Avtor: Zdenko Puncer OŠ Žalec
1.Zgodovina in tehnološki postopek v proizvodnji
2.Materiali in orodja za delo v delavnici
5.Litje
Preteklo je že 5000 let kamor sega zgodovina obdelave kovin. Človek je bolj po naklučju ob svojem ognjišču spoznal baker in kositer. Mnogo več časa pa je trajalo, da mu je uspelo na zelo primitiven način iz rude pridobiti mnogo tršo kovino - železo. Iz njega je izdeloval orodje in orožje. Sprva je uporabljal postopek kovanja, šele s časom, ko je dosegel v talilnih pečeh dovolj visoko temperaturo, da se je kovina stalila, je predmete za vsakdanjo rabo, denimo sekire, srpe, osti puščic in podobno, oblikoval tako, da je tekočo talino ulival v kamnite, večkrat uporabljive forme.
Sivo litino so že pred našim štetjem ulivali Kitajci, ki so prednjačili tudi na tem področju. Evropa jim je sledila šele v srednjem veku, iz katerega se je ohranil spomin na številne umetniške ulitke - zvonove svečnike in lestence. Poleg tega pa so ulivali tudi topovske cevi in krogle. Livar je takrat spuščal talino iz peči neposredno v formo in je lahko le zelo malo vplival na njeno sestavo in kakovost ulitka. Šele v 17. in 18. stoletju se pojavijo prve plamene in jaškaste peči, v katerih je bilo mogoče metalurško-kemične procese uravnavati in voditi z večjo zanesljivostjo in izdelovati bolj kakovostne ulitke.
Danes talino, razen v jaškastih pečeh, imenovanih kupolke, pripravljamo tudi v raznih vrstah elektropeči. Tu imamo stvari trdno v rokah. Med taljenjem namreč lahko zanesljivo krmilimo - pospešujemo ali zaviramo - različne procese (redukcija, oksidacija, naogličevanje).
Tudi v Sloveniji imamo več livarn, v katerih ulivajo jekleno in sivo litino, bakrove, svinčeve in kositrove zlitine, pa tudi aluminij, ki mu primešajo silicij, magnezij, cink, baker in druge prvine.
V enem samem stavku predstavimo izdelavo ulitka:
staljeno kovino ulijemo v formo ali kalup, kjer se strdi ter obdrži obliko livne votline
Za bolj nazorno predstavitev različnih postopkov v livarni smo se odločili, da najprej opišemo, kako izdelamo preprost ulitek.
Najprej moramo izdelati model - pozitiv. Ta je lahko lesen, kovinski ali iz umetne smole. Ima enako obliko, kot naj jo ima ulitek. Sestavljata ga dve polovici in z njima v dveh okvirih oblikujemo livno votlino. S posebej pripravljeno peščeno mešanico namreč napolnimo livarska okvira, in sicer v vsakega namestimo po eno polovico modela. Ko je forma po stresanju in stiskanju dovolj trdna, da se ne bo porušila ali kako drugače poškodovala, model izvlečemo. Delo nam gre laže od rok oziroma model iz peska, če mu na stranskih ploščah dodamo majhen naklon (0.5 - 3 stopinje). Obe polovici forme nato dokončno izgotovimo in očistimo, preden ju sestavimo. Pri tem se zgornji in spodnji okvir ne smeta zamakniti drug proti drugemu, saj bi tako nastal popačen ulitek. Za to poskrbijo vodila, ki so pritrjena na zunanjih straneh okvirov. Sedaj je forma pripravljena za ulivanje.
Talino pripravimo v peči. Kadar ulivamo sivo litino, jo običajno stalimo v t.i. kupolni peči, ki po svoji konstrukciji nekoliko spominja na plavž, vendar pa je precej manjša. Tudi tu v plasteh zakladamo kovinski vložek (sivo surovo železo, jeklene odpadke in ponesrečene - izmetne ulitke), koks, apnenec in druge dodatke. Tekoča kovina in žlindra se zbira na dnu peči v talilniku, tam pa ju zaradi njune različne specifične teže ločimo pri izpustu iz peči. Za doseganje potrebne temperature taline (okoli 1500 stopinj C ) vpihavamo skozi venec pihalic v peč dodatne količine zraka (boljši učinek dosegamo, če je vpihani zrak nekoliko predgret). Talina steče iz peči v livni lonec, kjer odstranimo še preostalo žlindro, ki plava na površini, in jo prenesemo na livno mesto, kjer med drugimi že čaka naša forma.
