Odlewnictwo Współczesne Polska i Świat 3/2016 by Instytut Odlewnictwa

ODLEWNICTWO WSPÓŁCZESNE POLSKA I ŚWIAT MODERN FOUNDRY POLAND AND THE WORLD

4/2016 ISSN 1898-7257

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI FIZYKOCHEMICZNYCH MATERIAŁÓW FORMIERSKICH STOSOWANYCH W ODLEWNICTWIE PRECYZYJNYM Informacja naukowo-techniczna

Wesołych Świąt Bożego Narodzenia oraz szczęśliwego Nowego 2017 Roku!!!

Wydawca/Publisher: INSTYTUT ODLEWNICTWA w Krakowie

REDAKTOR NACZELNY/ EDITOR IN CHIEF: Andrzej BALIŃSKI

ZESPÓŁ REDAKCYJNY/TEAM: Jerzy J. SOBCZAK, Andrzej GAZDA, Piotr DUDEK, Joanna MADEJ, Marta KONIECZNA, Anna SAMEK-BUGNO, Katarzyna POTĘPA PROJEKT OKŁADKI/COVER DESIGN: Katarzyna POTĘPA RADA PROGRAMOWA/PROGRAM BOARD: Zbigniew RONDUDA (Przewodniczący), Mariusz HOLTZER (Z-ca Przewodniczącego), Tadeusz BOGACZ, Józef DAŃKO, Adam TABOR, Andrzej JOPKIEWICZ, Janusz MIKLASZEWSKI, Mariusz URBANOWICZ

ADRES REDAKCJI/EDITORIAL OFFICE: „Odlewnictwo Współczesne – Polska i Świat” 30-418 Kraków, ul. Zakopiańska 73 tel. (012) 26-18-381, fax (012) 26-60-870 http://www.iod.krakow.pl e-mail: joanna.madej@iod.krakow.pl

WSZELKIE PRAWA ZASTRZEŻONE ALL RIGHTS RESERVED Żadna część czasopisma nie może być powielana czy rozpowszechniana bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich. No part of the magazine may be reproduced or distributed without the written permission of the copyright holder.

Printed in Poland ISSN 1898-7257

Kwartalnik naukowo-techniczny Rocznik 9, nr 4/2016 BADANIA I STUDIA

STUDIES AND RESEARCH

Badania właściwości fizykochemicznych materiałów formierskich stosowanych w odlewnictwie precyzyjnym.....................................6

Physicochemical properties of moulding materials used in the investment casting.............6

INFORMACJA NAUKOWO-TECHNICZNA.......................................................17 Ekspresowa informacja naukowo-techniczna z wybranych czasopism.............................48

SCIENTIFIC AND TECHNICAL INFORMATION..............................................17 Express scientific and technical information from selected journals.............................48

Wesołych Świąt Bożego Narodzenia

Naszym Przyjaciołom, Partnerom ze świata nauki i przemysłu życzymy, ciepłych pełnych radości i spokojnych

Świąt Bożego Narodzenia

a w nadchodzącym Nowym 2017 Roku wspaniałych przeżyć, odkrywczych pomysłów, pionierskich przedsięwzięć oraz wielu osobistych sukcesów Redakcja czasopisma „Odlewnictwo Współczesne - Polska i Świat”

Drodzy Czytelnicy czasopisma „Odlewnictwo Współczesne Polska i Świat"

Badania i studia

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI FIZYKOCHEMICZNYCH MATERIAŁÓW FORMIERSKICH STOSOWANYCH W ODLEWNICTWIE PRECYZYJNYM PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES OF MOULDING MATERIALS USED IN THE INVESTMENT CASTING Katarzyna Szczepaniak-Lalewicz Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

Streszczenie Celem pracy było badanie właściwości fizykochemicznych popularnych materiałów ceramicznych stosowanych w odlewnictwie precyzyjnym. Materiały do badań stanowiły mączki: kwarcowa, cyrkonowa, molochitowa i oliwinowa. Badanie gęstośći materiałów wykonano metodą piknometryczną zgodnie z normą. Pomiary powierzchni właściwej określono za pomocą aparatu Blaine’a. Wykonano analizę składu ziarnowego materiałów formierskich metodami pośrednimi, tj. techniką dyfrakcji laserowej za pomocą aparatu Malvern Instruments. Przeprowadzone badania umożliwiły opracowanie szczegółowych procedur prowadzenia kolejnych operacji technologicznych procesu wykonywania warstwowych form ceramicznych. Procedury te miały zastosowanie w przypadku zalewania form w różnych warunkach temperaturowych. Abstract The goal of investigation was to study the physicochemical properties of popular materials ceramics used in investment casting. As test materials the meals were

selected: quartz, zirconium, molochite and olivine. The density of the materials has carried by picnometry in accordance with the standard. Measurement of specific surface area was determined with the device according to Blain method. The analysis of particle size distribution of moulding materials by indirect methods was performed i.e. the technique of laser diffraction using a Malvern Instruments. The study made it possible to develop detailed procedures for the conduct of subsequent process steps perform layered ceramic moulds. These procedures have been applied in the case of casting moulds at different temperature conditions. Słowa kluczowe: materiał formierski, gęstość, dyfrakcja laserowa, powierzchnia właściwa Key words: moulding material, density, laser diffraction, specific surface area Wstęp Ocena przydatności stosowanych mas formierskich oraz materiałów do ich sporządzenia w technologii wykonywania

Odlewnictwo Współczesne

odlewów prototypowych winna być jednoznacznie określona. Chodzi głównie o wyznaczenie wszystkich parametrów, które w istotny sposób będą wpływać na szybkość wykonania i jakość odlewów. W ramach prac wykonano cykl badań fizyko-chemicznych wynikający z zastosowania nowego typu materiałów ceramicznych w technologii metodą odlewania precyzyjnego. Wynikało to z potrzeb dostosowania i optymalizacji parametrów technologicznych ciekłej masy ceramicznej służącej do wykonywania form odlewniczych, a także dostosowania parametrów technologicznych obróbki termicznej form ceramicznych do właściwości nowych surowców. Działania te realizowano głównie celem optymalizacji technologii formy, do potrzeb technologicznych wykonywania odlewów z określonych stopów odlewniczych. Materiały formierskie zastosowane do wykonywania form ceramicznych powinny charakteryzować się: • stabilnością wymiarową minerału, to jest małą rozszerzalnością w zakresie stosowanym dla danych stopów odlewniczych, • wysoką odpornością na wstrząsy cieplne, które występują w czasie wypalania form, a następnie ich chłodzenia, w przypadku wykonania odlewów ze stopów aluminium i magnezu; z uwagi na specyfikę ich wykonywania (konieczność chłodzenia przed zalewaniem ciekłym metalem), • odpowiednią czystością oraz stabilnym składem chemicznym, • możliwością zastosowania z różnymi spoiwami, • małą zdolnością do reakcji z odlewanym stopem, • odpowiednim uziarnieniem. Celem pracy było wytypowanie materiałów formierskich na podstawie analizy ich właściwości fizykochemicznych, tj. gęstości, powierzchni właściwej, wielkości cząstek materiału ceramicznego stanowiącego składnik ziarnisty kolejnych warstw formy oraz ustalenie jakościo-wego i ilościowego składu masy ceramicznej przeznaczonej do wytwarzania form ceramicznych.

Materiały do badań Proces technologiczny wykonywania odlewów o wysokiej jakości, charakteryzujących się małą chropowatością powierzchni i dużą dokładnością wymiarową, wymaga zastosowania materiałów ceramicznych o dużej stabilności składu chemicznego. Do wykonywania wy-sokojakościowych odlewów precyzyjnych w praktyce przemysłowej stosowane są zazwyczaj następujące materiały ceramiczne: 1. molochite (Refracorse) − materiał glinokrzemianowy zawierający około 45% mulitu (3Al2O3;2SiO2), 2. mączka kwarcowa, 3. mączka cyrkonowa (krzemian cyrkonowy ZrSiO4), 4. mączka oliwinowa. Spośród nich po wykonaniu badań fizykochemicznych wytypowano materiały do dalszych badań technologicznych. Ad 1. Molochit (Keravit) 200 mesh – mączka, wysokojakościowy materiał ceramiczny, specjalnie wyprodukowany, o uziarnieniu odpowiadającym wymogom technologicznym stosowanym w odlewaniu precyzyjnym [1]. Charakterystyka materiału przedstawiono w tabeli 1.

Odlewnictwo Współczesne

Tabela 1. Dokładna analiza chemiczna i uziarnienia oraz inne charakterystycznewłaściwości Keravitu

Dokładna analiza chemiczna keravitu Al203

SiO2

Fe203

Ti02

Na20

K20

Typowe/%

43,5

53,0

1,0

1,6

0,1

0,8

Specyfikacja

>41

<56

>1,5

Analiza uziarnienia Keravitu Sortowanie / mm

+0,63 +0,5

-0,5 +0,355

-0,355 +0,2

-0,2 +0,1

- 0,1 +0,63

-0,63 +0,5

Typowe / %

0,2

58,3

41,2

0,2

0,0

0,2

Charakterystyka Keravitu Charakterystyka

Jednostka

Specyfikacja

Gęstość pozorna

kg·m-3

2,55

Ogniotrwałość

Stożki pirometryczne segera

34/35

Nasiąkliwość

1,3

Porowatość otwarta

3,85

Glinokrzemianowe materiały ceramiczne charakteryzują się zawartością dwu podstawo-wych tlenków: Al2O3 i SiO2. Teoretyczną podstawę materiałów glinokrzemianowych stanowi układ dwuskładnikowy Al2O3-SiO2 przedstawiony na rysunku 1.

Rys. 1. Układ fazowy dwuskładnikowy Al2O3-SiO2.

Wartość

Odlewnictwo Współczesne

Materiały glinokrzemianowe obejmują cały niemal zakres tego układu tj. od zawartości około 15% do blisko 100% Al2O3. Jedynym trwałym termodynamicznie połączeniem tlenków składowych jest mulit, któremu odpowiada wzór 3Al2O3 ·2SiO2 o temperaturze topnienia 18400C. Ad 2. Materiał kwarcowy Kopalnii Piasku Kwarcowego „Grudzeń-Las” o składzie ziarnowym [2]: • mączka kwarcowa: do 0,075 mm (składnik ciekłej masy ceramicznej), • piasek kwarcowy bardzo drobny: <0,2 mm, • żwirek S-1: 0,4–0,8 mm, • żwirek S-2: 0,6–1,2 mm. Skład chemiczny tego materiału; SiO2 (98,51% mas.), Fe2O3 (0,17% mas.), węglany (0,05% mas.), Al2O3 (0,63% mas.), MgO (0,13% mas.), Ca0 (0,18% mas.), straty prażenia (0,12% mas.). Ad 3. Materiałami cyrkonowymi nazywa się tworzywa, w których główną fazę składową stanowi minerał cyrkon ZrO2 – SiO2 [3]. Zawiera on teoretycznie 67,2% ZrO2 i 32,8% SiO2. Cyrkon jest jedynym związkiem chemicznym w układzie dwuskładnikowym ZrO2–SiO2 (rys. 2).

Rys. 2. Układ fazowy dwuskładnikowy ZrO2-SiO2

Topi się on w temperaturze 1740°C wydzielając kryształy roztworu stałego ZrO2 (zawierającego w stanie nasycenia około 8% SiO2) oraz ciecz bogatą w SiO2. Mieszaniny o składzie przesuniętym w kierunku SiO2 topią się w nieco mniejszej temperaturze. Temperatura topnienia ZrO2 wynosi 2850°C. Podstawowymi surowcami do wytwarzania materiałów cyrkonowych są: • badeleit ZrO2, • cyrkon ZrSiO4. W związku z powyższym materiały te dzieli się na badeleitowe i cyrkonowe. Przy produkcji materiałów cyrkonowych znane są także kompozycje cyrkonu z Al2O3 zapewniające związanie SiO2, po rozkładzie cyrkonu, na wysokoogniotrwałą fazę – mulit. Materiały te nazywane są badeleitowo–korundowymi. Spośród materiałów cyrkonowych najczęściej stosowane są te, których podstawowym składnikiem jest naturalny piasek cyrkonowy (ZrSiO4). Używany jest on w dwóch odmianach ziarnowych, a mianowicie po przemieleniu jako składnik ciekłej masy ceramicznej (uziarnienie 95% ziaren poniżej 0,056 mm) oraz jako piasek do obsypywania na pierwszą warstwę formy ceramicznej. Materiały cyrkonowe używane są do produkcji odlewów precyzyjnych wysokiej klasy ze staliw stopowych oraz stopów specjalnych na bazie kobaltu lub niklu. Ad 4. Materiały oliwinowe należą do grupy minerałów zawierających samodzielne, a więc niepo-wiązane mostkami tlenowymi, aniony kompleksowe [SiO4]4- [3-4]. Oliwiny zawierają w składzie wiele minerałów. Ilość danego minerału zależna jest od miejsca wydobywania oliwinu. Powszechnie występującymi minerałami będącymi w oliwinach są: forsteryt Mg2SiO4, chryzolit [Mg0,88Fe0,12]OSiO2 i inne w mniejszych ilościach. W skład chemiczny fosterytu wchodzi SiO2 (42,69%), MgO (57,31%), obecny jest również glin, wapń, sód, potas i chrom w ilościach nieprzekraczających 1% oraz zanieczyszczenia organiczne. Taka zawartość kwarcu powyżej 40% zabezpiecza stop magnezu przed za-

Odlewnictwo Współczesne

paleniem. Również w oliwinach występują ziarna, w których obok magnezu i krzemu jest obecny glin w ilo-ściach 1,2–0,004% [5]. Forsteryt tworzy kryształy tabliczkowe oraz krótko słupowe. Występuje w skupieniach ziarnistych i zbitych. Jest kruchy, tworzy kryształy mieszane z fajalitem. Stanowi składnik skał metamorficznych.

nologiczne znaczenie układu MgO–SiO2 wynika z występowania w nim fazy protoenstatytu, którego dodatek do tworzyw ceramicznych poprawia właściwości dielektryczne (wysoka stała dielektryczna). Metodyka badań Metodyka pomiaru gęstości mączek ceramicznych Pomiary wykonano zgodnie z normą PN-B-06714/03:1976 „Oznaczenie gęstości w piknometrze”. Zasada metody oznaczania polega na obliczaniu masy próbki proszku do jej całkowitej objętości określonej za pomocą piknometru. Według wzoru obliczono gęstość próbki, g/cm3: g=m/V

(1)

m – masa próbki, V – objętość próbki. Metodyka pomiaru powierzchni właściwej Sw proszków

Rys.3. Diagram fazowy układu MgO-SiO2

Układ dwuskładnikowy MgO–SiO2 ma szczególnie duże znaczenie w technologii materiałów ogniotrwałych i technologii ceramiki specjalnej. Czyste składniki topią się w tym układzie w temperaturach: peryklaz (MgO) w temperaturze 2800ºC oraz krystobalit (SiO2) w 1723°C. W układzie MgO–SiO2; występują dwa połączenia podwójne: forsteryt 2MgO·SiO2 i pro-toenstatyt MgO–SiO2. Pierwszy z tych związków topi się kongruentnie w temperaturze ok. 1900ºC drugi topi się inkongruentnie, rozkładając na forsteryt i stop w temperaturze ok. 1557°C. Tech-

Przez powierzchnię właściwą rozumie się sumę zewnętrznych powierzchni wszystkich ziaren o masie jednego kilograma lub grama materiału ziarnistego wyrażoną w m2/kg lub cm2/g [6,7]. Wartość powierzchni Sw zmienia się przede wszystkim z wielkością i kształtem ziaren materiału. Na wartość powierzchni właściwej wpływa również gładkość powierzchni ziaren, przy czym ziarna o większej chropowatości powierzchni mają większą Sw. Powierzchnię właściwą określono zgodnie z normą PN-EN 196-6:1997 „Metody badania cementu”. Dokładny opis metody znajduje się w normie. Powierzchnia właściwa proszków to suma powierzchni ziarenek proszku przypadająca na jednostkę masy proszku (im drobniejsze ziarenka proszku tym większa jego powierzchnia właściwa).

Odlewnictwo Współczesne

Rys. 4. Aparat Blaine’a, urządzenie do pomiaru powierzchni właściwej materiałów uziarnio-nych metodą przepływową

Dla oznaczenia tej cechy stosuje się metodę Blaine’a – sprasowuje się proszek w rurze przyrządu, po czym przepuszcza się przez niego powietrze i z ilości przepuszczonego przez proszek powietrza wyznacza się powierzchnię właściwą proszku w [cm2/g]. Wcześniej należało obliczyć gęstość teoretyczną mączek materiału ceramicznego przy użyciu piknometru. Zdję-cie stanowiska pomiarowego przedstawiono na rysunku 4. Metoda pomiaru wielkości cząstek materiałów ceramicznych Wielkość cząstek jest jednym z parametrów charakteryzujących wytwarzany materiał formierski, często determinującym jego stabilność, wytrzymałość czy nawet aktywność chemiczną. Stabilność tego parametru w czasie świadczy o powtarzalności procesu technologicznego wytwarzania formy ceramicznej, stąd określanie wielkości cząstek jest jednym z parametrów analizy jakości materiału formierskiego. Obecnie, można wykonywać pomiary szerokiego spektrum wielkości cząstek. Dzięki automatyzacji analiza pomiarów staje się szybka. Na rynku występuje duża ilość przyrządów pomiarowych do określania rozkładu wielkości cząstek. Powszechnie stosowana jest metoda dyfrakcji laserowej. W 1999 r. został zdefiniowany międzynarodowy wzór pomiarów wielkości cząstek metodą dyfrakcji laserowej wiązki

światła przechodzącej przez zawiesinę na brzegach cząstek mineralnych w niej zawartych. Metoda oparta jest o normę ISO 13320-1 [8]. Dyfrakcja to zjawisko fizyczne zmiany kierunku rozchodzenia się fali na krawędziach przeszkód. Jeżeli wiązka fal przechodzi przez wąską szczelinę lub omija bardzo cienki obiekt, to zachodzi zjawisko ugięcia. Zgodnie z zasadą Huygensa każdy punkt w pobliżu krawędzi przeszkody staje się nowym źródłem fali. Istnieje wiele teorii modeli, które można współcześnie stosować do tego typu analiz. Jedna z najprostszych teorii wykorzystuje model Fraunhofera, który pozwala przewidzieć jak rozpraszane będzie światło wiązki laserowej skierowanej na stałą nieprzeźroczystą tarczkę o znanym rozmiarze. Teoria Mie natomiast, pozwala przewidzieć jak rozpraszane jest światło przez cząstki kuliste wraz z określeniem sposobu, w jaki światło przechodzi przez cząstkę lub jest przez nią absorbowane. Teorie te bazują na tym, że jeśli wiadomo jaka jest wielkość cząstki i znane są jej współczynniki załamania światła i absorpcji, to można przewidzieć jak będzie ona rozpraszała światło. Każda wielkość cząstek charakteryzuje się innym wzorem rozpraszania światła.

