Page 1

S

SLÉVÁRENSTVÍ č. 1– 2 / 2017

Í V 16 ST 20 N D E C ÁR V LÉ

Vysoce účinné nátěry pro formy a jádra.

1–2/2017

VŠEM SLÉVAČŮM ŠŤASTNÝ NOVÝ ROK.

Foseco. Přidej se k nám. Tel.: +420 558 307 511/ www.foseco.cz

Legované litiny

A ať se práce daří!


BUĎTE V OBRAZE !

redakce Slévárenství Technická 2 616 00 Brno tel.: 541 142 665, 541 142 664 redakce@svazslevaren.cz slevarenstvi@svazslevaren.cz www.slevarenstvi.svazslevaren.cz

Předplatitelé časopisu Slévárenství obdrží zdarma ročník 2016 na CD ve formátu PDF

vydavatel Svaz sléváren ČR zpracováno v PDF CD obsahuje ročník LXIV, 2016 CD zdarma pro předplatitele

Vydavatel | Editor Svaz sléváren České republiky Ing. Josef Hlavinka, výkonný ředitel Technická 2896/2, CZ 616 00 Brno tel.: +420 541 142 681 svaz@svazslevaren.cz www.svazslevaren.cz

ročník LXIV

Redakce | Editorial office vedoucí redaktorka | chief editor Mgr. Milada Písaříková Technická 2896/2, CZ 616 00 Brno tel.: +420 541 142 665 slevarenstvi@svazslevaren.cz www.slevarenstvi.svazslevaren.cz

Toto CD je zakázáno kopírovat a distribuovat bez souhlasu vydavatele. Veškerá práva vyhrazena.

ROZMĚRY PARAMETERS [mm]

EDIČNÍ PLÁN | SCHEDULE OF EDITIONS články | articles

inzerce | adverts

číslo vyjde publication date

1–2

21.11.2016

02.01.2017

23.02.2017

3–4

16.02.2017

01.03.2017

26.04.2017

Aditivní výroba | Additive manufacturing

5–6

14.04.2017

01.05.2017

27.06.2017

Přesné lití | Investment casting

7–8

15.06.2017

03.07.2017

29.08.2017

Strukturální odlitky | Structural castings

TEMATICKÉ ZAMĚŘENÍ | SPECIAL TOPIC Legované litiny | Alloyed cast irons

01.08.2017

01.09.2017

26.10.2017

11–12

27.09.2017

23.10.2017

14.12.2017

Formovací a jádrové směsi | Moulding and core sands

265 210

170

CENÍK INZERCE | RATE CARD OF ADVERTISEMENTS OBÁLKA | COVER 1. strana | 1st page

2. strana | 2nd page

3. strana | 3rd page

4. strana | 4th page

23 000 Kč ∙ 1 300 €

21 000 Kč ∙ 1 200 €

20 500 Kč ∙ 1 100 €

22 000 Kč ∙ 1 250 €

čb. | black-and-white

čb. + 1 barva b/w + plus 1 colour

bar. | colour

1 A4

12 700 Kč ∙ 800 €

15 800 Kč ∙ 900 €

18 800 Kč ∙ 1 000 € *

1/2 A4

6 400 Kč ∙ 400 €

7 900 Kč ∙ 500 €

9 400 Kč ∙ 700 €

265

297

9–10

54. slévárenské dny – vybrané přednášky 54th Foundry Days—chosen papers

297

uzávěrka | deadline

číslo Issue No

100

85

4 300 Kč ∙ 300 €

5 300 Kč ∙ 400 €

6 300 Kč ∙ 500 €

3 200 Kč ∙ 190 €

4 000 Kč ∙ 250 €

4 800 Kč ∙ 350 €

1/8 A4

1 600 Kč ∙ 100 €

2 000 Kč ∙ 150 €

volně vložený list dodaný zákazníkem | loose inserted sheet

MAGMA GmbH K Vinici 1256 53002, Pardubice Czech Republic +420 773 154 664 p.kotas@magmasoft.cz www.magmasoft.de

125

– 20 500 Kč ∙ 1 100 €

125

1 A4 před nebo za obsahem | preceding or behind the content

170

10 000 Kč ∙ 500 €

170

85

JINÉ | OTHERS * PR článek o rozsahu 1 tiskové čb. strany A4 (max. 6700 znaků) k inzerci formátu 1 bar. A4 PR article of 1 press page (b/w, max. 6,700 characters) when colour 1 A4 ad is ordered

ZDARMA | FREE *

* barevné provedení PR článku (1 A4) | colour version of the PR article

5 000 Kč ∙ 300 €

* každá další tisková strana PR článku navíc (čb.) | each extra page of PR article (b/w)

5 000 Kč ∙ 300 €

překlad (1 normostrana) | translation (1 standard page)

500 Kč ∙ 30 €

265

Schopnost predikce kvality odlitků posílí vaši spolupráci se zákazníky a má výrazný vliv na jejich důvěru ve vás.

1/3 A4 1/4 A4

210

297

Procesy při výrobě odlitků mohou být předem vypočítány a optimalizovány. Simulace zajišťuje transparentnost, prohloubí znalosti a poskytuje základ pro správná rozhodnutí.

75

velikost | size

145

UVNITŘ | INSIDE

70

55


ONDARSHINER. Poprvé v Evropě! Vyroben firmou Ondarlan S.L., v licenci Taiyo machinery Co. Ltd, Japonsko.

Neregenerovaný písek

Regenerovaný písek

• • • • • •

Lokální výrobce. Robustní zařízení pro 24 hod. provoz. Krátká doba amortizace. Výrobní kapacita od 1,5 t/h do 60 t/h. Servis. Náhradní díly jsou skladem.

ACESO Praha s.r.o. K Červenému vrchu 7, 160 00, Praha 6 TEL: +420 235 366 016 FAX: +420 235 361 078 Email: aceso@aceso.cz - www.aceso.cz

Kompletní služby a servis pro slévárny

ONDARLAN s.l. Polígono Txirrita-Maleo 10 20100 Renteria, Gipuzkoa TEL: +34 943 635079 FAX: +34 943 635074 Email: oficina@ondarlan.com www.ondarlan.com


Časopis Slévárenství získal osvědčení o zápisu ochranné známky. Dne 28. 11. 2014 byl Radou pro vědu, výzkum a inovace zařazen do aktualizovaného seznamu recenzovaných neimpaktovaných periodik vydávaných v ČR (www.vyzkum.cz). Odborné články jsou posuzovány dvěma recenzenty. Recenzní posudky jsou uloženy v redakci. Časopis a všechny v něm obsažené příspěvky a obrázky jsou chráněny autorským právem. S výjimkou případů, které zákon připouští, je využití bez svolení vydavatele trestné. Vydavatel není dle zákona č. 46/2000 Sb. § 5 zodpovědný za obsah reklam. Firemní materiály nejsou lektorovány. Texty reklam nejsou bez vyžádání zadavatele korigovány. Vydávání časopisu se řídí zásadami publikační etiky. SDO.

časopis pro slévárenský průmysl foundry industry journal

®

r o č n í k L X V . 2 0 17 . č í s l o 1 – 2

ISSN 0037-6825 Číslo povolení Ministerstva kultury ČR – registrační značka – MK ČR E 4361

tematické zaměření: legované litiny | topic: alloyed cast irons odborný garant | exper t guarantee | Ing. Václav Kaňa, Ph.D.

obsah

Vydavatel l Publisher © Svaz sléváren České republiky IČ 44990863

Redakce l Editorial office Technická 2896/2, CZ 616 00 Brno tel.: +420 541 142 665 slevarenstvi@svazslevaren.cz www.slevarenstvi.svazslevaren.cz Předplatné l Subscription Rozšiřuje Svaz sléváren ČR. Informace o předplatném podá a objednávky přijímá redakce. ČR firmy – 1 ks: 130 Kč; rok: 6 × 130 Kč + DPH + poštovné + balné. ČR individuální předplatné – 1 ks: 80 Kč; rok: 6 × 80 Kč + DPH + poštovné + balné. SR: Objednávky přijímá SUWECO, spol. s r. o., tel.: +420 242 459 202–3, www.suweco.cz. Objednávky do zahraničí vyřizuje redakce. Subscription fee in Europe: 80 EUR (incl. postage), other countries: 140 USD or 90 EUR (incl. postage). Vychází 6krát ročně l 6 issues a year Číslo 1–2/2017 vyšlo 27. 2. 2017 Sazba l Typeset by Ludmila Rybková Tisk l Printing house Reprocentrum, a. s., Blansko www.reprocentrum.cz

ÚVODNÍ SLOVO

Introductory word

4

V L A DÁ R , Z .

Slévárenství a svaz v dalším roce své existence

5

K A Ň A , V.

Legovaná litina – perspektivní a konkurenceschopný materiál

LEGOVANÉ LITINY

Alloyed cast irons

6

K A Ň A , V.

Výroba a vlastnosti austenitických litin

Production and properties of austenitic cast irons

12

R O U ČK A , J .

Feritické litiny pro cyklické teplotní namáhání

Ferritic cast irons for cyclic thermal stress

16

S U CH Á N EK , J .

Trendy vývoje bílých otěruvzdorných litin

Development trends of abrasion-resistant white cast irons

21

S U CH Á N EK , J .

Abrazivní opotřebení bílých chromových litin

Abrasive wear of white chromium cast irons

ODBORNÉ RECENZOVANÉ ČLÁNKY

Do sazby 16. 1. 2017, do tisku 16. 2. 2017. Náklad 500 ks Inzerci vyřizuje redakce

Specialized peer-reviewed articles

26

V L A S Á K , T. – N EU M A N N OVÁ , Š. – H A K L , J . – ČECH J . – H AV E L KOVÁ , L .

vedoucí redaktorka l editor-in-chief Mgr. Milada Písaříková

Porovnání vlastností tří martenzitických ocelí pro vysoké teploty

Comparison of properties of three martensitic steels for high temperatures

redakční a jazyková spolupráce editorial and language collaboration Edita Bělehradová Mgr. Helena Šebestová Mgr. František Urbánek redakční rada l advisory board prof. Ing. Dana Bolibruchová, Ph.D. Ing. Jan Čech, Ph.D. Ing. Martin Dulava, Ph.D. prof. Ing. Tomáš Elbel, CSc. Ing. Štefan Eperješi, CSc. Ing. Jiří Fošum Ing. Josef Hlavinka prof. Ing. Milan Horáček, CSc. Ing. Jaroslav Chrást, CSc. Richard Jírek Ing. Václav Kaňa, Ph.D. Ing. Radovan Koplík, CSc. doc. Ing. Antonín Mores, CSc. prof. Ing. Iva Nová, CSc. Ing. Radan Potácel doc. Ing. Jaromír Roučka, CSc. prof. Ing. Karel Rusín, DrSc. prof. Ing. Augustin Sládek, Ph.D. prof. Ing. Karel Stránský, DrSc. Ing. František Střítecký doc. Ing. Jaroslav Šenberger, CSc. Ing. Jan Šlajs Ing. Ladislav Tomek doc. Ing. Iveta Vasková, Ph.D. Ing. Zdeněk Vladár (předseda)

Chunky grafit ve struktuře austenitické litiny (s. 8)

Mikrostruktura bílé chromové litiny Cr27Mo (s. 17)


S

SLÉVÁRENSTVÍ č. 1– 2 / 2017

Í V 16 ST 20 N D E C ÁR V LÉ

3 – 4 / 2 017 | a d i t i v n í v ý r o b a | a d d i t i v e m a n u f a c t u r i n g

1–2/2017

Vysoce účinné nátěry pro formy a jádra. J o s e f H l a v i n k a

jsou při prvním kontaktu s taveninou propustné plynům, poté ale plně působí proti výronkům a penetraci již od tloušťky vrstvy 250 μm (obr. 6).

Setkání manažerů pořádané společností MAGMA v Kunětické Hoře

Obr. 6.

Redukovaná tloušťka vrstvy nátěru u Arkopalu

Obr. 3.

Obr. 2.

Obr. 7.

Stanice pro automatickou přípravu nátěrů vyrobená firmami HA a OAS

Council meeting CAEF v Birminghamu Ing. Josef Hlavinka

Obr. 4 a 5.

Ve dnech 24.–25. listopadu 2016 se uskutečnilo jednání Evropské slévárenské asociace (CAEF), kterého se zúčastnil výkonný ředitel Svazu sléváren ČR Ing. Josef Hlavinka (obr. 1). Jednání řídil M. N. Akdas z Turecka, současný prezident CAEF. Na setkání, kde se hodnotil rok 2016 a projednával se plán činností na rok 2017, bylo přítomno 20 členů z 15 zemí Evropy (obr. 2). Mezi stěžejní činnosti letošního roku budou patřit následující oblasti:

Podstatně zredukované obsahy uhlíku a emisí BTEX u nových systémů cold box

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

39

39

Obr. 1.

Ing. Škabrada, ředitel hutí Metal Trade COMAX, a. s., Velvary, (vpravo) a Ing. Hlavinka

ALUMINIUM 2016 – 11. světový veletrh a kongres Ing. Radan Potácel T E P L O T E C H N A P R Ů M Y S L O V É P E C E , s . r. o ., O l o m o u c

Každý návštěvník, který se zúčastnil světového veletrhu ALUMINUM 2016, je- hož 11. ročník se uskutečnil ve dnech 29. 11. – 1. 12. 2016, zjistil již při prvních krocích po výstavních halách, že se jedná o odbornou technickou výstavu. Tradičním místem konání veletrhu, který je pořádán od roku 1997, je výstaviště v Düsseldorfu. Jedná se o největší výstavu v Evropě se zaměřením na výrobu, zpracování a produkci dílů ze slitin hliníku. Veletrh dle údajů výstaviště navští-

Obr. 1.

Stánek společnosti Constellium Extrusions Děčín, s. r. o.

Obr. 3.

Obr. 2.

Stánek společnosti Metal Trade Comax, a. s.

Stánek společnosti Strojmetal Aluminuim Forging, s. r. o.

Art castings

Jihočeský zvonař Michal Votruba Obr. 4.

Obr. 5.

Stánek společnosti Martinrea Honsel GmbH

Ing. Josef Hlavinka v ýkonný ředitel SSČR

Ing. Jiří Fošum

Rozpracovaná forma zvonu pro Rataje (falešný zvon s nažehlenou vrstvou vosku a reliéfem)

Filtrační stanice

47

47

Obr. 6.

Zvonařská dílna v Myslkovicích

ského. Pak nastoupil na Vyšší průmyslovou školu restaurátorskou v Písku – obor restaurování kovů, kde získal další zkušenosti s obnovou historických zvonů, které se mimo jiné věnuje dodnes. S vlastní výrobou začal pokorně od menších zvonů užívaných jednotlivě v kaplích a obecních zvonicích. Zvony formoval a odléval zpočátku na zahradě rodinného domu, později také přímo v místě

Odlévání zvonu

Reliéf zvonu pro Rataje

Zvon – Panna Maria pro vodní hrad Švihov

Reliéf Glöckelberg na zvonu Engelmar pro svitavský kostel sv. Jiljí

Stánek společnosti Thoni Alutec Sp. z o. o.

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ún o r 2017 . 1–2

Tel.: +420 558 307 511/ www.foseco.cz

63

63

určení, po vzoru historických vagantních zvonařů. V roce 2014 vybudoval novou kompletní zvonařskou dílnu, obsahující tavicí pec, formovací jámu, jeřáb o nosnosti 3200 kg a další potřebná zařízení. Formuje „klasickým“ způsobem šablonováním trojdílného zvonu (jádro – falešný zvon – plášť) do hlinito-jílové postupně vysušované formovací směsi obsahující tradiční přísady. Zároveň s vlastním tělesem zvonu je odlita šestiuchá koruna. Výtvarná výzdoba zvonu – nápisy a reliéfy – se vytvářejí rovněž tradičně ze včelího vosku, v poslední době ve spolupráci s akademickým sochařem Václavem Hrůzou ze Soběslavi.

Foseco. Přidej se k nám. Reliéf zvonu sv. Josef pro Dolní Bukovsko

Obr. 2.

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ún o r 2017 . 1–2

Zvony: sv. Mikuláš a sv. Václav

Českobudějovická diecéze má na svém území minimálně od roku 2011 vlastní produkci zvonů. Je to zásluhou Michala Votruby (*1989), který v historické obci Myslkovice u Soběslavi postupně vybudoval vlastní zvonařskou dílnu. Už jako školák si zamiloval věže a zvony, které zkoušel se svým otcem odlévat z hliníku či olova. Tím začala jeho dlouhá cesta pokusů a omylů. Nastoupil do střední průmyslové školy – dříve slévárenské – v Brně na obor umělecké zpracování kovů – umělecké odlévání. Jako maturitní dílo odlil zvon Jana Amose Komen-

O dlitk y slévárny Mar tinrea Honsel GmbH

jména na automobilový a letecký průmysl, ale celkově na produkci dílů a konstrukcí z lehkých materiálů. Průměrná hmotnost dílů ze slitin hliníku je na úrovni 140 kg v každém automobilu vyrobeném v Evropě. Velmi zajímavou expozicí byl stánek firmy Martinrea Honsel GmbH (obr. 4), která se zaměřuje na výrobu odlitků pro automobilový průmysl, s ukázkou bloků motorů pro Mercedes, Ford či Daimler (obr. 5). Další velmi zajímavou expozicí byl stánek firmy Thoni Alutec Sp. z o. o. (obr. 6) se zaměřením na produkci velkých a objemných hliníkových odlitků (obr. 7). Z velkého množství vystavovatelů různých technologických zařízení určitě stojí za zmínku expozice firmy Promeos

Informace z členské základny

Od letošního ročníku zařazujeme do rubriky Zprávy SSČR část Informace z členské základny, kde se s vámi bu-

A ať se práce daří!

Umělecké odlitky

U M ĚLECK É O DL I TK Y

v ýkonný ředitel SSČR

Zástupci jednotlivých členských organizací CAEF na setkání v Birminghamu

– životní prostředí (revize BAT, BREF, CO2 limity, NepSiO2 atd.); – věda a výzkum, kvalifikovaná pracovní síla a vzdělávání; – statistické a ekonomické ukazatele v jednotlivých zemích (výroba, ceny energií, materiálové zaměření apod.). Požadavky trhu dle materiálového zaměření budou nadále projednávány v odborných komisích, kterých má právo se zúčastnit každý ze členů národních slévárenských asociací. Rozpis termínů a místa setkání jsou zveřejněna na webových stránkách svazu www.caef.org/. Děkujeme našim členům, kteří se průběžně některých komisí účastní. Případné nové zájemce je možné na jednání nominovat.

Foundry fairs

vilo téměř 25 000 návštěvníků z řad odborné veřejnosti a to nejen z Evropy. V porovnání s předchozími ročníky byla tato výstava nejvíce exponovaná jak z hlediska počtu vystavovatelů, tak i počtu návštěvníků. Počet vystavovatelů se v tomto ročníku vyšplhal na rekordní číslo 992 vystavovatelů z 58 zemí světa. Velký počet vystavujících firem byl nejen z tradičních oblastí Německa a Itálie, ale také z Číny, Turecka nebo Španělska. Počet vystavovatelů vzrostl v porovnání s prvním ročníkem vele- trhu téměř pětkrát a počet návštěvníků čtyřikrát. Souběžně s veletrhem se také konal kongres pod záštitou German Confederation of the Aluminium Industry, který prezentuje nové poznatky a technologie v této oblasti. Nejvýznamnějšími vystavovateli působícími v České republice byli Alfun, a. s., Constellium Extrusions Děčín, s. r. o., (obr. 1), Metal Trade Comax, a. s., (obr. 2) a Strojmetal Aluminium Forging, s. r. o., (obr. 3). Vystavovatelé představili na veletrhu nejnovější technologie, procesy, výrobky a další navazující produkty využívané průmyslovým odvětvím zaměřeným na zpracování slitin hliníku. Spektrum vystavených finálních výrobků ukázalo velké množství inovativních technolo- gických řešení se zaměřením nejen ze-

VŠEM SLÉVAČŮM ŠŤASTNÝ NOVÝ ROK.

J i ř í F o š u m

R a d a n P o t á c e l

Slévárenské veletrhy

S L É VÁ R EN SK É V EL E T R H Y

je se pórovitost. První případ použití máme již i v České republice. – Nátěry – snížení hmotnosti odlitků jako dominující trend je úzce spojeno také s použitím inovativních nátěrů, které

Ing. Josef Hlavinka na jednání CAEF

Zástupce SSČR Ing. Hlavinka při prezentaci

setkání bylo informovat o možnostech využití simulačního programu MAGMASOFT při odlévání. Zajímavé byly obzvlášť praktické zkušenosti s využitím programu MAGMA z úst zástupců sléváren. Simulace se stává významným pomocníkem našich sléváren. V oblasti technologie začíná zaujímat nenahraditelné místo, které se odráží v ekonomice, produktivitě či kvalitě vyráběných odlitků. Děkujeme společnosti MAGMA za pozvání.

Stále stoupající regulace ve slévárenství

– Cold box systémy (obr. 4 a 5) s vysokým anorganickým podílem Si, čímž dochází i k minimalizaci vad odlitků způsobených uhlíkem. – Hot box a warm box – i zde existuje inovativní výrobek Cleantech jako dvousložkový systém z močovinové

Obr. 1.

deme dělit o zajímavé informace o možnostech, dovednostech a umu našich členů. Věříme, že tyto zprávy budou pro čtenáře přínosné. Jako první přinášíme zajímavé postřehy z návštěvy společnosti Metal Trade COMAX, a. s., Velvary. Výrobním závodem nás provázel Ing. Škabrada, ředitel hutí (obr. 1). Hutní provoz se věnuje výrobě slitin a předslitin neželezných kovů na bází hliníku a mědi. Historie výroby sahá do 30. let minulého století; dnešní moderní výroba slitin však probíhá za využití nejnovějších technologií tavení v plynových a indukčních pecích. Při tavení se používají převážně recyklované suroviny neželezných kovů, které jsou před zpracováním podrobeny přísné vstupní kon- trole, třídění a případně odstraňování organických látek, aby bylo zpracování odpadů co nejšetrnější k životnímu prostředí.

Z P R ÁV Y S VA Z U S L É VÁ R E N Č E S K É R E P U B L I K Y

– Moderní manipulační zařízení pro naše chemické produkty – příkladem je stanice pro automatickou přípravu nátěrů, vyvinutá společně firmami OAS a HA (obr. 7).

F I R E M N Í P RZE ZPERNATXAEC E

Za tvrdých podmínek globální konkurence ekologických předpisů neustále přibývá a jsou stále přísnější – podle [3] slévárenství reglementovalo v časovém obdo- bí 1865 až 1970 kolem 20 zákonů, v období 1971 až 1985 to bylo 94 zákonů a od roku 1986 do dnešního dne vzrostl tento počet na více než 800 zákonů (obr. 3). K tomu připočtěme ještě 2800 předpisů a 4700 správních rozhodnutí. Hraniční hodnoty se neustále snižují [3]. Tak např. u benzolu od roku 1961 z 25 na aktuálně 1 mg/m3 a u formaldehydu z 5 na 0,1 mg/m3. Slévárenská chemie se tomu snaží čelit novými trendy a vývojem nových produktů, jako např.:

složky rozpuštěné ve vodě, která reaguje s latentní kyselinou a úspěšně se již používá při lití hliníku, a také jako třísložkový systém pro litinu, u kterého močovinová složka rozpuštěná ve vodě reaguje s přírodním polymerem ke zvýšení termostability a pevnosti a latentní kyselina funguje jako tvrdidlo. – Nové systémy furanových pryskyřic s aktivátory se sníženým obsahem síry. – Anorganické pojivové systémy jako Cordis, u kterého modifikovaný silikátový roztok smíchaný s aditivem Anorgit (syntetická anorganická přísada) želuje při současném zvyšování teploty s reaktivním podílem aditiva a tvoří se trojrozměrná mřížková konstrukce. Tento systém je plně bezemisní a netvoří se při něm žádné kondenzáty, čímž roste produktivita, zlepšuje se životnost pracovních nástrojů a snižu-

Zvon sv. Vojtěch

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

Legované litiny

Vý voj slévárenského průmyslu z pohledu globálního dodavatele chemických přípravků S. Ivanov a kol.

Technologické a ekologické v ý z v y p r o ev r o p s k ý s l évá r e n s k ý p r ů my s l a t r e n d y ve s l évá r e n s ké c h e m i i [ 3]

71

HACZ_Slevarenstvi_obalka_230x317_d.indd 1

71

PŘEKLADY

Translations

30

RÖHRIG, K.

Legovaná litina – 25. díl. Vliv legujících prvků na vlastnosti litiny

Alloyed cast iron—25th part. Influence of alloying elements on the properties of cast iron

Z PRAXE

Articles oriented to practice

36

V R CH OTOVÁ , V.

Motivace mladé generace pro práci ve slévárenství a strojírenství

FOSECO, Ostrava

FIREMNÍ PREZENTACE

Presentations of companies

38

Vývoj slévárenského průmyslu z pohledu globálního dodavatele chemických přípravků (Hüttenes-Albertus CZ, s. r. o.)

in ze r c e

26.01.17 11:09

OBÁLKA Cover Hüttenes-Albertus CZ, s. r. o., Děčín MAGMA GmbH, Pardubice

RUBRIKY

Sections

43

Roční přehledy | Annual overviews

46

Zprávy Svazu sléváren České republiky | News from the Association of Foundries of the Czech Republic

Ediční plán Slévárenství 2017 CD 2016

INZERCE Advertisements 1

ACESO PRAHA, s. r. o.

29

De-Metal, a. s., Uničov

53

MERATECHNIK, Ivanovce, Slovensko

SSČR, profesní vzdělávání pracovníků

Zprávy Svazu modeláren České republiky | News from the Association of Pattern Shops of the Czech Republic

51

Zprávy České slévárenské společnosti | News from the Czech Foundrymen Society

20

Technické muzeum v Brně

54

Zprávy Spolku přesného lití | News from the Czech Investment Casting Association

55

Diskuzní fórum | Discussion forum

50

VUT v Brně

58

Transactions AFS

59

Slévárenská výroba v zahraničí | Foundry production abroad

62

Kalendář akcí | Schedule of events

63

Slévárenské veletrhy | Foundry fairs

64

Výzkum, vývoj, programy a projekty | Research, development, programs and projects

65

Vysoké školy informují | Information from universities

66

Vzdělávání | Education

66

Publikace | Publications

67

Zajímavosti | Curiosities

68

Zahraniční slévárenské časopisy | Foreign foundry journals

69

Ze zahraničních časopisů | From the foreign journals

71

Umělecké odlitky | Art castings

72

Blahopřejeme | Congratulations

72

Vzpomínáme | Commemorations

48

25


ÚVODNÍ SLOVO

Zdeněk Vladár

Slévárenství a svaz v dalším roce své existence Milí čtenáři, dovolte mi, abych vás pozdravil v novém roce 2017 a abych vám poděkoval za zájem o obor slévárenství a aktivním přispěvatelům za spolupráci v uplynulém roce. Přestože toto číslo se vám dostává do rukou v době, kdy většina z nás již udělala za rokem 2016 pomyslnou tlustou čáru a žije novým rokem 2017, dovolil bych si za uplynulým rokem malé ohlédnutí.

Ing. Zdeněk Vladár prezident Svazu sléváren České republiky předseda redakční rady časopisu Slévárenství

Rok 2016 byl celkově pro českou ekonomiku úspěšný. I přes určité zpomalení tempa ekonomického růstu se máme stále lépe. Nezaměstnanost klesá, je v současné době nejnižší v celé Evropské unii, životní úroveň postupně roste. Hlavním a tradičním tahounem ekonomiky zůstává automobilový průmysl, který tak s sebou táhl i navazující odvětví. Ostatní průmysl včetně slévárenství ovšem již na tom tak dobře není a zvlášť druhá polovina roku přinesla ochlazení poptávky po odlitcích ze slitin železa a zde očekáváme další pokles celkové produkce odlitků. Naštěstí u odlitků ze slitin neželezných kovů je situace pořád velmi dobrá a předpokládáme opětovný nárůst celkové výroby.

aktivní účasti jako spoluvystavovatele v rámci stánku svazu. Aktivní účastí na jednáních Svazu průmyslu a dopravy ČR dokazujeme, že náš obor patří neodmyslitelně k průmyslové výrobě ČR. Aktivní účast na jednáních MŽP či CAEF ohledně jednotlivých složek životního prostředí, především o odpadech a ochraně ovzduší, nám dává možnost reagovat na připravované návrhy zákonů, a tím se podílet na vytváření přijatelných a hlavně konkurenceschopných podmínek výroby odlitků u nás. Neodmyslitelnou činností naší asociace byla vzájemná komunikace s členskou základnou, která nám dává náměty a směruje naši práci. Vše, co se nám daří zajišťovat v rámci legislativy, se týká celého oboru, nikoliv jen členů svazu.

Co očekáváme od roku 2017? Vnější prostředí zůstává hlavním rizikem pro pokračování příznivého vývoje české ekonomiky i v roce 2017. Rok 2017 bude politicky velmi nestabilní; v  řadě zemí proběhnou volby (Nizozemsko, Francie, Německo) a průzkumy ukazují, že ve všech uvedených zemích jsou zatím nejsilnější strany, které usilují o to, aby tyto země opustily EU. Po referendu v Itálii je situace obdobná. Zatím není jasné, jaký bude mít vliv na ekonomiku EU a ve světě i vyjednávání konkrétních podmínek o brexitu nebo počínání nově zvoleného prezidenta USA.  To všechno jsou vnější okolnosti, které mají výrazný potenciál ovlivnit i ekonomický vývoj v České republice. Především přinesou určitou  nejistotu na finančních trzích, mohou ovlivnit měnové kurzy a mohou také způsobit odkládání investic podniků. Na druhé straně pro vývoj ekonomiky v  ČR, zda dojde ke zrychlení růstu, bude důležité, jestli se naplní očekávání zvýšeného čerpání z evropských fondů, které by uvolnilo řadu projektů. Navíc během roku 2017 ČNB uvolní kurz koruny. Ta posílí, což zbrzdí růst ekonomiky a firmám zaměřeným na export výrazně zhorší podmínky uplatnění na zahraničních trzích. Velký význam pro uplatnění na trhu bude mít i vývoj cen vstupních surovin a materiálů. Ceny jsou dlouhodobě na nízké úrovni a lze tedy očekávat jejich růst, který se samozřejmě odrazí i v cenách odlitků. Trh práce narazil na své možnosti. Zásadním faktorem růstu HDP v ČR tak bude právě nedostatek pracovní síly. Firmy budou chtít najímat nové zaměstnance, ale bude stále těžší je najít. V průmyslu, ve výzkumu i vývoji, v technických oborech i ve službách. Tam všude se budou firmy o pracovníky přetahovat.

Svaz sléváren ČR a rok 2017 V roce 2017 budeme samozřejmě pokračovat v naplňování Programového prohlášení. Prioritními oblastmi zůstávají oblast činnosti svazu jako zástupce zájmů všech sléváren při jednáních na ministerstvech (MPO, MŽP apod.), oblast podpory proexportních aktivit našich členů a oblast vzdělávání pracovníků sléváren a obecně podpora technického školství formou projektů vzdělávání a rozšiřování povědomí a zavádění konceptu Průmysl 4.0 v našem oboru. Pod těmito oblastmi vidíme především vytvoření podmínek slévárnám, aby v dnešní turbulentní době byly konkurenceschopné. Zkrátka chceme, aby měl náš obor nejen významnou historii, ale také nadějnou budoucnost. Pevně věřím, že v  těchto zásadních aktivitách nás i nadále podpoří a případně nám i pomohou všichni, kterým není náš obor lhostejný.

Svaz sléváren ČR a rok 2016 Svaz sléváren ČR v roce 2016 pokračoval v naplňování Programového prohlášení. Významnou činností bylo pokračování v aktivitách oblasti projektů vzdělávání a technického školství. Ve spolupráci s  jednotlivými slévárnami jsme zabezpečovali řadu odborných školení zaměřených na potřeby dané společnosti. Prostřednictvím MPO, SP ČR či CzechTrade jsme nadále podporovali proexportní aktivity našich členů, a to zejména v účastech na veletrzích. Velmi dobrou úroveň měl veletrh FOND-EX, na kterém jsme ukázali, že i v našem oboru se stále více projevuje zapojení automatizace, robotizace a digitalizace. Opět jsme nabídli členům možnost

4

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

Nyní mi dovolte, abych před závěrem mého úvodníku připomenul jednu z významných událostí, týkající se samotného časopisu Slévárenství. S  koncem roku 2016 odešla do důchodu vedoucí redaktorka Mgr. Helena Šebestová. Chtěl bych jí touto cestou vyslovit poděkování za dlouholetou profesionální a kvalitní práci. Do redakce přišla v roce 2004 jako redaktorka časopisu a od roku 2005 nastoupila na pozici vedoucí redaktorky. Významnou měrou se zasloužila o zvýšení grafické úrovně časopisu i ekonomické efektivity vydávání časopisu a reprezentovala časopis i svaz na různých slévárenských akcích (Slévárenské dny, FOND-EX). I přes plnění náročných úkolů si vždy zachovávala velice vstřícný a lidský přístup. S časopisem bude i po odchodu do důchodu nadále spolupracovat, za což jsme vděčni. Do další životní etapy přejeme hodně úspěchů, zdraví a osobní pohody. Závěrem mi dovolte, abych také vám všem do dalších měsíců roku 2017 popřál hodně úspěchů, zdraví a osobní pohody, optimizmu, podnikatelského štěstí a pokud možno samá dobrá rozhodnutí.


Vá c l a v K a ň a

ÚVODNÍ SLOVO

Legovaná litina – perspektivní a konkurenceschopný materiál Ing. Václav Kaňa, Ph.D. o d b o r n ý g a r a n t S l é v á r e n s t v í 1 – 2 / 2 017

Vážení čtenáři, toto nové dvojčíslí odborného časopisu Slévárenství, které se vám právě dostalo do rukou, je věnováno legovaným litinám. Jedná se o velmi zajímavou a perspektivní skupinu materiálů, které svými užitnými vlastnostmi mohou konkurovat legovaným ocelím a přitom výroba odlitků z nich je často jednodušší a realizovatelná i v běžných slévárnách litin. Je tedy škoda, že jsou legované litiny někdy trochu opomíjeny a často leží mimo oblast zájmu sléváren. Částečně o tom svědčí i fakt, že tomuto tématu dosud nebylo věnováno samostatné číslo. Pokusili jsme se tedy tento dluh vůči odborné slévárenské veřejnosti splatit a předkládáme vám několik odborných článků pojednávajících o různých skupinách legovaných litin. Jedná se především o informační články, jejichž hlavním cílem je podat čtenáři základní informace o vlastnostech a použití dané skupiny legovaných litin. Pro zájemce o hlubší proniknutí do této problematiky jsou vždy připojeny použité literární zdroje, které jsou bohatou studnicí dalších informací. První z těchto článků s názvem Výroba a vlastnosti austenitických litin, jehož autorem je Ing. Václav Kaňa, Ph.D., se zabývá skupinou vysokolegovaných litin, kde je hlavním legujícím prvkem nikl. Tyto litiny jsou známy také pod obchodním názvem Ni-Resist. Příspěvek shrnuje jejich základní vlastnosti a použití a také některé specifické problémy spojené s jejich výrobou. Druhý článek, Feritické litiny pro cyklické teplotní namáhání od doc. Ing. Jaromíra Roučky, CSc., pojednává o litinách označovaných jako SiMo, tedy legovaných křemíkem a molybdenem. Popisuje výhody jejich použití pro odlitky vystavené cyklickému tepelnému namáhání v oxidačně-korozním prostředí. Typickými představiteli takovýchto odlitků jsou součásti výfukových systémů spalovacích motorů.

V dalším příspěvku Trendy vývoje bílých otěruvzdorných litin se autor prof. Ing. Jan Suchánek, CSc., věnuje karbidickým litinám legovaným chromem a dalšími prvky. Tyto materiály vynikají vysokou odolností proti opotřebení a nalézají široké uplatnění především u odlitků vystavených intenzivní abrazi a erozi. Tuto problematiku podrobněji rozvádí prof. Ing. Jan Suchánek, CSc., i ve svém dalším tematicky zaměřeném odborném článku Abrazivní opotřebení bílých chromových litin. Recenzované články z oblasti legovaných litin doplňuje příspěvek autorů Ing. Tomáše Vlasáka, Ph.D., a kol. na téma Porovnání vlastností tří martenzitických ocelí pro vysoké teploty. Popisuje experimentální výsledky dlouhodobých zkoušek mechanických vlastností za zvýšených teplot u ocelí P91, P92 a CB2. V části Překlady vám pak přinášíme jeden ze série článků z časopisu Giesserei-Praxis od autora Dr.-Ing. Klause Röhriga Legované litiny, pojednávající o vlivu různých legujících prvků na vlastnosti litin. Celá tato série o legovaných litinách je velmi zajímavá a jistě stojí za přečtení. Pro zájemce jsou v Informačním středisku Svazu sléváren ČR k dispozici i ostatní články tohoto seriálu. V sekci Z  praxe pak najdete příspěvek autorky Ing. Věry Vrchotové na stále živé a velice diskutované téma Motivace mladé generace pro práci ve slévárenství a strojírenství. Následují tradiční rubriky časopisu s rozmanitými zprávami ze slévárenských spolků a dalšími sděleními. Přeji vám příjemné čtení a doufám, že zde naleznete mnoho zajímavých a užitečných informací. A jelikož je toto číslo první v novém roce, chtěl bych všem slevačům popřát v roce 2017 mnoho osobních i pracovních úspěchů.

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

5


V. K a ň a V ý r o b a a v l a s t n o s t i a u s t e n i t i c k ý c h l i t i n

L EG OVA N É L I T I N Y

Výroba a vlastnosti austenitických litin Production and properties of austenitic cast irons Received: 29.11.2016 Received in revised form: 13.12.2016 Accepted: 16.12.2016 669.15-196 : 539.3/.5 alloyed cast iron—mechanical properties

Austenitic cast irons are an interesting group of materials characterized by specific proper ties with which they are approaching the austenitic stainless steels and with favourable foundr y charac teristics approaching the common graphitic cast irons. Among their advantages are e.g. the excellent corrosion resistance, refrac toriness and creep proper ties or some of the notable physical charac teristics. Austenitic cast irons are counted among the high-alloy cast irons, where the main alloying element is nickel. Struc ture is made up of a homogeneous austenitic matrix in which the graphite is located most of ten separated in the form of balls. In addition to it the grades with chromium content have carbides in their struc ture. In the assor tment of austenitic cast irons there are also grades with graphite separated in the form of lamellae; they used to be alloyed besides nickel with copper too.

Ú vo d Austenitické litiny jsou zajímavou skupinou materiálů vyznačující se specifickými vlastnostmi, jimiž se blíží austenitickým korozivzdorným ocelím, a přitom s výbornými slévárenskými vlastnostmi blížícími se běžným grafitickým litinám. Mezi jejich přednosti patří např. výborná korozivzdornost, žárovzdornost i žáropevnost či některé význačné fyzikální vlastnosti. Austenitické litiny patří mezi vysokolegované litiny, kde hlavním legujícím prvkem je nikl. Struktura je tvořena homogenní austenitickou matricí, v níž je uložen grafit vyloučený nejčastěji ve formě kuliček. U značek s obsahem chromu jsou navíc ve struktuře obsaženy karbidy. V sortimentu austenitických litin jsou i značky s grafitem vyloučeným ve formě lupínků, ty bývají legovány vedle niklu i mědí. Tento příspěvek si klade za cíl v krátkosti seznámit čtenáře se základními druhy vyráběných austenitických litin, s jejich vlastnostmi, použitím a také nastínit hlavní problémy při výrobě odlitků z tohoto zajímavého materiálu. H i s t o r i e a u s t e n i t i c k ýc h l i t i n Nikl byl objeven v roce 1751. První pokusy o zlepšení vlastností litin legováním niklem byly prováděny na konci 18. století. Na začátku 19. století byly provedeny detailnější studie zabývající se vlastnostmi litin legovaných niklem, nicméně studiu struktury ani její klasifikaci nebyla věnována pozornost. Základní výzkum austenitických litin byl prováděn v letech 1925 až 1930 v USA a v Anglii. Bylo zjištěno, že litiny s vysokým obsahem niklu mají i při pokojové teplotě austenitickou matrici. Dále byl zkoumán vliv křemíku na strukturu a také možnost náhrady části niklu mědí [1]. Vlastní výrobu austenitické litiny zavedla americká společnost International Nickel právě v letech 1925 až 1930, a to pod obchodním názvem Ni-Resist [2]. Austenitické litiny jsou normovány prakticky ve všech vyspělých státech světa. V Německu dle DIN 1694, v Británii dle BS 3468, ve Francii dle NF A32-301, v Austrálii dle AS-1833, v Japonsku dle JIS G 5510 a také dle mezinárodní normy ISO 2892. V České republice je v platnosti evropská norma ČSN EN 13835, Slévárenství – Austenitické litiny. Nejstarší normou zabývající se austenitickými litinami je americká ASTM A 439. I v našich slévárnách je velmi často užíváno značení dle této normy a je použito i v tomto příspěvku. C h e m i c ké s l o ž e n í a u s t e n i t i c k ýc h l i t i n

Ing. Václav Kaňa, Ph.D. V U T v B r n ě, F S I , Ú S T, o d b o r s l é v á r e n s t v í B r n o U n i v e r s i t y of Te c hn o l o g y, Department of Foundry Engineering k a n a @ f m e.v u t b r.c z

6

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

Austenitické litiny jsou legovány především niklem a dále je vždy obsažen uhlík a křemík. Vedle těchto hlavních legur bývají v jednotlivých vyráběných značkách austenických litin obsaženy i jiné legující prvky. Na obr. 1 je zachycena typická struktura austenitické litiny bez obsahu karbidotvorných prvků a na obr. 2 pak struktura materiálu legovaného chromem. Níže jsou uvedeny nejdůležitější legující prvky spolu s krátkým popisem jejich vlivu na mechanické, fyzikální či jiné vlastnosti austenických litin. Nikl – jako hlavní legující prvek je obsažen vždy. Jeho obsah se pohybuje v rozmezí cca 12 až 37 % (dle ASTM A 439 viz tab. I). Nikl zvyšuje pevnost a tažnost, zatímco mez kluzu a tvrdost ovlivňuje jen málo. Změnou koncentrace niklu lze měnit tepelnou roztažnost litiny. Část niklu může být nahrazena jinými austenitotvornými prvky, jako je měď či mangan [3]. Jak již bylo uvedeno, ve struktuře austenických litin je požadována homogenní austenitická matrice. Pouze u některých


V ý r o b a a v l a s t n o s t i a u s t e n i t i c k ý c h l i t i n V. K a ň a

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

7

L EG OVA N É L I T I N Y

se vyloučilo maximum grafitu [8]. Vyšší obsah uhlíku na jedné straně zlepšuje dosazování litiny, na druhé straně se lepších pevností a tažností dosahuje při nižším obsahu uhlíku. Uhlík však současně s křemíkem zvyšuje náchylnost litiny k vylučování chunky grafitu [3]. Výpočet uhlíkového ekvivalentu u austenitické litiny je komplikován vysokým obsahem legujících prvků, zejména niklu. Nikl totiž zvyšuje aktivitu uhlíku (ε = +2,9 [9]), a proto snižuje jeho rozObr. 1. Struktura austenitické litiny bez Obr. 2. Struktura austenitické litiny s ob- karbidotvorných prvků pustnost v litině, takže se eutektická sahem 1,7 % Cr Fig. 1. Structure of austenitic cast iron Fig. 2. Structure of austenitic cast iron with koncentrace uhlíku posunuje k nižším without carbide-forming elements the content of 1.7 % Cr hodnotám koncentrace uhlíku. V literatuře jsou uváděny empirické rovnice, které uvažují vliv křemíku a niklu. Pro stanovení uhlíkového ekvivalentu v ausznaček je přípustný obsah karbidů. Chceme-li austenitickou tenitických litinách se doporučuje používat následující rovnici matrici zajistit a zamezit tím případné korozi pod napětím, pak [1], [2], [3], [6], [7], [13] a [14]: by složení litiny mělo odpovídat následujícímu vzorci pro výCe = % C + 0,33 · % Si + 0,047 · % Ni − 0,0055 · % Ni · % Si počet niklového ekvivalentu [3], [5], [6]: (2) (1) Niekv. = % Ni + % Cr + 2 · % Mn > 23,5 Obsah uhlíku je navíc omezen eutektickou koncentrací. U těžV případě, že tato rovnice není splněna, hrozí nestabilita auských odlitků, zejména s masivní tloušťkou stěn, hrozí při přetenitu a jeho transformace na martenzit při nízkých teplokročení jeho eutektické koncentrace nebezpečí flotace grafitu. tách, příp. i při pokojové teplotě a zejména pak při spolupůKřemík – snižuje tvorbu karbidů a do austenitické litiny se sobení mechanického namáhání [6]. Platnost kritéria dle rovpřidává podle tloušťky stěny. V tlustostěnných odlitcích jsou nice (1) potvrzují jak uvedené literární zdroje, tak i praktické k dispozici jen velmi malé tolerance pro změny uhlíku, niklu zkušenosti z lití experimentálních taveb ve školní slévárně na a křemíku, které vyhovují podmínkám, za jakých nevzniká VUT v Brně. Při jeho splnění bylo vždy dosaženo homogenní chunky grafit [5]. Křemík je podobně jako u ostatních litin austenitické struktury. Více se problematikou stability austedůležitý při očkování litiny. K očkování se používají slitiny na nitické struktury v litém stavu, ale zejména pak ve stavu po bázi FeSi, ale bez obsahu KVZ, zejména ceru a bez vápníku. expozici zvýšeným teplotám zabývá literatura [1], [7], [8], [9], Z dalších legujících prvků může být v austenitické litině obsažen: [10]. Chrom – jeho rozpustnost v austenitické matrici je asi 0,5 %, Uhlík – snižuje teplotu likvidu, zlepšuje tekutost a způsobuje nad touto koncentrací se začnou vylučovat feromagnetické grafitizační expanzi, čímž zlepšuje dosazování litiny. Obsah karbidy typu (FeCr)3C a (FeCr)7C3, které zvyšují korozivzdornost, pevnost, otěruvzdornost a zlepšují vlastnosti za vysouhlíku má nejvýraznější vliv na licí vlastnosti, vylučování grafikých teplot [2]. Pokud jsou však karbidy vyloučeny ve formě tu a hustotu (těsnost) odlitků. Ukázalo se, že je dobré nastavit souvislého síťoví, pak dochází k výraznému poklesu mechanejvyšší možný obsah uhlíku, který je dovolen dle normy, aby nických vlastností materiálu. Přítomnost většího množství karbidů také značně zhoršuje obrobitelnost. Mangan – nedělá při výrobě austeniticTab. I. Chemické složení austenitické litiny s kuličkovým grafitem dle ASTM A 439 [4] ké litiny běžně žádné problémy, pokud Tab. I. Chemical composition of austenitic spheroidal graphite cast iron according to the ASTM A 439 standard [4] se jeho obsah drží pod přibližně 2 %. Při výrobě nemagnetických, zvláštních Označení Ni Cr Si Cu Mn C max. jiné druhů austenitické litiny, jako GGL-NiMn Ni-Resist D-2 18,0–22,0 1,75–2,75 1,0–3,0 0,5 max. 0,70–1,25 3,0 – 13 7 (Nomag) a GGG-NiMn 13 7 (Nod0,12–0,20 Ni-Resist D-2W 18,0–22,0 1,50–2,20 1,5–2,2 0,5 max. 0,5–1,5 3,0 umag) (značení dle DIN 1694), jejichž Nb obsah manganu se pohybuje kolem Ni-Resist D-2B 18,0–22,0 2,75–4,00 1,5–3,0 0,5 max. 0,70–1,25 3,0 – 6,5 %, může vysoký obsah manganu Nicrosilal 18,0–22,0 1,0–2,5 4,5–5,5 0,5 max. 0,5–1,5 3,0 – působit ve slévárnách vážné technické Spheronic potíže. Mangan ve vyšších koncentraNi-Resist D-2C 21,0–24,0 0,5 max. 1,0–3,0 0,5 max. 1,8–2,4 2,9 – cích tvoří karbidy, které se vyskytují obNi-Resist D-2M 22,0–24,0 0,2 max. 1,5–2,5 0,5 max. 3,75–4,50 2,6 – zvláště v litém stavu. Protože tyto karbiNi-Resist D-3A 28,0–32,0 1,0–1,5 1,0–2,8 0,5 max. 1,0 max. 2,6 – dy jsou nemagnetické, nemají nepříznivý Ni-Resist D-3 28,0–32,0 2,5–3,5 1,0–2,8 0,5 max. 1,0 max. 2,6 – vliv na požadovanou nižší magnetickou Ni-Resist D-4A 29,0–32,0 1,5–2,5 4,0–6,0 0,5 max. 0,5–1,5 2,6 – propustnost, ale zhoršují obrobitelnost Ni-Resist D-4 28,0–32,0 4,5–5,5 5,0–6,0 0,5 max. 1,0 max. 2,6 – odlitků [3]. Mangan nepřispívá ke zvýNi-Resist D-5 34,0–36,0 0,1 max. 1,0–2,8 0,5 max. 1,0 max. 2,4 – šení korozivzdornosti a jeho použití přiNi-Resist D-5B 34,0–36,0 2,0–3,0 1,0–2,8 0,5 max. 1,0 max. 2,4 – padá v úvahu jen u odlitků, u kterých se Ni-Resist D-5S 34,0–37,0 1,15–2,25 4,9–5,5 0,5 max. 1,0 max. 2,3 – požaduje nemagnetičnost, ale nevyNi-Resist D-6 12,0–14,0 0,2 max. 2,0–3,0 0,5 max. 6,0–7,0 3,0 – žaduje se korozivzdornost [5]. Přísada


L EG OVA N É L I T I N Y

V. K a ň a V ý r o b a a v l a s t n o s t i a u s t e n i t i c k ý c h l i t i n

manganu stabilizuje austenitickou strukTab. II. Chemické složení austenitické litiny s lupínkovým grafitem dle ASTM A 439 [4] turu. Cena manganu je v posledních Tab. II. Chemical composition of austenitic lamellar graphite cast iron according to the ASTM A 439 standard [4] desetiletích přibližně o řád nižší než cena niklu, takže náhrada části niklu mangaOznačení Ni Cr Si Cu Mn C max. jiné nem má u některých značek austeniticNiMn 13 7 12,0–14,0 0,2 max. 1,5–3,0 – 6,0–7,0 3,0 – kých litin především nezanedbatelný Ni-Resist 1 13,5–17,5 1,5–2,5 1,0–2,8 5,5-7,5 0,5–1,5 3,0 – ekonomický přínos. Ni-Resist 1b 13,5–17,5 2,5–3,5 1,0–2,8 5,5-7,5 0,5–1,5 3,0 – Měď – stejně jako mangan ji lze také Ni-Resist 2 18,0–22,0 1,5–2,5 1,0–2,8 0,5 max. 0,5–1,5 3,0 – použít jako náhradu za část drahého Ni-Resist 2b 18,0–22,0 3,0–6,0 1,0–2,8 0,5 max. 0,5–1,5 3,0 – niklu. Měď vykazuje omezenou rozpustNicrosilal 18,0–22,0 1,5–4,5 3,5–5,5 – 0,5–1,5 2,5 – nost v γ-železe v soustavách Fe-Ni-Cu Ni-Resist 3 28,0–32,0 2,5–3,5 1,0–2,0 0,5 max. 0,5–1,5 2,6 – a Fe-C-Cu, a to 3 % při 835 °C [1]. Uhlík Ni-Resist 4 29,0–32,0 4,5–5,5 5,0–6,0 0,5 max. 0,5–1,5 2,6 – její rozpustnost snižuje, zatímco nikl Ni-Resist 5 34,0–36,0 0,1 max. 1,0–2,0 0,5 max. 0,5–1,5 2,4 – a mangan ji zvyšují. Měď má omezenou Ni-Resist 6 18,0–22,0 1,0-2,0 1,5–2,5 3,5–5,5 0,5–1,5 3,0 1,0 Mo rozpustnost nejen v austenitu, ale dokonce i v tavenině [1]. V litinách s kuličkovým grafitem však měď ruší tvorbu kuličkového grafitu a prakticky se v těchto materiálech nepoNa tomto obrázku je navíc možno dobře porovnat velikost užívá, její použití je pouze u austenitických litin s lupínkovým a morfologii chunky grafitu s běžným kulovitým zrnem grafitu. grafitem [5]. Pro názornost je v tab. II uvedeno chemické Chunky grafit způsobuje výrazné zhoršení mechanických složení austenitické litiny s lupínkovým grafitem, kde je vidět, vlastností austenitické litiny, zejména pevnosti (až o 20 % [2]) že některé značky mohou obsahovat až 7,5 % mědi. a tažnosti (až o 50 % [2]), zatímco mez kluzu a tvrdost příliš Niob – může být přidáván pro zlepšení svařitelnosti austenitické ovlivněny nejsou [12]. Největší vliv na tvorbu chunky grafitu litiny. Legování niobem zamezuje tvorbě mikrotrhlin ve svaru. v austenitické litině má doba tuhnutí a vzájemný poměr obSvařitelnost při legování niobem je dále ovlivněna obsahem sahu niklu, uhlíku a křemíku. Pro zabránění vzniku chunky fosforu, hořčíku a křemíku. Optimální množství přidávaného grafitu se doporučuje nastavit chemické složení tak, aby odniobu doporučuje literatura počítat dle vzorce [5], [7], [10]: povídalo následujícímu vztahu [1], [2], [3], [6], [7], [13], [10]: % Nb ≥ 0,0286 · (% Si + 64 · % Mg − 5,6) + 8 · (% P − 0,025) (3) Pr o b l e m a t i ka v z n i k u c h u n k y g ra f i t u Vhodné chemické složení se musí volit také s přihlédnutím k nebezpečí tvorby chunky grafitu. Chunky grafit je nežádoucí degradovaná forma grafitu (obr. 3). Vzniká především v místech s dlouhou dobou tuhnutí, tedy v tepelných uzlech a v silnostěnných masivních odlitcích. Jeho přítomnost je dobře viditelná na opracované ploše po odstranění nálitků, kde se projevuje jako matná zóna na jinak čistém povrchu (obr. 4). Chunky grafit nebývá problémem jen u austenitické litiny, ale vyskytuje se i u masivnějších odlitků z litiny s kuličkovým grafitem (LKG), kde bývá často pozorován ve středových partiích a velkých tepelných uzlech. Má složitou, rozvětvenou morfologii, která je dobře patrná na obr. 5 pořízeném rastrovým elektronovým mikroskopem na hluboce leptaném vzorku LKG.