Talina steče skozi ulivno čašo v lijak, vstopi v razdelilni kanal in pride skozi dovodne kanale do livne votline. Ko je ta napolnjena, dotočimo še določeno količino taline, s katero se napolni napajalnik. Njegova vloga je naslednja: ob ohlajevanju talina iz tekočega agregatnega stanja preide najprej v testasto in nato v trdno. Pri tem se litina ves čas krči, in če bi ulitku namenili le toliko taline, kolikor je gre v livno votlino, ta na koncu zaradi krčenja ne bi imel zahtevanih mer. Z dotokom dodatne taline iz napajalnika, v katerem je talina najdlje tekoča, zagotavlja, da ulitek "načrpa" vso potrebno količino taline. Tu ne gre samo za krčenje, katerega posledice bi bile opazne že na zunaj, ampak bi se lahko zaradi opisanega pojava zgodilo, da bi se v notranjosti ulitka izoblikovala votlina - lunker, zaradi česar bi morali tak izdelek zavreči.
V peščeni mešanici za izdelavo form so poleg čistega kremenovega peska še veziva in drugi posebni dodatki. Ko ji primešamo vodo, dobi oblikovalnost in plastičnost. Pri oblikovanju in strjevanju omenjeni dodatki in vlaga delno zgorijo oziroma izparijo. Nastanejo kar precejšnje količine plinov, ki pa ne smejo ostati v ulitku. Čim boljši prehod na prosto jim omogočimo s tankimi zračnimi kanali, ki jih oblikujemo v zgornji polovici forme. Ob koncu ulivanja jih brez škode zalije odvečna talina.
Ulite forme po ohladitvi izpraznimo in odstranimo z ulitkov nepotrebne prilitke. Sledi najprej grobo čiščenje v peskalnem stroju, kjer z močnim curkom drobnih jeklenih zrn odstranijo tanko plast peska, ki se je pripekla na površino ulitka. Po peskanju ulitkov obrusimo in predvsem odstranimo šiv, ki je značilen za ulitke iz sestavljenih form. Zdravi ulitki potujejo v nadaljnjo obdelavo, kar pa je že zunaj livarjevega delokroga.
Oblika ulitka pa ni vedno tako enostavna, kot v opisanem primeru. Na sliki si oglejmo nekaj zahtevnejših ulitkov. Podrobneje bomo opisali še, kako ulijemo krajšo cev s prirobnicama. Uliti moramo samo plašč cevi in izoblikovati notranjo odprtino. Najprej izdelamo model, s katerim izoblikujemo zunanjo obliko cevi. V jedrniku pa izdelamo jedro, s katerim izoblikujemo notranji del cevi, tako da ga ne zalije talina. Na risbi je prikazana že sestavljena forma za naš ulitek. Jedro je nekoliko daljše, da lahko njegova konca trdno opremo na podlago v formi; ob ulivanju bi se namreč lahko premaknilo. Lahko pa bi se zaradi vitkosti pod težo taline zlomilo in ga zato na več mestih podpremo z jedrnimi podporami, ki se ob stiku s talino raztalijo in ostanejo brez škode v notranjosti ulitka. Na risbi je surov ulitek s prilitki. Peščeno jedro smo iz nastale cevi že iztresli.
Na koncu moramo povedati, da je delo livarjev še vedno izredno naporno in ga skoraj smemo primerjati z delom rudarjev. Njihovo delovno okolje ni nikoli čisto,v zraku, polnem par in dima, neprestano lebdijo prašni delci. Delo v vročini s staljeno kovino je vedno nevarno in ob nezgodah nemalokrat pride med drugim tudi do težjih ali lažjih opeklin. Vendar vse le ni tako črno in brezupno! Tehnologija se je do danes že zelo močno razvila ter posodobila in težaška dela je vse manj. Večino ga že opravijo številni avtomatski stroji, ki jih dobro usposobljen človek zlahka upravlja in nadzoruje.
