Maturski (Alati za livenje) Armin Alijagić.docx

J.U. I S.Š. “Dr. Husein Dţanić” Velika Kladuša

MATURSKI RAD Tema:

KONSTRUKCIJA ALATA ZA LIVENJE Školska godina 2011/12

Mentor:

Učenik:

Nijaz Kovačević dipl.ing.maš.

Armin Alijagić

SADRŢAJ

Uvod.................................................................................................................... 2 1. Alati za livenje metala................................................................................... 3 1.1. Livenje metala u kokile...........................................................................3 1.2. Proces livenja...........................................................................................3 1.3. Ulivni sistem...........................................................................................4 1.4. Dimenzionisanje i konstrukcija alata......................................................5 2. Alati za livenje plastičnih masa......................................................................7 2.1. Proces livenja plastičnih masa.................................................................7 2.2. Ulivni sistem............................................................................................9 2.3.

Sistem hlaĎenja kalupa i utjecaj hlaĎenja na kvalitet odlivka..............12

2.4.

Izbor ravni otvaranja alata....................................................................13

2.5.

Izrada odlivka sa navojem....................................................................13

2.6.

Dimenzionisanje alata..........................................................................14

2.7.

Konstrukcioni dijelovi alata.................................................................15

3. Alati za presovanje termostabilnih plastičnih masa..................................16 3.1.

Proces presovanja.................................................................................16

3.2.

OdreĎivanje punjačkog prostora..........................................................17

3.3.

OdreĎivanje ravni otvaranja alata........................................................17

4. Primjer konstrukcije alata za livenje plastičnih šoljica.............................19 Zaključak............................................................................................................24 Literatura...........................................................................................................25

1

UVOD

Livenje je postupak obrade metala bez skidanja strugotine. Livarstvo prestavlja tehnologiju oblikovanja metalnih predmeta livenjem rastopljenog metala u uraĎene kalupe pomoću modela, da bi se tako, posle hlaĎenja dobio odlivak. Livenje je veoma pogodan postupak izrade mašinskih djelova čiji je oblik komplikovan sa unutrašnjim konturama i nepravilnim kanalima. Livenje se takoĎe koristi i za ekonomčniju izradu mašinskih djelova i elemenata. Primjenom livenih djelova u brodogradnji postiže se pojednostavljenje konstrukcija. U automobilskoj industriji liveni djelovi se koriste kao blokovi, glave i klipovi motora. Savremena tehnologija i modernija oprema za livenje omogućava dobijanje odlivaka različitih dimenzija, tačnosti i kvaliteta površine, čime je potreba za naknadnom mehaničkom obradom sve manje prisutna. U drugom poglavlju ovog maturskog radu su obraĎeni postupci konstruisanja alata za livenje u metalne kalupe, načini i proces uljevanja tekućeg metala u kalupe. Treće poglavlje obuhvata sistem izrade, konstruisanja i dodatnih procesa prilikom korištenja plastičnih masa, a četvrto poglavlje obuhvata termostabilne plastične mase.

2

1. ALATI ZA LIVENJE METALA Livenje metala može se vršiti u kalupima jednokratne primjene i u kalupima višekratne primjene. Za izradu kalupa jednokratne primjene upotrebljava se kaluparski pjesak, koji se dobije mješanjem zrnaca pijeska, vezivnog sredstva i posebnih dodataka. Za izradu velikog broja odljevaka primjenjuju se kalupi od metala, a za izradu ograničenog broja odljevaka koriste se kalupi od keramike ili grafita.Dakle, pješčani kalupi se mogu upotrebljavati samo jednom, jer se nakon izlijevanja metala u šupljinu i njegovog ohlaĎivanja forma mora razrušiti. Keramički kalupi se izraĎuju sabijanjem smješe isto kao i pješčani. Metalni kalupikokile se izraĎuju od čelika ili sivog liva, posebnog hemiskog sastava. Oni se iraĎuju obično postupkom livenja i mašinskom obradom, kojom se postiže veoma fina obrada i tačne dimenzije kalupa.

