skrućivanja. Usahline nastaju uvijek tamo gdje metal zadnje skrućuje.
Greške u obliku ravnih šupljina i neispunjenosti nastaju samo u slučaju kada se po njegovoj unutrašnjosti promjene temperature ne mijenjaju istim redom kao i promjene tl aka (kada se izoterme ne poklapaju s izobarama).
NAPREZANJE U ODLJEVCIMA Uzrok nastanka naprezanja u odljevcima: -
Naprezanja se javljaju u procesu hlađenja odljevka u kalupu pri neravnomjernom rasporedu temperature i raznovremenim faznim promjenama
-
To znači ne samo različitim, međusobno vezanim dijelovima odljevka, nego se u svakoj stjenc i odljevka kod kojih se skupljanje vrši uz međusobno suprostavljanje Naprezanja u odljevcima mogu se pojaviti i zbog vanjskih uzroka, npr. zbog sprječavanja pojedinih dijelova kalupa ili jezgre skupljanja pojedinih dijelova odljevka
Ostala naprezanja: Za ostalim naprezanjima nazivamo ona naprezanja koja postoje u nekom predmetu ili strojnom elementu, bez
prisustva vanjskog opterećenja i temperaturnog gradijenta. One mogu nastati prilikom gotovo svakog tehnološkog postupka ili proizvodnje. Nakon proučavanja nastanka zaostalih naprezanja došlo se do zaključka da se zaostala naprezanja pojavljuju samo u krutim konstrukcijama odljevka koji ne dopuštaju njegovu deformaciju tj izvitoperenje. Deformacija i pucanje odljevka uslijed različitih debljina stjenke:
OSNOVE KONSTRUIRANJA ODLJEVKA
Posebnu teškoću za konstruktora predstavljanju mehanička svojstva odljevaka. Ta se svojstva za istu vrstu materijala mijenjaju prema masivnosti odljevka, debljini stjenke i odabranoj tehnologiji lijevanja. Osim za sivi li jev, za ostale je ljevove ovisnost promjene mehaničkih svojstava o debljini stjenke i masivnosti.
OPĆENITI UVJETI ZA KONSTRUKCIJU ODLJEVAKA Najvažnije je postići ispravan smjer skrućivanja odljevka, tj od mjesta najmanje mase prema pojilu. U tu svrhu nasto ji se konstruirati odljevak s jednoličnom debljinom stjenke da se ne stvore preduvjeti za pojavu usahlina i naprezanja
Ako nije moguće udovoljiti jednoličnoj debljini stjenke, treba smišljeno vršiti odstupanja: -
Ne gomilati mase, koja predstavljaju to pla čvorišta
-
Prijelaz od debelih na tanke stjenke treba biti postepen
-
Čvorišta tipa X, V, Y pojednostaviti u oblik T i L Na mjestima spoja stijenki različitih debljina (spoja T i L) radijus zaobljenja mora biti veći od debljine tanje
-
stjenke -
Nije poželjna upotreba rebara radi ukrućivanja konstrukcije odljevka Dijelova odljevka većih masa smještati na manje osjetljiva mjesta
-
Treba izbjegavati lijevanje velikih ravnih horizontalnih ploha
-
Važnost ravnomjerne debljine stjenke Velike razlike debljine stjenke treba izbjegavati jer izazivaju usahline i naprezanja. Promjena mehaničkih svojstava lijeva istog sastava izazvana povećanjem kristala kod većih debljina stijenki kao posljedica polaganijeg hlađenja
PRIRUBNICA S NASTAVKOM Neispravan:
ispravan:
LANČANIK
Pravilni prijelazi s tankih na debele stjenke -
Kod odljevaka koji imaju različite debljine stijenki moramo paziti na pravilne prelaze sa debljih stijenki na tanje
-
Mjesta gdje se tanka stjenka spaja sa debelom naročito su opasna. Naime, kada tanka stjenka već očvrsne, deblja je još tekuće unutrašnjosti, budući da je upravo u fazi očvršćivanja. Pošto kod odljevaka nastupa skupljanje, u takvim slučajevima se pojavljuju pukotine na najosjetljivijem i po čvrstoći najslabije m mjestu
Nepravilni:
Pravilni prijelaz s tankih na debele stijenke:
Smjernice za oblikovanje odljevaka
1. Ako je moguće, potrebno je oblikovati bez jezgri i podrezaka 2. Potrebno je oblikovati tako da omogućimo osiguranja položaja jezgri 3. Oblikovati se mora tako da se omogući postavljanje kosina na vađenje modela
4. Model i jezgra moraju biti što jednostavniji 5. Pri oblikovanju potrebno je obratiti pažnju na diobenu ravninu 6. Pri oblikovanju odljevaka treba izbjegavati nagomilavanje materijala 7. Pri oblikovanju potrebno je omogućiti izlazak plinova 8. Radi povećanja čvrstoće i krutost primjenjuju se orebrenja 9. Oblikovati tako da mehanička obrada bude olakšana 10. oblikovati pomoću rebara ili kao šuplji lijev
