Odlévací materiáltvaruje výrobky jakoČelistní drtič or Kruhový drtičPomáhají vytvářet vše zDíly kuželového drtičekKladivo z manganové oceliNa správné volbě záleží. Podívejte se na tuto tabulku od přední evropské slévárny:
| Roční produkce litiny | 23 000 tun |
| Míra vad | 5–7 % |
Materiálová věda zahrnuje kovy, keramiku, polymery a kompozity. Znalost správného materiálu pro odlévání pomáhá inženýrům zvýšit kvalitu a snížit množství odpadu.
Klíčové poznatky
- Výběr správného materiálu pro odlévání, jako je železo, ocel,hliník, nebo plasty, přímo ovlivňuje kvalitu, cenu a výkon výrobku.
- Železné materiály obsahují železo a jsou pevné, ale mohou rezavět, zatímco neželezné materiály, jako je hliník a měď, odolávají rzi a jsou lehčí.
- Plasty a keramika nabízejí jedinečné výhody, jako je odolnost proti korozi a tepelná tolerance, což je činí ideálními pro speciální aplikace.
Hlavní typy odlévacích materiálů
Materiál pro odlévání železných kovů: Železo a ocel
Mezi železné slévárenské materiály patří železo a ocel. Tyto kovy obsahují železo jako svůj hlavní prvek. Hrají velkou roli v těžkém strojírenství a stavebnictví. Železo a ocel mají odlišné vlastnosti. Níže uvedená tabulka ukazuje jejich srovnání:
| Vlastnost / Prvek | Litina | Ocel (včetně nízkouhlíkových a uhlíkových ocelí) |
|---|---|---|
| Obsah uhlíku | 2–4,5 % | 0,16–2,1 % |
| Mechanické vlastnosti | Vysoká pevnost v tlaku; křehký | Tažná; pevnost v tahu se liší |
| Odolnost proti korozi | Lepší ve znečištěném vzduchu | Rychleji koroduje |
| Obrobitelnost | Lehká (šedá litina); tvrdá (bílá litina) | Dobré, liší se podle typu |
| Aplikace | Bloky motorů, brzdové kotouče | Ozubená kola, pružiny, automobilové díly |
Litinová litinová ocel se dobře hodí pro bloky motorů a skříně čerpadel.Ocelový odlitekPasuje na převody, pružiny a mnoho dalších automobilových dílů. Každý typ má své vlastní silné stránky.
Neželezné kovy jako odlitek: hliník, měď, hořčík, zinek
Neželezné kovy neobsahují železo jako hlavní prvek. Do této skupiny patří hliník, měď, hořčík a zinek. Tyto kovy jsou lehčí než železo a ocel. Hliníkový slévárenský materiál je oblíbený pro automobilové díly a rámy letadel. Měď jako slévárenský materiál se používá v elektrických součástkách, protože dobře vede elektřinu. Hořčíkové a zinkové slévárenské materiály pomáhají vyrábět lehké díly pro elektroniku a nástroje. Neželezné kovy odolávají korozi a nabízejí dobrou pevnost vzhledem ke své hmotnosti.
Jiný materiál pro odlévání: Plasty a keramika
Některé odlévací materiály nejsou vůbec kovy. Plasty a keramika nabízejí jedinečné výhody. Plasty mohou vytvářet složité tvary a odolávat korozi. Keramika odolává vysokým teplotám. Starověcí lidé používali keramický odlévací materiál k tavení mědi. Moderní keramika, jako je nano-zirkonie, vykazuje ještě lepší vlastnosti. Má vysokou pevnost v ohybu, houževnatost a odolnost proti poškrábání. Tato keramika pomáhá vyrábět tenké a pevné součástky pro telefony a hodinky.
Plasty a keramika otevírají nové možnosti pro odlévací materiály, zejména tam, kde záleží na tepelné odolnosti nebo speciálních tvarech.
Vlastnosti a použití typů odlévacích materiálů
Materiál pro odlévání litiny
Litina jako materiál pro odlévání vyniká svou pevností v tlaku. Lidé ji často používají pro sloupky motorů, bloky motorů a těžké stroje. Šedá litina obsahuje uhlíkové vločky, díky nimž se snadno obrábí, ale je také křehká. Bílá litina s uhlíkem jako karbidem železa nabízí lepší pevnost v tahu a tvárnost.
- Silné stránky:
- Dobře zvládá těžké náklady.
- Vhodné pro díly, které se příliš neohýbají.
- Slabé stránky:
- Křehké a může se zlomit pod napětím.
- Náchylný k rezivění, zejména ve vlhkých místech.
Přidání prvků, jako je křemík, nikl nebo chrom, může zvýšit odolnost proti korozi a trvanlivost. Pravidelné nátěry a kontroly pomáhají předcházet korozi a udržovat litinové odlitky v dobrém stavu.