1.1. LIVENJE METALA U KOKILE Ovo livenje je rentabilno u serijskoj i masovnoj proizvodnji, a mogu se liti predmeti sa debelim zidovima, prostih i složenih oblika, mase od 1kg do nekoliko tona. Metalni kalup ima dobru toplinsku provodljivost, pa skrućivanje metala teče brzo, usljed čega se dobije odlivak sa finozrnastom i gustom strukturom. Sem toga kokile imaju i tu prednost što je ciklus izrade jednog odljevka znatno kraći, a proces se može mehanizirati i automatizovati. MeĎutim treba napomenuti da su metalni kalupi skupi te se zbog toga mora uvijek provjeriti ekonomska opravdanost primjene ovih kalupa. Obično se livenje u kokile i ispunjavanje kalupne šupljine vrši korištenjem sile gravitacije taline. MeĎutim, livenje u metalne kalupe može se vršiti pod pritiskom i korištenjem centrifugalne sile.

1.2. PROCES LIVENJA Livenje je jedan od osnovnih načina oblikovanja metala, naročito u slučaju dobivanja komplikovanih oblika izlivenih komada (odlivaka). Oblik i dimenzije odlivaka odgovaraju obliku i dimenzijama šupljine kalupa, uz neminovanu korekciju zbog sakupljanja materijala pri hlaĎenju, odnosno njegovog širenja pri zagrijavanju i topljenju. Proces livenja sastoji se u tome da se rastopljena metalna masa, koja se topi u specijalnim pećima, transportuje do predhodno pripremljenih kalupa, a zatim kroz poseban sistem kanala lije u kalupnu šupljinu. Nakon hlaĎenja metalne mase, odnosno njenog skrućivanja nastaje odlivak, koji se vadi iz kalupa mehaničkim razdvajanjem dijelova od kojih je oformljen kalup-kokile.

3

1.3. ULIVNI SISTEM Sistem kanala kroz koj se rastopljena masa metala uliva u kalupnu šupljinu, naziva se ulivni sistem. Ulivni sistem se obično sastoji iz ulivne čaše 1, dovodnog kanala 2, razvodnih kanala 3 i ulaznih kanala 4, što je prikazana na slici (1.1.). Livenje treba vršiti brzinom koja se odreĎuje na osnovu količine taline, odnosno protoka u jedinici vremena preko obrasca:

Slika: 1.1. Ulivni sistem Gdje su: M – masa odlivka u kg, ρ – gustoća materijala u kg/ , t – vrijeme livenja u s, – površina presjeka ulaznih kanala u , v – brzina livenja u ulaznim kanalima u dm/s, Q – protok u /s. Ulivna čaša ima zadatak da sadrži šljaku i druge nečistoće, to je pravilan oblik čaše kao na slici (1.2.). Tok taline u dovodnom kanalu zavisi od brzine strujanja v, presjeka kanala i kinematskoj viskoznosti v. Strujanje taline treba da bude bez vrtloga, mirno, odnosno laminarno, te se stanje provjerava preko Rejnoldsovog broja:

Iz dovodnog kanala talina odlazi u horizontalni razvodni kanal, gdje se neke nečistoće, koje se nisu zadržale u ulivnoj čaši, izdvajaju iz taline isplivajući na gornju površinu kanala. Zato treba razvodni kanala tako dimenzionisati da se u njemu talina zadrži dovoljno dugo, kako bi bilo omogućeno česticama da isplivaju i da se zadrže u razvodnom kanalu. Talina iz razvodnog kanala odlazi u ulazne kanale, odakle odlazi u kalupnu šupljinu. Ulazni kanali su obično postavljeni okomito na razvodni kanal i po mogućnosti na dnu kalupne šupljine kako ne bi dolazilo stvarenje vrtloga. Na slici (1.4.) prikazani se uobičajni presjeci ulaznih kanala.

4

Slika: 1.2. Ulivna čaša

Slika: 1.3. Razvodni kanal

Slika:1.4. Poprečni presjeci ulaznih kanala

1.4. DIMENZIONISANJE I KONSTRUKCIJA ALATA

Dimenzije i konstrukcija kalupa zavise od dimenzije i konstrukcije predmeta koji se liju. Kao prvo, treba uzeti u razmatranje skupljanje taline za vrijeme odhlaĎivanja. Skupljanje uzrokuje smanjenje linearnih dimenzija odlivka u odnosu prema dimenzijama kalupa, Zbog toga je potrebno povećati dimenzije kalupa za veličinu skupljanja taline. Na oštrim vanjskim i unutrašnjim rubovima mogu nastati pukotine zbog toplinskih efekata i oslabljenja strukture metala. Zato rubove treba izvoditi u vidu zaobljenja sa radijusima koji su jednaki 1/5 do 1/3 artimetričke sredine debljina dviju stijenki koje prave taj rub, odnosno ugao. Ravnomjerno hlaĎenje odlivaka postiže se usklaĎivanjem debljina stijenki kokila i stijenke odlivaka. U tabeli (1.1.) dati su odnosi debljine stijenke kokile i odlivka. Tabela: 1.1 Vrste Taline