Rys. 5. Aparat MASTERSIZER 2000 firmy Malvern Instruments do pomiaru wielkości cząstek w dyspersjach powietrznych i cieczowych metodą dyfrakcji laserowej – zakres pomiaru: 0,02 – 2000 mikrometrów [9]

Odlewnictwo Współczesne

Metoda dyfrakcji laserowej ma jednak ograniczenia niezwykle istotne z punktu widzenia analizy fizykochemicznej – nie rozróżnia kształtu cząstek. Badania rozkładu rozmiarów cząstek ciał stałych metodą dyfrakcji laserowej przeprowadzono z wykorzystaniem analizatora Mastersizer 2000 firmy Malvern Instruments. W analizie wielkości ziarna dyfraktometr Mastersizer wykorzystuje bardziej precyzyjny model Mie. Zakres wielkości cząstek mierzonych przez urządzenie mieści się w przedziale od 0,02 μm do 2000 μm, czyli 0,00002 mm – 2 mm [9]. Dla dozowania materiałów ziarnistych w tej metodzie używa się głównie powietrza, tzw. pomiar „na sucho”, ale dla materiałów w postaci zawiesin można używać wody lub roztworów wodnych, tzw. pomiar „na mokro”. Pomiar w powietrzu dla wszelkich suchych materiałów upraszcza przygotowanie i wykonanie pomiarów. Taki pomiar można stosować do materia-łów sklejających się lub zawilgoconych. Jednym z kluczowych etapów opracowywania metody pomiaru rozkładu wielkości cząstek metodą dyfrakcji laserowej w dyspersji cieczowej jest uzyskanie stabilnej dyspersji zapewniającej utrzymanie pojedynczych rozdzielonych cząstek, nierozpuszczających ani nieaglomerujących w dyspergancie. Przyrząd do pomiarów „na mokro” wyposażony jest w przystawkę zawierającą mieszadło oraz głowicę generującą ultradźwięki, stosowane w celu zdyspergowania cząstek w zawiesinie. Obserwowana jest dobra korelacja uzyskanych wyników dla cząstek próbki zdyspergowanej w aparacie Mastersizer z użyciem ultradźwięków. Na obserwowane rozbieżności wyników wpływa sposób przygotowania dyspersji: manualne – bardzo delikatne rozmieszanie próbki albo mechaniczna – ciągła cyrkulacja próbki podczas pomiaru metodą dyfrakcji laserowej. Wpływ na wyniki pomiarów ma również dobór natężenia ultradźwięków. Pomiar polega na tym, ze cząstki znajdujące się w zawiesinie, przechodzą przez celę pomiarową, gdzie skanowane są przez wiązkę laserową [9]. Rozmiar cząstek jest obliczany z wyniku pomiaru pola

dyfrakcji wiązki laserowej powstającej na cząstkach, a odczytywany na powierzchni detektora. Detektor składa się z wielu osobnych czujników, z których każdy zbiera rozproszone światło z pewnego zakresu kątów. Szereg detektorów robi „ujęcie” światła rozproszonego na cząstkach przechodzących akurat przez wiązkę laserową. Zrobienie tylko jednego „ujęcia” nie byłoby reprezentatywne dla całej próbki, dlatego aparat wykonuje wiele „ujęć” i wyciąga średnią z wyników. Zazwyczaj podczas każdego pomiaru, jest wykonywanych około 2000 „ ujęć” a każde trwa 1 ms. Wyniki Wszystkie mierzone i oznaczone wielkości zamieszczono na rysunkach 6-9. Pomiar gęstości i powierzchni właściwej Sw maczek materiałów ceramicznych Gęstość teoretyczną proszku określono za pomocą piknometru, do którego wprowadza się proszek np. do 2/3 objętości i waży, a następnie wolną objętość napełnia cieczą, zwilżającą proszek i jednocześnie chemicznie obojętną w stosunku do niego. Wyniki pomiarów przedstawia tabela 2.

Odlewnictwo Współczesne

Tabela 2. Gęstości i powierzchnie właściwe mączek stosowanych do wykonania testowych form ceramicznych

Rodzaj materiału

Gęstość drz [g/cm3]

Powierzchnia właściwa σm [cm2/g]

mączka molochitowa

2,694

81 270

mączka kwarcowa

2,580

86 139

mączka cyrkonowa

5,380

89 803

mączka oliwinowa

2,576

66 419

Pomiary wielkości cząstek materiałów ceramicznych

Size (µm) Volume In % 0.020 0.00 0.022 0.00 0.025 0.00 0.028 0.00 0.032 0.00 0.036 0.00 0.040 0.00 0.045 0.00 0.050 0.00 0.056 0.00 0.063 0.00 0.071 0.00 0.080 0.00 0.089 0.00 0.100 0.00 0.112 0.00 0.126 0.00 0.142

Size (µm) Volume In % 0.142 0.00 0.159 0.00 0.178 0.00 0.200 0.00 0.224 0.00 0.252 0.00 0.283 0.01 0.317 0.06 0.356 0.14 0.399 0.22 0.448 0.28 0.502 0.33 0.564 0.37 0.632 0.39 0.710 0.40 0.796 0.40 0.893 0.39 1.002

Size (µm) Volume In % 1.002 0.39 1.125 0.40 1.262 0.42 1.416 0.45 1.589 0.51 1.783 0.59 2.000 0.69 2.244 0.81 2.518 0.94 2.825 1.08 3.170 1.20 3.557 1.30 3.991 1.38 4.477 1.42 5.024 1.45 5.637 1.47 6.325 1.50 7.096

Size (µm) Volume In % 7.096 1.56 7.962 1.66 8.934 1.80 10.024 1.98 11.247 2.20 12.619 2.44 14.159 2.71 15.887 3.00 17.825 3.32 20.000 3.65 22.440 3.98 25.179 4.30 28.251 4.60 31.698 4.84 35.566 5.00 39.905 5.06 44.774 4.98 50.238

Size (µm) Volume In % 50.238 4.76 56.368 4.41 63.246 3.93 70.963 3.37 79.621 2.75 89.337 2.10 100.237 1.52 112.468 0.96 126.191 0.10 141.589 0.00 158.866 0.00 178.250 0.00 200.000 0.00 224.404 0.00 251.785 0.00 282.508 0.00 316.979 0.00 355.656

Size (µm) Volume In % 355.656 0.00 399.052 0.00 447.744 0.00 502.377 0.00 563.677 0.00 632.456 0.00 709.627 0.00 796.214 0.00 893.367 0.00 1002.374 0.00 1124.683 0.00 1261.915 0.00 1415.892 0.00 1588.656 0.00 1782.502 0.00 2000.000

Rys. 6. Wykres zależności liczby cząstek w funkcji rozmiaru cząstek wraz z tabelą dla mączki molochitowej

Odlewnictwo Współczesne

Size (µm) Volume In % 0.142 0.02 0.159 0.03 0.178 0.05 0.200 0.07 0.224 0.09 0.252 0.12 0.283 0.15 0.317 0.19 0.356 0.24 0.399 0.28 0.448 0.30 0.502 0.31 0.564 0.31 0.632 0.29 0.710 0.27 0.796 0.24 0.893 0.22 1.002

Size (µm) Volume In % 1.002 0.20 1.125 0.19 1.262 0.20 1.416 0.23 1.589 0.28 1.783 0.35 2.000 0.44 2.244 0.55 2.518 0.67 2.825 0.78 3.170 0.90 3.557 1.00 3.991 1.08 4.477 1.16 5.024 1.23 5.637 1.31 6.325 1.40 7.096

Size (µm) Volume In % 7.096 1.53 7.962 1.69 8.934 1.88 10.024 2.10 11.247 2.34 12.619 2.58 14.159 2.84 15.887 3.11 17.825 3.39 20.000 3.68 22.440 3.98 25.179 4.27 28.251 4.54 31.698 4.77 35.566 4.94 39.905 5.01 44.774 4.97 50.238

Size (µm) Volume In % 50.238 4.80 56.368 4.51 63.246 4.11 70.963 3.62 79.621 3.08 89.337 2.53 100.237 1.98 112.468 1.42 126.191 0.94 141.589 0.24 158.866 0.00 178.250 0.00 200.000 0.00 224.404 0.00 251.785 0.00 282.508 0.00 316.979 0.00 355.656

Rys. 7. Wykres zależności liczby cząstek w funkcji rozmiaru cząstek wraz z tabelą dla mączki kwarcowej

Size (µm) Volume In % 0.142 0.00 0.159 0.00 0.178 0.01 0.200 0.10 0.224 0.16 0.252 0.23 0.283 0.31 0.317 0.41 0.356 0.52 0.399 0.60 0.448 0.66 0.502 0.69 0.564 0.69 0.632 0.67 0.710 0.64 0.796 0.59 0.893 0.55 1.002

Size (µm) Volume In % 1.002 0.51 1.125 0.50 1.262 0.51 1.416 0.56 1.589 0.64 1.783 0.76 2.000 0.92 2.244 1.12 2.518 1.34 2.825 1.58 3.170 1.84 3.557 2.14 3.991 2.45 4.477 2.80 5.024 3.20 5.637 3.65 6.325 4.16 7.096

Size (µm) Volume In % 7.096 4.70 7.962 5.25 8.934 5.75 10.024 6.14 11.247 6.37 12.619 6.39 14.159 6.18 15.887 5.75 17.825 5.12 20.000 4.34 22.440 3.46 25.179 2.57 28.251 1.70 31.698 0.70 35.566 0.05 39.905 0.00 44.774 0.00 50.238

Size (µm) Volume In % 50.238 0.00 56.368 0.00 63.246 0.00 70.963 0.00 79.621 0.00 89.337 0.00 100.237 0.00 112.468 0.00 126.191 0.00 141.589 0.00 158.866 0.00 178.250 0.00 200.000 0.00 224.404 0.00 251.785 0.00 282.508 0.00 316.979 0.00 355.656

Rys. 8. Wykres zależności liczby cząstek w funkcji rozmiaru cząstek wraz z tabelą dla mączki cyrkonowej

Odlewnictwo Współczesne

Size (µm) Volume In % 0.142 0.00 0.159 0.00 0.178 0.00 0.200 0.00 0.224 0.00 0.252 0.00 0.283 0.00 0.317 0.00 0.356 0.11 0.399 0.17 0.448 0.22 0.502 0.25 0.564 0.27 0.632 0.27 0.710 0.26 0.796 0.25 0.893 0.23 1.002

Size (µm) Volume In % 1.002 0.21 1.125 0.21 1.262 0.21 1.416 0.23 1.589 0.27 1.783 0.34 2.000 0.43 2.244 0.54 2.518 0.67 2.825 0.80 3.170 0.94 3.557 1.08 3.991 1.21 4.477 1.33 5.024 1.46 5.637 1.60 6.325 1.77 7.096

Size (µm) Volume In % 7.096 1.97 7.962 2.23 8.934 2.52 10.024 2.85 11.247 3.19 12.619 3.53 14.159 3.85 15.887 4.13 17.825 4.37 20.000 4.55 22.440 4.67 25.179 4.71 28.251 4.68 31.698 4.57 35.566 4.40 39.905 4.17 44.774 3.89 50.238

Size (µm) Volume In % 50.238 3.56 56.368 3.21 63.246 2.84 70.963 2.46 79.621 2.09 89.337 1.73 100.237 1.39 112.468 1.08 126.191 0.81 141.589 0.56 158.866 0.39 178.250 0.27 200.000 0.02 224.404 0.00 251.785 0.00 282.508 0.00 316.979 0.00 355.656

Rys. 9. Wykres zależności liczby cząstek w funkcji rozmiaru cząstek wraz z tabelą dla mączki oliwinowej

Dyskusja wyników • Wielkość cząstek jest jednym z parametrów charakteryzujących wytwarzaną formę ceramiczną, często determinującym jego stabilność, wytrzymałość czy nawet aktywność chemiczną. Stabilność tego parametru w kolejnych partiach wytwarzania formy ceramicznej świadczy o powtarzalności procesu produkcyjnego, stąd określanie wielkości cząstek jest jednym z parametrów analizy kontroli jakości. • W przypadku oznaczeń rozkładów wielkości cząstek metodą dyfrakcji laserowej niezbędne było weryfikowanie otrzymanych rezultatów lub wstępne bazowanie na wynikach uzyskiwanych innymi metodami na przykład metodami bezpośrednimi mikroskopowymi. • Pomiary rozkładu wielkości cząstek czterech mączek ceramicznych: malochitowej, cyrkonowej, kwarcowej i oliwinowej, wykazały że, są one materiałami polidyspersyjnymi oraz cechują

się dobrą stabilności wymiarową kilku pomiarów danej próbki. • Wyniki badań gęstości wykazały, że największą gęstość (drz) posiada próbka mączki cyrkonowej, drz = 5,380 g/ cm3, a pozostałe próbki porównywalną wynosząca drz = (±) 2,17 g/cm3. Badane materiały charakteryzowały się małą gęstością, co jest związane z ich budową strukturalną. • Wyniki badania powierzchni właściwej wykazały, że najmniejszą powierzchnię właściwą wykazała mączka oliwinowa wynoszącą σm = 66 419 [cm2/g], a pozostałe prób-ki porównywalną wynoszącą średnio σm = (±) 85 737 [cm2/g]. • Wykonano cykl badań wynikający z zastosowania nowego typu materiałów ceramicznych w technologii odlewania precyzyjnego. Wynikało to z potrzeb dostosowania i optymalizacji parametrów technologicznych ciekłej masy ceramicznej służącej do wykonywania form odlewniczych, a także dostosowania parametrów technolo-

Odlewnictwo Współczesne

gicznych obróbki termicznej form ceramicznych do właściwości nowych surowców. Działania te realizowano głównie celem optymalizacji technologii formy, do potrzeb technologicznych wykonywania odlewów z określonych stopów odlewniczych. Wnioski Obniżenie temperatury formy odlewniczej przed jej zalaniem jest możliwe obecnie jedynie w przypadku zastosowania odpowiednio dobranej, a zarazem drogiej osnowy kompozycji warstwy ceramicznej. W przypadku zastosowania typowej osnowy, to jest kwarcowej, obniżenie temperatury formy przed jej zalewaniem powoduje jej spękanie i zniszczenie w czasie zalewania, jest to związane ze zmianami wymiarowymi kompozycji ceramicznej formy, a także przemianami w jej sieci krystalograficznej ognioodpornej osnowy, zachodzącymi podczas jej obróbki termicznej. Na podstawie przeprowadzonych badań fizykochemicznych i badań wytrzymałości na zginanie do dalszych prac technologicznych wytypowano mączkę molohitową (Refracorse) oraz mączkę oliwinową. Zaproponowana nowa kompozycja, w przypadku zastosowana jej do wykonywania form odlewniczych, pozwoli na obniżenie temperatury form ceramicznych po ich wypaleniu, a przed zalaniem ciekłym metalem bez obawy o ich uszkodzenie. Pozwoli to na korzystniejsze, a więc kierunkowe krzepnięcie i stygnięcie odlewów. Podziękowania Praca współfinansowana z projektu „Opracowanie innowacyjnych technologii wytwarzania złożonych konstrukcyjnie, wysokojakościowych odlewów precyzyjnych ze stopów metali lekkich” Program Badań Stosowanych, 2012-2015, PBS/A5/9/2012.

Literatura [1] http://www.capital-refractories.com/ uk/ancillaries/chamotte-refracoarse/ [2] http://www.grudzenlas.pl/ [3] J. L. Lewandowski „ Tworzywa na formy odlewnicze” Wydawnictwo Akapit, Kraków, 1997 [4] Jerzy Dereń, Jerzy Haber, Roman Pampuch „Chemia ciała stałego“ PWN Warszawa 1975 [5] Stefański Z., Izdebska- Szanda I., Angrecki M., Zastosowanie nowego innowacyjnego materiału ceramicznego do wykonywania odlewów metodą wytapianych modeli, Archives of Foundry Enginnering, Vol. 13, Issue 1/2013 [6]. Roman Pampuch „Budowa i właściwości materiałów ceramicznych” Wyd. AGH Kraków 1995 [7]. Michael. F. Ashby, David R.H. Jones „Materiały inżynierskie” t. 1,2. PNT Warszawa 1995 [8] ISO 13320-1: 1999 – Particle size analysis – Laser diffraction methods. [9] User manual Mastersizer2000 firmy Malvern Instruments, https://www.labmakelaar.com/fjc_documents/mastersizer-2000-2000e-manual-eng1.pdf

Informacja naukowo-techniczna

WYBÓR INFORMACJI Z CZASOPISM NAUKOWO-TECHNICZNYCH 01. ZAGADNIENIA OGÓLNE Oprogramowanie do wszystkich procesów zarządzania. Eine Software fuer alle Geschaeftprozesse. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 3, s. 8687, 89. Autor: Holzapfel M. Przedstawiono działalność odlewni ciśnieniowej Druckguss Westfalen GmbH+Co. KG w Geseke (Niemcy). W odlewni produkowane są odlewy ze stopów aluminium i stopów cynku. Asortyment produkcji i zakres realizowanych w odlewni ciśnieniowej procesów oraz świadczonych usług w postaci np. doradztwa technicznego jest bardzo szeroki. Wytwarzane odlewy to produkcja zarówno mało-, jak i wielkoseryjna. W pierwszej kolejności scharakteryzowano wyposażenie techniczne odlewni, realizowane w niej w ostatnich latach inwestycje i optymalizację procesów. Przedstawiono także integrację ekonomiczno-technologicznych, produkcyjnych i logistycznych wymogów odlewni ze względu na wdrażaną certyfikację produkcji zgodnie z ISO/ TS i wprowadzanym systemem zarządzania jakością stosowanym w przemyśle motoryzacyjnym. Następnie omówiono praktyczne zastosowanie oprogramowania do zarządzania odlewnią TimeLine-Guss.

Giesserei-Prax. 2014, nr 5, s. 208210, 212-216. Autor: Pohlmann U., Seifert S. Klienci odlewni żądają od producenta wykonania odlewów o coraz cieńszych ściankach, a w związku z tym wzrasta poziom skomplikowania ich kształtu i liczba niezbędnych do ich wykonania rdzeni. Kolejnymi wymogami są: coraz krótsze czasy cykli procesów produkcji, żądania wzrostu jej wydajności i dłuższy okres żywotności odlewów. Dlatego też rosną wymagania odnośnie lepszej jakości spoiw rdzeniowych. Poprzez wykorzystanie statystycznego planowania badań należy oczekiwać optymalizacji procesów produkcyjnych polegającej na tym, że uzyska się skrócenie cyklu produkcji i uzyska się też oszczędność czasu. W artykule objaśniono na przykładach praktycznych sposób planowania badań, wskazując ponadto na istotne parametry badań. Optymalizacja procesu pozwala na podniesienie jakości i wydajności. Kluczowe czynniki wpływające na opłacalność operacji w gnieździe technologicznym do odlewania ciśnieniowego. Prozessoptimierung steigert Qualitaet und Produktivitaet – Und schont Ressourcen. Schluesselfaktoren fuer abgestimmte Prozesse im Druckguss.

Statystyczne planowanie badań – narzędzie do obniżenia kosztów i oszczędności czasu.

Improved Quality and Productivity by Optimized Prozesses – Key factors for economic operation of die casting cells.

Statistische Versuchsplanung – Ein Werkzeug zur Kosten- und Zeiteinsparung.

Giesserei-Prax. Druckguss 2014, nr 7-8, s. 354-357.

Statistical Design of Experiments – A Tool for Cost and Time – Saving.

Autor: Reichen P.