Testy ukazují, že písek používaný při odlévání litiny zvládá vysoké teploty, ale povrchová úprava závisí na velikosti a tvaru zrn písku. To ovlivňuje, jak hladký nebo drsný je konečný výrobek na dotek.
Ocelový odlitek
Ocelový materiál pro odlévání v sobě spojuje pevnost, tažnost a houževnatost. Lidé si vybírají ocel pro ozubená kola, pružiny a automobilové díly, protože odolá jak tahu, tak tlaku. Vlastnosti oceli se mění s různými slitinami a úpravami.
| Typ ocelové slitiny | Mez kluzu (MPa) | Pevnost v tahu (MPa) | Prodloužení (%) | Odolnost proti korozi |
|---|---|---|---|---|
| Uhlíková ocel (A216 WCB) | 250 | 450–650 | 22 | Chudý |
| Nízkolegovaná ocel (A217 WC6) | 300 | 550–750 | 18 | Veletrh |
| Vysoce legovaná ocel (A351 CF8M) | 250 | 500–700 | 30 | Vynikající |
| Nerezová ocel (A351 CF8) | 200 | 450–650 | 35 | Vynikající |
Vlastnosti oceli závisí na způsobu její výroby. Rychlejší chlazení vytváří menší zrna, což ocel činí pevnější. Tepelné zpracování a pečlivé metody odlévání mohou také zlepšit houževnatost a snížit vady, jako jsou póry.
Hliníkový odlitek
Hliníkový odlitek je oblíbený pro svou nízkou hmotnost a flexibilitu. Je běžný v automobilových dílech, rámech letadel a elektronice. Hliník vyniká dobrým poměrem pevnosti k hmotnosti a vynikající odolností proti korozi.
| Vlastnost/Aspekt | Litý hliník | Litá ocel | Šedá litina |
|---|---|---|---|
| Hustota | 2,7 g/cm³ | 7,7–7,85 g/cm³ | 7,1–7,3 g/cm³ |
| Pevnost v tahu | 100–400 MPa (u některých slitin až 710 MPa) | 340–1800 MPa | 150–400 MPa |
| Bod tání | 570–655 °C | 1450–1520 °C | 1150–1250 °C |
| Tepelná vodivost | 120–180 W/m·K | Mírný | ~46 W/m·K |
| Elektrická vodivost | Dobrý | Chudý | Chudý |
| Obrobitelnost | Snadný | Mírný | Dobré, ale křehké |
| Odolnost proti korozi | Vynikající | Mírný | Chudý |
| Tlumení vibrací | Mírný | Dobrý | Vynikající |
| Náklady | Nízká pro hromadnou výrobu | Vysoký | Mírný |
- Výhody:
- Vytváří složité tvary s vysokou přesností.
- Šetří energii díky nižšímu bodu tání.
- Odolává korozi, takže vydrží déle venku.
- Vhodné pro velkoobjemovou výrobu.
- Omezení:
- Ne tak silný jako ocel.
- V některých slitinách může být křehký.
- Vyžaduje pečlivou kontrolu, aby se předešlo vadám, jako je pórovitost.
Statistická analýza ukazuje, že kvalita hliníkové taveniny a přítomnost vad mají velký vliv na pevnost a houževnatost. Inženýři používají speciální testy a software ke kontrole a zlepšení kvality odlitků.
Měděný odlitek
Měděné odlitky jsou dobře známé svou elektrickou a tepelnou vodivostí. Lidé používají měděné odlitky v elektrických součástkách, instalatérství a dekorativních předmětech. Slitiny mědi, jako je bronz a mosaz, nabízejí mimořádnou pevnost a lepší odolnost proti korozi.
| Vzorek slitiny | Elektrická vodivost (% IACS) | Mikrotvrdost (Vickers) | Mez kluzu (MPa) |
|---|---|---|---|
| EML-200 | 80 % | Srovnatelné s EMI-10 | 614 ± 35 |
| EMI-10 | 60 % | Srovnatelné s EML-200 | 625 ± 17 |
Úpravy, jako je hluboké podchlazení, mohou zvýšit vodivost bez ztráty pevnosti. Přidání prvků, jako je zinek nebo cín, může také zlepšit odolnost proti opotřebení a trvanlivost. Měděné odlitky dobře fungují v náročných podmínkách, protože odolávají korozi, zejména pokud jsou legovány s jinými kovy.
Hořčíkový licí materiál
Hořčíkový slitý materiál je nejlehčí ze všech konstrukčních kovů. Je ideální pro součásti, které musí být pevné, ale ne těžké, jako například v automobilech, letadlech a elektronice. Slitiny hořčíku mají vysoký poměr pevnosti k hmotnosti a snadno se obrábějí.