Debljina stijenke kokile:odljevka

Čelični liv Sivi ljev Cu-taline Al-taline

1:2 :1 1:1,5:1 2:3 :1 2,5:3:1

Talinu treba liti u kokilu koja je zagrijana na odreĎenu temperaturu, jer pri niskim temperaturama kalup neće potpuno biti popunjen, dok previsoka temperatura kalupa uzrokuje brzo trošenje kokile. Radna temperatura nekih talina date su u tabeli (1.2.).

5

Tabela: 1.2. Vrste Taline

Radna temperatura kokile, C°

Toplinski režim

Čelični liv Sivi ljev Cu-taline Al-taline Zn-taline

300-500 300-420 120-260 150-300 200-250

HlaĎenje HlaĎenje HlaĎenje Grijanje Grijanje

Osim iskorištavanja sile zemljine teže, metalni kalupi se pune pod pritiskom. To je tzv. Livenje pod pritiskom i za ovu vrstu livenje koriste se specijalni strojevi na koje se učvrsti metalni kalup i koji mogu biti sa hladnom i vrućom komorom. Na slici (1.5.) prikazan je rad stroja sa hladnom komorom.

Slika: 1.5. Radni ciklus stroja sa haldnom komarom: 1-klip, 2-cilindar, 3-kalup, 4-jezgro, 5-izbacivači, 6-odlivak Ravan otvaranja kalupa odreĎuje se na mijestu najvećeg presjeka odlivka i treba nastojati da se kalup dijeli samo na dva dijela, te se kod komplikovanijih konstrukcija nastoji, upotrebom jezgri i slobodnih dijelova modela, dobiti samo jednu ravan djelenja. Na slici (1.6.) prikazan je primjer izrade kalupa sa dvije ravni dijelenja slika (1.6.b.) i sa jednom ravni djelenja slika (1.6.c.) za isti odlivak slika (1.6.a.).

6

Sistem za izbacivanje odlivaka obično se sastoji iz trnova, kojima se djeluje na odlivak prilikom otvaranja kalupa i nosača trnova, koji je učvršćen na nepokretni dio stroja za livenje. Odlivci sa navojem izraĎuju se livenjem tako što se kalupi prave sa ravninom otvaranja koja se poklapa sa podužnim presjekom navojnog elementa, jer bi u protivnom, došlo do oštećenja navoja pri izbacivanju odlivka sa navojem, ili se pravi poseban mehanizam, koji će omogućiti vaĎenje (odvrtanje) gotovog komada iz kalupa.

2. ALATI ZA LIVENJE PLASTIČNIH MASA Pojava plastičnih masa uslovila jenovu revoluciju u industriji, a time i novo razdoblje u zadovoljavanju potreba savremene insdustrije. Plastične mase, svojim izvrsnim fizičkim i hemiskim osobinama, estetskim izgledom i relativno niskim cijenama proizvodnje, daju perspektivu za njihovu primjenu u velikim razmjerama. Proizvodi od plastične mase najviše se primjenjuju u lektromehaničkoj industriji, industriji namještaja, graĎevinarstvu, pri izradi ambalaže i za izradu robe široke potrošnje. Glavna svojstva plastičnih masa, koja ih čine osobito važnim za sve primjene , su niska specifična težina, otpornost na koroziju, otpornost na hemikalije, dobra svojstva toplinske i električne izolacije, dobra hidrolitička svojstva, kao i estetski izgled. ProizvoĎači plastičnih masa najćešće isporučuju preraĎivačima u obliku granulata, praha i polufabrikanata.