Odlewnictwo Współczesne

Wydajność procesów jest czynnikiem decydującym o ekonomicznym sukcesie odlewania ciśnieniowego. Należy je na bieżąco optymalizować a ich przebieg kształtować tak, aby były bardziej wydajne. Do tego powinien dążyć każdy producent odlewów. Świadome postępowanie z będącymi do naszej dyspozycji zasobami jest ponadto nadrzędnym zadaniem społeczeństwa w 21. wieku. W procesie odlewania ciśnieniowego chodzi o to, aby dobrze zoptymalizować energochłonne procesy. Dla samego stopienia i wytrzymania ciekłego metalu potrzeba od 50% do 70% całkowitej energii procesu. Również i wykorzystanie (zużycie) innych zasobów, jak np. materiałów oddzielających daje duże możliwości oszczędzania. Jednocześnie można zwiększyć wydajność agregatów do odlewania ciśnieniowego poprzez optymalizację procesów. Mądre pomysły spowodują, że opłacalna cenowo stanie się realizacja obróbki produkcji wielkoseryjnej. Przy minimalnym zaangażowaniu personelu różnice w kosztach wynagrodzenia będą sprawą drugorzędną. Clevere Ideen fuer die kostenguenstige Grossserienbearbeitung. Bei minimiertem Personaleinsatz werden Lohnkostenunterschiede zweitrangig. Giesserei-Prax. 2014, nr 6, s. 279281. Autor: Vollrath K. Jeśli chodzi o procesy obróbki odlewów produkowanych wielkoseryjnie i koszty tej obróbki, to wielu nabywców odlewów automatycznie kieruje swoją uwagę na „Wschód” lub „Daleki Wschód”. Dzieje się tak ze względu na znacznie niższy poziom wynagrodzenia pracowników zatrudnionych w procesie obróbki wielkoseryjnej produkcji i zakłada się z góry, że przesyłanie zleceń z tego zakresu do krajów na „wschodzie” musi być bardziej opłacalne. Nie zawsze mamy świadomość tego, że im większy jest poziom automatyzacji linii produkcyjnej i im mniejszy jest udział prac wykonywanych ręcznie, tym mniej widoczne są korzyści przekazy-

wania zlecania obróbki do krajów o niskim poziomie wynagrodzenia. Dla odlewni ciśnieniowych średniej wielkości o rozsądnie zoptymalizowanym cyklu produkcyjnym istnieje w kraju pole do działania w tym zakresie. Darwin a brak fachowców. Dobór ze wsparciem finansowym. Darwin und der Fachkraeftemangel. Anpassung mit finanzieller Foerderung. Giesserei-Prax. 2014, nr 6, s. 282284. Autor: Piontke C.D. Zakrojone na szeroką skalę zmiany prowadzą do występowania braku specjalistów na rynku pracy i pojawienia się na nim osób, które nie potrafią dopasować się do powstającego rynku pracy pola działania i nowo wyspecjalizowane osoby zajmują ich miejsce. Na tym polega istota teorii Darwina. Jest to teoria ewolucji. Można przenieść jej istotę i sens na dzisiejszy rynek pracy i na działające w gospodarce i pomiędzy przedsiębiorstwami obowiązujące na co dzień zasady konkurencji. Mimo, że jest to powszechnie wiadome wiele przedsiębiorstw zaprzepaszcza możliwość dopasowania się do potrzeb rynkowych w aspekcie rozwoju demograficznego i rosnącego braku specjalistów i w ten sposób ogranicza możliwość funkcjonowania i przetrwania na rynku. Możliwości dotyczące redukcji emisji przy wytwarzaniu odlewów strukturalnych. Emission Reduction Possibilites With Structural Castings. Modern Casting 2005, Vol. 105, nr 9, s. 28-31. Autor: Shannon Wetzel, Managing Editor. W celu zmniejszenia zużycia energii i emisji CO2 coraz częściej projektuje się lekkie konstrukcje z wykorzystaniem materiałów z różnych grup, których potencjał predestynuje je do stosowania

Odlewnictwo Współczesne

w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym. Lekki samochód z różnorodnych materiałów (MMLV) stworzony przez Magna International and FordMotor Co. urzeczywistnia w pełni możliwości redukcji masy pojazdu przy użyciu lżejszych materiałów i procesu odlewania metalu. Podstawowym celem projektu MMLV było obniżenie masy pojazdu. Zmniejszenie rozmiaru silnika powoduje redukcję masy pojazdu, a także zmniejszenie zużycia paliwa. Aby osiągnąć cel redukcji masy w ramach projektu MMLV zaprojektowano samochód, w którym 36% stanowiła stal a 65% aluminium Części do samochodu z nowego materiału MMLV wykonano metodą próżniowego odlewania ciśnieniowego. Po udanym testowaniu samochodu koncepcyjnego (samochodu do budowy, którego wykorzystano różne materiały) Magna i Ford kontynuował program drugiej wersji polegający na projektowaniu odlewów ze stopów magnezu wzmacnianych włóknami węglowymi. Kiedy chodzi o wielkość. Zakład metalurgiczny „Kleinken” poszerza profil wytwarzania poprzez zainstalowanie nowej tokarki poziomej. Wenn es auf die Groesse ankommt. Metallwerk Kleinken erweitert Performence im Maschinenpark mit Horizontal-Drehmaschine. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 6, s. 131133. Autor: Volker R. W artykule omówiono działalność Zakładu Metalurgicznego „Kleinken” GmbH w Dorsten (Niemcy), w którym zainwestowano w dużą tokarkę poziomą, do obróbki elementów o dużych gabarytach i znacznej masie. Odlewnia ma długą tradycję. Oprócz samej produkcji odlewów opracowuje się w niej konstrukcje wytwarzanych odlewów, wykonuje modele. Po wykonaniu odlewów obrabia się je w celu uzyskania półwyrobów. Na żądanie klienta wykonuje się też odlewy do montażu na gotowo. W odlewni wykonuje się odlewy z żeliwa szarego i sferoidalnego, a także odlewy z metali nieżelaznych.

W artykule opisano wyposażenie techniczne odlewni, opisano obróbkę metalu, przedstawiono opis techniczny zainstalowanej tokarki typu GHT9. Mądre zmiany umożliwiły utrzymanie wiodącej roli na rynku. Mit intelligentem Wandel die Marktfuerung verteitigen. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 6, s. 134136, 139, 141. Autor: Piterek R. Przedstawiono działalność firmy „Pierburg” GmbH opodal Duesseldorfu. W odlewni produkowane są ciśnieniowe odlewy ze stopów aluminium dla przemysłu motoryzacyjnego. Mowa tu o stopach: AlSi9Cu2, AlSi12 i AlSi10Mg. Krótko scharakteryzowano wielkość i charakter produkcji odlewni. Przedstawiono działania modernizacyjne i opisano nowoczesną organizację zakładu i wyposażenie techniczne. Omówiono zagadnienia energetyczne i obróbkę mechaniczną odlewów za pomocą urządzeń sterowanych numerycznie. Optymalizacja procesu i zarządzanie energią w procesie odlewania ciśnieniowego. Prozessoptimierung und Energiemanagement fuer das Druckgiessverfahren. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 7, s. 7475, 77. Autor: Theis S. Odlewanie ciśnieniowe jest procesem wydajnym, ale bardzo energochłonnym i wymaga odpowiedniego sposobu zarządzania zużyciem energii. W celu realizacji energetycznie optymalnego procesu konieczne jest gromadzenie danych odnośnie zużycia energii tak, aby można było określić gdzie i kiedy zapotrzebowanie na energię jest największe. Pozwoli to nie tylko na zwiększenie efektywności energetycznej, ale także na leprze wykorzystanie możliwości technologicznych odlewania ciśnieniowego. Firma Oskar Frech producent maszyn ciśnieniowych zimno- i go-

Odlewnictwo Współczesne

rąco komorowych z Schorndorf (Niemcy) wspólnie ze specjalistami od zarządzania energią - firmą „Econ Solution”, opracowała stosowne rozwiązania. Aby uzyskać odpowiednią efektywność energetyczną konieczne jest spełnienie warunku odpowiedniej jakości rejestrowanych danych i odpowiedniego stopnia ich szczegółowości. Im większy jest stopień szczegółowości uzyskanych danych, tym więcej wiadomo o stanie systemu produkcji i jakości stosowanych w procesie urządzeń. Wspomniana firma „Econ Solution” jest specjalistą od efektywnego przemysłowego zarządzania energią. Produkuje odpowiednie urządzenia pomiarowe. W firmie Oskar Frech wykorzystuje się szereg urządzeń do rejestracji danych energetycznych firmy „Econ Solution”. W artykule opisano ich zastosowanie, przedstawiono charakterystykę techniczną. Zwrócono uwagę na dobór urządzeń pomiarowych do rejestracji danych pod kątem realizacji procesu odlewania ciśnieniowego.

02. ZASTOSOWANIE SYMULACJI KOMPUTEROWEJ W ODLEWNICTWIE Innowacyjna konstrukcja wyrobu i solidna realizacja procesu poprzez zastosowanie wirtualnego eksperymentu z wykorzystaniem symulacji procesu odlewania. Innovatives Produktdesign und robuste Prozessauslegung durch virtuelles Experimentieren mit der Giessprozess-Simulation. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 3, s. 2836, 38-39. Autor: Bramann H., Pavlak L. Symulacja procesu odlewania od ponad 50. lat od chwili wprowadzenia programu do symulacji procesów w odlewni jest zaakceptowanym narzędziem stosowanym przy projektowaniu odlewów i realizacji procesów. Symulacja procesów odlewniczych umożliwia ilościową ocenę doświadczeń zebranych podczas badań

i daje pogląd w obszarze przyczyn problemów produkcyjnych. Każda pojedyncza symulacja jest wirtualnym eksperymentem. Dlatego też nie można w praktyce za pomocą pojedynczej wirtualnej próby czy doświadczalnego eksperymentu określać jak wytrzymały jest prototyp i czy w zadanych warunkach jest optymalny. Na konkretnych przykładach przemysłowych odlewach dla przemysłu motoryzacyjnego, przedstawiono jak połączenie statystycznych technik planowania badań z symulacją procesu odlewania (za pomocą oprogramowania MAGMA) można zastosować w wirtualnym obszarze badań w celu ustalenia „stałego okna wytwarzania” (realizacji procesu) i umożliwienia śledzenia różnych celów optymalizacyjnych. Opisywanym w artykule przykładem jest aluminiowa głowica cylindra, gdzie omówiono możliwość systematycznej analizy potencjalnych przyczyn powstania tlenków w procesie grawitacyjnego odlewania kokilowego z wykorzystaniem eksperymentu wirtualnego, a także za pomocą tego eksperymentu, optymalnego ukształtowania i sprawdzenia istotnych elementów układu wlewowego jeszcze na etapie wstępnym realizacji projektu. Oprócz wyznaczenia konkretnego rozwiązania nowa metodyka umożliwia szeroko pojęte zrozumienie procesu dzięki przejrzystości wyników i zależności o charakterze ilościowym zmiennych procesu i kryteriów jakościowych. Na drugim przykładzie aluminiowego korpusu silnika z zalanymi tulejami przesuwu tłoka przedstawiono wirtualny plan badań, gdzie wskazano, które parametry wytwarzania mają największy wpływ na połączenie aluminium z zalanymi tulejami, a także na rozdrobnienie struktury w obszarze połączeń śrubowych. Bazując na wirtualnych eksperymentach można wyznaczyć optymalne parametry wytwarzania oraz stabilne „okno procesu” przy uwzględnieniu typowego „rozrzutu” w procesie produkcji. Oba te przykłady pokazują jak można poprzez wirtualne próby odlewania wygenerować informacje istotne, specyficzne zarówno dla konkretnego wyrobu, jak i „wykraczające” ponad ten wyrób, oraz korelujące w obszarze para-

Odlewnictwo Współczesne

metrów produkcji i parametrów jakościowych odlewu, a to poprzez badanie różnych wariantów symulacji. Informacje te są bazą dla efektywnego „Front-Loading” i za pomocą nich można realizować, przez sprawdzone w wyniku symulacji, różne metody konstruowania, bezpieczny przebieg procesów i produkcję wytrzymałych wyrobów, co stanowi opłacalną składową wizji w pełni zintegrowanego procesu projektowania CAE, gdzie jednocześnie zoptymalizowana jest symulacja kształtu gotowego odlewu, jak i symulacja procesu jego odlewania. Optymalizacja logistki produkcji w hali odlewniczej za pomocą oprogramowania „Witness". Optimierung der Fertigungslogistik fuer die Gieshalle mit Witness. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 4, s. 6469. Autor: Kaulbarsch W., Teichert C. Poprzez symulację planowego poszerzenia parku maszynowego w Witness można było wykazać, że planowany rozwój produkcji i przestawienie produkcji odlewni możliwe jest tylko w pewnym zakresie z wykorzystaniem dostępnych środków przedsiębiorstwa. Opracowany model symulacji pozwala określić przy jakiej kombinacji wytwarzanych wyrobów cały „układ” (odlewnia) osiąga granicę możliwości realizacji produkcji, a przy jakim można produkować bardziej efektywnie. W ten sposób można ograniczyć ryzyko związane z planowaniem, a w uzasadnionych przypadkach określić potrzeby inwestycyjne. Przekazując do zespołu planującego odlewnię (rozmieszczenie agregatów do produkcji) model i określoną wartość wielkości powierzchni odlewu, niezbędną dla realizacji produkcji, odlewnicy (pracownicy) mogą w przyszłości samodzielnie przewidzieć, gdzie i które odlewy można wytwarzać w sposób najbardziej opłacalny. Wydajny sposób odlewania z wykorzystaniem druku 3D i wspomaganej symulacją metody konstruowania

Leistungsfaehig giessen mit 3-D-Druck und simulationsgetriebenem Design. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 6, s. 126129. Autor: Riker S. W ramach ponadnarodowego projektu realizowanego przez firmy z USA, Hiszpanii, W. Brytanii i Niemiec opracowano technologię wytwarzania („Technologiczny demonstrator”) prezentowaną na targach w Hanowerze, w której wykorzystano jednocześnie drukarkę 3D firmy „Voxeljet” (Niemcy) uczestniczącej w projekcie i metodę konstruowania wspomaganą symulacją. Połączenie dwóch procesów drukowania form (3D) i projektowania wspomaganego symulacją komputerową pozwoliło w pełni wykorzystać swobodę opracowywania oraz kształtowania konstrukcji odlewu i zastosowania tego w produkcji. Metodę omówiono na przykładzie odlewu wspornika koła ze stopu aluminium. Do zalet metody należy zaliczyć między innymi: możliwość optymalizacji kształtu odlewu w aspekcie wykonalności i możliwość przewidzenia trwałości odlewu. Metodą tą można wykonywać bardzo skomplikowane odlewy. W artykule opisano próby wykorzystania tej metody w praktyce. Omówiono: optymalizację kształtu odlewu wykorzystując oprogramowanie „OptiStruct”, przewidywanie obciążeń, symulację procesu odlewania i wykorzystanie drukarki 3D. Optymalizacja dyspozycyjności poprzez symulację. ASK Chemicals wprowadza planowanie zbytu i zapotrzebowania. Simulation optimiert die Disposition. ASK Chemicals fuehrt Absatz- und Bedarfsplanung ein. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 7. s. 6869, 71. Autor: Capellmann A. Zawiłości panujące w obszarze rynku dostawców surowców i materiałów odlewniczych, jak i niepewność, niestabilność panująca na tym rynku spowodowała, że

Odlewnictwo Współczesne

światowy dostawca materiałów, chemikaliów dla odlewnictwa ASK Chemicals z siedzibą w Hilden (Niemcy) wprowadził planowanie zbytu i zapotrzebowania na swoje produkty. Zastosowano do tego celu oprogramowanie „APS” do przewidywania, prognozowania sprzedaży, które sprzężono z oprogramowaniem do zarządzania i planowania produkcji ERP. W ten sposób przy zmniejszonej pracochłonności uzyskano lepsze wyniki sprzedaży (przy mniejszych zapasach magazynowych zwiększono gotowość dostaw). W paru słowach scharakteryzowano profil działalności firmy; omówiono harmonizację procesu planowania. Przedstawiono zagadnienie prognozowania zbytu wyrobów z uwzględnieniem sytuacji na rynku (minimalna pracochłonność, maksymalny zysk). Omówiono: istotę poprawnej metody prognozowania, wyznaczanie stopnia standaryzacji i stosowanie odpowiedniego oprogramowania do zarządzania produkcją oraz problem łączenia się w jedną całość wszystkich cykli (obszarów) planowania.

03. OCHRONA ŚRODOWISKA I BHP Porównawczy bilans ekologiczny spoiwa nieorganicznego INOTEC z typowym spoiwem cold-box. Oekobilanz-Vergleich von INOTECTM, dem anorganischen Bindersystem, mit einem klassischen Cold-Box-Bindersystem. A comparative environmental lifecycle assessment of INOTEC, the inorganic binder system, and a conventional cold box system. Giesserei-Prax. 2014, nr 6, s. 272— 274. Autor: Deters H., Mueller J. Efektywność energetyczna i materiałowa, ekologiczne i przyjazne środowisku technologie produkcji są strategicznym wyzwaniem dla przemysłu odlewniczego. Ograniczenie lub wyeliminowanie emisji to istotne zadania na drodze do opraco-

wania ekologicznej technologii odlewniczej. Jako innowacyjni partnerzy i światowi kompleksowi dostawcy dla przemysłu odlewniczego, firma ASK Chemicals postawiła sobie za zadanie wspomaganie procesów technologicznych poprzez realizowanie wydajnych linii produkcyjnych i rozwiązywanie problemów odlewniczych.

04. WYTYCZNE PROJEKTOWANIA TECHNOLOGII ODLEWNICZYCH Firma Roeders opracowała koncepcję układu wlewowego wraz z wirtualnym planem badań. Roeders entwickelt innovatives Angusskonzept mit virtuellem Versuchsplan. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 3, s. 9293, 95. Autor: Kohlmeyer P., Lemanski O., Roeders G. W odlewni ciśnieniowej G.A. Roeders w Soltau (Niemcy) opracowano nie tylko wirtualny plan badań, ale i innowacyjną koncepcję układu wlewowego dla odlewu ciśnieniowego, w którym przepływ metalu (stopu aluminium) jest optymalny, a na jego konstrukcję zużyto optymalną ilość materiału (dotyczy odlewu złącza). Ten nowatorski układ wlewowy zaprezentowano na konkursie odlewów ciśnieniowych. Celem pracy było zwiększenie uzysku metalu i jednocześnie poprawienie jakości odlewu. Istotą nowatorskiego rozwiązania była zmiana kształtu wlewu z przekroju prostokątnego na okrągły, przy zachowaniu tej samej wielkości powierzchni. Pozwoliło to zmniejszyć straty ciepła, wydajność odlewania pozostała taka sama przy mniejszej masie metalu w układzie wlewowym. W artykule opisano sposób optymalizacji, na bazie parametryzacji przebadano i przeanalizowano więcej niż 40 różnych przekrojów i na tej podstawie opracowano plan badań wykorzystując oprogramowanie MAGMAsoft, aby znaleźć najlepsze rozwiązanie. Najważniejsza była optymalizacja przepływu. Prowadząc prace, zminimalizowano szereg nieko-

Odlewnictwo Współczesne

rzystnych czynników, szczególnie takich jak porowatość. Wybrano najlepsze wersje układu wlewowego i poddano kolejnej „pętli optymalizacyjnej”. Poprawiono znacznie jakość odlewów. Ocena jakości wypadła pozytywnie. Przy dużej produkcji odlewów uzyskano znaczne korzyści ekonomiczne.

05. TECHNOLOGIA ODLEWANIA DO FORM WYKONANYCH Z ZASTOSOWANIEM OGNIOODPORNEJ OSNOWY ZIARNOWEJ

Od symulacji do optymalizacji technologii odlewania.

3-D-Druckverfahren – Die Zukunft der Giessereitechnik.

Von der Simulation zur giesstechnischen Optimierung.

Giesserei 2015, Jg. 102, H. 4, s. 6062.

Giesserei 2015, Jg. 102, H. 6, s. 8693, 95-96, 98-100.

Autor: Spiess O., Henneberg M.

Autor: Hahn I., Sturm J.-C.

Artykuł dotyczy produkcji form i rdzeni piaskowych w odlewni żeliwa Bosch Rexroth w Lohr (Niemcy) z zastosowaniem techniki drukowania 3D. Technologia ta przydatna jest szczególnie do wykonywania prototypów, małych serii odlewów i części zamiennych. Produkcja odlewów metodą drukowania 3D jest: szybka, opłacalna ekonomicznie i daje możliwość poprawy jakości odlewów oraz pozwala na optymalizację procesu produkcji. W wyżej wymienionej odlewni stosuje się drukarkę firmy ExOne. Dane niezbędne do druku 3D dostarczają klienci odlewni. Dzięki wykorzystaniu drukowania 3D można zrezygnować z oprzyrządowania. W artykule opisano zasady druku 3D i jego zastosowanie w produkcji prototypów, małych serii odlewów i części zamiennych, a także sposób optymalizacji procesów.

Symulacja procesu odlewania jest zaakceptowanym narzędziem stosowanym przy projektowaniu odlewów. Jest „sumą” doświadczeń w zakresie projektowania i umożliwia wgląd w przyczyny powstawania wad odlewów. Każda symulacja dostarcza jednak wyniki jedynie poszczególnych (pojedynczych) etapów procesu. Dlatego też pojedyncze wirtualne eksperymenty nie mogą wskazać ekspertom jak trwały jest projekt odlewu i czy w zadanych warunkach jest rzeczywiście optymalny. Na odlewach rzeczywistych pokazano jak można połączyć metody statystyczne wykorzystywane do planowania badań z symulacją procesu odlewania za pomocą oprogramowania MAGMA, jako wirtualnym polem doświadczalnym, aby ustalić stabilne okno procesu wytwarzania i aby móc jednocześnie śledzić automatycznie różne cele optymalizacyjne. Obok przedstawienia konkretnego rozwiązania nowa metodyka umożliwia zrozumienie wirtualnego eksperymentu dzięki przejrzystym informacjom o ilościowych zależnościach zmiennych procesu i kryteriach jakościowych. Dzięki temu wpływ konstruktywnych zmian, albo wahań parametrów technologicznych może być systematycznie analizowany, aby na samym początku realizacji zadania sprawdzić ideę optymalnego zaprojektowania układu wlewowego a także koncepcję oprzyrządowania i dobrać odpowiednie parametry procesu w celu realizacji optymalnej produkcji.

Technika druku 3D – przyszłością technik odlewniczych.

