hrvatski

Osnove tehnologije kalupljenja

Lijevanje je tehnologija oblikovanja proizvoda, a sastoji se od oblikovanja skrućivanjem u kalupu. Tehnologija lijevanja je jedan od najefikasnijih načina oblikovanja proizvoda. Visoka proizvodnost i laka mogućnost izrade replika čine je iznimno pogodnom za serijsku i masovnu proizvodnju. Lijevanje je nenadomjestiva tehnologija pri oblikovanju složenih oblika. Obzirom na veliku proizvodnost pogodna je za automatizaciju proizvodnje. Samo oblikovanje vrši se u tekućem stanju, a tekući metal (litina) kao i sve tekućine zahtijeva minimalni utrošak energije za promjenu oblika, pogotovo što se kao uljevna sila najčešće koristi gravitacija. Ukupni utrošak energije je ipak znatan, jer prethodno materijal treba rastaliti. Iskorištenje energije bit će to povoljnije što je oblik složeniji, budući da utrošena energija ovisi o ukupnoj masi, a ne o složenosti oblika. Zato je lijevanje nenadomjestiva tehnologija kod izrade proizvoda vrlo složenog oblika, naročito kad postoje unutarnji kanali nepravilna oblika. Skrućivanje traje vrlo kratko vrijeme, tako da je moguće ostvariti visoku proizvodnost. Mehanička svojstva, dimenzionalna i drugi posebni zahtjevi u pogledu kvalitete odljevka postižu se skrućivanjem litine, promjenom agregatnog stanja, procesom još uvijek nedovoljno istraženim, tako da je upravljanje kvalitetom vrlo složeno. Ljevarstvo još uvijek spada u rizične tehnologije ; proces je kontinuiran i teško ga je kontrolirati. Zato će se razvoj ljevarstva kretati ne samo u iskorištavanju mogućnosti visoke proizvodnje, nego i u smanjenju rizika u proizvodnji. Problemi s kvalitetom javili su se odmah u početku, prije šest tisuća godina pojavom mjehuravosti kod lijevanja bakrenih odljevaka. Tehnološko unapređenje lijevanja u zatvorene kalupe moralo je čekati skoro tisuću godina da bi se moglo primijeniti tek upotrebom bronce. Kako je tehnologija izrade kalupa bila uspješnija od mogućnosti proizvodnje litine, razvoj je bio upravljen na nove konstrukcije peći za taljenje, jer je to bio osnovni preduvjet za proizvodnju odljevaka. Uvođenje prisilne cirkulacije zraka u pećima omogućilo je stabilniju proizvodnju i uvođenje novih materijala (sivi lijev), te pojavu prvih standarda. Razvoj je brz, tako da se već taka poznati principi većine ljevarskih tehnologija koje se danas primjenjuju. Odljevci tog vremena impresivni su posebno po kvaliteti oblika, ali i po količini i masi. Nakon zastoja koji je pratio sve djelatnosti u prvoj polovici srednjeg vijeka, duhovna renesansa značila je i proizvodnu, a ljevarstvo daje proizvode interesantne za javne, državne i crkvene potrebe. Iako je ljevačka proizvodnja u suštini namijenjena velikom broju korisnika, jer je pomoću modela moguće izraditi veliki broj replika, neriješen problem mehaničke energije diktirat će orijentaciju ka pojedinačnoj proizvodnji. Zato je ljevarstvo sve do kraja XIX. stoljeća individualna state of art proizvodnja, gdje dominira majstor pojedinac. Ovog sveznajućeg pojedinca-majstor-inženjera ljevarstvo se neće osloboditi sve do zadnjeg desetljeća XX. stoljeća. Industrijskom revolucijom razriješen problem mehaničke energije i nagli porast populacije, omogućit će da dođe do punog izražaja pogodnosti ljevarstva za serijsku proizvodnju. Krajem XIX. i početkom XX. stoljeća konstruirana je najpopularnija peć za taljenje - kupolka, te temeljne konstrukcije kompletne mehanizacije ljevaonica. Intenzivna mehanizacija, uglavnom na mehaničkim principima dovest će doduše do povećanja proizvodnosti, ali i do vrlo teških radnih uvjeta, prašine, buke i povišene temperature. Iako se proizvode odljevci vrhunske kvalitete, te premda su formulirana temeljna saznanja metalurgije, nedostatak adekvatnog instrumentarija onemogućit će provedbu efikasne industrijske kontrole kvalitete. Od početka XX. stoljeća zaživljuje koncepcija, da je direktnu proizvodnju bolje bazirati na visoko sofisticiranim strojevima, nego na visokokvalificiranim radnicima-majstorima, a tipičan primjer je korištenje bentonitnog veziva. Stručna radna snaga potrebna je u pripremi proizvodnje, alatnici i održavanju. Ova koncepcija dovodi do intenzivne mehanizacije ljevaonica, proizvodnih linija serijske proizvodnje baziranih na treskalici. Pored širokog korištenja elektriciteta kao pogonske