2.1. PROCES LIVENJA PLASTIČNIH MASA Prerada plastičnih masa je dosta složena i uslovljava precizno odreĎene uslove tehnološkog procesa. Prerada se vrši tako što su termoplast ubrizgava u hladni kalup. U kalupu se termoplast skrućuje i poprima željeni oblik, to jest oblik kalupa. U ovom postupku ne dolazi do hemijskih procesa termoplasta. Proces punjenja kalupa se vrši pod povišenim pritiskom i u stanju kada je kalup zatvoren. Proces livenja će se najlakše objasniti kroz opis konstrukcije jednog takvog alata. Na slici (1.8.) prikazana je jedna konstrukcija alata za livenje plastičnih šoljica. Rastopljena i homogena masa preko brizgaljke ulazi u mlaznik 15, a iz njega preko razvodnih kanala ili ulivaka, ulazi u kalup tj. Prazni prostor izmeĎu oblikača 4 i obličnice 5. Oblikač 4 je učvršćen na nosaču oblikača 2, koji predstavlja jednu ploču koje je učvršćena na osnovnoj ploči 1. 7

Obličnica 5 je učvršćena u nosaču obličnice 3, koji je učvrćen za potisnu ploču 6, koja služi za spajanje pokretnog dijela alata sa pokretnim dijelom mašine.

1- osnovna ploča 2- Nosač oblikača 3- Nosač obličnice 4- Oblikač 5- Obličnica 6- Potisna ploča 7- Nosač izbijača 8- Nosač osovinice izbijača 9- Ploča za centriranje 10- Osovinica 11- Opruga osovinice 12- Izbijač 13- Izvlakač ulivnog sistema 14- VoĎica kalupa 15- Mlaznik Slika: 1.8. Alat za livenje plastičnih šoljica

OhlaĎivanje zavisi od samog termoplasta i od oblika predmeta koji se lije. Prilikom oblikovanja predmeta s većim zadebljanjima , lako mogu nastati pojave vrtloga zbog naglog hlaĎenja termoplasta u kalupu. Zato je potrebno održati pritisak puža ili klipa za ubrizgavanje, sve dok se predmet dovoljno stvrdne. Za livenje termoplastičnih masa koriste se raznovrsne mašine, koje uglavnom rade poluautomatski ili automatski. Konstrukcione izvedbe mašina prilagoĎene su svojstvima termoplasta u postizanju što optimalnijeg tehnološkog režima prerade. U osnovi, podjela ovih mašina vrši se prema načinu ubrizgavanja mase, odnosno prema načinu topljenje granula termoplasta, i postoje -mašine sa pužnom plastifikacijom (topljenjem) -mašine s klipnom plastifikacijom.

8

Slika: 1.9. Mašina sa pužnom plastifikaciom: 1-cilindar, 2-puž, 3-brizgaljka, 4-hidraulični cilindar, 5-hidromotor, 6-prijenosnik, 7-saonice, 8-ljevak

2.2. ULIVNI SISTEM Pravilna konstrukcija i izbor ulivnog sistema su od velikog značaja za livenje termoplastičnih masa. Ulivni sistem se sastoji od: dovodnog 1, razvodnih 2 i ulaznih kanala 3, slika: (1.10). U praksi se upotrebljavaju, uglavnom, tri vrste razvodnih i ulaznih kanala i to kanali okruglog, trapezastog i poluokruglog presjeka. Najćešće se primjenjuju razvodni i ulazni kanali okruglog presjeka. Kanali trapezastog oblika su jednostavniji za izradu pošto se izdubljuje pravi samo u jednoj ploči. Na slici (1.11.) prikazane su sve tri vrste razvodnih i ulaznih kanala.

Slika: 1.10. Ulivni sistem

Slika: 1.11. Oblici ulaznih i razvodnih kanala

U principu dovodni kanal se izrĎuje u posebno ugraĎenoj mlaznici slika: (1.8.). Ponekad, kod manjih kalupa, dovodni kanal može biti izveden direktno u ploči. Na slici (1.12.) vidljivo je da koničnost najvećeg promjera dovodnog kanala iznosi 2÷3°, ali može u nekim slučajevima 9

iznositi i do max 4°, naročito kad postoji zahtjev da dužina dovodnog kanala treba da iznosi više od 70 mm, što je maksimum za normalnu izvedbu. Radijus R mlaznice je uvijek veći od radijusa otvora brizgaljke r za 0,5÷1mm.

Slika: 1.12. Dovodni kanal sa dijelom brizgaljke Razvodni kanali u principu treba da budu smješteni u pokretnom dijelu kalupa, radi lakšeg odvajanja pri otvaranju kalupa. Kada smo na osnovu podatak odredili oblik i izračunali presjek razvodnih kanala, onda se dimenzije odreĎuju iz dijagrama na slici (1.13.).

