Osnovna ideja livenja je jednostavna: rastopljeni metal se uliva u kalup, gdje se hladi, očvršćava i poprima oblik kalupne šupljine. Međutim, iza ove naizgled jednostavne operacije krije se kompleksna kombinacija metalurgije, termodinamike, mehanike fluida i tehnologije materijala.
1. Osnovni principi procesa livenja
Proces livenja sastoji se od nekoliko ključnih faza:
priprema legure
topljenje metala
priprema kalupa i jezgara
ulivanje rastopljenog metala
očvršćavanje i hlađenje
vađenje odljevka i dorada
Svaka od ovih faza direktno utiče na:
mikrostrukturu
mehanička svojstva
kvalitet površine
pojavu grešaka u odljevku
Zato se livenje ne može posmatrati samo kao „sipanje metala“, već kao kontrolisan metalurški proces.
2. Vrste livenja prema kalupu
2.1 Livenje u pješčanim kalupima
Najraširenija metoda u industriji.
Karakteristike:
velika fleksibilnost oblika
niski troškovi alata
pogodna za male i srednje serije
Koristi se za:
sivi i nodularni liv
čelike
aluminijske legure
kvaliteta odljevka uveliko zavisi od:
granulacije pijeska
veziva
zbijenosti kalupa
2.2 Livenje u metalne kalupe (kokilno livenje)
Kalupi su izrađeni od metala i koriste se više puta.
Prednosti:
bolja površina
veća tačnost dimenzija
finija mikrostruktura
Nedostatak:
veća investicija u alata
2.3 Ljevanje pod pritiskom
Rastopljeni metal se pod pritiskom ubrizgava u kalup.
Karakteristike:
visoka produktivnost
tanka stijenka odljevka
odličan kvalitet površine
Najčešće se koristi za:
aluminij
cink
magnezij
3. Vrste livenja prema materijalu
3.1 Sivi livi
Sivi liv sadrži grafit u obliku lamela.
Osobine:
dobra obradivost
dobra sposobnost prigušenja vibracija
relativno mala čvrstoća
Primjena:
kućišta
postolja mašina
blokovi motora
3.2 Nodularni (duktilni) liv
Grafit u obliku kuglica (nodula).
Prednosti u odnosu na sivi liv:
veća čvrstoća
znatno veća žilavost
mogućnost toplinske obradepredstavlja most između liva i čelika
3.3 Liveni čelik
Koristi se kada su potrebna:
visoka čvrstoća
otpornost na udar
otpornost na habanje
Nedostaci:
viša temperatura livenja
veća sklonost greškama
veći troškovi
4. Ulivni sistem
Ulivni sistem ima zadatak da:
ravnomjerno ispuni kalup talinom
spriječi turbulencije
minimizira oksidaciju
omogući pravilno očvršćavanje
Sastoji se od:
ulivne čaše
sprovodnika
razvodnika
ulivnika
Nepravilan proračun ulivnog sistema vodi ka:
hladnim spojevima
poroznostima
uključcima
5. Očvršćavanje i mikrostruktura
Način hlađenja direktno utiče na mikrostrukturu odljevka.
brzo hlađenje → sitno zrno, veća čvrstoća
sporo hlađenje → krupno zrno, bolja duktilnost
Kod liva, kontrola hlađenja utiče na:
oblik grafita
raspodjelu karbida
mehanička svojstva
6. Najčešće greške u livenju
U praksi se najčešće javljaju:
poroznost (gasna ili usljed skupljanja metala)
hladni spojevi
uključci
pukotine
nepotpuno punjenje
Većina grešaka potiče iz:
loše kontrole topljenja
nepravilnog ljevanja
pogrešne temperature metala
loše konstrukcije kalupa
7. Prednosti i ograničenja livenja
Prednosti:
- složeni oblici,
- ekonomičnost za velike, serije
- širok izbor materijala,
Ograničenja:
- manja mehanička svojstva u odnosu na kovanje,
- potreba za naknadnom obradom,
- mogućnost unutrašnjih grešaka,
8. Uloga livenja u modernoj industriji
Danas se livenje sve više kombinuje sa:
simulacijama punjenja i očvršćavanja
automatizovanim linijama (DISA, HWS)
kontrolom mikrostrukture
naknadnom termičkom obradom
Savremeno livenje je visokotehnološki proces, a ne „teška industrija“ u klasičnom smislu,
Zaključak:
Livenje metala ostaje nezamjenjiva tehnologija u proizvodnji metalnih dijelova. Razumijevanje odnosa između:
materijala
kalupa
ulivnog sistema
hlađenja
ključ je za dobijanje kvalitetnog i pouzdanog odljevka.
Industrije koje vladaju livenjem, vladaju i osnovama metalurgije.
Livenje metala
Termička obrada metala
Zavarivanje
Metalurgija praha
Nehrđajući čelici
Čelik
Metalni materijali