Proizvodnja odljevaka u kalupima za višekratnu primjenu Lijevanje u stalne kalupe uglavnom se koristi za neželjezne legure nižeg tališta (legure aluminija, cinka,

magnezija i bakra). Glavni postupci lijevanja u višekratne kalupe su gravitacijski kokilni lijev, nisko tlačni i protutlačni

lijev, tlačni lijev i centrifugalni lijev.

Kokilni lijev Kokilni lijev je postupak lijevanja kod kojeg se rastaljeni metal ulijeva djelovanjem gravitacije u metalne

kalupe ili kokile. Kokilni lijev može se proizvoditi u ručnim kalupima, poluatumatiziranim strojevima i postpuno

automatiziranim strojevima.

Ručni se kalupi koriste za lijevanje manjih serija jednostavnijih oblika. Ukoliko je serija veća ili su odljevci

složenijeg oblika, koriste se poluatomatizirani strojevi. Kod tih je strojeva ručno samo ulijevanje rastaljenog metala i

vađenje odljevka, dok su sve ostale operacije mehanizirane ili automatizirane. Automatizirani strojevi koriste se za

velikoserijsku proizvodnju. Kod automatiziranih strojeva provedena je i potpuna automatizacija pomoćnih operacija.

Uljevni sustav sastoji se od čaše, spusta, razvodnika i ušća, a za kompenzaciju smanjenja volumena odljevka

dodaju se pojila. Uljevni sustav mora viti tako dimenzioniran da omogućuje brzo ispunjavanje kalupa rastaljenim

metalom.

Kalupi za kokilni lijev

Kalupi za kokilni lijev su dvodijelni, sastoje se od pokretnog i nepokretnog dijela. Nakon otvaranja kalupa

odljevak se odvoji od nepokretnog dijela kalupa i zadrži u pokretnom sve dok ga izbacivači ne odvoje od njega.

Za oblikovanje unutrašnjosti odljevka koriste se pješčane, metalne ili kombinirane jezgre. Vijek trajanja

kalupa je do nekoliko stotina tisuća lijevanja.

Premazivanje kalupa

Premazi su suspenzije sitnomljevenih vatrostalnih materijala, veziva, vode i dodatka za bolje prijanjanje na

unutarnju površinu kalupa. Nanošenjem premaza postiže se

- Umanjenje neposrednog toplinskog utjecaja rastaljenog metala na kalup

- Kontrola tečenja rastaljenog metala

- Kontrola brzine hlađenja

- Bolja kvaliteta površine odljevka

- Lakše odvajanje odljevka od kalupa

Temperatura kalupa

Ako je temperatura preniska, dolazi do grešaka na odljevku (hladni zavari, nedolivenost, nestaljeno

područje), popunjavanje kalupa je ograničeno zbog čega najčešće dolazi do usahlina, toplih pukotina re lijepljenja

odljevka na kalup. Pri previsokim temperaturama kalupa produžava se vrijeme skrućivanja odljevka što pogoduje

stvaranju šupljina zbog skupljanja materijala, pa odljevci imaju lošija mehanička svojstva i lošiju kvalitetu površine.

Optimalna radna temperatura kalupa je ona koja omogućuje proizvodnju kvalitenih odljevaka uz minimalan škart u

najkraćem mogućem vremenu te uz minimalno oštećenje kalupa.

Tlačni lijev Tlačni lijev je postupak kod kojeg se rastaljeni metal pod visokim tlakom uvodi u stalni kalup. Lijevanje pod

tlakom primjenjuje se u serijskoj i masovnoj proizvodnji. Proces je često automatiziran što omogućue povećanje

produktivnosti, poboljšanje kvalitete odljevka i sniženje cijene proizvoda.

Tlačni lijev s toplom komorom

Tlačni lijev s toplom komorom koristi se za lijevanje metala niskog tališta: magnezija, cinka, olova i kositra.

Lijeva se pod tlakom od 7 do 35 MPa. Općenito se koristi za lijevanje odljevaka manjih dimenzija, do 25 kg. To je

visoko automatizirani proces s brzinom rada do 500 ciklusa lijevanja na sat.

Tlačni lijev s hladnom komorom

Tlačni lijev s hladnom komorom se koristi za lijevanje legura koje imaju više temperature taljenja,

prvenstveno aluminija, magnezija i bakra. Lijeva se pod tlakom od 14 do 140 MPa. Mogu se lijevati odljevci svih

veličina, Broj lijevanja iznosi do 150 na sat.