Slika: 1.13 Dijagram za odreĎivanje dimenzija razvodnog kanala 10

Sa obzirom da se razvodni kanali kanali primjenjuju kod kalupa s više šupljina, bilo bi preporučljivo da svaka od njih bude punjena svojim vlastitim kanalom. U slučajevima kad ovo ne dozvoljavaju mogućnosti, smatra se presjek glavnog razvodnog kanala mora biti jednak ili nešto veći od sume presjeka kanala koji se od njega granaju. Položaj i razmještaj razvodnih kanala, s obzirom na položaj kalupne šupljine, ne može uvijek biti isti, već ga prilagoĎujemo obliku predmeta koji se lije i položaju kalupne šupljine. MeĎutim, ne postoji uvijek neko odreĎeno pravilo, osim što treba nastojati razvodni kanali budu što kraći, sa većim zaobljenjima, te da talina bude samo jednom doedena za svaku kalupnu šupljinu. Na slici (1.14.) prikazan je pravougaoni kalup sa dvije šupljine s dovodom na najpovoljnije mijesto, sa obzirom na izradak u obliku rešetke. Kanal je nužno izvesti u obliku izduženog slova „S“, jer se ovim izbjegavaju linije spajanja na površini izratka.

Slika: 1.14. Razvodni kanal kod pravougaonog oblika kalupa Kanal s jednim razvodom za kalupe sa dvije,tri, četri, i pet šupljina prikazan je na slici (1.15.).

Slika: 1.15. Razvodni kanal za kalup sa više šupljina Slika (1.16.) prikazuje kalup okruglog oblika s 12 šupljina, rasporeĎenih u dvije koncentrične kružnice, koje poslužuju šest razvodnih kanala. Ovi kanali primjenjuju se kod kalupa za niske predmete, kao što su razna dugmeta i slično. Ulazni kanal i krajnji dio razvodnog kanala, odnosno mijesto gdje talina ulazi u šupljinu kalupa. Presjek ulaznog kanala mora biti u svakom slučaju uži od presjeka razvodnog kanala.

Slika: 1.16. Kalup okruglog oblika sa 12 šupljina 11

Kod predmeta okruglih površina, gdje se zahtjeva potpuno glatka površina, bez vidljivog mijesta ulijevanja, primjenjuju se sistem složenog uljeva prikazan na slici (1.17.). Livenje se može vršiti i iz ugla, samo je u tom slučaju duži tok mase, te takvi predmeti moraju imati deblje zidove. I u tom slučaju se postiže frontalno širenje mase slika: (1.18.).

Slika: 1.17. Sistem stožastog uljeva

Slika: 1.18. Livenje iz ugla

2.3. SISTEM HLAĐENJA KALUPA I UTJECAJ HLAĐENJA NA KVALITET ODLIVKA Pošto se talina ne može resporediti istim ritmom kao i oblikovanje, ona se nagomilava u kalupu i naglo ga zagrijava, sve dok stepen postojaće temperature izmeĎu ubrizgane mase i kalupa ne padne toliko da primjetno uspori toplinsku razmjenu, ometajući tako i hlaĎenje i skrućivanje livenih predmeta. Zato je potrebno kalupe hladiti vodom koja cirkulira kroz kanale smještane obično na osnovnoj ploči nepokretnog dijela alata i ploči nosača kalupa na pokretnom dijelu lata. Ulaz i izlaz kanala mora imati prilagoĎenu cijev koja viri izvan alata, kako bi se mogla spojiti na cijevima za vodu (jer se vodom najćešće vrši hlaĎenje), pomoću crijeva od gume ili drugog savitljivog materijala. HlaĎenje kalupa može se praktično regulisati ako se brzina cirkulacije vode mijenja, pomoću slavina smještenih na crijevima, Promjer kanala za hlaĎenje vodom odreĎuje se na osnovu mase oblikovanih predmeta, a kao opšte pravilo uzima se promjer od 7÷10 mm ta težine veće od 100g. Jako hlaĎenje izaziva na oblikovanim predmetima znakove skupljanja, naročito na zadebljalim mijestima. Zbog loše vodljivosti topline masa ubrgana u stalno hlaĎenje šupljine kalupa ne može biti jednoliko ohlaĎena na mijestima gdje su velike razlike presjeka. U ovim tačakama pojavljuje se znatna skupljanja, što izaziva pukotine u obliku uočljivih udubina na predmetu. I u ovim slučajevima potrebno je proširiti razvodne i ulazne kanale, povećati pritisak ubrizgavanja i zagrijati kalup da se materijal nebi naglo ohladio. Kada je konstruktor usvojio oblik predmeta i usaglasio ga sa krajnjim korisnikom, te riješio sve tehnološke uvjete u pogledu smještaja i izbora uljevka i izabrao najoptimalniji tok popunjavanja kalupa, pristupa razradi i izradi sistema hlaĎenja alata. OdvoĎenje toplote zavisi o toplinskoj provodljivosti termoplasta, sposobnosti prelaza topline od taline na površinu kalupa, provodljivosti materijala samog kalupa i toka rashladnog medija. Razmak kanala za hlaĎenje treba održavati malenim jedan u odnosu na drugi, a isto tako i razmak kanala za

