Proces livenja i kovanja
U obradi metala, livenje je proces u kojem se tečni metal isporučuje u kalup (obično pomoću lončića) koji sadrži negativan otisak (tj. trodimenzionalnu negativnu sliku) predviđenog oblika.Metal se ulijeva u kalup kroz šuplji kanal koji se naziva sprue.Metal i kalup se zatim hlade, a metalni dio (liv) se ekstrahuje.Lijevanje se najčešće koristi za izradu složenih oblika koje bi bilo teško ili neekonomično napraviti drugim metodama.
Postupci livenja poznati su hiljadama godina i naširoko se koriste za skulpture (posebno u bronzi), nakit od plemenitih metala, te oružje i alate.Visokoproizvedeni odljevci se nalaze u 90 posto trajne robe, uključujući automobile, kamione, zrakoplovstvo, vlakove, rudarsku i građevinsku opremu, naftne bušotine, uređaje, cijevi, hidrante, vjetroturbine, nuklearna postrojenja, medicinske uređaje, obrambene proizvode, igračke i više.
Tradicionalne tehnike uključuju livenje izgubljenim voskom (koje se dalje može podeliti na centrifugalno livenje i livenje u vakuumu sa direktnim izlivanjem), livenje u gipsani kalup i livenje u pesak.
Savremeni proces livenja podeljen je u dve glavne kategorije: potrošno i nepotrošno livenje.Dalje se razgrađuje materijalom kalupa, kao što je pijesak ili metal, i metodom izlijevanja, kao što je gravitacija, vakuum ili nizak pritisak.
Kovanje je proizvodni proces koji uključuje oblikovanje metala upotrebom lokaliziranih tlačnih sila.Udarci se zadaju čekićem (često električnim čekićem) ili matricom.Kovanje se često klasificira prema temperaturi na kojoj se izvodi: hladno kovanje (vrsta hladne obrade), toplo kovanje ili vruće kovanje (vrsta vruće obrade).Za posljednja dva, metal se zagrijava, obično u kovačnici.Kovani dijelovi mogu biti u težini od manje od kilograma do stotina metričkih tona. Kovanje su radili kovači milenijumima;tradicionalni proizvodi bili su kuhinjsko posuđe, hardver, ručni alati, oštrice, činele i nakit.Od industrijske revolucije, kovani dijelovi se široko koriste u mehanizmima i mašinama gdje god komponenta zahtijeva visoku čvrstoću;takvi otkovci obično zahtijevaju daljnju obradu (kao što je strojna obrada) kako bi se postigao gotovo gotov dio.Danas je kovanje glavna svjetska industrija
Potrošni liveni kalupi je generička klasifikacija koja uključuje lajsne od pijeska, plastike, školjke, gipsa i investicionih (tehnika izgubljenog voska).Ova metoda livenja u kalupe uključuje upotrebu privremenih kalupa za višekratnu upotrebu.
Lijevanje u pijesak
Lijevanje u pijesak je jedna od najpopularnijih i najjednostavnijih vrsta livenja i koristi se vekovima.Lijevanje u pijesak omogućava manje serije od trajnog livenja u kalupe i po vrlo razumnoj cijeni.Ne samo da ova metoda omogućava proizvođačima da kreiraju proizvode po niskoj cijeni, već postoje i druge prednosti lijevanja u pijesak, kao što su operacije vrlo male veličine.Proces omogućava odljevke koji su dovoljno mali da stanu na dlan do onih koji su dovoljno veliki samo za vozove (jedan odljevak može stvoriti cijeli krevet za jedan vagon).Lijevanje u pijesak također omogućava livenje većine metala ovisno o vrsti pijeska koji se koristi za kalupe.
Lijevanje u pijesak zahtijeva vrijeme od nekoliko dana, a ponekad čak i sedmica, za proizvodnju pri visokim izlaznim stopama (1–20 komada/h kalupa) i neprevaziđeno je za proizvodnju velikih dijelova.Zeleni (vlažni) pijesak, koji je crne boje, nema gotovo nikakvu granicu težine, dok suvi pijesak ima praktičnu granicu mase od 2.300–2.700 kg (5.100–6.000 lb).Minimalna težina dijela kreće se od 0,075–0,1 kg (0,17–0,22 lb).Pijesak se vezuje pomoću gline, hemijskih veziva ili polimerizovanih ulja (kao što je motorno ulje).Pijesak se može reciklirati mnogo puta u većini operacija i zahtijeva malo održavanja.
Kalupljenje od ilovače
Kalupljenje od ilovače korišteno je za proizvodnju velikih simetričnih predmeta kao što su topovi i crkvena zvona.Ilovača je mješavina gline i pijeska sa slamom ili balegom.Model proizvedenog je formiran u lomljivom materijalu (koronja).Kalup se formira oko ove košuljice prekrivanjem ilovače.Ovo se zatim ispeče (peče) i skine se košulja.Kalup se zatim uspravno postavlja u jamu ispred peći za izlivanje metala.Nakon toga se kalup odlomi.Kalupi se stoga mogu koristiti samo jednom, tako da su druge metode poželjnije za većinu namjena.