Kalupi za tlačni lijev

Za izradu kalupa koriste se materijali otporni na toplinu i trošenje, najčešće visokolegirani alatni čelici za topli

rad. Kalup je složene konstrukcije, što omogućuje proizvodnju odljevaka kompleksnih oblika s visokim stupnjem

točnosti dimenzija. Kalupi se izrađuju modularno, tako da se u slučaju oštećenja jednog dijela kalupa on lako zamijeni

novim dijelom, bez potrebe za promjenom cijelog kalupa.

Niskotlačni lijev Niskotlačni lijev je postupak kod kojeg se rastaljeni metal ulijeva u kalup pod tlakom od približno jednog

bara. Ovim se postupkom najčešće lijevaju legure aluminija i magnezija za automobilsku industriju, te pneumatske i

hidrauličke uređaje. Odljevci su dobrih mehaničkih svojstava i glatke površine, mase do 100 kg.

Uljevni sustav za niskotlačni lijev sastoji se samo od uljevka. Naime, odljevak se puni kroz samo jednu ulaznu

točku koja je povezana s cijevi za dovod rastaljenog metala. Kako nema pojila, vrlo je bitno postaviti uljevak tako da

on posljedn skrućuje. Zbog neposenog kontakta uljevka i dovodne cijevi skupljanje materijala nadoknađuje se

metalom iz lonca.

Zbog niskog tlaka mogu se koristiti i pješčani kalupi i jezgre.

Protutlačni lijev Protutlačni lijev je varijanta niskotalčnog lijeva sa određenim pretkalom u kalupu (4 do 5 bara), koji mora biti

niži od tlaka u peći, kako vi rastaljeni metal mogao popuniti kalup. Na raj način još je manja mogućnost nastanka

turbulencija. Zbog tlaka u kalupu, tlak napajanja može biti veći nego onaj kod niskotlačnog lijevanja, a kvaliteta

odljevak još bolja. Dobiva se još manja poroznost i bolja mikrostruktura odljevka, ali su troškovi veći.

Centrifugalni lijev Tijekom centrifugalnog lijevanja metalni se kalup okreće oko svoje osi velikom brzinom (600 do 1500

okretaja u minuti) potiskujući rastaljeni metal na stjenke, gdje poprima oblik kalupa i skrućuje. Zbog djelovanja

centrifugalne sile nije potrebna jezgra za oblikovanje unutrašnjosti odljevka. Odljevci će uvijek imati cilindričnu

unutarnju površinu, dok vanjska ne mora biti cilindrična. Centrifugalno se lijevati mogu gotovo svi metali.

Talionočke peći U ljevačkoj proizvodnji postoje razni načini dobivanja taljevine spremne za lijevanje. Glavne vrste peći su:

- Kupolke

- Plamene peći

- Elektrolučne peći

- Elektrootporne peči

- Indukcijske peći

Kupoke Koriste se samo za taljenje željeznih ljevova. Pri vrhu ćei nalazi se otvor za ubacivanje zasipa – metalnog

uloška, koksa i dodatka za formiranje troske (vapnenca). Kad se peć napuni pušta se zrak kroz sapnice radi osiguranja

potrebne količine kisika za izgaranje. Izgaranjem koksa nastaju vrući plinovi koji se dižu prema gore te zagrijavaju i

tale metalni uložak. Kako se metalni uložak tali, tako se slijeva na dno peći. Rastaljeni metal skuplja se na dnu peći

gdje je u kontaktu s užarenim koksom pa lako preuzima ugljik od njega. Na površini taljevine pliva troska koja se

posebno odvaja od rastaljenog metala kroz otvor za ispust troske. Regulacijom dovoda zraka regulira se proizvodnja

količina taljevine.

Plamene peći

Plamene peći s loncem

Zasip se ugrijava plamenicima izgaranjem plinovitog ili tekućeg goriva. Vrući plinovi struje spirlano oko lonca

prema gore. Lonac je izrađen od vatrootpornih materijala ili čelika. Plamene se peći koriste za taljenje neželjeznih

materijala.

Elektrootporne peći Toplina potrebna za taljenje metalnog uloška dobiva se provođenjem električne energije kroz različite

materijale koji imaju veliki specifični otpor. Mogu se koristiti univerzalno i zahtijevaju minimalno održavanje. Zbog

slabe efikasnosti sve se više zamjenjuju srednjefrekventim indukcijskim pećima.

