Z E Z A H R A N I ČN Í CH Č A S O P I SŮ / U M ĚL ECK É O D L I T K Y
Z e z a h r a n i č n í c h č a s o p i s ů / U m ě l e c ké o d l i t k y
zejména na mostu ventilů v místě sání a výfuku na hlavě válců, což je spojeno s problémy vzniku trhlin za tepla. Proto autoři z Kanady obrátili pozornost ke slitinám z rodiny 201 a A/B206, které jsou na bázi Al-Cu a jsou mnohem odolnější při namáhání vysokými teplotami a tlaky. Bylo připraveno šest verzí slitiny 224.0 se specifikací: Si: ≤ 0,10 %; Fe: 0,12–0,15 %; Cu: 3,5–4,7 %; Mn: 0,20–0,50 %; Ti: 0,2–0,25 %; Zr: 0,15 %; V: 0,16–0,22 %; Mg: 0–0,1–0,15 %. Tavení, odplynění, lití a tepelné zpracování je v článku detailně popsáno. Těchto šest verzí slitiny 224.0 bylo porovnáno s osmi slitinami A356 předcházejích čtyř generací. Výsledky pevnosti v tahu, tažnosti a indexu kvality jsou uvedeny v tabulkách pro teploty 20, 250 a 300 °C. Výsledky pevností v tahu u slitin na bázi Al-Si a Al-Cu při teplotě prostředí jsou si podobné a kolísají v rozmezí od 200 do 350 MPa. Při pracovních teplotách 250 °C jsou to již podstatné rozdíly. Variace slitiny 224 s 0,15 % Mg dosahuje po tepelném zpracování (T7) nejvyšší pevnosti v porovnání s dalšími slitinami (393 MPa / 20 °C, 191 MPa / 250 °C), slitiny Al-Si při těchto teplotách mají pevnosti v tahu o 100 MPa nižší. Hořčík akceleruje rychlost precipitační reakce Al-Cu(Mg) systému. Pro všechny zkoušené teploty se index kvality podstatně zvětšuje, když se obsah Cu zvyšuje z 3,6 do 4,6 %. Slitiny 224 s přídavky disperzních částic zajišťují vynikající creepovou pevnost, která je podobná slitinám 319 u porovnatelného zatížení a teplotě. (Zkrácený překlad článku – přednášky 14-008 na Metalcasting kongresu AFS, 2014 – z časopisu Modern Casting, 2015, č. 3, s. 45–50.)
Kompozity s kovovou matricí pro odlitky přesného lití Investment casting metal matrix composites P. Mikkola, B. Willson Hitchiner Manufacturing, New Hampshire, OʼFallon Casting, Missouri Kompozity s kovovou matricí (KKM) jsou stále na začátku evoluční křivky vývoje kovových materiálů. Důvodem je podstatná podmínka stability a spolehlivosti procesu. Průmysl si navíc nepřál dodatečné náklady při výrobě odlitků z to-
74
hoto materiálu. Přesto nižší hmotnost, tuhost a otěruvzdornost se stávají většími hodnotami v mnoha odvětvích průmyslu, např. v dopravě velké množství brzdných rotorů, pístů, řídicích třmenů, zrcadel teleskopů aj. Přesné odlitky „near-net-shape“ složitých tvarů vyráběné pomocí vytavitelného modelu jsou nejvhodnější, navíc eliminují problém sekundárního obrábění, a tím snižují cenové náklady tohoto materiálu. KKM odlitky ze slitiny hliníku A359 / / karbid křemíku mohou být vyráběny s objemovou koncentrací 20, 30 a 40 % karbidu křemíku a tepelně zpracovávány pro speciální aplikace. Spojení mezi částicemi SiC a hliníkovou matricí je důležitý předpoklad, proto se prodávají předslitinové ingoty s požadovaným procentním zpevněním a metalurgickou vazbou mezi mateřským kovem a velikostí doporučených částic. Tažnost a lomová houževnatost se zmenšují s množstvím SiC v KKM, hodnoty jsou často lepší než u jiných alternativních metod pro dosažení tuhosti a tepelných vlastností. Je to proto, že větší obsahy částic jsou v odlitém stavu, materiál má více keramický charakter s nižší únavovou životností a křehkým porušením bez plastické deformace. Tekutost hliníkových KKM slitin se snižuje se zvýšením koncentrace SiC, potíže úspěšného odlévání se zvětšují. Je podstatné minimalizovat turbulence v tavenině a během plnění formy. Při vysokých obsazích SiC je doporučováno izostatické lisování za horka k eliminaci podpovrchových pórů. Výhody výroby odlitků z lehkých KKM jsou: zvýšení meze kluzu a pevnosti v tahu při teplotě okolí při zachování minimální tvárnosti a tuhosti, zvýšení creepu při vyšších teplotách ve srovnání s konvenčními slitinami, zvýšení meze únavy při vyšších teplotách, zlepšení odolnosti proti termošokům, zlepšení korozivzdornosti, zvýšení modulu pružnosti, redukce tepelné roztažnosti a tepelné vodivosti. Přesné lití „near-net-shape“ nabízí unikátní možnosti pro ekonomickou výrobu KKM. V článku jsou zobrazeny tenkostěnné odlitky těles a zrcadel teleskopů, včetně jejich mikrostruktur ze slitiny KKM 30. (Zkrácený překlad článku z časopisu Modern Casting, 2015, č. 1, s. 29–33.) Zpracoval: prof. Ing. Karel Rusín, DrSc.
S l é vá re ns t v í . L X I V . l e d e n – ú n o r 2016 . 1–2
Umělecké odlitky Art castings
Stříbrná nádoba „cha“ Vyrobena v 5. roce vlády císaře Zhi Zhenga z dynastie Yuan (1345 př. n. l.) Délka: 20 cm, výška: 18 cm, hmotnost: 616 g Materiál: stříbro
„Cha“ je druh plavidla zhotoveného ze dřeva nebo bambusu. Nádoba cha byla vyrobena Zhu Bishanem, mistrem řemesel dynastie Yuan, a jejím námětem je příběh, v němž nesmrtelný stařík připlul na prámu k nebeské řece (Mléčná dráha – stříbrná řeka ve starověkých čínských legendách). Nádoba má tvar kořene letitého stromu a může sloužit k nalévání vína. Nesmrtelný stařík působí dojmem nadpřirozené bytosti, v pravé ruce drží otevřenou knihu a zdá se, jako by z ní četl nahlas. Tento výjev vypadá jako tradiční čínský trojrozměrný obraz a působí opravdu poeticky. Celá nádoba byla odlita ze stříbra. Plavidlo i tělo muže bylo odlito jako jeden kus a hlava muže, ruce a boty se vzory obláčků byly odlity zvlášť a k tělu přiva-