Wytrzymałość długich, cienkich, wykonanych metodą drukowania rdzeni piaskowych stosowanych w odlewach ze stopów aluminium. Leistungsfaehigkeit langer, duenner gedruckter Kerne im Aluminiumgussverfahren. Performence of long, thin printed Sand Cores in Aluminium Castings. Giesserei-Rund. 2015, Jg. 62, nr 9-10, s. 228-231. Autor: Mueller T.J., Andre L. Od ponad 15 lat w praktyce odlewniczej stosowane są drukowane formy

Odlewnictwo Współczesne

i rdzenie, które można stosować do odlewów z różnych rodzajów stopów. Zalety tego rodzaju form i rdzeni wielokrotnie potwierdzono w praktyce w procesach małoseryjnej produkcji odlewów. W zasadzie większość małych odlewni piaskowych posiada już pewne doświadczenie w zakresie stosowania drukowanych form i rdzeni i stosują je w produkcji odlewów prototypowych. Podczas gdy stosowanie drukowanych rdzeni na dłuższą metę już się sprawdziło i powszechnie są stosowane, to w zakresie stosowania długich, cienkich, drukowanych rdzeni doświadczenie jest niewielkie. Nie wiadomo czy takie rdzenie byłyby wystarczająco stabilne i wytrzymałyby siły oddziaływania wpływającego do formy ciekłego metalu. Ponadto nie wiadomo czy tego typu rdzenie gwarantowałyby odpowiedni odpływ gazów powstających podczas odlewania ciekłego metalu. W artykule przedstawiono wyniki badań w których badano 36 odlewów, w których wykorzystano drukowane rdzenie. Długość rdzeni wynosiła od 2 do 12 cali (od 50,8 do 304,8 mm). Odlewy badano małych odkształceń i nieodpowiedniego odpowietrzenia. Wydzielanie się gazu z form i rdzeni dla odlewów z żeliwa szarego. Mould and core gas evolution in grey iron castings. Int. Foundry Res. 2015, nr 4, s. 1020. Autor: Orlenius J. I in. Wielkość i szybkość wydzielania gazu z rdzeni przygotowanych z różnych spoiw i piasku została określona za pomocą nowej techniki handlowej. Kuliste rdzenie zamontowano na szklanej rurze i zanurzono w roztopionym żeliwie szarym. Ilość wytworzonego gazu przez rozkład spoiwa został określony przez przemieszczenie wody w rurze pomiarowej. Wydzielalność gazu z rdzeni z PUCB, rdzeni ze spoiwami epoksydowymi oraz z krzemianem sodu zmienia się nieznacznie w czasie pierwszego tygodnia po wykonaniu rdzenia. Temperatura żeliwa w niewielkim stopniu wpływa na ilość wydzielającego się gazu. Rodzaj masy wpływa na emisję gazu. Wpływ do-

datków do mas na wydzielanie gazu zależy od ilości zawartych w nich związków organicznych. Stosowanie powłok powoduje wzrost całkowitej objętości gazu. Suszone masy bentonitowe emitują więcej gazu niż masy wiązane chemicznie. Ocena stopnia wydzielania się gazów ze spoiw może stanowić przydatny środek do kontrolowania zmian podczas wykonywania form i rdzeni. Nie da się, nie istnieje. Dalszy rozwój w obszarze spoiw nieorganicznych. Geht nicht, gibt’s nicht. Weiterentwicklung im Bereich anorganischer Bindersysteme. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 6, s. 116123. Autor: Mueller J., Deters H., Oberleitner m., i in. Gdzie można stosować spoiwa nieorganiczne, a gdzie nie? Coraz większe zainteresowanie nimi i coraz większa liczba możliwości zastosowania pokazują, że ta technologia, przynajmniej w procesach odlewania kokilowego aluminium, zawsze będzie znajdywała zastosowanie. Oszczędności przy konserwacji i czyszczeniu urządzeń i związana z tym zwiększona wydajność procesu odlewania to istotne czynniki sukcesu i popularności tej technologii. Ponadto, równolegle prowadzone badania rozwojowe w zakresie spoiw nieorganicznych wypełniają lukę w tym obszarze: uzyskuje się lepszą jakość powierzchni odlewów, lepszą stabilność termiczną spoiwa i optymalny rozpad po odlaniu. To są główne czynniki, które cechują spoiwa organiczne najnowszej generacji. Uzyskano także lepszą stabilność właściwości spoiwa przy jego składowaniu. Ponadto, okazało się, że stosowanie nieorganicznych rdzeni nie musi ograniczać się jedynie do odlewania kokilowego metali lekkich, ponieważ spoiwa nieorganiczne przyczyniają się do zapobiegania typowym wadom, takim jak np. „żyłki”. Wiele z tego co osiągnięto dziś w zakresie spoiw nieorganicznych, tylko niewielu uważało wcześniej za możliwe do osiągnięcia. Na podstawie intensywnych badań z tego zakresu należy stwierdzić,

Odlewnictwo Współczesne

że niektóre przeszkody, z dzisiejszego punktu widzenia wydające się być ograniczeniem, w przyszłości, przypuszczalnie zostaną pokonane. Piasek oliwinowy i technologia FENOTEC w produkcji wysokojakościowych odlewów ze stopowego staliwa manganowego w odlewni staliwa „Metso”. Olivinsand und das FENOTEC-Verfahren zur Herstellung hochwertiger Mangan-Stahlgussteile bei der Stahlgiesserei „Metso". Giesserei 2015, Jg. 102, H. 6, s. 182186, 188-189. Autor: Simpson B. Artykuł dotyczy produkcji odlewów staliwnych ze staliwa stopowego manganowego w odlewni „Metso“ w miejscowości Prerov w Republice Czeskiej. Do produkcji form do tych odlewów zastosowano piasek oliwinowy ponieważ masa formierska wykonana na bazie tego piasku nie reaguje z ciekłym staliwem, a ponadto piasek ten posiada małą rozszerzalność cieplną. W dalszej kolejności podano też inne cechy charakterystyczne tego piasku. Do produkcji form zastosowano technologię FENOTEC. Omówiono szczegółowo tę technologię i opisano proces formowania w odlewni „Metso”. Omówiono zagadnienie regeneracji masy i warunki produkcji. W odlewni „Metso" wykazano, że możliwe jest wytwarzanie wysokojakościowych odlewów ze staliwa manganowego stosując regenerowaną masę oliwinową i technologię FENOTEC. Konieczna jest też dokładna kontrola masy formierskiej. W ciągu minionych czterech lat po wprowadzeniu technologii FENOTEC wzrosła wydajność produkcji i uległa poprawie jakość odlewów, natomiast koszty produkcji zmalały. Doświadczenia w zakresie regeneracji mieszanin masy formierskiej wilgotnej i masy rdzeniowej w procesie formowania w masach wilgotnych. Efahrungen beim Regenenerieren von Gruensand-Kernsandgemisch im Gruensandformverfahren.

Reclamation of Green- and Core sand mixtures in Greensand Forming Process. Giesserei-Prax. 2014, nr 10, s. 447458. Autor: Wijnker D. W artykule opisano metodę regeneracji mieszaniny masy rdzeniowej i masy wilgotnej w celu uzyskania z tego regeneratu rdzeni do technologii cold-box. Dzięki regeneracji zmniejsza się znacznie zarówno zużycie masy, jak i ilość składowanej masy zużytej a dzięki temu można ograniczyć koszty. W pierwszej kolejności przedstawiono dwie skuteczne metody regeneracji (mechaniczną i termiczno-mechaniczną). Techniczne i ekonomiczne porównanie obu metod regeneracji bazuje na doświadczeniu firmy „Gemco Engineers”, które zdobyto w ramach realizacji projektu dot. regeneracji. Wartości: określające zużycie mediów i określające jakość regeneratu oraz doświadczenie w zakresie produkcji rdzeni z regeneratu bazują na doświadczeniach trzech odlewni stosujących regenerację mechaniczną (Sand Cleaner); jedna z tych odlewni stosuje także regenerację termomechaniczną (wykańczanie mechaniczne za pomocą Sand Cleaner). Wykorzystano także doświadczenie dostawców agregatów do regeneracji. Przez porównanie ekonomiczne wykazano jednoznacznie, że w przypadku stosowania regeneracji mechanicznej istnieją jeszcze duże możliwości oszczędzania. W przypadku rezygnacji ze stosowania regeneracji mechanicznej zużycie masy znacznie wzrasta. Należy podkreślić też, że „regenerat mechaniczny” nie jest zbliżony jakościowo do masy świeżej i dlatego nie zaleca się jego stosowania bez dokładnych wcześniejszych badań i optymalizacji procesu, gdyż może to nie dawać pozytywnych skutków w przypadku jego stosowania. Optymalizacja ziarnistości przez grupowanie różnych wielkości ziaren. Optimierung der Sieblinie durch Konfektionierung. Graded sands: Improvements in grain-size distribution.

Odlewnictwo Współczesne

Giesserei-Prax. 2014, nr 5, s. 217219. Autor: Goerke H.M., Zilles J.U., Demary M. Stały postęp w przemyśle odlewniczym powoduje wzrost wymagań, co do dokładności i jakości powierzchni odlewów. Szczególnie wysoki poziom automatyzacji oraz wzrost tempa produkcji jest wyzwaniem i wymaga zoptymalizowania i utrzymania stałej jakości materiałów, w tym pomocniczych, stosowanych przy produkcji odlewów. Jakość piasku kwarcowego z kopalni w Haltern jest dobrze znana. Kształt ziaren jest jednorodny, a piasek jest czysty. Piasek ten można stosować w wysokospecjalistycznych technologiach produkcji odlewów. Możliwości jego stosowania są niedoceniane. Piasek ten ma standardową wielkość ziarna. Piasek ten poddaje się segregacji z zastosowaniem przemysłowego sita wieżowego, można go regenerować i uzyskać idealną wielkość ziarna. W przypadku zastosowania w przemyśle odlewniczym mamy do czynienia z oddziaływaniem szeregu parametrów. Optymalizacja jednego z nich powoduje zmianę wartości kilku kolejnych. Poprzez różnicowanie ziarnistości w celu poprawy poziomu „upakowania” otrzymuje się większą wytrzymałość na zginanie, co pogarsza jednak gazoprzepuszczalność. Wpływ wielkości ziarna na parametry materiału był przedmiotem analizy statystycznej przedstawionej w tej pracy. Dla lepszego zrozumienia oddziaływania parametrów zastosowano w praktyce piasek ze spoiwem cold-box, którego ilość zmieniała się w zakresie 0,5-0,9%. Zbadano wytrzymałość na zginanie, gazoprzepuszczalność, chropowatość powierzchni, gęstość nasypową, płynność. W pracy przedstawiono wszystkie zależności występujące pomiędzy parametrami. Powyższy pakiet danych, możliwość regeneracji i rozróżniania frakcji z dużą dokładnością jest niezawodnym narzędziem do produkcji dobrej jakości odlewów.

06. TECHNOLOGIA ODLEWANIA KOKILOWEGO I NISKOCIŚNIENIOWEGO Opracowanie technologii odlewania kokilowego w zastosowaniu do seryjnej produkcji wysokowytrzymałych i o wysokiej żaroodporności odlewów ze stopów aluminium. Wprowadzenie do (r)ewolucyjnego kroku. Entwicklung serientauglicher Kokillengiessverfahren fuer hochfeste und hochwarmfeste Al-Gusslegierungen. Plaedoyer fuer einen (r)evolutionaeren Schritt. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 3, s. 5869. Autor: Smetan H. Konwencjonalne sposoby odlewania kokilowego pozostają w znacznym stopniu w tyle i nie są dostosowane do wymogów wysokowytrzymałych i o wysokiej żaroodporności stopów aluminium. Zmiana paradygmatów związanych z technologią wykonania odlewów, w tym przypadku odlewania kokilowego wydaje się być nieunikniona. Dynamiczne metody odlewania prowadzą dzisiaj, w przypadku standardowych stopów odlewniczych aluminium do wniosku, że można uzyskać stopy (odlewy) o lepszych właściwościach mechanicznych statycznych i dynamicznych nawet wtedy, gdy krzepną one w warunkach ciśnienia atmosferycznego. Przedstawione i opisane w tym artykule rozwiązanie technologiczne stwarza nową perspektywę wytwarzania wysokowytrzymałych i o dużej żaroodporności skomplikowanych odlewów seryjnych, jak np. głowice cylindrów ze stopów, zaszeregowanych jako nie nadające się na odlewy lub dające się odlewać z trudem dzięki zastosowaniu „podwyższonego ciśnienia otoczenia” podczas wypełniania formy i krzepnięcia. Półciągłe nakładanie pokryć na kokile do wykonywania odlewów mosiężnych. Semi-Permanentbeschichtung fuer Messing-Kokillenguss.

Odlewnictwo Współczesne

Giesserei 2015, Jg. 102, H. 6, s. 42, 45, 47-50. Autor: Hofmann V. Podczas gdy w procesie wykonywania odlewów kokilowych ze stopów aluminium stosowane są pokrycia, które spełniają różne funkcje, i które bez odświeżania po szeregu cyklach odlewania nadal mogą spełniać swoją funkcję, to w przypadku mosiężnych odlewów kokilowych, z których wykonywana jest armatura do urządzeń gospodarstwa domowego stosuje się jednorazowe środki oddzielające na bazie grafitu. Sterowanie tym procesem jest możliwe tylko w ograniczonym zakresie. Kokila pokrywana jest zawiesiną grafitową przed każdym cyklem odlewniczym. Kłopotliwe jest nie tylko duże zużycie zawiesiny i powtarzany stale cykl roboczy, ale także usuwanie pokrycia. Tylko część wykorzystanego w procesie grafitu można w sposób kontrolowany odprowadzić z procesu i w sposób kosztowny utylizować. Reszta zanieczyszcza otoczenie i może prowadzić do uszkodzenia agregatów produkcyjnych. Realizowany już przed laty proces przy wykonywaniu odlewów kokilowych ze stopów aluminium z wykorzystaniem pokrycia oddzielającego w celu trwałego i funkcjonalnego pokrywania kokili jest także możliwy w przypadku odlewania kokilowego mosiądzu oraz przy produkcji spiżu. Przy spadku temperatury, kontakcie z wodą podczas chłodzenia oprzyrządowania i nietypowym (specjalnym) obciążeniu chemicznym wymaga się, aby po nałożeniu pokrycia z nowym materiałem wypełniającym i określonym spoiwem, nanoceramiczne spoiwo stanowiło pojedynczy składnik. Opracowana w ten sposób metoda półciągłego nakładania pokryć przy odlewaniu kokilowym mosiądzu stwarza pewne stopnie swobody w kształtowaniu przepływu ciepła z ciekłego metalu w kierunku oprzyrządowania (kokili) i umożliwia w ten sposób poprawne wypełnienie formy a pokrycie wytrzymuje kilkadziesiąt a nawet do stu cykli odlewniczych. Dający się „ustalić” przepływ ciepła jest korzystny i można go w różny sposób wykorzystać poczynając od uniknięcia pęknięć na gorąco, a na kontrolowanym

krzepnięciu kończąc. Trwałość pokrycia gwarantuje nie tylko zmniejszenie zużycia materiału na pokrycia, ale także pozwala na zwiększenie wydajności produkcji.

07. TECHNOLOGIA ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO Wpływ wariantów odlewania ciśnieniowego na rozkład porowatości w procesie odlewania przeciwciśnieniowego (CPC-Couter Pressure Casting). Einfluss der Druckvariation auf die Porositaetsauspraegung im CPC-Verfahren. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 3, s. 4856. Autor: Kohla S., Rehse C., Creven K. i in. W tym artykule omówiono badania dotyczące procesu odlewania metodą przeciwciśnieniową (CPC) elementów podwozia ze stopu AlSiMg03 przy różnych wartościach przeciwciśnienia. Jednocześnie w próbach procesu odlewania zastosowano różnie przygotowane próbki ciekłego metalu, które ze względu na sposób ich przygotowania w postaci „zmiennego” przedmuchiwania gazem wykazywały różne wskaźniki DI (indeksu gęstości). Wynikiem tego była różna porowatość w zakrzepłym odlewie. Następnie korzystając z badań krzywej z tomografii komputerowej CT do ustalenia długości próbki za pomocą rozkładu porowatości w odlewie wykonano próbki do badań wytrzymałości na rozciąganie i badań zmęczeniowych, wycinając je z obszaru odlewu o znacznej porowatości. Następnie próbki poddano skanowaniu z dużą rozdzielczością w celu określenia porowatości próbki. Za pomocą oprogramowania do wizualizacji i analizy można było dokładnie określić: długość, wielkość i kształt porów w objętości próbek. Poprzez porównanie wskaźników materiałowych i ustalonych wartości przeciwciśnienia, jak i poszczególnych „obszarów” porowatości i ich parametrów można było ustalić różne zależności. Zmiana parametrów odlewania

Odlewnictwo Współczesne

miała w tym przypadku decydujący wpływ na występowanie porowatości, przy czym przeciwciśnienie pozytywnie wpływało na redukcję porowatości. Wpływ porowatości na właściwości materiałowe widoczny był szczególnie w odniesieniu do statycznych wskaźników wytrzymałościowych. Technologia próżni w procesie odlewania ciśnieniowego. Vakuumtechnologie im Druckgiessprozess. Giesserei-Prax. Druckguss 2014, nr 7-8, s. 360-361. Autor: Doboroski J. Podczas odlewania ciśnieniowego, gdzie proces wtrysku jest bardzo krótki, technologia próżni uznawana jest za najbardziej efektywne rozwiązanie i wykorzystywana jest do usuwania powietrza i gazów. Dzięki temu można uzyskać odlewy bardzo dobrej jakości. Technologia próżni wykorzystywana jest i jest niezastąpiona w produkcji wysokiej jakości skomplikowanych odlewów ciśnieniowych. Układ próżniowy można stosować do wszystkich gniazd produkcyjnych i form ciśnieniowych. W procesie odlewania ciśnieniowego (stopów: Al, Mg, Zn) system próżniowy jest technologią „peryferyjną” i jest dodatkowym układem do kontroli procesu wtrysku. Wykorzystanie symulacji konwersji odlewania próżniowego ciśnieniowego na odlewanie do form metalowych z konwencjonalnym odpowietrzaniem. Uporaba simulacije za pretvarjanje ulivanja v kokilo z vakuumskim odstranjevanjem zraka v ulivanje v kokilo s klasicnim zracenjem. Conversion of a Vacuum-Assist Casting to a Conventionally Vented Casting with the Aid of Casting Simulation.

wania ciśnieniowego odlewów wysokiej jakości i po niskich kosztach wykorzystując przy tym nowoczesne metody projektowania i stosując symulację jest wyzwaniem dla przemysłu odlewniczego. Wykazano, że opracowanie, zaprojektowanie nowego odlewu czy też modernizacja istniejącego z wykorzystaniem nowoczesnych technik projektowania i technologii wykonania pozwala uzyskać oszczędności już na etapie projektowania, jak i w samym procesie produkcji. Eliminując wady w wyrobie finalnym ogranicza się ilość złomu i konieczność pracochłonnego i kosztownego wykańczania (naprawy) odlewu. Uzyskuje się dobrą jakość odlewu a nowoczesne konstrukcje i innowacyjne projekty pozwalają osiągnąć lepszą wydajność w produkcji. Stosowanie symulacji procesu technologicznego pozwala wyeliminować wady, które mogłyby powstać w procesie zalewania formy i krzepnięcia metalu. Stosowanie symulacji umożliwia także dokonanie analizy naprężeń i przewidzenie paczenia się odlewu, co umożliwia podjęcie odpowiednich decyzji korygujących we wczesnym stadium projektowania. Proces technologii odlewania obejmuje pewne etapy: projektowanie układu wlewowego, zaprojektowanie formy metalowej, sam proces odlewania, a także działania końcowe, jak np.: obróbkę cieplną, wykańczanie. Wyniki tych działań wpływają na właściwości odlewu i wpływają na funkcjonalność odlewu w wyrobie w warunkach rzeczywistych. W artykule przedstawiono najnowsze osiągnięcia wymuszane wymaganiami przemysłu ze szczególnym uwzględnieniem możliwości zamiany odlewania ciśnieniowego z zastosowaniem próżni (co wiąże się z większymi kosztami) na konwencjonalne odlewanie ciśnieniowe z klasycznym odpowietrzaniem i wykorzystanie w tym celu symulacji całego procesu odlewniczego.

Autor: Trout T. I in.

Charakterystyka właściwości innowacyjnych stopów AlSi9MgMn odlewanych ciśnieniowo (w procesie HPDC).

Ze względu na dużą konkurencję na rynku, możliwość produkcji metodą odle-

Karakterizacija lastnosti tlačno ulite inovativne zlitine AlSi9MgMn.

Liv. Vestn. 2015, R. 62, nr 4, s. 176186.