Obr. 3. Chunky grafit ve struktuře austenitické litiny [10] Fig. 3. Chunky graphite in structure of austenitic cast iron [10]

8

% C + 0,2 · % Si + 0,06 · % Ni < 4,4

Je-li na pravé straně výrazu číslo větší než 4,4, je vznik chunky grafitu velmi pravděpodobný. Tento vzorec platí pro odlitky s dobou tuhnutí do 40 min, je-li však doba tuhnutí kratší než 40 min, zvyšuje se přípustná hodnota z 4,4 na 4,5 a u tenkostěnných odlitků až na 5,0 [2]. Vztah nezohledňuje vliv doprovodných prvků. Přítomnost ceru a vápníku může vyvolat rovněž vznik chunky grafitu. K modifikaci je proto nutné používat slitiny s hořčíkem bez ceru a k očkování očkovadla bez ceru a vápníku. M e c h a n i c ké v l a st n o st i a u st e n i t i c ké li t i ny Mechanické vlastnosti jsou největší měrou ovlivněny kovovou matricí. Pevnost v tahu je u austenitické LKG podobná u všech značek. To je dáno právě austenitickou matricí, která je pro všechny druhy společná. Určitých změn pevnosti lze dosáhnout

Obr. 4. Chunky grafit na řezné ploše krychle o hraně 30 cm [8] Fig. 4. Chunky graphite on the cutting surface of the cube with the edge 30 mm

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

(4)

Obr. 5. Morfologie chunky grafitu v po- rovnání s klasickým kulovitým zrnem grafitu [12] Fig. 5. Morphology of chunky graphite in comparison with the traditional spherical graphite grain [12]


V ý r o b a a v l a s t n o s t i a u s t e n i t i c k ý c h l i t i n V. K a ň a

V l i v c h e m i c ké h o s l o ž e n í n a m e c h a n i c ké v l a s t n o s t i Z legujících prvků má největší vliv na mechanické vlastnosti austenitických litin chrom, resp. karbidy chromu, které začnou ve struktuře vznikat. V grafu na obr. 6 je znázorněn vliv koncentrace chromu na pevnost, tažnost a tvrdost pro odlitky kýlových bloků s tloušťkou 25 a 90 mm. Jak je zde vidět, s rostoucím obsahem chromu plynule vzrůstá tvrdost a Rp0,2. Tažnost a pevnost jsou zpočátku přídavkem chromu výrazně zvyšovány, ale při obsahu kolem 1 % chromu se dosahuje maxima a s dalším zvyšováním jeho koncentrace dochází k vylučování stále většího množství karbidů ve struktuře, důsledkem čehož je pak pozvolný pokles těchto mechanických vlastností. Při velmi nízkých koncentracích chromu, kdy je ve struktuře jen nepatrné množství karbidů, by se daly očekávat nejvyšší hodnoty především u tažnosti. Navzdory tomu však materiál vykazuje poměrně nízké hodnoty tažnosti, ale i pevnosti. Tento efekt je způsoben tím, že chrom má výrazný účinek na stabilitu austenitické matrice a při jeho zanedbatelných koncentracích (a není-li současně přítomen jiný prvek stabilizující austenit, viz vzorec (1)) se tato stává nestabilní. Vlivem plastické deformace při provádění tahové zkoušky pak část austenitu transformuje na martenzit, což má za následek zmíněné snížení pevnosti, ale zejména pak tažnosti [13]. Vliv chromu na mechanické vlastnosti austenitické litiny je sice velmi výrazný, nicméně vliv ostatních prvků, zejména niklu a křemíku, je třeba také brát v úvahu. Jedná se o grafitotvorné prvky a jejich vliv je opačný, než je tomu u chromu. Na obr. 7 je znázorněn vliv koncentrace niklu na mechanické vlastnosti. Jak je vidět, nikl způsobuje velmi výrazné zvyšování tažnosti. Zatímco při obsahu niklu kolem 18 % dosahuje materiál tažnosti přibližně 10 %, tak při obsahu asi 22,5 % Ni je již tažnost na hodnotách okolo 25 %. Pevnost s obsahem niklu rovněž roste, ovšem již ne tak

Tab. III. Hodnoty mechanických vlastností dle ASTM A 439 [4] Tab. III. Values of mechanical properties according to the ASTM A 439 standard [4] Označení

Rm [MPa]

Rp0,2 [MPa]

tažnost [%]

modul pružnosti [GPa]

nárazová práce [J]

tvrdost [HB]

Ni-Resist D-2

370–480

210–250

7–20

112–130

14–27

140–200

Ni-Resist D-2W

370–480

210–250

8–20

112–130

14–27

140–200

Ni-Resist D-2B

390–500

210–260

7–15

112–133

12

150–255

Nicrosilal Spheronic

370–440

210–260

10–18

180–230

Ni-Resist D-2C

370–450

170–250

20–40

85–112

21–33

130–170

Ni-Resist D-2M

440–480

210–240

25–45

120–140

24–34

150–180

Ni-Resist D-3A

370–450

210–270

13–18

112–130

16

130–190

Ni-Resist D-3

370–480

210–260

7–18

92–105

8

140–200

Ni-Resist D-4A

380–500

210–270

10–20

130–150

10–16

130–170

Ni-Resist D-4

390–500

240–310

1–4

91

170–250

Ni-Resist D-5

370–420

210–240

20–40

112–140

20

130–180

Ni-Resist D-5B

370–450

210–290

7–10

112–123

7

140–190

Ni-Resist D-5S

370–500

200–290

10–20

110–145

12–19

130–170

Ni-Resist D-6

390–470

210–260

15–18

140–150

120–150

HB

170

Rm [MPa]

tl. 25 mm tl. 90 mm

150 130

483

110 45

414

20Ni, 3.5Mn, 2Si

40 35

A [%]

30

II

I

III

25

tl. 25 mm I-22,5Ni, 3Si II-21,5Ni, 2Si III-20Ni, 2Si tl. 90 mm IV-20Ni, 2Si

tl. 25 mm

Rm tl. 90 mm

345

276

tl. 25 a 90 mm

207

20 15

138

IV

Rp0,2

10 69

5 0 1.0 2.0 3.0 4.0

0 1.0 2.0 3.0 4.0

Cr [%]

Cr [%]

Obr. 6. Vliv obsahu chromu v rozmezí 0 až 3 % na mechanické vlastnosti austenitické litiny [13] Fig. 6. Influence of chromium content in the range of 0 to 3 % on mechanical properties of austenitic cast iron [13]

Rm [MPa] HB

tl. 25 mm

∆ 3.0 Si

150 130

3.0 Si ∆

483

170

414

tl. 25 a 90 mm

110 30

∆ 3.0 Si

Rm tl. 90 mm

345 3.0 Si ∆

25

A [%]

tl. 25 mm

276

tl. 25 mm

20 ∆ 3.0 Si

138

10

5

tl. 90 mm

tl. 90 mm

15

17 18 19 20 21 22

3.0 Si ∆

207

69

Rp0,2

17 18 19 20 21 22

Ni [%]

Ni [%]

Obr. 7. Vliv niklu na mechanické vlastnosti austenitické litiny [13] Fig. 7. Influence of nickel on mechanical properties of austenitic cast iron [13]

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

9

L EG OVA N É L I T I N Y

regulací velikosti a rozložení nodulí grafitu, příp. lze pevnost zvýšit snížením obsahu uhlíku a křemíku či zvýšením obsahu chromu [4]. Hodnoty nárazové práce jsou vyšší než u běžné LKG, ale co je zejména důležité, díky austenitické matrici nevykazují austenitické litiny tranzitní chování ani při teplotách hluboko pod 0 °C. Hodnoty mechanických vlastností austenitické LKG dle ASTM A 439 jsou uvedeny v tab. III.


L EG OVA N É L I T I N Y

V. K a ň a V ý r o b a a v l a s t n o s t i a u s t e n i t i c k ý c h l i t i n

výrazně. Mez kluzu, stejně jako tvrdost, vykazují mírný pokles [13]. Jak je vidět z obr. 8, je vliv křemíku do jisté míry podobný, jako je vliv niklu. S rostoucím obsahem křemíku značně roste tažnost, nárůst pevnosti je jen pozvolný. Mez kluzu a tvrdost jsou s rostoucí koncentrací křemíku snižovány. U tvrdosti je tento pokles poměrně výrazný. V l i v t l o u šť k y s t ě ny n a m e c h a n i c ké vlastnosti Vliv tloušťky stěny odlitku na mechanické vlastnosti austenitické litiny je znázorněn na obr. 9 a je obdobný jako u jiných litin. Tedy s rostoucí tloušťkou stěny klesá pevnost a méně výrazně i tažnost. Mez kluzu a tvrdost nejsou tloušťkou stěny odlitku výrazněji ovlivňovány. Vliv jednotlivých legujících prvků je v odlitcích s rozdílnou tloušťkou stěny obdobný, nicméně u odlitků s masivnějšími stěnami je vliv legur méně výrazný než ve stěnách tenkých, jak je patrné z obr. 6, 7 a 8 [13].

Rozdílné tloušťky stěn odlitků způsobují také změny v mikrostruktuře austenitické litiny. S rostoucí tloušťkou stěny, a tím tedy prodlužující se dobou tuhnutí a chladnutí, dochází ke hrubnutí částic karbidů a ke zvětšování nodulí kuličkového grafitu. Ty se navíc stávají více nepravidelné a dochází k mírné degradaci jejich kulovitého tvaru [13]. Vlivem tloušťky stěny na morfologii grafitu u austenitické litiny značky D5-S u odlitků silných 3, 6 a 10 mm se blíže zabývá literatura [14]. Navíc je zde zkoumán i vliv formovacího materiálu. Základní vlast nost i a použit í austenit ické l i t i ny

Austenitické litiny mají mnoho význačných vlastností, jimiž mohou konkurovat nerezavějícím a žáropevným ocelím i slitinám na bázi niklu. Při porovnání některých slévárenských vlastností austenitických litin s ocelí zjistíme, že oproti legovaným ocelím mají odlitky z austenitické litiny lepší povrch a s tím související nižší čistírenskou pracnost. Dále je u odlitků s různou tloušťkou stěn menší náchylnost ke vzniku trhlin v přechodech Rm [MPa] tloušťky stěn. Austenitická litina má 483 HB 160 menší objemové smrštění než oceli, ale tl. 25 mm 150 větší než nízkolegované a nelegované tl. 25 mm 140 414 litiny [10]. Přídavek na smrštění se zmenRm tl. 90 mm 130 šuje se zvyšujícím se obsahem niklu. 120 U značek s nižším obsahem niklu (Nitl. 90 mm tl. 25 mm 30 345 I-22.5% Ni -Resist 1, 1B, 2, 2B a různé typy D-2) činí I II-22.0% Ni přídavek na smrštění 0,02 mm/mm. III-19.3% Ni 25 II IV-18.8% Ni 276 U středních úrovní niklu (materiály NiA [%] -Resist 3, 4, D-3 a D-4) je přídavek 0,015 20 III mm/mm a u materiálů s nejvyšším obtl. 25 a 90 mm 207 IV sahem niklu (Ni-Resist 5 a D-5) je přída15 Rp0,2 tl. 90 mm vek 0,01 mm/mm [4]. 138 V V-19.3% Ni Austenitické litiny jsou díky austenitické 10 matrici nemagnetické, nicméně magne5 tické vlastnosti jsou ovlivněny přítom69 1.0 2.0 3.0 4.0 1.0 2.0 3.0 4.0 ností karbidů, neboť např. karbidy chroSi [%] Si [%] mu jsou feromagnetické. Naproti tomu karbidy manganu jsou nemagnetické, Obr. 8. Vliv křemíku na mechanické vlastnosti austenitické litiny [13] Fig. 8. Influence of silicon on mechanical properties of austenitic cast iron [13] a proto jsou pro nemagnetické aplikace často používány značky legované manganem a bez chromu. Za skutečně nemagnetické materiály jsou považovány Rm [MPa] materiály Ni-Resist NiMn 13 7 a D-6 [4]. HB 160 483 Pro tuto vlastnost jsou odlitky z austeni150 tické litiny používány v energetických 140 414 aplikacích vyžadujících nemagnetičnost 130 nebo např. také pro výrobu etážových Rm 25 převodů u námořních minolovek. Ne 345 vždy je však nemagnetičnost austenitic20 ké litiny výhodou, protože např. znemož276 ňuje použití magnetické fluorescenční A [%] 15 metody, která je jinak jednou z nejčas207 těji používaných metod pro detekci po10 vrchových vad odlitků. Rp0,2 Změnou obsahu niklu lze měnit koeficiT. C Si Mn Ni Cr Mg 138 5 2.68 2.30 0.75 18.8 2.23 0.08 ent tepelné roztažnosti. Značky s obsa2.30 3.02 0.81 22.3 2.24 0.057 hem asi 35 % niklu mají velmi malou 0 69 tepelnou roztažnost a používají se pro 25 38 50 64 75 89 25 38 50 64 75 89 výrobu měřidel a přípravků pro měření tloušťka stěny [mm] tloušťka stěny [mm] nebo např. forem pro výrobu skleněných výrobků [6]. Obr. 9. Vliv tloušťky stěny na mechanické vlastnosti austenitické litiny [13] Fig. 9.

10

Influence of wall thickness on mechanical properties of austenitic cast iron [13]

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2


V ý r o b a a v l a s t n o s t i a u s t e n i t i c k ý c h l i t i n V. K a ň a

Z ávě r Jak je z tohoto příspěvku zřejmé, jsou austenitické litiny velmi zajímavým a perspektivním materiálem. Problematika výroby a použití odlitků z austenitických litin je poměrně obsáhlá a není možné ji postihnout jedním článkem, ani to nebylo jeho cílem. Tím byl spíše popis základních vlastností a použití tohoto materiálu a nastínění nejdůležitějších problémů při výrobě odlitků z austenitických litin. Pro zájemce o hlubší studium této problematiky jsou pak v textu uvedeny i odkazy na další, podrobnější literaturu. Tento materiál si pozornost jistě zaslouží a pro slévárny může být výroba odlitků z austenitických litin poměrně zajímavá, protože oproti výrobě běžné LKG neklade výrazně vyšší nároky ani na vybavení slévárny, ani na metalurgii či odlévání a přitom se jedná o materiál s podstatně vyšší přidanou hodnotou.

L i t e ra t u ra [1] APTEKAR‘, L. I.; Yu. E. ABRAMENKO: Structure and properties of austenitic nickel cast irons. Metal Science and Heat Treatment, 1977, 19(4), 280–292. ISSN: 0026-0673 (print), 1573-8973 (online). [2] SÝKORA, P.: Metalurgie výroby austenitické litiny s kuličkovým grafitem. Slévárenská ročenka. Brno: ČSS, 2000, s. 141–156. ISBN: 80-238-5151-9. [3] MORRISON, J. C.; K. RÖHRING: Erzeugung von Gussstücken aus austenitischen Gusseisen (Ni-Resist). Giesserei-Praxis, 1997, 48(17/18), 361–372. ISSN: 0016-9781. [4] MORRISON, J. C.; R. COVERT; W. SPEAR: Ni-Resist and Ductile Ni-Resist Alloys. Nickel Development Institute, 1998. Reference Book Series No. 11018. [5] RÖHRING, K.: Austenitisches Gusseisen – Eigenschaften und Anwendung. Konstruieren + Giessen, 1993, 18(3), 4–29. ISSN: 0341-6615. [6] RÖHRING, K.: Austenitische Gusseisen. Konstruieren + Giessen 2004, 29(2), 2–33. ISSN: 0341-6615. [7] VORONENKO, B. I.; Yu. I. ROMATOVSKII: Properties and use of austenitic nickel cast irons with spheroidal graphite. Metalloved. Term. Obrab. Met., 1988, 4, 32–41. [8] TORKINGTON, D. I.: Anchnitt- und Speisertechnik bei austenitischen Gusseisen mit Kugelgraphit. Giesserei-Praxis, 1980, 1/2, s. 13-18. ISSN: 0016-9781. [9] BŮŽEK, Z.: Základní termodynamické údaje o metalurgických reakcích a o interakcích prvků v soustavách významných pro hutnickou teorii a praxi. Hutnické aktuality, 1979, 20(1/2), 91–95. [10] MORRISON, J.: C. Ductile Ni-Resist Type S2W – Aspects of Composition and Heat Treatment on the Production of Castings for Sea Water Service. Giesserei-Praxis, 1997, 48(1/2), 6–18. ISSN: 0016-9781. [11] LARRANAGA, P. a kol.: Effect of Antimony and Cerium on the Formation of Chunky Graphite during Solidification of Heavy-Section Castings of Near-Eutectic Spheroidal Graphite Irons. Metallurgical and materials transactions A. 2009, 40A, s. 654–661. ISSN: 1073-5623. [12] KÄLLBOM, R. a kol.: On the solidification sequence of ductile iron castings containing chunky graphite. Mater. Sci. Eng.: A, 2005, sv. 413-414, s. 346–351. ISSN: 0921-5093. [13] FRANSON, A. I.; R. D. SCHELLENG: Composition effect on mechanical properties of austenitic ductile iron containing about 20% nickel. AFS Transactions, 1962, sv. 70, s. 1095–1100. [14] GAGNÉ, M.; C. LABRECQUE; A. JAVAID: Effect of wall thickness on the graphite morphology and properties of D5-S austenitic ductile iron. AFS Transactions, 2007, sv. 115, s. 411–421. [15] KAŇA, V.: Research and starting the production of heavy castings from high-alloy ductile cast iron. In 45th Foundry Days and 5th International PhD Foundry Conference, 2008. Brno: ČSS, 2008. ISBN 978-80-214-3646-6. [16] SPEAR, W. M.: High Silicon Austenitic Ductile Iron in Elevated Temperature Service. In Advanced Casting Technology: Proceedings of an International Conference on Advanced Casting Technology. Kalamazoo, Michigan, USA 12.–14. 11. 1986. 1987, s. 129–134. ISBN 978-08-717-0277-7. [17] WHITTLE, R. D. T.; V. D. SCOTT: Improving the Wear Resistance of Austenitic Alloys by Surface Treatment. Transaction of the ASME, 1985, sv. 107, č. 2, s. 180–187. Recenzenti | Peer-reviewers: doc. Ing. Antonín Mores, CSc. Ing. Jan Čech, Ph.D.

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

11

L EG OVA N É L I T I N Y

Austenitická matrice dává austenitické litině vysokou tažnost a houževnatost, a to i při velmi nízkých teplotách. Např. materiál D-2C může pracovat i při teplotách −80 °C a součásti z materiálu D-2M, který byl vyvinut pro velmi nízké teploty, dokonce až při −196 °C [6]. Těchto vlastností se využívá např. při výrobě součástí chladicích zařízení a v kryogenní technice. Austenitické litiny mají velmi dobrou žáruvzdornost i žárupevnost a odolávají okujení a narůstání až do teploty 800 °C [2]. Žáruvzdornost se zvyšuje přídavkem 1 % molybdenu a pak je materiál použitelný až do teplot 760 °C [5]. Díky těmto vlastnostem jsou austenitické litiny velmi vhodné pro výrobu skříní plynových i parních turbín, turbokompresorů, částí spalovacích motorů apod. Představitelem právě takového materiálu vyvinutého pro výrobu odlitků pracujících za zvýšených teplot může být např. D5-S. Vlastnostmi a chováním při a po expozici vysokým teplotám a také použitím tohoto materiálu se podrobněji zabývá např. literatura [11]. Austenitické litiny vynikají vysokou odolností proti korozi. Jednotlivé značky odolávají kyselinám i zásadám, mořské vodě, ropným látkám i chloridům kovů. Používají se proto např. v zařízeních pro odsolování mořské vody, v chemickém a petrochemickém průmyslu pro potrubí, armatury a čerpadla agresivních látek a dále např. i v potravinářském průmyslu pro výrobu dílů čerpadel a součástí zařízení pro pečení [4]. Velice obsáhlý soubor dat týkajících se korozní odolnosti austenitických litin v různých korozních prostředích při různých teplotách je obsažen v literatuře [4]. Jsou zde údaje pocházející jak z laboratorních testů, tak i z provozního nasazení reálných součástí. Austenitické litiny také poměrně dobře odolávají tření a abrazi. To je způsobeno jednak houževnatou austenitickou matricí a jednak také obsahem tvrdých karbidů chromu, které obsahuje většina značek austenitických litin. Nezanedbatelnou roli pak hraje také přítomnost částic grafitu. Grafit zde působí jako lubrikant. Odolnost proti otěru lze navíc dále zvyšovat chemicko-tepelným zpracováním povrchu. Povrch austenitických litin lze nitridovat v plynné atmosféře či v solné lázni (tzv. tufftriding, někdy také proces tenifer) nebo boridovat, tedy sytit povrch borem. Konkrétně posledně zmíněné boridování austenitických litin dává velmi dobré výsledky. Tak např. povrch součásti vyrobené z austenitické litiny značky D-2 vykazuje po boridování vyšší odolnost proti opotřebení než součást z nitridované feritické oceli [7], [17].


L EG OVA N É L I T I N Y

J . R o u č k a F e r i t i c ké l i t i ny p r o c y k l i c ké t e p l o t n í n a m á h á n í

Feritické litiny pro cyklické teplotní namáhání Ferritic cast irons for cyclic thermal stress Received: 24.11.2016 Received in revised form: 30.01.2017 Accepted: 02.02.2017 669.15-196 : 669.017 : 539.3/.5 alloyed cast iron—structure—mechanical properties

During c yclic thermal stress of iron castings to temperatures higher than approximately 60 0 °C the internal tensions, the repeated elasto -plastic deformations, the gradual disintegration of the perlite and the phase transformation of struc tural component s occur due to the heterogeneit y of the temperature field. The result is the formation of crack s, deep oxidation and thermal fatigue of the casting material. Typical castings with this kind of the ser vice loading are the castings of exhaust piping and the castings of turbo blower bodies. The increase of the resistance of these castings against mechanical, thermal and chemical influences is achieved by alloying of cast irons with silicon, molybdenum or other element s. Alloys marked as SiMo cast irons move the working temperature range of the given castings up to the values around 9 0 0 °C.

Publikace vznikla za podpory projektu specifického výzkumu VUT FSI v Brně FSI-S-16-3686.

doc. Ing. Jaromír Roučka, CSc. V U T v B r n ě, F S I , Ú S T, o d b o r s l é v á r e n s t v í B r n o U n i v e r s i t y of Te c hn o l o g y, Department of Foundry Engineering r o u c k a @ f m e.v u t b r.c z

12

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

Ú vo d Zvládnutí technologie výroby odlitků z litin s kuličkovým grafitem do značné míry vyřešilo potřebu litiny s dostatečně vysokou pevností, dobrou tažností a houževnatostí za běžných provozních teplot při zachování typických fyzikálních a technologických výhod grafitických litin. Nepřineslo však významnější zvýšení mechanických vlastností a strukturní stability za vysokých teplot. Mechanické vlastnosti litin se začínají výrazněji snižovat již při teplotách nad přibližně 400–450 °C a se zvyšující se teplotou dále strmě klesají. Nelegované litiny s kuličkovým grafitem mají při teplotě 600 °C pevnost v tahu jen přibližně 100 MPa, při 700 °C méně než 50 MPa (obr. 1) [1], podobně klesají i hodnoty meze kluzu. Je zřejmé, že při reálném namáhání součástek za takto vysokých teplot dochází ke creepu. Při teplotách blížících se 700 °C dochází k pozvolnému rozpadu perlitu na ferit a grafit, při teplotě nad eutektoidní teplotou k transformaci feritu na austenit, což je spojeno s objemovými změnami a doprovázeno vznikem transformačních pnutí. Při přeměně feritu na austenit a naopak dochází rovněž k opakované redistribuci přítomných prvků, způsobené jejich rozdílnou rozpustností ve feritu a v austenitu. To se týká zejména uhlíku, ale i řady dalších prvků. Požadavky na vlastnosti litin při zvýšených teplotách závisí na charakteru teplotního režimu při jejich použití. U odlitků pracujících dlouhodobě ve víceméně stabilních teplotních podmínkách budou rozhodující zejména mechanické vlastnosti za tepla, odolnost proti creepu, korozi, případně chemická odolnost v daném pracovním prostředí. Vznik vnitřních pnutí v tomto případě nebývá rozhodující. V odlitcích vystavených dynamickým teplotním změnám, nehomogenitě teplotního pole jak v průřezu stěn, tak i v jednotlivých místech odlitků, případně v  odlitcích, u nichž opakovaně dochází k fázovým transformacím, vznikají pnutí, pružně-plastické deformace v makro- i mikroobjemech, případně dochází k porušení jejich souvislosti. Velikost vnitřních pnutí je ovlivněna jak heterogenitou teplotního pole, tak i tuhostí konstrukce odlitků. Z hlediska minimalizace vnitřních pnutí je tedy v těchto případech výhodná vysoká tepelná vodivost kovu, absence fázových změn v režimu pracovních teplot, izotermická konstrukce součástek a taková konstrukce odlitků a jejich sestav, která umožňuje rozměrovou dilataci. Opakované strukturní, napěťové a chemické změny při cyklickém namáhání postupně vedou k  degradaci vlastností litiny a k její tepelné únavě. Tepelná únava se projevuje poklesem mechanických vlastností v důsledku opakovaných pružně-plastických deformací, postupně vznikem prasklin a tzv. růstem litiny. Postupně tak dochází k  naprostému znehodnocení mechanických a funkčních vlastností kovu. Průběh tepelné únavy je výrazně ovlivněn chemickým působením okolního prostředí, zejména hloubkovou oxidací. Zdrojem kyslíku může být okolní plynné prostředí, vlhkost nebo chemicky vázaný kyslík. Při hloubkové oxidaci proniká kyslík do povrchové vrstvy kovu zejména podél útvarů grafitu, kde dochází k oxidaci uhlíku, železa a dalších prvků. U litiny s lupínkovým grafitem dochází k hloubkové oxidaci zejména podél lupínků grafitu. U litiny s kuličkových grafitem a částečně rovněž u vermikulárních litin je, díky nespojitosti grafitových útvarů, difuze kyslíku do kovu obtížnější, a proto je jejich odolnost proti hloubkové oxidaci vyšší než u litiny s lupínkovým grafitem.


F e r i t i c ké l i t i ny p r o c y k l i c ké t e p l o t n í n a m á h á n í

Te p e l n é a t e p e l n ě - c h e m i c ké n a m á h á n í m o t o r ov ýc h o d l i t k ů

S l i t i ny p r o p o u ž i t í z a z v ý š e nýc h t e p l o t Litiny typu SiMo Výběr slitin pro odlitky výfukových potrubí a těles turbodmychadel a obecně odlitky s vyšší odolností za vysokých teplot se z uvedených důvodů zaměřuje na následující vlastnosti: – stabilitu základní kovové hmoty v rozsahu procesních teplot, – dostatečné mechanické vlastnosti, odolnost proti creepu, – odolnost proti tepelné únavě, – chemickou odolnost proti působení okolního prostředí. Vzhledem k vysoké tepelné vodivosti a tím minimalizaci teplotních pnutí jsou pro výrobu výfukových potrubí a těles turbokompresorů obecně výhodné grafitické litiny. Litiny s lupínkovým grafitem jsou vhodné pouze pro nejmenší namáhání. Nelegované litiny s kuličkovým grafitem obvykle vyhovují jen pro tepelně méně namáhané odlitky, pro vyšší provozní teploty se používají legované litiny nebo oceli.

700

500 400

zatížení [kN]

normální obsah Si

300 200 100 0

10

5

a) zkušební teplota 20 °C 0

100

200

300

400

500

600

700

800 900

teplota [°C]

0 0

A1,2

820 780

2

3

4

5

5

4

zatížení [kN]

860

1

prodloužení [mm]

Obr. 1. Vliv teploty na pevnost v tahu nelegované LKG a litin SiMo Fig. 1. Influence of temperature on tensile strength of non-alloy GJS and SiMo cast irons

teplota [°C]

pevnost v tahu Rm [MPa]

15

4% Si 2% Mo 4% Si 0% Mo

3

2

b) zkušební teplota 700 °C

1

A1,1

740

0

0

5

10

15

prodloužení [mm]

700 0

0,4

0,8 1,2

1,6 2,0 Si [%]

2,4

2,8

Obr. 2. Vliv křemíku na eutektoidní teplotu Fig. 2. Influence of silicon on eutectoid temperature

Obr. 3. Tahové diagramy litiny SiMo 40-06 při zkušební teplotě 20 a 700 °C Fig. 3. Tensile diagrams of the SiMo 40-06 cast iron under test temperature 20 and 700 °C

Strukturní stabilita litin v oblasti pracovních teplot, tj. zamezení cyklických fázových změn, se zajišťuje legováním, a to buď stabilizací feritu do maximálních provozních teplot, nebo naopak stabilizací austenitu do nízkých teplot. Stabilizace feritu se dosahuje zvýšeným obsahem křemíku na 4–5,5 % Si. Křemík zvyšuje eutektoidní transformační teplotu ferit-austenit (obr. 2), a tím stabilizuje ferit do teplot až kolem 900 °C. Pevnost litiny za vysokých teplot se zvyšuje zejména legováním molybdenem v  rozsahu 0,5–1,5 % Mo. Molybden vytváří karbidické síťoví kolem zrn feritu, a tím zvyšuje odolnost proti creepu. Zvyšování obsahu Mo k  horní hranici tohoto rozmezí vede ke zvýšení pevnosti za tepla a zmenšení intenzity creepu, je však doprovázeno zvýšením obsahu karbidů a snížením plastických vlastností. Litiny legované Si a Mo jsou známy jako litiny SiMo. Litiny typu SiMo jsou normovány podle ČSN EN 16124 [7]. Norma předepisuje celkem 9 druhů těchto litin, které se liší obsahem Si a Mo. U nových typů slitin SiMo se transformační teplota A1 dále zvyšuje legováním hliníku. Souhrnný vliv obou prvků se vyjadřuje tzv. ekvivalentem křemíku určeným podle vztahu Sieq = % Si + 0,8 % Al. Při hodnotách Sieq kolem 5,6–5,8 %

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

13

L EG OVA N É L I T I N Y

lotách, ale menší teplotní heterogenitě, jsou teplotní pnutí nižší a dominantními procesy jsou creep, strukturní transformace a koroze. Teplotní namáhání a vysokoteplotní koroze odlitků spalovacích motorů probíhá za intenzivního chemického působení výfukových zplodin. Výfukové plyny obsahují zejména dusík, vodní páru, zbytky kyslíku, oxidy uhlíku a menší množství SOx, NOx a sloučenin HC [3]. Při nízkých teplotách po startu dochází ve výfukovém potrubí ke kondenzaci par H2O, v nichž se rozpouští chemické složky výfukových plynů za vzniku kyselin H2SO 4 a HNO3. Tento kondenzát proniká případnými trhlinkami v oxidické vrstvě do hloubky materiálu, a tím zvyšuje intenzitu hloubkové koroze. Spolu s kyslíkem může do kovu pronikat i dusík a tvořit fáze Si3N4 nebo MgSiN2 [4].

Typickými odlitky pracujícími v podmínkách vysokých teplot a cyklických teplotních změn jsou motorové odlitky, zejména odlitky výfukových potrubí, těles turbokompresorů, částečně také hlav válců. Vedle motorových dílů jsou v průmyslové praxi i jiné typy odlitků, které jsou za provozu vystaveny podobnému, obvykle však méně dramatickému namáhání, např. sklářské formy, součásti žíhacích pecí apod. Aktuálnost použití slitin s vysokou tepelnou odolností v automobilním průmyslu souvisí se současným trendem zvyšování měrného výkonu motorů. Vyššího měrného výkonu se dosahuje zvyšováním procesních teplot a tlaků a s tím spojeným zvyšováním teplot výfukových plynů. Z tohoto hlediska jsou kritickými součástkami odlitky výfukových potrubí a těles turbodmychadel. U dieselových motorů osobních automobilů dosahuje v současnosti teplota výfukových plynů 850–900 °C, u špičkových benzinových motorů závodních strojů dokonce až k 1050 °C [2]. Maximální teploty výfukových elementů a turbodmychadla jsou, v závislosti na konstrukci motorů, asi o 50 až 80 K nižší, než je teplota výfukových plynů [3]. Zvýšení měrného výkonu motorů je doprovázeno celkově vyšším tepelným zatížením agregátu. Pracovní teplotní režim těchto odlitků je vysloveně cyklický s prudkými změnami teplot ze studeného stavu do provozních teplot a rychlým, někdy až šokovým ochlazováním. Při těchto dynamických změnách teplot vzniká velká teplotní heterogenita v různých částech odlitků a strmý teplotní spád v průřezu stěn. Z hlediska vnitřních pnutí je kritická zejména fáze studeného startu a šokového ochlazování, zejména vodou za provozu vozidla. Za plného výkonu, tedy při vysokých tep-

600

J. Roučka


L EG OVA N É L I T I N Y

J . R o u č k a F e r i t i c ké l i t i ny p r o c y k l i c ké t e p l o t n í n a m á h á n í

Tab. I. Maximální provozní teploty od- litků a maximální teploty výfukových plynů Tab. I. Maximum operational temperatures of castings and maximum temperatures of exhaust gases Materiál výfukového potrubí EN-GJS 400-15

maximální teplota [°C] výfukovévýfukoho potrubí vých plynů 700

770

EN-GJS Si4Mo0,5

750

820

EN-GJS Si5Mo1

780

820

EN-GJS SiMoNi

795

835

Niresist D-5S

870

950

austenitické oceli

Tab. II. Chemické složení slitin SiMo 40-6 a SiMo 50-10 dle ČSN EN 16124 [7] Tab. II. Chemical composition of SiMo 40-6 a SiMo 50-10 alloys according to Czech standard ČSN EN 16124 [7] Si [%]

Mo [%]

Rm min [MPa]

A min [%]

HB

EN-GJS-SiMo 40-6

3,6–4,2

0,5–0,7

480

8

190–240

EN-GJS-SiMo 50-10

4,8–5,2

0,8–1,1

600

3

210–260

Značka

28

* dle DIN EN 1563 (Pozn.: Hodnoty pevnosti a tvrdosti uvedené v ČSN EN 16124 jsou poněkud rozdílné od hodnot uvedených v DIN 1563 nebo [8].)

1000 (1050)

se zvyšuje teplota přeměny Ac1 až na přibližně 940–960 °C [4]. Křemík zvyšuje tvrdost a křehkost feritu a limitní obsah Sieq je proto přibližně 5,9 %. Legování hliníkem se vzhledem k metalurgickým problémům běžně nepoužívá. Zvýšení pracovních teplot nad uvedené hodnoty lze dosáhnout komplexním legováním Si, Al a dalšími prvky. Takovým materiálem je zejména litina patentovaná firmou +GF+ pod názvem SiMo1000 R [7], kterou lze použít pro teploty výfukových plynů přibližně do 900 °C. Intenzita okujení této litiny je dokonce nižší než u austenitických litin. Obvyklé SiMo litiny jsou použitelné do pracovních teplot odlitků asi 780 °C, pro teploty do 870 °C lze použít austenitické litiny typu Niresist D-5S, pro teploty do 1000 °C nebo mírně vyšší austenitické oceli a pro ještě vyšší teploty pouze niklové slitiny. Z cenových a technologických důvodů je snahou maximálně využívat relativně levné slitiny typu SiMo. Obvyklé maximální provozní teploty pro jednotlivé typy litin jsou uvedeny v tab. I. (Rozdíl mezi teplotami potrubí a teplotami výfukových plynů závisí na konstrukci a kompaktnosti motorů.) Chemické složení a některé vlastnosti litin SiMo Z normovaných slitin typu SiMo se nejčastěji vyrábí slitiny typu SiMo 40-6 a SiMo 50-10. Jejich chemické složení je uvedeno v tab. II. Obsah manganu se doporučuje Mn ≤ 0,3 %, dle jiných zdrojů 0,1–0,5 % Mn. Obsah fosforu co nejnižší. Chemické složení by mělo být eutektické nebo mírně nadeutektické. Obsah uhlíku je tedy nutno dopočítat podle obsahu křemíku. Obvykle se uvádí obsah uhlíku v rozmezí 3,0–3,4 % C. Vzhledem k nižšímu obsahu uhlíku se v litině vyloučí menší množství grafitu, a proto litina více stahuje, než je obvyklé u nelegovaných značek LKG. Hodnota tepelné vodivosti λ je důležitá z hlediska homogenizace teplot při dynamickém teplotním namáhání. Udávaná hodnota je značně nižší než u nelegovaných feritických litin – cca 36 W/K · m, avšak stále podstatně vyšší než u ocelí. Mechanické vlastnosti litiny SiMo Mechanické vlastnosti, struktura a odolnost proti vysokoteplotní oxidaci byly experimentálně zjišťovány na 2 slitinách, odpovídající specifikaci SiMo 40-6 a 50-10 a srovnány s nelegovanou litinou GJS 450-10. Na vzorcích odebraných ze zkušebních odlitků desek byly provedeny zkoušky pevnosti v tahu při teplotách 20, 700 a 800 °C. Výsledky pevností Rm, Rp0,2, tažnosti A a tvrdosti HB včetně směrodatných odchylek jsou uvedeny v tab. III. Metodiku zkoušek za zvýšených teplot předepisuje norma ČSN EN ISO 6892-2. Na obr. 3 jsou příklady tahových diagramů slitiny SiMo 40-6 za teploty 20 a 700 °C. Je zřejmé, že za vysokých teplot se

14

tepelná vodivost v intervalu 0–300 °C [W/K · m]*

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

radikálně snižuje mez pevnosti a podstatně zvyšuje tažnost. Typické tahové diagramy legovaných i nelegovaných LKG získané při normální teplotě se za vysokých teplot mění na tvar odpovídající vysoce plastickým materiálům. U slitiny GJS 50-10 a nelegované GJS 450-10 je tato změna analogická. Struktura litin SiMo Struktura zkoumaných litin SiMo je feritická se síťovím karbidů typu Mo2C a případně stopami perlitu na hranicích feritických zrn (obr. 4). Zjištěný obsah feritu je nad 90 %. Minimální podíl feritu dle normy ČSN EN 16124 je 85 %, obsah karbidů je max. 5 %, v jiných pramenech se uvádí až do 10 %. Grafit má být tvaru V nebo VI, disperzita 90–100 nodulí/mm2. Oxidace litiny SiMo Oxidická vrstva na funkčním povrchu odlitků vzniká chemicko-tepelnou expozicí okolního prostředí, tedy jak vzduchu, tak zejména výfukovými plyny. Zoxidovaná vrstva je tvořena různými typy oxidů železa a oxidy křemíku, přičemž právě oxidy křemíku vytváří účinnou bariéru proti hloubkové oxidaci. Tloušťka oxidické vrstvy se s časem zvětšuje přibližně parabolicky. S růstem teploty se rychlost oxidace zvyšuje. Čím vyšší je obsah křemíku v litině, tím pomalejší je rychlost oxidace. Vliv dlouhodobého působení vysokých teplot byl zkoušen na vzorcích z nelegované litiny EN GJS 450-10, litiny SiMo 40-6 a liti-

Obr. 4. Struktura litiny typu SiMo 5-1 [9] Fig. 4. Structure of the cast iron of the SiMo 5-1 type [9]

Tab. III. Mechanické vlastnosti nelegované LKG a litin SiMo při normální teplotě a při zvýšených teplotách Tab. III. Mechanical properties of non-alloy GJS and SiMo cast irons under normal temperature and under increased temperatures Teplota [°C] 20

700

800

slitina

Rm [MPa]

s

GJS 450-10 SiMo 4-0,5 SiMo 5-1 GJS 450-10 SiMo 4-0,5 SiMo 5-1 GJS 450-10 SiMo 4-0,5 SiMo 5-1

497 582 610 91,4 107,7 118,7 46,2 49,8 53,4

4,3 6,5 17,3 3,1 2,2 3,7 2,5 3,0 1,9

Rp0,2 [MPa]

s

354 483 595

6,7 7,9 6,0

A [%]

s

HB

14,2 8,3 0,7 34,5 41,2 22,7 44,6 48,8 33,9

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

161

239

236


F e r i t i c ké l i t i ny p r o c y k l i c ké t e p l o t n í n a m á h á n í

J. Roučka

V článku se uvádí stručný přehled namáhání litinových odlitků při dynamickém teplotním působení do teplot přibližně do 800 °C, a to zejména odlitků výfukových potrubí spalovacích motorů a těles turbodmychadel. Provedenými zkouškami byl potvrzen vliv chemického složení kovu a zkušebních teplot na mechanické vlastnosti litin typu GJS SiMo 40-6 a GJS SiMo 50-10 ve srovnání s  nelegovanou litinou GJS 450-10. Byla provedena analýza oxidické vrstvy na povrchu vzorků těchto litin, vzniklé při dlouhodobém žíhání. Pod povrchem vzorků

Tab. IV. Chemické složení oxidické vrstvy a její tloušťka Tab. IV. Chemical composition of the oxidic layer and its thickness oblast – hranice EN GJS 450-10 kov kov–oxid oxid oxid oxid–vzduch SiMo 40-6 kov–oxid oxid oxid–vzduch SiMo 50-10 kov–oxid oxid oxid–vzduch Místo

Fe

O

Si

Cr

Mn

tloušťka vrstvy [mm]

92,0 56,8 66,0 68,1 70,8

5,3 34,9 30,1 28,3 28,9

2,4 8,3 3,9 3,6 0,8

– – – – –

– – – – –

0,4–0,6

36,8 63,5 68,8

36,3 31,3 31,2

16,0 5,3 0

3,95 – –

6,95 – –

0,2–0,3

31,3 59,3 69,1

39,1 37,7 31,0

19,8 6,9 –

6,41 3,48 – 1,08 – –

0,1–0,2

L i t e ra t u ra [1]

FAIRHURST, W.; K. ROHRIG: High-silicon Nodular Irons. Foundry Trade Journal, March, 29, 1979. [2] MENK,W.; K. PAPIS: Entwicklung von Eisengusswerstoffen für Heissgasanwendung. Giesstechnik im Motorenbau, VDI Wissensforum, Magdeburg, 2015. [3] THOLENCE, F.; M. NOREL: High Temperature Corrosion of Cast Alloy in Exhaust Environments. Ductile Cast Irons. Oxidation of Metals, 2008, 69(1–2), 13–36. ISSN: 0030-770X (print), 1573-4889 (online). [4] ABERG, L. M.; C. HARTUNG: Solidification of SiMo Nodular Cast Iron for High Temperature Applications. Transactions of the Indian Institute of Metals, 2012, 65, December, 633–636. ISSN: 0972-2815 (print), ISSN: 0975-1645 (online). [5] RIEDL, E.; P. A. KLUMPP; M. WERNER: Thermomechanische Festigkeitsoptimierung in der Entwicklung von Turboladern am Beispiel des Audi S3. Giesstechnik im Motorenbau, VDI Wissensforum, Magdeburg, 2015. [6] Evropský patent EP 1 386 976, reg. 30.4.2003. [7] ČSN EN 16124 – Nízkolegovaná feritická litina s  kuličkovým grafitem pro použití za zvýšených teplot, 2012. [8] SAE J434 JUN86 Automotive Ductile Iron Castings. [9] ABRAMOVÁ, J.: Výroba a vlastnosti litin typu SiMo. Diplomová práce VUT v Brně, Fakulta strojního inženýrství, Ústav strojírenské technologie, 2016. [10] EKSTROM, M.: Development of Ferritic Ductile Cast Iron for Increased Life in Exhaust Applications. Licentiate Thesis, Royal Institute of Technology, Stockholm, 2013.

Recenzenti | Peer-reviewers: doc. Ing. Antonín Mores, CSc. Ing. Pavel Sýkora, CSc.

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

15

L EG OVA N É L I T I N Y

ny SiMo 50-10 při dlouhodobém žíhání a) MístoMísto 3 1 72 h na teplotě 900 °C v prostředí klidkov oxid -oxid plyn- kov ného vzduchu [9]. Struktura povrchové vrstvy po žíhání byla hodnocena pomocí optického i elektronového mikroskopu oxidy a provedena chemická mikroanalýza ve vybraných bodech průřezu vrstev. Na obr. 5 je příklad průřezu oxidickou vrstvou litiny SiMo 40-6 pozorované v moMísto 2 du BSE (obr. 5a) a modu SE (obr. 5b). Na oxid b) snímcích je dobře zřetelná téměř souvisVrstva oxidů Si lá vrstva oxidů SiO2 mezi zoxidovanou vrstvou na povrchu vzorků a základním kovem. Tato vrstva rozhodujícím způsobem omezuje další průběh oxidace. V tab. IV je uvedeno chemické složení v bodech 1–3 označených v obr. 5 a celMísto Místo 3 1 ková tloušťka oxidické vrstvy. Z  lokální oxid oxid - plyn- kov chemické mikroanalýzy na obr. 6 je zřejmé, že povrch je tvořen téměř výhradně Obr. 5. Oxidická vrstva na litině SiMo 40-6 po vysokoteplotním žíhá- oxidy Fe (bod 1). Hlouběji přibývá obsahu ní 900 °C / 72 h, a) v modu BSE, Si (bod 2). V kompaktní vrstvě na úzkém b) v modu SE rozmezí mezi oxidy a základovým kovem Fig. 5. Oxidic layer on the SiMo 40-6 cast Obr. 6. Mikroanalýza oxidické vrstvy se koncentruje vysoký obsah Si a difuzí iron after high temperature annealslitiny SiMo 40-6, viz obr. 5 ing 900 °C / 72 h, a) in the BSE mode, Fig. 6. Microanalysis rovněž další doprovodné prvky, které Místo 2 of the oxidic layer of b) in the SE mode the SiMo jsou v litině obsaženy ve stopovém nebo oxid4-0.5 alloy, see fig. 5 malém množství (bod 3). Tato vrstva zabraňuje dalšímu průběhu oxidace kovu. Změřením celkové tloušťky oxidické vrstvy je zřejmé, že její tloušťka je u litin SiMo 40-6 přibližně byl zjištěn vznik vrstvy oxidů typu SiO2, která je pravděpodob0,2–0,3 mm. Tloušťka zoxidované vrstvy na litině SiMo 40-6 ně rozhodující pro omezení hloubkové oxidace. Mechanizmus je přibližně poloviční než na nelegované litině, na litině SiMo vytváření této vrstvy bude dále zkoumán. Litiny s kuličkovým 50-10 je to asi ¼ tloušťky oxidické vrstvy na nelegované litině. grafitem typu SiMo jsou vhodným materiálem pro výrobu Místo 1 odlitků pracujících za vysokých teplot, a to i v  podmínkách oxid - kov Z ávě r dynamických teplotních změn.