12

hlaĎenje u odnosu na kalupnu šupljinu. Na slici (1.19.) date su vrijednosti razmaka izmeĎu kanala (a) i izmeĎu kanala i kalupne šupljine (s). Slika (1.20.) pokazuje jedan od načina hlaĎenja jednog višestrukog alata. Na ploči, nosaču oblikača, izbušeni su otvori oko predmeta kroz koje cirkuliše voda. Ovakvim načinom hlaĎenja otežano je izvoĎenje dubokog bušenja.

Slika: 1.19. Razmaci izmeĎu kanala i kalupne šupljine: 1-odlivak, 2-kalup

Slika: 1.20. Jednostruki sistem hlaĎenja alata

2.4. IZBOR RAVNI OTVARANJA ALATA Ravan otvaranja alata zavisi od oblika dijela koji se lije, i odabira se tako da se predmet može lako izvaditi iz kalupa. Za jednostavnije predmete koji nemaju ispupčenja ili udubljenja po spoljnoj ili unutrašnjoj površini, ravan otvaranja alata se postavlja na najvećem obimu radnog predmeta. A otvaranje se vrši u pravcu ose simetrije radnog predmeta. Najćešće alati imaju smao jednu ravan otvaranja. U tom slučaju se predmet izbija zajedno sa uljevkom. U praksi se mogu sresti alati kod kojih je potrebno otvaranje u dvije paralelne ravni i to: Ravan otvaranja izmeĎu obličnice i ploče izbijača i ravan otvaranja izmeĎu osnovne ploče i obličnice. 2.5. IZRADA ODLIVAKA SA NAVOJEM Kod predmeta izraĎenih livenjem termoplasta, često se navoj izvede već u samom kalupu. Navoj se može i naknadno napraviti kod pojedinih tvrĎih termoplasta, ali to povećava troškove, naročito za veće količine predmeta. Pošto termoplasti ne podnose oštre prelaze, izrada navoja sa oštrim profilima se ne izvodi, bilo da se radi o unutrašnjem ili vanjskom navoju. To se, prije svega, odnosi na metrički navoj, koji je u mašinskoj industriji ima profil sa oštrim ivicama, ili neki drugi profil koji se primjenjuje u metalarstvu. Orijentacione vrijednosti dimenzija navoja kod izrade crteža i oblika gotovog komada date su na slici (1.21.) i tabeli (1.3.) 13

Slika: 1.21. Dimenzionisanje navoja Tabela: 1.3. mm 2,6 3,0 3,5 4,0 5,0 6,0 8,0 10,0

2,16 2,55 2,95 3,30 4,20 4,90 6,60 8,30

7,58 8,96 10,36 11,58 14,74 17,20 23,17 29,13

5,83 6,89 7,97 8,91 11,34 13,23 17,82 22,41

2,9 3,4 4,0 4,5 5,5 6,5 8,6 10,7

0,2 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,6 0,8

0,2 0,2 0,3 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

2.6. DIMENZIONISANJE ALATA Poznato je da izmeĎu konstruktora radnog predmeta; tehnologa i konstruktora alata mora postojati uska suradnja. Osnovni razlog je taj da se usaglase mišljenja i izvedbena riješenja, kako bi se omogućila što bolja, jednostavnija i ekonomičnija proizvodnja, da pri tome funkcionalnost i zahtijevana upotrebna primjenjivost gotovog proizvoda, budu ostvarane. Debljina stijenke i njezino dimenzionisanje zavise od veličine i namjena proizvoda. Općenito, debljina stijenke kreće se u intervalu od 1÷3mm, odnosno kod velikih predmeta od 3÷6mm. Debljine iznad 9,5mm i ispod 0,5mm treba izbjegavati. Debljina stijenki treba biti jednolična, a ako je to nemoguće, onda treba predvidjeti preleaze. Osim debljine stijenke, rebara za pojačanje i koničnosti konstruktor predmeta mora da vodi računa o mjestu i vrsti uljevanja, kao i o dužini puta tečenja, jer je poznato da svi termoplasti nemaju istu sposobnost tečenja, te treba izbjeći mogućnost prijevremenog skrućivanja taline, odnosno da se izbjegnu linije hladnog spajanja tokova taline u kalupu. Za tačno odreĎivanje dimenzija alata potrebno je poznavati osobine termoplasta u pogledu skupljanja, jer svaki termoplast ima različito skupljanje u kalupu za vrijeme oblikovanja i naknadno kod prirodnog ohlaĎivanja. 14