Odlewnictwo Współczesne

Characterization of Innovative High Pressure Die Casting AlSi9MgMn. Liv. Vestn. 2015, R. 62, nr 4, s. 195208. Autor: Broderac Z.Z., Stanic D. Nowatorskie stopy wieloskładnikowe AlSi9MgMn zostały zbadane ze względu na swój nietypowy skład chemiczny. Stop AlSi9MgMn jest pierwszym stopem aluminium z niską zawartością żelaza i celowo wysoką zawartością manganu, opracowanym dla strukturalnych odlewów w branży motoryzacyjnej, odlewanych do form metalowych. Stop ten charakteryzuje się podwyższonymi właściwościami mechanicznymi (plastyczność i wytrzymałość) przy dużej szybkości chłodzenia przez tworzenie się międzymetalicznej fazy AlXMnYFeZSiU w postaci kulek. Charakterystyka odlewania wskazuje na tworzenie się drobnoziarnistej fazy międzymetalicznej o morfologii globularnej, która bezpośrednio wpływa na poprawienie właściwości mechanicznych. Badania pokazały rozwój charakterystycznych mikrostrukturalnych składowych na podstawie ich morfologii i składu chemicznego: pierwotne aluminium (αAl) z mieszaną strukturą dendrytyczną i globularną, złożone fazy międzymetaliczne AlXMnYFeZSiU w postaci kulek / wielościanów, główna eutektyka w przestrzeni między dendrytycznej (αAl + βSi). Złożone fazy międzymetaliczne AlXMnYFeZSiU powstające przy dużej prędkości chłodzenia pokazują morfologię globularną lub wielościanów, co wskazuje na niezależne tworzenie we wczesnych etapach krystalizacji, z powodu zarówno miejscowych przechłodzeń, jak i składu ciekłego metalu. Występuje bezpośrednie zarodkowanie fazy równowagowej w stopie przez indywidualne zarodkowanie i wzrost lub przez wzrost grubości już utworzonych wcześniej zarodków, które zostały przetransportowane głównie przez dyfuzje w ciekłym metalu. Eutektyka posiada strukturę mieszaną o morfologii płytkowej i włóknistej. Uzyskane właściwości mechaniczne były bardzo wysokie w porównaniu do zwykłych stopów motoryzacyjnych. Zaobserwowano znaczące

różnice w związku ze zróżnicowaną prędkością chłodzenia / krystalizacji uzyskanej dla różnych średnic próbek. Próbki wystawione na działanie większych prędkości chłodzenia, ze względu na swoją geometrię (mniejsza średnica) wykazują wzrost plastyczności, wytrzymałości i wydłużenia ze względu na rozdrobnioną mikrostrukturę, widoczną mikrostrukturę globularną w fazie pierwotnej, międzymetaliczną fazę AlXMnYFeZSiU i zmodyfikowaną eutektykę włóknistą. Charakterystyka nowatorskich stopów wieloskładnikowych AlSi9MgMn wskazuje na możliwość zastosowania tego materiału w motoryzacji na części zapewniające bezpieczeństwo z powodu uzyskanych wysokich parametrów mechanicznych. Wyczerpanie możliwości odlewania ciśnieniowego aluminium. Potenziale ausschoepfen niumdruckgiessen.

beim

Alumi-

Giesserei 2015, Jg. 102, H. 6, s. 6672, 74-76. Autor: Smetan H. Niezależnie od skutecznych rozwiązań stosowanych w konstrukcji układu napędowego samochodów osobowych, dostawcy elementów konstrukcyjnych, odlewów ze stopów aluminium, lekkich konstrukcji karoserii i podwozia spodziewają się w przyszłości dominować na rynku i stawić czoła trudnym wyzwaniom. W przypadku odlewów strukturalnych i elementów podwozia stawiane będą im znacznie wyższe wymagania jeśli chodzi o plastyczność i wytrzymałość zmęczeniową niż tym, które dzisiaj stanowią część zbioru wykonywanych na maszynach ciśnieniowych zimnokomorowych odlewów motoryzacyjnych. Ponadto, w przypadku odlewania ciśnieniowego zarówno typowi dostawcy tego typu odlewów jak i ich doświadczeni użytkownicy muszą brać pod uwagę to, że pojawiły się także możliwości stosowania różnych dotychczas niestosowanych (w odlewach motoryzacyjnych) odlewniczych stopów aluminium. Najczęściej przy tak szerokim rozrzucie wartości, takich jak: wytrzymałość na pę-

Odlewnictwo Współczesne

kanie, granica plastyczności, wydłużenie, jak i wartości wytrzymałości na zginanie, które uznano w procesie za odpowiednie, lokalnie są zmienne i w większości mają bardzo małe wartości. Konstruktor przyjmując te, niepewne i niskie wartości w procesie projektowania, obliczania konstrukcji, uwzględnia ten fakt przyjmując odpowiednie współczynniki bezpieczeństwa. Konkurencyjne stopy i technologie mogą zniwelować zalety stopów aluminium wynikające z ich niskich kosztów i małej masy. Dlatego też należy, bardziej efektywnie wykorzystać zalety materiałowe stopów aluminium. Analiza procesów odlewania ciśnieniowego aluminium za pomocą podwójnego rejestratora zużycia energii. Analyse von Aluminiumdruckgiessprozessen mittels dualer Energiesignatur. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 7, s. 5459. Autor: Schilling R., Stock T., Schmeiler M., Mueller E. Odlewanie ciśnieniowe stopów aluminium należy do energochłonnych technologii wytwarzania. Od przetopienia stopu aż do schłodzenia elementów formy konieczna jest energia. Często jednak nie wiadomo ile energii rzeczywiście potrzeba w celu zrealizowania procesu odlewania. W artykule tym przedstawiono przydatną w praktyce metodę, która umożliwia „dwutorową” ocenę zużycia energii w procesie odlewania ciśnieniowego, tj. energię bezpośrednio niezbędną do przetworzenia surowca wyjściowego i uzyskania gotowego odlewu i energię niezbędną do realizacji procesów ubocznych. Dzięki takiej możliwości zużycia energii można lepiej ocenić wydajność procesu, wykorzystać możliwości poprawy jego wydajności. Nietypowa wada w odlewie ciśnieniowym. Rozważania na temat przyczyn jej powstania. Ein nichtalltaeglicher Fehler im Druckguss – Gedanken zu dessen Genese.

A nonstandard Defect in Die Casting Parts – Ideas on its Genesis. Giesserei-Rund. 2015, Jg. 62, nr 9-10, s. 241-246. Autor: Ambos E., Heyse H., Froehlich M. i in. W artykule rozważano przyczyny powstania wady w odlewie ciśnieniowym, która w praktyce występuje bardzo rzadko i nie uwzględnia się jej w odlewniach ciśnieniowych w przypadku oceny jakości odlewu. Jest to jednak zjawisko interesujące i wymaga zbadania w celu jej uniknięcia. We wnękach form ciśnieniowych istnieją korzystne warunki do wystąpienia rozprysku metalu. Aby tego zjawiska uniknąć należy zwrócić uwagę na sposób prowadzenia procesu wypełniania formy. W praktyce możliwe jest nie tylko unikanie, minimalizacja procesu rozprysku metalu (powstawania kulek metalu), ale można też wpłynąć na ich położenie w odlewie. W ten sposób można uniknąć lub ograniczyć obróbkę mechaniczną odlewu. W rozpatrywanym przypadku, ze względu na niewielką liczbę odlewów badanych pod kątem wytrzymałości statycznej, nie można jednoznacznie stwierdzić czy chodzi o wady przypadkowe czy występujące systematycznie. W ostatnim rozpatrywanym w artykule przypadku można by wyciągnąć wnioski co do odlewania tych części. Warte prześledzenia jest występowanie podobnych lub takich samych wad w odlewach ciśnieniowych, w których konstrukcja form ciśnieniowych do ich wykonania nie umożliwia występowanie rozprysku (powstawanie kulek ciekłego metalu). Różnorodność wyników badań pozwala pokazać, że badanie wady powstałej przypadkowo może prowadzić do uzyskania całego szeregu informacji. Autorzy uzyskali cały szereg częściowo ze sobą sprzecznych wyników i na ich podstawie trudno jest ocenić rodzaj oraz przyczyny powstania opisywanej wady. Artykuł jest artykułem dyskusyjnym.

08. TECHNOLOGIA ODLEWANIA PRECYZYJNEGO. PRASOWANIE

Odlewnictwo Współczesne

W STANIE CIEKŁYM. ODLEWANIE W FORMACH SKORUPOWYCH Mikrostruktura i właściwości i mechaniczne stopów 356 odlewanych metodą lost-foam. Microstructure and mechanical properties of lost foam cast 356 alloys. China Foundry 2015, Vol. 12, nr 3, s. 214-221. Autor: Qi-gui Wang Mikrostruktura i właściwości mechaniczne stopów aluminium odlewanych metodą lost-foam zostały przebadane dla dwóch przypadków: A356 (0,13% Fe) oraz 356 (0,47% Fe). Tak jak przypuszczano, stop 356 wykazuje zwiększoną ilość bogatej w żelazo fazy międzymetalicznej, jak również wzrost porowatości w porównaniu ze stopem A356. Średni obszar procentowy oraz rozmiar (długość) bogatej w żelazo fazy międzymetalicznej zmienia się: od około 0,5% i 6 µm dla A356 do 2% i 25 µm w stopie A356. Średni obszar procentowy oraz maksymalny rozmiar porów także wzrasta od: 0,4% i 420 µm dla A356 oraz 1,4% i 600 µm dla stopu 365. W rezultacie skutkuje to zmniejszeniem ciągliwości o 60% oraz zmniejszeniem ogólnej wytrzymałości na rozciąganie o 8%. W stopie 356 zauważono również zmniejszenie wytrzymałości na zmęczenie, badano go przy różnych obciążeniach cyklicznych. Przy niskiej częstotliwości cykli obciążenia (LCF) wytrzymałość zmalała z 187 MPa w stopie A356 do 159 MPa w stopie 356. Przy wysokiej częstotliwości cykli obciążenia (HFC) wartości te także nieznacznie spadły: z 68 MPa do 64 MPa. Ocena tygla oraz materiałów do odlewania metodą wytapianych modeli woskowych wosku stopów Ti oraz NiTi. Evaluation of crucible and investment materials for lost wax investment casting of Ti and NiTi alloys. Cast Metals Res. 2014, Vol. 27, nr 6,

s. 341-348. Autor: Klotz U.E., Heiss T. Celem tego badania jest oszacowanie przydatności wybranych tygli ceramicznych do odlewania metodą wytapianych modeli stopów Ti6Al4V oraz NiTi w celach jubilerskich. Zastosowano próżniowe odlewanie przechyłowe oraz odśrodkowe celem odlania stopów do zimnych form miedzianych oraz do form uzyskanych metodą wytapianych modeli. Wypełnienie formy, tygiel oraz reakcje oszacowano poprzez badania mikrostruktury, analizę chemiczną, twardość oraz wpływ temperatury formy. Reaktywność silnie zależała od składu stopu, typu tygla, pokrycia tygla oraz temperatury formy ceramicznej. Optymalne wyniki dla stopów Ti6Al4V oraz NiTi zostaly osiągnięte przy zastosowaniu tygli z tlenku itru oraz tygli z Al-Ti pokrytych tlenkiem itru. Poprawa materiałów oraz kosztów procesu jest konieczne aby umożliwić konkurencyjne odlewanie biżuterii na bazie stopów tytanu.

09. INNE TECHNOLOGIE ODLEWANIA Odlew warstwowy typu Al-Al - połączenie z bardziej wytrzymałymi stopami do przeróbki plastycznej. Al-Al-Verbundguss Knetlegierungen.

mit

hoeherfesten

Giesserei 2015, Jg. 102, H. 7, s. 4653. Autor: Wedler J., Schwankl M., Koerner C. Zaprezentowano wkładki ze stopów aluminium typu 2XXX i 5XXX zintegrowane z procesem odlewania ciśnieniowego. Celem badań było wykonanie materiałowo zwartego połączenia pomiędzy osnową odlewu ze stopu AlSi9Cu3(Fe) a wkładką ze stopu cynku do przeróbki plastycznej, które to połączenie na ogół, na skutek powstania naturalnej warstwy tlenkowej, nie jest możliwe. W celu aktywizacji powierzchni, warstwę z tlenku aluminium usunięto metodą trawienia,

Odlewnictwo Współczesne

a powierzchnię pokryto cynkiem bez użycia prądu. Końcowa analiza parametrów przy zmiennej temperaturze tygla i prędkości tłoka umożliwiają wgląd w okno procesu i wyznaczenie możliwych czynników wpływających na powstawanie „obszaru reakcyjnego cynku”. W wykonanych odlewach warstwowych określono ich właściwości mechaniczne i zbadano ich powierzchnię pod kątem rozkładu pierwiastków.

10. TOPIENIE Piece elektryczne do topienia, wytrzymywania i odlewania. Część 49. Elektrooefen zum Schmelzen, Warmhalten und Giessen. Folge 49. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 4, s. 5459. Autor: Doetsch E. Artykuł o charakterze cyklicznym stanowi indeks cytowań bibliograficznych na temat pieców elektrycznych do topienia, wytrzymywania ciekłego metalu i odlewania. Artykuł podzielono na grupy tematyczne. Pierwsza z nich to wykaz literatury, który dotyczy informacji ogólnych z zakresu stanu techniki odnośnie topienia elektrycznego. W kolejnym podrozdziale omówiono zagadnienie topienia w odlewniach żeliwa. W formie zestawienia literatury przedstawiono zagadnienie dotyczące zastosowania pieców indukcyjnych w odlewniach staliwa i stalowniach. W tym artykule omówiono także technologie odlewnicze i zastosowanie materiałów ogniotrwałych. Odgazowywanie aluminium: metody i pomiary. Aluminium Degassing: Methods and Measurements. Modern Casting 2015, Vol. 105, nr 8, s. 30-34. Autor: Sigworth Geoffrey K. Ciekłe aluminium jest bardzo reaktywne, więc przy kontakcie z wilgotnymi

lub mokrymi narzędziami pneumatycznymi, woda rozkłada się uwalniając wodór w ciekłym stopie. Nadmierne ilości tego rozpuszczonego gazu mają niekorzystny wpływ na właściwości mechaniczne finalnych odlewów ze stopów aluminium. Rozpuszczony gaz ma istotny wpływ na rozkład i liczbę porów oraz na występowanie skurczu w odlewie. Poziom rozpuszczonego wodoru musi być kontrolowany, aby zminimalizować ilość braków. Aby kontrolować gaz w aluminium, należy: 1. Zapobiegać występowaniu wodoru lub minimalizować jego zawartość w ciekłym stopie. 2. Zmierzyć zawartość wodoru i usunąć go przed procesem zalewania. Niniejszy artykuł koncentruje się na metodach pomiaru i sposobach usuwania gazu z roztopionego metalu. Oddziaływanie między tlenkami metali ziem rzadkich a materiałami ogniotrwałymi. Die Wechselwirkungen zwischen Seltenen Erden und industriellen Feuerfestmaterialien. Rare Earth Oxide interactions with Industrial Refractories. Giesserei-Prax. 2014, nr 10, s. 431438. Autor: Tuttle R.B. W celu ułatwienia zrozumienia i wyjaśnienia oddziaływania między wtrąceniami metali ziem rzadkich a materiałami ogniotrwałymi przeprowadzono cały szereg badań w obszarze równowag fazowych. Zastosowano tu tlenek aluminium o wysokiej czystości, tlenek magnezu i różne przemysłowe materiały ogniotrwałe. W próbkach materiałów ogniotrwałych umieszczono cząstki La2O3 względnie CeO2. W piecu oporowym rozgrzano próbki do temperatury produkcji stali i w tej temperaturze wytrzymano je przez okres 3 h. Po przeprowadzeniu eksperymentu badano próbki wykorzystując zarówno mikroskop optyczny, jak i elektronowy. Podczas badań próbek z czystego aluminium nie stwierdzono wystąpienia żadnych reakcji tak samo jak przy wykorzystaniu czyste-

Odlewnictwo Współczesne

go tlenku magnezu. W przypadku próbek zawierających 50% i 70% tlenku aluminium stwierdzono wystąpienie reakcji. Za pomocą analizy EDX wykazano obecność pierwiastków ziem rzadkich i pierwiastków ziem rzadkich tworzących krzemiany. Ilość krzemianów z pierwiastkami ziem rzadkich korelowała z ilością zawartego w próbce krzemu. Wydaje się, że tlenki pierwiastków ziem rzadkich w pierwszym rzędzie reagują z tlenkiem krzemu. Dlatego też przy produkcji odlewów staliwnych o drobnoziarnistej strukturze zaleca się przy zastosowaniu tlenków pierwiastków ziem rzadkich stosować niską zawartość tlenku krzemu w stosowanych materiałach ogniotrwałych.

11. OCZYSZCZANIE I WYKAŃCZANIE ODLEWÓW Wyzwanie przyjęte: jest sposób pozwalający zapobiec powstawaniu powierzchni zabielonych lub posiadających wżery. Herausforderung angenommen: Die Loesung gegen weisse oder narbige Oberflaechen. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 4, s. 7475, 77. Autor: Joachim C., Vorrath M., Seeger K., i in. Opracowano pokrycie impregnujące, stosowane w układzie: spoiwo, regenerat, tworzywo (powierzchnia odlewu), które może być precyzyjnie naniesione na wyznaczony obszar. Doprowadziło to w badanych odlewach do pełnego zahamowania powstawania białego nalotu i znacznego ograniczenia obróbki wykańczającej. Dotychczas przeprowadzono z powodzeniem próby na ważącym 20 t wsporniku do elektrowni wiatrowej. W przyszłości planuje się sprawdzenie pokrycia impregnującego na odlewach jeszcze większych i o większych grubościach ścianki. Przeprowadzone próby pozwalają sądzić, że opracowano odpowiednie pokrycie zapobiegające powstawaniu białego nalotu w odlewach.

Precyzyjne usuwanie zalewek. W firmie Heidenreich + Harbeck za pomocą robotów KUKA, dzięki możliwości rozpoznania konturów, usuwane są niezdefiniowane zalewki. Praezise entgratet. Bei Heidenreich + Harbeck entfernen KUKA-Roboter dank Konturerkennung undefinierte Gusteilgrate. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 7, s. 7273. Autor: Schwarzbach L. W odlewni Heidenreich + Harbeck wykonywane są skomplikowane odlewy w dużych i małych seriach o masie jednostkowej do 16 t. Firma Boll Automation z Kleinwallstadt (Niemcy) opracowała metodę automatycznego wykańczania odlewów (usuwania niezdefiniowanych zalewek). W metodzie tej wykorzystuje się robota firmy KUKA. Metoda polega na wykonywaniu pomiarów i zautomatyzowanej metodzie kontroli powierzchni i jej wykańczaniu. Opisano zastosowanie dwóch typów robotów do wykańczania odlewów i usuwania zalewek, a mianowicie KUKA KR Quantec o dużym udźwigu oraz robota, który przeznaczony jest do pracy w trudnych warunkach (agresywnym środowisku np.: wysoka temperatura, korozyjne środowisko w postaci kwasów, zasad czy duże zapylenie).

12. METALOZNAWSTWO I OBRÓBKA CIEPLNA Symulacja numeryczna procesu hartowania odlewów za pomocą AVL FIRE. Numerische Simulation des Abschreckprozesses von Gussbauteilen mit AVL FIRE. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 3, s. 9091. Autor: Schmalhorst C., Greif D. Dążenie do zmniejszenia masy pojazdu często prowadziło do przedwczesnego zniszczenia materiału w miejscach krytycznych. Producenci samochodów

Odlewnictwo Współczesne

szukali więc sposobów optymalizacji obróbki cieplnej. W firmie AVL List GmbH w Grazu (Austria) opracowano innowacyjne rozwiązanie obróbki cieplnej i zintegrowano je z oprogramowaniem 3D CFD FIRE. Poprzez dokładne modelowanie różnych, występujących podczas szybkiego chłodzenia (hartowania), faz spiekanych określono precyzyjnie proces hartowania odlewu. Od lat stosuje się różne metody symulacji przepływu na różnych etapach konstruowania podzespołów motoryzacyjnych. Nowa metoda symulacji hartowania odlewów opracowana w firmie AVL List GmbH przyczynia się do zmniejszenia naprężeń własnych w skomplikowanych odlewach jak na przykład głowice cylindrów. Krótko omówiono sam mechanizm przebiegu hartowania, a następnie scharakteryzowano oprogramowanie do jego symulacji AVL FIRE, które umożliwia dokładne przeliczenie różnych faz złożonego procesu wrzenia w momencie zanurzenia odlewu w medium hartowniczym i powstawanie powłoki pęcherzyków, przy jednocześnie zachodzącym procesie chłodzenia. Za pomocą symulacji przepływu uzyskuje się rozkład temperatury w odlewie, a to stanowi dane wejściowe do symulacji naprężeń. Omówiono zalety tego oprogramowania. Optymalizacja obróbki cieplnej strukturalnego odlewu aluminium poprzez wirtualny eksperyment. Optimierung der Waermebehandlung fuer ein Aluminium-Strukturbauteil durch virtuelles Experimentieren. Optimization of Heat Treatment for Aluminium Alloy Structural Cast Parts using virtuall Experimentation. Giesserei-Rund. 2015, Jg. 62, nr 9-10, s. 232-240. Autor: Gaspers H.-J., Thorborg J. W pracy tej przedstawiono zintegrowany model do modelowania i optymalizacji procesu paczenia się odlewu i powstawania naprężeń podczas procesu odlewania i końcowej obróbki cieplnej.