L EG OVA N É L I T I N Y

J . S u c h á n e k Tr e n d y v ý v o j e b í l ý c h o t ě r u v zd o r ný c h l i t i n

Trendy vývoje bílých otěruvzdorných litin Development trends of abrasion-resistant white cast irons Received: 28.11.2016 Received in revised form: 13.12.2016 Accepted: 03.01.2016 669.131.2 : 539.56 white cast iron—abrasion resistance

White cast irons are widely used in many applications, where func tional sur faces of machine par t s and tools interac t with hard par ticles. Their high abrasion and erosive resistance is achieved when the microstruc ture contains a great por tion of fine hard carbides uniformly dispersed in tough metallic matrix. Current research ac tivities are concentrated on achieving the higher wear resistance and frac ture toughness of the high chromium white cast irons by modification of their chemical composition, conditions of solidification and heat treatment.

prof. Ing. Jan Suchánek, CSc. ČV U T v Praze, Fakulta strojní, Ústav strojírenské technologie | CTU Prague, FME, D e p a r t m e n t o f M a n u f a c t u r i n g Te c h n o l o g y jan.suchanek@fs.cvut.cz

16

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

Ú vo d Bílé otěruvzdorné litiny se s úspěchem používají do podmínek erozivního opotřebení tvrdými částicemi nesenými proudem kapaliny nebo proudem plynu. Lze je použít ve formě masivního odlitku, sdruženého odlitku nebo návaru. Typickými součástmi, kde se používají bílé litiny, jsou nárazové lišty drtičů, rotory a skříně kalových a bagrovacích čerpadel, lopatky a obložení komor tryskačů, hydrocyklóny, kolena potrubních tras na dopravu hydrosměsí apod. Bílé litiny se začaly používat pro odlitky, které mají odolávat abrazivnímu opotřebení, již v době, kdy byly vyvinuty bílé litiny použitelné pro výrobu temperované litiny. Tyto bílé litiny se používaly v litém stavu [1]. Později byly zdokonaleny pro abrazivzdorné odlitky nelegované bílé litiny s vyšším obsahem uhlíku a nižším obsahem Si, které však nejsou vhodné pro temperování. Základními fázemi v jejich struktuře jsou tvrdý karbid Fe3C (cementit) a relativně měkký perlit nebo ferit. Nelegované nebo nízkolegované bílé litiny se v některých případech kluzné abraze bez dynamických účinků používají dodnes, protože jsou laciné. Jejich odolnost proti abrazivnímu účinku částic je poměrně nízká. Ve 30. letech se začaly používat legující přísady do bílých litin, což vedlo k vývoji tzv. martenzitických bílých litin, u nichž byla perlitická nebo feritická matrice nahrazena martenzitem a zbytkovým austenitem. Při vhodném složení bílé litiny se vytváří směs martenzitu a austenitu již při ochlazování odlitků ve formě nebo na vzduchu. Dobře známé litiny tohoto typu jsou Ni-Hard (typ 1 nebo 2), které jsou v principu nízkokřemíkové bílé litiny legované 3–5 % Ni a 1–3,5 % Cr [2]. Různým tepelným zpracováním se snižuje vnitřní pnutí nebo transformuje zbytkový austenit na martenzit nebo dolní bainit. Martenzitické bílé litiny mají obecně podstatně lepší odolnost proti abrazivnímu opotřebení než nelegované nebo nízkolegované perlitické bílé litiny. Předpokládá se, že tvrdé karbidy ve struktuře jsou lépe ukotveny relativně tvrdou a nedeformující se matricí. Martenzitické bílé litiny mají pevnost v ohybu lepší než perlitické litiny. Zlepšenou houževnatost má litina Ni-Hard 4, která je legována 3 % C, 9 % Cr, 5 % Ni a 2 % Si. Destabilizačním a podkritickým tepelným zpracováním je možné snížit vnitřní pnutí nebo transformovat zbytkový austenit na martenzit. Tepelným zpracováním martenzitických bílých litin se matrice při ohřevu transformuje na austenit a po zakalení pak na martenzit. Docílí se tak výsledná mikrostruktura s menším podílem zbytkového austenitu než ve stavu po odlití. Větší podíl martenzitu v matrici zajišťuje výbornou odolnost proti abrazivnímu opotřebení ve většině aplikací. Martenzit je také méně citlivý na vydrolování a praskání při opakovaných nárazech typických pro koule a vyložení kulových mlýnů. Bylo však zjištěno, že za určitých podmínek abrazivního působení částic přítomnost zbytkového austenitu může být žádoucí, aby se dosáhla struktura matrice s určitým stupněm houževnatosti nebo schopnosti plasticky se deformovat v omezeném rozsahu při lokálním vysokém pnutí [3]. Další skupinu bílých otěruvzdorných litin představují vysokochromové litiny. Obvyklý obsah chromu v bílých chromových litinách je v rozmezí 11–35 %. Chrom částečně nahrazuje Fe v orthorhombickém cementitu (Fe,Cr)3C nebo tvoří komplexní karbidy – trigonální (Fe,Cr)7C3 a kubický (Fe,Cr)23C6. Komplexní karbidy Cr jsou tvrdší než legovaný cementit, což se projeví zvýšením otěruvzdornosti a pevnosti litin. Typická složení bílých otěruvzdorných litin podle EN 12513 jsou uvedena v tab. I. Vysokochromové litiny mají 4 rozmezí obsahu Cr


Tr e n d y v ý v o j e b í l ý c h o t ě r u v zd o r ný c h l i t i n J . S u c h á n e k

(11–14, 14–18, 18–23 a 23–28 %). Zároveň mají tyto litiny podle požadované aplikace tři úrovně obsahu C a jsou dále legovány prvky, které zajišťují jejich prokalitelnost (Mo, Ni, Cu).

Chromové bílé litiny mají 20–40 obj. % komplexních karbidů (Fe,Cr)7C3 v matrici složené z martenzitu, bainitu, austenitu a sekundárních karbidů. Velký objemový podíl primárních nebo eutektických karbidů v jejich mikrostrukturách zajišťuje vysokou tvrdost potřebnou pro odolnost proti abrazivnímu a erozivnímu účinku částic. Mikrostruktura kovové matrice je závislá na obsahu legujících přísad a na tepelném zpracování. Musí zajistit správnou rovnováhu mezi odolností proti opotřebení a houževnatostí potřebnou pro odolnost proti opakovaným nárazům. Množství, tvar, rozměry i rozložení primárních i eutektických karbidů (Fe,Cr)7C3 v odlitcích z bílých otěruvzdorných litin jsou určeny chemickým složením a procesem krystalizace. Při tepelném zpracování se v důsledku ochuzení matrice o uhlík a chrom tvoří sekundární karbidy (Fe, Cr)23C6, které jsou rozptýleny v matrici. Strukturu kovové matrice je tedy možno regulovat legováním a tepelným zpracováním, kdežto primární karbidická fáze se nemění od ztuhnutí odlitku.

T r e n d y ve v ý vo j i b í l ýc h o t ě r u v z d o r nýc h l i t i n Obr. 2 Mikrostruktura bílé chrom-molybdenové litiny Cr15Mo (zvětšení 500×) Fig. 2. Microstructure of white chromium-molybdenum Cr15Mo cast iron (magnification 500×)

Obr. 1 Mikrostruktura bílé chromové litiny Cr27Mo (zvětšení 500×) Fig. 1. Microstructure of white chromium Cr27Mo cast iron (magnification 500×)

Současné výzkumné práce jsou orientovány do 4 základních směrů: 1. Zvýšit odolnost bílých otěruvzdorných litin proti abrazivnímu a erozivnímu opotřebení bez snížení jejich houževnatosti.

Tab. I. Chemické složení a tvrdost bílých otěruvzdorných litin podle EN 12513 Tab. I. Chemical composition and hardness of white wear resistant cast irons according to the EN 12513 standard obsah prvků [hmot. %]

tvrdost HV (min.)

C

Si

Mn

P

S

Ni

Cr

Mo

Cu

EN-JN2019

350

2,4–3,9

0,4–1,5

0,2–1,0

max. 2,0

EN-GJN-HV520

EN-JN2029

520

2,5–3,0

max. 0,8

max. 0,8

max. 0,10 max. 0,10

3,0–5,5

1,5–3,0

EN-GJN-HV550

EN-JN2039

550

3,0–3,5

max. 0,8

max. 0,8

max. 0,10 max. 0,10

3,0–5,5

1,5–3,0

EN-GJN-HV600

EN-JN2049

600

2,5–3,5

1,5–2,5

0,3–0,8

max. 0,08 max. 0,08

4,5–6,5

8,0–10,0

max. 1,0

0,5–1,5

max. 0,08 max. 0,08

max. 2,0

11–14

max. 3,0

max. 1,2

max. 1,0

0,5–1,5

max. 0,08 max. 0,08

max. 2,0

14–18

max. 3,0

max. 1,2

max. 1,0

0,5–1,5

max. 0,08 max. 0,08

max. 2,0

18–23

max. 3,0

max. 1,2

max. 1,0

0,5–1,5

max. 0,08 max. 0,08

max. 2,0

23–28

max. 3,0

max. 1,2

Symbol

číslo

EN-GJN-HV350

1,8–2,4

EN-GJN-HV600 (XCr11)

EN-JN3019

EN-GJN- HV600 (XCr14)

EN-JN3029

EN-GJN- HV600 (XCr18)

EN-JN3039

EN-GJN- HV600 (XCr23)

EN-JN3049

600

2,4–3,2 3,2–3,6 1,8–2,4

600

2,4–3,2 3,2-3,6 1,8–2,4

600

2,4–3,2 3,2–3,6 1,8–2,4

600

2,4–3,2 3,2–3,6

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

17

L EG OVA N É L I T I N Y

M i k r o s t r u k t u ra c h r o m ov ýc h b í l ýc h l i t i n

Sekundární karbidy hrají důležitou roli pro dosažení houževnatosti a odolnosti proti abrazivnímu a erozivnímu opotřebení (obr. 1) [4], [5]. Růst odolnosti proti opotřebení – s růstem obsahu uhlíku je spojen s postupným růstem podílu karbidů ve struktuře. Tvorba velkých primárních (nadeutektických) karbidů M7C3 je však spojena nejen s velkou tvrdostí, ale i se zvýšenou křehkostí. Proto v praxi se běžně používají podeutektické bílé chromové litiny, které mají vhodnou kombinaci houževnatosti a odolnosti proti abrazivnímu a erozivnímu opotřebení [6], [7]. Chromové bílé litiny pro všeobecné použití obsahují 23–28 % Cr a až do 1,5 % Mo. Přísada Mo zabraňuje perlitické transformaci a zajišťuje maximální tvrdost. Je proto vhodné legovat chromové litiny vždy Mo kromě nejtenčích průřezů. Chromové bílé litiny se rovněž legují Ni a Cu do 1 %, které zlepšují prokalitelnost. Přitom Ni a Cu nemění morfologii krystalizace. I když maximální docílená tvrdost není tak vysoká jako u Cr-Mo bílých litin, používají se tyto litiny s úspěchem v případech kombinovaného účinku opotřebení částicemi a korozního působení okolního prostředí. Chrom-molybdenové litiny, které obsahují 11–23 % Cr a do 3,5 % Mo, lze používat v litém stavu s matricí austenitickou nebo austeniticko-martenzitickou nebo tepelně zpracované s matricí martenzitickou s malým podílem zbytkového austenitu pro maximální odolnost proti opotřebení a houževnatost (obr. 2). Mají vyšší tvrdost karbidů M7C3 (vliv Mo) a mohou být tepelně zpracované pro dosažení vyšší tvrdosti odlitků.


J . S u c h á n e k Tr e n d y v ý v o j e b í l ý c h o t ě r u v zd o r ný c h l i t i n

2.

L EG OVA N É L I T I N Y

3. 4.

Zvýšit houževnatost bílých litin v podmínkách eroze a kombinovaného působení abraze a nárazů. Optimalizovat legování bílých litin z hlediska výrobních nákladů (růst cen Cr i Mo). Vývoj alternativních materiálů na bázi Cr-B.

M o ž n o s t i z v ý š e n í o d o l n o s t i b í l ýc h o t ě r u v z d o r nýc h l i t i n p r o t i a b ra z i v n í m u a erozivnímu opotřebení

M o ž n o s t i z v ý š e n í h o u ž ev n a t o s t i b í l ýc h o t ě r u v z d o r nýc h l i t i n v p o d m í n ká c h e r o z i v n í h o a ko m b i n ova n é h o p ů s o b e n í a b ra z e a n á ra z ů Většina studií, kde se zkoumá vliv mikrostruktury na lomovou houževnatost, uvažuje vliv objemového podílu karbidů a strukturu matrice. Hrubé primární karbidy umožňují dosažení maximálních tvrdostí (> 65 HRC) a vysoké odolnosti proti abrazivnímu opotřebení bez dynamických účinků částic. Výrazně však zhoršují lomovou houževnatost a také se snadněji porušují při dopadu tvrdých částic. Proto jsou u odlitků odlévaných do pískových forem nežádoucí. Eutektické karbidy rovněž silně ovlivňují lomovou houževnatost bílých litin. Trhliny preferenčně procházejí karbidy. Je proto snaha zjemnit karbidy legováním karbidotvornými prvky (V, W, Nb, Ti) jednotlivě nebo v kombinaci. Legováním karbidotvornými prvky ve většině případů se však lomová houževnatost chromových bílých litin nezvýší. Efektivnější je legování malými množstvími boru nebo kovů vzácných zemin. Dostupné literární prameny ukazují příznivý účinek těchto přísad na lomovou houževnatost bez negativního ovlivnění otěruvzdornosti [15], [16], [17], [18], [24], [25]. V řadě případů mají slitiny s austenitickou matricí vyšší lomovou houževnatost než slitiny s martenzitickou matricí. S ros-

Odolnost bílých litin proti abrazivnímu a erozivnímu účinku částic lze zlepšit zvětšeným množstvím karbidů, mikrolegováním, tepelným zpracováním nebo použitím vhodné ochlazovací rychlosti, která zjemní velikost primárních i eutektických karbidů. Zvýšení podílu karbidické fáze lze docílit zvýšeným obsahem C a legováním dalšími karbidotvornými prvky (V, Nb, W, Ti). Malé množství těchto přísad poněkud zvyšuje tvrdost komplexních karbidů. Při vyšším obsahu karbidotvorných prvků vznikají disperzní speciální karbidy. Karbidy, které mají vysokou tavicí teplotu (TiC – 2970 K, VC – 3100 K, NbC – 3753 K, WC – 2998 K), mohou sloužit jako nukleační zárodky při krystalizaci primárních karbidů M7C3 a modifikovat jejich původní trámcový tvar na kulovité útvary. To se může projevit růstem odolnosti proti opotřebení částicemi i zvýšením houževnatosti. Přehled dostupných údajů o modifikovaných bílých chromových litinách a o vlivu karbidotvorných prvků na odolnost proti abrazivnímu (kluzná abraze a abraze s rázy) a erozivnímu opotřebení je zpracován v tab. II Tab. II. Vliv karbidotvorných prvků na odolnost proti opotřebení a houževnatost bílých a III. Rovněž jsou uvedeny orientační chromových litin údaje o lomové houževnatosti. Tab. II. Influence of carbide-forming elements on the wear resistance and toughness of white chromium cast irons Přídavek karbidotvorných prvků (V, W, Nb a Ti) zlepšuje mechanické vlastnosti typ Cr kluzná abraze + lomová Prvek eroze literatura vysokochromové bílé litiny. Legování litiny abraze rázy houževnatost vysokochromové litiny vanadem zjemzlepšení do 5 V 19Cr zlepšení [8], [9], [10] do 3,28 V ňuje strukturu. Vanad se rozpouští 4V 25Cr zhoršení zlepšení zlepšení zhoršení [11] v eutektických karbidech M7C3 i v ausdo 3,5 Nb 15Cr zlepšení [12] tenitu a ovlivňuje transformaci austeni4 Nb 25Cr zlepšení zlepšení zhoršení [11] tu. Při obsahu V nad 4 % precipituje jako 4W 25Cr zlepšení zhoršení zlepšení zhoršení [11] sekundární karbidy, což je příznivé pro do 2,5 W 28Cr zlepšení zlepšení [13] martenzitickou transformaci. Kulovité 0,2 B 28Cr zlepšení [14] karbidy VC zajišťují lepší houževnatost 0,04 B 12Cr zlepšení [15] matrice. Krystalizaci primárních a eutek21Cr-1Mo zlepšení zlepšení [16] tických karbidů lze také ovlivnit borem do 0,8 RE 20Cr zlepšení zlepšení do 0,4 % RE [17] [15], [16], [24] a kovy vzácných zemin (např. Ce) [17], [18], [25]. do 1,5 Ce 19Cr zlepšení do 0,5 % Ce [18] Další možností ovlivnění morfologie karbidů je zvýšení ochlazovací rychlosti použitím kovových forem nebo chladíTab. III. Vliv kombinace prvků na odolnost proti opotřebení a houževnatost chromových tek. Vlivem vyšší ochlazovací rychlosti bílých litin Tab. III. Influence of combination of elements on wear resistance and toughness of chromium se na povrchu odlitků tvoří globulární white cast irons jemné karbidy, což zajišťuje zlepšenou lomová odolnost proti opotřebení částicemi. Kombinace kluzná abraze typ Cr litin eroze houževna- literatura Experimentální výsledky ukazují výrazprvků abraze + rázy tost né zvýšení odolnosti proti abrazivnímu 6V–1B 27Cr zhoršení zhoršení zhoršení [19] i erozivnímu opotřebení po zjemnění 2 Nb – 1 B 27Cr zhoršení zhoršení zhoršení [19] mikrostruktury při odlévání do kovových 1–3 Nb –1,2 Mo 13Cr zlepšení [20] forem. Odolnost proti abrazi i erozi ros10 W – 1 B 27Cr zhoršení zhoršení zhoršení [19] te s tvrdostí, s vyšším nominálním ob3,3 W – 2 V – 27Cr zhoršení zhoršení zhoršení [19] sahem uhlíku a objemovým podílem 1 B – 0,67 Nb karbidů a s klesající velikostí karbidů. 2 V – 2 Ti – 2 Nb Cr17 zlepšení [21] Použití kovových forem nebo chladítek do 0,38 Ti 15Cr-3Mo zlepšení [22] je však omezeno na tvarově jednoduché zlepšení do 1,78 Ti 16Cr-1,3Mo-2,3Ni [23] odlitky s nízkou hmotností. do 1,38 Ti

18

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2


Tr e n d y v ý v o j e b í l ý c h o t ě r u v zd o r ný c h l i t i n J . S u c h á n e k

L i t e ra t u ra

[1] DURMAN, R. W.: The application of alloyed white cast irons in crushing, grinding, and material handling processes. The British Foundryman, 1976, 69(6), 141–149. [2] BARTON, R.: Special Cast Irons. BCIRA Journal, 1960, 8, 857–882. [3] AL-RUBAIE, K. S.; M. POHL: Heat treatment and two-body abrasion of Ni-Hard 4. Wear, 2014, 312, 21–28. ISSN: 0043-1648. [4] ŠABUJEV, S. A. a kol.: O vlijaniji sostava i struktury chromistych splavov na ich abrazivnuju iznosostojkost. Litejnoje proizvodstvo, 1972, (3), 28–29. ISSN 0024-449X. O p t i m a l i z a c e l e g ová n í b í l ýc h l i t i n [5] CYPIN, I. I.: Belyje iznosostojkije čuguny. Struktura z h l e d i s ka v ý r o b n í c h n á k l a d ů i svojstva. Moskva: Metallurgija, 1983. [6] TABRETT, C. P.; I. R. SARE: The effect of heat treatment Ceny Cr, Mo a dalších karbidotvorných prvků výrazně ovlivon the abrasion resistance of alloy white irons. Wear, ňují výrobní náklady odlitků z otěruvzdorných bílých litin. 1997, 203–204, 206–219. ISSN: 0043-1648. Proto je třeba optimálně volit složení v závislosti na aplikaci [7] GASAN, H.; F. ERTURK: Effects of a Destabilization Heat odlitků a podle tloušťky stěn odlitků. Praktické zkušenosti při Treatment on the Microstructure and Abrasive Wear zpracování minerálních materiálů ukazují, že vysoká tvrdost Behavior of High-Chromium White Cast Iron Investigated materiálu odlitků je příznivá při zpracování měkčích materiálů, Using Different Characterization Techniques. Metallurgikdežto při zpracování tvrdých minerálních materiálů je vhodcal and Materials Transactions A, 44A, 2013, 4993–5005. nější použití odlitků s menším podílem karbidů [26]. ISSN: 1073-5623. Vzhledem k nezbytnosti zpracovávat rudy s menším obsahem [8] FILIPOVIC, M.; E. ROMHANJI: Strain hardening of austekovu výrazně narůstá spotřeba otěruvzdorných materiálů. nite in Fe-Cr-C-V alloys under repeated impact. Wear, Proto se musí vyvinout nové typy otěruvzdorných materiálů, 2011, 270, 800–805. ISSN: 0043-1648. které obsahují menší množství drahých legujících přísad. [9] FILIPOVIC, M. a kol.: Correlation of Microstructure with Jedním z možných řešení je vývoj materiálů na bázi chromu the Wear Resistance and Fracture Toughness of White a boru. Cast Iron Alloys. Metals and Materials International, 2013, 19, 473–481. ISSN: 1598-9623 (print). ISSN: 2005-4149 V ý vo j a l t e r n a t i v n í c h m a t e r i á l ů n a b á z i (electronic). Cr-B [10] FILIPOVIČ, M. M.: Iron-chromium-carbon-vanadium white cast irons – the microstructure and properties. První snahy o aplikaci odlitků na bázi slitin Cr-B se objevily již Mem. Ind., 2014, 68(4), 413–427. v 90. letech minulého století [27]. Nahrazení karbidů boridy [11] KUYUCAK, S.; R. LLEWELLYN: High-Chrome White Irons s vyšší tvrdostí totiž umožňuje výrazné snížení obsahu uhlíku Incorporating Ultra-Hard Carbide-Forming Elements for a tím i zlepšení lomové houževnatosti. Bor má velmi malou Improved Wear-resistance. AFS Transaction, 2006, předrozpustnost v železe (0,002 hmot. %), takže se převážně tvoří náška 06-097(05).pdf. vysoce tvrdé a křehké boridy M2B, které kromě Fe obsahují [12] CHEN, H.-X. a kol.: Effect of niobium on wear resistance další legující prvky [27]. Síťoví boridů, které vzniká v procesu of 15%Cr white cast iron. Wear, 1993, 166, 197–201. ISSN: krystalizace, lze rozrušit tepelným zpracováním, modifikací kovy 0043-1648. vzácných zemin a plastickou deformací při tváření za tepla. [13] MOUSAVI ANIJDAN, S. H. a kol.: Effects of tungsten on Složení kovové matrice a otěruvzdorné fáze je možné měnit erosion-corrosion behavior of high chromium white cast změnou obsahu C a B. Výhodou je relativně nízká spotřeba iron. Materials and Science Engineering, 2007, A 454-455, drahých legujících prvků, dobrá odolnost proti abrazivnímu 623–628. ISSN: 0921-5093. opotřebení i korozní odolnost. Zkouší se různá složení slitin [14] MA, N. a kol.: The effect of boron on structures and (tab. IV). Vývoj těchto slitin v současné době probíhá a dosud properties of 28% chromium white cast iron. Foundry publikované výsledky experimentů ukazují na perspektivní Technol. (China), 1989, (5), 39–44. použití těchto slitin. [15] IZCILER, M.; H. CELIK, H.: Two- and three-body abrasive wear behaviour of different heat-treated boron alloyed Z ávě r high chromium cast iron grinding balls. Journal of Materials Processing Technology, 2000, 105, 237–245. ISSN: Bílé chromové litiny mají svou nezastupitelnou úlohu v pod0924-0136. mínkách intenzivního opotřebení částicemi. Hledají se různé [16] ZEYTIN, H. K. a kol., Effect of Boron and Heat Treatment modifikace chemického složení i postupů tepelného zpracoon Mechanical Properties of White Cast Iron for Mining vání s cílem zvýšit užitné vlastnosti v podmínkách extrémního Application. Journal of Iron and opotřebení částicemi. Steel Research, International, 2011, 18(11), 31–39. ISSN: 1006-706X. [17] HOU, Y. a kol.: Influence of rare earth nanoparticles and inoculants Tab. IV. Zkoušená chemická složení litých materiálů na bázi Fe-Cr-B [27] Tab. IV. Tested chemical compositions of cast materials based on Fe-Cr-B [27] on performance and microstructure of high chromium cast iron. Cr B Ni Cu C Si Mn Mo V Nb Journal of Rare Earths, 2012, 30(3), 5–15 0,1–1,0 1,5–2 1–2 0,3–0,55 0,5–1 0,5–1 0,8–1,5 0,3–05 0,3–0,5 283–288. ISSN: 1002-0721.

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

19

L EG OVA N É L I T I N Y

toucím podílem zbytkového austenitu roste lomová houževnatost. Deformačně indukovaná tvorba martenzitu v tenkých povrchových vrstvách austenitických litin při kluzné abrazi zvyšuje jejich otěruvzdornost a nezhoršuje jejich houževnatost. Avšak deformačně indukovaná tvorba martenzitu při erozi či abrazi s nárazy částic vyvolává vysoká vnitřní pnutí v povrchových vrstvách, což může vést k tvorbě trhlin a odlupování povrchových vrstev. Např. odlupování povrchových vrstev koulí v cementářských mlýnech způsobí jejich tvarové změny i celkové porušení. To vede k výraznému snížení produkce cementu.


L EG OVA N É L I T I N Y

J . S u c h á n e k Tr e n d y v ý v o j e b í l ý c h o t ě r u v zd o r ný c h l i t i n

[18] ZHI, X. a kol.: Effect of cerium modification on microstructure and properties of hypereutectic high chromium cast iron. Materials and Science Engineering, A 603, 2014, 98–103. ISSN: 0921-5093. [19] WANG, Y. P. a kol.: Performances of hybrid high-entropy high-Cr cast irons during sliding wear and air-jet solid-particle erosion. Wear, 2013, 301, 390–397. ISSN: 0043-1648. [20] PEEV, K.; M. FISET: Structure and wear resistance of high chromium white cast iron containing niobium. Livarski Vestnik, 1990, 37(5), 137–144. ISSN: 0024-5135. [21] BEDOLLA-JACUINDE, A. a kol.: Abrasive wear of V-Nb-Ti alloyed high-chromium white irons. Wear, 2015, 332–333, 1006–1011. ISSN: 0043-1648. [22] ARIKAN, M. M.; H. CIMENOĞLU; E. S. KAYALI: The effect of titanium on the abrasion resistance of 15Cr-3Mo white cast iron. Wear, 2001, 247, 231-235. ISSN: 0043-1648. [23] IBRAHIM, K. M.; M. M. IBRAHIM: Heat Treatment in High Chromium White Cast Iron Ti Alloy. Journal of Metallurgy, 2014, 9 s. DOI: http://dx.doi.org/10.1155/2014/856408. [24] NAIHENG, M. A.; R. QICHANG; Z. QINGDE: Corrosion-abrasion wear resistance of 28%Cr white cast iron containing boron. Wear, 1989, 132, 347–359. ISSN: 0043-1648. [25] RADULOVIC, M.; M. FISET; K. PEEV: Effect of rare earth elements on microstructure and properties of high chromium white iron. Materials Science and Technology, 1994, 10, 1057–1062. ISSN 1005-0302. [26] ALBERTIN, E.; A. SINATORA: Effect of carbide fraction and matrix microstructure on the wear of cast iron balls tested in a laboratory ball mill. Wear, 2001, 250, 492–501. ISSN: 0043-1648. [27] MA, S.; J. ZHANG: Wear resistant high boron cast alloy – A review. Reviews on Advanced Materials Science, 2016, 44, 54–62. ISSN 1605-8127. Recenzenti | Peer-reviewers: Ing. Václav Kaňa, Ph.D. doc. Ing. Iveta Vasková, Ph.D.

9. workshop Historické a prehistorické tavby železa a jeho zpracování 2017 Ve dnech 24. až 26. května 2017 proběhne ve Staré huti u Adamova v Josefovském údolí další workshop starého železářství pořádaný Technickým muzeem v Brně ve spolupráci se Středoevropskou cestou železa. Náplní akce jsou tavby v  replikách kusových železářských pecí užívaných v oblasti střední části Moravského krasu v období raného středověku, rekonstruovaných podle archeologických nálezů. Experimenty se budou konat po všechny tři dny a jejich výsledky budou následně kovářsky zpracovávány. Současně bude po všechny tři dny probíhat pálení dřevěného uhlí v milíři, v pátek a sobotu bude možné sledovat výpal vápna v selské vápenici.

17. setkání ve střední části Moravského krasu Na workshop navazuje v sobotu 27. května 2017 akce pořádaná TMB, Správou CHKO Moravský kras, Archaiou Brno, o. p. s., a dalšími institucemi a osobami, během níž bude v areálu Staré huti u Adamova možné zhlédnout ukázky raně středověkých technologií (tavby v  kusové železářské peci, kování, pálení vápna, soustružení dřeva, mletí obilí na ručním mlýnku, pečení chleba, ukázky textilní výroby) a další aktivity.

Podzimní tavba V sobotu 23. září 2017 se opět v  areálu Staré huti u Adamova uskuteční ukázková a experimentální tavba v replice raně středověké kusové železářské pece.

VÝZVA Technické muzeum v Brně se na vás tímto obrací se žádostí o poskytnutí (zapůjčení, darování, odprodej) vašich předmětů opatřených smaltem. Uvítali bychom např. smaltovaná umyvadla, vany, cedule apod., i poškozené či neúplné, čím starší, tím lépe. Předměty (včetně katalogů, fotografií atd.) budou prezentovány v rámci připravované výstavy v TMB od října t.r. V případě zapůjčení vašich tiskovin či fotografií nabízíme možnost jejich restaurování, výrobu kopie či jejich přepis na CD. Kontakt: Ing. Martin Kroužil, tel.: +420 541 421 461, krouzil@technicalmuseum.cz

20

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

Více informací o pokusných tavbách pořádaných TMB naleznete na stránce Spolku Františka – sekce industriální archeologie Kruhu přátel Technického muzea v Brně: www.starahut.com. Název akce

datum

Muzejní noc

20. 5.

TMB, Purkyňova 105, Brno

9. workshop starého železářství

místo konání

24.–26. 5.

Stará huť u Adamova

Slované na Staré huti 17. setkání ve střední části Moravského krasu

27. 5.

Stará huť u Adamova

Kovářská a kolářská sobota

19. 8.

Kovárna Těšany

Mladý těšanský kovář

2. 9.

Kovárna Těšany

Podzimní experimentální tavby

23. 9.

Stará huť u Adamova

Více informací na www.technicalmuseum.cz


Abrazivní opotřebení bílých chromov ých litin J. Suchánek

Abrasive wear of white chromium cast irons Received: 24.01.2017 Received in revised form: 30.01.2017 Accepted: 31.01.2017 669.131.2 : 539.56 white cast iron—abrasion

High chromium white cast irons are used in applications such as the mining, grinding, mineral handling and cement industries. The ef fec t of heat treatment on hardness and abrasion resistance of white cast irons Cr27 and Cr15Mo2 was investigated. Specimens were austenitized at dif ferent temperatures in the range 9 0 0 – 120 0 °C for 1 h, quenched in air and tempered at 20 0 – 70 0 °C for 2 h. Wear test s were carried out using a pin- on- disc tribometer under dr y sliding conditions. The maximum of abrasion resistance was obtained af ter quenching 1,150 °C / 1 h / air and tempering 500 °C / 2 h.

Ú vo d Při volbě materiálu pro strojní součásti se vychází z požadavku zajistit životnost stroje či strojního zařízení při minimálních výrobních a provozních nákladech. Důležitými faktory jsou přitom provozní mechanické a tepelné namáhání a charakter degradačních procesů, které působí na jejich povrchu. Základním předpokladem pro optimální volbu materiálů je proto znalost jejich chování v různých podmínkách provozu. Obvykle se věnuje velká pozornost namáhání vyvolanému působením statických a dynamických sil, protože při překročení meze pevnosti či meze únavy u důležitých součástí dochází k náhlé změně kvality – k lomu. Na funkčním povrchu exponovaných součástí však působí i další degradační procesy, které postupně zhoršují parametry strojů a strojních zařízení. Mezi tyto degradační procesy patří i abrazivní opotřebení vyvolané interakcí tvrdých, obvykle minerálních částic s funkčním povrchem součástí. V extrémních případech vede intenzivní abrazivní opotřebení k velkým ztrátám při výpadku produkce vyvolaném nucenou odstávkou stroje či strojního zařízení, dále ke zvýšení nákladů na výrobu náhradních dílů či jejich renovaci a nákladů na vlastní údržbu. Často se uvádí, že 50 % případů opotřebení v průmyslu je způsobeno procesy abraze. Abrazivní opotřebení je charakterizováno oddělováním a přemísťováním částic materiálu při rýhování a řezání tvrdými částicemi. Tyto částice mohou být volné nebo určitým způsobem vázané. V technické praxi je znám i druhý případ abrazivního opotřebení, kdy tvrdé částice jsou přítomny mezi dvěma funkčními povrchy, které jsou v relativním pohybu. Uvedený případ je typický pro drcení a mletí hmot. Vyskytuje se však i u kluzných dvojic, kde vnikají tvrdé nečistoty mezi nedostatečně utěsněné funkční povrchy. V procesu adhezivního opotřebení mohou také vznikat tvrdé částice otěru, které působí na jeden nebo oba kluzné povrchy abrazivně [1]. Odolnost proti opotřebení částicemi nemůže být bezprostřed. ně spojována s nějakou materiálovou charakteristikou, přes. tože pevnost, tvrdost a houževnatost opotřebovávaného . materiálu mohou mít značný vliv na životnost součástí a celých systémů [2]. Pro dosažení požadované životnosti hraje významnou roli správná volba materiálu. Vysokolegované bílé litiny se primárně používají pro součásti kalových čerpadel a další díly pracující v obtížných podmínkách (důlní stroje a zařízení, manipulace s materiálem, drcení a broušení) [3], [4], [5]. Z á k l a d n í p o ž a d av k y n a s t r u k t u r u b í l ýc h c h r o m ov ýc h l i t i n

prof. Ing. Jan Suchánek, CSc. ČV U T v Praze, Fakulta strojní, Ústav strojírenské technologie | CTU Prague, FME, D e p a r t m e n t o f M a n u f a c t u r i n g Te c h n o l o g y jan.suchanek@fs.cvut.cz

Mikrostruktura bílých chromových litin je tvořena kovovou matricí a 25–35 obj. % karbidů. Množství, tvar, rozměry i rozložení primárních i eutektických karbidů v odlitcích z bílých chromových litin jsou určeny procesem krystalizace. Strukturu kovové matrice je možno regulovat legováním a tepelným zpracováním, kdežto karbidická fáze se po skončení krystalizace nemění. Vysoká odolnost proti abrazivnímu opotřebení se docílí, pokud karbidická fáze splňuje tyto požadavky: velký podíl tvrdých karbidů (tvrdších než abrazivní částice), rovnoměrné rozložení karbidů v matrici, minimální rozměry karbidů. Přitom jsou nežádoucí hrubé primární karbidy, protože jsou křehké a snadno se porušují [6], [7]. Maximální odolnost proti opotřebení částicemi se dosahuje v případě martenzitické matrice, která se získá po tepelném zpracování. Kovová matrice totiž musí splňovat tyto požadav

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

21

L EG OVA N É L I T I N Y

Abrazivní opotřebení bílých chromových litin


L EG OVA N É L I T I N Y

J. Suchánek Abrazivní opotřebení bílých chromov ých litin

ky: pevně vázat karbidy při zatěžování abrazivními částicemi, musí mít vysokou pevnost, aby při plastické deformaci nedocházelo k praskání a vylamování karbidů a vzdálenost mezi karbidickými částicemi musí být taková, aby docházelo k minimálnímu selektivnímu opotřebení matrice abrazivem [2]. Speciální bílé litiny vyvinuté pro případy extrémního abrazivního opotřebení mají zvýšený obsah karbidů (40–70 %). V případech kombinovaného působení koroze a opotřebení mohou mít speciální bílé litiny v porovnání s korozivzdornými ocelemi životnost trojnásobnou jako v případě výroby kyseliny fosforečné [8].

né Mn se neliší od struktury nelegované bílé litiny. Nikl a měď se prakticky nerozpouští v komplexních karbidech, a proto nemají podstatný vliv na primární strukturu bílých otěruvzdorných litin. Přísada Mo zabraňuje perlitické transformaci a zajišťuje tak maximální tvrdost. Je tedy vhodné legovat vysokochromové litiny Mo kromě nejtenčích průřezů. Zabrání se tvorbě perlitu, který má výrazně nižší odolnost proti opotřebení částicemi. Vysokochromové litiny se rovněž legují Ni a Cu do 1 % pro aplikace v případech kombinovaného účinku abrazivního opotřebení a korozního působení okolního prostředí.

V l i v c h e m i c ké h o s l o ž e n í n a o t ě r u v z d o r n o s t b í l ýc h c h r o m ov ýc h l i t i n

Te p e l n é z p ra c ová n í b í l ýc h c h r o m ov ýc h litin

Hlavní legující přísadou bílých otěruvzdorných litin je chrom. Obvyklý obsah chromu v bílých chromových litinách je v rozmezí 11–35 %. Cr tvoří komplexní karbidy – trigonální (Fe, Cr)7C3 a kubický (Fe, Cr)23C6. V a-Fe se Cr rozpouští neomezeně, kdežto v g-Fe se rozpouští maximálně 12 % Cr. Komplexní karbidy Cr jsou tvrdší než legovaný cementit, což má vliv na otěruvzdornost a pevnost litin. Široké rozmezí mikrotvrdosti karbidů Cr se vysvětluje anizotropií vlastností a různým obsahem Fe v karbidech [9]. Krystalizace spojená s tvorbou karbidů typu M7C3 výrazně mění mikrostrukturu litiny. Trigonální karbid (Fe, Cr)7C3 má výraznou anizotropii, která souvisí s charakterem vazeb mezi atomy – kovalentní vazba ve směru osy c a kovová vazba ve směru os a a b. Rychlost růstu krystalu podél osy c je mnohem vyšší. Primární karbid (Fe, Cr)7C3 nabývá tvar šestibokého hranolu. Mikrotvrdost karbidu (Fe, Cr)7C3 podél osy c je 1,5× vyšší než mikrotvrdost v kolmém směru na tuto osu. Řídící fází při krystalizaci eutektika složeného z austenitu a (Fe, Cr)7C3 je karbid. Mezi větvemi karbidu je austenit. Podmínky krystalizace mají velký vliv na primární strukturu bílých otěruvzdorných litin. Nejvýznamnější faktor je rychlost ochlazování, která závisí na tloušťce stěny odlitku, na materiálu formy a na licí teplotě. Logicky není rychlost ochlazování stejná na povrchu odlitku a v jádře, zejména u hmotných odlitků. Rychlost ochlazování ovlivňuje velikost karbidů v eutektických útvarech. Hmotné odlitky mají odlišnou disperzitu struktury na povrchu a v jádře. Přitom otěruvzdornost výrazně roste při zvýšení disperzity primární struktury. Významný vliv na krystalizaci má směr odvodu tepla, protože ovlivňuje orientaci krystalů a následně otěruvzdornost. Cypin [9] studoval vliv orientace krystalů u litiny s 3 % C a 12 % Cr. Vzorky orientované kolmo k povrchu odlitku měly otěruvzdornost 1,25–1,85× vyšší než vzorky orientované rovnoběžně s povrchem. Vliv orientace krystalů byl tím větší, čím pomaleji se ochlazoval odlitek. Obdobné výsledky byly zjištěny u  bílých chromových litin Cr14 a Cr24 [10]. Do bílých chromových otěruvzdorných litin se obvykle přidávají prvky zlepšující prokalitelnost – Mn, Mo, Ni, Cu. Molybden, nikl a měď nemění morfologii krystalizace. Také přísada Mn do 3–4 % primární krystalizaci nemění [9]. Pro bílé litiny s karbidy při poměru Cr/C = 3–10 se podíl karbidů stanoví lineární rovnicí [11]:

V litém stavu v matrici chromových litin je značný podíl austenitu. Jeho stabilita při izotermickém rozpadu ve značné míře závisí na jeho chemickém složení při teplotě austenitizace. Při austenitizaci probíhá precipitace sekundárních karbidů z přesyceného austenitu a následně transformace austenitu, který se vytvořil při chladnutí odlitku z licí teploty. Vyloučení sekundárních karbidů ochudí austenit o uhlík a legující karbidotvorné prvky, především o Cr a Mo. Rozsah martenzitické přeměny a stabilita zbytkového austenitu jsou faktory, které určují otěruvzdornost litiny. Pro dosažení požadované martenzitické matrice je proto nezbytné legovat litiny prvky, které stabilizují austenit. Molybden brzdí rozpad austenitu v perlitické oblasti, a tím zvyšuje prokalitelnost. Precipitace sekundárních karbidů z přesyceného austenitu vede ke zvýšení teploty Ms o 200–400 °C a umožňuje po ochlazení docílit martenzitickou strukturu.

K (%) = 12,33C + 0,55Cr − 15,2

(1)

Prvky rozšiřující pole g-Fe snižují množství karbidů, protože část uhlíku je rozpuštěna v austenitu. Mangan může tvořit karbidy Mn23C6 a Mn7C3. Primární struktura bílé litiny legova-

22

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

Z ko u š e n é b í l é l i t i ny a j e j i c h t e p e l n é z p ra c ová n í Vliv různých parametrů tepelného zpracování na tvrdost a odolnost proti abrazivnímu opotřebení se studoval u bílých litin Cr27 a Cr15Mo2. Chemické složení zkoušených bílých litin je uvedeno v tab. I. Vzorky ∅ 10 mm a délce 50 mm byly odebírány z centrálních partií hranolových odlitků o rozměrech 60 × 60 × 500 mm odlitých do pískových forem. Studoval se vliv kalicích teplot na tvrdost a poměrnou odolnost proti abrazivnímu opotřebení. Kalicí teploty byly v  rozmezí 900–1200 °C. Doba výdrže na teplotě byla vždy 1 h. Kromě kalených vzorků byly zkoušeny i vzorky popouštěné na teploty 200–700 °C / 2 h / vzduch. Tvrdosti bílých litin po různých režimech tepelného zpracování jsou uvedeny v tab. II. Obrábění bílých litin s  martenzitickou nebo austenitickou matricí je obtížné, a proto je účelné snížit tvrdost žíháním. Žíháním na 900 °C / 4 h / pec se podařilo snížit tvrdost zkoušených bílých chromových litin na 33,7 HRC, resp. 34,7 HRC, což se projevilo výrazným zlepšením jejich obrobitelnosti.

Tab. I. Chemické složení zkoušených bílých litin Tab. I. Chemical composition of tested white cast irons Označení litiny

obsah legujících prvků [hmot. %] C

Si

Mn

Cr

Cr27

2,73

0,8

0,55

26,7

Mo –

Cr15Mo2

3,01

0,72

0,62

13,05

1,35


Abrazivní opotřebení bílých chromov ých litin J. Suchánek

Z ko u š k y o d o l n o s t i p r o t i a b ra z i v n í m u opotřebení

Tab. II. Poměrná odolnost proti abrazivnímu opotřebení ya a tvrdost bílých chromových litin Cr27 a Cr15Mo2 v závislosti na režimu tepelného zpracování Tab. II. Relative abrasion resistance ya and hardness of white chromium Cr27 and Cr15Mo2 cast irons in dependence on heat treatment method Cr27

Cr15Mo2

Tepelné zpracování

tvrdost [HRC]

ya [1]

tvrdost [HRC]

ya [1]

ŽM 900 °C / 4 h / pec

33,5

2,2

34,7

2,08

K 900 °C / 1 h / vzduch

52,6

3,67

67,5

3,88

K 950 °C / 1 h / vzduch

53,9

4,19

68,8

3,88

K 1000 °C / 1 h / vzduch

58,6

4,36

67,1

3,95

K 1050 °C / 1 h / vzduch

64,4

4,64

62,3

4,01

K 1100 °C / 1 h / vzduch

63,8

4,82

52,0

4,17

K 1150 °C / 1 h / vzduch

58,8

5,12

45,7

4,09

K 1200 °C / 1 h / vzduch

52,1

4,76

42,5

3,90

K 900 °C / 1 h / vzduch + P 200 °C / 2 h / vzduch

54,8

3,37

62,0

3,51

K 950 °C / 1 h / vzduch + P 200 ° C / 2 h / vzduch

55,5

3,56

K 1000 °C / 1 h / vzduch + P 200 °C / 2 h / vzduch

57,6

3,56

63,6

3,38

K 1000 °C / 1 h / vzduch + P 400 °C / 2 h / vzduch

56,7

4,34

K 1000 °C / 1 h / vzduch + P 500 °C / 2 h / vzduch

56,1

4,67

K 1000 °C / 1 h / vzduch + P 600 °C / 2 h / vzduch

39,6

3,81

K 1050 °C / 1 h / vzduch + P 200 °C / 2 h / vzduch

59,1

4,28

60,0

3,95

K 1050 °C / 1 h / vzduch + P 400 °C / 2 h / vzduch

58,1

5,24

K 1050 °C / 1 h / vzduch + P 500 °C / 2 h / vzduch

60,6

5,23

– –

K 1050 °C / 1 h / vzduch + P 600 °C / 2 h / vzduch

45,7

3,15

K 1050 °C / 1 h / vzduch + P 700 °C / 2 h / vzduch

40,5

2,82

K 1100 °C / 1 h / vzduch + P 200 °C / 2 h / vzduch

59,3

4,77

51,0

4,19

K 1100 °C / 1 h / vzduch + P 400 °C / 2 h / vzduch

56,1

5,26

K 1100 °C / 1 h / vzduch + P 500 °C / 2 h / vzduch

60,4

4,99

K 1100 °C / 1 h / vzduch + P 600 °C / 2 h / vzduch

46,7

3,12

K 1150 °C / 1 h / vzduch + P 200 °C / 2 h / vzduch

57,2

4,38

45,7

4,09

K 1150 °C / 1 h / vzduch + P 400 °C / 2 h / vzduch

54,4

4,54

46,5

4,13

K 1150 °C / 1 h / vzduch + P 500 °C / 2 h / vzduch

54,5

5,43

44,5

4,42 4,37

K 1150 °C / 1 h / vzduch + P 600 °C / 2 h / vzduch

47,6

3,53

47,9

K 1150 °C/ 1 h / vzduch + P 700 °C / 2 h / vzduch

36,6

2,96

59,3

3,72

K 1200 °C / 1 h / vzduch + P 200 °C / 2 h / vzduch

50,8

4,26

43,5

4,07

K 1200 °C / 1 h / vzduch + P 400 °C / 2 h / vzduch

47,2

513

K 1200 °C / 1 h / vzduch + P 500 °C / 2 h / vzduch

50,4

5,15

K 1200 °C / 1 h / vzduch + P 600 °C / 2 h / vzduch

50,0

3,71

Pozn.: ŽM – žíháno na měkko, K – kaleno, P – popuštěno

Obr. 1. Schéma přístroje s brusným plátnem AB-1 Fig. 1. Schema of an apparatus with abrasive cloth AB-1

Výsledky Po kalení z 900 °C / 1 h / vzduch je ve struktuře obsažen velmi jemný martenzit se značným množstvím drobných globulárních rovnoměrně rozložených karbidů a s velkým podílem hrubých útvarů ledeburitických karbidů typu M7C3 (obr. 2 a 3). Mikrotvrdost martenzitické matrice je 870 HVM (u Cr27), případně 1230 HVM (u Cr15Mo2). S dalším růstem kalicích teplot se ve struktuře bílé litiny Cr15Mo2 začíná objevovat zbytkový austenit (metalograficky byl zjištěn při kalení z 1000 °C) a jeho podíl s růstem kalicí teploty roste. Současně dochází k  rozpouštění drobných globulárních karbidů. Při kalení z teploty 1150 °C je ve struktuře přítomen austenit, místy shluky drobných globulárních karbidů a hrubé útvary ledeburitických karbidů (obr. 4). U bílé litiny Cr27 se austenit ve struktuře objevuje při kalení z teplot > 1100 °C (obr. 5). Při dalším růstu kalicí teploty jeho podíl prudce vzroste a zároveň se částečně rozpouští jemné globulární karbidy přítomné v  matrici. Při popouštění na 200 °C / 2 h / vzduch se

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

23

L EG OVA N É L I T I N Y

Ke zkouškám odolnosti proti abrazivnímu opotřebení byl použit přístroj s brusným plátnem typu „pin-on-disk“. Schéma přístroje s brusným plátnem AB-1 představuje obr. 1. Na rovnoměrně rotující kruhovou desku 1 o průměru 450 mm (n = 22 1/min) s vertikální osou rotace je upevněno pomocí pružných svorek brusné plátno 2. Brusné plátno opotřebovává vzorek ze zkoušeného materiálu 3. Vzorek, obvykle válec o rozměrech ∅ 10 × 70 mm, je upevněn v hlavici 4, která dovoluje axiální pohyb vzorků v průběhu zkoušky. Vzorek je přitlačován silou vyvozenou závažím 5. Radiální posuv vzorku 3 mm/ot. umožňuje šroubový mechanizmus, který se skládá z pohybového šroubu 6 a matice s narážkami 7. Patka 8 upevněná na obvodu kruhové desky 1 při každé otáčce narazí do narážky matice 7 a pootočí ji o 90°. Po proběhnutí nastavené třecí dráhy (50 m) je přístroj vypnut koncovým vypínačem 9. Maximální rychlost vzorku je 0,53 m/s. Tlak ve styku vzorku a brusného plátna byl při zkouškách 0,32 MPa. Před zkouškou byl funkční povrch vzorků broušen na Ra = 0,4 µm.

Jako brusné plátno se používal korundový kepr A 99-G.S 25 značky Globus 120, který byl dodáván v 50m rolích, ze kterých se postupně podle potřeby odřezávaly a ve stejném pořadí spotřebovávaly kotouče brusného plátna. Vliv kolísání abrazivity brusného plátna v průběhu zkoušek byl eliminován použitím etalonů z žíhané oceli 12 014 (95–105 HV). V průběhu zkoušek se pravidelně střídají etalony a vzorky ze zkoušených materiálů podle schématu 1-2-1-2-1. Každá série zkoušek začíná 2 etalony, které se do vyhodnocování zkoušek nezapočítávají. Přístroje s brusným plátnem v různých modifikacích se používají ke zkoušení odolnosti proti abrazivnímu opotřebení nejčastěji. Jejich předností je jednoduchost, spolehlivost a malý rozptyl výsledků zkoušek. Mezi nevýhody patří proměnná a postupně klesající abrazivita brusných pláten, pokud dochází k opakované interakci abrazivních částic s povrchem zkoušeného vzorku. U přístroje AB-1 abrazivní částice působí 3×, případně 4×. Proto se musí v pravidelných intervalech kontrolovat pomocí etalonového materiálu s definovanými vlastnostmi. Podmínky zkoušek na přístrojích s brusným plátnem odpovídají procesům kluzné abraze, kdy částice klouzají po povrchu exponovaných součástí.