Gipsani kalup za livenje
Lijevanje gipsa slično je lijevanju u pijesak samo što se umjesto pijeska koristi pariški gips kao kalup za kalup.Generalno, za pripremu forme je potrebno manje od nedelju dana, nakon čega se postiže brzina proizvodnje od 1-10 jedinica/sat kalupa, sa predmetima od 45 kg (99 lb) i samo 30 g (1 oz) sa vrlo dobrom završnom obradom površine i malim tolerancijama.[5]Lijevanje gipsa je jeftina alternativa drugim procesima oblikovanja za složene dijelove zbog niske cijene gipsa i njegove sposobnosti da proizvodi odljevke u obliku mreže.Najveći nedostatak je što se može koristiti samo sa obojenim materijalima niske tačke topljenja, kao što su aluminijum, bakar, magnezijum i cink.
Shell molding
Oblikovanje školjke je slično livenju u pijesak, ali kalupnu šupljinu formira stvrdnuta "ljuska" pijeska umjesto tikvice ispunjene pijeskom.Pijesak koji se koristi je finiji od pijeska za livenje i pomiješan je sa smolom tako da se može zagrijati uzorkom i stvrdnuti u ljusku oko uzorka.Zbog smole i sitnijeg pijeska daje mnogo finiju završnu obradu površine.Proces je lako automatiziran i precizniji od livenja u pijesak.Uobičajeni metali koji se lijevaju uključuju liveno gvožđe, aluminijum, magnezijum i legure bakra.Ovaj proces je idealan za složene predmete male do srednje veličine.
Investiciono livenje
Investiciono livenje (u umetnosti poznato kao livenje voskom) je proces koji se praktikuje hiljadama godina, pri čemu je proces izgubljenog voska jedna od najstarijih poznatih tehnika oblikovanja metala.Od prije 5000 godina, kada je pčelinji vosak formirao uzorak, do današnjih voskova visoke tehnologije, vatrostalnih materijala i specijalnih legura, odljevci osiguravaju da se proizvode visokokvalitetne komponente s ključnim prednostima tačnosti, ponovljivosti, svestranosti i integriteta.
Odljevak za ulaganje dobio je naziv po činjenici da je uzorak uložen ili okružen vatrostalnim materijalom.Voštani uzorci zahtijevaju izuzetnu pažnju jer nisu dovoljno jaki da izdrže sile na koje se susreću tokom izrade kalupa.Jedna od prednosti livenja je ta što se vosak može ponovo koristiti.
Proces je pogodan za ponovljivu proizvodnju komponenti mrežastog oblika od raznih metala i legura visokih performansi.Iako se općenito koristi za male odljevke, ovaj proces se koristi za proizvodnju kompletnih okvira za vrata aviona, sa čeličnim odljevcima do 300 kg i aluminijskim odljevcima do 30 kg.U poređenju sa drugim procesima livenja kao što su livenje pod pritiskom ili livenje u pesak, to može biti skup proces.Međutim, komponente koje se mogu proizvesti livenjem po ulaganju mogu imati zamršene konture, a u većini slučajeva komponente su izlivene u obliku mreže, tako da zahtijevaju malo ili nimalo prerade nakon livenja.
Kovanjem se može proizvesti komad koji je jači od ekvivalentnog livenog ili obrađenog dela.Kako se metal oblikuje tokom procesa kovanja, njegova unutrašnja tekstura zrna se deformiše kako bi pratila opći oblik dijela.Kao rezultat toga, varijacije teksture su kontinuirane kroz cijeli dio, što dovodi do komada s poboljšanim karakteristikama čvrstoće. Osim toga, otkovci mogu postići niži ukupni trošak od livenja ili izrade.Uzimajući u obzir sve troškove koji nastaju u životnom ciklusu proizvoda od nabavke do vremena do prerade, i uračunavanje troškova otpada, vremena zastoja i drugih pitanja kvaliteta, dugoročne koristi od otkovaka mogu nadmašiti kratkoročne uštede koje mogu ponuditi odljevci ili izmišljotine.
Neki metali se mogu kovati hladno, ali gvožđe i čelik su skoro uvek toplo kovani.Vruće kovanje sprečava radno očvršćavanje koje bi nastalo usled hladnog oblikovanja, što bi otežalo izvođenje sekundarnih operacija obrade na komadu.Također, dok je radno kaljenje u nekim okolnostima poželjno, druge metode kaljenja komada, kao što je toplinska obrada, općenito su ekonomičnije i lakše se kontroliraju.Legure koje su podložne taložnom očvršćavanju, kao što je većina legura aluminijuma i titanijuma, mogu se toplo kovati, nakon čega sledi kaljenje.
Proizvodno kovanje uključuje značajne kapitalne troškove za mašine, alate, objekte i osoblje.U slučaju vrućeg kovanja, za zagrijavanje ingota ili gredica potrebna je visokotemperaturna peć (koja se ponekad naziva i kovačnica).Zbog veličine masivnih kovačkih čekića i presa i dijelova koje oni mogu proizvesti, kao i opasnosti svojstvene radu sa vrućim metalom, često je potrebna posebna zgrada za smještaj operacije.U slučaju operacija padajućeg kovanja, moraju se predvidjeti mjere za apsorpciju udara i vibracija koje stvara čekić.Većina operacija kovanja koristi kalupe za oblikovanje metala, koje moraju biti precizno obrađene i pažljivo termički obrađene kako bi se radni komad pravilno oblikoval, kao i da bi izdržale ogromne sile koje su uključene.
Lijevanje dijelova sa
CNC proces obrade
GGG40 liveno gvožđe
CNC obradni dijelovi
GS52 čelik za livenje
mašinske delove
Mašinska obrada 35CrMo
dijelovi za kovanje od legure