Sedaj, ko ste spoznali postopek litja se lahko preizkusimo v tej stari veščini tudi sami.
Za delovni postopek rabimo nekaj priprav, ki si jih lahko izdelamo sami. Na sliki si lahko ogledamo načrt za izdelavo okvirjev za formanje.
Najprej izdelajmo LIVARSKI OKVIR, ki ga potrebujemo za izdelavo forme. Rabimo še MODEL, ki je lahko iz mavca, umetne mase, lesa ali iz kovine. Za začetek naj bo model tak, da bo na eni strani ravna ploskev. Za izdelavo forme rabimo še livarski pesek in sito, likapodij, čepe za izdelavo livnega kanala, čep za napajalnik, iglo za izdelavo zračnikov in lanceto za oblikovanje in dodelavo forme,bat za tlačenje peska in ravno deščico za poravnavo peska. Vse skupaj si pripravimo na delovno mizo.
Na ravno ploščo imenovano modelno ploščo položimo en del livarskega okvirja tako, da sta vodili za čepa na plošči. V sredino pa položimo model. Površino posujemo z likapodijem (ali smukcem), ki bo preprečil prijemanje peska na model.
Sedaj skozi sito presejemo na model pesek in ga z batom previdno stlačimo. Ta postopek izvajamo tako dolgo, da je okvir poln. Poravnajmo ga z deščičo in zgladimo z lanceto.
Modelno ploščo skupaj s polnim okvirjem in modelom previdno obrnimo. Ploščo postavimo pod okvir in na okvir položimo drugi del ter vstavimo čepe v ušesa.
Poleg modela postavimo livni kanal in napajalni kanal. Površino lahko še nekoliko posujemo z likapodijem in nato okvir previdno napolnimo in natlačimo s peskom.
Površino zgladimo z lanceto in z iglo na mestu kjer je model naredimo tanke zračne kanale. Pesek prebodemo.
Postopek, ki sledi zahteva od izdelovalca natančno delo. Previdno odstranimo oba čepa. Z lanceto povečamo vstop v livni kanal in naredimo manjšo vdolbino v katero bomo kasneje vlili litino. Površino lepo zgladimo.
! Previdno izvlečemo čepe iz ušes in NAVPIČNO dvignemo zgornji okvir. Odstranimo model in z lanceto naredimo vezne kanale med livnim kanalom in prostorom kjer je ležal model. Ravno tako med napajalnim kanalom in prostorom kjer je bil model. Odvečni pesek odstranimo tako, da celoten okvir obrnemo
Sledi sestavljanje okvirov in vstavljanje čepov. FORMA JE PRIPRAVLJENA ZA LITJE.
POSTOPEK PRIPRAVE LITINE NE PRIPOROČAMO OTROKOM, ker lahko pride pri nesreči do resnih opeklin.
Za litje potrebujemo talino iz kovine, ki ima nizko tališče. Najustreznejša kovina je kositer. Za taljenje aluminija pa potrebujemo že plinski grelec.
Kovino razrežemo na manjše delce in jih v ustrezni posodi postavimo na grelno ploščo in stalimo.
Pred litjem odstranimo nečistočo (žlindro).
Za delo uporabimo posebne azbestne rokavice.
Pred pričetkom litja s sponami spnimo oba okvirja, da ne bo vzgon dvignil zgornjega okvirja in litina pričela iztekati.
Litino, ki je dovol vroča in tekoča previdno ulivamo v livni kanal tako dolgo, da se napolne, obenem pa se napolne tudi napajalnik.
Sedaj se mora litina strditi in ohladiti.
Ohlajen ulitek (uporabimo zaščitne rokavice) odstranimo iz okvirja tako, da okvirja razstavimo in odstranimo (zdrobimo) pesek.
Ulitka se držijo še livni in napajalni kanal, ki jih s pomočjo žage ali klešč ščipalk odstranimo.
Robove ulitka obrusimo s pilo, površino pa sčetkamo z medeninasto ščetko.
Dobili smo prvi izdelek, ki je bil izdelan po tehnološkem postopku litja.
Izdelek še površinsko obdelamo in zaščitimo pred korozijo. Končni izgled.