L EG OVA N É L I T I N Y

J. Suchánek Abrazivní opotřebení bílých chromov ých litin

Obr. 2. Mikrostruktura bílé litiny Cr27 po kalení 900 °C / 1 h / vzduch (zv. 200×) Fig. 2. Microstructure of white cast iron Cr27 after quenching 900 °C / 1 h / / air (magnification 200×)

Obr. 3. M i k r o s t r u k t u r a b í l é l i t i n y Cr15Mo2 po kalení 900 °C / 1 h / / vzduch (zv. 200×) Fig. 3. Microstructure of white cast iron Cr15Mo2 after quenching 900 °C / / 1 h / air (magnification 200×)

tuje při nižších popouštěcích teplotách. Důležitou roli hraje vysoký obsah zbytkového austenitu a počáteční fáze zpevnění disperzními sekundárními karbidy. Při vzájemném působení abraziva a povrchových vrstev bílé chromové litiny dochází k deformačně indukované fázové transformaci části zbytkového austenitu na martenzit. To se projeví jak růstem tvrdosti tenkých povrchových vrstev, tak zvýšením odolnosti proti abrazivnímu účinku částic. Z ávě r y

1. Odolnost proti abrazivnímu opotřebení bílých chromových litin závisí na podílu a morfologii karbidických fází a na struktuře matrice. Morfologie eutektických karbidů je závislá na podmínkách krystalizace. Nelze ji měnit tepelným zpracováním. Tepelným zpracováním lze měnit pouze mikrostrukturu matrice – precipitace sekundárních karbidů a transformace části austenitu na martenzit při ochlazování. 2. Poměrná odolnost proti abrazivnímu opotřebení bílé chromové litiny Cr27 roste s rostoucí kalicí teplotou do 1150 °C Obr. 4. M i k r o s t r u k t u r a b í l é l i t i n y Obr. 5. Mikrostruktura bílé litiny Cr27 a při dalším zvýšení kalicí teploty klesá. Cr15Mo2 po kalení 1150 °C / 1 h / po kalení 1150 °C / 1 h / vzduch Růst hodnot ya souvisí s vyšším podílem / vzduch (zv. 200×) (zv. 200×) zbytkového austenitu. Pokles hodnot Fig. 4. Microstructure of white cast iron Fig. 5. Microstructure of white cast iron Cr15Mo2 after quenching 1,150 °C / Cr27 after quenching 1,150 °C / 1 h / ya > 1150 °C pravděpodobně souvisí / 1 h / air (magnification 200×) / air (magnification 200×) s  rozpuštěním sekundárních karbidů, které disperzně zpevňují austenitickou matrici. Popouštění 200 °C / 2 h umožní snížení struktura kalených vzorků prakticky nemění. Ke změnám dochávnitřních pnutí bez snížení odolnosti proti abrazivnímu opozí při vyšších popouštěcích teplotách pouze v matrici – rozpad třebení. Popouštění v oblasti 400–500 °C se příznivě projeví austenitu a martenzitu a precipitace sekundárních karbidů. růstem odolnosti proti abrazivnímu opotřebení, i když tvrdosRentgenovou fázovou analýzou povrchu vzorků byly zjišťováti jsou nižší než po kalení. ny typy karbidů obsažených ve struktuře. Hlavně je přítomen 3. U bílé litiny Cr15Mo má závislost poměrné odolnosti proti karbid M7C3 a v malém množství byl nalezen i karbid M23C6. abrazivnímu opotřebení nevýrazné maximum při 1100 °C Poměrná odolnost proti abrazivnímu opotřebení bílé litiny a při dalším zvýšení kalicí teploty nastává pokles hodnot ya. Obdobná tendence byla zjištěna u vzorků kalených z různých Cr27 s rostoucí kalicí teplotou do 1150 °C výrazně stoupá, avšak teplot a popouštěných 200 °C / 2 h. při dalším zvýšení kalicí teploty na 1200 °C dochází k poklesu hodnoty ya (tab. II). Po popuštění na 200 °C / 2 h / vzduch se dosahují menší hodnoty ya než v kaleném stavu. Také se proL i t e ra t u ra jevuje růst hodnot ya s  rostoucí kalicí teplotou a maximální [1] HUTCHINGS, I. M.: Tribology: Friction and Wear of Engihodnota se dociluje při kalicí teplotě 1100°C. Popuštění na neering Materials. London: Edward Arnold, 1992. teploty 400–500 °C vzorků kalených z teploty 1050–1200 °C [2] SUCHÁNEK, J.; V. KUKLÍK; E. ZDRAVECKÁ: Abrazivní se projeví výrazným zvýšením odolnosti proti abrazivnímu opotřebení materiálů Praha: ČVUT, 2007. ISBN 978-80opotřebení. Růst hodnot ya úzce souvisí se zvýšeným obsa hem zbytkového austenitu po kalení z vysokých teplot a s ne-01-03659-4. výrazným maximem sekundární tvrdosti způsobeným vytvr[3] DURMAN, R. W.: Progress in Abrasion-Resistant Materials zováním matrice disperzními sekundárními karbidy. for Use in Comminuting Processes. International Journal of U bílé litiny Cr15Mo2 má závislost ya na kalicí teplotě nevýMineral Processing, 1988, (22), 381–399. ISSN: 0301-7516. razné maximum při 1100 °C a při dalším zvýšení kalicí teploty [4] DOĞAN, Ő. N.; J. A. HAWK; G. LAIRD, Solidification nastává pokles hodnot ya. Obdobná tendence byla zjištěna Structure and Abrasion Resistance of High Chromium i u vzorků kalených a popuštěných na 200 °C / 2 h / vzduch. White Irons. Metallurgical and Materials Transactions A, Také u litiny Cr15Mo2 se po kalení z 1150 °C projevuje přízni1997, 28A, červen, s. 1315–1328. ISSN: 1073-5623 (print), vě popouštění na vyšší teploty (400–500 °C), kdy dochází 1543-1940 (online). k růstu tvrdosti. Maximum odolnosti proti abrazivnímu opo[5] FERNANDEZ, I.; F. J. BELZUNCE: Wear and oxidation třebení nekoresponduje s oblastí maximální tvrdosti, ale exisbehaviour of high-chromium white cast irons. Materials Characterization, 2008, 59, 669–674. ISSN: 1044-5803.

24

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2


Abrazivní opotřebení bílých chromov ých litin J. Suchánek

[9] CYPIN, I. I.: Belyje iznosostojkije čuguny. Struktura i svojstva. Moskva: Metallurgija, 1983. [10] CORONADO, J. J.: Effect of (Fe,Cr)7C3 carbide orientation on abrasion wear resistance and fracture toughness. Wear, 2011, 270, 287–293. ISSN: 0043-1648. [11] MARATRAY, F.; A. POULALION: Austenite retention in high chromium white irons. Climax Molybdenum Publication No. M-339 E, Climax Molybdenum, Ann Arbor, MI, 1977. Recenzenti | Peer-reviewers: Ing. Václav Kaňa, Ph.D. doc. Ing. Iveta Vasková, Ph.D.

váš partner ve vzdělávání

Víme o oboru téměř vše! Nabízíme profesní vzdělávání pracovníků v oboru slévárenství:

. TAVIČ . SLÉVÁRENSKÝ MISTR . SLÉVÁRENSKÝ DĚLNÍK . SLÉVÁRENSKÝ TECHNOLOG . OBCHODNÍ SPECIALISTA VE SLÉVÁRENSTVÍ

Naše vzdělávání je přizpůsobeno potřebám slévárenského oboru v kontextu s potřebami zemí EU Profesionální garance je zabezpečena synergickým propojením oborových znalostí škol a profesních organizací:

. VUT BRNO . TU LIBEREC . ČVUT PRAHA . SPŠS OLOMOUC . SPŠ a VOŠT BRNO . VŠB-TU OSTRAVA . SŠ TŘINEC-KANADA . SŠT ŽĎÁR NAD SÁZAVOU . ČESKÁ SLÉVÁRENSKÁ SPOLEČNOST Bližší informace: Svaz sléváren České republiky Technická 2, 616 00 Brno tel.: +420 541 142 681 svaz@ @svazslevaren.cz

www.svazslevaren.cz inzerat.indd inzerat.indd 11

05.02.08 05.02.08 12:12:58 12:12:58

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

25

L EG OVA N É L I T I N Y

[6] GASAN, H.; F. ERTURK: Effects of a Destabilization Heat Treatment on the Microstructure and Abrasive Wear Behavior of High-Chromium White Cast Iron Investigated Using Different Characterization Techniques. Metallurgical and Materials Transactions A, 44A, 2013, 4993–5005. ISSN: 1073-5623. [7] TABRETT, C. P.; I. R. SARE: The effect of heat treatment on the abrasion resistance of alloy white irons. Wear, 1997, 206–219. ISSN: 0043-1648. [8] TIAN, H. H.: Wear-Resistant Materials for Engineering and Mining Applications. Engineering & Mining Journal, 2002, červen 1, 4 s. ISSN: 0095-8948.


O D B O R N É R ECEN ZOVA N É ČL Á N K Y

T. Vlasák – Š. Neumannová – J. Hakl – J. Čech – L. Havelková Porovnání vlastností tří mar tenzitických ocelí pro v ysoké teplot y

Porovnání vlastností tří martenzitických ocelí pro vysoké teploty

Ú vo d

Received: 23.11.2016 Received in revised form: 06.12.2016 Accepted: 07.12.2016

Nízkolegované žárupevné oceli na bázi Cr-Mo-V umožňovaly provoz v elektrárnách při teplotách zhruba do 550 °C. Modifikované martenzitické 8–12% Cr oceli jsou používány pro výrobu kritických komponent, které jsou v provozu za teplot do 630 °C. Tyto materiály mají vynikající dlouhodobé creepové vlastnosti, stejně jako dostatečnou odolnost proti oxidaci v páře. Pozornost bude soustředěna na tři martenzitické oceli: – GX12CrMoVNbN91 (dále pod zkratkou GP91 [1]), což je varianta oceli pro odlitky odvozená od tvářené oceli původně vyvinuté v USA (X10CrMoVNb91 (P91); ASTM A335/ /A335M [2]); – GX12CrMoWVNbN1011 (dále pod zkratkou GP92), což je varianta oceli pro odlitky odvozená od tvářené oceli původně vyvinuté v Japonsku (X10CrWMoVNb92 (P92); ASTM A335/A335M [2]) a lišící se především obsahem W; – GX13CrMoCoVNbNB1011 (dále pod zkratkou CB2), což je varianta oceli pro odlitky, která byla v Evropě vyvinuta v rámci programu COST 536. Tvářená varianta této oceli se označuje zkratkou FB2.

669.14.018.45 : 539.3/.5 steel for high temperatures—mechanical properties

Chemické složení a mechanické vlast nost i p ř i 2 0 °C

GX12CrMoVNbN91, GX12CrMoW VNbN1011 and GX13CrMoCoVNbNB1011 steels are counted among the modified mar tensitic steels containing 8 – 12 % Cr. This paper deals with comparison of these materials in terms of their shor t-term mechanical and mainly creep proper ties. Experiment s were done on materials produced in the Czech Republic.

Chemické složení ocelí P91, P92 a CB2 je doloženo v tab. I, přičemž složení ocelí P91 a P92 je uvedeno podle norem ASTM A335/A335M [2]. Co se týče materiálu CB2, dle dostupných informací obsah prvků normou dosud stanoven není. Údaje pro tento materiál jsou v tab. I převzaty z [2]. V tab. II jsou uvedeny specifikace, podle nichž byly ve společnosti ŽĎAS, a. s., vyrobeny materiály GP91 a GP92. Je obvyklé, že atesty odlitků obsahují kromě chemického složení výsledky zkoušek mechanických vlastností, a to Rp0,2, Rm a A5 při 20 °C. Minimální hodnoty těchto vlastností pro sledované oceli jsou zaznamenány v tab. III [2], [3]. Na obr. 1 a 2 jsou znázorněny výsledky tahových zkoušek při teplotě 20 °C pro jednotlivé tavby ocelí GP91 a GP92 v porovnání s minimálními hodnotami tvářených variant [2]. Na obr. 3 jsou stejné výsledky znázorněny pro tavby oceli CB2 v porovnání s literárními hodnotami [3].

Comparison of properties of three martensitic steels for high temperatures

Ing. Tomáš Vlasák, Ph.D. SVÚM, a. s., Čelákovice hightempmat@svum.cz

L i t e rá r n í p o z n a t k y

Ing. Šárka Neumannová SVÚM, a. s., Čelákovice neumannova@svum.cz

doc. Ing. Jan Hakl, CSc. SVÚM, a. s., Čelákovice jan.hakl@seznam.cz

Ing. Jan Čech, Ph.D. ŽĎAS, a. s., Žďár nad Sázavou jan.cech@zdas.cz

Ing. Libuše Havelková ŽĎAS, a. s., Žďár nad Sázavou libuse.havelkova@zdas.cz

26

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

Informace o creepových vlastnostech oceli P91 a P92 jsou dostupné v mnoha zdrojích. Údaje, které byly použity pro porovnání, pocházejí z publikace K. Kimury a kol. [4]. Jsou zde shromážděny výsledky zkoušek řady taveb, které probíhaly při teplotách 550–700 °C a v čase až téměř 105 h. V případě výzkumu kolektivu autorů tohoto příspěvku jsou tyto výsledky znázorněny pro teploty 550, 600 a 650 °C na obr. 4 a 5, protože aplikace se předpokládá v rozmezí těchto teplot. Porovnáním průběhu křivek životnosti při hodnocených teplotách je zřejmé, že ocel P92 vykazuje vyšší odolnost proti creepu. O creepu oceli CB2 lze nalézt podstatně méně informací. V pracích [5] a [6] je popis zkoušek této oceli, které probíhaly v rámci řešení programu COST 536 v Plzni. Zkoušky probíhaly pouze při jedné teplotě, a to téměř 105 h, ale výsledky jsou zejména metalografické. Je zde uveden perfektní popis změn struktury materiálu podrobeného dlouhodobé creepové expozici.


Porovnání vlastností tří mar tenzitických ocelí pro v ysoké teplot y T. Vlasák – Š. Neumannová – J. Hakl – J. Čech – L. Havelková

Tab. I. Chemické složení ocelí P91, P92 a CB2 [hm. %] Tab. I. Chemical composition of P91, P92 and CB2 steels [weight %] Prvek

P92 CB2

Si

Mn

0,2

0,3

max.

0,120

0,5

0,6

min.

0,070

max.

0,130

0,5

0,6

min.

0,120

0,2

0,8

max.

0,140

0,3

1,0

P

S

0,020

0,010

Ni 0,4

0,3 0,020 0,010

0,010 0,005

Cr

Co

Mo

W

V

Nb

0,18

0,06

0,85

9,5

1,05

0,25

0,10

8,5

0,3

1,5

0,15

0,04

0,6

2,0

GP91 GP92

C

Si

Mn

min.

0,110

0,2

0,4

max.

0,140

0,5

0,8

min.

0,110

0,2

0,8

max.

0,140

0,4

1,2

P

S

0,020 0,010 0,020 0,010

Ni

B

N

0,020

0,070 0,001

0,030

9,5

0,25

0,09

0,020

0,006

0,070

0,1

9,0

0,9

1,40

0,18

0,05

0,010

0,008

0,015

0,2

10,0

1,1

1,60

0,22

0,07

0,020

0,015

0,030

Cr

Mo

8,0

0,90

W

Ti

0,030

0,4

0,010 0,010 0,005

Tab. III. Minimální požadované mechanické vlastnosti Tab. III. Minimum required mechanical properties

Tab. II. Chemické složení hodnocených ocelí GP91 a GP92 [hm. %] Tab. II. Chemical composition of evaluated GP91 and GP92 steels [weight %] Prvek

Al

8,0

V

Nb

0,18

0,05

Al

N 0,040

Ocel

Rp0,2 [MPa]

Rm A 5 [%] [MPa]

0,4

9,5

1,05

0,25

0,08 0,020 0,060

P91

415

585

20

0,6

9,2

0,90

0,95

0,18

0,05

0,040

P92

440

620

20

0,8

10,2

1,05

1,05

0,25

0,08 0,020 0,060

CB2

500

650

17

Obr. 1. Mechanické vlastnosti ocelí P91 Fig. 1. Mechanical properties of P91 steels

Obr. 3. Mechanické vlastnosti ocelí CB2 Fig. 3. Mechanical properties of CB2 steels

Obr. 2. Mechanické vlastnosti ocelí P92 Fig. 2. Mechanical properties of P92 steels

Obr. 4. Vliv teploty a doby expozice na žárupevnost oceli P91 [3] Fig. 4. Influence of temperature and exposure time on creep properties of P91 steel [3]

Žáruvzdornost oceli CB2 se v České republice dosud nezjišťovala. Dle sdělení S. Osgerbyho [7] však CB2 vykazuje vyšší odolnost proti oxidaci v prostředí páry než P91, přitom je ocel P91 korozně odolnější než P92 [8]. Z hlediska žáruvzdornosti je tedy ocel CB2 vhodnější než P91 a P92.

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

27

O D B O R N É R ECEN ZOVA N É ČL Á N K Y

P91

C 0,080

min.


O D B O R N É R ECEN ZOVA N É ČL Á N K Y

T. Vlasák – Š. Neumannová – J. Hakl – J. Čech – L. Havelková Porovnání vlastností tří mar tenzitických ocelí pro v ysoké teplot y

Obr. 5. Vliv teploty a doby expozice na žárupevnost oceli P92 [3] Fig. 5. Influence of temperature and exposure time on creep properties of P92 steel [3]

Obr. 8. Životnost při creepu lité oceli CB2 Fig. 8. Creep life of the CB2 cast steel

Obr. 6. Životnost při creepu lité oceli GP91 Fig. 6. Creep life of the GP91 cast steel

Obr. 9. Porovnání creepové životnosti litých ocelí GP91, GP92 a CB2 Fig. 9. Comparison of the creep life of GP91, GP92, and CB2 cast steels

Obr. 7. Životnost při creepu lité oceli GP92 Fig. 7. Creep life of the GP92 cast steel

Výsledky experimentů Zkouškám byly podrobeny oceli GP91, GP92 a CB2. Materiály pro experimenty byly vyrobeny ve společnosti ŽĎAS, a. s., kde se rovněž provádělo tepelné zpracování a mechanické zkoušky. Ocel GP91 byla nejprve žíhána naměkko při teplotě 700–780 °C, poté kalena intenzivním vzduchem z teplot 1040–1090 °C a nakonec byla popouštěna v rozsahu teplot

28

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

750–780 °C. Ocel GP92 byla žíhána naměkko v intervalu teplot 730–770 °C, kalena intenzivním vzduchem z teplot 1080–1100 °C a popouštěna v rozmezí teplot 740–770 °C s ochlazením na vzduchu. Ocel CB2 je tepelně zpracována stejným postupem jako ocel GP92. Výsledná struktura je vzhledem k výborné prokalitelnosti těchto ocelí martenzitická, u ocelí GP92 a CB2 bylo dosaženo hrubšího zrna než u oceli GP91. Creepové experimenty u jednotlivých taveb trvaly zhruba od 500 do 7000 h, ale u všech ocelí jich bylo dost k tomu, aby bylo možno provést porovnání zkoušených materiálů. Tyto zkoušky byly provedeny na strojích konstrukce SVÚM na vzduchu při stálém zatížení. Všechny testy byly ukončeny lomem vzorku a jsou znázorněny na obr. 6, 7 a 8. Pro vyhodnocení creepových experimentů byl použit Seifertův model s Larson–Milerovým parametrem [9]: 2 log σ = A1 + A2P LM + A3 PLM

kde: P LM = T · (log(tr) + A4), σ je napětí [MPa], T je teplota [K], tr je doba do lomu [h], A1–A4 jsou materiálové konstanty.

(1)


Porovnání vlastností tří mar tenzitických ocelí pro v ysoké teplot y T. Vlasák – Š. Neumannová – J. Hakl – J. Čech – L. Havelková

Z ávě r V České republice se vyrábějí části turbín z různých typů materiálů. Mezi materiály, které umožňují aplikaci pro teploty i nad 600 °C, jsou 8–12% Cr martenzitické oceli. V příspěvku byly hodnoceny oceli GP91, GP92 a CB2 vyrobené v České republice. Mezi těmito materiály je z hlediska žárupevnosti nejvýhodnější ocel CB2 vyvinutá v rámci evropského projektu COST 536. L i t e ra t u ra [1] GOLANSKI, G.: Mechanical properties of GX12CrMoV-NbN91 (GP91) cast steel after different heat treatments. Materials Science, 2012, 48(3), 384–391. DOI: 10.1007/ /s11003-012-9517-7. ISSN: 1068-820X (print) 1573-885X (online).

[2] ASTM A335/A335M – 11; Standard Specification for Seamless Ferritic Alloy-Steel Pipe for High-Temperature Service, 2011. [3] CB2-Pilot Castings. Investigations Stepped Block. Foundry Linz, Voestalpine, 2006. [4] KIMURA, K.; M. TABUCHI; Y. TAKAHASHI; K. YOSHIDA; K. YAGI: Long-term creep strength reduction factor for weld joints of ASME grades 91, 92 and 122 types steels. International Journal of Microstructure and Materials Properties, 2011, 6(1/2), 72. ISSN: 1741-8429 (online), ISSN: 1741-8410 (print). [5] KASL, J.; D. JANDOVÁ: Metalography of CB2 Steel Used for Cast Turbine Components. Materials Science Forum, 2014, 782, 179. ISSN: 1662-9752. [6] JANDOVÁ, D.; J. KASL; E. CHVOSTOVÁ: Metallography of CB2 Steel Used for Cast Turbine Components. Materials Science Forum, 2014, 782, 311. ISSN: 1662-9752. [7] OSGERBY, S. Alstom: Osobní sdělení, 2014. [8] CIZNER, J.: Osobní sdělení, 2014. [9] SEIFERT, W.; B. MELZER: Rechnerische Auswertung von Zeitstandversuchen am Beispiel des Stahles 13CrMo4-4.15. Vortragveranstaltung „Langezeitverhalten warmfester Stähle und Hochtemperaturwerkstoffe“, Düsseldorf, 1992. Recenzenti | Peer-reviewers: doc. Ing. Jaroslav Šenberger, CSc. Ing. Josef Odehnal, Ph.D.

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

29

O D B O R N É R ECEN ZOVA N É ČL Á N K Y

U všech ocelí byl použit parametr A4 = 35, který je v případě 8–12% Cr martenzitických ocelí užíván nejčastěji. Na obr. 9 je provedeno porovnání creepových životností hodnocených ocelí. Je zřejmé, že ocel GP92 má o dost vyšší odolnost vůči creepu než GP91. Materiál CB2 vykazuje velice podobnou životnost jako GP92. Při vyšších teplotách však dochází k protnutí čar životnosti a CB2 je lepší než GP92. Toto nastane v našem případě při teplotě 650 °C a době 2500 h.


K. Röhrig

L e g o v a n á l i t i n a – 25 . d í l. V l i v l e g u j í c í c h p r v k ů n a v l a s t n o s t i l i t i ny

PŘ EK L A DY

Legovaná litina – 25. díl Vliv legujících prvků na vlastnosti litiny Alloyed cast iron—25th part Influence of alloying elements on the properties of cast iron Cast iron is a complex multiphase material. It s proper ties depend upon it s struc ture and the proper ties of the struc tural component s and phases. All element s present in the cast iron have an ef fec t on cast iron proper ties by influencing t ype, amount, shape, struc ture, distribution, and proper ties of the struc tural constituent s and phases.

Litina se technicky nevyrábí jako materiál, ale jako odlitky, které se po dokončování, třískovém obrobení a případně po tepelném zpracování používají ve formě konstrukčních součástí. V konečném důsledku jsou tedy důležité vlastnosti těchto součástí, které však mají úzkou souvztažnost s vlastnostmi materiálu. Pro konstrukci, výrobu, zkoušení a odběr odlitků jsou znalosti těchto vlastností nepostradatelné. Vlastnosti litiny se vyjadřují různými pojmy, kategoriemi a popisy, jako např. pevnostní vlastnosti, fyzikální vlastnosti, odolnost vůči opotřebení nebo obrobitelnost. Ke zjišťování a zkoušení vlastností jak litinového materiálu, tak i součástí existuje řada postupů, které jsou do jisté míry stanoveny normami a technickými předpisy; často jsou součástí přejímacích podmínek nebo je zvolí výzkumníci, vývojáři a odběratelé podle funkce konstrukční součásti. U všech těchto zkoušek však musí být jasné, že se jen ve vzácných případech stanoví vlastnosti samotného materiálu, ale vlastnosti soustavy, která se skládá z materiálu, zkoušeného kusu, zkušebního postupu a zařízení, a také způsobu provedení. Typickými příklady jsou zde vliv geometrie zkušebního kusu a rychlost prodloužení při zkoušce v tahu na vlastnosti pevnosti v tahu nebo stav obrobení vzorku při vrubové zkoušce. Tak se při zkoušce tahem na diabolové tyči získají většinou vyšší hodnoty pevnosti než u zkušební tyče s měřenou délkou (DIN EN 1561) a zkušební tyče s menším průřezem dávají nižší hodnoty pevnosti v tahu. Zdá se, že vliv mají i klimatické podmínky – teplota a vlhkost vzduchu. Mnoho zkušebních postupů je proto normována velmi podrobně, jako např. zkouška tahem v normách EN 10002-1 a EN ISO 6892-1. Tak jako u všech kovových materiálů závisí vlastnosti jak na stavbě struktury, tak i na vlastnostech jejích složek nebo na struktuře fází, které se v ní vyskytují. Platí to obzvláště pro litinu, která je složitý mnohafázový materiál. Zjednodušující, ale velmi názorný popis stavby struktury šedě ztuhlých litin je takový, že to jsou materiály ze železa, uhlíku a křemíku, které se skládají z kovové základní hmoty s uloženými krystaly grafitu [1], 3 hmot. % uhlíku odpovídají asi 10 objemovým % grafitu. Základní kovová hmota odpovídá oceli s vysokým obsahem křemíku 1,5 až 3 % s pevností v tahu, která je mezi 400 a více než 1000 N/mm2 podle obsahu uhlíku. V tab. I jsou uvedeny typické hodnoty pevnosti v tahu a tvrdosti různých součástí struktury. Tato základní kovová hmota podobná oceli je přerušena uloženými krystaly grafitu, které mají tři různé formy, totiž grafit lupínkový, kuličkový a červíkovitý,

Tab. I. Typické naměřené hodnoty vlastností několika součástí struktury litiny [1], [6], [8]. Naměřené hodnoty mikrotvrdosti HV feritu a perlitu jsou podstatně vyšší Pevnost v tahu [N/mm2] grafit

20

čisté železo

200

70

nelegovaný ferit

280

80

ferit s 0,82 % Si

310

88

ferit s 2,28 % Si

440

124

ferit s 3,4 % Si

540

150

zrnitý perlit

470

130–180

normální perlit cementit

Dr.-Ing. Klaus Röhrig klaus.k.roehrig@t-online.de

30

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

tvrdost HB/ HV

750–900

175–330 800–1080 HV

pseudobinární fosforové eutektikum

420–740 HV

ternární fosforové eutektikum

720–820 HV

karbid železa FeCr3 C

830–1370 HV


L e g o v a n á l i t i n a – 25 . d í l. V l i v l e g u j í c í c h p r v k ů n a v l a s t n o s t i l i t i ny

a) feritická GJS-400 nebo GJV-300

K. Röhrig

b) perlit: GJS-700 nebo GJV-400

Obr. 1. Vrubové účinky různých forem grafitu [1], [2]

Obr. 4. Eutektické hranice zrn v LKG a) Normalizovaná litina s 0,42 % Mn a 0,35 % Mo. Při chladnutí z oblasti austenitu se staly hranice zrn na základě své vyšší vytvrditelnosti martenzitické díky odmíšení manganu a molybdenu a při leptání zesvětlaly, zatímco hlavní část struktury je perlitická a zabarvila se tmavošedě [13] b) Eutektické zrno v LKG v litém stavu obklopené pásmem odmíšeni. Kuličku grafitu uprostřed obklopuje perlit, hranice ztuhlá jako poslední obsahuje několik mikropórů [14]

Obr. 3. Eutektické hranice zrn v LKG, které mají stavbu jako síť, ve dvou stupních zvětšení. Leptáním persulfátem amonným jsou zviditelněné jako světlé. Tmavé oblasti uvnitř ok jsou eutektická zrna grafitu a přeměněného austenitu. Kromě toho jsou rozeznatelné některé primární dendrity [12]

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

31

PŘ EK L A DY

a také nějaké přechodné formy (DIN ISO 945). K tomu se přidávají hranice eutektických zrn, které protkávají strukturu jako více nebo méně uzavřená síť, vytvářejí svého druhu prostorově houbovitou strukturu. Nakonec hrají svou roli Obr. 2. Příklad souvislosti mechanických vlastností feritické a perlitické LKG a LVG s podíly kuliček i primární dendrity, předegrafitu nebo červíkovitého grafitu, které byly naměřeny na základě rychlosti ultrazvuku [3] vším v podeutektické litině. Účinky přerušení způsobených grafitem při namáhání jsou schematicky znázorněny na obr. 1. U litiny s lupínkovým graTéměř všechny odlitky obsahují jako třetí složku eutektické fitem vznikají na okrajích lupínků grafitu vysoké špičky napětí. hranice zrna. Hranice zrna vznikají u všech kovů a slitin v průLupínky grafitu mají vnitřní vrubový účinek. To jsou příčiny běhu tuhnutí nebo při přeměnách. U litiny jsou díky segrerelativně malé pevnosti, velmi malého, často neměřitelného gacím během tuhnutí obzvláště výrazné a prostupují celou prodloužení, křehkosti a nízkého modulu pružnosti. U litiny strukturu jako síť. Obr. 3 a 4 ukazují typické příklady pro s kuličkovým grafitem se čáry napětí jen trochu deformují, litinu s lupínkovým a kuličkovým grafitem. takže tento materiál má vyšší pevnost, výrazné prodloužení Jako čtvrtou složku struktury lze, přinejmenším u podeuteka vyšší modul pružnosti. Litina s červíkovitým grafitem zaujímá tických litin nebo litin ztuhlých s podchlazením, pozorovat postavení uprostřed, skutečné hodnoty přitom do velké míry primární dendrity vyskytující se často jako svazky (pakety). závisejí na vývoji grafitu a podílu kuličkového, případně lupínU litiny s kuličkovým grafitem by se dokonce měly eutektické kového grafitu. To příkladně ukazuje obr. 2. Při deformaci buňky skládat ze svazků (paketů) austenitických dendritů, hrají roli následující procesy: mezi jejichž rameny se vylučují kuličky grafitu. – elastická deformace základní kovové hmoty, U litiny s červíkovitým grafitem na obr. 2 nehraje množství – plastická deformace základní kovové hmoty, vyloučených grafitových částic prakticky žádnou roli. Oba – reverzibilní deformace otevřením dutin v grafitových částicích, druhy (litiny) se z důvodů dosazování vyrábějí s přibližně – trvalá deformace otevřením dutin v grafitových částicích. eutektickým složením v relativně úzkém rozmezí obsahu K tomuto průběhu dochází u litiny s lupínkovým grafitem již při velmi malém namáhání, resp. prodloužení, u litiny s červía) b) kovitým grafitem naproti tomu o něco později, takže především litina s kuličkovým grafitem vykazuje mez kluzu a relativně vysoké prodloužení.


PŘ EK L A DY

K. Röhrig

L e g o v a n á l i t i n a – 25 . d í l. V l i v l e g u j í c í c h p r v k ů n a v l a s t n o s t i l i t i ny

uhlíku, resp. stupně nasycení. Při přechodu od perlitické k feritické základní kovové hmotě se zvětšuje množství grafitu téměř o pětinu. Zdá se, že ani počet a množství grafitových částic nemá význačný přímý vliv. Výjimkami jsou přirozeně nehomogenity jako flotace grafitu nebo grafitových buněk. Vyšší počet částeček však zjemněním zrna a méně výraznými hranicemi zrn ovlivňuje základní kovovou hmotu. Znázornění na obr. 2 by se dalo rozšířit doprava k lupínkovému grafitu. V litině s kuličkovým grafitem se mohou díky vázání síry na zbytkový obsah hořčíku nebo na kyslík objevit v okrajových částech odlitku podíly lupínkového grafitu. Totéž platí u litiny s červíkovitým grafitem v důsledku příliš pomalého chladnutí v tlustostěnných partiích odlitku v důsledku nedostatečného zpracování (očkování) [3], [4], [5]. Tím dochází k výrazným ztrátám u mechanických vlastností. U litiny s lupínkovým grafitem jsou souvislosti mnohem složitější. Protože jsou vrubové účinky grafitu s rostoucím podílem, tzn. zvyšujícím se obsahem uhlíku, silnější, pevnost se s nárůstem obsahu uhlíku snižuje. Pevnost v tahu závisí na maximální délce lupínků podle vzorce [18]: Rm = k / √Grmax

(1)

kde je: Rm pevnost v tahu, Grmax maximální délka lupínku grafitu, k koeficient z modulu pružnosti a energie na tvorbu nového povrchu. Protože maximální délka grafitových lupínků je omezena průměrem buněk, je pevnost při vyšším počtu zrn, resp. buněk, vyšší. Jako příklad závislosti pevnosti v tahu na obsahu uhlíku ukazuje obr. 5 starší vyhodnocení. Toto vyhodnocení více než 200 průmyslových šarží GJL-200, GJL-250 a GJL-300 sice ukazuje tendenci, ale také velmi veliký rozptyl. Regresní rovnice sestavená z těchto hodnot zní: Rm [N/mm2] = 1109 − 248 % C

(2)

Přesnost hodnoty B = 43 % je kvůli tomu, jak je nízká, zklamáním. Existuje tedy mnoho dodatečných ovlivňujících veličin. Obvykle se však pevnost nepopisuje jenom jako závislost na obsahu uhlíku samotném, ale jako závislost na stupni nasycení S, nebo na ekvivalentu uhlíku (CE), ve kterých jsou společně

Obr. 5. Souvislost mezi obsahem uhlíku a pevností LLG v tahu v 30mm zkušební tyči u tavenin vyrobených průmyslově [8]

32

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

zahrnuty účinky uhlíku, křemíku, fosforu a případně dalších prvků. Stupeň nasycení ovšem není žádná exaktní míra obsahu uhlíku, resp. grafitu, ale popisuje situaci taveniny vztahující se na eutektické složení nebo také na podíl primárních dendritů. Obr. 6 ukazuje u průmyslových tavenin typickou závislost pevnosti na stupni nasycení. I zde se dá pozorovat velmi velká šířka rozptylu. Dvě zjednodušené regresní rovnice pro souvislost zní: Rm [N/mm2] = 981 − 785 · Sc

(3a)

Rm [N/mm ] = 1020 − 825 · Sc

(3b)

2

Další zjednodušená rovnice zní: Rm [N/mm2] = 1000 − 800 · Sc

(3c)

Regresní přímka podle rovnice (3b) je vynesena na obr. 6 jako RG = 100. Ostatní přímky v tomto diagramu udávají tzv. stupeň zralosti, který popisuje odchylku naměřených hodnot od rovnice (3b) používané jako normální vztah [8], [9]. Vyhodnocení ostatních souborů hodnot ovšem poskytlo a poskytuje jiné regresní rovnice. Příslušný výpočet pro hodnoty na obr. 5 dává např. regresní rovnici: Rm [N/mm2] = 904 − 655,7 · Sc

(4)

Je nutné poznamenat, že tyto rovnice jsou staré již více než 40 let a platí pro dnešní vsázkové materiály a výrobní podmínky pravděpodobně jen kvalitativně. Tak obsahovala např. většina tehdejších želez ještě poměrně více fosforu, který zvýšil stupeň nasycení asi do 0,5 % P a také pevnost. Pro tvrdost platí podobné souvislosti. Zatímco množství grafitu hraje u litiny s kuličkovým a s červíkovitým grafitem jen malou roli, je jeho vliv u litiny s lupínkovým grafitem skutečně silný. Rostoucí množství grafitu snižuje tvrdost v podobném rozsahu jako pevnost v tahu. Pro dvě různá železa byly vypočítány následující závislosti: tvrdost HB = 539 − 87 · % C − 25 · % Si + 15 · % Mn

(5a)

tvrdost HB = 576 − 94 · % C − 23 · % Si

(5b)

Také zde hrají roli četné faktory a postarají se o výrazný rozptyl. Je možné vytvořit vztah mezi tvrdostí a pevností v tahu, ze kterého ale vyplývají také různé rovnice, takže předpověď pevnosti v tahu z jednoduchého měření tvrdosti jako u oceli je často příliš nepřesné. Použitelná rovnice je podle odkazu [8] následující:

Obr. 6. Typická závislost pevnosti LKG v 30mm zkušební tyči na stupni nasycení u tavenin vyrobených průmyslově [8]


L e g o v a n á l i t i n a – 25 . d í l. V l i v l e g u j í c í c h p r v k ů n a v l a s t n o s t i l i t i ny

Tab. II. Statický modul pružnosti různých litinových materiálů v % hodnoty konstrukční oceli [2], [6], [32] Materiál

% E modulu oceli

litina s kuličkovým grafitem

73–87

temperovaná litina s černým lomem

75–93

temperovaná litina podrobená oduhličujícímu žíhání

81–83

litina s červíkovitým grafitem (GJV-330 až 500)

66–85

perlitická litina s lupínkovým grafitem v litém stavu podle obsahu grafitu

40–70

feriticky žíhaná litina s lupínkovým grafitem v litém stavu podle obsahu grafitu

35–65

(6)

V simulačních programech se používají pro vzniklou plně perlitickou strukturu přesnější závislosti – ovšem při známé rychlosti chladnutí a teplotě (jejího) tvoření. Forma grafitu ovlivňuje do značné míry křivku napětí–prodloužení při zkoušce pevnosti v tahu a modul pružnosti. U litiny s kuličkovým grafitem má křivka napětí–prodloužení průběh známý jako u oceli s lineární částí, která odpovídá pružné deformaci a návaznou zakřivenou část, kde je deformace plastická. Proto se dá zjistit mez prodloužení 0,2 %. Modul pružnosti s hodnotou 160 až 180 kN/mm2 je nižší než u oceli. U litiny s lupínkovým grafitem se nevyskytuje žádná lineární oblast, ale křivka napětí–prodloužení je od začátku zakřivená, dokonce i při sebemenším namáhání, neexistuje tedy žádná elastická oblast. Místo běžného modulu pružnosti se používá dřívější modul E0, který se určuje přiložením tečny ke křivce při nulovém namáhání. Modul pružnosti litiny s lupínkovým grafitem závisí do značné míry na množství grafitu a pohybuje se vždy podle druhu materiálu mezi 780 a 1430 kN/mm2. V tab. II se srovnávají účinky formy grafitu s hodnotami konstrukční oceli. Základní kovová hmota, ve které je grafit u litiny s lupínkovým grafitem uložen, je druhým důležitým faktorem ovlivňujícím její vlastnosti. U litinových materiálů existuje více druhů základních kovových hmot. Základní kovová hmota je tvořena feritem a perlitem, v mnoha případech kombinací obou. S odstupem je nejdůležitější perlitická nebo převážně perlitická základní kovová hmota. Z téměř 70 mil. t litinové produkce za rok připadají skoro dvě třetiny na litinu s lupínkovým grafi-

tem, která je převážně perlitická a nebo perliticko-feritická. Feritická základní kovová hmota má význam téměř výlučně jen u litiny s kuličkovým grafitem, kde připadá převážný podíl produkce cca 25 mil. t/rok na feritické druhy. Spolehlivé statistiky neexistují. Přehled pevnostních vlastností litin s různou základní kovovou hmotou je v tab. I (F2 1) ve 14. dílu. Pevnost základní kovové hmoty závisí u feritu na jejím složení a v malé míře na jemnosti zrna. U perlitu závisí ze 44 % na složení, ze 41 % a z 15 % na velikosti zrn perlitu [7]. Pojem o tom, jaké účinky má vzdálenost lupínků v perlitu, lze na základě tvrdosti získat z obr. 7. Vliv různých prvků na tvrdost feritu ukazuje obr. 8. Na doplnění je uvedena regresní rovnice sestavená v odkazu [16] na výpočet závislosti mikrotvrdosti na feritu ve feritické litině s kuličkovým grafitem v litém stavu: mikrotvrdost feritu HV = 64 + 44 Si + 9 Mn + 114 P + + 10 Cu + 7 Ni + 22 Mo (obsahy prvků [hmot. %])

(7)

Posloupnost se pro měď a molybden na obrázku a v rovnici liší; vedle rozdílů ve zkušebních postupech zjišťování tvrdosti se musí také uvážit, že ferit v litině s kuličkovým grafitem již obsahuje 2 až 2,5 % Si a také další legující prvky. Rozpustnost mědi je

a) čisté železo

b) litina s 0,1 % C [15, 33]

Obr. 7. Vliv vzdálenosti lupínků v perlitu na tvrdost eutektické oceli [30]

Obr. 8. Vliv různých prvků rozpuštěných v pevném roztoku na tvrdost feritu

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

33

PŘ EK L A DY

Rm [N/mm2] = 263,4 + 1,3 · HB − 65 · % C − – 25,5 · % Si − 32 · % P

K. Röhrig


PŘ EK L A DY

K. Röhrig

L e g o v a n á l i t i n a – 25 . d í l. V l i v l e g u j í c í c h p r v k ů n a v l a s t n o s t i l i t i ny

např. v tuhém roztoku litiny mnohem nižší než v jednoduché soustavě Fe-Cu. Z tohoto srovnání je zřejmé, jak je nutné být obezřetný při extrapolaci a přenosu výsledků z jednoho systému legování na jiný. Silný účinek křemíku je však v obou případech rozeznatelný. Tvrdost feritu působí přirozeně i na tvrdost perlitu, který sestává z 80 % z feritu. U vícefázových základních kovových hmot je pevnost a tvrdost směsí hodnot jednotlivých fází, resp. součástí struktury, které jsou v ní obsažené. Některé vlastnosti litiny s červíkovitým grafitem s feritickou a perlitickou základní kovovou hmotou jsou na obr. 2. Z obr. 9 je zřejmý vliv podílů feritu a perlitu u litiny s kuličkovým grafitem. Podobně to logicky platí také pro litinu s červíkovitým grafitem. U litiny s lupínkovým grafitem je podle obr. 10 pevnost při stejném obsahu uhlíku a feritické základní kovové hmotě o cca třetinu nižší než s perlitickou nebo perliticko-feritickou základní kovovou hmotou. Feritické litiny s lupínkovým grafitem proto mají, s výjimkou odlévání do kovové formy, jen malý význam. Vedle obou důležitých typů základní kovové hmoty – feritické a perlitické – existuje několik dalších druhů základních kovových hmot: ausferitická, bainitická, martenzitická a austenitická, a také smíšená feriticko-austenitická nebo martenzitická. Všechny základní kovové formy, kromě feritické a perlitické, jsou při produkci příslušných jakostí litiny, která je celosvětově výrazně nižší než 1 mil. t/rok, sice velmi zajímavé, ale mají význam jen pro určité případy použití. Ve většině případů se základní kovová hmota neskládá z jedné fáze, ale je to struktura obsahující více fází nebo součástí struktury. Perlit se skládá z lupínků feritu a cementitu, někdy i ze zrn cementitu. Ausferit se skládá z feritu, austenitu a často martenzitu a jehlicovitých karbidů. Bainit je směs feritu, ausferitu, austenitu a karbidů. Martenzit tvoří v ideální formě tetragonálně deformovaný ferit (metastabilní přesycený tuhý roztok uhlíku v alfa Fe s tetragonální mřížkou), často však obsahuje austenit a v popouštěném stavu je to ferit s uloženými karbidy. Vlastní fáze jsou jen ferit a austenit. V základní kovové hmotě jsou k tomu četné odmíšeniny a fáze, u kterých se jedná především o zvláštní karbidy, nitridy, karbonitridy a sulfidy. V této souvislosti je třeba u litiny s lupínkovým grafitem zvláště uvést sulfid manganu. K tomu se přidávají tzv. nekovové vměstky, především ve formě oxidů a částeček strusky, a konečně také mikropóry. Třetí složkou struktury, která je pro technickou litinu velmi důležitá, jsou hranice zrn. Hranice zrn vznikají při tuhnutí, fázových přeměnách a při vylučování nových fází. Nejdůležitější a nejnápadnější druh hranic u litiny jsou hranice eutektických zrn vznikající při eutektickém tuhnutí taveniny. Procesy probíhající při jejich tvoření jsou probírány v dílech

Obr. 9. Pevnostní vlastnosti GJS v závislosti na obsahu perlitu [11]

34

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

[9] a [10]. Díky segregacím mají tyto hranice zrn jiné složení než hlavní část základní kovové masy, což vede k různému chování při austenitické přeměně (srov. díl 13) a také k tvoření dodatečných fází a složek struktury. V hranicích zrn jsou různé karbidy, fosfidy, nitridy a jiné intermetalické fáze, které se často vyskytují ve formě eutektika. Zde je třeba jmenovat především ledeburit z metastabilního diagramu FeC, který se skládá z přeměněného austenitu a cementitu, různá fosforová eutektika s často složitou stavbou, jako např. karbid molybdenu. Protože je austenit, resp. podíl perlitu těchto eutektik často spojen se sousední eutektickou buňkou, hovoří se zde také o volných karbidech. Jelikož hranice zrn prostupují strukturu často jako síť (obr. 3 a 4), resp. prostorově představují jistý druh pórovité (houbovité) struktury, mají velký vliv na mechanické vlastnosti, obzvláště na houževnatost. Ve většině případů je snaha snížit je na únosnou míru různými metalurgickými opatřeními, ke kterým patří především očkování a vyhýbání se prvkům, které se rády segregují. Čtvrtou složkou struktury jsou u podeutektické litiny nebo litiny ztuhlé při podchlazení dendrity z přeměněného primárního austenitu. Ačkoliv mají mít citelný vliv např. na pevnost v tahu [15], [18], [20], [42], o jejich vlivu na vlastnosti litiny neexistují přesnější poznatky. Podstatnou příčinou by mohla být skutečnost, že jsou ve struktuře často špatně rozeznatelné. Jejich množství závisí na stupni nasycení a zdá se, že u litiny s lupínkovým grafitem koreluje jejich stavba úzce s podrobně zkoumanými eutektickými buňkami, takže se jim připisují některé účinky [20]. U litiny s kuličkovým grafitem se eutektické buňky mají dokonce skládat z paketů dendritů austenitu, mezi jejichž rameny se vylučují kuličky grafitu. Změny podílů různých složek struktury a fází v základní kovové hmotě a změny jejich stavby a také u hranic zrn mohou mít podstatný vliv na vlastnosti litiny. Obzvláště nápadné je to u nejdůležitějších složek základní kovové hmoty perlitu a feritu. Perlit má výrazně vyšší pevnost,

Obr. 10. Pevnost GJL s feritickou a perlitickou základní kovovou hmotou při různé tloušťce stěny. Feritická struktura byla vytvořena žíháním původně perlitických zkušebních odlitků. Přitom se ovšem zvýšilo množství grafitu díky rozpadu cementitu o cca 20 % [8]


L e g o v a n á l i t i n a – 25 . d í l. V l i v l e g u j í c í c h p r v k ů n a v l a s t n o s t i l i t i ny

K. Röhrig

L i t e ra t u ra

Obr. 11. Vztahy mezi tvrdostí Brinella, obsahem vázaného uhlíku a vzdáleností lupínků LA v perlitické struktuře GJL. Obsah perlitu zde nebyl stanoven metalograficky, ale podle obsahu vázaného uhlíku [17]

ale menší houževnatost než ferit. Zvýšení podílu perlitu se tedy projeví nárůstem hodnot pevnosti a poklesem hodnot houževnatosti. Obr. 9 ukazuje jako typický příklad účinek podílu perlitu u litiny s kuličkovým grafitem. Podobné zvýšení pevnosti a tvrdosti s rostoucím podílem perlitu se dá odvodit z obr. 11 také u litiny s lupínkovým grafitem. Legující prvky mohou ovlivnit vlastnosti různým způsobem: – změna stavby grafitu. Zde se jedná především o tvoření kuličkového grafitu nebo grafitu červíkovitého přísadou prvků podporujících tvorbu kuličkového grafitu, nebo účinky škodlivých prvků u litiny s kuličkovým grafitem, – změny velikosti zrna, tzn. počtu eutektických zrn (buněk), resp. kuliček, – modifikace podílu různých součástí struktury, např. vyšší obsah perlitu, – změna hranic zrn, – tvoření dodatečných součástí struktury, např. vyloučení karbidů, – změna stavby součástí struktury, např. zjemnění perlitu, – změna stability fází, např. cementitu chromem, – vytvrzení (zpevnění) tuhého roztoku, např. zpevnění feritu vyšším obsahem křemíku. Zpravidla se vyskytuje více těchto účinků současně a jsou také výrazně závislé na okrajových podmínkách, takže je skutečně často obtížné zjistit, jaký efekt má změna chemického složení. Když se například přísadou mědi zvýší pevnost litiny s kuličkovým grafitem, může to být u převážně feritické výchozí litiny zvýšením obsahu perlitu; u litiny, která už je z velké části perlitická, to může být naproti tomu zjemnění perlitu a zpevnění tuhého roztoku feritu v perlitu. Když se obsah mědi zvýší už příliš, může dojít k degeneraci grafitu, která znovu vede ke snížení pevnosti a odmíšeniny obsahující měď poškozují houževnatost. Základem norem a rozdělení jakostí litin s lupínkovým grafitem jsou vlastnosti stanovené zkouškou pevnosti v tahu: pevnost v tahu, tažnost při přetržení a podle okolností mez kluzu a také tvrdost a vrubová práce. S uvedenými vlastnostmi je korelováno mnoho jiných vlastností nebo představují přinej-

[1] PIWOWARSKY, E.: Hochwertiges Gusseisen, Springer Verlag, 1958. [2] Gusseisen mit Lamellengraphit. Konstruiren und Giessen, 2000, 25, č. 2. [3] NECHTELBERGER, E.; H. PUHR, J. B. von NESSELRODE; A. NAKAYASU: Giesserei-Praxis, 1982, 22, s. 359–372, 23/24, s. 376–396. [4] HASSE, S.: Guss- und Gefügefehler. 2. vyd. Berlin: Fachverlag Schiele & Schön, 2008. [5] HASSE, S.: Gefüge der Gusseisenlegierungen. Berlin: Fachverlag Schiele & Schön, 2008. [6] ANGUS, H. T.: Cast Iron. 2. vyd. London: Butterworths, 1976. [7] SVENSSON, I.; T. SJÖGREN: International Journal of Metalcasting, 2009, č. 4, s. 67–77. [8] SIEFER, V.: Giesserei-Erfahrungsaustausch, 1997, č. 12, s. 523–532. [9] PATTERSON, W.: Giesserei, 1962, 49, č. 17, s. 536–542. [10] Giesserei-Lexikon 2008. Berlin: Fachverlag Schiele & Schön, 2008. [11] HASSE, S.: Gusseisen mit Kugelgraphit. Berlin: Fachverlag Schiele & Schön, 2003. [12] Atlas Métallographique ds Fontes. Editions techniques des Industrie de la Fonderie. [13] BARTON, R.: BCIRA Report 1693, 1987. [14] TARTERA, J. a kol.: International Journal of Metalcasting, 2009, 3, č. 4, s. 7–17. [15] RÖHRIG, K.; D. WOLTERS: Legiertes Gusseisen, sv. 1. Düsseldorf: Giesserei-Verlag, 1970. [16] VENUGOPALAN, D.; A. ALAGARSAMY: Giesserei-Praxis, 1992, 3, s. 21–28. [17] COLLAUD, A.: Giesserei, 1960, 47, s. 719–732, srv. [16]. [18] RÖHRIG, K.: Giesserei-Praxis, 1982, 1/2, s. 1–16. [19] WEISS, W.; K. ORTHS: Giessserei-Forschung, 1969, 3, s. 113–124. [20] VELDE, C. van de: www.ceesvandevelde.eu/primarygray. htm, 2004. Recenze: doc. Ing. Jaroslav Šenberger, CSc. Překlad z časopisu Giesserei-Praxis 2016, č. 11, s. 464–470, Legiertes Gusseisen – Teil 25. S laskavým svolením vydavatelství časopisu Giesserei-Praxis Fachverlag Schiele & Schön GmbH a autora článku. Seriál příspěvků o legované litině je k dispozici v Informačním středisku Svazu sléváren ČR, Edita Bělehradová, infoslevarny@tiscali.cz, úterý–čtvrtek, tel.: 541 142 646.

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

35

PŘ EK L A DY

menším použitelnou indikační veličinu. Tyto vlastnosti ovšem nezávisí jen na chemickém složení a základní kovové hmotě, ale také na struktuře tuhnutí z primárních dendritů, grafitu a mezí zrn nebo buněk označované obvykle jako primární struktura. Při vzniku této primární struktury jsou důležité dvě ovlivňující veličiny, a to zárodkové hospodářství taveniny a rychlost tuhnutí (srov. 2. díl). Jako měřítko rychlosti tuhnutí se tradičně bere tloušťka stěny, ačkoliv se, se simulačními programy, které jsou dnes k dispozici, dá rychlost chladnutí vypočítat v jednom bodě odlitku. Účinek tloušťky stěny – heslo závislost na tloušťce stěny – je pro litinu s lupínkovým grafitem zohledněn v dodatku normy DIN EN 1561 a pro litinu s kuličkovým grafitem v DIN EN 1563 v údajích o samostatně litých a přilitých zkušebních vzorcích.