energije, ostala rješenja su uglavnom mehanička, a za taljenje se koristi uglavnom kemijska energija. udar u uvjetima privređivanja, koji nastupa sredinom XX. stoljeća mnoge ljevaonice nisu preživjele. Zahtijevaju se odljevci ujednačene kvalitete, visoke točnosti dimenzija, a usporedo se postavljaju vrlo oštri uvjeti u pogledu radnih uvjeta i zagađenja okoline. Međutim tehnički uvjeti su takovi da mogu pružiti rješenja. Promjena je tako radikalna, da se ne može vršiti prilagođavanje, nego se moraju graditi nove ljevaonice, a stare zatvarati. Ograničenja u pogledu buke izbacuju iz upotrebe popularnu treskalicu, a nova hidraulička visokotlačna automatska pritiskalica izuzetne je proizvodnosti i tiha u radu. Razvoj elektronike omogućava korištenje indukcijskih peći za taljenje, tako da se krajem XX. stoljeća u pogledu proizvodnih i ekoloških uvjeta ljevarstvo u potpunosti izjednačava s drugima proizvodnim tehnologijama. Specijalizacija postaje sve izraženija. Problemi pojedinačne proizvodnje razrješavaju se upotrebom kemijski očvrstivog veziva, tako da u pojedinačnoj proizvodnji otpada sabijanje kalupa, a time i kalupilice. Postignuta je visoka fleksibilnost kako s automatskim linijama tako i u pojedinačnoj proizvodnji. Iako će se nastaviti unapređenje ljevačke tehnologije (kao npr. impulsne tehnike sabijanja kalupa, lijev s modelima od polistirena, usmjereno skrućivanja da bi se dobila optimalna mehanička svojstva, odljevci od monokristala), ipak će glavni udar u budućnosti biti upravljen u upravljanju kvalitetom. Posebno zato, jer primjena računala i mikroelektronike omogućava direktno upravljanje proizvodnim procesom, što do sada nije bilo moguće ostvariti, tako da će ljevarstvo prestati biti rizična proizvodnja. Kao rezultat toga odljevci će biti tanjih stijenki, visoke dimenzionalne točnosti i tako ujednačene i zagarantirane kvalitete, tako da kupci odljevaka neće uopće pristajati da otkrivaju greške pri prijemu odljevaka. Struktura ljevačke proizvodnje neće se bitnije promijeniti, osim što će doći do stanovite prestrukturacije, povećat će se proizvodnja odljevaka od aluminijskog i nodularnog lijeva, a smanjiti proizvodnja sivog, kovkastog i čeličnog lijeva. Što se tiče novih materijala (plastike, keramike, polimernog betona, kompozita i sl.) ne treba očekivati, kako su to neki prognozeri pogrešno najavljivali, da će ti materijali biti zamjena za metale, već će se pojaviti nove konstrukcije u kojima će biti korišteni zajedno s metalima, pogotovo što su im svojstva komplementarna, a ne konkurentna. Pored toga metali imaju prednost u vrlo dobro riješenoj reciklaži. Ljevarska tehnologija kretala se najprije od kvalitete oblika, zatim visoke produktivnosti, do već danas vrlo sofisticiranog vođenja proizvodnje, tako da proizvedeni odljevci garantiraju kvalitetu oblika, dimenzija i svojstava, te vrlo fleksibilne rokove isporuke. U zadnjih dvadeset godina zahtjevi u pogledu mehaničkih svojstava porasli su za oko 60%, a točnost dimenzija poboljšana je pet puta. Smanjen je broj dijelova strojnih sklopova lijevanjem vrlo složenih odljevaka. Poboljšanje tehnike konstruiranja (CAD/CAM) imat će velik efekt na kvalitetu odljevaka, jer o uspješnoj konstrukciji značajno ovisi kvaliteta odljevka. Ovo povećanje kvalitete neće biti uzrokom povećanju samo kvantitete, nego će zasigurno biti uzrokom porasta vrijednosti ljevačke proizvodnje. Ljevačka proizvodnja u razdoblju do kraja stoljeća i dalje će se po količini povećavati, s time da će doći do manjeg pada u količini u industrijski razvijenim zemljama (10%), ali do daleko većeg porasta (25%) u zemljama koje su u industrijskom razvoju, tako da će ukupna ljevačka proizvodnja porasti s današnjih 80 Mt na oko 120 Mt. Ova knjiga je prva iz serije o ljevarstvu, a namijenjena je studentima strojarstva u visokoškolskim institucijama. Knjiga pokazuje kako je moguće uspostaviti vezu između znanstvenih osnova, praktične tehnologije i odabira adekvatne mehanizacije pri vođenju ljevarske proizvodnje. Kako ljevarstvo u Hrvatskoj danas, teško da udovoljava modernim zahtjevima u ljevarskoj proizvodnji, upravo ovi kadrovi su oni ključni stručnjaci koji će u modernizirati proizvodnju odljevaka i približiti naše ljevarstvo europskim i svjetskim standardima.

Lijevanje; kalupljenje; tehnologija

nije evidentirano