Za pomocą zależnego od temperatury i wydłużenia modelu pełzania opisano zachowanie się materiału w zależności od różnych wartości temperatury obróbki cieplnej. Bazując na tym przewidywano odkształcenie i spadek naprężeń dla podwyższonych wartości temperatury i różnych warunków chłodzenia. Istota problemu polegała na przewidzeniu odkształcenia odlewu podczas wyżarzania odprężającego, którego wpływ ukazano dla różnego kształtu podpór, wskazując przy tym na ich minimalne odkształcenie. Uwzględniono także odkształcenie wynikające z procesu odlewania w celu wyznaczenia złożonego procesu odkształcania podczas całego procesu technologicznego. Wyniki wirtualnego eksperymentu porównano z pomiarami, wykonanych w rzeczywistości odlewów. W celu oceny różnych parametrów i konfiguracji procesu zastosowano program symulacyjny będący w pełni zintegrowanym narzędziem symulacyjnym. Wskazano jak można łatwo sprawdzić i porównać różne konstrukcje wyjściowe i parametry procesu. Przy realizacji wirtualnych eksperymentów konsekwentnie wykorzystano metodykę optymalizacji po to, aby zoptymalizować podporę tak, aby jej odkształcenie było jak najmniejsze. Zastosowanie narzędzi optymalizacyjnych do analizy występujących problemów technologicznych jest możliwe dzięki znajdywaniu w krótkim czasie i przy małym udziale pracy fizycznej optymalnych rozwiązań. Następnie podczas procesu konstruowania oceniono zmianę właściwości mechanicznych materiału. Uwzględniono przy tym szereg parametrów procesu jak na przykład temperaturę pieca. Wskazano, że dla wybranego tworzywa (stopu) największe wartości wytrzymałości uzyska się wówczas, gdy ustalona wartość temperatury będzie mała, a przy dużych wartościach temperatury dochodzi do procesu starzenia wówczas, gdy czas obróbki cieplnej przekracza 1 godzinę. Wyniki badań eksperymentalnych są zgodne z wynikami literaturowymi i zgodne są też z pomiarami dokonanymi na odlewach rzeczywistych.

Odlewnictwo Współczesne

Wpływ izotermicznej obróbki cieplnej na strukturę semi-solid stopu magnezu AZ91D z zawartością lantanowca – gadolinu. Effect of isothermal heat treatment on semi-solid microstructure of AZ91D magnesium alloy containing rare earth Gd. China Foundry 2015, Vol. 12, nr 1, s. 20-25. Autor: Yong Hu, Li Rao, Xu-Wu Ni. W ramach pracy przygotowano stop magnezu AZ91D z zawartością gadolinu (pierwiastka ziem rzadkich), a wpływ obróbki cieplnej półstałego stopu na mikrostrukturę został przebadany w celu otrzymania optymalnej struktury w stanie semi-solid. Wyniki pokazują, że gadolin może rozdrabniać mikrostrukturę stopu AZ91D, a optymalna struktura stopu w stanie prawie stałym jest osiągana po dodaniu 1,5% ww. pierwiastka. Po obróbce w temperaturze 585°C przez 30 min można otrzymać równomiernie rozmieszczone, niemal kuliste i o kształcie róży struktury w stanie semi-solid stopu AZ91D z dodatkiem 1,5% Gd. Przy temperaturze mniejszej niż 585°C nie otrzymamy odpowiedniej struktury semi-solid stopu odlewanego tiksotropowo. Faza ciekła stopu w stanie semi-solid składa się z trzech składników: jeziorka metalu, „uwięzionej cieczy” oraz ciekłej cienkiej powłoki, która oddziela sąsiednie składniki. Faza stała składa się z dwóch faz: pierwotnych wydzieleń alfa-Mg oraz fazy alfa-Mg utworzonej. w drugiej fazie krzepnięcia. Przy wydłużaniu czasu obróbki cieplnej, topnienie stopu powoduje głównie zmniejszenie udziału fazy pierwotnej alfa-Mg, jak również koagulacje i tendencje do tworzenia później fazy pierwotnej alfa-Mg. Odlewanie stopów na bazie aluminium i miedzi przy wykorzystaniu procesu CDS (krzepnięcia kontrolowanego dyfuzją). Casting of aluminum-copper based alloy by controlled diffusion solidifaction. China Foundry 2015, Vol. 12, nr 2, s. 92-98.

Autor: Li Fan, Qi-tang Hao, Rui-qi Shen. Czteroskładnikowy stop (Al-5,0Cu-0,35Mn-0,25Ti,%) posiadający podobny skład chemiczny do ZL205A, został przygotowany przy użyciu procesu kontrolowanej dyfuzji krzepnięcia (CDS) oraz poprzez odlewanie konwencjonalne. Zbadany został wpływ procesu odlewania na mikrostrukturę i twardość stopu. Obserwowano i porównywano przy różnych wartościach temperatury zalewania morfologię i wady próbek ze stopu aluminium odlewanych w sposób konwencjonalny i przy pomocy procesu CDS. Wyniki pokazują, że proces CDS może ograniczać pękanie na gorąco oraz redukować porowatość, przy jednoczesnym pozbyciu się nadlewu, który jest zawsze używany do wypełnianiu formy podczas konwencjonalnego odlewania. Obserwacja struktury pokazała, że morfologia ziaren stopu odlewanego, klasycznego jest głównie dendrytyczna, a rozmiar ziaren maleje wraz ze zmniejszaniem temperatury odlewania. Zastosowanie procesu CDS powoduje powstanie struktury składającej się z dużej liczby ziaren sferycznych, co skutkuje obniżeniem tendencji do pękania na gorąco i segregacją defektów oraz zwiększeniem twardości stopu. Wpływ szybkości krzepnięcia i dodatku Sb na mikrostruktury i właściwości mechaniczne odlewanych stopów magnezu AM60. Effects of solidification rate and Sb additions on microstructure and mechanical properties of as cast AM60 magnesium alloys. Cast Metals Res. 2014, Vol. 27, nr 2, s. 80-86. Autor: M. Unal. Stopami magnezu mającymi najszersze zastosowanie (90%) w przemyśle samochodowym są AZ91 i AM60. Poprawienie właściwości mechanicznych przy rozciąganiu, zarówno w temperaturze otoczenia, jak i w podwyższonej jest możliwe poprzez użycie dodatków stopowych, takich jak antymon, które wytwarza-

Odlewnictwo Współczesne

ją stabilną fazę w stanie lanym. Istnieją różne doniesienia w literaturze mówiące, że właściwości mechaniczne stopów magnezu mogą zostać zwiększone poprzez dodatek stopowy Sb (dodatek antymonu jest głównie używany w stopach magnezu typu AZ). Nie istnieją jednak doniesienia na temat wpływu dodatku Sb i szybkości chłodzenia na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne stopów AM60. Celem tego badania było scharakteryzowanie wpływu niewielkiego dodatku Sb na mikrostrukturę i własności mechaniczne odlewanych stopów AM60 chłodzonych z różnymi szybkościami. Stopy zostały przygotowane poprzez topienie czystego magnezu razem z dodatkiem stopowym aluminium w tyglu grafitowym w atmosferze argonu w 750°C, a następnie wytrzymywane przez 20 minut przed zalaniem. Antymon został dodany do stopu na 10 mim przed odlaniem. Zawartości dodatku antymonu w odlewanych próbkach wynoszą kolejno 0,2; 0,5 i 1% mas. Próbki ze stopu magnezu AM60 + xSb zostały odlane z trzema różnymi szybkościami chłodzenia. Przy pomocy mikroskopu optycznego, XRD, SEM i EDS zostały zbadane mikrostruktury poszczególnych próbek. Wyniki pokazały że struktura ziaren stawała się drobniejsza wraz ze wzrostem szybkości chłodzenia, co doprowadziło do poprawienia właściwości mechanicznych. Dla zawartości Sb wynoszącej 0,2% wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności osiągnęły swoje maksymalne wartości, wzrosły o 30% i 28% w stosunku do bazowego stopu AM60.

13. ŻELIWO I ODLEWY ŻELIWNE Opracowanie gatunków żeliwa w zastosowaniu do elementów pozostających w kontakcie z gorącymi gazami. Entwicklung von Eisengusswerkstoffen fuer Heissgasanwendungen. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 4, s. 2633. Autor: Menk W.

Lekkie konstrukcje silników zarówno benzynowych, jak i wysokoprężnych umożliwiają ograniczenie emisji CO2. Małe silniki przy takiej samej albo nawet większej mocy w procesie spalania wydalają spaliny o znacznie wyższej temperaturze. W przypadku samochodów osobowych z silnikiem wysokoprężnym temperatura spalin osiąga wartość 850°C. W przypadku silnika benzynowego z turbodoładowaniem wartość ta wynosi nawet 1050°C. Żeliwa ferrytyczne z dodatkiem krzemu i molibdenu stosowane w podwyższonych temperaturach są ujęte w normie DIN EN 16124. Te gatunki żeliwa nie są odpowiednie do silników z turbodoładowaniem. Bazując na znanych gatunkach żeliwa grupy EN-GJS-Si-Mo firma GF Automative w Schaffhausen (Szwajcaria) opracowała nowe gatunki żeliwa EN-GJS, w których przemiana ferryt/austenit następuje w podwyższonej temperaturze. Żeliwa tej grupy mają większą wytrzymałość w podwyższonej temperaturze i są bardziej odporne na powstawanie zgorzeliny. W artykule opisano metodę opracowania gatunków tego typu żeliwa o właściwościach pozwalających na seryjne ich stosowanie w podwyższonej temperaturze, a badania w tym zakresie są przyczynkiem do badań nad tworzywami pracującymi w jeszcze większych zakresach temperatury. Występowanie grafitu „chunky" w żeliwie i sposób jego unikania. Das Auftreten von Chunkygraphit und Moeglichkeiten zur dessen Vermeidung. Chunky-Graphite in Ductile Iron and how to avoid it. Giesserei-Rund. 2015, Jg. 62, nr 1112, s. 270-276. Autor: Maschke W. Grafit „chunky” to wada odlewu, która występuje szczególnie w odlewach grubościennych. W poniższym artykule wymieniono środki zaradcze, które pozwalają zapobiec występowaniu grafitu „chunky”. Poruszono między innymi problem dotrzymania określonych zawartości ceru przez

Odlewnictwo Współczesne

stosowanie odpowiednich dodatków, a także antymonu oraz zastosowanie kokil i zasilaczy. Opisano skuteczny środek zaradczy zapobiegający powstawaniu wady w postaci grafitu „chunky” przez zastosowanie modyfikatora zawierającego Bi, który stosuje sie w produkcji odlewów zagrożonych powstaniem tego typu grafitu. Tak na przykład zastosowano modyfikator zawierający Bi o nazwie SMW 605 i w celu zapobieżenia powstaniu grafitu „chunky” poszerzono jego zakres stosowania przy różnej zawartości ceru. Wada odlewu w postaci grafitu „chunky” występuje, jak już wspomniano, głównie w odlewach dużych, a w takim przypadku zaleca się modyfikację w formie. Zaprezentowano tu modyfikator firmy ASK Chemicals Metalurgy w postaci dwóch rodzajów brykietów o symbolu SMW. Zastosowanie tych modyfikatorów okazało się w praktyce skuteczne. Rozrost kryształów grafitu w żeliwie ze szczególnym uwzględnieniem naprężenia powierzchniowego. Wachstum der Graphitkristalle im Gusseisen unter besonderer Beruecksichtigung der Grenzflaechenspannung. Growht of Graphite Crystals in Cast Iron with special Regard to Surface Tension. Giesserei-Rund. 2015, Jg. 62, nr 1112, s. 284-290. Autor: Herfurth K. W artykule omówiono teorie powstawania kryształów grafitu w żeliwie szarym z grafitem płatkowym i wermikularnym, a także żeliwie sferoidalnym przy niskiej zawartości siarki, w czystych stopach FeC, Ni-C, Co-C oraz w żeliwie ciągliwym o dużej zawartości siarki. Przeanalizowano szczególnie wyniki pomiarów naprężenia powierzchniowego w ciekłym metalu, na powierzchniach kryształu grafitu (płaszczyźnie wyjściowej i płaszczyźnie pryzmatycznej) kryształu. Przedstawiona teoria rozrostu kryształu prowadzi do stworzenia nowego modelu rozrostu kryształów grafitu w wymienionych powyżej stopach. Kontrola zwyrodnienia grafitu w war-

stwie brzegowej w odlewach z żeliwa sferoidalnego wykonywanych w formach z mas formierskich na bazie żywicy furanowej utwardzanych kwasem paratoluenosulfonowym. Einflussnahme auf die Graphit-Entartung In der Randschicht von Gussteilen aus Gusseisen mit Kugelgraphit, hergestellt In Furanharzformen mit dem Haerter para-Toluolsulfonsaeure. Control of Graphit Degeneration in the Surface Layer of Mg-Treated Iron Castings in Resin Sand-P-Toluol Sulphonic Acid (PTSA) Molds Giesserei-Prax. 2014, nr 10, s. 459467. Autor: Ivan N., Chisamera M., Riposan I. Właściwości względne pokryć na formy z mas na bazie żywicy furanowej (utwardzacz kwas paratoluenosulfonowy – FRS-PTSA) zostały porównane z pozbawionymi siarki piaskami powlekanymi żywicą Nowolak stosowanymi do wytwarzania form skorupowych (NRS). Dokonano tego poprzez analizę warstwy brzegowej żeliwa modyfikowanego Mg (żeliwa sferoidalnego); ilość Mg od 0,020% do 0,054% z uwzględnieniem wystąpienia zwyrodniałego grafitu. Możliwość powstawania sferoidów w żeliwie, technologia formowania i rodzaj pokrycia to istotne czynniki w analizie występowania zwyrodniałego grafitu. W żeliwie odlewanym do form wykonanych z wykorzystaniem utwardzacza FRS-PTSA następuje intensyfikacja zwyrodnienia grafitu; przy czym grubość warstwy brzegowej była dziesięciokrotnie większa niż w żeliwie odlewanym do form skorupowych (NRS), większa była grubość warstwy brzegowej przy ograniczonej zawartości Mg. Zastosowanie pokryć zawierających siarkę znacznie intensyfikuje zwyrodnienie grafitu. Natomiast proces ten przy zastosowaniu pokryć o działaniu odsiarczającym ogranicza proces zwyrodnienia. Charakterystyka rodzajów grafitu w analizowanych próbkach, w przypadku tradycyjnych warunków krzepnięcia, zmierza w kierunku występowania typowych, jasnych zależności związanych ze zwyrodnie-

Odlewnictwo Współczesne

niem grafitu w warstwie brzegowej. Gdy pokrycia zawierają substancje odsiarczające, jak na przykład MgO czy mieszaninę: MgO + CaO + talk lub też siarczek żelaza (FeSi) zawierający aktywny magnez to powierzchnia między ciekłym metalem a formą jest chroniona; ta osłona zmniejsza średnią grubość warstwy brzegowej w formach wykonanych z wykorzystaniem utwardzacza FRS-PTSA. Przypuszcza się, że pokrycia bazujące na MgO albo MgO +CaO + talk w sposób czynny usuwają siarkę, która uwalnia się podczas formowania. Pokrycia Mg-FeSi spełniają dodatkową funkcję podczas odsiarczania a mianowicie „dostarczają” Mg w celu zintensyfikowania powstawania sferoidów podczas krzepnięcia. Tę podwójną „zdolność” posiadają pokrycia, które zawierają aktywny magnez, który pochodzi ze związków typu Mg-FeSi. Mechanizm wydzielania się grafitu w stopach Fe-C-Si. Mechanismen der Grafitausscheidung in Fe-C-Si-Legierungen. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 6, s. 102108. Autor: Wolf G., Domaschk C., Aurich B. Odlewnie coraz częściej muszą spełniać żądanie produkcji odlewów o powtarzalnych i przewidywalnych właściwościach. W przypadku żeliwa EN-GJL (żeliwo szare z grafitem płatkowym) w pierwszym rzędzie decydujące jest to, jaka powstanie struktura grafitu w procesie jego krzepnięcia. Klasyfikacja według DIN EN ISO 945 definiuje powstawanie grafitu za pomocą schematycznych wzorców porównawczych (zamieszczono je w artykule), które nie wskazują jednak na bezpośrednią zależność od technicznych bądź chemicznych parametrów odlewu. Realne jest ukryte niebezpieczeństwo subiektywnej i błędnej interpretacji ze względu na brak obiektywnych kryteriów. W opisanym tutaj projekcie badawczym prześledzono możliwość dojścia do celu, którym jest przedstawienie użytkownikowi procesu powstania struktury w postaci diagra-

mów morfologicznych i zależności matematycznych i przez to umożliwienie oceny żeliwa w aspekcie ilościowym. Za pomocą parametru „wskaźnika długości właściwej” w jednostkach w postaci [1/mm] możliwa jest obiektywna ocena i zróżnicowanie wydzieleń grafitu. Parametr ten zdefiniowano na zgładzie 2D. Mikrostrukturę żeliwa EN-GJL modyfikowano poprzez zmianę miejscowej prędkości chłodzenia i zmianę składu chemicznego, a za pomocą parametru „wskaźnika długości właściwej” oceniono je pod kątem ilościowym. Wpływanie na strukturę grafitu było możliwe po przekroczeniu krytycznej prędkości chłodzenia dT/dt krytyczne = 6 K/min. Powyżej wymienionej prędkości 6 K/min decydującymi wskaźnikami powstawania grafitu są: stopień nasycenia i stosunek C/Si. Za pomocą uzyskanych wyników można by opracować na nowo, dotychczas istniejące, stworzone wyłącznie w oparciu o zachodzące w strukturze zjawiska, zaszeregowanie struktury żeliwa EN-GJL. W oparciu o przedłożone dane opracowano „ciągłe” zaszeregowanie struktury grafitu. Ta ilościowa klasyfikacja grafitu umożliwia obiektywną ocenę struktury żeliwa EN-GJL.

14. STALIWO I ODLEWY STALIWNE Wzrost i optymalizacja uzysku w skomplikowanych odlewach staliwnych. Steigerung und Optimierung der Ausbringung bei Stahlgussteilen mit hoher Wertschoepfung. Net/Gross Yield Optimization on high Value added Steel Castings. Giesserei-Rund. 2015, Jg. 62, nr 1112, s. 277-283. Autor: Prat J., Carrasco A., Pena D. i in. Kontrola przez wykorzystanie dostępnych programów symulacyjnych przy założeniu, że termofizyczne cechy nowych stopów zostaną prawidłowo wykorzystane umożliwia we wszystkich przypadkach

Odlewnictwo Współczesne

produkcji odlewów (załadunku kolejnych namiarów wsadowych) lepszy uzysk metalu. Układy zasilające do odlewów staliwnych można poprawnie skonstruować, stosując: mini zasilacze ISO-EXO, nakładki na zasilacze z „buforami”, nakładki zasilające. Prowadząc badania otrzymano uzysk netto/brutto ponad 60%, ale przy bezwzględnym przestrzeganiu i zastosowaniu poprawnych kryteriów konstruowania i zastosowaniu ich w procesie produkcji. Nie wykorzystanie tych możliwości poprawy uzysku byłoby zaprzepaszczeniem możliwości poprawy konkurencyjności produkcji. W celu wykonania poprawnych odlewów staliwnych bez porowatości skurczowej i przy dużym uzysku metalu należy znaleźć odpowiednią zależność między przegrzaniem metalu, wielkością mini zasilacza ISO-EXO i warunkami chłodzenia formy.

calnego ekonomicznie procesu odlewania ciśnieniowego konieczne jest stosowanie niezawodnych, dobrych jakościowo form ciśnieniowych. Przerwy w procesie odlewania ciśnieniowego wywołane złą jakością wadliwą formą lub nadmierne koszty obróbki wykańczającej odlewów odbijają się bezpośrednio na kosztach wytwarzania odlewów. Formy ciśnieniowe ze stali narzędziowych do pracy na gorąco zawdzięczają swoje właściwości i zachowanie się podczas procesu odlewania głównie składowi chemicznemu, ale także obróbce cieplnej form. W artykule podano wskazówki odnośnie doboru odpowiednich stali narzędziowych na formy ciśnieniowe i wskazówki odnośnie ustalania twardości eksploatacyjnej form. Ponadto podano wskazówki odnośnie tego w jaki sposób ustalona twardość wpływa na inne właściwości zastosowanych stali.