V. Vr c h o to v á M o t i v a c e m l a d é g e n e r a c e p r o p r á c i v e s l é v á r e n s t v í a s t r o j í r e n s t v í

Motivace mladé generace pro práci ve slévárenství a strojírenství

Z PRAXE

Ing. Věra Vrchotová ředitelka rozvoje lidských zdrojů MOTOR J IKOV Group, a. s., České Budějovice

Ú vo d Probouzet v dětech zájem o techniku a následně i zájem o studium technických oborů je jedním z cílů holdingu MOTOR JIKOV GROUP. „Máme proto propracovaný čtyřstupňový systém podpory technického vzdělávání, který začíná již v mateřských školách, prochází všemi stupni školství a končí nástupem čerstvého absolventa střední či vysoké školy nebo učiliště do firmy. Důležitými prvky jsou otevřenost všem zájemcům a stipendijní podpora talentů,“ zdůrazňuje generální ředitel MOTORU JIKOV Group, a. s., Miroslav Dvořák.

D r u hý s t u p e ň – z á k l a d n í š ko l y

Třetí stupeň – s t ř e d n í š ko l y a u č i l i š t ě

Na úrovni základních škol se aktivity firmy ubírají dvěma směry – cílenou materiální podporou vybraných škol na jedné straně a spoluprací v projektech rozvoje technického vzdělávání na straně druhé. MOTOR JIKOV Group, a. s., podporuje Základní školu E. Beneše v Soběslavi, Základní školu Nové Hrady a Základní školu Komenského v Soběslavi. V rámci podpory rozvoje technického školství firma každoročně přispívá materiálem a nástroji do předmětu pracovní činnosti. Obsah zásilky si určili přímo učitelé. „Za dary jsme velice vděční. Technické vzdělání představuje pro žáky perspektivní budoucnost. Od nás se nyní poměrně hodně dětí hlásí na Střední průmyslovou školu strojní a stavební v Táboře,“ říká ředitel ZŠ Komenského Soběslav Jan Holas. Pro žáky základních škol dále firma pořádá exkurze do výrobních hal. V rámci projektu Rozvoje technického vzdělávání v Jihočeském kraji se například žáci osmých tříd Základní školy a mateřské školy J. Š. Baara v Českých Budějovicích podívali do výrobních hal MOTORU JIKOV. „Pro děti je exkurze rozhodně zajímavá, protože šest až osm z nich plánuje, že půjde studovat na Střední průmyslovou školu automobilní a technickou v Českých Budějovicích, ze které studenti chodí na praxi právě do MOTORU JIKOV,“ řekla při exkurzi výchovná poradkyně ZŠ Národní Prachatice Dana Vávrová.

Díky odbornému výcviku ve společnostech holdingu MOTOR JIKOV Group získávají žáci odborné kompetence potřebné pro bezproblémový přechod do zaměstnání, seznámí se s firemním prostředím a osvojují si praktické a pracovní návyky z výrobního podniku. Výcvikovými středisky MOTOR JIKOV GROUP v Českých Budějovicích a Soběslavi, která v současné podobě fungují sedmým rokem, projde ročně až 140 učňů a studentů v oborech nástrojář, obráběč kovů, zámečník a maturitním oboru mechanik seřizovač. „Pro pracovní trh připravujeme vždy celý ročník a pomáháme tak odpovědným přístupem zvyšovat kvalitu absolventů technických škol,“ zdůrazňuje Věra Vrchotová. Výcviková střediska mají samostatné prostory, nejmodernější strojní vybavení, ale i odborný personál – mistry –, kteří se učňům věnují na plný úvazek. „Zřídili jsme také pozici odborného garanta, který má na starosti koordinaci spolupráce se školami i zajištění průběhu praxí a také organizování exkurzí do našich výrobních závodů, protože chceme, aby nejen studenti, ale i učitelé a rodiče viděli na vlastní oči, jak strojírenská výroba a slévárenství vypadá, a jaké pracovní a kariérní možnosti u nás mladí lidé mají,“ doplňuje ředitelka pro rozvoj lidských zdrojů.

Pr v n í s t u p e ň – m a t e ř s ké š ko l y MOTOR JIKOV GROUP spolupracuje již šestým rokem se třemi mateřskými školami v Soběslavi a Nových Hradech, kam každoročně před Vánocemi dorazí kurýr s technickými stavebnicemi, plastovými auty, potřebami na výtvarnou práci s dětmi a dalšími hračkami. „Ty mají v dětech hravou formou probouzet technické myšlení, logické uvažování, rozvíjet motorické schopnosti, kreativitu a zručnost. Mateřinky navštěvuje přes čtyři stovky dětí,“ uvádí ředitelka pro rozvoj lidských zdrojů MOTOR JIKOV Group, a. s., Věra Vrchotová. Obr. 1. Studenti ve slévárenském provozu MOTORU JIKOV Slévárna, a. s., divize Tlaková slévárna v Českých Budějovicích

36

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2


Motivace mladé generace pro práci ve slévárenst ví a strojírenst ví

Čtvrtý stupeň – v y s o ké š ko l y Stipendijní program společnosti zahrnuje také vysokoškoláky. Pro ty byla v minulém roce zřízena tři samostatná

Obr. 2. Při ukončení studia se se stipendisty setkává generální ředitel MOTORU JIKOV Group, a. s., Miroslav Dvořák a předává jim nejen diplom s poděkováním, ale také věcný dar – hodinky, aby měli památku na dobu, kdy se připravovali na pracovní kariéru v MOTORU JIKOV. Na snímku Miroslav Dvořák s absolventem VUT v Brně Radovanem Vítkem

technologická a stejný počet konstruktérských pracovišť. Náklady na vybavení včetně licenčních poplatků za software se vyšplhaly přes milion korun. Aktuálně využívají pracoviště čtyři vysokoškolští stipendisté. Bakalářské a diplomové práce mohou zpracovávat v oblastech slévárenství a metalurgie, strojírenská výroba, technologie, konstrukce a marketing prodeje. M i s t ř i o d b o r n é h o v ýc v i k u Mistři odborného výcviku MOTORU JIKOV Zdeněk Struska a Jaroslav Pražák získali cenu Pospolu pro instruktora ve firmě. Nad oceněním převzal záštitu Svaz průmyslu a dopravy a Ministerstvo průmyslu a obchodu ČR. „Cílem je zviditelnit ty, kteří svou každodenní činností s mladými lidmi zajišťují jejich odbornou přípravu, ale mnohdy přispívají významným způsobem i k výchově a formování jejich osobnosti. A právě takové instruktory z firem jsme chtěli ocenit,“ konstatovala obsahová manažerka projektu Pospolu Taťána Vencovská. Zdeněk Struska působí jako mistr odborného výcviku v MOTORU JIKOV od roku

2010. Velmi dobře komunikuje s mistry jednotlivých středisek, kde učni praxi vykonávají a podařilo se mu zcela obrátit jejich pohled na užitečnost praxí. Nyní si mnohde bez mladých pomocníků ani nedovedou provoz představit. Chválou nešetří ani ředitel partnerské VOŠ, SPŠ automobilní a technické České Budějovice Jan Šindelář. „Kvalitativní zlom ve spolupráci nastal před pěti lety, kdy MOTOR JIKOV vytvořil výcvikové středisko tak, jak funguje v dnešní podobě. Jeho vedení se ujal právě Zdeněk Struska a proces nastartovaný před pěti lety vyvrcholil loni, kdy naši žáci skládali praktické závěrečné zkoušky přímo v provozech MOTORU JIKOV,“ řekl Jan Šindelář. Systém motivace k technickým profesím je správnou cestou a firma MOTOR JIKOV je příkladem pro ostatní firmy z oboru. Podporu technického vzdělávání firmy ocenil ministr průmyslu a obchodu Jan Mládek diplomem za výraznou podporu partnerství škol a firem s cílem zvýšit konkurenceschopnost českého průmyslu. (Upravená verze přednášky na 53. slévárenských dnech® 8.–9. 11. 2016, Brno)

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

37

Z PRAXE

Během praxe vytipují mistři ty nejšikovnější učně a studenty, které pak firma zapojuje do stipendijního programu. Společnost spolupracuje zejména se Střední průmyslovou školou strojní a elektrotechnickou v Českých Budějovicích, Střední průmyslovou školou strojní a stavební Tábor, Středním odborným učilištěm a střední odbornou školou Jindřichův Hradec, Vyšší odbornou školou, střední školou, centrem odborné přípravy Sezimovo Ústí a Vyšší odbornou školou, střední průmyslovou školou automobilní a technickou České Budějovice. Studenti posledních tří zmíněných škol dělají závěrečnou zkoušku přímo v provozu firmy. Studenti na praxi dostávají trička s nápisem „Učím se v MOTORU JIKOV“ a jsou tedy okamžitě poznatelní pro všechny zaměstnance firmy (obr. 1). Ti se všemi pracují, věnují se jim a dostávají finanční odměnu za to, že se podílejí na výchově a praktické přípravě učně. „Studenti do firmy zapadli, každý zaměstnanec o tom, že tady jsou a proč, ví, pokud je potřeba, tak jim pomáhá. Stalo se to součástí firemní kultury. Studenti dostávají jako každý zaměstnanec docházkovou kartu, chodí s námi na oběd, mohou i přicházet s nápady a inovacemi,“ zdůrazňuje Věra Vrchotová. Při ukončení studia se s nimi vždy osobně setkává generální ředitel a předseda představenstva MOTOR JIKOV Group, a. s., Miroslav Dvořák a předává jim nejen diplom s poděkováním, ale také věcný dar – hodinky, aby měli památku na dobu, kdy se připravovali na pracovní kariéru v MOTORU JIKOV (obr. 2). Během školního roku 2015/2016 odpracovali žáci pěti partnerských škol v provozech firmy v rámci povinných praxí 24 068 hodin. V průměru bylo každý měsíc na praxi ve společnostech holdingu MOTOR JIKOV GROUP pětašedesát studentů.

V. Vr c h o to v á


S. Ivanov a kol.

Vý voj slévárenského průmyslu z pohledu globálního dodavatele chemických přípravků

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Vývoj slévárenského průmyslu z pohledu globálního dodavatele chemických přípravků Dr.-Ing. Stefan Ivanov Hüttenes-Albertus CZ, s . r. o .

Ing. Lubor Pacal

St av a p e r s p e k t i v y s l évá r e n s ké h o p r ů my s l u Množství vyrobených odlitků dosáhlo celosvětově již 103 mil. t ročně [1]. Největší producenty odlitků uvádí tab. I. Tab. I. Největší výrobci odlitků Čína

46,2 mil. t

USA

10,5 mil. t

12. v efektivitě 2. v efektivitě

Indie

10,0 mil. t

8. v efektivitě

Japonsko

5,5 mil. t

7. v efektivitě

Německo

5,2 mil. t

1. v efektivitě

Rusko

4,2 mil. t

Brazílie

2,7 mil. t

9. v efektivitě

Korea

2,6 mil. t

5. v efektivitě

Mexiko

2,3 mil. t

6. v efektivitě

Itálie

2,0 mil. t

11. v efektivitě

Turecko

1,7 mil. t

10. v efektivitě

Dominantní oblastí je Asie, kde především Čína, Indie, Japonsko a Korea společně vyrábějí 64,3 mil. t odlitků, a které můžeme nazvat „prvořadými“ podle bývalého prezidenta ASF a WFO Dona

Huizenga z USA, který používal pojem „Tier 1“. Přitom jsou Německo na prvním a USA na druhém místě, co se týče efektivity. Ta je pro nás Středoevropany pravděpodobně jedinou cestou, jak obstát v celosvětově silné konkurenci. Měli bychom se zamyslet i nad skutečností, že Čína je na posledním, 12. místě v efektivitě, představuje však téměř 50 % světové výroby. Další fakta jsou ještě působivější: 8% nárůst od roku 2010, 4% nárůst v  posledním roce na uvedený objem 46,2 mil. t. Evropa naproti tomu stagnuje s 15,2 mil. t přibližně na úrovni roku 2013. Tonáž železných kovů klesla (Čína + 274 %), pouze množství hliníkových slitin stouplo (v Číně v této oblasti žádný nárůst, nikoli ale všeobecně v Asii) [1]. Zvláštní význam hliníkových slitin ve spojení s odlitky s redukovanou hmotností je patrný z obr. 1 a 2 [2]. Z obr. 1 a 2 je rovněž zřejmé, že očekávaný nárůst bude v  příštích letech poměrně nízký s  výjimkou hliníku v  západní Evropě, takže se musíme připravit na pravděpodobně ještě silnější konkurenční boj.

Hüttenes-Albertus CZ, s . r. o .

Ing. Martin Šindler Hüttenes-Albertus CZ, s . r. o .

Ing. Miroslav Lubojacký Hüttenes-Albertus CZ, s . r. o .

David Hošák Hüttenes-Albertus CZ, s . r. o .

Obr. 1. Vývoj výroby hliníkových odlitků

Milé kolegyně, milí kolegové slevači, dovolte, abychom vám srdečně poděkovali za spolupráci a popřáli vám šťastný nový rok, radost, zdraví a všechno nejlepší v profesním a osobním životě. Chceme na začátku roku vynechat všední triviální záležitosti a zamyslet se nad některými otázkami našeho slévárenského světa a udělat rekapitulaci – my jasně i z pohledu dodavatele chemických přípravků do sléváren. Obr. 2. Vývoj výroby litinových a ocelových odlitků

38

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2


Vý voj slévárenského průmyslu z pohledu globálního dodavatele chemických přípravků

Technologické a ekologické v ý z v y p r o ev r o p s k ý s l évá r e n s k ý p r ů my s l a t r e n d y ve s l évá r e n s ké c h e m i i [ 3]

jsou při prvním kontaktu s taveninou propustné plynům, poté ale plně působí proti výronkům a penetraci již od tloušťky vrstvy 250 μm (obr. 6).

Obr. 6. Redukovaná tloušťka vrstvy ná- těru u Arkopalu

– Moderní manipulační zařízení pro naše chemické produkty – příkladem je stanice pro automatickou přípravu nátěrů, vyvinutá společně firmami OAS a HA (obr. 7).

Obr. 3. Stále stoupající regulace ve slévárenství

– Cold box systémy (obr. 4 a 5) s vysokým anorganickým podílem Si, čímž dochází i k minimalizaci vad odlitků způsobených uhlíkem. – Hot box a warm box – i zde existuje inovativní výrobek Cleantech jako dvousložkový systém z  močovinové

je se pórovitost. První případ použití máme již i v České republice. – Nátěry – snížení hmotnosti odlitků jako dominující trend je úzce spojeno také s použitím inovativních nátěrů, které

Obr. 7. Stanice pro automatickou přípravu nátěrů vyrobená firmami HA a OAS

Obr. 4 a 5. Podstatně zredukované obsahy uhlíku a emisí BTEX u nových systémů cold box

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

39

F I R E M N Í P RZE ZPERNATXAEC E

Za tvrdých podmínek globální konkurence ekologických předpisů neustále přibývá a jsou stále přísnější – podle [3] slévárenství reglementovalo v časovém období 1865 až 1970 kolem 20 zákonů, v období 1971 až 1985 to bylo 94 zákonů a od roku 1986 do dnešního dne vzrostl tento počet na více než 800 zákonů (obr. 3). K tomu připočtěme ještě 2800 předpisů a 4700 správních rozhodnutí. Hraniční hodnoty se neustále snižují [3]. Tak např. u benzolu od roku 1961 z 25 na aktuálně 1 mg/m3 a u formaldehydu z  5 na 0,1 mg/m3. Slévárenská chemie se tomu snaží čelit novými trendy a vývojem nových produktů, jako např.:

složky rozpuštěné ve vodě, která reaguje s latentní kyselinou a úspěšně se již používá při lití hliníku, a také jako třísložkový systém pro litinu, u kterého močovinová složka rozpuštěná ve vodě reaguje s přírodním polymerem ke zvýšení termostability a pevnosti a latentní kyselina funguje jako tvrdidlo. – Nové systémy furanových pryskyřic s aktivátory se sníženým obsahem síry. – Anorganické pojivové systémy jako Cordis, u kterého modifikovaný silikátový roztok smíchaný s aditivem Anorgit (syntetická anorganická přísada) želuje při současném zvyšování teploty s reaktivním podílem aditiva a tvoří se trojrozměrná mřížková konstrukce. Tento systém je plně bezemisní a netvoří se při něm žádné kondenzáty, čímž roste produktivita, zlepšuje se životnost pracovních nástrojů a snižu-

S. Ivanov a kol.


S. Ivanov a kol.

Vý voj slévárenského průmyslu z pohledu globálního dodavatele chemických přípravků

– Mnoho speciálních formovacích písků jako alternativa ke křemennému písku ke snížení výronků, penetrací a trhlin. – Množství inovací v oblasti neželezných kovů aj.

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

S r ov n á n í s l évá r e n v E v r o p ě a v  U SA [4] Vzhledem k tomu, že Německo a USA jsou na 1., resp. 2. místě ve světě, co se týče efektivity, a efektivita je naší největší šancí obstát v  globální konkurenci, považujeme srovnání Evropy a speciálně Německa s USA za velmi zajímavé. Co je motorem inovace ve slévárenství tady a tam? Čím se liší vývoj formovacích směsí v  Evropě a v  USA? A odkud vychází většina technologických inovací: z USA do Evropy, nebo z Evropy do USA? Klasické faktory inovace (dobře známá 4 P: People, Process, Productivity, Profit) musí být doplněny o páté P (Planet) a toto P je podle našeho názoru jeden z nejdůležitějších dnešních faktorů pro inovace ve slévárenství. V  Evropě platí od 1. 6. 2007 chemická legislativa REACH (Registrace, Evaluace a Autorizace CHemických látek), která obsahuje velice přísné požadavky. V  Americe se otázky životního prostředí řídí zákonem TSCA (Toxic Substances Control Act) od US Environmental Protection Agency (EPA) z roku 1976. Skutečnost, že tento zákon je o několik desítek let starší, však ve všech případech neznamená, že požadavky jsou mírnější – v EU byl formaldehyd od 1. 1. 2016 zařazen do kategorie „1B rakovinotvorný“, tzn. že se předpokládá rakovinotvorné působení na člověka a zakládá se hlavně na výsledcích pokusů na zvířatech. V USA je naproti tomu zařazen jako „Rakovinotvorný kategorie 1A“, tzn. že již od poloviny 90. let je regulován přísněji. Kategorie 1A znamená karcinogenní potenciál pro člověka a klasifikace se zakládá na hodnocení u člověka. V  obou případech nepodléhají ohlašovací povinnosti pouze pryskyřice s obsahem formaldehydu nižším než 0,1 %. V mezičase jsou k dispozici i přesně definované metody měření volného formaldehydu, které vylučují zkreslený vliv jiných komponent v  pryskyřici. Všechny furanové pryskyřice z produkce HA CZ mají obsah volného formaldehydu pod 0,1 %. Hlavní rozdíl mezi REACH a TSCA je ale jinde a možná je to konkurenční výhodou pro americké slévárny – u REACH jsou výrobci a dovozci povinni, aby sami dokazovali bezpečnost produktů – „žádné údaje – žádný trh“. Testy a dokumen-

40

tace jsou nezbytné. U TSCA musí naopak doložit EPA, že produkt nebo chemikálie není bezpečná. Testy se od firem běžně nepožadují. Momentálně se však ve Spojených státech diskutuje reforma TSCA. Další a možná nejdůležitější konkurenční výhodou amerických sléváren jsou nízké náklady na energie. Díky bohatství přírodních zdrojů a moderní těžební technice, jako např. fracking, jsou ceny energií v USA od roku 2008 nejnižší na světě. Dále je v Evropě téměř dvaapůlkrát tolik sléváren než v USA – podle dat z roku 2013 je to 4958 sléváren v  EU oproti 2001 slévárnám v  USA. Evropa produkuje ročně 15,2 mil. t, USA 10,5 mil. t, společně s  2,3 mil. t z  Mexika a 0,71 mil. t z Kanady je to 13,51 mil. t. Rozdíly konkrétně mezi Německem a USA jsou uvedeny v tab. II.

Rozhodujícím plusovým bodem jsou také zralé technické znalosti vedoucích pracovníků, zatímco management amerických sléváren je založen spíše na ekonomických základech; – důraz zajištění kvality v Německu spočívá ve výrobním procesu samém a méně v  kontrole kvality po odlití, což šetří čas na opravu vad. Podle našich zkušeností se české slévárny hodně blíží německým, přičemž je třeba říci, že v  Česku jsou zastoupené hlavně ruční formovny pro málosériové odlitky a počet vysoce automatizovaných sériových sléváren pro automobilový průmysl je nízký. Co se týká formovacích směsí, jsou patrné především dva rozdíly. Na jedné straně rozšířeně používaná kyselinami vytvrzovaná pojiva (furan no bake) v EU, hlavně v Německu. V EU je podíl kyselinami vytvrzovaných pojiv více než dva-

Tab. II. Rozdíly ve výrobě odlitků: Německo vs. USA Německo Pozice mezi TOP 10

USA

5

2

Produktivita

velmi vysoká

vysoká

Pracovní trh

požadavek na více kvalifikovaných pracovníků

požadavek na více kvalifikovaných pracovníků

Náklady na energie Kapacitní vytížení

vysoké

nízké

vytížené

vytížené z 75–80 %

Odkud se bere vyšší produktivita německých sléváren? Podle [4] jsou pro to hlavně dva důvody: – inovace je faktorem produktivity v Německu; – podle názoru expertů nasazují německé slévárny pokrokové technologie a stupeň automatizace je vyšší. Německé slévárny jsou zjevně modernější, lépe vybavené a lépe vedené;

krát vyšší než v USA: 44 % proti 19 %. Na druhé straně v USA dominuje použití fenoluretanů no bake, které je v  EU zastoupeno jen 3 % a v  Německu de facto nehraje žádnou roli (obr. 8 a 9). Tyto rozdíly jsou částečně podmíněné historicky. Furanové pryskyřice se začaly používat koncem 50. let a fenoluretanová pojiva o deset let později, přičemž tato pojiva byla vyvinuta sléváren-

á

á

Obr. 8. Podíly pojiv v EU

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

Obr. 9. Podíly pojiv v USA


Vý voj slévárenského průmyslu z pohledu globálního dodavatele chemických přípravků

Elektromobilita – š a n c e a r i z i ka S tímto tématem se musí v  narůstající míře zabývat i slévárny, protože odlitky pro automobilový průmysl činí v Evropě přes 50 %, v Japonsku dokonce 70 %, oproti 27 % v Číně a 32 % v Indii. V České republice je podíl sléváren vyrábějících odlitky pro automobilový průmysl ještě nízký, i přesto se však domníváme, že toto téma je zajímavé. Jaké jsou výchozí podmínky? Světová populace do roku 2030 vzroste o 20 %, což bude spojeno s  narůstající urbanizací – do té doby bude zhruba 60 % obyvatelstva bydlet ve velkoměstech. Tím dojde k  enormnímu globálnímu

oteplení a naroste znečištění ovzduší obzvláště v megaaglomeracích [5]. Jako příklad – 20 z momentálních 30 megaaglomerací se nachází v Asii. V Pekingu chybí v městské oblasti asi 2,5 mil. parkovacích míst, takže nová povolení jsou omezena na 20 000 aut měsíčně [6]. Elektromotor má přitom mnohem vyšší stupeň účinnosti a dává velké možnosti odlehčené konstrukce (obr. 10).

Střednědobé prognózy do roku 2030 jsou pro automobilové slévárny v jejich dnešní podobě trochu příznivější [5]: – 40 % všech osobních automobilů je elektrifikováno, popř. částečně elektrifikováno; – 2/3 z toho jako hybridní pohony; – 80 % všech osobních automobilů se spalovacím motorem; – čistě elektrická osobní auta jen s okrajovým použitím; – palivové články spíše nepravděpodobné. Z pozice HA označujeme tuto situaci za příznivější, protože portfolio převážné většiny sériových automobilových sléváren je založeno na spalovacích motorech, a tím i pro nás jako dodavatele hrají životně důležitou roli. Co to znamená, je znázorněno na obr. 12 a 13 s moderním motorem a souborem jader pro válcovou klikovou skříň, který obsahuje až 14 jednotlivých pískových jader [8].

Obr. 10. Stupeň účinnosti spalovacího motoru a elektromotoru

Z toho důvodu vědecké instituce, např. Frauenhoferův institut v  Německu, vycházeje z aktuální studie koncernu Shell („New Lens Scenario“), uvádí, že v roce 2070 už konvenční pohony automobilů nebudou hrát žádnou roli. Přehled o vývoji znázorňuje obr. 11.

Obr. 12. Moderní motor

Obr. 11. Vývoj použití různých motorů osobních automobilů

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

41

F I R E M N Í P RZE ZPERNATXAEC E

ským oddělením Ashland Chemicals v USA i jako náhrada při nedostatku a zvyšování cen furfurylalkoholu, hlavní přírodní suroviny pro výrobu furanových pryskyřic, a tím byly dříve k dispozici pro americké slévárny. Při výběru formovacích materiálů tedy neexistují globální, ale spíše regionální trendy a „poháněče“. Produktová řešení jsou naproti tomu podmíněna spíše ze strany firem než regionálně. Tak například HA sází u fenoluretanů již skoro 15 let na tetraetylsilikát, anorganicko-organický hybridní materiál pro snížení emisí, kouře a zápachu u cold boxu a v poslední době i uretanu no bake (Pentex). Jiní dodavatelé zvolili odlišnou cestu a používají tradiční aromatická rozpouštědla se zlepšenými ekologickými vlastnostmi. Zde bychom chtěli upozornit ještě na jeden regionální trend: díky přísnějším ekologickým zákonům je v EU asi 10 let velký zájem o anorganická pojiva typu Cordis, která se již masově používají ve velkých sériových automobilových slévárnách hliníku, jako např. Daimler, Nemak, VW, BMW, Martinrea Honzel aj. Tyto slévárny nakupují anorganická pojiva i ve svých dalších závodech v  Číně, Mexiku a jiných zemích, a budí tak zájem o tento pojivový systém v těchto oblastech, mj. také v Japonsku a Koreji, avšak ještě ne v USA. Přitom výroba hliníkových odlitků činí v USA 1,68 mil. t, což je téměř dvakrát více než v Německu. Důvodem pro to jsou nutná přizpůsobení při přechodu, která se týkají chemie pojivového systému, změn přípravy písku a jaderníků, vlastností, technologického chování a regenerace písku, produktivity systému a v neposlední řadě nákladů na formovací směs. Vzhledem k  uvedeným skutečnostem se dané investiční náklady ne vždy vyplatí.

S. Ivanov a kol.


S. Ivanov a kol.

Vý voj slévárenského průmyslu z pohledu globálního dodavatele chemických přípravků

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

L i t e ra t u ra

Obr. 13. Sada jader k modernímu motoru (zdroj: Eisenwerk Brühl GmbH)

Použití elektromotoru může z výroby vyloučit následující odlitky [7]: – kliková skříň; – nosič motoru; – výfukové potrubí; – sací potrubí; – komponenty pro konzoly; – skříň převodovky; – konzoly; – spojková skříň; – olejová vana; – rozvodné vedení plnicího vzduchu; – výměník tepla; – brzdová soustava; Přehled dílů, které mohou být odlévány pro elektromotor, uvádí tab. III. Tab. III. Možnosti výroby odlitků pro elektromotor Synchronní generátory s permanentním a s cizím buzením – lití ozubeného cívkového vinutí – lití budicího vinutí pro elektricky buzené elektromotory Reluktanční stroje – lití ozubeného cívkového vinutí s vysokým faktorem plnění do hliníku a mědi Asynchronní stroje – tlakové lití hliníkových rotorů – výzkumné práce pro hospodárnou výrobu měděných rotorů Transverzální tok/stroje s drápkovým rotorem – vývoj magneticky měkkých materiálů vyrobených z práškového kovu – zvyšování pevnosti, propustnosti a elektrického odporu

42

Z výše uvedeného je patrné, jaký základní obrat očekává automobilové slévárny hlavně v  rozvinutých zemích. Jaká opatření by měla učinit klasická sériová slévárna hlavně v sektoru litiny, aby mohla střednědobě do roku 2030 zůstat konkurenceschopná [5]: – konsekventní odlehčená konstrukce odlitků a maximální využití materiálového potenciálu vyžadují stále lepší ovládání technologických procesů a stále silnější inovační schopnosti; – tím pádem vyšší kvalifikace pracovníků; – rozšíření poradenských a vývojových kapacit tak, aby slévárna převzala konstrukční odpovědnost a navázala partnerství ve vývoji; – koncentrace portfolia na výnosné konstrukční materiály (postupné omezení jednoduchých materiálů jako litiny s  lupínkovým grafitem, koncentrace na legované materiály jako Ni-Resist, GJV SiMo, eventuálně ocel pro kolena výfukového potrubí atd.); – s tím spojené odstavení konstrukčně a morálně zastaralých a neefektivních zařízení. Vidíme, že slévárny, a tedy i my jako dodavatelé, stojí před velkými výzvami – krátkodobě z důvodu stále ostřejší konkurenční situace, středně- až dlouhodobě – kvůli nezbytně nutné základní změně portfolia. Jsme si ale jisti, že společně tyto vysoké nároky zvládneme. Děkujeme vám za dosavadní dobrou spolupráci a věříme, že se na nás budete s důvěrou obracet i v budoucnu.

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

[1] Ing. Andrew Turner, generální tajemník Světové slévárenské organizace WFO: World Foundry Industry – General Overview (Světový slévárenský průmysl – všeobecný přehled), přednáška během IFF 2016 v Drážďanech, září 2016. [2] Dr. Heinz-Jürgen Büchner, IKB Deutsche Industriebank: Global Economy and the Situation of the Foundry Industry (Globální ekonomika a situace slévárenského průmyslu), přednáška během IFF 2016 v Drážďanech, září 2016. [3] Dr. Ion Bacanu, Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH: Herausforderungen und Trends in der Giessereiindustrie (Výzvy a trendy ve slévárenském průmyslu), přednáška na Slovinských slévárenských dnech, 18.–19. 9. 2014 v Portoroži. [4] Douglas M. Trinowski, Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH: Vergleich Giesserei Industrie USA und Europa (Srovnání slévárenského průmyslu v USA a v Evropě). [5] Dipl.-Ing. Frank Schlid, Dieckerhoff Guss GmbH: Elektromobilität – Giesserei-Indistrie abgehängt? (Elektromobilita – závisilost na slévárenském průmyslu?), Workshop Elektromobilita v Brémách, Německo, září 2014. [6] Prof. Dr. Ing. Matthias Busse, Frauen hofer IFAM: Elektromobilität bewegt auch die Giessereiindustrie? (Eletromobilita hýbe i slévárenským průmyslem?), Workshop Elektromobilita v Brémách, Německo, září 2014. [7] Dipl.-Ing. Franz-Josef Wöstmann, Frauenhofer IFAM: E-Mobilität – Möglichkeiten oder Verlüste? (Elektromobilita – možnosti nebo ztráty?), Workshop Elektromobilta v  Brémách, Německo, září 2014. [8] Udo Pohlmann, Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH; Stefan Schreckenberg, Eisenwerk Brühl GmbH: Optimiertes Schlichtesystem für vollautomatisierte, robotergestützte Kernfertigungstechnologie (Optimalizovaný nátěrový systém pro plně automatizovanou robotickou výrobu jader), červen 2016.


Leonhard Heusler

Roční přehledy Annual overviews

Odlitky z lehkých kovů odlévané do pískových a do kovových forem 1. část: hliník – základy nauky o materiálu, materiály a jejich vlastnosti

V ý vo j s l i t i n Požadavky výrobců motorů na stále vyšší žáruvzdornost slitin se odrážejí v celé řadě výzkumných prací týkajících se tohoto tématu. Vliv stabilních fází bohatých na Cu a Mg na žáruvzdornost slitiny AC-AlSi12CuNiMg byl předmětem výzkumu Z. Asghara aj. [1]. Ke zviditelnění trojrozměrné struktury intermetalických fází použili synchrotonní tomografii a srovnávali ji s variantou (AlSi12Ni) neobsahující Cu a Mg. Vzorky se zkoušely v litém stavu a po rozpouštěcím žíhání při teplotě 490 °C na pevnost v tahu za tepla. Mez kluzu se po přidání Cu a Mg výrazně zvýšila, což se zdůvodňuje stabilním zesíťováním intermetalických fází. V krátkém článku je představena nová slitina Al pro písty naftových motorů s vysokou výkonovou zatížitelností [2], avšak bohužel bez konkrétních údajů o systému legování nebo zpracování. Práce M. Rafetzedera aj. [3] o vývoji

Fatigue). Práci doplňuje důkladné zkoumání odpovídajících složek struktury a také procesů únavy. Vlivem přísad Zr se zabývá i A. Barth [8] v práci o hlavách válců ze slitin AC-Al-Si7MgZr T7 a AC-AlSi10Mg(Cu)Zr T7 pro motory s vysokým výkonem. E. Elgallad, A. M. Samuel a F. H. Samuel [9] osvětlují parametry ovlivňující vrubovou houževnatost a lomové vlastnosti slitin na bázi Al-2%Cu. U této práce, přeložené do němčiny z Transactions AFS, však vyvstává otázka platnosti, neboť slitina AlCu2Si1,3Mg0,4 je absolutně neobvyklá a technologicky údajně jen obtížně zvladatelná. Vliv Sr, Ti, Zr, Ag, Fe, Sn a Bi na vrubovou práci by akademicky snad mohl být zajímavý, v praxi je však do značné míry nevyužitelný. Další americká práce S. A. Alkahtaniho, A. M. A. Mohameda a F. H. Samuela [10] přeložená do němčiny se zabývá výkonem slitin Al-Si-Cu-Mg za vysokých teplot v aplikacích ve výrobě automobilů. Základem je slitina AlSi9 s 1,8 % Cu a 0,45 % Mg, která pak byla v různých koncentracích dodatečně legována Ni a nebo Zr. D. Casari aj. [11] se zabývají účinkem znečištění niklem a vanadem na mechanické vlastnosti slitiny A356 (podobná AC-AlSi7Mg0,3) v litém stavu a po tepelném zpracování T6. Te p e l n é z p ra c ová n í I v tomto referenčním období bylo tepelné zpracování, jako možnost zvýšení pevnosti slévárenských slitin, předmětem několika publikovaných článků. Určitou roli hrálo, vedle běžných parametrů teploty a délky rozpouštěcího žíhání a teploty a délky stárnutí, i skladování při teplotě okolí až do začátku stárnutí. Tento vliv objasňují E. Sjölander a S. Seifeddine [12] v práci o přirozeném stárnutí na vlastnosti vytvrzování slévárenských slitin Al-Si-Cu-Mg za tepla. Předběžné stárnutí podle toho sice sot-

Obr. 2. Křivky stárnutí odležením za tepla při 170 °C pro slitinu AlSiMg po různé délce stárnutí odležením při teplotě okolí [12]

Obr. 1. Celková deformace tečením po lomu v závislosti na obsahu Mn [5]

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

43

R O Č N Í ZP ŘP ERHALXEED Y

Leonhard Heusler

a použití vysoce výkonné slévárenské slitiny na bázi AlCu pro výrobu hlav válců, představená již v předchozím přehledu, byla nyní znovu publikována, avšak ve snáze dostupném časopise Giesserei. Ve slitině typu AlCu7MnZr vede relativně vysoký obsah mědi k vynikající žáruvzdornosti, zatímco přísada Mn stabilizuje odmíšené fáze a zirkonium zajišťuje disperzoidní odmíšeniny, které jsou stabilní až do teploty 300 °C. A. R. Farkoosh, X. G. Chen a M. Pekguleryuz [4] se zabývají disperzním vytvrzováním slitiny typu AlSiCuMg pro vysoké teploty přísadou molybdenu. Hodnotí přitom zatím běžnou slévárenskou slitinu AC-AlSi7Cu0,5Mg na výrobu motorů neobsahující Mo, resp. s 0,27 % Mo z hlediska působení na tečení a mez kluzu při zkušební teplotě 300 °C. V pokračování shora uvedené práce [4] rozšiřují A. R. Farkoosh, X. G. Chen a M. Pekguleryuz [5] oblast studia na vzájemné účinky manganu a molybdenu při tvoření disperzoidů a jejich působení na tečení slitiny. Ukázalo se, že mangan jednak zvyšuje počet disperzních fází, jednak zužuje zónu, která je neobsahuje. Až do obsahu 0,5 % Mn se odolnost proti tečení dále zvyšuje. Vyšší obsah Mn pak vede díky zvýšenému počtu eutektických intermetalických fází k opakovanému zhoršení hodnot plasticity a tečení (obr. 1). S. K. Shaha aj. [6] podrobně vysvětlují vliv přísad Ti, V a Zr na tepelnou stabilitu slitiny AC-AlSi7Cu1Mg0,5. Stejní autoři S. K. Shaha aj. [7] se v návaznosti na předchozí práci zabývají statickou a cyklickou deformací slitiny AC-AlSi7Cu1Mg0,5 s přísadou Ti, V a Zr. Pro srovnání se však k tomu používají hodnoty z literatury, což není tak docela sledovatelné a je tak nutné úplnou srovnatelnost dohledat. Obecně ale pro variantu legovanou Ti, V a Zr vyplývají vyšší hodnoty statické pevnosti a vyšší hodnoty nízkocyklové únavy (Low Cycle


RO ČN Í PŘ EH L EDY

Leonhard Heusler

va ovlivňuje maximální dosažitelnou pevnost, ale bez předběžného stárnutí začíná vzestup pevnosti výrazně dříve, maximální pevnost je nepatrně vyšší a efekt přestárnutí se zpozdí (obr. 2). Stárnutí hned po rychlém ochlazení je tím celkem výhodné. L. Ceschini aj. [13] předkládají obsáhlé srovnání chování slitin C355 (AC-AlSi5Cu1Mg) a AC-AlSi7Mg0,3 při stárnutí. Nejdříve se tepelnou analýzou zjistily pro slitinu C355 optimální parametry rozpouštěcího žíhání (2,5 h při 490 °C + 13 h při 520 °C) a potom se stanovily křivky stárnutí pro rozsah teplot od 170 do 210 °C. Křivky přestárnutí se snímaly při teplotách od 175 do 305 °C a vycházelo se přitom z maximální tvrdosti o 120 HB jednotkách. Tyto křivky se pak pro teplotu 175, resp. 205 °C srovnávaly s křivkami slitiny AC-AlSi7Mg0,3. Pokles pevnosti u slitiny C355 obsahující Cu byl přitom podle očekávání výrazně menší. Termomechanické vlastnosti hlav válců závisí při jízdě na velkém počtu parametrů. Tímto složitým proměnným procesem se podrobně zabývají B. Stauder aj. [14] ve studii o vlivu legování a tepelného zpracování na termomechaniku hlav válců. Tepelnému zpracování a optimalizaci mechanických vlastností slitiny AC-AlSi11Cu1,5Mg0,3 se věnují T. Lu aj. [15]. Nejdříve se na zkušebních tyčích pro zkoušky pevnosti v tahu vyrobených z této slitiny, která byla předtím vyčištěna, podrobena zjemnění zrna a zušlechtěna, stanovily optimální parametry rozpouštěcího žíhání. Pokud jde o rozpuštění legujících přísad a vytvarování eutektického křemíku, ukázala se jako nejlepší kombinace dvoustupňového zpracování (4 h při 490 °C následované 4 h při 505 °C). Už v tomto stavu se dosáhlo 346 MPa pevnosti v tahu a 10,2 % tažnosti při přetržení. Návazné více než 6h stárnutí za tepla při 170 °C pak vedlo k hodnotě téměř 400 MPa pevnosti v tahu při 5 % očekávatelné nižší tažnosti při přetržení. Ú n ava Protože většina konstrukčních součástí odlévaných ze slitin hliníku je často vystavována střídavému namáhání, stojí únavové vlastnosti opakovaně v centru pozornosti mnoha studií. K.-H. Lang [16] předkládá závěrečnou zprávu plánu AiF o poškození a životnosti litých slitin hliníku na výrobu mechanicky vysoce namáhaných součástí motoru za tepla. Cílem studie bylo získat lepší znalosti o veličinách ovlivňujících tento druh únavového namáhání a pokusit se navíc přenést již existující modely odhadu životnosti na slévárenské hliníkové slitiny. Po-

44

čet zatěžovacích cyklů do natržení tyče po tepelném zpracování T7 byl při zkoušce podle TMF vyšší než po zpracování T6. Kromě toho způsobilo prodloužení doby udržování v prvním cyklu TMF zkrácení životnosti. Byl přizpůsoben stávající model odhadu životnosti a rozšířen o model stárnutí, čímž se dosáhlo dobré shody mezi předpovězenou životností a životností stanovenou zkouškami. Změny únavových vlastností během rozpouštěcího žíhání slitiny AC-AlSi9Cu3 rozebírají L. Hurtalová, E. Tillová a M. Chalupová [17]. Při hodnocení únavových vlastností slévárenských hliníkových slitin se doposud v podstatě zjišťoval vztah mezi velikostí vad a únavou. M. Tiryakioglu [18] se naproti tomu zabývá vztahem mezi tažností při přetržení a únavovou životností u odlitků ze slitiny A206-T7.1 (podobná AC-AlCu4TiMg). X. B. Cao aj. [19] zjišťovali vliv vad odlitků na únavové vlastnosti slitiny A356 (AC-AlSi7Mg0,3). Zkoušely se vzorky z hlav válců při poměru napětí R = −1 a 10 000 cyklech tzv. metodou staircase, podle níž se následující vzorek namáhá více, nebo méně podle toho, jak vydrží či selže vzorek předchozí. S těmito parametry byla pro zkoušenou slitinu zjištěna mez únavy při kmitavém napětí 191 MPa. Ve srovnání s iniciátory trhlin, jako jsou vměstky, plynové póry nebo oxidické pleny, byly hlavní příčinou selhání vzorku staženiny při tuhnutí. Y.-Q. Liu aj. [20] objasňují únavové vlastnosti slitiny A356-T6 (AC-AlSi7Mg0,3) zkouškou na únavu ohybem za rotace na vzorcích zhotovených metodou lisování ve vakuu (tzv. Vacuum-Pressurizing). Jedná se o odlévání do pískové formy, kdy se forma před odlitím odvzdušní (0,5 baru) a vystaví se v průběhu tuhnutí přetlaku 3 bary. Pórovitost redukovaná tímto způsobem vede k hodnotám únavové pevnosti 90 MPa při 107 cyklech. Největší vliv na vznik trhlin má velikost pórů v blízkosti povrchu. Na základě empirického zákona šíření trhliny bylo možné odvodit korelaci mezi výchozí délkou trhliny, životností a úrovní pnutí. St r u k t u ra V hliníku je železo známé jako téměř nerozpustný znečišťující prvek, který zpravidla vede ve struktuře k vytvoření destičkovitých intermetalických fází beta-Al5FeSi. Při vyšším obsahu Fe se tvoření těchto fází dá potlačit přísadami Mn, čímž se pak vytvoří více alfa fáze, která je díky svému tvaru nazývána „čínské písmo“ a která má na tažnost při přetržení méně škodlivé účinky než fáze beta. Na toto téma už sice existuje

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

celá řada publikací, avšak Z. Zhang aj. [21] se jím přesto zabývali v systematické práci o vlivu poměru Mn/Fe a rychlosti chladnutí na modifikaci intermetalických fází obsahujících Fe ve slitině A356 (AC-AlSi7Mg0,3). Obsah 1,0; 2,0 a 2,5 % Fe se kombinoval vždy s obsahem Mn, který odpovídal poměru Mn/Fe 0; 0,35 a 0,5, resp. 0,65. S. Channappagoudar aj. [22] se zabývají vlivem kombinace zušlechtění a zjemnění zrna (modifikace) na strukturu, mechanické vlastnosti a opotřebitelnost nadeutektických slitin AC-AlSi15 a AC-AlSi15Cu4,5. Ke zpracování se použilo 10 kg/t AlTi3B1, 390 ppm P (jako AlP23) a 400 ppm Sr (jako AlSr10). Nejen zpracováním, ale i přísadou mědi bylo možné výrazně zvýšit mechanické vlastnosti a odolnost vůči opotřebení. Otázkou však je, do jaké míry zde mohla přispět velmi přehnaná přísada AlTi3B1, neboť zjemňovací prostředek TiB působí, jak je známo, jen na hliník alfa. Ten byl ve zkoumané nadeutektické slitině jen sotva přítomen. Je nesporné, že by se u slitin AlCu mělo kvůli jejich sklonu k tvoření trhlin pečlivě zjemňovat zrno. Nejpozději od publikací Sigwortha na počátku století je také známo, že se musí rozlišovat mezi rozpuštěným titanem a boridy titanu pocházejícími ze zjemňovacích prostředků a že pro zjemnění zrna slitin obsahujících Cu je výhodné, obsahují-li určité množství rozpuštěného titanu, ale že jinak hraje rozpuštěný titan při zjemnění zrna podružnou roli. H. Kamali, M. Emamy a A. Razaghian [23] o tom při svých zkouškách vlivu titanu na strukturu a mechanické vlastnosti slitiny AC-AlCu4,5-Mg0,3 očividně nevěděli nic, protože ve svých zkouškách nastavili obsah Ti od 0 do 0,5 % nad přísadu zjemňovacího prostředku AlTi5B1. Znamená to přidání až 100 kg (!) AlTi5B1 na tunu hliníku, a to muselo vést k obrovskému znečištění boridy. Z tohoto důvodu se zde výsledky popsané autory ani neuvádějí, ani nekomentují. O. Köser aj. [24] představují nový prostředek ke zjemňování zrna pro zlepšení mechanických vlastností hliníkových součástí motorů odlévaných do pískové formy. Jedná se přitom o předslitinu NbB, která v závislosti na rychlosti chladnutí vykazuje výrazné zjemňovací účinky (obr. 3). S. Kohla aj. [25] předkládají velmi zajímavou práci o vlivu obměn tlaku na množství pórovitosti při postupu CPC (Counter Pressure Casting – odlévání s protitlakem). Při zkouškách se odlévaly součásti podvozku s různým obsahem plynů a protitlakem s návaznou trojrozměrnou dokumentací pórovitosti počítačovou tomografií.


Leonhard Heusler

Z p ra c ová n í o d l i t k ů p r o zlepšení jejich vlastností Závěrem bude pojednáno o publikacích, které se samy o sobě nezabývají hliníkovými materiály, ale zpracováním nebo kombinacemi s jinými materiály. Již před 19 až 15 lety bylo popsáno povrchové laserové legování kluzných ploch válců práškovým Si, postup se však v průmyslu používat nezačal. Nyní byla k tomuto tématu publikována nová studie S. N. Grigorieva aj. [28] nazvaná Technologické a strukturální aspekty mikronanášení nadeutektických slitin AlSi. Laserovým natavováním předslitin AlSi30,

AlSi40 a AlSi60 se na substrátu tvářené slitiny vytvoří vrstvy nadeutektické AlSi o tloušťce 50 až 80 µm, přičemž se daly zobrazit jednotlivé dráhy (stopy) o šířce menší než 500 µm. V současné době se diskutuje o povlakování výstupních kanálů hlav válců, které by mělo výhody z hlediska menšího tepelného namáhání, nižších teplot chladicí vody a vyššího stupně účinnosti. V této souvislosti představili v posledním ročním přehledu S. Stauder aj. [29] studii týkající se tepelně izolovaných plynových kanálů v hlavách válců zlepšujících vlastnosti motorů. Jako izolace byla na první centimetry vypouštěcích kanálů nanesena emailová vrstva (smalt) o tloušťce 200 µm, která se ukázala jako velmi odolná proti změnám teploty a nepůsobila problémy ani při mechanickém obrábění. Nezbytná je předcházející úprava povrchu; k vypálení emailové vrstvy dochází těsně pod teplotou rozpouštěcího žíhání. Kalení ve vodě se nedoporučuje, protože by mohlo vést ke vzniku trhlin v emailu. Tímto způsobem se docílilo velmi dobré napojení na podkladový materiál a tepelná vodivost se výrazně snížila. Slévárenské slitiny hliníku se ve větším měřítku využívají v tlakovém lití k výrobě automobilových konstrukčních součástí. Spojení odlitků s karoserií přitom představuje nákladný úkon, kterému by se výrobci rádi pokud možno vyhnuli. Jako ekonomicky výhodná alternativa se zde nabízí kompaundní odlitek ze slévárenské hliníkové slitiny a hliníkové slitiny tvářené tak, jak to navrhují J. Wedler, M. Schwankl a C. Körner [30]. K tomu se na zalévané součásti ze slitin pro tváření musí nanést zinková vrstva, aby se dalo

zajistit dobré napojení. Při zkouškách s různými slitinami pro tváření se ukázalo, že se dají vyrobit materiálově správné kompaundní odlitky, které splňují nezbytné požadavky na pevnost a střih. Protože vrstva zinku je velmi tenká, nepředstavuje při recyklaci žádný problém. L i t e ra t u ra [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17]

[18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30]

Mat. characterization, 2014, č. 88, s. 80–85. Giesserei, 2015, 102, č. 9, s. 10. Giesserei, 2015, 102, č. 9, s. 34–41. Mat. Sc. and Engineering, 2015, č. 620A, s. 181–189. Mat. Sc. and Engineering, 2015, č. 627A, s. 127–138. Thermochimica Acta 2014, č. 595, s. 11–16. Int. J. of Fatigue, 2015, č. 70, s. 383–394. Giesserei, 2015, 102, č. 5, s. 38–46. Giesserei-Praxis, 2015, č. 5, s. 202–212. Giesserei-Praxis, 2015, 102, č. 4, s. 154–159 (přetisk z AFS). Mat. Sc. and Engineering, 2014, č. 610A, s. 414–426. Metallurgia Italiana, 2012, 104, č. 11/12, s. 39–43. Metallurgia Italiana, 2014, 106, č. 5, 11–17. Giesserei, 2015, 102, č. 7, s. 60–67. China Foundr y, 2015, 12, č. 2, s. 111–117. FW-Frühjahrstagung, 2013, Reihe R, Bd. 562, s. 393–418. 7th Conf. MMF, Brno, CZ, 20130701– 20130703, v: Trans Tech Pub, MMF VII, Key Engineering Materials, 2013, č. 592-593, s. 433–436. Mat. Sc. and Engineering, 2014, č. 601A, s. 116–122. Int. J. Cast Met. Res., 2014, 27, č. 6, s. 362–368. China Foundr y, 2015, 12, č. 5, s. 326–332. M at. Tr a ns., 2013, 5 4 , č . 8 , s. 1484–1490. Int. J. Cast Mater. Res., 2014, 106, č. 9, s. 962–969. Mat. Sc. and Engineering, 2014, č. 590A, s. 161–167. Giesserei, 2015, 102, č. 9, s. 42–51. Giesserei, 2015, 102, č. 3, s. 48–56. China Foundr y, 2015, 12, č. 5, s. 367–374. Mat. Sc. and Engineering, 2013, č. 579A, s. 64–70. Int. J. Cast Met. Res., 2014, 27, č. 6, s. 357–361. Giesserei, 2015, 102, č. 10, s. 58–63. Giesserei, 2015, 102, č. 7, s. 46–53.

(Zkrácený překlad z časopisu Giesserei, 2016, 103, č. 5, s. 42–49.) Obr. 3. Souvislost mezi rychlostí chladnutí a velikostí zrna, resp. rychlostí chladnutí a tloušťkou stěny pro různé příměsi prostředků na zjemnění zrna (lití do pískové formy) u slitiny A356 MA21 (R 2 koeficient determinace) [24]

Recenzent: doc. Ing. Rudolf Kořený, CSc.

