Właściwości i zastosowanie żeliwa

Żeliwo to tworzywo, które daje nam dużo różnych możliwości zastosowania, w wielu dziedzinach życia i na wielu gałęziach przemysłu. Wykonuje się z niego zarówno grzejniki, jak i części samochodowe, części pieców i elementy różnego rodzaju maszyn. Odlewy żeliwne są bardzo wytrzymałe i posiadają duży zakres modyfikacji. Czym dokładnie jest żeliwo i gdzie jeszcze znalazło swoje zastosowanie? Sprawdź koniecznie!

Czym jest żeliwo i jakie ma zalety?

Żeliwo jest wysokowęglowym stopem odlewniczym żelaza z węglem (jego maksymalna zawartość w składzie przekracza 2 procent), często także z domieszkami takich pierwiastków jak krzem, fosfor, siarka, mangan lub z innymi składnikami. Domieszka grafitu czy cementytu dodawana jest w zmiennych porcjach i zależy od przyjętej metody chłodzenia.

Wśród ogólnych zalet żeliwa wymienić można:

• dużą wytrzymałość,
• odporność na ścieranie,
• łatwość odlewania skomplikowanych form,
• niskie koszty wytwarzania odlewów,
• skuteczność w tłumieniu różnego rodzaju drgań.

Żeliwo wytwarza się w specjalnie przeznaczonych do tego procesu piecach szybowych i w zależności od potrzeb może być modyfikowane. Odlewy z kolei mogą mieć różnorodne, nawet bardzo skomplikowane kształty, a wszystko dzięki temu, że żeliwo ma świetne właściwości lejne.

Materiał w stanie płynnym przelewany jest do form, a po wystygnięciu dany odlew poddawany jest obróbce. Gotowe elementy żeliwne podlegają sezonowaniu, dzięki czemu eliminujemy ewentualność późniejszych odkształceń.

W zależności od przeznaczenia można wytwarzać elementy z żeliwa szarego, białego, stopowego i połowicznego.

Żeliwo - właściwości

Żeliwo wielu osobom przypomina stal, jednak ma ono większe stężenie węgla w składzie. Sposób wytwarzania obu tych materiałów również się nieco różni. Żeliwo powstaje w procesie odlewania i nie poddaje się go procesowi obróbki plastycznej.

Tutaj warto wspomnieć także o staliwie. Ma ono nieco lepsze właściwości mechaniczne niż żeliwo i jest obrabialne plastycznie. Z kolei wszystkie odmiany staliwa, które cechują się zawartością węgla poniżej 0,25 procent, są spawalne. Ze względu na skład chemiczny, staliwo możemy podzielić na węglowe i stopowe.

proces odlewania. Fot. pexels.com

Żeliwo z kolei zawiera od około 2 do około 6 procent węgla w postaci grafitu lub w postaci cementytu, a występowanie konkretnej fazy węgla zależy od szybkości chłodzenia i składu chemicznego stopu. Chłodzenie powolne sprzyja wydzielaniu się grafitu.

Gęstość żeliwa to 7,85 kg/ dm3, a temperatura topnienia wynosi około 1200 stopni Celsjusza. Żeliwo jest metalem miękkim, który cechuje się dobrym przewodnictwem cieplnym i elektrycznym.

Odlewy żeliwne - zastosowanie

Odlewy żeliwne obecne są w wielu branżach i na wielu gałęziach przemysłu, w tym w przemyśle lotniczym, kolejowym, stoczniowym, elektrycznym, a także w hutnictwie, budownictwie czy motoryzacji.

Żeliwo występuje w naczyniach kuchennych takich jak patelnie czy brytfanny, a także w elementach inżynierii sanitarnej. Wykorzystuje się je do produkcji pieców żeliwnych, korpusów turbin wiatrowych oraz elementów różnych maszyn i urządzeń. Znajdziemy je w nogach do ławek czy stołów, świecznikach, a także w słupach lamp ogrodowych.

Ze staliwa i żeliwa produkuje się także odlewy do:

• różnego rodzaju kruszarek,
• młynów stosowanych w przeróbce rud metali, węgla kamiennego czy surowców mineralnych,
• zębów i ogniw gąsienic ładowarek i koparek,
• akcesoriów podsadzkowych dla górnictwa,
• maszyn roboczych,
• wozów dostawczych i podnośników
• i wiele innych.

Rodzaj żeliwa a jego zastosowanie

Żeliwo występuje w różnych odmianach, a każda z nich ma inne właściwości i zastosowanie.

Żeliwo białe

Nie nadaje się do obróbki mechanicznej (poza szlifowaniem). Wykorzystywane jest, gdy potrzebujemy wykonać odlewy o wysokiej odporności na ścieranie, niewymagające już dodatkowej obróbki skrawaniem. Są to np. kule młynów czy części do mieszalników materiałów sypkich.

Żeliwo szare

Jego nazwa wynika z koloru. W swoim składzie zawiera grafit, a jego końcowe właściwości zależą od postaci zastosowanego grafitu. Żeliwo szare z grafitem płytkowym wykorzystuje się do produkcji odlewów, które nie przenoszą obciążeń. Z żeliwa szarego powstają grzejniki, wanny, umywalki, elementy piekarników, różne części maszyn, takie jak np. cylindry samochodowe, tarcze hamulcowe, tłoki, tuleje, wlewnice, obudowy skrzyni biegów i inne.

Żeliwo sferoidalne

To stop żelaza i węgla. Wyróżnia się bardzo dobrą wytrzymałością i dobrymi właściwościami ślizgowymi. Jest też odporny na duże obciążenia. Najczęściej stosuje się go do produkcji części samochodowych. Z jego wykorzystaniem tworzone są wały karbowe, wałki rozrządu czy elementy układu kierowniczego w samochodach. Stosowany jest także do produkcji armatury żeliwnej, wrzecion obrabiarek czy kół zębatych.

Żeliwo stopowe

Dzięki różnym dodatkom stopowym, które nadają mu właściwości antykorozyjnych i żaroodporności, może być stosowane na wielu gałęziach przemysłu. Odlewy żeliwne stopowe stosowane są we włazach ściekowych, rurach, piecach oraz miejscach o zwiększonej podatności na rdzę czy mających styczność z kwasami.

Żeliwo ciągliwe

Uzyskuje się je na skutek obróbki cieplnej. Podobnie jak żeliwo sferoidalne, również potrafi wytrzymać spore obciążenia. Z jego pomocą powstają części do maszyn do szycia, maszyn rolniczych czy nawet artykuły gospodarstwa domowego. Z niektórych odmian produkuje się też wałki rozrządu, wały korbowe czy koła zębate i klucze maszynowe.

człowiek pracujący przy odlewaniu elementów. Fot. pexels.com

Podsumowanie

Żeliwo to stop odlewniczy, a jego główny składnik to żelazo i węgiel. W zależności od przeznaczenia żeliwo możemy podzielić na konkretne rodzaje.

Stosuje się je do wykonywania odlewów, w tym części armatury, elementów instalacji wodno-kanalizacyjnej, akcesoriów gospodarstwa domowego, wanien, grzejników, czy części do różnego rodzaju urządzeń. Odlewy żeliwne są trwałe, łatwe w produkcji i tanie. Można z nich wykonać zarówno nogi do stołów czy ławek, jak i korpusy do turbin wiatrowych, czy części zamienne do samochodów i różnego rodzaju maszyn.

Dzięki trwałości i plastyczności żeliwa oraz możliwości modyfikacji - produkt końcowy z łatwością można dopasować do potrzeb klienta.