Kryteria doboru stali i określanie twardości w formach ciśnieniowych.

Topienie dużych elementów staliwnych w piecach indukcyjnych tyglowych.

Kriterien der Stahlauswahl und Haertefestlegung bei Druckgiessformen. Criteria of Steel Selection and Hardness Definition for Pressure Die Casting Dies. Giesserei-Prax. Druckguss 2014, nr 7-8, s. 350-353. Autor: Schruff I. Odlewanie ciśnieniowe jest technologią bardzo wszechstronną i zaawansowaną stosowaną do produkcji odlewów gotowych do montażu. Paleta wykonanych metodą odlewania ciśnieniowego wyrobów jest bardzo szeroka. Gama produkowanych odlewów rozpoczyna się od drobnych okuć meblowych. Metodą odlewania ciśnieniowego odlewane są obudowy różnych silników elektrycznych, pomp, a także bloki silników samochodów osobowych, jak i elementy (stopnie) do schodów ruchomych, obudowy do napędów (skrzyń biegów) autobusów czy drzwi do samochodów osobowych. Z różnorodnością odlewów ciśnieniowych wiążą się odpowiednio różne wymagania co do właściwości stali zastosowanej na formy ciśnieniowe. W celu realizacji opła-

Schmelzen von grossen Stahlgussteilen im Indukrtionstiegelofen. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 5, s. 2022, 24, 26-27, 29. Autor: Ertl W., Doetsch E. Koncern odlewniczy „Voestalpine-Stahlgiesserei” w Linz/Donau (Austria) produkuje duże odlewy staliwne. W tym celu w odlewni przetapia się na potrzeby wykonania jednego odlewu od 1 t do 200 t metalu. Wykorzystywany do produkcji odlewów ciekły metal w znacznej mierze pochodzi z przetopienia złomu obiegowego ze stalowni LD (Linz/Donau). Przy wykonywaniu odlewów staliwnych 50% metalu stanowi złom obiegowy, ale przy takim udziale złomu nie może być to produkcja opłacalna. Dlatego też w ww. odlewni staliwa do przetopienia metalu (wartościowego złomu obiegowego) zainstalowano indukcyjny piec tyglowy. W artykule opisano jego eksploatację i zastosowanie w cyklu produkcji odlewów staliwnych.

Odlewnictwo Współczesne

15. STOPY METALI NIEŻELAZNYCH I ODLEWY Z TYCH STOPÓW Technologie odlewania aluminiowych głowic cylindrów i aluminiowych korpusów silników. Giessverfahren zur Herstellung von Aluminium-Zylinderkoepfen und –Zylinderkurbelgehaeusen. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 4, s. 3438, 40-41. Autor: Meishner H., Feikus F.J. NEMAK jako globalny partner w produkcji odpowiedzialnych odlewów ze stopów aluminium dysponuje szerokim spektrum technologii, które można stosować przy produkcji głowic cylindrów i korpusów silników. Za pomocą odpowiednich dla konkretnych odlewów „matryc” ustala się każdorazowo dla konkretnego wyrobu a tym samym dla klienta optymalną metodę odlewania. W przypadku wspomnianych powyżej rodzajów odlewów przekonujące są dynamiczne technologie odlewania CPS i Rotacast ze względu na występowanie w odlewach wykonanych w/w metodami optymalnych gradientów temperatury po wypełnieniu formy, przy jednocześnie dobrych wskaźnikach mechanicznych. Ze specyficzną koncepcją oprzyrządowania idzie w parze wysoki poziom rozwiązań techniczno-technologicznych i przyszłościowych zastosowań odlewów motoryzacyjnych. Wpływ dodatków antymonu na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne stopu AZ91. Effect of Antimony Additions on Microstructure and Mechanical Properties of AZ91 Alloy. Vpliv dodatkov antimona (Sb) na mikrostrukturo in mehanske lastnosti zlitine AZ91. Liv. Vestn. 2015, R. 62, nr 4, s. 187194. Autor: Turen, Y., Elem, L.

W pracy został opisany wpływ dodatku antymonu (w ilości 0,2 ; 0,5, i 1,0% mas.) na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne stopu AZ91. Dodatek antymonu spowodował rozdrobnienie mikrostruktury w odlewie, a także utworzenie ziaren cząsteczek fazy międzymetalicznej Mg3Sb2. Właściwości wytrzymałościowe polepszają się w raz z dodatkiem antymonu z niewielką redukcją plastyczności. Jednakże najlepsze właściwości uzyskano przy dodatku 0,5% antymonu. Wpływ rodzaju medium hartowniczego i metody obróbki cieplnej na jakość odlewów ze stopu Al-Si-Cu-Mg. Einfluesse von Abschreckmedium und Waermebehandlungs-Verfahren auf die Qualitaet von Al-Si-Cu-Mg Gussteilen. Effects of Quenching Medium and Heat Treatment Technique on the Performence of Al-Si-Cu-Mg Castings. Giesserei-Prax. 2014, nr 9, s. 382395. Autor: Ragab K. A., Samuel A. M., Al-Ahmari A. M. A. Doty H.W. Celem poniższej pracy było zbadanie wpływu hartowania w złożu fluidalnym na właściwości mechaniczne i indeks jakości stopów aluminium typu B319.2. Aby uzyskać prawidłową możliwość porównania z hartowaniem w „piaskowym złożu fluidalnym” zastosowano typowe media hartownicze, jak: woda i gorące powietrze. Zastosowanie złoża fluidalnego do bezpośredniego hartowania stopów B319.2 prowadzi, w porównaniu do hartowania w konwencjonalnym piecu, do uzyskania wyższej wytrzymałości na rozciąganie (Rm) i wyższej granicy plastyczności (Re). Wartości wytrzymałościowe obrobionych cieplnie (obróbka T6) stopów typu B319 są większe jeżeli hartowanie ma miejsce w wodzie zamiast w złożu fluidalnym (PF) albo w typowym piecu konwekcyjnym. Przy jednakowych warunkach starzenia 170°C [338°F]/4 h stopy B319 hartowane w złożu fluidalnym mają lepsze właściwości wytrzymałościowe niż stopy hartowane w wodzie a potem poddane starzeniu

Odlewnictwo Współczesne

w złożu fluidalnym lub piecu konwekcyjnym. Bazując na tabelach dot. jakości stopów poddawanych działaniu różnych mediów hartowniczych, stopy B319 obrobione cieplnie (obróbka T6) mają większą wartość indeksu jakości, jeżeli hartowanie przeprowadzane jest w piecu konwencjonalnym. Modele regresji wskazują na to, że średnie wartości jakości stopów B319 zależą od rodzaju hartowania. Wydzielenia w quasikrystalicznym stopie aluminium. Precipitates in an aluminium quasicrystalline alloy. Izlocki v aluminijevi kvazikristalni zlitini. Liv. Vestn. 2015, R. 62, nr 4, s. 209218. Autor: Zupanic F., Boncina T., Gspan Ch. Quazikrystaliczne stopy aluminium reprezentują nową klasę stopów o wysokiej wytrzymałości. Posiadają wielki potencjał dla zastosowań praktycznych w wielu dziedzinach. W tej pracy użyto quasikrystalicznego stopu Al z dodatkiem miedzi w celu osiągnięcia umocnienia po obróbce cieplnej. Stopy zostały przygotowane przez odlewanie do formy miedzianej. Quasi - kryształy, które utworzyły się podczas krystalizacji, były obecne jako główna faza lub jako część eutektyki zawierającej quasi - kryształy. Uzyskane próbki zostały poddane obróbce cieplnej T5. Twardość próbek odlewanych do form wirujących wzrosła znacząco, podczas gdy twardość próbek odlewanych grawitacyjnie nie zmieniła się znacząco. Dokładniejsze badanie przy użyciu transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM) pokazała, że mogą tworzyć się różne typy wydzieleń głównie zależących od temperatury obróbki termicznej. W mniejszym temperaturach tworzyły się wydzielenia układu podwójnego Al-Cu, w średnich przeważało tworzenie się quasikryształów a przy większych temperaturach tworzyły się wydzielenia Al20Mn3Cu2.

Nowa metoda uwzględniania wpływu porowatości w odlewach ciśnieniowych ze stopów aluminium na wytrzymałość - przyczynek do otrzymywania lekkich konstrukcji. Eine neue Methode zur Beruecksichtigung des Einflusses der Porostaet in Al-Druckgussteilen auf die Festigkeit – Ein Beitrag zum Leichtbau. A New Method to Account for the Influence of Porosity in Al-Die Castings on the Mechanical Strenght. - A Contribution to Lightweight Design. Giesserei-Rund. 2015, Jg. 62, nr 9-10, s. 222-227. Autor: Duczek S., Berger H., Ambos E., Gabbert U. Wyczerpanie możliwości otrzymywania lekkich konstrukcji odlewów ze stopów aluminium wymaga całościowego przeanalizowania rozwoju procesu, w którym − w celu zaprojektowania odlewu − wykorzystuje się nowoczesne metody optymalizacji kształtu odlewu i kształtu jego powierzchni, gdzie uwzględnia się także proces odlewania i niedającą się uniknąć porowatość. Pory w odlewach prowadzą do lokalnej kumulacji naprężeń, które w konsekwencji prowadzą do zniszczenia odlewu albo do ograniczenia jego trwałości eksploatacyjnej. W artykule przedstawiono nową metodę numeryczną a mianowicie „metodę ograniczonej porowatości” (FPM) za pomocą, której z wykorzystaniem tomografii komputerowej (TC) zmierzono rzeczywiste kształty porów oraz ich rozkład, co pozwoliło obliczyć naprężenia w odlewie ciśnieniowym. Ta nowa metoda numeryczna umożliwia wyznaczenie występujących w porowatych obszarach naprężeń karbu, jak i wynikających z tego czynników wpływających na: bezpieczeństwo, niezawodność i trwałość odlewu. Przeprowadzając szereg prób i stosując tę metodę, z wykorzystaniem danych z tomografii komputerowej (TC), w oparciu o odlew rzeczywisty wskazano na potencjalne możliwości wykorzystania tej metody w praktyce. Dane pochodzące z pomiarów TC można przetwarzać i uzyskać dane w formacie 3D-Voxel jak i dane

Odlewnictwo Współczesne

w formacie STL. Celem bieżących prac jest opracowanie automatycznego procesu obliczeniowego umożliwiającego ocenę odlewów porowatych z uwzględnieniem oceny powstawania pęknięć i mechaniki pękania oraz przewidywania trwałości odlewu. Ponieważ zarówno sztucznie wywołana porowatość, jak i porowatość symulowana może być uwzględniana w obliczeniach wytrzymałościowych odlewu, tak więc metodę numeryczną FPM można w przyszłości wykorzystać zarówno do optymalizacji odlewu z uwzględnieniem nieciągłości, jak i do optymalnego kształtowania procesu odlewania. Należy unikać krytycznych skupisk porowatości w obszarach odlewu podlegających znacznemu obciążeniu, a proces odlewania należy prowadzić zgodnie z wymaganiami technologicznymi.

16. KOMPOZYTY Symulacja numeryczna i próby praktyczne odlewania kompozytów ze stopów aluminium. Numerische Simulation und praktische Versuche zum Verbundgiessen von Aluminiumlegierungen. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 3, s. 4042, 44-47. Autor: Heugenhauser S., Kaschnitz E., Langbein F. i in. Do produkcji próbek kompozytów opracowano i wykonano specjalne, urządzenie. Za pomocą tego urządzenia wykonano odlewy płytek kompozytów z różnych stopów aluminium, jak i czystego aluminium metodą odlewania quasi ciągłego. Umożliwiło to przebadanie różnych zestawień stopów poprzez proces odlewania przy odpowiednio zdefiniowanych parametrach. Opracowano, wykorzystując metodę elementów skończonych i bazując na uzyskanym podczas badań rozkładzie temperatur, trójwymiarowy model tego małego urządzenia po to, aby lepiej opisać i zrozumieć warunki termiczne w obszarze wiązania wewnątrz kompozytu, jak i charakter przepływu metalu pod-

czas procesu odlewania. Jakość uzyskanych płytek zbadano wykonując zgłady metalograficzne. W celu uzyskania metalowego złącza określono także prędkość odlewania, temperaturę substratów płytek, temperaturę ciekłego metalu. Nowa metoda produkcji kompozytów o osnowie metalowej Al-B4C. Neue Technologie zur Produktion von Al-B4C Metallmatrix-Verbundwerkstoffen. A New Technology for the Production of Al-B4C Metal Matrix Composites. Giesserei-Prax. 2014, nr 6, s. 263271. Autor: Ibrahim M.F., Samuel A.M., Ammr H.R. i in. Artykuł dotyczy produkcji kompozytu o osnowie metalowej Al-(10-15)%B4C (określanego symbolem MMV) za pomocą wtryskiwania proszku (wszelkie prawa posiada Uniwersytet w Quebeku w Chicoutimi). Zastosowano dwa podstawowe materiały: czyste aluminium i stop 6063. Przed procesem wdmuchiwania proszku; węglika boru (B4C) do każdego stopu dodano małe ilości tytanu (Ti), i cyrkonu (Zr). Ciekłe stopy kompozytowe zalewano do metalowych form w kształcie litery „L” i form prostokątnych w postaci „książek”. Mikrostruktura zalewanych odlewów była równomierna. Cechował ją równomierny rozkład cząsteczek B4C a stop wykazywał dobrą zwilżalność osnowy. Podczas powolnego mieszania stwierdzono w niektórych przypadkach rozwarstwienie. Dodane pierwiastki otaczają cząsteczki B4C i uniemożliwiają reakcję z osnową w przeciwieństwie do MMV bez dodatków, w przypadku których często obserwuje się połączenia Al-B lub Al-B-C. Niektóre z odlanych bloków ponownie przetopiono, aby zasymulować proces odzysku. Po odpowiednio dobranej temperaturze i czasie homogenizacji bloki można było z powodzeniem rozwalcować z grubości 40 mm do poziomu cienkich blach rzędu 2 mm. Wykorzystano przy tym walce o odpowiedniej kalibracji.

Odlewnictwo Współczesne

17. SYSTEMY ZAPEWNIANIA JAKOŚCI, STATYSTYCZNA KONTROLA PROCESU (SPC), CERTYFIKACJA, KONTROLA JAKOŚCI, BADANIA ODBIORCZE

wynikami symulacji, a porowatością i wynikami badań tomograficznych występuje deficyt informacji, jeśli chodzi o poznanie tych zależności.

To nie epizod – zastosowanie szybkich tomografów komputerowych w odlewnictwie ciśnieniowym jest coraz bardziej powszechne.

Die Dehnungsrate als Indikator fuer die Warmrissbildung in AZ91 Magnesium-Legierungen.

Keine Episode – Zunehmende Anwendung des schnellen Computertomografen in der Druckgiessereitechnik. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 4, s. 4247. Autor: Ambos E., Oreilly B., Schalk S., i in. Dotychczasowe wykorzystanie szybkich tomografów komputerowych (CT) w odlewniach ciśnieniowych można określić mianem ważnego etapu rozwoju nauki połączonego z z jej praktycznym wykorzystaniem. Aktualny etap wykorzystania techniki CT znamienny jest tym, że „przestrzenie robocze” szybkiej tomografii są powiększane, przetwarzanie danych jest szybsze i przedstawienie danych bardziej komfortowe. W artykule przedstawiono badanie elementów podlegających znacznemu obciążeniu (element nośny pompy wysokociśnieniowej) do silników BMW w formie czterodzielnej. Opracowano i zrealizowano szeroki program badań. Zarejestrowano i zaprotokółowano szereg parametrów procesu odlewania poprzez odpowiednie sterowanie urządzeniami. Skanowanie elementu przeprowadzono za pomocą szybkiego tomografu skonstruowanego przez frmę GE w Ahrensburg. Badania potwierdziły przydatność stosowanych metod w celu udoskonalenia procesu odlewania. Wykorzystując prostą zależność pomiędzy każdym z czynników a porowatością nie uzyskuje się tak istotnych wyników w porównaniu z tymi, jakie uzyskano podczas badań tomograficznych. Trudnym warunkom przepływu, jakie panują podczas wypełniania formy należy poświęcić więcej uwagi. Pomiędzy

Wielkość wydłużenia jako indykator powstawania pęknięć na gorąco w stopach magnezu typu AZ91.

Strain Rate as a Predictor of Hot Tearing in AZ91 Magnesium Alloy. Giesserei-Prax. 2014, nr 7-8, s. 323327. Autor: Rakita M., Han Q., Liu Z. Pęknięcia na gorąco to jedna z częściej występujących wad w odlewach. Jej wystąpienie należy możliwie jak najwcześniej przewidzieć i uwzględnić w planowaniu i realizacji produkcji. Obecnie nie ma łatwego wyjaśnienia głównych przyczyn wystąpienia tej wady, mimo że istnieje szereg modeli służących do jej przewidywania. Jednym z powodów tego faktu jest to, że powstawanie pęknięć na gorąco jest specyficznym problemem materiałowym. W pracy tej porównano rezultaty symulacji procesu odlewania stopu magnezu AZ91 i porównano z wynikami doświadczalnymi badaczy: Sadayappan, Sahoo i Weiss’a. Uważa się za słuszne, że wielkość wydłużenia podczas symulacji można stosować jako sposób do przewidywania pęknięć na gorąco w podatnych na powstawanie takich wad miejscach odlewów ze stopów magnezu typu AZ91. Badanie wady odlewu typu nalot kwiecisty w dużych odlewach żeliwnych. Untersuchungen zum Gussfehler weisser Belag an schweren Eisengussteilen. Investigation tot he casting defects white film at heavy iron castings. Giesserei-Prax. 2014, nr 9, s. 397407. Autor: Potaturina E.,Stoetzel R.