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

45

RO ČN Í PŘ EH L EDY

Použitím vysokého tlaku v průběhu tuhnutí, ale relativně pomalého plnění formy, vede postup odlévání v polotuhém stavu (squeeze casting) zpravidla k menší pórovitosti a tím k lepším mechanickým vlastnostem než tlakové lití. L. Fang aj. [26] zkoumají z tohoto hlediska systematicky vlastnosti struktury a hodnoty pevnosti v tahu u slitiny A380 (podobná AC-AlSi9Cu3(Fe)). Podle očekávání vykazoval identický odlitek vyrobený postupem squeeze casting výrazně menší pórovitost (0,41 %) než odlitek vyrobený konvenčním tlakovým litím (2,32 %). V souladu s tím jsou statické charakteristické hodnoty a také houževnatost u prvního postupu výrazně vyšší. U varianty tlakového lití je vyšší pouze exponent zpevnění, což se vysvětluje jemnějšími fázemi obsahujícími Cu. Po dlouhých letech, kdy se téměř nic nepublikovalo o vlivu filtrace na mechanické vlastnosti, byla publikována práce G. Eisaabadiho aj. [27] o vlivu jakosti taveniny a filtrace na rozdělní pevnosti v tahu slitiny AC-AlSi7Mg0,3.


Josef Hlavinka

Zprávy Svazu sléváren České republiky

ELMIA SUBCONTRACTOR 2016

News from the Association of Foundries of the Czech Republic

Veletrh ELMIA 2016 byl podporován Ministerstvem průmyslu a obchodu ČR. Na stánku České republiky vystavovalo 16 společností, převážně ze slévárenské branže (obr. 1 a 2). Naše slévárny měly co nabídnout a na zdejších trzích důstojně propagovaly naše odvětví.

Ing. Josef Hlavinka

Z P R ÁV Y S VA Z U S L É VÁ R E N Č E S K É R E P U B L I K Y

v ýkonný ředitel SSČR

A s s o ciat i o n of F o un d r i e s of t h e Cze ch R e p u b li c G i e s s e re i ve r b a n d d e r Ts ch e chis ch e n R e p u b lik Te chni cká 28 9 6 / 2 616 0 0 B r n o te l.: + 420 5 41 142 6 81 svaz@svazslevaren.cz w w w.s va z sl e va re n.c z

Největší odborná průmyslová událost tohoto roku nejen Švédska, ale také celé Skandinávie opět posílila svou pozici. ELMIA je vždy odrazem současného vývoje a stavu průmyslového odvětví. Obchodní jednání v průběhu veletrhu, který se konal ve dnech 7.–11. listopadu 2016 v Jönköpingu, potvrdila rostoucí požadavky na nová technická řešení zaváděná do výroby. Letošního veletrhu se zúčastnilo přes 13 tisíc návštěvníků z řad odborné veřejnosti. Nové technologie se vyvíjejí exponenciálně, což znamená, že setkání s jinými lidmi napříč průmyslovým spektrem („síťová setkání“) poskytuje možnost seznámit se s novinkami a vzájemně si je předávat. To je nesmírně důležité pro rozvoj jakéhokoliv odvětví, slévárenství nevyjímaje. Tak by se dal ve zkratce popsat tento veletrh.

Konference MAGMA v Kunětické Hoře Ing. Josef Hlavinka v ýkonný ředitel SSČR

Dne 22. listopadu 2016 uspořádala společnost MAGMA Giessereitechnologie GmbH, Pardubice, v krásném prostředí Kunětické Hory setkání manažerů sléváren, kterého se zúčastnil i Svaz sléváren České republiky. MAGMA je přední celosvětově známý vývojář a dodavatel softwaru pro simulaci odlévání. Firma byla založena v roce 1988 a sídlí v německém Aachenu. Globální světové propojení zajišťují kanceláře a dceřiné společnosti v USA, Singapuru, Brazílii, Koreji, Turecku, Indii, Číně a České republice. Setkání se zúčastnilo 15 společností z oblasti odlévání neželezných kovů. Cílem

Váš par tner pro čerpání z fondů EU

Svaz sléváren České republik y je členem Svazu průmyslu a doprav y ČR Freyova 9 4 8 /11 19 0 0 0 Praha 9 – V y so č any tel.: + 420 225 279 111 spcr @ spcr.c z w w w.spcr.c z

Svaz sléváren České republik y je př idruženým členem CA EF Commit tee of A ssociations of European Foundries ( A sociace evropsk ých slévárensk ých s vazů) Hans aallee 203 D - 4 05 49 Düsseldor f tel.: + 49 211 6 87 12 17 marion.harris@caef.eu w w w.caef.eu

46

Obr. 1 a 2. Stánek České republiky na veletrhu ELMIA 2016 v Jönköpingu

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2


Josef Hlavinka

Setkání manažerů pořádané spo- lečností MAGMA v Kunětické Hoře

Zástupce SSČR Ing. Hlavinka při prezentaci

setkání bylo informovat o možnostech využití simulačního programu MAGMASOFT při odlévání. Zajímavé byly obzvlášť praktické zkušenosti s využitím programu MAGMA z úst zástupců sléváren. Simulace se stává významným pomocníkem našich sléváren. V oblasti technologie začíná zaujímat nenahraditelné místo, které se odráží v ekonomice, produktivitě či kvalitě vyráběných odlitků. Děkujeme společnosti MAGMA za pozvání.

Council meeting CAEF v Birminghamu Ing. Josef Hlavinka v ýkonný ředitel SSČR

Ve dnech 24.–25. listopadu 2016 se uskutečnilo jednání Evropské slévárenské asociace (CAEF), kterého se zúčastnil výkonný ředitel Svazu sléváren ČR Ing. Josef Hlavinka (obr. 1). Jednání řídil M. N. Akdas z Turecka, současný prezident CAEF. Na setkání, kde se hodnotil rok 2016 a projednával se plán činností na rok 2017, bylo přítomno 20 členů z 15 zemí Evropy (obr. 2). Mezi stěžejní činnosti letošního roku budou patřit následující oblasti:

Obr. 1. Ing. Josef Hlavinka na jednání CAEF

Obr. 2. Zástupci jednotlivých členských organizací CAEF na setkání v Birminghamu

– životní prostředí (revize BAT, BREF, CO2 limity, NepSiO2 atd.); – věda a výzkum, kvalifikovaná pracovní síla a vzdělávání; – statistické a ekonomické ukazatele v jednotlivých zemích (výroba, ceny energií, materiálové zaměření apod.). Požadavky trhu dle materiálového zaměření budou nadále projednávány v odborných komisích, kterých má právo se zúčastnit každý ze členů národních slévárenských asociací. Rozpis termínů a místa setkání jsou zveřejněna na webových stránkách svazu www.caef.org/. Děkujeme našim členům, kteří se průběžně některých komisí účastní. Případné nové zájemce je možné na jednání nominovat.

Obr. 1. Ing. Škabrada, ředitel hutí Metal Trade COMAX, a. s., Velvary, (vpravo) a Ing. Hlavinka

Informace z členské základny Ing. Josef Hlavinka v ýkonný ředitel SSČR

Od letošního ročníku zařazujeme do rubriky Zprávy SSČR část Informace z členské základny, kde se s vámi bu

Obr. 2. Filtrační stanice

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

47

Z P R ÁV Y S VA Z U S L É VÁ R E N Č E S K É R E P U B L I K Y

deme dělit o zajímavé informace o možnostech, dovednostech a umu našich členů. Věříme, že tyto zprávy budou pro čtenáře přínosné. Jako první přinášíme zajímavé postřehy z návštěvy společnosti Metal Trade COMAX, a. s., Velvary. Výrobním závodem nás provázel Ing. Škabrada, ředitel hutí (obr. 1). Hutní provoz se věnuje výrobě slitin a předslitin neželezných kovů na bází hliníku a mědi. Historie výroby sahá do 30. let minulého století; dnešní moderní výroba slitin však probíhá za využití nejnovějších technologií tavení v plynových a indukčních pecích. Při tavení se používají převážně recyklované suroviny neželezných kovů, které jsou před zpracováním podrobeny přísné vstupní kontrole, třídění a případně odstraňování organických látek, aby bylo zpracování odpadů co nejšetrnější k životnímu prostředí.


Z MOD SVA E

Zprávy Jednání Svazu modeláren 137. valné hromady České republiky Svazu modeláren ČR konané ve dnech News from the Association of Pattern Shops of the Czech 14.–16. 11. 2016 Republic v hotelu Orea Resort Devět Skal LÁ

Č REN ESKÉ

Ing. Jan Madeja PUBLIK Y

Společnost disponuje filtrační stanicí (obr. 2) s kapacitou filtru 130 000 m3 odsávaného vzduchu / h při teplotě 100 °C. Tři transportní pánve (obr. 3) přepraví až 15 t tekutého hliníku v jedné dodávce. Tato technologie umožňuje velké úspory energií u zákazníka, tedy ve slévárně, protože odpadá potřeba tavení ingotů. Díky použití nejnovějších tepelně izolačních materiálů jsou tepelné ztráty slitin v transportních pánvích cca 5–10 °C/h. Licí pás (obr. 4) s max. výkonem 3 t/h je určen pro slitiny a předslitiny hliníku. Rotační bubnová pec (obr. 5) má kapacitu 16 t a je vytápěná hořákem kyslík, vzduch, plyn. Součástí je sázecí zařízení, pecní plošina a přelévací žlab. Nad rotační pecí je ke konstrukci pevně umístěn zákryt odsávání spalin, které jsou odváděny do filtračního zařízení. Děkujeme tímto společnosti Metal Trade COMAX, a. s., za umožnění vstupu a za prohlídku společnosti.

RE

Z P R ÁV Y S VA Z U S L É VÁ R E N ČE S K É R EP U B L I K Y / Z P R ÁV Y S VA Z U M O D E L Á R E N ČE S K É R EP U B L I K Y

Josef Hlavinka l Jan Madeja

1956

A s s o ciat i o n of p at te r n s h o p s of t h e Cze ch R e p u b li c M o d e llb au e re i e nve r b a n d d e r Ts ch e chis ch e n R e p u b lik

Obr. 3. Transportní pánve

S e k re t a r iát: M Te Z s . r. o. J a ms ká 235 8 /45 591 01 Ž ďá r na d S á z avo u te l.: + 420 5 6 6 6 6 6 4 4 0 fa x : + 420 5 6 6 6 6 6 574 mtez @mtez.c z

Obr. 4. Licí pás

Obr. 5. Rotační bubnová pec

48

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

T ř i n e c ké s l é v á r n y, s . r. o .

Ve dnech 14.–16. 11. 2016 proběhlo v hotelu Orea Resort Devět Skal Vysočina, Sněžné v Milovech, jednání 137. valné hromady Svazu modeláren ČR pod záštitou společnosti AXIOM TECH, s. r. o., Žďár nad Sázavou. V pondělí 14. 11. se uskutečnilo zasedání předsednictva SMČR v hotelu Orea Resort Devět Skal Vysočina, kde došlo ke schválení programu 137. zasedání předloženého Jaroslavem Kabrdou. Z předchozího zasedání nebyly uloženy žádné úkoly. Dne 15. 11. přivítal předseda SMČR Richard Jírek všechny účastníky včetně výkonného ředitele Svazu sléváren ČR Ing. Josefa Hlavinky a čestných členů Oldřicha Zajíčka a Václava Bořila a zahájil 137. valnou hromadu SMČR. Pr o g ra m Seznámení s činností předsednictva (prezentoval Jaroslav Kabrda): – předsednictvo zasedalo 6. 11. 2016 v Dlouhých Stráních na Jesenicku; – bylo rozhodnuto o místě jednání 137. VHSM (hotel Orea Resort Devět Skal Vysočina); – byl navržen program 137. VHSM; – byla projednávána informace, že v září roku 2016 tomu bylo 60 let, kdy vznikl Technický sbor modeláren (předchůdce Svazu modeláren ČR). Jaroslav Kabrda provedl kontrolu úkolů ze 136. VHSM a seznámil účastníky s programem 137. VHSM. Informaci o vzniku Technického sboru modeláren v roce 1956 a jeho činnosti až do roku 1990 poskytl Václav Bořil. Později se tento Technický sbor modeláren přejmenoval na Svaz modeláren pod záštitou Svazu sléváren ČR (viz s. 49, pozn. red.). Společnost AXIOM TECH, s. r. o., důkladně představil Ing. Lukáš Seďa, Ph.D., Cax /PLM Consultant. AXIOM TECH,


J a n M a d e j a l Vá c l a v B o ř i l

Tab. I. VOŠ a SPŠ Žďár nad Sázavou 1. 2. 3. 4. ročník ročník ročník ročník

obor modelář

6

6

4

technik modelového zařízení

5

5

4

4

Tab. II. SPŠ strojnická a SOŠ profesora Švejcara, Plzeň obor modelář

1. ročník

2. ročník

3. ročník

4. ročník

0

0

0

Tab. III. Vítkovická střední průmyslová škola, Ostrava-Hrabůvka obor modelář

1. ročník

2. ročník

3. ročník

4. ročník

0

0

6

V dalším bodě jednání valné hromady byla projednávána současná zakázková náplň v modelárnách v ČR. Předseda SMČR Richard Jírek vyzval přítomné, aby informovali o aktuální situaci ve svých firmách. Plénum se shodlo na tom, že největším problémem je stále nedostatek kvalifikovaných pracovníků. Na závěr bylo konstatováno, že došlo k poklesu výrobní náplně na cca 2 týdny. V části diskuze se hovořilo o: – příčinách poklesu výrobní náplně v modelárnách; – aktuální situaci na českém trhu s modely a odlitky; – odborném školství a kvalifikované pracovní síle.

Dne 16. 11. 2016 pak pokračovala diskuze k daným tématům a byly projednávány následující oblasti: – moderní technologie (3D tiskárny, skenery); – situace se skladováním a vyřazováním modelových zařízení; – materiály na výrobu modelů (řezivo, aglomerovaný materiál, polyuretanové bloky, modelářský polystyren). Na závěr předseda SMČR Richard Jírek zhodnotil kladně průběh valné hromady a poděkoval především představitelům společnosti AXIOM TECH, s. r. o., a rovněž těm, kteří se na organizaci VH podíleli a všem přítomným za aktivní účast.

60. výročí Svazu modeláren České republiky Václav Bořil čestný předseda Svazu modeláren České republiky

Každý řemeslný obor ve svém vývoji vytváří své profesní zastoupení. S každým poznáním jakékoli výroby vznikly i nové obory. V okamžiku poznání, že kov se roztaví a dá se odlévat, vznikla potřeba zhotovit vzorek, který se zaformuje a do vytvořené dutiny se odlije kov. Bylo to řemeslo náročné na vysokou představivost, znalost slévárenské technologie a také vysokou řemeslnou zručnost. Za první republiky se toto řemeslo nazývalo inteligencí řemesel a bylo velice hodnocené. Modeláři si v té době říkali vzorkaři. Modelář je první, kdo technické myšlence konstruktéra, kterou zakreslil do výkresu, dá fyzický tvar a vytvoří konkrétní podobu výrobku. Výroba modelů má uplatnění ve všech odvětvích výroby od vývoje lokomotiv až třeba po produkci telefonů. S rozvojem těžkého průmyslu a strojírenství byly v 50. letech ustanoveny pro jednotlivé výrobní obory Technické sbory – jako statutární poradní útvary resortních ministerstev. Technický sbor modeláren byl ustanoven v roce 1956 jako zastoupení 34 předních modeláren. Členy TS byli vedoucí pracovníci modeláren. Technicko-poradenská účast na přípravě typového projektu na výstavbu nových modeláren byla jedním z přínosů pro obor. Dle tohoto projektu došlo následně k výstavbě modeláren ŽĎAS Žďár nad Sázavou, ŠKODA

České Budějovice, ČKD Kutná Hora, TOS Čelákovice, UNEX Uničov, ZŤS DUBNICA a VSŽ Košice. Neméně významným přínosem byla účast členů sboru na tvorbě učebních osnov a autorský podíl Ing. M. Málka, V. Valáška, V. Riče a M. Stuchlého na učebnicích pro učební obor dřevomodelář a kovomodelář. Současně s nástupem nových technologií (epoxidové pryskyřice, dřevo plastifikované čpavkem, velkoplošné materiály, polyuretanové pryskyřice, pěnové plastické hmoty, elektroerozivní a elektrochemické obrábění, NC a CNC obrábění) vzniká v Liberci Vývojové středisko modelárenské, které formou státních a oborových vývojových úkolů, spolu se členy sboru, ověřuje efektivitu těchto technologií v modelárnách. Kromě těchto cílů sledujících zvýšení produkce byly v provozních podmínkách určených modeláren řešeny otázky hlučnosti, prašnosti a obsahu škodlivých látek při povrchových úpravách modelových zařízení. Je nutno zdůraznit, že získané poznatky byly podnětem nejen pro všechny zástupce modeláren, ale především pro výrobce dřevoobráběcích strojů, projektanty a výrobce nátěrových hmot pro řešení problémů hygieny a bezpečnosti práce. Praktickým výsledkem je i řešení protihlukové úpravy strojní dílny modelárny ŽĎAS Žďár nad Sázavou i protihlukové úpravy strojů v řadě dalších modeláren. Pro otázky cen a normativů v oboru výroby modelových zařízení pracovala Gesční cenová komise při Státním cenovém úřadu (později FCÚ). Zástupci modeláren v Technickém sboru se v dalších letech soustředili na rozvoj oboru po stránce technické a odborné. Byla to především příprava nových učebních osnov pro učební obor dřevomodelář a kovomodelář. Dále pak příprava nového vydání učebnic zahrnujících nové technologie v oboru výroby modelů. I když se jednání sboru uskutečňovalo postupně ve všech významnějších závodech za účasti řídících představitelů závodů a podniků, lze konstatovat, že ne všechny podniky věnovaly dostatečnou pozornost modernizaci modeláren zvláště v období 1975–1989. Tato nedostatečná pozornost věnovaná reprodukci základních prostředků se plně projevila po roce 1989, neboť na ní závisel i návyk pasivní obchodní a technické činnosti. V roce 1990, současně se změnou výrobních a vlastnických vztahů, dochází k ukončení působnosti federálních ministerstev. Od 1. 1. 1991 zaniká působení Technických sborů jako poradních orgá-

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

49

Z P R ÁV Y S VA Z U M O D E L Á R E N Č E S K É R E P U B L I K Y

s. r. o., je přední konzultační a obchodně inženýrská společnost a platinový partner Siemens Industry Software. Od svého založení v roce 1993 se tyto společnosti zaměřují především na oblast softwarových technologií a služeb pro vývoj výrobků v různých odvětvích průmyslu. Výkonný ředitel Svazu sléváren ČR Ing. Hlavinka vystoupil s prezentací „Kam kráčíš, české slévárenství?“, v níž se zaměřil na: – faktory ovlivňující slévárenskou výrobu; – statistiku slévárenské výroby v ČR; – slévárenskou výrobu ve světě. O aktuální situaci v odborném školství informoval Ing. Leoš Plíšek, zástupce ředitele pro teoretické vyučování, VOŠ a SPŠ Ždár nad Sázavou, který poskytl údaje o počtech žáků v oborech modelář a technik modelových zařízení ve školním roce 2016/2017 na jednotlivých středních školách (tab. I–III).


Z P R ÁV Y S VA Z U M O D E L Á R E N Č E S K É R E P U B L I K Y

Vá c l a v B o ř i l

nů ministerstva a rozhodnutím ředitele odboru Strojírenská metalurgie je TSM spolu s ostatními sbory slévárenských oborů začleněn do Svazu sléváren ČR. Zástupci modeláren se shodli na změně názvu na Svaz modeláren. V nových podmínkách pracuje tento svaz jako otevřený profesní Svaz modeláren ČR v úzké spolupráci se Svazem sléváren ČR. Svaz modeláren se vznikem nových tržních a vlastnických vztahů v ČR více přeorientoval svoji činnost z řešení technických problémů na otázky legislativy a ekonomiky modeláren s cílem jejich postupného přibližování ke standardům Evropské unie – v rámci začlenění ČR do EU a z toho vyplývajícího nezbytného přizpůsobení našich technických a právních norem normám EU. Svaz modeláren vyvíjí iniciativy ve spolupráci se zahraničními svazy modeláren v rámci EU. Navázal kontakty se svazem německých a polských modelářů a usiluje o spolupráci s dalšími svazy a institucemi zabývajícími se výrobou a poradenstvím pro strojírenskou metalurgii. Problematika zavádění nových technologií výroby modelů a zefektivnění výroby modeláren zůstává i nadále nedílnou součástí činnosti Svazu modeláren. Omezení nebo úplné ukončení obchodních aktivit našeho průmyslu v zemích východní Evropy a ztráta některých dalších světových trhů po roce 1990 vedly k výraznému snížení výroby většiny průmyslových podniků v ČR, a tím k poklesu výroby metalurgických provozů. Mnoho kvalifikovaných pracovníků odešlo do jiných pracovních oborů a do odvětví služeb, a proto zajišťování nových kvalifikovaných pracovníků pro modelárny je jedna z dalších činností Svazu modeláren. V úzké spolupráci s SOU Ostrava a VÚ školství se Svaz modeláren podílí na novelizaci učebních osnov oboru modelář tak, aby absolventi SOU byli řádně připraveni pro praxi. Zajištění pracovníků pro modelárny na všech úrovních pracovního zařazení je jedním z nejdůležitějších úkolů Svazu. V této oblasti se podařilo předsednictvu Svazu spolu se zástupci středních odborných učilišť a učiliště ze Žďáru nad Sázavou prosadit zavedení nového učebního oboru – technik modelářských zařízení – ukončeného maturitou. První ročník byl zahájen na učilišti ve Žďáru nad Sázavou. Je nutné, aby další učiliště zažádaly o zařazení nového oboru do výuky. Vedení Svazu modeláren žádá své členy, aby se zapojili do náboru nových učňů a ve svém okolí působili na rodiče dětí, které se rozhodují pro volbu svého povolání.

50

Základním posláním Svazu je podporovat a prosazovat oprávněné a společné zájmy svých členů při respektování etických zásad podnikání, vytvářet optimální podmínky pro slévárenský průmysl a zvláště pro výrobu a dodávky modelů, jaderníků, modelových zařízení, forem a kokil pro výrobu odlitků, výrobu a dodávky materiálů, strojů a pomůcek pro modelárny, výzkum, vývoj a inženýrskou činnost, výchovu a vzdělávání odborníků pro slévárenství. Profesní Svaz modeláren je v nových podmínkách nucen pracovat i v oblasti samostatných obchodně-právních vztahů. Na svých pravidelných poradách usiluje o zvýšení ekonomické efektivity a konkurenceschopnosti modeláren využitím technologií CAD–CAM a využitím vzájemných kooperací. Svaz modeláren sdružuje 43 modeláren a nástrojáren České republiky. Na svá jednání zve zástupce modeláren Sloven-

ské republiky. Je samostatným profesním svazem působícím v rámci Svazu sléváren České republiky. Hlavní současný význam Svazu modeláren spočívá ve znalosti produkčních možností modeláren zastoupených ve svazu. Neméně významná je vzájemná dlouhodobá odborná a obchodní spolupráce, při které je konkurence chápána jako podnět pro zdokonalení vlastních schopností všech partnerů. Proto je Svaz modeláren otevřeným profesním svazem pro pracující na základě vlastního odborného zájmu o další rozvoj oboru výroby modelového zařízení. Modeláři představují i přes dramatický pokrok v CNC obrábění a dalších nových technologiích nezastupitelnou profesi. I přes složitou situaci v metalurgických provozech napříč celou Evropou je tento obor stabilizován a v rámci Svazu modeláren připraven čelit novým výzvám.

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE

Technická 2896/2 616 69 Brno tel.: +420 541 142 656 fax: + 420 541 142 570 zadera@fme.vutbr.cz

ODBOR SLÉVÁRENST VÍ vedoucí: doc. Ing. Antonín Záděra, Ph.D.

V ÝCHOVA SLÉVÁRENSK ÝCH ODBORNÍKŮ • •

denní studium oboru 23-32-8 Slévárenská technologie (1. a 2. ročník magisterského studia) doktorandské studium v oboru Strojírenská technologie, specializace Slévárenská technologie

SLUŽBY SLÉVÁRNÁM VZDĚLÁVÁNÍ: • odborné přednášky / krátkodobá školení na slévárnami zvolená témata • • • • • • •

EXPERTIZNÍ A SERVISNÍ ČINNOST V OBLASTECH: technologií a formovacích směsí metalurgie ocelí a litin metalurgie slitin neželezných kovů (Al, Ni, Cu) vakuové metalurgie měření teplotních polí ve formě a odlitku měření aktivity kyslíku v kovech, metalografické hodnocení analýzy vad

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

http://ust.fme.vutbr.cz/slevarenstvi/


J i ř í P a zd e r k a

Zprávy 166. zasedání KOFOLA České slévárenské Ing. Jiří Pazderka společnosti, z. s.

předseda OK pro formovací materiály

News from the Czech Foundrymen Society

Cze ch F o un d r y m e n S o ci e t y

s e k re t a r iát p.s . 13 4 , D i va d e lní 6 657 3 4 B r n o te l., z á zna m ní k , fa x : + 420 5 42 214 4 81 m o b il: + 420 6 03 3 42 176 sl e va re ns ka @ vo lny.c z w w w.sl e va re ns ka.c z

Česká slévárenská spole čnos t, z. s., je členem Českého s vazu vě deckotechnick ých spole čnos tí, z. s. N ovotného lávka 5 110 0 0 Praha 1 tel.: + 420 221 0 82 295 c s v t s@c s v t s.c z w w w.c s v t s.c z

Obr. 1. Účastníci 166. zasedání KOFOLY

ČSS je členskou organizací W F O World Foundr ymen Organization c /o T he National M etalforming Centre 47 Birmingham Road, Wes t Bromwich B70 6PY, A nglie tel.: 0 0 4 4 121 6 01 69 79 fa x: 0 0 4 4 121 6 01 69 81 secretar y @ thew fo.com

Obr. 2. Exkurze do provozu pořadatelské organizace Sklopísek Střeleč, a. s.

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

51

Z P R ÁV Y ČE SK É S L É VÁ R EN SK É S P O L EČN O S T I

Ts ch e chis ch e G i e s s e re i g e s e lls chaf t

Podzimní zasedání KOFOLY, Odborné komise pro formovací materiály, pořádala ve dnech 25. a 26. října 2017 firma SKLOPÍSEK STŘELEČ, a. s. Na dvoudenním zasedání se sešlo 38 členů a 19 hostů (obr. 1). Je potěšující, že zájem o práci v této odborné komisi neustále roste; přivítali jsme další nové členy, a to i z velkých sléváren (FERAMO, ZPS, EURAC), celkový počet členů tak narostl na 57. Zasedání bylo tentokrát náročné i z hlediska organizace. Kromě tradičního úterního jednání absolvovali účastníci také tři exkurze. První se konala u tradičního dodavatele slévárenských křemenných ostřiv, firmy SKLOPÍSEK STŘELEČ, a. s, (obr. 2). Druhý den jsme pak pokračovali exkurzemi ve slévárně SECO GROUP, a. s., Jičín, druhá skupina pak začínala v Turnově ve firmě 3D TISKÁRNA. V provozovně výrobce nejen pěti druhů slévárenských ostřiv jsme si mohli prohlédnout přilehlá ložiska, mokrou i suchou úpravnu ostřiv a také vybavenou laboratoř. Hlavním tématem našeho zasedání byla, i vzhledem ke  generálnímu pořadateli, ostřiva a jejich granulometrický rozbor. Tuto tematiku zpracovala z  podkladů

Ing. Vaňková, která vyhodnotila výsledky granulometrických rozborů tří různých druhů ostřiv, jejichž vzorky byly rozdány účastníkům na minulém zasedání k samostatným analýzám ve slévárnách. Výsledky srovnání byly poměrně dobré, nedocházelo k výraznějším rozdílům. Podrobně se této problematice budeme věnovat na letošních, 54. slévárenských dnech (Brno 7.–8. 11. 2017). Jako další v oblasti laboratorních zkoušek byla vybrána zkouška stanovení ztráty žíháním, a to u jednotné formovací směsi, furanového regenerátu a uhlíkaté přísady. Důležité informace k  tématu vysvětlující vývoj vzniku ostřiv a jejich odlišností zazněly v přednášce na téma: Genetické charakteristiky evropských ložisek křemenných písků a jejich vliv na použití ve slévárenství, přednesené Mgr. Kaňovou. Výsledky Ing. Vaňkové doplnil p. Rohrer, který se ve své prezentaci Nejčastější chyby při stanovování granulometrie ostřiv věnoval nejfrekventovanějším problémům při provádění zkoušky. Celou tematiku jsme uzavřeli vystoupením paní Pavlicové, která nás detailně seznámila s postupem zkoušky teploty spékání ostřiv, jak ji provádí na VUT Brno. K  tématu ostřiv lze přiřadit i komerční vystoupení p. Novotného s  názvem SKLOPÍSEK STŘELEČ, a. s., – proces výroby praných křemenných písků. Komerční bylo představení i dalšího sponzora – informace o navštívené slévárně


J i ř í P a zd e r k a l Vá c l a v K a f k a l V l a d i s l a v S z m e k

Z P R ÁV Y ČE SK É S L É VÁ R EN SK É S P O L EČN O S T I

Obr. 3. Památeční jádro vyrobené technologií 3D tisku

SECO GROUP, a. s., prezentoval Ing. Splítek. Posledním komerčním vystoupením bylo představení práce a výrobků firmy 3D TISKÁRNA. Pan Knobloch detailně hovořil o možnosti 3D tisku furanových jader pro slévárny a představil celou technologii výroby. KOFOLA má již svoji významnou historii a bylo příjemné si o ní poslechnout z úst Ing. Fošuma, který zavzpomínal na dobu jejího vzniku i další léta a mladším členům představil významné kolegy. Prezentace Ing. Křenkové byla na téma působení hydraulického oleje na bentonit. Dalšímu odbornému tématu Vývoj plynů při tepelném rozkladu formovacích směsí – srovnání anorganických a organických pojiv se věnoval Ing. Mikšovský, CSc. Každý z účastníků obdržel pamětní jádro vyrobené 3D tiskem (obr. 3). Moje poděkování patří jako vždy všem sponzorům i přednášejícím a hlavně účastníkům KOFOLY za velmi přínosné 166. zasedání.

novějšími poznatky moderní vědy a technologie v oblasti slévárenství. Jednacím jazykem výstavy bude angličtina. Výstava je plánována od 23. do 26. 9. 2018 a je koncipována do 4 tematických bloků: 1. Přední výzkumné instituce představující teoretické a praktické poznatky 2. Výrobci inovativních odlitků s unikátními vlastnostmi a možnostmi použití 3. Výrobci materiálů pro slévárenství prezentující inovativní materiálová řešení 4. Výrobci slévárenských strojů a zařízení prezentující nejvyšší technickou úroveň v podobě funkčních modelů a maket Bližší informace: www.73wfc.com

Pozvánka na 16. seminář a 53. zasedání OK ekonomické 7.–8. 3. 2017 ve Slévárnách Třinec, a. s. do c . I ng. Václav Kafka , C S c . R ACIO & R ACIO, Orlová

Ing. Vladislav Szmek Slévárny Třinec, a. s.

73. světový slévárenský kongres 23.–27. 9. 2018 v Krakově, výstava „Tvořivá slévárna“ Polská slévárenská společnost je pořadatelem 73. světového slévárenského kongresu, který se uskuteční 23.–27. 9. 2018 v Krakově. Doprovodnou akcí kongresu bude výstava pod názvem „Tvořivá slévárna“ (Creative Foundry). Cílem výstavy je seznámit účastníky kongresu s nej-

52

Dne 7. 3. 2017 v dopoledních hodinách si účastníci budou moci prohlédnout třineckou slévárnu a po exkurzi je vedení provozu seznámí s technologií a výsledky hospodaření. Následně se návštěvníci přemístí do penzionu Beskydka v Dolní Lomné. V průběhu 16. semináře seznámí řešitelský tým sedmi sléváren účastníky s výsledky roční práce [1]. Nejprve obdrží informace o aplikaci přídavného zařízení u tryskacích agregátů ve třech slévárnách. U tématu tepelného zpracování ocelových odlitků se bude hovořit o odvození matematického vztahu, který definuje jeho nákladovost. Pro stanovení nákladového vztahu jsme se rozhodli jít v prvé řadě cestou mnohonásobné korelace s využitím výběrových souborů. Následně byly vypočteny pro každou slévárnu

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

a pec lineární statistické závislosti. Bylo vyvinuto celkem devět matematických vztahů, které s velice dobrou přesností (cca 85 %) stanovují pro konkrétní žíhací pece spotřebu zemního plynu. K tomu se využijí tři nezávisle proměnné (teplota prodlevy, doba cyklu a hmotnost vsázky). Řešitelskému týmu se podařilo stanovit vliv uvedených tří nezávisle proměnných na spotřebu plynu. Následuje problematika oddělování nálitků. Pro první úkol – tedy stanovení nákladů na oddělení nálitku o ∅ 200 mm různými technologiemi – jsme získali data pro ocelové odlitky, litinu s lupínkovým a kuličkovým grafitem a dva neželezné kovy. Porovnání nákladovosti oddělování nálitků přes roční náklady se zjistily měrné náklady od 0,5 Kč/kg do 1 Kč/kg. Odlišnosti mezi slévárnami se konstatují v časové náročnosti, materiálových nákladech a v hmotnosti měrných oddělených nálitků. Zásadní rozdíl se však jeví u energetické náročnosti, která je až čtyřnásobná. Další úkol byl zaměřen na otázky broušení odlitků. Měrné náklady na broušení odlitků se pohybovaly od 1,50 Kč/kg do 4,70 Kč/kg. Závěrečná část prací se zaměřuje na otázky systematického sběru dat ve slévárnách a zavádění Průmyslu 4.0. Tato problematika vyústila do návrhu nové odborné komise ČSS (viz Slévárenství 11–12/2016, s. 473, pozn. red.). Po jednání bude uspořádán společenský večer účastníků spojený s diskuzí. Vlastní 53. jednání OK ekonomické proběhne 8. 3. 2017 v dopoledních hodinách. Stěžejní bude výměna názorů na situaci ve slévárnách v klasickém „kolečku“ účastníků. Velice zajímavé bude jistě vystoupení Ing. Vomlela (Kompresory PEMA, s. r. o.), který se zaměří na problémy ekonomiky výroby stlačeného vzduchu. Ve slévárnách se náklady na výrobu 1 m3 pohybují kolem 0,50 Kč, skutečnost je však bohužel v důsledku různých netěsností a řady dalších problémů mnohdy až 5× vyšší. Bližší informace: Mgr. František Urbánek, slevarenska@volny.cz, www. slevarenska.cz L i t e ra t u ra [1] KAFKA, V.; M. HERZÁN; P. JELÍNEK; I. LÁNA a kol.: Vývoj nákladového hodnocení apretace odlitků (VI. etapa), PROJEKT XVII, závěrečná zpráva, prosinec 2016, ČSS, Brno, s. 1–94, příloha CD.


ČS S

Odborné akce ČSS připravované na 1. pololetí 2017 Název akce

termín

místo konání

297. zasedání Oblastního výboru 11. 1. 2017 Hradec Králové východočeského regionu Oponentura Projektu XVII Odborné komise ekonomické

2.–3. 3. 2017

7. HOLEČKOVU KONFERENCI

odborný garant kontakt Ing. Ivo Lána, Ph.D.

lana.i@slevarna.cz

sekretariát České slévárenské doc. Ing. Václav 27. 1. 2017 společnosti, z. s., Kafka, CSc. Brno

298. zasedání Hradec Králové Oblastního výboru 15. 2. 2017 východočeského regionu 151. zasedání Odborné komise pro tavení oceli na odlitky

Česká slévárenská společnost, z. s., vás zve na

vaclav.kafka@ upcmail.cz

Ing. Ivo Lána, Ph.D.

lana.i@slevarna.cz

Ing. Martin Balcar, Ph.D.

Bc. Jarmila Malá, jarmila.mala@ zdas.cz

XVI. ekonomický seminář 7. 3. 2017

Třinec

doc. Ing. Václav Kafka, CSc.

vaclav.kafka@ upcmail.cz

53. zasedání Odborné komise ekonomické

Třinec

doc. Ing. Václav Kafka, CSc.

vaclav.kafka@ upcmail.cz

Ing. Ivo Lána, Ph.D.

lana.i@slevarna.cz

Ing. Ivo Lána, Ph.D.

lana.i@slevarna.cz

Ing. Ivo Lána, Ph.D.

lana.i@slevarna.cz

Ing. Jiří Pazderka

pazderka. keramost@ seznam.cz

8. 3. 2017

299. zasedání Oblastního výboru 15. 3. 2017 Hradec Králové východočeského regionu 7. Holečkova konference

22.–23. 3. 2017

hotel Devět skal, Milovy

300. zasedání 12. 4. 2017 Oblastního výboru Hradec Králové východočeského regionu

167. zasedání KOFOLA

25.–26. 4. 2017

BRANO, a. s., Hradec nad Moravicí

25. seminář Ekologie a slévárenství

18. 5. 2017 Hradec Králové

Ing. Vladimír Bláha

blaha@empla.cz

54. zasedání Odborné komise ekonomické

6.–7. 6. 2017

doc. Ing. Václav Kafka, CSc.

vaclav.kafka@ upcmail.cz

301. výjezdní zasedání Třebechovice Oblastního výboru 14. 6. 2017 pod Orebem východočeského regionu

Ing. Ivo Lána, Ph.D.

lana.i@slevarna.cz

152. zasedání Odborné komise pro tavení oceli na odlitky

Ing. Martin Balcar, Ph.D.

Bc. Jarmila Malá, jarmila.mala@ zdas.cz

15.–16. 6. 2017

Zlín

Svratka, hotel ŽĎAS

Zaměření konference: Metalurgie a vlastnosti neželezných kovů Slévárenské technologie Tepelné zpracování Metalografie, mikroskopie, spektrometrie Kvalita a její řízení v provozech sléváren neželezných kovů Stroje a zařízení Software Konference je určena pro pracovníky managementu, metalurgie, technologie, laboratoří a kontroly kvality sléváren neželezných kovů a hutí, pro pedagogy, diplomanty, doktorandy a studenty vysokých škol a další. www.holeckovakonference.cz

POZVÁNKA NA VOLEBNÍ VALNOU HROMADU ČESKÉ SLÉVÁRENSKÉ SPOLEČNOSTI 6. dubna 2017 Technické muzeum v Brně, Purkyňova 105, Brno – Královo Pole Bližší informace: Mgr. František Urbánek, tel.: 542 214 481, slevarenska@ volny.cz

OPTICKÉ JASOVÉ PYROMETRY – SERVIS A KALIBRACE Vykupujeme staré i nefunkční pyrometry PYROMET (Metra). meratechnik@mail.t-com.sk   tel.: +421 902 858 604

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

53

Z P R ÁV Y ČE SK É S L É VÁ R EN SK É S P O L EČN O S T I

Svratka, hotel ŽĎAS

Metalurgie a technologie slitin neželezných kovů 22.–23. března 2017 Hotel OREA Devět skal


M a r t i n M r á ze k

Zprávy Spolku přesného lití – CICA

Z P R ÁV Y SP O L KU P Ř ESN ÉH O L I T Í – CI C A

News from the Czech Investment Casting Association

P ur k y ň ova 10 5 612 0 0 B r n o te l.: + 420 5 41 421 4 61 fa x : + 420 5 41 421 4 61 mra ze k @ te chni c a lmus e um.c z w w w.s p l - ci c a.c z

Zasedání rozšířené Rady SPL-CICA Ing. Martin Mrázek, Ph.D.

Seznam členů Spolku přesného lití k 9. 2. 2017

s e k r e t á ř S P L- C I C A

Na základě celoročního plánu činnosti naší organizace se dne 9. listopadu 2016 uskutečnilo rozšířené zasedání Rady SPL-CICA. Zasedání proběhlo v Technickém muzeu v Brně, které je zároveň sídlem sekretariátu spolku. Prezident Ing. Libor Veverka přivítal řádné členy Rady i zúčastněné aktivně pracující nečleny, a tím bylo jednání zahájeno. Na programu bylo několik důležitých bodů nad rámec pravidelných zasedání. Diskutovala se celková koncepce činnosti v novém rámci platné legislativy, včetně dopadů zákonného přejmenování na zapsaný spolek, jako např. úprava bankovního účtu, výměna razítek či změna propagačních materiálů. V rámci nepříliš příznivé finanční zprávy jsme řešili nový klíč financování a spoluúčastí na plánovaných akcích, jako např. MSV a podobně. Kladně byla hodnocena zlepšená platební kázeň, která však vzhledem k nákladům činnosti není dostačující. Jednání navázalo na hodnocení uplynulého roku hodnocením účasti na MSV formou společného stánku a schválením přihlášky na letošní rok. V plánu pro rok 2017 nás čeká nejen strojírenský veletrh, ale hlavně aktivní spolupráce na workshopu EICF (European Investment Casters’ Federation), který se bude konat 10.–12. května 2017 v Brně v hotelu Voroněž. Podrobné informace o této akci budou zavčas distribuovány. Zasedání pokračovalo projednáváním možností spolupráce se Svazem sléváren ČR, stavu členské základny a hodnocením celkové situace na trhu. Závěrečnou diskuzí bylo zasedání Rady ukončeno. Další rozšířené zasedání Rady SPL-CICA se v Technickém muzeu konalo 25. ledna 2017. Na programu bylo vypracování nového nástroje informování všech členů formou NEWSLETTERu SPL-CICA, který by měl vycházet v elektronické podobě čtyřikrát ročně, a také výše zmiňovaný workshop EICF. O tomto zasedání bude podrobněji pojednáno v dalším čísle časopisu.

3M Maříkova 1, 621 00 Brno tel.: +420 541 229 071, 602 573 041 fax: +420 541 229 070 bohuslav.vrzal@winterthurtechnology.cz www.winterthurtechnology.com ALUCAST, s. r. o. 687 07 Tupesy 100 tel.: +420 572 597 785 alucast@alucast.cz www.alucast.cz CIREX CZ, s. r. o. Průmyslový park 301, 742 21 Kopřivnice tel.: +420 556 821 340 info@cirexfoundry.com www.cirexcz.cz ČESKÁ ZBROJOVKA, a. s. Svat. Čecha 1283, 688 27 Uherský Brod tel.: +420 572 653 621 jankujl@czub.cz www.odlitkyczub.cz IEG, s. r. o. Strojírenská 4/7, 586 01 Jihlava tel.: +420 567 310 773, 567 132 550 ieg.sro@seznam.cz www.iegslevarna.cz LANIK, s. r. o Chrudichromská 2376/17 680 01 Boskovice tel.: +420 516 428 460 info@lanik.eu www.lanik.eu INVERA, s. r. o. S. K. Neumanna 2476, 269 01 Rakovník tel./fax: +420 313 512 430, 313 515 911 invera@invera.cz www.invera.cz Petr JANÍČEK Josefa Hory 626/10, 589 01 Třešť tel.: +420 567 224 831 janicekpe@seznam.cz KDYNIUM, a. s. Nádražní 104, 345 06 Kdyně tel.: +420 379 715 111 fax: +420 379 715 506 kdynium@kdynium.cz www.kdynium.cz LAC, s. r. o. Štefánikova 116, 664 61 Rajhrad tel.: +420 547 230 016 lac@lac.cz www.lac.cz

54

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2


M a r t i n M r á ze k l Vá c l a v K a f k a l H a n a J e l í n ko v á

Josef MAŤOVČÍK Bystrička 840, 038 04 Bystrička Slovenská republika tel.: +421 0907 858 454 fax: +421 043 428 8279 matovcikj@gmail.com MCAE Systems, s. r. o. Knínická 1771, 664 34 Kuřim tel.: +420 549 128 811 fax: +420 549 128 812 jan.drapela@mcae.cz www.mcae.cz Moravia Tech, a. s. Dvorecká 521/27, 620 00 Brno-Tuřany tel.: +420 545 219 185 petr.cunda@moraviatech.cz www.moraviatech.cz

PRAGUE CASTING SERVICES, a. s. Radlická 227, 158 00 Praha 5 tel.: +420 222 531 550, 222 531 569 libor.veverka@praguecast.cz www.praguecast.cz PŘESNÉ ODLITKY, s. r. o. 1. máje 236, Popovice 686 04 Kunovice tel./fax: +420 572 574 332 dedek@sendme.cz Ing. Josef SEDLÁK, CSc. Rybkova 5, 60200 Brno tel.: +420 602 543 335 josedlak@sky.cz SEEIF Ceramic, a. s., závod 03 Keravit Kotěrova 3, 706 02 Ostrava-Vítkovice tel.: +420 597 357 949 ostrava@keravit.cz www.keravit.cz Ing. Jiří SCHNEIDER Příkrá 3569, 760 01 Zlín tel./fax: +420 577 213 505, 604 627 540 techmapos.zlin@volny.cz www.volny.cz/techmapos.zlin SLÉVÁRNA PŘESNÉHO LITÍ, s. r. o. Velké Svatoňovice, 542 35 tel.: +420 774 525 403 kralicek@splslevarna.cz www.splslevarna.cz SPO, s. r. o. Nábřeží 674, 760 01 Zlín-Prštné tel./fax: +420 577 211 401 spo@spo-zlin.cz www.spo-zlin.cz

Discussion forum

TECHNICKÉ MUZEM V BRNĚ Purkyňova 105, 612 00 Brno tel.: +420 541 421 461, 541 421 411 mrazek@technicalmuseum.cz www.technicalmuseum.cz TERMOSONDY Kladno, spol. s r. o. Dělnická 81, 272 01 Kladno tel.: +420 312 662 445 fax: +420 312 686 745 termos@termosondy.cz www.termosondy.cz

do c . I ng. Václav Kafka , C S c . Racio & Racio, Orlová

Hana Jelínková M E TOS, v. o. s., Chrudim

T.kovo, spol. s r. o. Nedbalova 24, 623 00 Brno ant.such@seznam.cz USOB, s. r. o. Jelínkova 381/11, 616 00 Brno tel.: +420 541 216 858 fax: +420 541 216 839 usob@usob.cz VUT Brno FSI, ÚST, odbor slévárenství Technická 2, 616 69 Brno tel.: +420 541 422 663 horacek@fme.vutbr.cz Ing. Zdeněk ZAHRÁDKA Smrčenská 2a, 586 01 Jihlava tel./fax: +420 567 230 151 zahradka.jihlava@seznam.cz ZLIEVÁREŇ ZÁBREŽ, a. s. Oravská Poruba 353, 027 54 Veličná Slovenská republika tel./fax: +421 435 866 339 zlievaren@zlievaren.sk www.zlievaren.sk Zlievareň presných odliatkov, s. r. o. K výstavisku 13, 911 01 Trenčín Slovenská republika tel.: +421 327 404 518 zlievaren@zpo.sk www.zpo.sk ZPL CINOBAŇA, s. r. o. Cinobaňa 231, 985 22 Cinobaňa Slovenská republika tel.: +421 474 395 482 lenhartjn@gmail.com ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE SF, Katedra technologického inžinierstva Univerzitná 1, 010 26 Žilina Slovenská republika tel.: +421 415 132 757 augustin.sladek@fstroj.uniza.sk

Panelová diskuze OK ekonomické na 53. slévárenských dnech®

Na 53. slévárenských dnech® 9. 11. 2016 byla v ekonomické sekci zorganizována panelová diskuze. Pozvání do ní přijali prof. Ing. Dana Bolibruchová, PhD., Žilinská univerzita, Slovensko, Ing. Zdeněk Brázda, Jihomoravská armaturka, spol. s r. o., Hodonín, Ing. Jarmil Cileček, Alucast, s. r. o., Tupesy, Ing. Pavel Merta, Ph.D., METSO, s. r. o, Přerov, Ing. Michal Sembdner, Eurac Hradec, s. r. o., Hradec Králové, doc. Ing. Jaroslav Šenberger, CSc., VUT Brno, a Ing. Jan Šlajs, METOS, v. o. s., Chrudim. Z účastníků konference dále vystoupili Ing. Petr Chytka, CSc., IEG, s. r. o., Jihlava, Ing. Ivo Lána, Ph.D., Slévárna a modelárna Nové Ransko, s. r. o., doc. Ing. Ivo Špička, Ph.D., VŠB – TU Ostrava, a Ing. Radovan Vítek, Motor Jikov Group, a. s., České Budějovice. Pravidla panelové diskuze byla podobná jako u obdobných akcí. Odpověď na otázku do 1 min, dotázaný však nemusel na dotaz odpovídat. K odpovědi se mohl přihlásit kdokoli z pléna. Pod pojmem slévárenství se myslelo české a slovenské slévárenství. V diskuzi jsme se zaměřovali zejména na možnosti a opatření, která mohou zajistit zejména slévárny. Nečinili jsme si nárok na doporučení pro jiné instituce. Vyjádření účastníků panelové diskuze byla mnohdy spontánní a někdy si i protiřečila. Považujeme za vhodné zveřejnit jejich názory bez výběru a cenzury. OTÁZKA č. 1: Jaké jsou v současné době silné a slabé stránky, příležitosti a hrozby slévárenství? Jaké jsou tedy jeho hlavní problémy? Pokuste se je seřadit podle jejich důležitosti. Silné stránky: – relativně dlouhodobá tradice slévárenské výroby v České republice;

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

55

Z P R ÁV Y SP O L KU P Ř ESN ÉH O L I T Í – CI C A l D ISKU Z N Í F Ó RU M

MOTORPAL, a. s. Humpolecká 313/5, 587 41 Jihlava tel.: +420 567 132 227 psvoboda@motorpal.cz www.motorpal.cz

Diskuzní fórum

TAVRON, s. r. o. Tovární 875 798 11 Prostějov-Vrahovice tel./fax: +420 582 366 745 tavron@volny.cz


DISKUZNÍ FÓRUM

Vá c l a v K a f k a l H a n a J e l í n ko v á

– tradice českého národa jako technického národa; – stále velmi pozitivní nákladová stránka ČR vůči Západu a flexibilita naší pracovní síly; – na Ukrajině a v Rusku byli překvapeni, jaké odlitky vyrábíme v ČR. Čína, která odlévá tuny odlitků, je postrachem pro odběratele a prozatím neumí vyrábět přesné odlitky; – ve světě je ČR vnímána kladně a umí se čemukoliv (zejména technickému vývoji) přizpůsobit; – jsme vzdělaní technicky i technologicky, což pro slévárenství znamená dobrou příležitost. Slabé stránky: – nedostatek kvalifikovaných pracovníků – dělníků a THP; – nedostatek odborně vzdělaného personálu hlavně na výrobních pozicích; – ve většině sléváren jsou to nedostatečné investice, technologické celky jsou velmi zastaralé a nejsou efektivní; – slévárnám chybí vyšší přidaná hodnota, málokterá slévárna se podílí na vývoji konečného produktu již od začátku; – ne každá slévárna je schopna zasáhnout do řešení, jak má konstrukce konečného výrobku vypadat. Slabé stránky a hrozby: – uměle vytvářené překážky pro firmy v oblasti legislativy, umělé snižování konkurenceschopnosti českých podniků – viz problematika dieselových motorů; – deformace pracovního trhu, děti nechtějí studovat těžké náročné obory, chtějí se věnovat jednoduchým záležitostem. Hrozby: – dlouhodobě klesající úroveň znalostí v oblasti technologie a metalurgie, snižuje se tím schopnost sléváren vyrábět; – roztáčející se spirála – zvyšování mezd, tj. nejsou lidé a je třeba je zaplatit; nátlak odborů; – nezachycení trendu snižování počtu pracovníků (měřeno ukazatelem počet lidí / t odlitků); – nástup elektromobilů a tím výpadek potřeb odlitků především na bázi železa. Hlavní problém: – celosvětový nedostatek odborně vzdělaných a zdatných lidí; – nechuť studovat technické obory, snaha absolvovat „lehké“ obory, tzv. obory neznámého managementu; – šikovní lidé končí na nenáročných školách jen proto, že měli strach studovat technickou školu.

