STRUKTURÁLNÍ ODLITKY
I. Nová – J. Machuta
V ý r o b a s t r u k t u r á l n í c h o d l i t k ů ze s l i t i n h l i n í ku
karoserie lisované z hliníkových plechů. Uvádí se, že hliníkový prostorový rám luxusní limuzíny Audi A8 má hmotnost 249 kg, což je zhruba o 200 kg méně, než je obvyklá hmotnost ocelové karoserie automobilu stejné velikosti; v případě karoserie malého modelu A2 uvádí Audi úsporu hmotnosti 43 % [2]. U sportovních vozů (např. Audi R8, Lamborghini Gallardo, Ferrari 360 a F430) je výše popsaný způsob konstrukce navíc výhodný tím, že povrchové hliníkové díly lze snadno nahradit díly z plastů nebo kompozitů, např. v případě výroby omezené série těchto vozů s požadavkem na ještě nižší hmotnost (např. Ferrari 430 Scuderia) nebo při přestavbě závodních vozů. M e t a l u r g i e a t e c h n o l o g i e s t r u k t u rá l n í c h d í l ů v y rá b ě nýc h t l a kov ý m l i t í m V posledních letech byly ve světě vyvinuty i nové slitiny hliníku, které mají uplatnění při výrobě strukturálních odlitků. Samotná metalurgická příprava slitin hliníku vyžaduje pro výrobu strukturálních odlitků velkou pozornost. Hlavní je rafinace taveniny před jejím odléváním. Během přípravy taveniny se musí věnovat patřičná pozornost při dodržování technologického postupu; jakékoliv porušení postupu se projeví ve zmetkovitosti odlitků ve slévárně, popř. i dalších operacích. Slévárna výroby strukturálních odlitků musí vytvořit a dodržovat přísný technologický postup přípravy taveniny již od volby vhodného tavicího zařízení. Jako vhodné tavicí zařízení pro tuto technologii lze považovat plynové pece, které jsou schopné vytvářet pro tavení mírně redukční atmosféru. Značná pozornost se musí věnovat i vyprazdňování tavicího zařízení, kdy se musí důkladně vyčistit jeho stěny, dno i případné kanály. Současně je důležité, aby byly odstraněny všechny nečistoty a oxidy typu Al2O3. Vypouštěcí kanálky, popř. hubice, by se měly po očištění natřít ochrannými a izolačními nátěry. Diskutabilní je poměr připra-
vované vsázky 40 : 60 (vratný materiál : nové housky). Tento poměr je nutno ve slévárně strukturálních odlitků nejprve alespoň empiricky odzkoušet. Při použití vratného materiálu vzniká nebezpečí propalu prvků, čímž tavenina mj. ztrácí slévárenské vlastnosti. Materiály v tavicí peci musí být uloženy volně, protože při těsném uložení může dojít v důsledku vyšších hodnot součinitele tepelné roztažnosti kovových materiálů k porušení vyzdívky tavicí pece. Při výrobě strukturálních odlitků musí být slévárenský materiál vsázený do pece suchý, zbavený mastnoty a všech kovových i nekovových nečistot. V těchto případech je metalurgická příprava taveniny obzvláště významná. Z hlediska chemického složení musí byt použita předepsaná slitina, která je určena pro odlévání. Pokud se používá vratný materiál, je třeba sledovat jeho kvalitu. Za nej-
Obr. 3. Strukturální odlitky v automobilu Daimler AG v karoserii nové třídy C konzoly a vzpěry věže tlumičů (1, 2), zadní boční díly (3, 4), držáky zadních tlumičů (5, 6) a příčná vzpěra nad zadní nápravou (7) Fig. 3. Daimler AG structural castings in the new C-type body of the suspension and suspension struts (1, 2), rear side panels (3, 4), rear shock absorbers (5, 6) and crossbar above the rear axle (7)
kvalitnější slitiny hliníku lze považovat profily, které jsou vyráběny nekonvenčními technologiemi. Nejkvalitnější slévárenské slitiny hliníku dodávají hutě, protože mají nízký obsah nečistot, rozpuštěných plynů a garantované chemické složení, jsou ale nejdražšími vsázkovými surovinami. Housky vyráběné z nejrůznějších zdrojů a surovin různorodého složení obsahují větší množství nečistot a přísadových prvků, slitina je pro výrobu strukturálních odlitků velmi nekvalitní a lze očekávat výskyt vad odlitků.
Obr. 1. Karoserie automobilu Audi A8 s vyznačením strukturálních dílů (červená) [10] Fig. 1. Audi A8 car body with designated structural parts (red) [10]
Obr. 2. Strukturální odlitek, výztuha automobilu Alfa Romeo, hliníková slitina Silafont 36 (AlSi10Mn Mg) [3] Fig. 2. Structural casting, Alfa Romeo automobile reinforcement, Silafont 36 aluminium alloy (AlSi10MnMg) [3]
Obr. 4. Rám luxusního modelu Audi A8 [10]; modrá – hliníkové profily, zelená – hliníkové výlisky, červená – strukturální odlitky Fig. 4. Space Frame luxury model Audi A8 [10]; blue —aluminium profiles, green — aluminium mouldings, red—structural castings
Obr. 5. Vyloučeniny Al5FeSi (jehlice) ve struktuře slitiny hliníku s křemíkem (vlevo) struktura slitiny AlSi9Cu3(Fe) (vpravo) [4] Fig. 5. Needles Al5FeSi in the Al-Si alloy mictostructure (left); precipitations Al5FeSi, Al15(Fe,Mn)3Si2, Al2Cu, eutectic Si, in the AlSi9Cu3(Fe) alloy microstructure (right) [4]
214
S l é vá re ns t v í . L X V . č e r v e n e c– s r p e n 2017 . 7– 8