Odlewnictwo Współczesne

Przy produkcji dużych odlewów z zastosowaniem mas wiązanych chemicznie występują różne wady odlewów. Przyczyna ich występowania leży nie tylko w jakości ciekłego metalu − przyczyna może leżeć także po stronie materiału formierskiego lub pokrycia. W szeregu przypadków wady te można skutecznie zlikwidować przez wprowadzenie działań korygujących, jak: zastosowanie dodatków do materiałów formierskich, zmianę spoiwa lub pokrycia, zmianę parametrów odlewania lub późniejszą obróbkę wykańczającą. Do tego typu wady należy wada określana jako nalot kwiecisty, po którego usunięciu na powierzchni odlewu pojawiają się wżery. Problem ten często występuje w odlewniach, usuwanie tego typu wady jest pracochłonne i generuje dodatkowe koszty. Wyniki i oczekiwania odlewników ciśnieniowych odnośnie zastosowania szybkich tomografów komputerowych. Ergebnisse und Erwartungen der Druckgiesser aus dem Einsatz schneller Computertomgraphen. Results and Expectations of High Pressure Die Casters regarding the Usage of high-speed Computer tomographs. Giesserei-Prax. 2014, nr 6, s. 275278. Autor: Ambos E., Anders U., Besser W., Huge T. Podobnie jak w przypadku zastosowania pierwszych urządzeń rentgenowskich w odlewniach ciśnieniowych w niektórych odlewniach panuje pogląd, że te nowe urządzenia do badań i kontroli (szybkie tomografy komputerowe) to początek końca ery odlewania ciśnieniowego a to dlatego, że wiele wad przede wszystkim porowatość możemy zobaczyć jeszcze wyraźniej. Inny punkt widzenia mają autorzy artykułu − według nich za pomocą szybkiej tomografii komputerowej w odlewach ciśnieniowych można uzyskać szybki przegląd w obszarze całej objętości i długości co do rozkładu porowatości w odlewie i precyzyjnie wpłynąć na przebieg proce-

su tak, aby jej uniknąć. Duże znaczenie dla użytkowników tego typu urządzeń ma znaczna prędkość przebiegu procesu skanowania przestrzennego odlewów ciśnieniowych oraz możliwość sporządzenia tomogramów, które można poddać szybkiej ocenie a wynik przekazać w celu poprawy technologii produkcji odlewów ciśnieniowych. Zastosowanie i zalety tomografii komputerowej dla skanowanie 3D części przemysłowych. Uses and advances of computed tomography for 3D Scanning of Industrial Parts. Foundry Tr.J. 2015, Vol. 187, nr 3705, s. 182-183. Autor: Noel J. Tomografia komputerowa przeszła długa drogę od czasu pierwszych publikacji na ten temat w 1972 roku. Wykonanie skanów KT wymagało wielu godzin, a teraz zaledwie kilka minut, jeśli nie sekund. To spowodowało, że TK jest używana częściej i na wiele sposobów. Zastosowanie tomografii komputerowej w badaniach nieniszczących (NDT) jest jednym z przykładów, jak bardzo wzrosło jej znaczenie dla przemysłu w ciągu ostatnich kilku lat. W artykule zanalizowano projekt, w którym użyto TK 3D do rekonstrukcji pomiaru odlewu i porównania go z istniejącym modelem CAD. Opracowano struktury 3D obiektu. Uzyskanie doskonałej rozdzielczości w wewnątrz i zewnątrz pozwala na pomiar objętości, co umożliwia sprawdzenie wad poprzez przecięcie obiektu w dowolnym wewnątrz miejscu. Do badań stosowano tomografie komputerową, która wykorzystuje serie zdjęć 2-wymiarowych wykonanych w określonych odstępach na całej długości próbki. System TK składa się z trzech głównych elementów: lampy rentgenowskiej, detektora promieniowania rentgenowskiego i platformy obrotowej. Cały system jest zamknięty w osłonie. Obiekt skanowany składał się z odlewu aluminiowego i dwóch odlanych wkładek ze stali nierdzewnej. Celem projektu było porównanie rzeczywistego, wyprodukowanego odlewu z oryginalnym za-

Odlewnictwo Współczesne

projektowanym modelem CAD pod kątem integralności wewnętrznej i wymiarowej. Przegląd aktualnych badań i zastosowania żeliwa oraz monitorowania jego jakości w chińskim przemyśle odlewniczym. Review of current research and application of ductile cast iron quality monioring technologies in Chinese foundry industry . China Foundry 2015, Vol. 12, nr 4, s. 239-250. Autor: Da-young, Zhen-yu, Xu-liang Ma , De-quan Shi Współczesna historia prac nad żeliwem oraz jego zastosowaniem w Chinach jest długa. W ciągu wielu lat, przeprowadzono szereg cennych badań i prac rozwojowych do pomiaru parametrów i kontroli jakości w produkcji żeliwa sferoidalnego. Wiele metod, takich jak: analiza termiczna, badanie współczynnika rozszerzalności eutektyki, pomiar napięcia powierzchniowego, stopnia poziomu oporu elektrycznego, zawartości tlenu i pomiar aktywności siarki, a także badań ultradźwiękowych i pomiaru częstotliwości rozchodzenia się dźwięku zostało wykorzystanych w praktyce i odgrywają ważną rolę w przyszłościowej chińskiej produkcji odlewniczej. Metody te można ogólnie sklasyfikować pod kątem rodzaju próbki poddawanej badaniu. Na podstawie analizy obecnej sytuacji i stosowanych metod badań w chińskim odlewnictwie, autorzy dochodzą do wniosku, że występują dwa rodzaje trudności technicznych, jakie należałoby aktualnie rozwiązać podczas monitorowania jakości żeliwa sferoidanego. Jedno z tych zagadnień, które należałoby rozwiązać to opracowanie skutecznego sposobu szybkiej oceny wyników badań przez analizę badań próbki na miejscu, podczas zalewania ciekłego metalu do formy. Drugie opracowanie to nieinwazyjne nieniszczące metody dokładnej identyfikacji jakości odlewu przed dostarczeniem go do odbiorcy.

18. MASZYNY I URZĄDZENIA Teoria dotycząca procesu zużywania się strzelarek do rdzeni. Część 3: Mechanika zużywania się strzelarek do rdzeni. Theorie zum Verschleiss an Kernschiesswerkzeugen. Teil 3: Verschleissmechanik bei Kernschiesswerkzeugen. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 6, s. 7884. Autor: Loetschert A. Podczas wstrzeliwania rdzeni mamy do czynienia nie tylko z mechanizmami tarcia. Przed procesem wstrzeliwania, w celu późniejszego utwardzenia masy rdzeniowej, dodawane jest płynne spoiwo. Powstająca cienka warstwa płynu między stałymi cząsteczkami masy wpływa na działające prostopadle i stycznie siły. Niezbędny jest czas, aby płyn wypełnił wąską szczelinę między cząsteczkami. W przypadku obciążeń dynamicznych prowadzi to do prawdopodobnej „adhezji” pomiędzy nasmarowanymi cząsteczkami („lepka adhezja”), środek smarujący można uznać za nieściśliwy. Podstawą teorii smarowania hydrodynamicznego i lepkiej adhezji jest przepływ stacjonarny pomiędzy dwoma równoległymi płytami. Według danych literaturowych na wielkość tarcia i zużycie wpływa znacząco obciążenie cieplne. Co najmniej 95% energii tarcia ulega zamianie na energię cieplną. Zmiany temperatury wpływają także na zmianę właściwości tworzywa przy powierzchni roboczej strzelarki. Niezawodne czyszczenie rdzennic suchym lodem. Optymalne działania dla uzyskania poprawnego przebiegu procesu w codziennej pracy odlewni. Kernkaesten mit Trockeneis zuverlaessig und schonend reinigen. Optimales Handling fuer eine hohe Prozesssicherheit im betrieblichen Giessereialltag. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 6, s. 124125. Autor: Rach Ch.

Odlewnictwo Współczesne

Artykuł dotyczy oczyszczania rdzennic w odlewni MWS Friedrichshafen GmbH w Friedrichshafen (Niemcy). W odlewni produkowane są gotowe do montażu skomplikowane odlewy ze wszystkich znormalizowanych stopów aluminium. W odlewni realizowana jest zarówno produkcja jednostkowa, jak i seryjna. Obróbkę odlewów wykonuje się za pomocą urządzeń sterowanych numerycznie. W odlewni w Friedrichshafen produkuje się odlewy piaskowe głównie dla motoryzacji. Usuwanie pozostałości masy z rdzennic ma dla jakości odlewów duże znaczenie. Należy to robić regularnie. W opisywanej odlewni do oczyszczania rdzennic stosuje się od lat technologię suchego lodu, zaletą jej jest to, że nie jest metodą abrazyjną i nie powoduje uszkodzeń wrażliwych rdzennic. Stary system oczyszczania rdzennic nie spełniał wymagań techniczno-ergonomicznych, był trudny w eksploatacji. Zdecydowano się na system „Cold Jet Sure-Fow” oczyszczania suchym lodem za pomocą urządzenia „Aero 40”. W artykule przedstawiono opis techniczny nowego systemu oczyszczania suchym lodem i omówiono jego zalety. Teoria zużycia strzelarek do rdzeni. Część 1: Tribologia, wielkości pomiarowe, mikro- i nanotribologia, siły tarcia. Theorie zum Verschleiss an Kernschiesswerkzeugen. Teil 1: Tribologie – Begriffe, Messgroessen, Mikro- und Nanotribologie und Kontaktkraefte. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 4, s. 4853. Autor: Loetschert A. Tribologia jest dziedziną interdyscyplinarną, której celem jest optymalizacja technologii mechanicznych poprzez unikanie strat materiałowych i energetycznych wywołanych tarciem i zużyciem. Tribologia jako nauka zajmuje się tarciem i zużyciem, które najczęściej w technice ujawniają się jako zjawiska niepożądane. Dlatego też z punktu widzenia ekonomicznego jego ograniczenie ma pierwszorzęd-

ne znaczenie. Uwzględnienie zależności tribologicznych wpływa w sposób znaczący na oszczędność energii i zużycie materiału zarówno na etapie produkcji jak i podczas eksploatacji. Z jednej strony zaoszczędzi się energię i zasoby surowcowe z drugiej uniknie się zanieczyszczenia środowiska i poprawione zostaną warunki pracy. W odlewni zużycie to istotny problem. Tak na przykład skomplikowane i kosztowne w eksploatacji oprzyrządowanie jak strzelarki do rdzeni czy maszyny ciśnieniowe podczas eksploatacji znajdują się w stanie znacznego obciążenia, co powoduje intensywne ich zużywanie się. W pierwszej części tego artykułu przedstawiono podstawy tribologii, definicję i wskaźniki charakteryzujące tarcie. Tribologię rozpatrywano w aspektach: mikro i nano. Poruszono też zagadnienie występowania sił na granicy styku powierzchni. Części 2 i 3 ukażą się w kolejnych wydaniach Giesserei, gdzie omówione zostaną zagadnienia zużycia ogólnie a szczególnie mechanika zniszczenia w strzelarkach do rdzeni. Roboty zapewniają konkurencyjność a tym samym zatrudnienie. Niemiecka branża robotyki i automatyzacji po rekordowym roku koniunktury nadal utrzymuje kurs wzrostu. Roboter sichern Wettbewersfaehigkeit und damit Beschaeftigung. Deutsche Robotik- und Auitomationsbranche nach Rekordjahr weltweit weiter auf Wachstumskurs. Giesserei 2015, Jg. 102, H. 7, s. 7879. Roboty przyczyniły się znacząco do wzrostu ekonomicznego i do poziomu dobrobytu ludzi. Rozwój robotyki i automatyki stwarza warunki do stabilnego rozwoju gospodarki i umożliwia poprawę ergonomiki stanowisk pracy. Nie powinniśmy się obawiać, że roboty zastąpią człowieka i pozbawią nas miejsc pracy. W roku 2014 w Niemczech nastąpił znaczny wzrost obrotów w branży produkcji robotów i automatyzacji. Perspektywy dalszego rozwoju produkcji robotów

Odlewnictwo Współczesne

i postępu automatyzacji w przyszłości są dobre. Przemysł motoryzacyjny jest największym odbiorcą robotów tu widoczny jest największy poziom automatyzacji. W artykule omówiono studium na temat zastosowania robotów i wprowadzenia automatyzacji w przemyśle w aspekcie zagrożenia miejsc pracy i ich liczby. W końcowej części artykułu stwierdza się, że poziom automatyzacji i robotyzacji w przemyśle będzie wzrastał.

19. HISTORIA ODLEWNICTWA I ODLEWY ARTYSTYCZNE Historia technologii odlewania, odlewanie artystyczne, rękodzieło artystyczne (część 16). Technikgeschichte, Kunstguss, Kunsthan-dwerk. (16. Folge). Giesserei 2015, Jg. 102, H. 3, s. 7079, 81. Autor: Schuett K-H. Artykuł o charakterze cyklicznym stanowi indeks cytowań bibliograficznych na temat odlewnictwa artystycznego, odlewów artystycznych i rękodzielnictwa artystycznego. Poniższe zestawienie podzielono na grupy tematyczne: historia odlewnictwa, zakładów przemysłowych i osób z nim związanych; osób, które przyczyniły się do jego rozwoju; historia technologii odlewniczych; charakterystyka odlewni i hut w aspekcie historycznym; odlewy artystyczne; odlewy dzwonów; wystawy i targi branży odlewniczej. Cytowane w zestawieniu literatury pozycje opatrzone są krótkim komentarzem.

Opracowanie: Aleksander Welkens, Joanna Dziaduś-Rudnicka 47

Ekspresowa informacja naukowo-techniczna z wybranych czasopism TYTUŁ CZASOPISMA, NUMER

WYBRANE ARTYKUŁY AUTORZY

TYTUŁ ARTYKUŁU

DIE CASTING ENGINEER 4/2016

S. Haynes

PRZEGLĄD ODLEWNICTWA 9-10/2016

Transformacja w uszczelnianiu odlewów Transformation of Casting Impregnation

U. Pohlmann, S. Schreckenberg

Nowa technologia systemów wymaga nowych materiałów wsadowych

Z. Pachole

Monitorowanie parametrów pracy systemu rekuperacji spalin

J. Wróbel

Piasek chromitowy a masa furanowa (czyli na co zwracać uwagę, aby pomagał, a nie szkodził)

CHINA FOUNDRY 4/2016 W. Zou i in.

B. Zhou i in.

Wpływ częstotliwości wibrowania na mikrostrukturę i wydajność pracy żeliwa wysokochromowego odlewanego w procesie lost foam Effect of vibration frequency on microstructure and performance of high chromium cast iron prepared by lost foam casting

Mikrostruktura i właściwości krystalizujących z dużą prędkością

stopów

Cu90Zn10-xAlx

Microstructures and properties of rapidly solidified Cu90Zr10-xAlx alloys

Odlewnictwo Współczesne

TYTUŁ CZASOPISMA, NUMER

WYBRANE ARTYKUŁY AUTORZY

REVISTA DE TURNĂTORIE 3-4/2016 I. Ciobanu i in.

V. Duţă

S. Verena

L. Sofroni

TYTUŁ ARTYKUŁU

Przewidywanie skurczu przy pomocy symulacji krystalizacji odlewu The shrinkage Prediction by Solidification simulation of Casting

Rozważania na temat odlewania odśrodkowego walców z twardą warstwą wierzchnią dla przemysłu spożywczego The considerations about Centrifugal Casting of the Cylinders with Hard Crust for the Food Industry

Wydajność procesu formowania skorupowego Efficiency in shell molding process

Trendy i osiągnięcia w produkcji odlewów Trends and Achivements in the Casting Production

JOM JUNE 2016 D. Gregurek i in..

A. Liu i in.

Wytapianie metalu i spust pieca Metal smelting and Furnace Tapping

Przygotowywanie zaprawy Al-Si w procesie redukcji elektrochemicznej skały wulkanicznej w stopionej soli kriolitowej Preparation of Al-Si Master Alloy by Electrochemical Reduction of Volcanic Rock in Cryolite Molten Salt

Odlewnictwo Współczesne

TYTUŁ CZASOPISMA, NUMER

WYBRANE ARTYKUŁY AUTORZY

TYTUŁ ARTYKUŁU

LIVARSKI VESTNIK 3/2016 M. Acarer i in.

Produkcja stali 3Cr-3W w technologii wytapianych modeli Production of 3Cr-3W Steel by Investment Casting

Pomiary zmian wymiarowych stopów AlSi w trakcie krystalizacji M. Petrič i in.

Measurement of dimensional changes of AlSi alloys during solidification

Ramowy Program Konferencji

26 kwietnia 2017 r.

1100 - 1300 1300 - 1400 1430 - 1500 1500 - 1800 1930

Rejestracja Uczestników Obiad Otwarcie konferencji Sesja I (referaty i prezentacje firm) Uroczysta kolacja

27 kwietna 2017 r.

900 - 1000 1015 - 1430 1430 - 1515 1530 - 1830 1900

Śniadanie Wycieczka Obiad Sesja II (referaty i prezentacje firm) Kolacja

28 kwietnia 2017 r.

830 - 930 930 - 1030 1030

Śniadanie Sesja posterowa Zakończenie konferencji

Nowoczesne tworzywa odlewnicze przeznaczone do pracy w trudnych warunkach eksploatacyjnych

Miejsce Konferencji i zakwaterowania

Ośrodek Wypoczynkowo-Rehabilitacyjny „Maria” ul. Podhalańska 3A 34-501 Zakopane www.mariazakopane.pl

Sekretariat Konferencji Instytut Odlewnictwa ul. Zakopiańska 73 30-418 Kraków tel. +48 12 26 18 381, 26 18 256 fax +48 12 26 60 870 e-mail: joanna.madej@iod.krakow.pl, agnieszka.fiutowska@iod.krakow.pl

KOMItet NauKOwy dr hab. inż. Grzegorz Gumienny ‒ Politechnika Łódzka prof. dr hab. inż. Jerzy Pacyna ‒ Akademia Górniczo-Hutnicza prof. dr hab. inż. Tadeusz Pacyniak ‒ Politechnika Łódzka prof. dr hab. inż. Jerzy J. Sobczak ‒ Instytut Odlewnictwa dr hab. inż. Jerzy Zych, prof. AGH ‒ Akademia Górniczo-Hutnicza

26‒28 kwietnia 2017, Zakopane

ważne daty 6 marca 15 marca 20 marca 17 kwietnia 20 kwietnia

KOMItet ORgaNIZacyjNy dr hab. inż. Zenon Pirowski, prof. IOd dr inż. Józef Turzyński mgr Joanna Madej

zgłoszenie udziału w konferencji i promocji firmy uiszczenie opłaty za udział w konferencji nadsyłanie abstraktów nadsyłanie referatów (zaakceptowane referaty zostaną opublikowane w czasopiśmie „Prace Instytutu Odlewnictwa” (10 pkt.) nadsyłanie posteru (max. rozmiar A0)

KosZt udZiału 1150,00 zł + 23% Vat nocleg w pokoju jednoosobowym 1000,00 zł + 23% Vat nocleg w pokoju dwuosobowym (płatne od osoby)

KOSZt PROMOcjI FIRMy ZaKres tematycZny Konferencji obejmuje: 99 99 99 99 99 99

Nowoczesne stopy odlewnicze i ich zastosowanie Konstruowanie odlewów Projektowanie procesów odlewniczych Materiały dla odlewnictwa Proekologiczne metody wytwarzania Utylizacja i wykorzystanie odpadów odlewniczych

Celem konferencji jest wymiana osiągnięć i doświadczeń w zakresie wytwarzania odlewów przeznaczonych do pracy w trudnych warunkach eksploatacyjnych (działanie wysokiej, niskiej oraz zmiennej temperatury, ścierania, korozji itp.). Zapraszamy przedstawicieli ośrodków naukowych, odlewni, odbiorców odlewów, producentów maszyn i urządzeń oraz materiałów dla odlewnictwa do zaprezentowania referatów związanych z tematyką konferencji w formie wystąpienia lub posteru.

Prezentacja reklamowa w czasie obrad (10 minut) 800,00 zł + 23% Vat Materiały reklamowe 500,00 zł + 23% Vat (materiały należy dostarczyć do dnia 20 kwietnia 2017 r.)

KosZt udZiału w Konferencji obejmuje: 99 99 99 99 99 99 99

udział w konferencji wygłoszenie referatu, prezentacja posteru przez uczestnika konferencji komplet materiałów konferencyjnych pełne wyżywienie: śniadania, przerwy kawowe, obiady, kolacje udział w uroczystej kolacji i towarzyskim spotkaniu koleżeńskim wycieczkę zakwaterowanie w hotelu

Wpłaty za uczestnictwo w konferencji prosimy dokonać do dnia 15 marca 2017 r. (po nadesłaniu karty zgłoszenia) na konto: Instytut Odlewnictwa, Bank Pekao SA O/Kraków 20 1240 4722 1111 0000 4856 6733 z dopiskiem „Żeliwo”

ZgłosZenie udZiału w Konferencji Nowoczesne tworzywa odlewnicze przeznaczone do pracy w trudnych warunkach eksploatacyjnych w dniach 26‒28 kwietnia 2017 r. Ostateczny termin nadsyłania zgłoszenia uczestnictwa do 6 marca 2017 r. SeKRetaRIat KONFeReNcjI Instytut Odlewnictwa ul. Zakopiańska 73 30-418 Kraków tel. +48 12 26 18 381, 26 18 256 fax +48 12 26 60 870 e-mail: joanna.madej@iod.krakow.pl, agnieszka.fiutowska@iod.krakow.pl

Nazwa instytucji ………………………………………………………………….…... Adres ………………………………………………………..………….……………... ………..……..............................……............................................................................... NIP .................................................... Imię i Nazwisko/Funkcja .....………………………………………………………...… Telefon ........................................... Fax ................................................. e-mail ................................................. Rezerwacja hotelu* 26/27.04.2017  Nocleg w pokoju jednoosobowym  Zgłoszenie referatu

27/28.04.2017



dwuosobowym  tak 

nie 

Tytuł referatu: ............................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Zgłoszenie promocji firmy: prezentacja reklamowa  materiały reklamowe  Tytuł prezentacji: ........................................................................................................... ........................................................................................................................................... * Ewentualną rezygnację z udziału w Konferencji należy zgłosić do dnia 07 kwietnia 2017 r. W przypadku braku rezygnacji w tym terminie uiszczona opłata za Konferencję nie zostanie zwrócona.

Data .........................

Podpis .......................................