56

Tradice: – tradice je krásná věc, z tradice však nemůžeme žít, musíme ji udržet; – chtějí naše slévárny začít vyrábět náročné odlitky, nebo chtějí pouze vyrábět tuny odlitků a přežít?; – „dělá to“ najatý ředitel jen proto, aby se dožil důchodu? Dívá se tento ředitel jen na ekonomická čísla?; – postavil jsem firmu na náročnosti odlitků, které nikdo neumí. Ekonomický efekt řadím na druhé místo. Po letech pak zjišťuji, že ekonomický efekt je daleko větší, než když odléváte a podnikáte pouze pro peníze. Politici: – často mluví o českých národních zájmech, zatím jsem však neslyšel, co si pod tím představují. Hlavním národním zájmem je, abychom byli Češi, tj. abychom vychovali generaci čestných, vzdělaných a pracovitých lidí. České zájmy je možno nahradit výrazem zájmy českého slévárenství. OTÁZKA č. 2: Jak doporučujete na hlavní problémy sléváren reagovat? Samotný problém slévárenství Proč si myslíme, že slévárenství je něco jiného než automobilový nebo chemický průmysl? Ukažme, že slévárna je totéž – je to stejný obor. Pokud lidé vnímají, že slévárna je něco špinavého, pak je problém jen v manažerech. Ti vidí jen profit a nevěnují se spolupracovníkům. U nás se poslední dva roky nedíváme pouze na náklady a ekonomický výsledek, ale na to, co lidé dělají, co musí dělat a v čem jsme jim schopni pomoci. Ukažme všem, že slévárenství je srovnatelné a stejné jako ostatní obory. Slévárny musí mít kladný ohlas z okolí To je předpokladem pro získání zaměstnanců. Manažer musí dělat vše pro to, aby slévárna měla dobrý zvuk. Lidé musí být nadšeni. Slévárna musí vypadat čistě. Když člověk přijde do klasické špinavé slévárny, tak je nešťastný. Kolik mladých inženýrů zůstává po roce ve slévárně? Pak asi něco děláme špatně. Problém je v pracovní síle My nejsme schopni v krátké budoucnosti slévárny naplnit vlastními lidmi. Potřebujeme pomoc ze zahraničí. Narážíme však na vlastní byrokracii. Nedokážeme legalizovat tyto zahraniční pracovníky z jakéhokoliv státu. Je to škoda. Na druhé straně se však hovoří o úplatcích na českém konzulátu na Ukrajině, což situaci velice brzdí. V současné době je třeba smysluplně investovat Účelem investice je zvýšení produktivity,

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

kvality a flexibility slévárenské výroby. Investovat po výrobních skupinách, nikoliv per partes. Každá investice musí přinést ekonomický efekt. Cílem by mělo být také zajištění budoucích pracovníků. To je běh na dlouhou trať. Jediná cesta je zajišťovat maximální kvalitu a flexibilitu práce s minimálním počtem pracovníků. Musí nastat změna myšlení v investicích. My nejsme výrobci surového odlitku. K odlitku musíme dodat tzv. přidanou hodnotu. Slévárny by měly sledovat moderní trendy, měly by být průkopníkem zavádění nových metod, tzn. investovat, modernizovat, vyvíjet nové metody, které by posunuly slévárnu dál. Podpora výuky slévárenství na odborných středních a vysokých školách Školství se zaměřením na slévárenství má od průmyslu nedostatečnou podporu. V minulosti se spíše živořilo. Je zapotřebí začít s podporou již v mateřské škole. Někteří lidé jsou velice talentovaní pro určitý technický obor, skončí však nešťastni v jiných oborech, protože jejich rodiče si nepřejí, aby studovali technické zaměření. Je to celospolečenský problém. Byli jsme v Japonsku na veletrhu, kde byl vytvořen největší prostor pro malé děti, které si odlévaly zinkové cihlové odlitky. Paradoxně zde nebyl vytvořen prostor pro automobilky. Japonci vidí tento problém jinak. Na druhé straně ovšem někteří mladí lidé nechtějí pracovat rukama! OTÁZKA č. 3: Pracujeme dobře s vlastními zaměstnanci? Co mohou dělat slévárny v oblasti zajištění pracovníků? Za jakých podmínek byste doporučil/a vašemu dítěti práci ve slévárně? Každý pracovník má být hrdý na to, co se ve firmě vyrábí U nás jsou na chodbách vyvěšeny naše výrobky a dílce. Všichni zaměstnanci musí vědět, že vedení je zapálené pro práci. Máme oblíbené heslo: „Je lepší mířit ke hvězdám a minout než do kopky hnoje a trefit“. Nevím, jestli dobře pracujeme se spolupracovníky Je fluktuace pod 1 % dobrá, nebo ne? Pracujeme s kolegy fyzicky? Žijí pracovníci stejně, jako žije firma? Jsou odměňováni podle toho, jak se daří slévárně? Je odměněn pouze někdo? Pokud to funguje, pracujeme s lidmi, oni pracují s firmou – pak je to opravdu ideální. Existuje několik rovin firemní kultury a) Nábor zaměstnanců – kde a kdo jsou naši budoucí zaměstnanci (do každé 9. třídy přijde atlas potenciálních firem), propagace slévárenství na soci-


Vá c l a v K a f k a l H a n a J e l í n ko v á

OTÁZKA č. 4: Jak by se na řešení technologických, energetických a organizačních problémů mohly podílet vysoké školy? Lze řešit problémy seminárními, diplomovými a doktorandskými pracemi? Vysoké školy se mohou podílet na řešení technologických, ale i dalších problémů ve slévárnách, zejména však v rámci dlouhodobé spolupráce s jasně definovanými cíli a průběžnou kontrolou jejich plnění. Diplomové práce jsou z hlediska výchovy a získávání lidí pro obor také důležité. Spolupráce s vysokými školami je významná. Pokud se týká odborných prací, řešený problém musí být slévárnou dobře popsán a musí mít i rozumně stanovené cíle.

Spolupráce je nevyhnutelná a nutná, bez ní nemůže vysoká škola existovat, obzvláště v našem oboru. Spolupráce by měla být dlouhodobá. Diplomové a bakalářské práce mohou vyřešit určitý problém, ale řeší se rok, což je dlouhá doba a pro slévárnu ne zrovna optimální. Doktorandskou prací si firma otestuje konkrétního studenta. Všichni studenti by měli jít do praxe – to bohužel český a slovenský systém neumožňuje. Všechny zahraniční systémy vyžadují, aby končící student měl tři roky praxe (viz Německo, Rakousko apod.). Vysoká škola má připravovat hotové odborníky. Zde vidím jedinou cestu. Pokud by se podařilo zavést, že studenti po 4. ročníku přeruší studium a půjdou na rok pracovat do firmy a zpět se vrátí do 5. ročníku, získají mnoho cenných zkušeností. Co se týká naší firmy a celé skupiny, absolventa budeme rok „živit“ a následně ho pošleme zpátky do školy, ať se rozhodne, kde bude dál pracovat. Výsledek diplomové práce v 5. ročníku bude užitečný pro všechny strany. Spolupráce mezi vysokými školami a firmami je důležitá. My spolupracujeme s Karlovou univerzitou a VUT Brno. Děláme přesné odlitky pro použití v letectví. Je to specifická technologie, u níž máme problémy „udržet“ obchodní tajemství. Velmi rádi spolupracujeme na diplomových pracích. Poznáme studenta, spolupráce je vítaná a žádoucí. Netroufáme si radit, zda student má na rok přerušit studium. Tuto otázku by mělo řešit ministerstvo. Studentům se ve slévárně maximálně věnujeme. Těší nás, když diplomovou práci u nás zadanou student obhájí. Moc nás ale mrzí, když k nám nepřijdou po skončení školy pracovat. A nejvíc nás bolí, když úplně opustí obor. Problém slévárenství je v tom, že ve slévárnách je potlačen výzkum a vývoj. Slévárny by měly spolupracovat s vysokými školami. Z hlediska některých škol nevidím snahu spolupracovat, funguje asi deformace obchodního prostředí, účast vysokých škol na dlouhodobém výzkumu je mizivá. Vysoké školy by měly připravovat odborníky v oblasti slévárenské tech- nologie a metalurgie schopné pracovat s výpočetní technikou a SW vhodnými pro slévárenskou výrobu. Tuto problematiku nevyřeší jednotlivá seminární nebo diplomová práce, ale několikaletá dlouhodobá systematická příprava. Částečným řešením by například mohlo být dvouleté postgraduální studium, které by připravovalo posluchače na práci s 3D daty a zároveň prohlou

bilo znalosti v oblasti formovacích směsí, metalurgie, technologie, nálitkování, vtokov ých soustav, stavby modelů a progresivních technologií výroby odlitků. V současné době nemáme technology, kteří „umí slévačinu“ a současně se vyznají v softwarech, počítačích atd. Školství nejde změnit radikálně. Studenti nemohou jen pracovat, musí především studovat. Diskuze je o pravidlech školských stipendií. Stipendium doktorandů na Slovensku je o něco vyšší než v Česku (cca 600 €). Snažíme se studenty vysílat na zahraniční stáže. Řešit problémy sléváren – říkám NE (s respektem). Ale pomoci, podpořit a být spolu – říkám ANO. Je nutné efektivně propojit trojúhelník vzdělávání využitelné v praxi + výzkum/vývoj + praxe. A dále diskutovat a řešit téma diplomových prací se studenty. OTÁZKA č. 5: Jak by měly slévárny reagovat na nové příležitosti (4. průmyslová revoluce)? 4. průmyslová revoluce není příležitost, ale predikce vývoje společnosti a techniky, který zasáhne do osobního i profesního života ve společnosti a každého člověka ve slévárenství. Tento vývoj zapříčiní vznik nových pracovních příležitostí a profesí, ale zároveň některé profese zaniknou. Problémem bude zánik jednoduchých pracovních činností, které budou automatizovány. Ve slévárenství bude hlad po pracovnících, kteří budou ovládat slévárenskou technologii a metalurgii a zároveň budou excelentně pracovat s 3D daty, CAD programy a budou znát všeobecnou počítačovou techniku. Vyslechli jsme dvě přednášky na téma 4. průmyslové revoluce. Z nich vyplývá nutnost instalovat špičkový systém řízení, pořádek v datech a zavedení systému do sběru, zpracování a využívání dat. Některá data se nacházejí pouze v „lidské hlavě“. Bez digitalizace, jedné ze složek 4. průmyslové revoluce, se těžko napojíme na sci-fi, tak jak bylo prezentováno. Podpora vzdělávání. Pokud budou podniky vyvíjet nové technologie, budou prosperovat. Nebo budou firmy technologie nakupovat a pak budou ve střední zóně technologické vyspělosti. Když nebudou technologie nakupovat vůbec, pak zaniknou. Počet dělnických profesí bude ubývat na úkor inženýrských pracovníků. Digitalizace je běžný život každého z nás. Celá 4. průmyslová revoluce je naprosto přirozený vývoj – technika, technologie, počítače. Ve strojírenství bude

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

57

DISKUZNÍ FÓRUM

álních sítích, jak se chováme k lidem, které nabíráme? b) Školení, tréninky, rekvalifikace při praxi (podpořená pravidly NSK). c) Uvědomění si práce v těžkém průmyslu – benefity ve formě dovolené navíc, sick days, rehabilitační kúry, pokud se daří nám, musí se dařit všem zaměstnancům, nejen majitelům. d) Naše děti – vysvětlování tavení železa, děti následují rodiče, rodiče jsou vzor pro děti. Motivace Slévárny mohou své pracovníky motivovat nejen finančně, ale mohou poskytnout i podmínky pro další rozvoj a vytvářet v podniku příznivé podmínky nejen pro práci. Jistota a serióznost Znám mnoho lidí z naší slévárny, kteří odešli proto, že je tam prach a horko. Pak se vrátili po pár měsících zpátky, že mají ve slévárně jistotu, pravidelnou výplatu a sociální dávky. Rozdělení zaměstnanců na techniky a fyzické pracovníky U dělnických kategorií doufáme, že bude relativně jednoduché zaměstnávat zahraniční pracovníky, např. Slováky a Ukrajince. Technici – bohužel řada z nich na sebe nechce brát zodpovědnost. Práce technika nebo technologa je pro mladého člověka příliš zodpovědná, proto ji někteří nechtějí vykonávat. Za dva roky jsme do firmy nesehnali jediného technika. Za jakých podmínek bych doporučil svému dítěti, aby pracovalo ve slévá- renství? Jaká je podmínka toho, aby někdo pracoval ve slévárně? Slévárenství je stejný obor jako každý druhý. Snažíme se, aby lidé nepokládali tyto otázky. Slévárna by neměla být něco jiného než ostatní obory.


D I S K U Z N Í F Ó R U M l T R A N S AC T I O N S A F S 2016

Vá c l a v K a f k a l H a n a J e l í n ko v á l V ý t a hy č l á n k ů z Tr a n s a c t i o n s A F S

digitalizace potřeba. Ve slévárenství si ale zachovejme zdravý selský rozum. Máme spoustu drobných sléváren, které jsou specializovány na své odlitky, výrobky a služby. „Netlačme“ se někam, kde to zákazníci nechtějí ani neočekávají. Pražské ČVUT jako první v Česku získalo akreditaci na nový obor Průmysl 4.0, který se má zabývat propojením strojírenství/slévárenství a kybernetiky. Nevím, jak by měly slévárny reagovat. Sledujme ale, co se děje kolem nás. Sledujme, co chtějí zákazníci. Jděme zákazníkům naproti. Zákazníky bychom si měli hýčkat. To by si měla slévárna určit sama, co od ní zákazníci očekávají. Každopádně by slévárny měly „chytit příležitost za pačesy“ a naskočit do rozjetého vlaku. České letectví skomírá. Správné je využít příležitosti a vyrábět odlitky zejména pro letectví. Záleží na každé slévárně, jestli se zapojí do vývoje. Vývoj u nás ve slévárně nikdo nezrušil a my na něm pracujeme. Dělejme to tak, jak nejlépe umíme. Nebojme se změn. Technologicky zvládnutá výroba musí být taková, abychom se za ni nemuseli stydět. Jestli chceme být konkurenceschopní, musíme na sobě pracovat. Musíme být lepší. Zkusme maximálně využít příležitost, pokud nastane. Pojďte se zapojit do vize 4. průmyslové revoluce! OTÁZKA č. 6: Máte představu o požadavcích trhu v rámci vašeho oboru za 5 až 10 let? Jak se na vývoj na trhu připravujete? My víme, jaký je trh vývoje dnes. Víme, jaký bude za 5 let. Požadavky trhu za 5 až 10 let budou stejné jako dnes a stejné tomu bylo i v minulosti. Zákazníka zajímá kvalita, cena a termín. Každý manažer musí vidět minimálně 5 let dopředu. Požadavky budou čím dál náročnější. Přesnější odlitky, levnější odlitky. My nevíme, které obory budou, či nebudou v budoucnu existovat. Pět až deset let je velmi krátká doba na technologický převrat. Odlitky budou potřeba i za oněch 10 let. Už nyní se setkáváme s agresivním vstupem plastů. Budou se vyrábět lehčí a přesnější odlitky, bude méně opracování. Jak se připravujeme na vývoj trhu? Pokud ho „vyvíjíme“ my, tak jsme stejně připraveni jako ostatní. Musíme si uvědomit, že cca 60 % dětí, které jsou na základní škole, bude pracovat v oborech, které ještě dnes neexistují. Auta budou na elektřinu, letadla snad budou létat pořád… V případě vysoké školy se koncepce

58

tvoří jak v oblasti výuky, tak i v oblasti výzkumu a vývoje. Oblast výzkumu a vývoje je ovlivněna s námi spřátelenými slévárnami, kterých je asi deset. My bychom měli vychovávat lidi pro trh. Neděje se to tak. Koordinace mezi prostředím akademickým a prostředím praxe je problémová. Přimlouváme se za větší propojení školy a praxe. Technik, který nastoupí za 10 let, by měl excelentně ovládat slévárenskou technologii a metalurgii. Umět pracovat se SW na bázi skenování, ovládat simulaci slévárenských procesů, archivaci dat, vytváření 3D modelů atd. Předvídání je složité. Žijme minulostí, přítomností a budoucností současně. Všechno, co potřebujeme, tj. prolínání technologií, přímých systémů, práškových metod atd. – toto všechno si vyžádá praxe v příštích letech. OTÁZKA č. 7: Co byste chtěl dodat ještě k tématu slévárenství? Na co nebyla položena otázka? Vzkaz pro slévárny. Nečekejme, že nám někdo pomůže. To, co se vloží do vzdělání, to se slévárnám mnohokrát vrátí. Pokud máme vysokoškolsky připravené lidi, kteří umí pracovat s literaturou, mají základy matematiky, fyziky, pak jsou to lidé použitelní v praxi. Jednoznačně podporujeme lidi – studenty, kteří mají zdravý názor. Jsme rádi, když polemizují. Velmi si takových osob vážíme. Slévárenství zásadně ovlivňují manažeři. Ideální manažer je majitel. Šéf musí šířit pozitivní myšlení o slévárně. Mít netradiční přístupy, organizovat výstavy atd. Vedoucí mají velkou zodpovědnost za pracovníky, kteří tam pracují. Má slévárna co vyrábět? Bude se dále rozvíjet, co se bude rušit atd.? Zpráva z roku 2014 o hospodářských výsledcích firmy ŠKODA AUTO Mladá Boleslav říká: obrat – 263 mld. Kč, počet zaměstnanců – 25 000 kmenových a 2 000 agenturních pracovníků. Zisk – 11,5 mld. Kč. Jeden pracovník ŠKODA AUTO tedy generuje 9,74 mil. Kč obratu / rok a 426 000 Kč zisku / rok. Slévárna je však schopna dosáhnout i lepších výsledků než ŠKODA AUTO. Ať kolegové z Mladé Boleslavi přijdou třeba do Hodonína, kde si to ověří! Naše děti – říká se, že jsou jiné, ale nejsou jiné – pouze se přizpůsobují době. Doba se přirozeně vyvíjí. Oboru slévárenství u nás chybí pozitivní propagace, zatímco každý obor v zahraničí si fandí – to je přece přirozené. Měli bychom to dělat také tak, vždyť pro to navíc máme skutečně předpoklady.

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

Transactions AFS 2016 Výtahy článků z Transactions AFS, 2016, sv. 124 I. část

TRANSACTIONS of the

American Foundry Society Presented at the One Hundred Twentieth Annual Metalcasting Congress April 16-19, 2016

Table of Contents

Porozumění omezením a síla znalostí Understanding limitations and power of knowledge GUNDLACH, R. B. s. 1–12, 26 obr., 2 tab., 1 rovnice, lit. 11 Úvodem se pojednává o nedostatcích, které provázejí výrobu odlitků – vznik pórovitosti a dutin různého druhu. Konstatuje se, že ty snižují konkurenceschopnost odlitků vůči jiným postupům výroby. Podrobněji se pak probírají typy těchto vad, koncentrace pnutí na nich, jejich regulace, vliv na pevnost a prodloužení, křehnutí, mikrostrukturu a mechanické vlastnosti. Stručná zmínka o vlivu konstrukce odlitků na jejich vlastnosti. Metalurgické vlastnosti uvnitř hliníkového odlitku odlitého ze slitiny 206 do pískové formy Metallurgical properties inside a sand molded aluminum 206 casting CHIESA, F. aj. s. 13–24, 13 obr., 4 tab., 4 rovnice, lit. 12 Pečlivá metalurgická studie výše uvedeného odlitku s délkou tuhnutí měnící se v rozmezí od 2,8 do 12,3 min vedla k následujícím závěrům: odmíšení Cu je


V ý t a hy č l á n k ů z Tr a n s a c t i o n s A F l 5 0 . p ř e h l e d s v ě to v é v ý r o b y o d l i t k ů z a r o k 2015

důležité; úroveň pórovitosti bylo možné vztáhnout na lokální parametry tuhnutí, a to dovoluje její předpověď v % modelováním tuhnutí; s prodloužením času tuhnutí se zvětšovala velikost buněk a další důležité závěry. Popis podmínek a průběhu prací.

Zpřístupnění simulace nízkotlakého lití krátkým vstřikem Low pressure die casting simulation discovery through short shot CARTER, M. C. aj. s. 33–38, 12 obr., 1 tab., 3 rovnice, lit. 5 Přednáška je zaměřena na používání správných předpokladů a mezních podmínek při simulaci, aby se zaručily korektní parametry. Jako příklad je uvedena simulace nízkotlakého lití krátkým vstřikem. Pro získání věrohodných výsledků se u simulace výroby odlitku tlakového hrnce s uniformní tloušťkou stěny kolem 0,0111 m použily hodnoty hydrostatického tlaku na okraje a zabíhavosti. Zhoršení vlastností kelímku a jeho dopad na spotřebu energie během provozu Degradation of crucible properties and impact on energy consumption during operation PAVONI, M. s. 29–44, 10 obr., 4 tab., 1 rovnice, lit. 2 Studie proběhla na elektrické odporové kelímkové peci pro tavení a udržování hliníku. K vybavení pece patřily měřicí přístroje spotřeby elektřiny v průběhu tavení. V prvních třech měsících byla hodinová spotřeba stabilní, v následujících dvou měsících se zvýšila o 100 %. Analýza dat sloužila k výpočtu nákladů a k posouzení, jak zlepšit funkci a zaručit úspory nákladů.

Úplné znění přednášek je k dispozici v Informačním středisku Svazu sléváren České republiky, E. Bělehradová, úterý–čtvrtek, tel.: 541 142 646.

Slévárenská výroba v zahraničí Foundry production abroad

50. přehled světové výroby odlitků za rok 2015 C e l o s vě t ová s l évá r e n s ká v ýroba stagnuje Slévárenská výroba ve světě se v roce 2015 zvýšila o 0,5 %, což už je třetí rok v řadě, kdy byl růst produkce nižší než 4 %. V roce 2015 dosáhla celosvětová produkce odlitků 104,1 mil. t, což představuje pouze nepatrný rozdíl oproti 103,7 mil. t vyrobeným v roce 2014. Růst slévárenské produkce od roku 2013 do roku 2014 činil 2,37 % a od roku 2014 do 2015 pak 0,4 %. Je to již šestý rok v řadě, kdy po celosvětové recesi v letech 2008–2009 trh expanduje.

Tento celosvětový přehled výroby odlitků zahrnuje 37 zemí ze 4 kontinentů. Ze 30 států, které poskytly údaje za poslední dva roky, méně než polovina (14) hlásilo mírný růst výroby. Z 10 největších producentů odlitků vykázaly 4 země zvýšení výroby. Mexiko oznámilo 55% nárůst, což je možná zapříčiněno tím, že v předchozích letech hlásila tato země nižší hodnoty výroby. Oba největší světoví výrobci odlitků z roku 2014 oznámili mírný pokles ve výrobě. Čína vykázala pokles o 1,3 % ze 46,2 na 45,6 mil. t odlitků, zatímco produkce v USA klesla o 0,8 % na 10,39 mil. t z 10,47 mil. t. Indický slévárenský institut oznámil 7,5% nárůst výroby na 10,77 mil. t. Nicméně vzhledem k tendencím indické vlády k demonetarizaci vytlačením měn vyšších hodnot z trhu byly předpovědi růstu na rok 2016 ratingovými agenturami přehodnoceny. V tomto roce se očekává návrat USA na trhy s ropou a plynem, do zemědělství a do stavebnictví. Dle tohoto přehledu zaujímá Čína 44 % . celosvětové výroby odlitků, přičemž USA společně s Indií představují 20 %. Brazílie, 7. největší producent odlitků z předchozího přehledu, zažila dva roky po sobě, kdy údajem o poklesu výroby bylo dvouciferné číslo. Nyní zaujímá z 10 největších výrobců 9. příčku. Ostatními zeměmi z uvedené desítky jsou Japonsko (5,4 mil. t), Německo (5,3 mil. t), Rusko (4,2 mil. t – údaje z roku 2014), Korejská republika (2,6 mil. t), Mexiko (2,56 mil. t), Brazílie (2,32 mil. t) a Itálie (2,03 mil. t). Ze zemí, které oznámily růst výroby, byly . nejvýraznější, co se týče tonáže, Indie a Mexiko, ačkoliv několik menších zemí ohlásilo dvouciferný procentuální nárůst produkce, jako např. Bosna a Hercegovina, Portugalsko, Rumunsko, Jihoafrická republika a Švédsko. Celkový počet sléváren ve světě je přibližně 47 000, což znamená úbytek z počtu 48 164 sléváren v roce 2010. Růst celosvětové produkce odlitků za posledních pět let a snížení počtu provozů naznačuje, že slévárenství se konsoliduje a stává se efektivnějším.

(Zkrácený překlad z časopisu Modern Casting, 2016, č. 12, s. 25–29. Dostupné na http://content.yudu.com/web/ y5b2/0A1snzj/ModCastingDec2016/ flash/resources/1.htm)

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

59

T R A N S AC T I O N S A F S 2016 l S L É VÁ R E N S K Á V Ý R O B A V Z A H R A N I ČÍ

Autonomní optimalizace procesu odlévání do kovové formy Autonomous optimization of die casting processes GADDAM, D. s. 25–32, 19 obr. Jsou uvedeny příklady vývoje optimální konstrukce a procesu spolu s časovou a finanční náročností používání nástrojů optimalizace, které jsou včleněny do softwaru MAGMASOFT® pro simulaci procesu odlévání. K analýze velkého množství variant konstrukce nářadí a procesu jsou použity nové statistické nástroje. Umožňují pochopit, jak je možné mnohem rychleji vypracovat systém optimální konstrukce nářadí a optimálního procesu.

Alternativní modifikace podeutektické slitiny A356 přísadami Ca-Si-Ba Alternative modification of A 356 hypoeutectic alloy by Ca-Si-Ba BOIS-BROCHU, A., MANN, G., BRETON, F. s. 45–54, 19 obr., 9 tab., 1 rovnice, lit. 14 Jsou předloženy výsledky studie zaměřené na možnost náhrady relativně drahého stroncia při modifikaci podeutektické slitiny A356. Jako náhrada byla zvolena přísada Ca-Si-Ba používaná tradičně jako dezoxidační prostředek ve výrobě oceli. Podmínky a průběh prací, výsledky a jejich hodnocení jsou předmětem této přednášky.


5 0 . p ř e h l e d s v ě to v é v ý r o b y o d l i t k ů z a r o k 2015

Přehled výroby odlitků v roce 2015 [t] Země

LLG

ocel

slitiny Cu

slitiny Al

slitiny Mg

slitiny Zn

ostatní neželezné kovy

celkem

Belgie

28 700

6 900

36 000

878A

72 478

Bosna a Hercegovina

20 950

11 510

3 700

12 265A

48 425

1 342 103

548 829

243 085

21 749

153 949

4 916

1 266

2 315 897

170 000

55 000

4 000

60 000

21 000

95 000

405 000

20 200 000 12 600 000

Brazílie Česká republika Čína

600 000

5 100 000

750 000

6 100 000

250 000

45 600 000

Dánsko

30 800

47 100

1 055

3 086

207

82 248

Finsko

14 500

32 100

12 500

3 903

2 240

86

65 329

504 400

761 200

62 800

18 344

316 931

18 083

2 533

1 684 291

183

22 075

30

20

65 908

– 1 250 000A

10 770 000

Francie Chorvatsko* Indie Itálie Japonsko Jihoafrická republika Kanada* Korea Maďarsko

33 400

10 000

100

100

7 410 000

1 180 000

50 000

880 000

694 100

374 600

62 000

63 752

760 521

7 294

68 254

630

2 031 151

2 022 900

1 703 800

43 100

157 000

78 000

418 500

981 600 B

5 404 900

145 000

163 200

0

90 600

7 000

24 000

500

430 300

330 841

90 091

14 237

216 189

651 358

1 082 900

708 300

4 000

164 000

26 800

623 600

13 400

2 623 000

23 400

63 000

10

5 700

1 796

106 495

378

3 543

169

204 491

815 500

375 800

330 790

217 200

735 300

85 600

2 560 190

2 337 600

1 520 600

30 400

196 800

79 403

1 071 975

15 235

54 661

2

5 306 676

11 300

21 200

1 200

7 221A

40 921

Pákistán

100 000

10 300

30 700

10 200

10 300

161 500

Polsko

1 062 050

Mexiko Německo Norsko

485 300

162 200

11 700

49 900

6 950

334 600

7 540

3 860

Portugalsko

39 800

90 000

8 100

14 152

29 150

2 135

183 337

Rakousko

40 600

95 500

9 500

140 700A

286 300

Rumunsko

24 186

3 925

690

12 012

2 600

80 470

5 000

100

70

129 053

2 982 000

756 000

462 000A

4 200 000

Slovinsko**

80 496

34 234

6 107

32 188

754

37 244

441

6 889

198 353

Srbsko*

24 368

10 140

8 991

2 092

9 760

1

96

9

55 457

Španělsko

348 200

637 400

7 500

72 600

10 876

125 652

8 771

711

1 211 710

Švédsko

242 000

19 200

62 600A

323 800

Švýcarsko

12 200

24 700

1 200

2 068

14 922

1 094

56 184

Thajsko**

72 400

28 800

29 500

29 800

26 100

105 400

24 400

316 400

Rusko*

Tchaj-wan

523 086

213 438

85 548

36 782

335 992

1 194 846

Turecko

675 000

630 000

15 000

150 000

20 000

325 000

35 000

1 850 000

Ukrajina** USA Velká Británie Celkem

400 000

120 000

30 000

580 000

60 000

280 000

15 000

25 000

50 000

1 560 000

3 328 124

3 115 418

51 374

1 493 743

255 354

1 622 999

146 456

324 174

50 630

10 388 272

139 800

198 500

1 100

48 000

8 832

110 000

3 400

7 800

1 000

518 432

1 761 182 16 053 014

198 121

675 022

46 738 654 25 575 894

884 581 10 887 948

* údaje z roku 2014, ** údaje z roku 2013, A všechny neželezné kovy, B všechny tlakově lité odlitky

Čína: 1 754 Indie: 2 341 10 největších výrobců odlitků

S L É VÁ R EN SK Á V Ý RO BA V Z A H R A N I ČÍ

temperovaná litina

LKG

USA: 5 256 Japonsko: 2 592 Německo: 9 018 Rusko: 3 500 Korejská republika: 2 889 Mexiko 3 208 Brazílie: 1 984 Itálie: 1 872

60

Produkce 10 největších výrobců odlitků na slévárnu

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

[tis. t]

1 354 841 104 129 257


5 0 . p ř e h l e d s v ě to v é v ý r o b y o d l i t k ů z a r o k 2015

5

6

22

4

4

14

169 27 4 000 – 7 35 5 – 25 75

549 41 8 000 7 14 292 27 – 911 1 193

1 167 131 26 000 15 33 413 59 4 600 1 085 2 085

44

85

170

30 144 11 – 49 3 30 36 8 4 31 – 7 3 8 30 10 2 40 – 66 280 355 – 5 543

111 239 87 – 340 6 100 240 57 35 60 – 32 50 18 53 60 29 260 – 350 290 989 205 14 740

183 908 114 798 588 14 1 530 456 88 62 120 1 200 51 64 38 128 100 45 580 0 897 840 1 978 422 46 998

36 –

Belgie

29 13

199

150 175 847 881 211 133 640 681 630 614 21 19 – 2 050 454 461 98 81 45 46 168 157 1 900 1 350 51 – 53 58 – 42 159 139 135 117 51 72 476 – 915 848 1 291 1 126 1 070 1 070 2 380 2 060 480 444 47 867 48 164

± % 2015 vs. 2010

± % 2015 vs. 2014

celkem 2010 96 999

–25,3

Dodávky odlitků [USD] Země

LLG

LKG

Brazílie Čína Finsko Francie Itálie Korea Maďarsko Německo Norsko Portugalsko Rakousko Španělsko Turecko USA

3 241 179 000 – 29 828 700 2 762 630 000A 2 715 590 000A 920 400 000 235 209 000A 6 185 770 000B 13 898 700 66 179 100 417 816 000A 1 598 350 000B 771 912 000 4 215 990 000

1 581 176 000 – 75 867 500 – – 892 500 000 – – 56 663 900 157 804 000 – – 919 452 000 4 987 260 000

A)

–6,2

* údaje z roku 2014, ** údaje z roku 2013

* údaje z roku 2014, ** údaje z roku 2011

77 242

Bosna a 48 425 32 310 49,9 18 818 157,3 Hercegovina Brazílie 2 315 897 2 737 200 –15,4 3 240 978 –28,5 Česká republika 405 000 416 206 –2,7 344 377 17,6 Čína 45 600 000 46 200 000 –1,3 39 600 000 15,2 Dánsko 82 248 82 857 –0,7 87 604 –6,1 Finsko 65 329 70 320 –7,1 97 536 –33 Francie 1 684 291 1 729 405 –2,6 1 956 966 –13,9 Chorvatsko* 65 908 65 908 – 53 797 22,5 Indie 10 770 000 10 021 000 7,5 9 053 200 19,0 Itálie 2 031 151 2 024 851 0,3 1 970 662 3,1 Japonsko 5 404 900 5 538 037 –2,4 4 757 999 13,6 Jihoafrická 430 300 380 300 13,1 538 944 –20,2 republika Kanada* 651 358 724 757 –10,1 588 474 10,7 Korea 2 623 000 2 630 900 –0,3 2 233 600 17,4 Maďarsko 204 491 194 516 5,1 154 688 32,2 Mexiko 2 560 190 1 651 679 55,0 1 651 679 55,0 Německo 5 306 676 5 246 557 1,1 4 794 179 10,7 Norsko 40 921 46 630 –12,2 64 703 –36,8 Pákistán 161 500 232 500 –30,5 360 000 –55,1 Polsko 1 062 050 1 058 300 0,4 928 150 14,4 Portugalsko 183 337 156 455 17,2 144 908 26,5 Rakousko 286 300 317 954 –10 305 857 –6,4 Rumunsko 129 053 108 368 19,1 101 427 27,2 Rusko* 4 200 000 4 200 000 – 4 200 000 – Slovinsko** 198 353 198 353 – 141 391 40,3 Srbsko* 55 457 55 457 – 70 388 –21,2 Španělsko 1 211 710 1 141 741 6,1 1 143 038 6,0 Švédsko 323 800 261 078 24,0 266 600 21,5 Švýcarsko* 56 184 65 617 –14,4 78 595 –28,5 Thajsko** 316 400 316 400 – – – Tchaj-wan 1 194 846 1 319 221 –9,4 1 300 769 –8,1 Turecko 1 850 000 1 750 000 5,7 1 291 700 43,2 Ukrajina** 1 560 000 1 560 000 – 1 000 000 56,0 USA 10 388 272 10 470 939 –0,8 8 238 233 26,1 Velká Británie 518 432 502 332 3,2 501 400 3,4 CELKEM 104 058 257 103 585 390 91 377 659

1 264 1 354 194 184 26 000 26 000 21 17 37 36 505 454 44 42 4 500 4 500 1 077 1 100 1 708 1 612 256

72 478

celkem 2014

Země

Vývojové tendence celkového objemu výroby [t]

celkem 2015

celkem v roce 2010

celkem v roce 2005

temperovaná litina – – – – – 6 480 000 – – – – – – 62 544 100 102 320 000

ocel 887 262 000 – 91 410 600 – – 396 000 000 – 1 282 610 000 10 691 300 57 198 500 – 392 371 000 368 850 000 7 228 320 000

slitiny neže- celkem 2015 celkem 2014 lezných kovy 1 187 681 000 6 897 298 000 8 390 707 000 – 67 670 400 000 82 924 000 000 65 003 100 262 109 900 300 951 000 2 998 910 000 5 761 540 000 2 911 260 000 4 768 320 000 7 483 910 000 7 123 600 000 6 402 400 000 8 617 780 000 – 395 578 000 630 787 000 630 000 000 6 140 550 000 13 608 930 000 9 955 294 000 67 355 200 148 609 100 243 300 000 311 651 000 592 832 600 494 289 000 1 059 830 000 1 477 646 000 1 417 911 000 911 968 000 2 902 689 000 2 749 920 000 1 849 590 000 3 972 348 100 4 880 000 000 12 488 140 000 29 022 030 000 30 946 280 000

% změny –17,8 –18,4 –13 –2,5 5,1 – 0,1 36,7 –38,9 19,9 4,2 5,6 –18,6 –6,2

všechny slitiny železných kovů, B) všechna litina

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

61

S L É VÁ R EN SK Á V Ý RO BA V Z A H R A N I ČÍ

Belgie 11 Bosna a 6 Hercegovina Brazílie 449 Česká republika 63 Čína 14 000 Dánsko 8 Finsko 12 Francie 86 Chorvatsko* 27 Indie – Itálie 149 Japonsko 817 Jihoafrická 41 republika Kanada* 42 Korea 525 Maďarsko 16 Mexiko – Německo 199 Norsko 5 Pákistán 1 400 Polsko 180 Portugalsko 23 Rakousko 23 Rumunsko 38 Rusko – Slovensko** 12 Slovinsko 11 Srbsko* 12 Španělsko 45 Švédsko 30 Švýcarsko 14 Thajsko* 280 Tchaj-wan* – Turecko 481 Ukrajina* 270 USA 634 Velká Británie 217 CELKEM 20 126

celkem v roce 2015

litiny

Země

slitiny neželezných kovů

Slévárny podle zemí a vývojové tendence

ocel


Kalendář akcí Schedule of events 2017 Termín konání

akce

místo

bližší informace

7. 3. 2017

17. německý den tlakového lití

Heidenheim, Německo

rita.parnitzke@bdguss.de

9.–11. 3. 2017

METAL & STEEL MIDDLE EAST 2017

Káhira, Egypt

www.metalsteeleg.com www.fabexeg.com

14.–17. 3. 2017

2. jihoafrická slévárenská konference a Světové technické fórum 2017

Gauteng, Johannesburg, Jihoafrická republika

www.metalcastingconference.co.za

16.–17. 3. 2017

Slévárenské kolokvium

Cáchy, Německo

www.gi-rwth-aachen.de

19.–22. 4. 2017

Taipei Int’l Auto Parts & Accessories Show 2017

Tchaj-pej, Tchaj-wan

www.taipeiampa.com.tw

25.–27. 4. 2017

CastExpo & 121. slévárenský kongres

Milwaukee, USA

www.afsinc.org

27.–28. 4. 2017

61. rakouské slévárenské dny

Gurten, Rakousko

office@ogi.at

Rijád, Saúdská Arábie

www.metalsteelsaudi.com www.fabexsaudi.com

30. 4. – 3. 5. 2017 METAL & STEEL SAUDI ARABIA 2017 4.–6. 5. 2017

14. mezinárodní výstava moderního průmyslu a inteligentního zařízení

Šanghaj, Čína

www.asia-sia.com

9.–11. 5. 2017

Zabezpečenie kvality v zlievarenstve a zváraní

Grand hotel Permon, Podbánské, Slovensko

http://kois.portal.prz.edu.pl/pl/konferencje/

9.–12. 5. 2017

Control 2017

Stuttgart, Německo

www.control-messe.de

10.–11. 5. 2017

Slévárenské kolokvium

Aalen, Německo

gta@hs-aalen.de

14.–18. 5. 2017

IAMOT 2017 International Aasociation for Management of Technology

Vídeň, Rakousko

www.iamot2017.org

10.–12. 5. 2017

Workshop EICF (Evropské federace přesného lití)

hotel Voroněž, Brno

www.eicf.org

17.–18. 5. 2017

11. kovárenská konference

hotel Voroněž, Brno

www.skcr-konference.cz

17.–18. 5. 2017

Německé slévárenské dny

Düsseldorf, Německo

gabriela.bederke@bdguss.de

17.–19. 5. 2017

POWER GEN INDIA 2017

Dillí, Indie

http://www.power-genindia.com/index.html

K A L EN DÁ Ř A KCÍ

30. 5. – 2. 6. 2017 MEX-Moulding Expo 2017

Stuttgart, Německo

www.messe-stuttgart.de/moulding-expo

2.–4. 6. 2017

19th INDUSMACH AFRICA 2017

KICC – Nairobi, Keňa

http://expogr.com/kenyaind/

5.–8. 6. 2017

LITMASH RUSSIA and METALLURGY RUSSIA

Krasnaya Presnya Exhibition Centre, Moskva, Rusko

www.metallurgy-russia.com/ www.litmash-russia.com/

6.–9. 6. 2017

ITM POLSKA, Business side of the industry

Poznaň, Polsko

www.itm-polska.pl

13.–16. 6. 2017

Metal + Metallurgy China 2017

Šanghaj, Čína

www.mm-china.com/en/

20.–22. 6. 2017

RAPID.TECH

Erfurt, Německo

www.rapidtech.de

20.–24. 6. 2017

ALUMINIUM 2000

Verona, Itálie

www.aluminium2000.com

21.–24. 6. 2017

METEF 2017

Verona, Itálie

www.metef.com

22.–23. 6. 2017

5. mezinárodní konference o kuplovnách

Saarbrücken, Německo

simone.bednareck@bdguss.de

25.–28. 6. 2017

Evropská metalurgická konference EMC 2017

Lipsko, Německo

www.gdmb.de/news

26.–29. 6. 2017

3rd ESTAD® 2017 – European Steel Technology and Application Days

Vídeň, Rakousko

www.estad2017.org

27.–28. 6. 2017

ITPS – International Thermprocess Summit

Düsseldorf, Německo

www.messe-duesseldorf.de

25.–26. 7. 2017

6. mezinárodní konference o procesech tuhnutí

Old Windsor, UK

www.SP17.info

13.–15. 9. 2017

57. mezinárodní slovinské slévárenské dny

Portorož, Slovinsko

26.–27. 9. 2017

27. dny spektrometrie

Leoben, Rakousko

www.spektrometertagung2017.org

27.–29. 9. 2017

Týden materiálu 2017

Drážďany, Německo

www.werkstoffwoche.de

2.–6. 10. 2017

3. mezinárodní konference o reologii a modelování materiálů

Miskolc-Lillafüred, Maďarsko

www.ic-rmm3.eu

9.–13. 10. 2017

59. mezinárodní strojírenský veletrh

Brno

www.bvv.cz/msv

24.–26. 10. 2017

EUROMOLD

Mnichov, Německo

www.euromold.com

26.–27. 10. 2017

Ledeburské kolokvium

Freiberg, Německo

Claudia.Dommaschk@gi-tu-freiberg.de

7.–8. 11. 2017

54. slévárenské dny®

Brno

slevarenska@volny.cz

8.–9. 11. 2017

Softwarová řešení pro slévárny

Krefeld, Německo

www.vdg-akademie.de

14.–17. 11. 2017

FORMNEXT

Frankfurt nad Mohanem, Německo www.formnext.com

14.–17. 11. 2017

ELMIA SUBCONTRACTOR

Jönköping, Švédsko

www.elmia.se/en/subcontractor

15. 11. 2017

FOUNDRY & DIE CASTING Conference

Puné, Indie

http://metalspain.com/india-foundry.html

16.–18. 1. 2018

EUROGUSS

Norimberk, Německo

www.euroguss.de

15.–16. 3. 2018

Slévárenské kolokvium 2018

Cáchy, Německo

www.gi.rwth-aachen.de

11.–15. 6. 2018

ACHEMA 2018

Frankfurt nad Mohanem, Německo www.achema.de

23.–27. 9. 2018

73. SVĚTOVÝ SLÉVÁRENSKÝ KONGRES „Tvořivá slévárna“

Krakov, Polsko

www.73wfc.com, www.thewfo.com

25.–27. 9. 2018

METAL

Kielce, Polsko

www.metal.targikielce.pl

27.–30. 4. 2019

CastExpo

Atlanta, USA

25.–29. 6. 2019

GIFA, NEWCAST, METEC, THERMPROCESS

Düsseldorf, Německo

2018

2019

Redakce nezodpovídá za případné pozdější změny termínů nebo míst konání uvedených akcí.

62

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

www.gifa.de


Radan Potácel

Slévárenské veletrhy

Obr. 1. Stánek společnosti Constellium Extrusions Děčín, s. r. o.

Obr. 3. Stánek společnosti Strojmetal Aluminuim Forging, s. r. o.

Foundry fairs

ALUMINIUM 2016 – 11. světový veletrh a kongres Ing. Radan Potácel TEPLOTECHNA PRŮMYSLOVÉ PECE, s . r. o ., O l o m o u c

Obr. 4. Stánek společnosti Martinrea Honsel GmbH

Obr. 5. O dlitk y slévárny Mar tinrea Honsel GmbH

jména na automobilový a letecký průmysl, ale celkově na produkci dílů a konstrukcí z lehkých materiálů. Průměrná hmotnost dílů ze slitin hliníku je na úrovni 140 kg v každém automobilu vyrobeném v Evropě. Velmi zajímavou expozicí byl stánek firmy Martinrea Honsel GmbH (obr. 4), která se zaměřuje na výrobu odlitků pro automobilový průmysl, s ukázkou bloků motorů pro Mercedes, Ford či Daimler (obr. 5). Další velmi zajímavou expozicí byl stánek firmy Thoni Alutec Sp. z o. o. (obr. 6) se zaměřením na produkci velkých a objemných hliníkových odlitků (obr. 7). Z velkého množství vystavovatelů různých technologických zařízení určitě stojí za zmínku expozice firmy Promeos

Obr. 6. Stánek společnosti Thoni Alutec Sp. z o. o.

Obr. 2. Stánek společnosti Metal Trade Comax, a. s.

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

63

S L É VÁ R EN SK É V EL E T R H Y

Každý návštěvník, který se zúčastnil světového veletrhu ALUMINUM 2016, jehož 11. ročník se uskutečnil ve dnech 29. 11. – 1. 12. 2016, zjistil již při prvních krocích po výstavních halách, že se jedná o odbornou technickou výstavu. Tradičním místem konání veletrhu, který je pořádán od roku 1997, je výstaviště v Düsseldorfu. Jedná se o největší výstavu v Evropě se zaměřením na výrobu, zpracování a produkci dílů ze slitin hliníku. Veletrh dle údajů výstaviště navští-

vilo téměř 25 000 návštěvníků z řad odborné veřejnosti a to nejen z Evropy. V porovnání s předchozími ročníky byla tato výstava nejvíce exponovaná jak z hlediska počtu vystavovatelů, tak i počtu návštěvníků. Počet vystavovatelů se v tomto ročníku vyšplhal na rekordní číslo 992 vystavovatelů z 58 zemí světa. Velký počet vystavujících firem byl nejen z tradičních oblastí Německa a Itálie, ale také z Číny, Turecka nebo Španělska. Počet vystavovatelů vzrostl v porovnání s prvním ročníkem veletrhu téměř pětkrát a počet návštěvníků čtyřikrát. Souběžně s veletrhem se také konal kongres pod záštitou German Confederation of the Aluminium Industry, který prezentuje nové poznatky a technologie v této oblasti. Nejvýznamnějšími vystavovateli působícími v České republice byli Alfun, a. s., Constellium Extrusions Děčín, s. r. o., (obr. 1), Metal Trade Comax, a. s., (obr. 2) a Strojmetal Aluminium Forging, s. r. o., (obr. 3). Vystavovatelé představili na veletrhu nejnovější technologie, procesy, výrobky a další navazující produkty využívané průmyslovým odvětvím zaměřeným na zpracování slitin hliníku. Spektrum vystavených finálních výrobků ukázalo velké množství inovativních technologických řešení se zaměřením nejen ze-


R a d a n P o t á c e l l I v a n a D r á b ko v á

Výzkum, vývoj, programy a projekty Research, development, programs and projects

S L É VÁ R EN SK É V EL E T R H Y l V Ý Z K U M , V Ý VOJ, P RO G R A M Y A P ROJ EK T Y

Obr. 7. Odlitky slévárny Thoni Alutec Sp. z o. o.

Technologická agentura podpoří projekty ke spolupráci s Německem v Průmyslu 4.0 Ivana Drábková tisková mlu včí TA ČR

Obr. 8. Stánek společnosti Promeos GmbH

GmbH (obr. 8). Tato německá společnost se zabývá výrobou a vývojem bezplamenných hořáků a jejich využitím v průmyslové výrobě. Tato moderní zařízení se vyznačují vysokým stupněm automatizace řízení výrobního procesu v součinnosti s vysokou produktivitou a nízkými nároky na spotřebu energií a sníženým vlivem na životní prostředí. Veletrh ALUMINIUM 2016 potvrdil vzrůstající trend produkce slitin hliníku, a to jak v polotovarech, tak i ve finálních výrobcích. Produkce odlitků z hliníku směřuje stále kupředu k rozměrnějším a složitějším dílům. Tyto jsou pak využívány v různých aplikacích jako náhrada odlitků z oceli nebo litiny z důvodu nižší hmotnosti a nároku na zpracování v souvislosti s vysokým stupněm recyklovatelnosti. Veletrh rovněž potvrdil jednoznačný trend ve slévárenské výrobě v tom, že koncový zákazník dnes již požaduje hotový finální výrobek. Z tohoto důvodu jsou stále aktuální diskutovaná témata zaměřená na problematiku tryskání, obrábění, tepelného zpracování a konečné povrchové úpravy odlitků. Co se týká účasti, každý návštěvník, který se zajímá o zpracování slitin hliníku, si v Düsseldorfu jistě přišel na své. Z pohledu vystavených exponátů a možnosti setkání s odborníky v oblasti hliníkových slitin by si žádný slevač neměl nechat tuto významnou událost ujít. Ti, kteří veletrh navštívili, určitě nelitovali.

64

Technologická agentura ČR (TA ČR) připravila ve spolupráci s německým ministerstvem pro vzdělávání a výzkum 4. veřejnou soutěž programu DELTA. Vyhlásit by ji chtěla na přelomu února a března 2017. Tematicky bude zaměřena na projekty v oblasti Průmyslu 4.0. „Těší nás, že Technologická agentura ČR může zcela konkrétně přispět ke strategické spolupráci s Německem podporou projektů, které mají přínos pro obě země ve zcela klíčové oblasti změn směřujících k naší budoucí konkurenceschopnosti, tedy změn, které přináší tzv. čtvrtá průmyslová revoluce,“ uvedl Petr Očko, předseda TA ČR. „Cílem programu DELTA je zvýšit množství konkrétních výsledků aplikovaného výzkumu a experimentálního vývoje v oblastech, v nichž existuje shoda se zahraničním partnerem, které budou úspěšně zavedeny do praxe a posílí tak konkurenceschopnost České republiky,“ doplnil Petr Očko. Od června 2016 probíhala intenzivní jednání s kolegy z německého ministerstva pro vzdělávání a výzkum a německé agentury DLR-Projektträger o podmínkách a zaměření výzvy. Po vzájemných diskuzích jsme společně dospěli ke konsensu, že v rámci této výzvy zaměřené na Průmysl 4.0 budou podpořeny projekty, které budou řešit problematiku zejména v následujících oblastech (ne však výlučně): – softwarové inženýrství / software engineering;

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

– digitalizace a vestavěné systémy (CPS) / / digitalization and software intensive embedded systems (Cyber Physical Systems); – použití informačních technologií ve výrobě (včetně servisní robotiky) / / IT-applications in production (including service robotics); – virtuální technologie / virtual technologies; – simulace a řízení procesů a systémů / process and system simulation and control; – management znalostí / knowledge management; – použitelnost / usability; – spolehlivost, kvalita a bezpečnost softwaru / software reliability, quality and safety; – datové inženýrství a datové řízené systémy / data engineering and data driven systems; – paralelizace a distribuované systémy / parallelization and distributed systems; – kooperativní robotika / cooperative robotics; – integrace systémů / system integration. „Hlavními uchazeči mohou být pouze podniky a výzkumné organizace mohou figurovat pouze v roli dalšího účastníka. Na každém projektu se musí podílet alespoň jeden zahraniční partner se sídlem ve Spolkové republice Německo a součástí konsorcia musí být alespoň jeden německý malý a střední podnik,“ upozornil Petr Očko. „Cílem je zapojovat i menší podniky do řešení změn, které Průmysl 4.0 přináší. Definice malé a střední firmy v tomto případě však bude otevřenější – jedná se o firmy o velikosti až 1000 zaměstnanců a s ročním obratem 100 milionů euro,“ upřesnil Očko. Více informací k vyhlašované 4. veřejné soutěži programu DELTA, jakož i k soutěžní lhůtě a podmínkám veřejné soutěže, bude uvedeno v zadávací dokumentaci. Zároveň v rámci programu DELTA plánuje TA ČR ve 2. pololetí 2017 vyhlásit další veřejnou soutěž, kterou se otevře možnost spolupráce s Japonskem. Vedle Japonska by tato veřejná soutěž mohla být zaměřena i na další země, se kterými již spolupráce v rámci programu DELTA běží. Jsou jimi Vietnam, Jižní Korea, Čína a Tchaj-wan. Aktuální informace k vyhlašovaným veřejným soutěžím získáte na www. tacr.cz.


