4. Príprava tekutých kovov a zliatin

Tavenie

Tavenie je tepelno–metalurgický pochod, počas ktorého pridávaním tepla, respektíve vytváraním tepla mení materiál (vsádzka) svoj fyzikálny stav zo stavu tuhého (solidus) do stavu tekutého (likvidus).

Na tento prechod je potrebné určité množstvo tepla, ktoré pozostáva z tepla Q1 potrebného na ohrev celej hmotnosti vsádzky z normálnej teploty okolia T0 na teplotu tavenia kovu (prípadne na teplotu likvidu TL), tepla Q2 potrebného na roztavenie celej hmotnosti vsádzky a tepla Q3, ktoré je potrebné na prehriatie taveniny na určitú teplotu Tpr.

Čisté kovy sa tavia a tuhnú pri jednej teplote (teplota likvidu = teplote solidu), zliatiny sa tavia a tuhnú v určitom intervale teplôt (teplota likvidu je vyššia ako teplota solidu).

Ochladzovanie čistého kovu

Ochladzovanie čistého kovu

Ochladzovanie zliatiny

Ochladzovanie zliatiny

Tavenie kovov prebieha v taviacich agregátoch (peciach).

Základné pojmy

Zliatina je útvar zložený najmenej z dvoch prvkov, z ktorých aspoň jeden musí mať kovový charakter a tvorí v pevnom stave súdržný celok. Zliatina vzniká rozpúšťaním prísadových prvkov v tekutom základnom kove.

Pre výrobu odliatkov používame binárne, ternárne a viaczložkové, resp. polykomponentné zliatiny, u ktorých môžeme vyčleniť:

  • základný prvok (hlavný legujúci prvok), ktorého obsah je väčší ako 50% a určuje aj názov zliatiny (napr. zliatiny hliníka, zinku, medi a pod.)
  • legujúci prvok (legujúca prísada), ktorého obsah v zliatine v porovnaní s obsahom základného prvku je menší.

Obsah všetkých prvkov zliatiny je vymedzený príslušnou normou.

Legovanie je proces pri výrobe zliatiny, pri ktorom sa do tekutého kovu pridávajú legujúce prvky. Pri legovaní sa podiel jedného resp. viacerých prvkov zvyšuje, čo vedie k zlepšeniu niektorých vlastnosti odliatku.

Opakom legovania je riedenie – určitý legujúci prvok je zrieďovaný, keď je v tavenine v príliš vysokej koncentrácii, teda keď presahuje maximálne prípustnú hranicu koncentrácie. Zvyčajne sa pri riedení pridáva čistý základný kov, čím dochádza k zvýšeniu podielu základného kovu a súčasnému poklesu podielu legujúcich prvkov.

Prímesi (nečistoty) – sú tie prvky, ktorých prítomnosť v zliatine je nežiadúca. Obyčajne sú to ostatné prvky, okrem legúr.

Tavenie kovov

Na tavenie kovov sa používajú rôzne typy taviacich agregátov. Rozhodujúcimi faktormi pri voľbe typu zariadenia sú ekonomickosť a technologickosť prípravy kovu alebo zliatiny. Medzi najdôležitejšie technologické parametre patria:

  • výkon taviaceho agregátu
  • obsah, konštrukcia a typ agregátu
  • spôsob ohrevu agregátu (ohrev plynovým, kvapalným alebo tuhým palivom, prípadne ohrev elektrickou energiou)
  • spôsob výmeny tepla
  • pohyb taveniny v pracovnom priestore
  • rozsah pracovných teplôt, zmena teplôt
  • kontrola a regulácia
  • atmosféra a tlak
  • doba procesu tavenia

Veľmi dôležitým parametrom je výmena tepla v pracovnom priestore pece, ktorá sa uskutočňuje sálaním, prúdením alebo vedením. V závislosti od pracovnej teploty a konštrukcie pece prevláda jeden zo spôsobov výmeny tepla. Napr. v peciach s minimálnou teplotou 1000°C je hlavným spôsobom výmeny tepla sálanie, v peciach s teplotným rozsahom nad 650°C je to vedenie.V procese výmeny tepla má dôležitú úlohu aj vymurovka, ktorá sa v dôsledku nižšej tepelnej vodivosti ohrieva na teplotu vyššiu ako vsádzka. Rozmery a tvar pracovného priestoru majú pre proces tavenia a pre výkon pece zásadný význam. Sú hlavným kritériom určujúcim množstvo nataveného kovu.