2.7. KONSTRUKCIONI DIJELOVI ALATA a) Brizgaljka Zadatak brizgaljke je da omogući ubrizgavanje taline pod odreĎenim pritiskom u kalup. U stvari, brizgaljka čini vezu cilindra za zagrijavanje i kalupa. Brizgaljka je učvršćena za cilindar mašine preko navoja, pa se to može veoma jednostavno zamjeniti. Na drugoj strani brizgaljka svojim otvorom ulazi u udubljenje malznice, odnosno na otvor dovodnog kanala, tako da ne dolazi do izlaženja ubrizganog materijala vani. Zbog toga, dosjedne površine moraju biti veoma dobro uraĎene. Isto tako i unutrašnjost brizgaljke mora biti veoma dobro obraĎena. Presjek otvora brizgaljke je veoma važan element. On zavisi od termoplasta i veličine predmeta koj i se izraĎuje. Brizgaljke se prema funkcionalsti dijele na na normalne otvorene i automatske-samozatvarajuće sa klipnim ili ventilskim samozatvaranjem. b) Kalupi Kalupi igraju najznačajniju ulogu pošto oni direktno utiču na kvalitet i kvantitet proizvodnje. Pri konstrukciji kalupa, moramo predhodno znati izgled ulivnog sistema, broj kalupnih šupjina i svakako izgled predmeta koji se lije. Sem toga potrebno je poznavati raspored vazdušnih ispusta za termoplaste koji ne dozvoljavaju izlaz vazduha u ravni podjele kalupa, zatim raspored izbacivača i sitema vaĎenja, zatim raspored kanala za hlaĎenje vodom, kao i sve tačke ubrizgavanja, te time i linija spajanja toka taline pri ubrizgavanju. c) Površina zatvaranja kalupa Kod zatvaranja kalupa površine moraju što bolje naljegati jedna na drugu. Površina zatvaranja je u stvari površina efektivnog dodira njegovi dvaju dijelova na kojima se sotvaruje sila zatvaranja kalupa. Površina zatvaranja kalupa se odreĎuje po obrascu:

Gdje su: – ukupna površina kalupa u [ ], – površina kalupnih šupljina u [ ], – površina razvodnih kanala i ulaznih kanala u [

].

Na ovu površinu dijeluje sila zatvaranja, te se mora ustanoviti da li kalup može izdržati ovu silu, odnosno moramo ustanoviti koliki je specifični pritisak, a on se računa po obrascu:

15

d) Sistem za izbacivanje i izvlačenje Na slikama (1.22.) i (1.23.) mogu se uočiti neki od sistema za izbacivanje predmeta i odvajanje ulivnog sistema.

3. ALATI ZA PRESOVANJE TERMOSTABILNIH PLASTIČNIH MASA 3.1. PROCES PRESOVANJA Presovanje je takav postupak kod kojeg se plastične mase mase preraĎuju iz polufabrikanata koji je najćešće u obliku praha. Prah se u mašinama za presovanje sipa u šupljinu kalupa pomoću dozatora, zatim se zagrijava do odreĎene temperature, a potom presuje u dijelovima kalupa poprimajući oblik kalupa. Pošto masa ne prelazi u tečno stanje, onda se ova masa naziva termostabilna plastična masa. Termostabilne plastične mase se, dakle, razlikuju od termoplastičnih, i one pod normalnim pritiskom mogu da podnesu mnogo veće temperature nego termoplastične mase. Termostabilne plastične mase se daju takoĎer bojiti, a mogu se i mehanički obraĎivati, naročito skidanjem strugotine. Najpoznatija vrsta termostabilne plastične mase je bakalit. Presovanje termostabilnih plastičnih masa vrši se najćešće na presama i to tako da se pokretni dio prese veže sa oblikačem, a za nepokretni dio se veže obličnica. Radi što pravilnijeg rada, alat ima svoje voĎice kao kod alata za prosjecanje, savijanje i duboko izvlačenje, o čemu je bilo govora i ranije. Još je možda važno pomenuti da termostabilna plastična masa počinje da se skrućiva, čim se smanji pritisak u šupljini kalupa.