I v a n a K r o u p o v á l To m á š El b e l

Vysoké školy informují Information from universities

Nové laboratoře a dílny katedry metalurgie a slévárenství

Prorektor prof. Ing. Petr Noskievič, CSc., a děkanka FMMI prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc., při symbolickém přestřižení pásky

Úspěšná obhajoba doktorské dizertační práce na FMMI VŠB – TU Ostrava

Ing. Ivana Kroupová VŠB – TU, Ostrava

p r o f. I n g . To m á š E l b e l , C S c .

Ukázky závěrečných prací studentů oboru Umělecké slévárenství

Možnost pracovat v nově vybavených laboratořích mají posluchači FMMI již v zimním semestru akademického roku 2016/2017. Věříme, že tato významná inovace výukových prostor pomůže zatraktivnit studium bakalářského i navazujícího magisterského studia a umožní posluchačům získat komplexní odborné znalosti, které jim usnadní přechod do praxe.

Pohled na nově instalovanou elektrickou indukční pec ve slévárenské laboratoři

Dne 1. listopadu 2016 proběhla na Fakultě metalurgie a materiálového inženýrství VŠB Technické univerzitě v Ostravě obhajoba doktorské dizertační práce ve studijním programu Metalurgie. Dizertační práce vznikla na katedře metalurgie a slévárenství.

Ing. Renáta Lakomá

Název práce: Počítačová podpora řízení jakosti ve slévárně přesných ocelových odlitků s cílem výroby bez vad Autorka: Ing. Renáta Lakomá, kombinované studium Školitel: doc. Ing. Libor Čamek, Ph.D. Recenzenti: prof. Ing. Augustin Sládek, PhD. prof. Ing. Tomáš Elbel, CSc. Ing. Ludvík Martínek, Ph.D. Dizertační práce Ing. Renáty Lakomé se zabývala aktuálním tématem vědního oboru Metalurgická technologie s využitím poznatků studijního programu Managementu kvality. Práce byla bezprostředně napojena na řešení kvality odlitků ve slévárně přesných ocelových odlitků CIREX CZ v Kopřivnici, která úzce spolupracuje se stejnojmennou společností v Nizozemsku. Jedná se o téma dosud málo probádané a pro řešení náročné. Téma souvisí s rozvojem technologie výroby přesných odlitků, jejichž přesnost a kvalitu významně ovliv-

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

65

V Y S O K É Š K O LY I N F O R M U J Í

V průběhu loňských letních prázdnin přestěhovali pracovníci KMS slévárenské laboratoře z budovy Ekonomické fakulty do nově zrekonstruovaných prostor na ul. Krásnopolská v Ostravě-Porubě. Jedná se o účelně a moderně zařízené výukové místnosti určené pro posluchače Fakulty metalurgie a materiálového inženýrství (FMMI), zejména pak pro studenty oboru Moderní metalurgické technologie (MMT) a Umělecké slévárenství (UMS). Studenti se v poloprovozních podmínkách nově zařízených laboratoří mohou seznámit s moderními slévárenskými technologiemi: s výrobou 3D modelů, formováním, tavením a odléváním slévárenských slitin. Mohou tak získat praktické zkušenosti s celým složitým procesem výroby odlitku od zhotovení modelu, výroby formy, tavení a odlévání tekutého kovu až po dokončovací práce na hotovém odlitku. Součástí nových prostor jsou taktéž ateliéry kresby a modelování, včetně dílny pro zhotovení modelů, určené pro výuku studentů oboru UMS.

Rekonstrukce budovy včetně přestěhování laboratoří i vybavení nových prostor byla podpořena vedením naší univerzity i fakulty. Poděkování patří všem pracovníkům katedry a univerzity, kteří se na splnění projektu spolupodíleli. Slavnostní otevření laboratoří za účasti vedení univerzity – prorektora prof. Ing. Petra Noskieviče, CSc., a děkanky FMMI prof. Ing. Jany Dobrovské, CSc., proběhlo 15. listopadu 2016.


V Y S O K É Š K O LY I N F O R M U J Í l V Z D Ě L Á V Á N Í l P U B L I K A C E

To m á š El b e l l Ta m a r a Fa j ku s o v á l L u d v í k M a r t í n e k

ňují voskové modely. Těžiště experimentální práce spočívalo ve sběru dat z výrobního procesu, která určují kvalitu voskových modelů, skořepin a odlitků. Dalším důležitým momentem byl výběr různých statistických metod pro využití výpočetních programů zpracování dat. S využitím metod SPC autorka stanovila příčiny vad a opatření k jejich nápravě a prevenci. V některých případech postačilo porovnání dat z neshodné produkce s vyhovujícími odlitky pomocí základních statistických metod a testování statistických hypotéz (F-test a t-test). Tyto testy se v praxi často opomíjejí a dělají se předčasná rozhodnutí. Výsledky přispěly ke zlepšení kvality snížením množství neshodných výrobků ve slévárně a mohou sloužit jako metodický návod k dosažení ideálního cíle výroby odlitků bez vad (neshod) i u jiných výrobců. Úspěšná absolventka několikrát představila dílčí výsledky dizertace slévárenské veřejnosti a osobně přednesla své poznatky na různých odborných domácích i zahraničních akcích. Ing. Renátě Lakomé, Ph.D., přejeme hodně dalších úspěchů v profesní kariéře i v osobním životě.

Vzdělávání Education

Nový studijní obor strojírenská metalurgie I n g . Ta m a r a Fa j k u s o v á zástupce ředitele SPŠ JŠ OA, Fr ýd ek- M ís tek

Střední průmyslová škola, Obchodní akademie a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky, Frýdek-Místek, příspěvková organizace, představuje nový obor strojírenská metalurgie, který bude otevřen od příštího školního roku. Vychází z opakovaných potřeb a požadavků výrobní praxe a bude pojat

moderně ve spolupráci s firmami a se zaměřením na oblast nauky o moderních technických a nekonvenčních materiálech. Absolventi se uplatní v oblasti technické přípravy výroby hutního, strojírenského a spotřebního průmyslu. Prioritou oboru je schopnost absolventa uplatnit se při zavádění nových technologií strojírenské výroby, v materiálově-technologickém vývoji a výzkumu, konstrukční i technologické přípravě výroby, v řízení a organizování výroby. Zárukou kvality oboru je úzké propojení materiálové, technologické a konstrukční činnosti v oblasti metalurgie a strojírenství. Bližší informace: www.spsoafm.cz

Publikace Publications

Průmysl 4.0: Výzva pro Českou republiku Ing. Ludvík Martínek, Ph.D. předseda České slévárenské společnosti, z. s.

Předmětem recenze je publikace PRŮMYSL 4.0: Výzva pro Českou republiku od velmi širokého autorského kolektivu pod vedením prof. Ing. Vladimíra Maříka, DrSc., dr. h. c. Cíl publikace je ve své podstatě vyjádřen již v jejím samotném názvu, tedy poskytnout čtenáři relativně komplexní vědomostní základ pro pochopení obsahové náplně i budoucího fungování firem a celé společnosti ve vazbě na zásadní změny, které lze očekávat, a to nejen v naší zemi. Publikace vznikla na objednávku vlády ČR v první polovině roku 2016 (www.management-press.cz). Recenze publikace si klade následující cíle: 1. Posouzení vhodnosti (fundovanosti) autorského kolektivu. 2. Zhodnocení struktury i šíře jejího obsahového zaměření. 3. Posouzení naplnění stanoveného cíle. 4. Závěr a doporučení. 1. Nejsem si zcela jist, zda vůbec mohu posuzovat skladbu autorského kolektivu; přesto mi dovolte několik poznámek.

66

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

– Vedoucí autorského kolektivu prof. Ing. Vladimír Mařík, DrSc., dr. h. c., má kromě dlouholetých teoretických i praktických zkušeností v oboru umělé inteligence a jejího využití v automatickém řízení i v systémech pro podporu rozhodování, zejména s ohledem na potřeby průmyslové praxe, také značné životní zkušenosti s týmovou prací. Mimo jiné vedl po dobu 17 let Výzkumné středisko Rockwell Automation Praha. Působil na univerzitách v Rakousku, Německu, USA a Mexiku. Kromě celé řady dalších ocenění se tak vlastně zcela přirozeně musel stát vedoucím týmu spoluautorů této publikace. – Vyjmenovat celý autorský kolektiv zde nemohu, ostatně je uveden na prvních stranách publikace. Jeho skladba je pozoruhodná a pouze potvrzuje schopnosti vedoucího autorského kolektivu. Je zde zastoupena celá řada renomovaných odborníků a specialistů jak z akademické sféry, tak i z průmyslové praxe. 2. Publikace je dle mého názoru vhodně a přehledně členěna celkem do 11 kapitol na 262 stranách, přičemž jasně formuluje směr utváření procesu spojeného s očekávanými změnami ve společnosti. Popisuje nejen stávající specifickou situaci průmyslu v České republice, ale zabývá se i otázkami spojenými s novými požadavky na aplikovaný výzkum, na bezpečnost systémů, na právní aspekty i na oblast pracovní síly včetně možných sociálních dopadů. Neopomíná také oblast vzdělávání, přičemž formuluje možné směry dalšího vývoje. Jedná se tedy o publikaci, která se danou problematikou zabývá komplexně, a mohu-li tak posoudit, jedná se dle mého názoru o jednoznačně nejlepší souhrnnou informaci dostupnou čtenáři na našem trhu.


Ludvík Mar tínek l Mar tin Kroužil

3. Cíle, tedy přesněji výzvy, a to nejen pro Českou republiku, ale především pro každého pečlivého čtenáře, publikace rozhodně dosahuje. Jedná se o výzvu, ale i o návod (a to poměrně přesný až detailní), jakým způsobem lze obstát v následujících letech v rychle se měnících podmínkách podnikání, ostatně i v životě samém. Je až zarážející, v tom dobrém slova smyslu, jak lze pro čtenáře zcela srozumitelně formulovat otázky (i odpovědi) spojené s automatizací, robotizací, digitalizací atd., tedy s pojmy, které začínají hýbat světem. Přestože je v názvu publikace uveden průmysl, tak celá řada podkapitol směřuje ke komplexnímu pohledu na to, jak budoucí změny ovlivní celou naši společnost. 4. Závěrem mi dovolte ještě jednou zdůraznit vedoucí roli prof. Ing. Vladimíra Maříka, DrSc., dr. h. c., protože to byl především on, který si vybíral členy svého týmu a také to byl hlavně on, kdo formuloval pro svůj tým takové zadání, aby dokázalo vystihnout celou šíři práce tak, aby ji bylo možno předložit čtenářům ve čtivé a srozumitelné podobě. Doporučení bych měl celou řadu, tedy kromě toho, že je více než žádoucí si tuto publikaci pečlivě prolistovat. Jsou tu rovněž pasáže vhodné k zamyšlení, jako třeba ty uvedené na s. 37 a 38, které pojednávají o úrovni digitální zralosti firem. Závěrem tedy jednoznačně doporučuji tuto publikaci ke studiu všem těm, kteří mají zájem nejen o svoji vlastní budoucnost, budoucnost svých firem, ale i všem, kteří se chtějí spolupodílet na budoucím rozvoji naší společnosti, případně i těm, kteří chtějí „pouze vědět“.

Obr. 2. Neopracovaný odlitek hlavy K. V. Klíče

pren N 1522) a posléze vyhotoven voskový model požadované tloušťky. Samotný odlitek byl vyroben metodou voskového vytavitelného modelu a samonosné skořepiny a svařením jednotlivých částí. Drobné vady byly odstraněny zavařováním, cizelováním, patinováním a závěrečným konzervováním povrchu. A kdo je tedy konečně ten čtvrtý „do mariáše“? Nikdo jiný než pan Karel Václav Klíč. Karel Václav Klíč (1841–1926) byl malíř, grafik, litograf, tiskař, karikaturista, fotograf a buřič. V Brně založil roku 1864 fotografický ateliér Rafael, jeden z nejvýznamnějších ateliérů té doby na Moravě. Využil znalostí z práce v litografické dílně a z fotografování a vynalezl vlastně omylem na Silvestra roku 1878 heliogravuru (tj. tisk z leptané měděné desky pokryté asfaltem). Dále zdokonalil rotační stírací hlubotisk. Jeho vynález lze srovnávat s vynálezem knihtisku panem Gutenbergem, jelikož umožnil tisk i ilustrovaných časopisů a reprodukci uměleckých děl ve velkých kopiích, co se počtu týče. Tvořil v Brně, Londýně, Budapešti a ve Vídni. Karel Klíč jako nebojácný český vlastenec byl několikrát úřady popotahován a dokonce i vyhnán z vlasti za hanobení a zesměšňování rakousko-uherského c. a k. mocnářství. Bronzový pan Klíč právem patří do tech-

Curiosities

Čtvrtá hlava Ing. Martin Kroužil Kovolitecká experimentální dílna Te c hn i c ké h o m u ze a v B r n ě

Ihned naproti pokladně ve vstupním vestibulu Technického muzea v Brně (dále TMB) jsou umístěny čtyři sokly, na nichž stojí tři busty významných osobností spojených s Brnem:

Obr. 3. Konečná podoba busty

Obr. 1. Odlévání

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

67

P U B L I K ACE l Z A J Í M AVOS T I

Zajímavosti

Prvním je prof. Dr. Ing. Vladimír List (1877–1971), který působil v Brně jako pedagog Elektrotechnické fakulty Vysoké školy technické (nyní VUT v Brně). Je autorem řady odborných publikací, učebnic a textů s tematikou norem (kniha Normalizace z roku 1930 pojednává o metodách a využití normalizace v praxi a je dosud základem stále platných elektrotechnických norem). Od března 1948 mu bylo akčním výborem KSČ zakázáno působení na vysoké škole. Prof. Dr. Ing. Viktor Kaplan (1876–1934) byl technik, pedagog a vynálezce, mj. byl vedoucím Katedry teorie a stavby vodních motorů na Německé vysoké škole technické v Brně (VUT v Brně). Jeho práce na vodních turbínách byla korunována vynálezem vodní turbíny s nastavitelnými oběžnými lopatkami (vysoká účinnost turbíny i při nízkém průtoku vody). Výročí narození prof. Kaplana patří mezi světová kulturní výročí UNESCO. Akademik prof. Ing. Dr. mont. František Píšek (1886–1970) byl profesorem a rektorem brněnského VUT (vybudoval katedru slévárenství). Bez skrupulí lze pana profesora označit za modlu nejen československého slévárenství. Byl členem i předsedou řady technických společností i prezidentem Mezinárodního výboru slévárenských spolků v Curychu. Tři sokly jsou obsazeny, ale ten čtvrtý zůstával dlouho zatížen pouze cedulkou „Exponát se připravuje“. To se však v brzké době konečně změní. Zaměstnanci kovolitecké experimentální dílny Technického muzea v Brně Ing. Martin Mrázek, Ph.D., a Ing. Martin Kroužil se pustili do zdlouhavé a jim vlastní pečlivé práce s výrobou právě této chybějící bronzové plastiky (obr. 1–3). K výrobě byl využit existující sádrový model busty (autorem je Alexander Mrázek, r. 1957, rozměry modelu: výška 55 cm, šířka 30 cm, hloubka 26 cm), ze kterého byla sejmuta silikonová matečná forma (Luko-


M a r t i n K r o u ž i l l Z a h r a n i č n í s l é v á r e n s ké č a s o p i s y

Z A J Í M AVO S T I l Z A H R A N I ČN Í S L É VÁ R EN SK É Č A S O P I S Y

nického muzea na čestné místo, a nikoli do starého železa. Závěrem bych rád připomněl existenci stálé expozice Kovolitectví v Technickém muzeu v Brně, Purkyňova 105, která stojí za prohlídku. Rád bych rovněž sdělil skutečnost, že TMB je připraveno přijímat do svých sbírek vaše slévárenské katalogy, prospekty, fotografie, předměty včetně slévárenského nářadí a pomůcek, zajímavé odlitky apod., prostě vše hodné zachování i pro příští generace, v nejlepším případě jako dary. Neváhejte nás kontaktovat. Předem děkujeme a těšíme se. Bližší informace o TMB, včetně ostatních expozic, o externích památkách, jako Stará huť u Adamova, Šlakhamr v Hamrech nad Sázavou, barokní Kovárna v Těšanech, Vodní mlýn ve Slupi, Větrný mlýn v Kuželově, Areál československého opevnění Šatov, a programech najdete na www.technicalmuseum.cz.

Zahraniční slévárenské časopisy Foreign foundry journal

G I E S S E R E I www.vdg.de

HENKE, A.: Jak může být slévárenství úspěšné v budoucnu (Wie die Giessereibranche auch zukünftig erfolgreich sein kann), 2016, č. 4, s. 28–29. SANTORINI, F.; POWELL, C.: Použití termické analýzy při výrobě EN-GJL a EN-GJS (Die Anwendung der thermischen Analyse bei der Produktion von EN-GJL und EN-GJS), 2016, č. 4, s. 42–47. WOLTERS, D. B.: Litina s kuličkovým grafitem – Roční přehled (Gusseisen mit Kugelgraphit – Jahresübersicht), 2016, č. 4, s. 60–73. WEIL, M.: Nejdelší odlitek z LKG je z Krefeldu (Das längste GJS-Gussteil kommt aus Krefeld), 2016, č. 4, s. 74–77. GENZLER, Ch.: Rychleschnoucí vod- ní nátěr (Schnelltrocknende Wasserschlichte), 2016, č. 4, s. 82–83.

68

STÖTZEL, R.; YILMAZ, I.: Nové koncepty přísad pro výrobu bezchybných odlitků litím bez nátěrů (Neue Additivkonzepte für fehlerfreie Gussteilherstellung sowie schlichtefreies Giessen), 2016, č. 4, s. 84–85. REHSE, CH. a kol.: Pórovitost zjišťovaná počítačovou tomografií a její vliv na pevnostní vlastnosti hliní- kových slitin (Computertomografisch ermittelte Porosität und ihre Wirkung auf die Festigkeitseigenschaften von Al-Gusslegierungen), 2016, č. 5, s. 16–23. GIERTH, S. a kol.: Odlévání těžkých kokil se strukturovaným povrchem (Schwerkraftkokillengiessen mit strukturierten Kokillenoberflächen), 2016, č. 5, s. 24–31. PERUCCI, P.; ZONATO, A.: Integrované řízení procesu v tavicím provozu (Integrierte Prozesslenkung im Schmelzbetrieb), 2016, č. 5, s. 32–35. ENZENBACH, T.: Budoucnost kupolových pecí (Die Zukunft des Kupolofens), 2016, č. 5, s. 36–37. GÜNTHER, S.: Prohlížet, protokolovat a optimalizovat: Průmysl 4.0 ve slévárně (Visualisieren, protokollieren und optimieren: Industrie 4.0 in Giesserei), 2016, č. 5, s. 38– 41. HEUSLER, L.: Roční přehledy: Odlit- ky z lehkých kovů odlévané do pískových a do kovových forem (Jahresübersicht: Leichtmetall-Sand- und -Kokillenguss), 2016, č. 5, s. 42–49, (viz s. 43–45, pozn. red.). DAHLMANN, M.: Jádro vodního pláště z obalované směsi (Wassermantelstegkern aus harzumhülltem Sand), 2016, č. 5, s. 50–51. HUSCHER, O.; SCHMITZ, M.: Modernizace pece optimalizuje prostoje, udržování a efektivitu (Ofenmodernisierung optimiert Standzeit, Wartung und Effizienz), 2016, č. 5, s. 52–55. BARTH, H.: Písek v pohybu: Sériové nasazení 3D tištěných jader (Sand in Motion: 3-D-gedruckte Kerne im Serieneinsatz), 2016, č. 6, s. 31–39. ENGELHARDT, T.: Systém přísad do formovacích směsí ke snížení emisí (Formstoffadditivsystem zur Reduktion der Emissionen), 2016, č. 6, s. 44–49. KLUG, T. a kol.: Přehled čistění hliníkových tavenin solnými preparáty (Repetitorium zur Reinigung von Aluminiumschmelzen mit Salzpräparaten), 2016, č. 6, s. 50–61. LIEPE, M.; KRUTZGER, CH.: Roční přehled simulačních slévárenských procesů (Jahresübersicht: Simulation giessereitechnischer Processe), 2016, č. 6, s. 62–71.

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

GÖRKE, H. a kol.: Vliv rozdělení zrn na parametr formovací směsi (Einfluss der Kornverteilung auf Formstoffparameter), 2016, č. 6, s. 72–75. SINNER, R.: Kryogenní odstraňování otřepů z tlakově litých odlitků z neželezných kovů (Kryogene Entgratung von NE-Metalldruckgussformteilen), 2016, č. 6, s. 84–87. PITEREK, R.: Anorganická jádra – okamžitě k užití (Anorganische Kerne – ready to use), 2016, č. 6, s. 88–93. GIESSEREI PRA XIS www.giesserei-praxis. de

LAFAY, V. a kol.: Regenerovaná bentonitová směs pro použití při výrobě jader (Reclaimed Green Sand for Core Room Application), 2016, č. 5, s. 175–184. CORREA, A. M.: Optimalizace druhovacích materiálů se slévárenským softwarem AMV ALEA (Optimization of Raw Materials in Casting Software AMV ALEA), 2016, č. 5, s. 185–188. RÖHRIG, K.: Legovaná litina – změny struktury a transformace pod 500 °C (Alloy Cast Irons – Structural Changes and Transformations below 500 °C), 2016, č. 5, s. 189–194. DÖTSCH, E. a kol.: Energetická účinnost v tavírně dosažená výkonovým operačním módem u kelímkových indukčních pecí (Energy Efficiency in the Melting Shop due to Performance-Optimized Operation Mode of MF Crucible Induction Furnances), 2016, č. 6, s. 232–236. HARTMETNER, T.: Nízkotlaké lití pro výrobu prototypů a vývoj legur lehkých kovů (Niederdruckgiessverfahren zur Prototypenherstellung und Legierungs-Entwicklung bei Leichtmetallen), 2016, č. 6, s. 237–240. FASOYINU, Y. a kol.: Strukturní součást ze slitiny A206 vyrobená kokilovým litím (Strukturbauteil aus Legierung A 206 im Kokilengussverfahren), 2016, č. 6, s. 240–250. HERFURTH, K.: Růst krystalů grafitu v litině s obzvláštním zřetelem k povrchovému napětí (Growth of Graphite Crystals in Cast Iron with Special Regard to Surface Tension), 2016, č. 6, s. 254–260. RÖHRIG, K.: Legovaná litina – změny struktury pod 500 °C – 23. díl (Alloy Cast Irons―Structural Changes and Transformations below 500 °C), 2016, č. 6, s. 261–265.


Z a h r a n i č n í s l é v á r e n s ké č a s o p i s y l Z e z a h r a n i č n í c h č a s o p i s ů

CHINA FOUNDRY w w w.foundr y world. com

WEI-LI CHEN a kol.: Zlepšené vlastnosti v tahu slitiny Mg-8Sn-1Zn pomocí menšího přídavku titanu (Improved tensile properties of Mg-8Sn-1Zn alloy induced by minor Ti addition), 2016, č. 3, s. 151–158. YAO-QIANG SI a kol.: Mikrostruktura a vlastnosti kompozitů s hliníkovou matricí připravených mícháním polotuhých směsí a zpevněných mechanickými částicemi (Microstructure and properties of mechanical alloying particles reinforced aluminium matrix composites prepared by semisolid stirring pouring method), 2016, č. 3, s. 176–181. LI-CHANG FAN a kol.: Modifikační účinek Ca-Mg fosfátu zlepšující strukturu a mechanické vlastnosti kompozitu Mg2Si/Mg-4Si (Modification effect of Ca-Mg phosphate fertilizer on microstructure and mechanical properties of Mg 2Si/Mg-4Si composite), 2016, č. 3, s. 199–204. YAN SHI a kol.: Mechanizmus a vytvrzovací reakce fenolformaldehy- dových novolakových pryskyřic pro slévárenství (Curing reaction and mechanism of phenolformaldehyde novolac resins for foundry), 2016, č. 3, s. 205–210. AKBARZADEH, E. a kol.: Vliv počtu kuliček a tepla austemperizace na segregační chování legujících prvků v LKG (Effect of nodule count and austempering heat treatment on segregation behavior of alloying elements in ductile cast iron), 2016, č. 3, s. 217–222.

LI VA R S KI V E ST N I K www.drustvo-livarjev.si

ACARER, M. a kol.: Výroba 3Cr-3W oceli přesným litím (Production of 3Cr-3W Steel by Investment Casting), 2016, č. 3, s. 124–131 (viz s. 70, pozn. red.). PETRIČ, M. a kol.: Měření rozměrových změn slitin AlSi během tuhnutí (Measurement of dimensional changes of AlSi alloys during solidification), 2016, č. 3, s. 154–159. MODERN C A STI N G www.modern-casting. com

SANDALOW, B.: Odlitek – řešení pro fotbal? (Casting―a Solution for Football?), 2016, č. 7, s. 22–27. SLAVIN, T.; SCHOLZ, R.: Kontrolované expozice vzdušných kontaminantů (Controlling Exposures to Air Contaminants), 2016, č. 7, s. 31–35. THIEL, J.; RAVI, S.: Predikce rozměrů odlitků modelováním na počítači (Predicting Casting Dimensions With Computer Process Modeling), 2016, č. 7, s. 36–40. HEBERLING, L.: Dejte do rovnováhy chod vaší kuplovny (Balancing Your Cupola Operations), 2016, č. 8, s. 27–32. BOIS-BROCHU, A. a kol.: Studie alternativní modifikace slitiny A356 pro zlepšení tvárnosti (Alternative Modification of A356 for Ductility Studied), 2016, č. 8, s. 33–37 (viz s. 70, pozn. red.). JOHNSON, O. a kol.: Strojním obráběním nebo 3D tiskem? (Machined Tooling or 3-D Printing?), 2016, č. 8, s. 38–41. JOYCE, S.: Týmové řízení pro vynikající kvalitu (Outstanding Quality Using Team Management), 2016, č. 9, s. 24–27. ANDERSON, M. a kol.: Několik volitelných měděných slitin bez olova pro vodní komponenty (Several No-Lead Copper Alloy Options for Water Components), 2016, č. 9, s. 32–36. MC STAFF REPORT: Přehled modelování procesu výroby odlitků (Casting Process Modeling Rundown), 2016, č. 9, s. 37–40. Zpracoval: prof. Ing. Karel Rusín, DrSc.

Všechny uvedené časopisy jsou k dispozici v Informačním středisku Svazu sléváren České republiky, E. Bělehradová, infoslevarny@tiscali.cz, úterý–čtvrtek, tel.: 541 142 646.

Ze zahraničních časopisů From the foreign journals

Alternativy k eutektickému systému Al-Si ve slitinách hliníkových odlitků Alternatives to the Al-Si Eutectic System in Aluminium Casting Alloys Koutsoukis, T; Makhlouf, M. M. Worcester Polytechnic Institute, Advanced Casting Research Center, Massachusetts, USA Mnoho odlitků z hliníkových slitin je dnes užíváno na bázi eutektického systému Al-Si pro své výborné licí schopnosti, jakkoli je u těchto slitin limitována pevnost za vyšších teplot. Proto bylo vhodné nalézt alternativní eutektické systémy, které by se staly základem nové generace odlitků z hliníkových slitin s vyšší pevností za pokojové a za zvýšených teplot. V této práci byly odzkoušeny eutektické systémy Al-Ni 6,10 hm. %, Al-Fe 1,80 hm. % a Al-Fe 1,75 hm. % - Ni 1,25 hm. % a porovnány s eutektikem Al-Si 12,60 hm. % a se slitinami A390 a A206. U nových eutektických slitin byl snížen křemík pod 0,01 hm. %. Všechny zkoumané alternativní systémy měly velice dobrou slévatelnost a také velice dobré pevnostní vlastnosti jak při normální, tak při zvýšené teplotě. Ve vztahu k Al-Si eutektiku jsou stejně hodnotné. Al-Ni eutektikum dosahuje nejvyšší hodnoty pevnosti v tahu (188 MPa), je však podstatně dražší než Al-Si (155 MPa) a Al-Fe (130 MPa). Při zvýšených teplotách vykázalo nejvyšší hodnoty pevnosti v tahu eutektikum Al-Fe-Ni (71,0 MPa), Al-Ni (51,7 MPa) a Al-Fe (38,6 MPa). Ze všech čtyř zkoumaných systémů je Al-Fe-Ni eutektikum tepelně nejstabilnější a kombinuje vlastnosti jak Al-Ni, tak Al-Fe systému, tj. dobrou slévatelnost, dobré pevnostní vlastnosti při vyšších teplotách a nižší provozní náklady. Základní složení nové hliníkové slitiny s objemem 10,2 % eutektické fáze v hm. % je: < 0,02 Si; 1,25 Ni; 1,75 Fe;

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

69

Z A H R A N I ČN Í S L É VÁ R EN SK É Č A S O P I S Y l Z E Z A H R A N I ČN Í CH Č A S O P I SŮ

KOUTSOUKIS, T.; MAKHLOUF, M. M.: Alternativy k eutektickému systému Al-Si ve slitinách hliníkových odlitků (Alternatives to the Al-Si Eutectic System in Aluminium Casting Alloys), 2016, č. 7–8, s. 280–285 (viz s. 69–70, pozn. red.). APPELT, C.; VOSS, M.: Vliv teplotní vodivosti organicky a anorganicky pojených jader na strukturní vlastnosti hliníkových slitin (Einfluss der Temperaturleitfähigkeit organisch und anorganisch gebundener Kerne auf die Gefügeeigenschaften von Aluminiumlegierungen), 2016, č. 7–8, s. 286–290. GRÖNING, P.: Regenerovat a trvale optimalizovat (Regenerieren und nachhaltig Optimieren), 2016, č. 7 8, s. 291.


Ze zahraničních časopisů

< 0,01 Cu; 0,01 Mn; zbytek Al. Článek je doplněn mnoha diagramy a REM snímky morfologií všech tří systémů s dlouhými vlákny eutektických fází. (Zkrácený překlad článku z Transactions of the American Foundry Society, přednáška č. 15-089, rovněž v časopise Giesserei-Praxis, 2016, č. 7–8, s. 280–285.)

ZE Z AHR A N IČN ÍCH ČA SOPISŮ

Studie alternativní modifikace slitiny A356 pro zlepšení tvárnosti Alternative Modification of A356 for Ductility Studied Bois-Brochu, A.; Gheorghe, M.; Breton, F. Centre de Metallurgie du Québec, Arvida Research and Development Centre, Ontario, Canada V podeutektické hliníkové slitině A356.0 (Al-7Si-0,3Mn) se během tuhnutí vytváří jako první hliníková fáze a křemík je vytlačován z taveniny dopředu dendriticky tuhnoucího pásma. Složení mezidendritické zóny je pak úzké pro eutektické složení. Když jsou rychlosti tuhnutí relativně pomalé, pak má křemík tvar ostrých jehlicovitých destiček, které mají negativní vliv na mechanické vlastnosti. Ostré tvary křemíku bývají iniciací vzniku trhlin, které vedou ke snížení tažnosti a pevnosti odlitků. Úpravu křemíku z ostrých jehlicovitých destiček na vláknitou strukturu a odstranění účinku rychlostí tuhnutí se provádí pomocí přísad legujících prvků. Podeutektické slitiny Al-Si jsou běžně legovány přísadami stroncia pro získání chemicky modifikované eutektické morfologie. Přísady od 80 do 200 ppm Sr zajistí eutektickou vláknitou strukturu křemíku. Tímto je dosaženo zlepšení tažnosti a tvárnosti těchto slitin. Ačkoliv doznívací účinek stroncia není tak důležitý jako u sodíku, snižuje jeho koncentrace v tavenině a modifikační efekt se ztrácí s časem a při přetavování. Přídavky stroncia jsou relativně drahé, proto byly zkoumány méně nákladné alternativy přísad. Na jednu takovou přísadu, Ca-Si-Ba, která je tradičně užívána pro dezoxidaci v ocelárnách, je zaostřena tato studie. Byla odzkoušena optimální koncentrace Ba a Ca, vliv Pb a doznívání modifikace při udržování taveniny při vysoké teplotě a při jejím přetavování. Ke zkouškám

70

byla použita slitina A356.2 ve hm. %: 7,24 Si; 0,39 Mg; 0,12 Fe; 0,06 Cu; 0,007 Mn; 0,12 Ti; zbytek Al. Pro přídavky stroncia byla použita mateřská slitina Al-10 hm. % Sr. Chemické složení sloučeniny Ca-Si-Ba ve hm. %: 51,97 Si; 15,96 Ca; 14,24 Ba; 16,64 Fe; 1,2 Al. Hlavní výsledky práce mohou být sumarizovány takto: 1) Eutektický křemík v A356.2 může být účinně modifikován přísadami Ca-Si-Ba. 2) Minimum 50 ppm Ba a 56 ppm Ca je vyžadováno pro získání zcela modifikované mikrostruktury. 3) Fosfor nemá žádný negativní účinek při koncentraci Ba nad 100 ppm a nad 112 ppm Ca. Jsou-li tyto hodnoty Ba a Ca nižší, pak přítomnost již 30 ppm Pb v tavenině negativně působí na tažnost odlitků, i když mikrostruktura je zcela modifikována. V rozsahu od 100 do 200 ppm přidaného Ba (112 ppm Ca do 224 ppm Ca) nevznikly žádné podstatné rozdíly mezi mechanickými vlastnostmi nebo indexem kvality u vlivu fosforu. 4) Rozpouštění Ca-Si-Ba v tavenině je dosti dlouhé, může být až 6 h pro zcela rozpuštění 200 ppm Ba a 224 ppm Ca. 5) Při udržování taveniny od 10 až 24 h došlo ke snížení Ba ze 180 na 140 ppm, a po této době nedošlo k žádnému snížení obsahu Ca, mikrostruktura byla stále plně modifikována i po „fadingu“ 24 h. 6) I když po dvou přetaveních došlo ke snížení Ba z 200 na 120 ppm a snížení Ca z 223 na 187 ppm, struktura zůstala zcela modifikována. Mimoto zde nebyl pozorován žádný výrazný rozdíl v mechanických vlastnostech a indexu kvality s přetavením této slitiny. (Zkrácený překlad článku z časopisu Modern Casting, 2016, č. 8, s. 33–36.)

Výroba 3Cr-3W oceli přesným litím Production of 3Cr-3W Steel by Investment Casting Acarer, M.; Arici, G.; Aydin, F.; Uyaner, M.; Colak, M.; Kyikci, R. Selcuk University, Karabuk University, Bayburt University, Sakarya University, Turkey

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

V chemickém průmyslu, rafineriích a v elektrárnách je nejvíce používána slitinová ocel Cr-Mo. Protože pracuje při vysokých teplotách a tlacích, má nízký koeficient tepelné roztažnosti, má také vyšší creep limit a odolnost proti korozi. Vlastnosti těchto ocelí jsou řízeny přídavkem prvků tvořících silné karbidy, jako jsou Cr, Mo, V, Ti a Nb. Podobně jako ve všech kovových materiálech, Cr-Mo oceli po dlouhém vystavení napětím a vysokým teplotám podléhají degradaci mechanických vlastností, především dochází ke snížení meze tečení. Nasazení těchto ocelí v náročných podmínkách je možné jen s většími stěnami odlitků. Díky materiálům vyvinutým legováním, tepelným zpracováním a přesným litím do keramických forem lze dosáhnout vysokých mechanických vlastností i při nízkých tloušťkách stěn. Autoři pracovali s ocelí o složení v hm. %: 0,023 C; 2,916 Cr; 3,504 W; 0,191 V; 0,049 Si; 0,194 Mn; 3,182 Co; 0,014 P; 0,009 S. Vzorky o rozměrech 270 × 25 × × 15 mm byly po odlití do keramických forem všechny austenitizovány 6 h / / 1200 °C, tepelné zpracování bylo provedeno při různé době a teplotách 1100, 710 a 660 °C. Matrice struktury odlitků v litém stavu byla ferito-bainitická, což odpovídalo fázovým diagramům a křivkám tuhnutí. Po tepelném zpracování se nehomogenní litá struktura stala více homogenní s jemnými částicemi stlačených bainitických klastrů. Fotodokumentace SEM a EDS analýzy dokládá vliv provedených tepelných zpracování na mikrostrukturu a tvrdost vzorků z tohoto materiálu. Nejlepších výsledků bylo dosaženo při následujícím postupu: homogenizace při 1200 °C / 6 h, pak normalizace při 1100 °C / 1 h a temperování při 660 °C / 4 h. Tvrdost oceli s jemnými bainitickými klastry byla vyšší než u oceli s hrubozrnnou strukturou. V práci nebyly zkoumány konkrétní odlitky z tohoto materiálu, což by lépe dokládalo jeho vhodnost pro užití v chemickém průmyslu a energetice. (Zkrácený překlad článku z časopisu Livarski vestnik, 2016, č. 3, s. 124–131.)

Zpracoval: prof. Ing. Karel Rusín, DrSc.


Jiří Fošum

Umělecké odlitky Art castings

Jihočeský zvonař Michal Votruba

Ing. Jiří Fošum

Českobudějovická diecéze má na svém území minimálně od roku 2011 vlastní produkci zvonů. Je to zásluhou Michala Votruby (*1989), který v historické obci Myslkovice u Soběslavi postupně vybudoval vlastní zvonařskou dílnu. Už jako školák si zamiloval věže a zvony, které zkoušel se svým otcem odlévat z hliníku či olova. Tím začala jeho dlouhá cesta pokusů a omylů. Nastoupil do střední průmyslové školy – dříve slévárenské – v Brně na obor umělecké zpracování kovů – umělecké odlévání. Jako maturitní dílo odlil zvon Jana Amose Komenského. Pak nastoupil na Vyšší průmys-

Reliéf zvonu sv. Josef pro Dolní Bukovsko

Zvonařská dílna v Myslkovicích

lovou školu restaurátorskou v Písku – obor restaurování kovů, kde získal další zkušenosti s obnovou historických zvonů, které se mimo jiné věnuje dodnes. S vlastní výrobou začal pokorně od menších zvonů užívaných jednotlivě v kaplích a obecních zvonicích. Zvony formoval a odléval zpočátku na zahradě rodinného domu, později také přímo v místě určení, po vzoru historických vagantních zvonařů.

V roce 2014 vybudoval novou kompletní zvonařskou dílnu, obsahující tavicí pec, formovací jámu, jeřáb o nosnosti 3200 kg a další potřebná zařízení. Formuje „klasickým“ způsobem šablonováním trojdílného zvonu (jádro – falešný zvon – plášť) do hlinito-jílové postupně vysušované formovací směsi obsahující tradiční přísady. Zároveň s vlastním tělesem zvonu je odlita šestiuchá koruna. Výtvarná výzdoba zvonu – nápisy a reliéfy – se vytvářejí rovněž tradičně ze včelího vosku, v poslední době ve spolupráci s akademickým sochařem Václavem Hrůzou ze Soběslavi. Všechny zvony se odlévají ze standardní zvonoviny, obsahující 78 % mědi a 22 % cínu.

Odlévání zvonu

Zvon – Panna Maria pro vodní hrad Švi- hov

Reliéf Glöckelberg na zvonu Engelmar pro svitavský kostel sv. Jiljí

Reliéf zvonu pro Rataje

U M ĚLECK É O DL I TK Y

Rozpracovaná forma zvonu pro Rataje (falešný zvon s nažehlenou vrstvou vosku a reliéfem)

Zvony: sv. Mikuláš a sv. Václav

Zvon sv. Vojtěch

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

71


U M ĚLECK É O DL I TK Y l BL AHOPŘE J EM E l V ZP OM Í N Á M E

Jiří Fošum l Jaroslav Šenberger

Votrubovo zvonařství dodává zvony včetně závěsu – hlavy z dubového dřeva, kování třmenů a srdce z kované měkké oceli (u vyškovského kováře Jakuba Hyláka), podle přání zákazníka zařizuje i automatické elektrické zvonění a provádí konečnou montáž ve zvonici. Z mnoha zvonů umístěných do zvoniček, zvonic, kaplí a kostelů po celé České republice, můžeme zmínit např. zvon Petr Vok pro Soběslav, zvony pro kostely v Řípci a Dolním Bukovsku v jižních Čechách, zvon Mistra Jana pro pražskou Betlémskou kapli, kolekci zvonů pro kostel sv. Anny v Kuklenách – Hradci Králové (211, 125, 22 kg a dva hodinové cimbály), z loňského roku dva zvony pro kostel v Ratajích u Bechyně, zvon pro hradní kapli vodního hradu Švihov a zatím nejtěžší pro kostel sv. Marka ve Stěžerách u Hradce Králové (341 kg). Mimořádným činem bylo odlití zvonu na památku pátera Engelmara ze Svitav, zvaného Anděl z Dachau, který zde zemřel při obětavé pomoci spoluvězňům. Největší vzdálenost putoval zvon z Myslkovic do města Aldan u Jakutska na ruské Sibiři. V r. 2016 také realizoval zvon dle původní výzdoby z r. 1729, který byl zabaven během 1. světové války. K 650. výročí první písemné zmínky o obci Myslkovice připravuje Michal Votruba nový bronzový zvon do místní zámecké věže. Akustiku zvonů řeší, jak je obvyklé, návrhem a výpočtem zvonového žebra. Při řešení těchto výpočtů se nemůže, na rozdíl od příslušníků rodových zvonařských dynastií, řídit sdílením výrobního tajemství z otce na syna, ale jen svými pracně získávanými zkušenostmi. Podle požadavků zákazníků dává hotové zvony kolaudovat diecézním kampanologem či externími znalci. Zvony z Myslkovic určené pro mimořádné sakrální účely bývají požehnány při slavnostním zavěšování do zvonice významnými církevními hodnostáři, jako českobudějovický a královéhradecký biskup či převor břevnovského kláštera. V minulosti odléval v Myslkovicích či v Sezimově Ústí i menší umělecké odlitky v podobě bust, reliéfních plaket, klepadel, sošek apod., ale pro současný rostoucí zájem o další zvony předává tyto zakázky svému spolužákovi. Vždyť kapacita našich věží po dvou světových válkách není zvony naplněna ani ze tří čtvrtin. A tak má Michal Votruba do budoucna o práci a rozvoj svých zvonařských kvalit postaráno.

72

Blahopřejeme Congratulations

85 let Ing. Jan Rous, CSc. * 27. ledna 1932 Gratulujeme! 50 let doc. Ing. Iveta Vasková, PhD. * 28. února 1967 Gratulujeme!

Vzpomínáme Commemorations

Vzpomínka na prof. Ing. Luďka Ptáčka, CSc. Za spolupracovníky a přátele Jaroslav Šenberger

Ing. Luděk Ptáček, CSc.

Před 10 lety se dne 15. února 2007 v brněnské obřadní síni rozloučil profesor Karel Stránský za přátele a širokou odbornou společnost s profesorem Luďkem Ptáčkem. Profesor Ptáček se narodil v roce 1935 ve Svratce-Cikánce v okrese Žďár nad Sázavou. V roce 1941 nastoupil povinnou školní docházku na obecné škole ve Svratce. Středoškolské studium

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

zakončil maturitou v roce 1953. V letech 1953 a 1954 pracoval v Poldině Huti SONP Kladno v kovárně jako dělník. Odtud nastoupil v roce 1954 vysokoškolské studium na Strojní fakultě ČVUT v Praze. Po čtyřletém studiu přešel na slévárenskou specializaci Energetické fakulty VUT v Brně, kterou zakončil v roce 1959. Již během studia byl zaměstnán jako asistent u profesora Františka Píška na katedře nauky o materiálu. V roce 1963 nastoupil u prof. Píška jako odborný asistent. V letech 1961 až 1964 absolvoval postgraduální kurz na Matematicko-fyzikální fakultě Univerzity Karlovy v Praze. V roce 1976 zakončil vědeckou aspiranturu obhájením kandidátské dizertační práce. V roce 1984 byl jmenován docentem pro obor fyzikální metalurgie a mezní stavy materiálu. V roce 1991 byl ustanoven do funkce vedoucího tehdejší katedry nauky o materiálu. V letech 2000 až 2003 vedl celý ústav materiálového inženýrství jako jeho ředitel. Během svého působení na vysoké škole byl pověřen vybudováním laboratoří nedestruktivní kontroly materiálů a laboratoří rentgenové strukturní analýzy. Podílel se na projektu zřízení a provozu Ústředního defektoskopického střediska ministerstva školství, které delší dobu sám vedl. V roce 1993 byl v Polské republice jmenován mimořádným profesorem Vysoké školy inženýrské (dnešní Polytechniky Opolské) v Opolí. Profesor Ptáček se podílel na řešení řady grantových projektů i významných úkolů pro průmysl. Byl vedoucím a spoluřešitelem dvanácti státních, fakultních a rezortních výzkumných úkolů. Prof. Ptáček má za sebou bohatou publikační činnost – více než 130 odborných publikací včetně řady článků v časopise Slévárenství a spoluautorství na dvoudílné publikaci Nauka o materiálu. Aktivně také působil ve výborech vědeckých společností, jmenovitě České společnosti pro nové materiály a technologie, České nedestruktivní společnosti a České slévárenské společnosti. Odchodem profesora Ptáčka ztratila česká odborná veřejnost nejen vysoce erudovaného odborníka a pedagoga, ale také skromného, obětavého a charakterního člověka, který měl rád své spolupracovníky i svou práci a získal si srdce celé řady našich čtenářů.


BUĎTE V OBRAZE !

redakce Slévárenství Technická 2 616 00 Brno tel.: 541 142 665, 541 142 664 redakce@svazslevaren.cz slevarenstvi@svazslevaren.cz www.slevarenstvi.svazslevaren.cz

Předplatitelé časopisu Slévárenství obdrží zdarma ročník 2016 na CD ve formátu PDF

vydavatel Svaz sléváren ČR zpracováno v PDF CD obsahuje ročník LXIV, 2016 CD zdarma pro předplatitele

Vydavatel | Editor Svaz sléváren České republiky Ing. Josef Hlavinka, výkonný ředitel Technická 2896/2, CZ 616 00 Brno tel.: +420 541 142 681 svaz@svazslevaren.cz www.svazslevaren.cz

ročník LXIV

Redakce | Editorial office vedoucí redaktorka | chief editor Mgr. Milada Písaříková Technická 2896/2, CZ 616 00 Brno tel.: +420 541 142 665 slevarenstvi@svazslevaren.cz www.slevarenstvi.svazslevaren.cz

Toto CD je zakázáno kopírovat a distribuovat bez souhlasu vydavatele. Veškerá práva vyhrazena.

ROZMĚRY PARAMETERS [mm]

EDIČNÍ PLÁN | SCHEDULE OF EDITIONS články | articles

inzerce | adverts

číslo vyjde publication date

1–2

21.11.2016

02.01.2017

23.02.2017

3–4

16.02.2017

01.03.2017

26.04.2017

Aditivní výroba | Additive manufacturing

5–6

14.04.2017

01.05.2017

27.06.2017

Přesné lití | Investment casting

7–8

15.06.2017

03.07.2017

29.08.2017

Strukturální odlitky | Structural castings

TEMATICKÉ ZAMĚŘENÍ | SPECIAL TOPIC Legované litiny | Alloyed cast irons

01.08.2017

01.09.2017

26.10.2017

11–12

27.09.2017

23.10.2017

14.12.2017

Formovací a jádrové směsi | Moulding and core sands

265 210

170

CENÍK INZERCE | RATE CARD OF ADVERTISEMENTS OBÁLKA | COVER 1. strana | 1st page

2. strana | 2nd page

3. strana | 3rd page

4. strana | 4th page

23 000 Kč ∙ 1 300 €

21 000 Kč ∙ 1 200 €

20 500 Kč ∙ 1 100 €

22 000 Kč ∙ 1 250 €

čb. | black-and-white

čb. + 1 barva b/w + plus 1 colour

bar. | colour

1 A4

12 700 Kč ∙ 800 €

15 800 Kč ∙ 900 €

18 800 Kč ∙ 1 000 € *

1/2 A4

6 400 Kč ∙ 400 €

7 900 Kč ∙ 500 €

9 400 Kč ∙ 700 €

265

297

9–10

54. slévárenské dny – vybrané přednášky 54th Foundry Days—chosen papers

297

uzávěrka | deadline

číslo Issue No

100

85

4 300 Kč ∙ 300 €

5 300 Kč ∙ 400 €

6 300 Kč ∙ 500 €

3 200 Kč ∙ 190 €

4 000 Kč ∙ 250 €

4 800 Kč ∙ 350 €

1/8 A4

1 600 Kč ∙ 100 €

2 000 Kč ∙ 150 €

volně vložený list dodaný zákazníkem | loose inserted sheet

MAGMA GmbH K Vinici 1256 53002, Pardubice Czech Republic +420 773 154 664 p.kotas@magmasoft.cz www.magmasoft.de

125

– 20 500 Kč ∙ 1 100 €

125

1 A4 před nebo za obsahem | preceding or behind the content

170

10 000 Kč ∙ 500 €

170

85

JINÉ | OTHERS * PR článek o rozsahu 1 tiskové čb. strany A4 (max. 6700 znaků) k inzerci formátu 1 bar. A4 PR article of 1 press page (b/w, max. 6,700 characters) when colour 1 A4 ad is ordered

ZDARMA | FREE *

* barevné provedení PR článku (1 A4) | colour version of the PR article

5 000 Kč ∙ 300 €

* každá další tisková strana PR článku navíc (čb.) | each extra page of PR article (b/w)

5 000 Kč ∙ 300 €

překlad (1 normostrana) | translation (1 standard page)

500 Kč ∙ 30 €

265

Schopnost predikce kvality odlitků posílí vaši spolupráci se zákazníky a má výrazný vliv na jejich důvěru ve vás.

1/3 A4 1/4 A4

210

297

Procesy při výrobě odlitků mohou být předem vypočítány a optimalizovány. Simulace zajišťuje transparentnost, prohloubí znalosti a poskytuje základ pro správná rozhodnutí.

75

velikost | size

145

UVNITŘ | INSIDE

70

55


S

SLÉVÁRENSTVÍ č. 1– 2 / 2017

Í V 16 ST 20 N D E C ÁR V LÉ

Vysoce účinné nátěry pro formy a jádra.

1–2/2017

VŠEM SLÉVAČŮM ŠŤASTNÝ NOVÝ ROK.

Foseco. Přidej se k nám. Tel.: +420 558 307 511/ www.foseco.cz

Legované litiny

A ať se práce daří!

Slevarenstvi 1-2 2017  
Slevarenstvi 1-2 2017