- Klíčové vlastnosti:
- Velmi lehký, což pomáhá šetřit palivo ve vozidlech.
- Dobrá tuhost a slévatelnost.
- Vysoká specifická pevnost, zejména u litých slitin.
Experimentální testy ukazují, že přidání otvorů nebo speciálních tvarů může hořčík ještě více odlehčit, aniž by došlo k velké ztrátě pevnosti. Hořčík však snadno koroduje, proto se k jeho ochraně často používají povlaky nebo legující prvky.
Zinkový odlitek
Zinkový materiál pro odlévání se často používá pro výrobu malých, detailních dílů. Snadno se odlévá a dobře plní formy, takže je skvělý pro převody, hračky a železářské výrobky. Slitiny zinku nabízejí vzhledem ke své hmotnosti dobrou pevnost a houževnatost.
- Výhody:
- Vynikající pro vytváření složitých tvarů.
- Dobrá odolnost proti korozi.
- Nízký bod tání šetří energii během odlévání.
- Výzvy:
- Není tak pevný jako ocel nebo hliník.
- Může časem křehnout, zejména v chladných podmínkách.
Zinkové odlitky jsou běžné v automobilovém a elektronickém průmyslu, protože kombinují přesnost s cenovou efektivitou.
Plastový odlitek
Plastové odlitky otevírají mnoho možností designu. Je lehký, odolává korozi a může nabývat téměř jakéhokoli tvaru. Lidé používají plastové odlitky ve zdravotnických prostředcích, spotřebním zboží a automobilových dílech.
- Mechanické vlastnosti:
- Pevnost, tuhost a houževnatost závisí na druhu plastu a způsobu jeho výroby.
- Přidání vláken, jako je uhlík nebo sklo, může plasty výrazně zesílit.
| Vlastnost / Materiál | Woodcast® | Syntetické licí materiály | Sádra z Paříže (PoP) |
|---|---|---|---|
| Pevnost v tlaku | Vysoký | Spodní | Křehký |
| Pevnost v tahu | Spodní | Vyšší | Křehký |
| Pevnost v ohybu (MPa) | 14.24 | 12,93–18,96 | Není k dispozici |
| Odolnost proti vodě | Dobrý | Liší se | Chudý |
Plastové odlitky dobře odolávají vodě a teplu, v závislosti na materiálu. Některé jsou netoxické a bezpečné pro lékařské použití. Jiné mohou obsahovat chemikálie, které vyžadují opatrné zacházení.
Keramický odlévací materiál
Keramický odlévací materiál vyniká svou schopností odolávat vysokým teplotám. Keramika je tvrdá, odolná proti opotřebení a nerezaví. Lidé ji používají v elektronice, leteckém průmyslu a dokonce i v šperkařství.
- Tepelné vlastnosti:
- Odolává teplotám až 1300 °C.
- Vynikající pro izolaci a tepelné štíty.
- Odolnost:
- Flexibilní keramická vlákna lze použít v opakovaně použitelné izolaci pro kosmické lodě.
- Pokročilá keramika kombinuje vysokou pevnost s nízkou tepelnou vodivostí.
Výzkumníci vyvinuli nové keramické materiály, které jsou pevné i flexibilní, což je činí ideálními pro extrémní prostředí, jako je vesmír nebo high-tech výroba.
Keramické odlévací materiály si zachovávají svůj tvar a pevnost i při intenzivním teple, což je činí cennými pro mnoho moderních aplikací.
Výběr správného materiálu pro odlévání ovlivňuje kvalitu, náklady a výkon výrobku. Inženýři porovnávají metody a vlastnosti odlévání pomocí tabulek a případových studií z reálného světa, aby každý materiál co nejlépe využili. Znalost těchto detailů pomáhá týmům navrhovat lepší díly, šetřit peníze a vyhýbat se nákladným chybám.
Často kladené otázky
Jaký je hlavní rozdíl mezi železnými a neželeznými licími materiály?
Železné materiály obsahují železo. Neželezné materiály ho neobsahují. Železné materiály často váží více a rychleji rezaví. Neželezné materiály jsou odolné proti rzi a působí lehčím dojmem.
Proč si inženýři pro odlévání vybírají hliník?
Hliník váží méně než ocel. Je odolný vůči korozi a snadno se tvaruje. Inženýři ho mají rádi pro výrobu automobilových dílů, rámů letadel a elektroniky.
Zvládnou plasty a keramika vysoké teploty?
Keramika snáší velmi vysoké teploty. Plasty se obvykle taví při nižších teplotách. Inženýři vybírají keramiku pro trouby nebo motory, zatímco plasty se hodí pro chladnější práce.
Čas zveřejnění: 17. června 2025