16

3.2.

ODREĐIVANJE PUNJAČKOG PROSTORA

Termostabilne plastične mase se presuju u kalupima, koji se oforme uzajamnim položajem oblikača i obličnice. Pošto se u šupljinu kalupa sipa prah, onda se pinjački prostor odreĎuje na osnovu količine praha koji je potreban za punjenje kalupa. To znači da masa potrebne količine praha mora biti jednaka masi gotovog predmeta, odnosno;

Gdje su: – težina praha u g, – težina gotovog komada u g.

Svakako da treba imati u vidu da se, radi što pravilnijeg popunjavanja kalupnog prostora, količina praha uvećava za odreĎenu vrijednost, pa će višak mase svakako otići u dopunske kanale. Pri proračunu punjačkog prostora moramo znati da li alat ima jedan ili više kalupa, odnosno da li jealat jednostruk ili višestruk. Broj kalupa u jednom alatu se odreĎuje na osnovu sile prese. Uslov je da projekcije površina radnih predmeta na ravan okomitu na pravac kretanja pritiskivača prese pomnože pritiskom mase u kalupima, budu manje od sile prese.

3.3. ODREĐIVANJE RAVNI OTVARANJA ALATA Ravni otvaranja alata odreĎuju se na istim principima kao i kod lata za livenje termoplastičnih masa. To isto važi i za sistem izbacivanja i njihovu konstrukciju. Dakle, otvaranje alata se vrši po najvećem obimu poprečnog presjeka radnog predmeta. MeĎutim, ako radni predmet ima neravnine po bočnim površinama, onda se obličnica pravi iz više dijelova, čime je omogućeno bočno otvaranje obličnice. Na slici (1.24.) pokazana je konstrukcija alata sa dvodjelnom obličnicom.

17

Slika: 1.24. Alat sa dvodjelnom obličnicom Za izradu datog cilindričnog predmeta pbličnica se sastoji iz dva pokretna dijela 1 i nepokretnog jezgra 2. Držač obličnice 3 ima zadatak da omogući pravilan rad alata. Pokretni dijelovi obličnice su izvedeni sa nagibnim bočnim površinama, kojima se oni oni oslanjaju o bočne strane držača 3, koje su takoĎer izvedene sa nagibom. Na svojim bočnim stranama pokretni dijelovi obličnice imaju čepove 4 koji ulaze u odgovarajuće koso izvedene žljebove, čija je kosina identična nagibu bočnih strana držača 3. Ovi koso izvedeni žljebovi 5 služe za voĎenje pokretnih dijelova obličnice. Pokretni dijelovi su na donjem kraju preko zglobova spojeni sa polugama 6, koje dobivaju pogon ručno ili automatski. Pri punjenju kalupa prahom, pokretni dijelovi obličnice se nalaze u dojnjem krajnjem položaju, čime se zapravo i objezbjedi oformljenje kalupa.

18

4. PRIMJER KONSTRUKCIJE ALATA ZA LIVENJE PLASTIČNIH ŠOLJICA

19

20

21

22

23

ZAKLJUČAK Livenje je rentabilno u serijskoj i masovnoj proizvodnji, a mogu se liti predmeti sa debelim zidovima, prostih i složenih oblika, mase od 1kg do nekoliko tona. Metalni kalup ima dobru toplinsku provodljivost, pa skrućivanje metala teče brzo, usljed čega se dobije odlivak sa finozrnastom i gustom strukturom. Sem toga kokile imaju i tu prednost što je ciklus izrade jednog odljevka znatno kraći, a proces se može mehanizirati i automatizovati. MeĎutim treba napomenuti da su metalni kalupi skupi te se zbog toga mora uvijek provjeriti ekonomska opravdanost primjene ovih kalupa. Obrada livenjem je neophodan proces u metalskoj industriji.

24

LITERATURA Dževad Hodžić „Konstrukcija alata za 4. Razred metalske struke“ Wikipedia (www.wikipedia.com)

25