O D L I T K Y Z E SL I T I N N E Ž EL E Z N ÝCH KOV Ů
D. B r i c í n – A . K ř í ž – M . H á l a
P r o b l e m a t i k a o d l é v á n í d r o b ný c h d í l ů p r o h u d e b n í p r ů m y s l
Problematika odlévání drobných dílů pro hudební průmysl Problematic of casting of small parts for music industry Received: 04.02.2016 Accepted: 22.02.2016 669.356 : 621.74.045 : 681.8 brass—investment casting—musical instruments
The following ar ticle deals with the problems that have been solved in cooperation with Czech producer of wind instrument s AMATI DEMAK Ltd. based in the Kraslice. In cooperation with this company the problems associated with casting of small castings such as clamps for musical instrument s were solved. About this issue and proposed solutions will be discussed in the ar ticle below.
Ú vo d Pozornost článku je zaměřena na odlévání drobných odlitků metodou lití na vytavitelný model, kterou využívají ve společnosti AMATI DEMAK, s. r. o., k výrobě dílů, které po sestavení tvoří systém klapek. Historie společnosti AMATI DEMAK, s. r. o., se datuje již do osmnáctého století, kdy houslařský cech sídlící v Kraslicích a jejich blízkém okolí začal vyrábět kromě smyčcových nástrojů také nástroje dechové. V současné době je výroba v této firmě rozdělena do dvou závodů. První závod sídlí v Hradci Králové, kde se vyrábějí cylindrové dechové nástroje. Druhý hlavní závod sídlí v Kraslicích, kam je soustředěna výroba dřevěných a plechových perinetových dechových nástrojů. Pro všechny tyto dechové nástroje jsou zde vyráběny drobné odlitky metodou lití na vytavitelný model. Těmito odlitky jsou klapky různých typů a provedení (obr. 1). Kov je taven v indukční vakuové peci Inductoterm a odléván do vakua, do stromečku vytvořeného voskovou formou v sádrové směsi. Během dalšího zpracování těchto odlitků, mezi které patří omílání, broušení nebo ohýbání do správných tvarů, docházelo k detekci různých vad, pro které byly odlitky vraceny zpět do slévárny. Prvním krokem v řešení problematiky vad v drobných odlitcích byla identifikace a roztřídění vad. K tomuto účelu posloužily metody nedestruktivního a destruktivního testování, kde za pomoci rentgenu, světelné a elektronové mikroskopie byly vady nalezeny a popsány. Dalším krokem byl návrh vhodného řešení. Navrhované řešení muselo zajistit zachování geometrie odlévaných odlitků – klapek. Tato podmínka byla dána komplikovaností soustav klapek u některých nástrojů, kdy při změně jejich geometrie by muselo být změněno i tělo hudebního nástroje. Díky této okrajové podmínce se návrh řešení soustředil na jiné parametry, které mohly během odlévání zapříčinit vznik defektů v odlitcích. Jednalo se především o změny v nálitkování, změny v umístění odlitků na licím kůlu a návrh nových slitin pro výrobu odlitků. Komplexní řešení problematiky bylo navrženo za pomoci simulačního softwaru ProCAST společnosti MECAS ESI, s. r. o. Hlavním důvodem použití tohoto softwaru bylo urychlení rozhodovacího procesu a zkrácení výpočetních časů spojených s návrhem nových variant řešení. Posledním krokem bylo ověření vhodnosti navrhovaných řešení přímo ve výrobě, kdy na základě výsledků simulačních výpočtů byly pozměněny licí systémy jednotlivých odlitků a došlo ke zkušebnímu odlití nově navržených slitin kovů. Ře š e n á p r o b l e m a t i ka
Ing. David Bricín Západočeská univerzita v Plzni, katedra materiálu a strojírenské metalurgie University of West Bohemia in Pilsen, Department of material science and technology
prof. Dr. Ing. Antonín Kříž Západočeská univerzita v Plzni, katedra materiálu a strojírenské metalurgie University of West Bohemia in Pilsen, Department of material science and technology
Ing. Miroslav Hála, CSc. Západočeská univerzita v Plzni, katedra materiálu a strojírenské metalurgie University of West Bohemia in Pilsen, Department of material science and technology
90
S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4
Prvním úkolem byl popis vad, které se v odlitcích vyskytovaly. K zachycení a popisu těchto vad byly použity metody optické a elektronové mikroskopie. Mezi vady, které se nejčastěji v odlitcích vyskytovaly, patřily řediny (obr. 2) a staženiny. Tento typ vad byl spojen s nízkou dosazovací schopností tekutého kovu do objemu odlitku, kvůli čemuž v odlitku během tuhnutí vznikaly řediny. Obecně platí, že ke vzniku ředin může docházet vlivem špatně umístěného vtoku, špatné geometrie odlitku, špatně zvoleného typu nálitků, příliš vysoké teploty lití, špatně zvolené slitiny k odlévání nebo vlivem neusměrněného tuhnutí odlitku. Zde byl vznik těchto vad spojen s geometrií odlitku a s umístěním zářezů, které kov přiváděly do jejich objemu. Kromě ředin a staženin byly v odlitcích pozorovány i jiné typy povrchových a vnitřních vad, ty se však objevovaly náhodně, a proto se řešení problematiky soustředilo na odstranění ředin