STRUKTURÁLNÍ ODLITKY
B . B r y k s í St u n o v á
L i t é s t r u k t u r n í d í l y – ko n s t r u kč n í, m e t a l u r g i c ké a t e c h n o l o g i c ké a s p e k t y v ý r o b y
Tab. I. Mechanické vlastnosti vybraných slitin pro strukturní díly a specifické aplikace tlakových odlitků [2], [3] Tab. I. Mechanical properties of chosen alloys for structural parts and specific application of die castings [2], [3] Slitina
složení
stav
mez kluzu Rp0,2 [MPa]
mez pevnosti Rm [MPa]
tažnost A [%]
tvrdost [HBW] 55–80
Silafont-09
AlSi9
F
120–180
240–280
4–8
Silafont-36
AlSi10MnMg
F
120–150
250–290
5–11
75–95
Silafont-36
AlSi10MnMg
T6
210–280
290–340
7–12
90–110
Silafont-36
AlSi10MnMg
T5
155–245
275–340
4–9
80–110
Silafont-36
AlSi10MnMg
T4
95–140
210–260
15–22
60–75
Silafont-36
AlSi10MnMg
T7
120–170
200–240
15–20
60–75
Silafont-38
AlSi10MnMgZn
F
140–160
270–300
3–7
Silafont-38
AlSi10MnMgZn
T6 do vody
230–270
300–345
6–9
Silafont-38
AlSi10MnMgZn
T6 na vzduchu
180–200
250–275
8–10
AlMg5Si2Mn
F
140–220*
220–340*
8–18*
Aural-2
Magsimal-59
AlSi10Mg
T7
120
180
10
Aural-5
AlSi7Mg
T5
135
200
8
Castasil
AlSi9Mn
F
120
210
7
* dle tloušťky stěny
stronciem dodaným ve vhodné předslitině. Samozřejmostí je kvalitní čištění taveniny a odplynění, které může být i vícestupňové. Vhodná je filtrace při přelévání k odstranění oxidů, karbidů a dalších nečistot, což napomůže dosažení vyšších hodnot mechanických vlastností. Rychlé měření chemického složení a kontrola kvality taveniny in situ přispívají ke snížení prostojů a minimalizaci znehodnocení taveb. S aplikací speciálního materiálu také souvisí snaha o snížení množství ztrátového kovu ve stěrech. Te c h n o l o g i e I vlastní technologický proces tlakového lití má svá specifika. Udržovací dávkovací pec může být vybavena sekundárním odplyněním pomocí probublávacích tvarovek. Je nutné použít dávkovací pec s přesným a opakovatelným dávkováním, nezávislým na evakuaci. Kov je dávkován shora a dávkování do komory by nemělo být turbulentní. Kov je dávkován při předepsané teplotě a je nutné předejít předčasnému tuhnutí kovu k dosažení požadované struktury. Předpokladem je také absence oxidace k dosažení homogennější struktury a tím větší tažnosti materiálu [8]. Vzhledem k charakteru strukturních dílů se často používají stroje o větší uzavírací síle, které bývají často dvoudeskové. Obecně lze ale použít jakýkoliv tlakový licí stroj s řízením v reálním čase, což zajistí stabilní parametry a konzistentnost procesu. Zásadní je správný návrh konstrukce formy včetně temperačních a chladicích kanálů, respektující charakter odlitku a typ slitiny. Odlévá se do utěsněných forem (obr. 9) k vyvození maximální evakuace. Vakuum je hluboké a bývá dvoustupňové, evakuována není pouze forma, ale i komora. Vakuum je ovládáno „off-the-shelf“ ventily nebo vlnovci. Důležitý je postřik jak z pohledu řízení teplotního pole formy, minimalizace času cyklu, tak i z hlediska minimalizace rizika zachycení plynů v odlitku. Nedílnou součástí výrobního procesu se u strukturních dílů stává tepelné zpracování, které dříve v tlakových slévárnách nebylo běžné – z důvodů potenciálního výskytu puchýřů na povrchu odlitků vlivem zachycení rozpuštěného vodíku v rych-
220
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
le tuhnoucím odlitku, ale i z jiných důvodů (nepotřebnost, určitá míra zachycení nerovnovážného přesyceného tuhého roztoku a předpoklad jeho přirozeného vytvrzení atd.). Nejčastěji je na strukturních dílech prováděn režim komplexního tepelného zpracování T6 – rozpouštěcí žíhání a umělé stárnutí. Lze také aplikovat režimy T4 (rozpouštěcí žíhání a vytvrzení za studena), T5 (umělé stárnutí bez rozpouštěcího žíhání), T7 (komplexní tepelné zpracování s přestárnutím), nebo ponechat ve stavu F (bez TZ). Jak již bylo uvedeno výše, vzhledem k častému plošnému charakteru strukturních dílů bývají odlitky často po tepelném zpracování rovnány. To se děje pomocí speciálních přípravků k uchycení dílu s následným, většinou rázovým dosažením plastické deformace k zajištění potřebného tvaru.
Z ávě r Lité strukturní díly představovaly výzvu, která byla vyslyšena. Zjednodušení montáže sestav a celkové snížení počtu operací výroby karoserie přináší nesporné výhody. Je však nutné uvést i určité nevýhody litých strukturních dílů, kam bezesporu patří zejména jejich recyklace, ale také třeba rostoucí poptávky po primárních slitinách a s tím související ekologické aspekty. Jen budoucnost ukáže, zda byla tato cesta správná. Zatím nelze než popřát slévárnám, které tuto výzvu vyslyšely, aby se jí zhostily se ctí a aby se jim dařilo. L i t e ra t u ra [1] BECKER, M.; L. KALLIEN; T. WEIDLER: Production of magnesium die castings with hollow structures using gas injection technology in the hot chamber die casting proces. Die casting congress & exposition. NADCA, 2015. 10 s. [2] Webové stránky firmy Rheinfelden: http://rheinfelden-alloys.eu/en/alloys/silafont/ [cit. 28.08.2016]. [3] Webové stránky firmy Magna, dostupné z: http://www. magna.com/docs/default-source/Body-Chassis-Systmes/ cosma _ c as ting _ bro chure _ english _web _ver sion. pdf?sfvrsn=2 [cit. 28.06.2017]. [4] Webové stránky firmy Comest, dostupné z: http:// comestgroup.it/products/cars/structural-parts.html [cit. 28.06.2017]. [5] Webové stránky Carscoops, dostupné z: http://www. carscoops.com/2015/04/cadillac-engineer-travis-hester-spills.html [cit. 28.06.2017]. [6] Webové stránky Trucktrend: http://www.trucktrend.com/ features/1504-building-the-2015-ford-f-150-safe-and-strong/#photo-01[cit. 28.06.2017]. [7] MAJ, M.; J. QUINN: Ultra Large Castings For Lightweight Vehicle Structures. https://energy.gov/sites/prod/files/2014/03/f13/lm_18_quinn.pdf. [cit. 28.06.2017]. [8] Webové stránky firmy Bühler, dostupné z: http://www. buhlergroup.com /global/en/downloads / Brochure_ Structural_EN.pdf [cit. 28.06.2017]. Recenzentka l Peer-reviewer: prof. Ing. Iva Nová, CSc.