Pohyb taveniny v pracovnom priestore je užitočný jav, pretože spôsobuje vyrovnanie tepelných a hmotnostných gradientov v objeme tekutého kovu. Pri správnom pohybe taveniny nenastáva lokálne prehriatie, ktoré má pri tavení predovšetkým zliatin hliníka negatívny vplyv na kvalitu taveniny. Pre rovnomernosť ohrevu a homogenitu taveniny je dostatočné samovoľné prúdenie – konvekcia.

Taviace agregáty môžeme rozdeliť podľa použitia na taviace a udržiavacie a podľa vzniku tepla na palivové (plynové alebo na pevné palivo) a elektrické (oblúkové, indukčné a odporové).

Tavenie liatin

Najbežnejším a najvhodnejším zariadením na tavenie LLG (liatiny s lupienkovým grafitom)  je kuplová pec. Problémom pri výrobe liatiny v kuplovej peci je možnosť vyrábať kvalitnejšie druhy liatin a ďalším pomerne vážnym problémom zlievarní predovšetkým na Slovensku sú ekologické predpisy, ktorým niektoré kuplové pece prestali vyhovovať a dosiahnúť požadované emisné limity, stanovené pre kuplové pece by si vyžadovalo značné investície, preto niektoré zlievarne prešli na výrobu liatiny predovšetkým v elektrických indukčných peciach.

Okrem týchto dvoch pecných agregátov je možné liatinu vyrábať, výnimočne ale predsa, aj v elektrickej oblúkovej peci a v plamennej peci..

  • TAVENIE LIATINY V KUPLOVEJ PECI
  • TAVENIE LIATINY V PALIVOVEJ – PLAMENNEJ PECI
  • TAVENIE LIATINY V ELEKTRICKÝCH PECIACH (oblúkových, indukčných)

Tavenie zliatin neželezných kovov

Na tavenie zliatin neželezných kovov, predovšetkým zliatin hliníka, sa používajú:

  • PALIVOVÉ PECE
  • ELEKTRICKÉ ODPOROVÉ PECE
  • ELEKTRICKÉ INDUKČNÉ PECE

Racionálna výroba v zlievarňach odliatkov predpokladá iba pretavovanie hotových zliatín (prípadne ich dodatočné legovanie) a vlastného vratného materiálu. V taviarniach sa na rozdiel od zlievarni pretavujú rôzne druhy napr. hliníkového odpadu. Ako vsádzkové materiály sa v zlievarňach používajú hotové zliatiny, čisté kovy na dodatočné legovanie, predzliatiny, kovy s rafinačným, ochranným, očkujúcim a modifikačným účinkom, vlastný vratný materiál a spracovateľský odpad. V taviarňach sa ako vsádzkový materiály používajú okrem hliníkového šrotu aj čisté kovy alebo predzliatiny na dodatočné legovanie.

Časťou vsádzky sú v obidvoch prípadoch aj nekovové materiály, obyčajné soli, ktoré sa používajú na:

  • dodatočné legovanie zliatiny určitými prvkami
  • ochranu taveniny pred oxidáciou a prepalom
  • rafináciu
  • zjemnenie štruktúry


Počet komentárov: 1 k téme “4. Príprava tekutých kovov a zliatin”

  1. Strojárska technológia » Témy | zlievarenstvo, obrábanie, tvárnenie, tepelné spracovanie povrchov, povrchové úpravy povlakovaním, montáž:

    [...] Príprava tekutých kovov a zliatin [...]

Nechaj komentár

  • [ Vyhľadaj ]



  • [ Zaujímavé linky ]

    • 1. Projektovanie výroby projektovanie – realizácia – prevádzka výrobných systémov, projektová činnosť, analýza – štruktúra – rozvoj výroby
    • 2. Kvalita produkcie Kvalita – splnenie požiadaviek zákazníka… spokojný zákazník, systém manažérstva kvality, zlepšovanie kvality, nástroje kvality


    Share your story & Inspire Others. $9.99 .org from GoDaddy.com!