Elektrolučne peći Koriste se prvenstveno za taljenje čelika. Lonac i poklopac izrađeni su od čeličnog lima, a obloženi

vatrostalnim i izolirajućim materijalom. Kroz posebne otvore na poklopcu prolaze u unutrašnjost peći dvije ili tri

grafitne elektrode. Na jednoj strani lonca nalazi se otvor za ispust taljevine, a na suprotnoj otvor za ispust troske.

Temperatura električnog luka između elektroda iznosi 3500 do 4000 °C, što uzrokuje brzo taljenje metalnog

uloška.

Indukcijske peći s loncem Metalni zaspi smješten je u loncu oko kojeg se nalazi vodom hlađena bakrena spirala koja je zapravo

induktor. Struja prolazi kroz induktor i stvara promjenjivo magnetsko polje koje inducira struju u metalu koji se nalazi

u loncu. Dejlovanjem te struje metal stvara električni otpor zbog kojeg se brzi zagrijava i tali. Elektromagnetska sila

istovremeno uzrokuje miješanje rastaljenog metala zbog kojeg je brzina taljenja velika, a taljevina je visoke kvalitete,

čistoće i homogenosti.

Ljevački lonci Talina se od peći do kalupa prenosi loncima ili ljevačkim žlicama. Vanjski dio lonca izrađuje se od čelika, a

unutrašnji od vatrostalne mase za lonce.

Proces skrućivanja Tijekom skrućivanja, rastaljeni metal prelazi u krutu fazu tvorbom kristala. Odljevak se sastoji od mnoštva

kristalnih zrna međusobno odvojenih granicama zrna.

Sakupljanje metala tijekom skrućivanja kompenzira se napajanjem. Kod oblikovanja pojila treba voditi računa

da proznost sakupljanja bude u pojilu, a ne u odljevku. Ako je pojilo za vrijeme sakupljanja u tekućem stanjui prilikom

skrućivanja nadoknadilo smanjenje volumena znači da je ispunilo svoju funkciju. Da bi se to postiglo, pojilo se mora

zadnje skrutiti.

Za konstrukciju modela i kalupa važan je iznos sakupljanja u tekućem stanju u krutom stanju jer se on ne

može kompenzirati taljevinom iz pojila, već se direktno odražava na konačne dimenzije odljevka.

Naknadna obrada odljevaka

Čišćenje odljevaka Nakon što se odljevak izvadi iz kalupa, ostatak pijeska na površini odljevka uklanja se rotirajućim bubnjevima

ili mlazom abrazivnih čestica (pjeskarenje, sačmarenje). Uljevni sustav i pojila uklanjaju se toplinskim rezanjem,

brusilicama, pilama ili lomljenjem. Uklanjanje površinskih neravnina i grešaka obavlja se ručno brusilicama.

Toplinska obrada Toplinska obrada slijedi nakon završetka čišćenja. Ona se provodi ako je potrebno modificirati strukturu

čitavog odljevka ili određene površine. Žarenjem za smanjenje naprezanja uklanjaju se zaostala naprezanja nastala

tijekom skrućivanja i skupljanja metala.

Kontrola procesa lijevanja

Osiguranje kvalitete

Greške na odljevcima

Greške se dijele prema izgledu

- U 7 osnovnih razreda (A-G)

- Svaki razred ima skupine

- Svaka skupina ima podskupine

- Unutar podskupina opisane su pojedinačne greške

Nedolivenost odljevka: odljevak se skrutnuo prije nego li je rastaljeni metal u

potpunosti ispunio kalupnu šupljinu.

Nestaljeno područje: rastaljeni metal je s više strana tekao u kalupu, ali zbog

preranog skrućivanja nije došlo do potpunog staljivanja.

Usahlina: može se pojaviti kao uleknuće na površini odljevka ili unutar odljevka, a

nastaje zbog stezanja materijala prilikom skrućivanja i hlađenja te nedostatka

rastaljenog metala koji bi kompenzirao razliku volumena u području koje skrućuje.

Mjehuravost: zbog visoke temperature lijevanja metala dolazi do otpuštanja

plinova iz kalupne mješavine koji ostaju zarobljeni ispod površine odljevka.

Metali za lijevanje – ljevovi Zahvaljujući razvoju metalurgije na raspolaganju je velik broj legura koje se mogu lijevati. Sve legure za

lijevanje podijeljene su u dvije osnovne skupine: željezne legure i neželjezne legure.

Temperature tališta čestih ljevova u °C:

- Fe (željezo): 1530

- Ni (nikal): 1455

- Cu (bakar): 1083

- Al (aluminij): 653

- Mg (magnezij): 650

- Zn (cink): 420

- Pb (olovo): 327

- Sn (kositar): 232