{' '} {' '}
Limited time offer
SAVE % on your upgrade.

Page 18

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

a dalších) nalézt místa v odlitku, ve kterých dojde s nejvyšší pravděpodobností k výskytu ředin a staženin. Přesnost získaných výsledků se odvíjí také od přesnosti vytvořeného 3D modelu a jeho způsobu zasíťování, kdy pro přesnější určení místa s výskytem vad v odlitku je nutné zvolit hustší síť, což ale vede k prodloužení výpočetních časů. Pro vyřešení popisovaného problému bylo navrženo několik možných variant. Jedním ze zásadních návrhů byla změna odlévané bronzové slitiny a její nahrazení jinou slitinou, která by měla obdobné vlastnosti jako slitina používaná, avšak nevykazovala by tak vysoké procento pórovitosti po ztuhnutí. Další navrhovanou variantou byla změna v umístění zářezů přivádějících tekutý kov do odlitků, změna jejich velikosti průřezu, případně změna jejich tvaru a počtu. Kromě výše uvedených variant řešení problematiky byl dále posuzován vztah mezi vzdálenosti odlitků na licím kůlu, licí teplotou a teplotou předehřevu formy před odlitím kovu. H o d n o c e n í n av r h ova nýc h ř e š e n í Každá z navrhovaných variant určitým způsobem ovlivnila vnitřní jakost odlitků. Dle předpokladu nejméně vnitřní jakost odlitků ovlivňovalo jejich uspořádání na licím kůlu, kde bylo možné docílit snížení vnitřní pórovitosti výrobků jejich rovnoměrným rozložením v ose licího kůlu. Byly simulovány různé varianty rozložení odlitků; například bylo simulováno odlévání různých typů odlitků (klapek) na jednom licím kůlu nebo stejných odlitků, přičemž se měnila jejich vzájemná vzdálenost. Tyto simulační výpočty potvrdily, že je výhodnější při odlévání většího množství odlitků na jednom licím kůlu odlévat najednou odlitky stejného typu, kdy je teplotní pole v okolí odlitků rovnoměrné bez teplotních gradientů. Na obr. 3 je zachycen stav vnitřní jakosti odlitku při simulaci různé vzájemné vzdálenosti. Ze snímku simulačních výpočtů je patrné, že vzdálenost odlitků nehraje výraznou roli při řešení jejich vnitřní jakosti. Daleko významnější roli v řešené problematice hraje technologické umístění zářezů, jejich tvar, velikost a počet. Cílem zářezů je přivádět dostatečné množství kovu do objemu odlitků, a to po dostatečně dlouhou dobu, aby nedocházelo k tvorbě staženin, které vznikají, pokud je přívod kovu do objemu odlitku předčasně ukončen. Při simulaci vlivu zářezů na jakost odlitků byl posuzován stav odlitků při použití různého tvaru zářezu, kdy byla porovnávána pórovitost odlitku při použití zářezu kruhového profilu a při použití čtvercového profilu s tím, že byly simulovány varianty, při kterých byl kov přiváděn jedním i více zářezy do různých míst v odlitku. To, která varianta byla výhodnější, záviselo na geometrii odlitku. U všech odlitků bylo výhodné využívat čtvercové profily zářezů, které jsou schopny přivést větší množství kovu za stejný časový úsek než zářezy kruhového profilu, ačkoliv je výroba čtvercových zářezů náročnější. Dále bylo zjištěno, že u odlitků jednodušších tvarů je výhodnější přivádět kov do odlitku za pomoci jednoho objemnějšího zářezu, jelikož při použití více zářezů, které přivádějí stejné množství kovu za časový úsek jako zářez objemnější, vzniká v jejich blízkosti pórovitost. Tato pórovitost vzniká kvůli snížené dosazovací schopnosti kovu zářezy v závěrečné fázi odlévání, kdy tyto zářezy nedovolí dosazovat do objemu odlitku dostatečné množství kovu, a tím vyrovnávat objemové změny, jež jsou spojeny s tuhnutím odlitku. Na obr. 4 je uveden praktický příklad jednoduchého odlitku, u kterého byl kov přiváděn pomocí dvou zářezů. Na obr. 4 je vyznačeno místo s pórovitostí a výsledky simulačních výpočtů, které potvrzují pórovitost v tomto místě a které jsou

92

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

porovnány s výsledky simulačních výpočtů, při nichž byl použit k plnění odlitku jeden zářez o stejné dosazovací schopnosti. Z jejich porovnání je patrné, že nižší pórovitost u odlitku lze docílit správným umístěním zářezů, jejich velikostí a profilem. Kromě výše uvedených parametrů, které ovlivňují jakost odlitků, byl rovněž posuzován vliv odlévané slitiny. V hudebním průmyslu jsou k odlévání používány slitiny na bázi mědi. Jedná se o vícesložkové mosazi a bronzy. Od těchto materiálů je požadována dobrá slévatelnost, opracovatelnost ručními nástroji – pilníky, vysoká pevnost v ohybu a stálost rozměrů. Při odlévání kovu nesmí docházet k reakcím s materiálem formy, která by vedla k povrchové pórovitosti odlitku a k segregaci prvků, například olova, čímž by na povrchu mohly vznikat výpotky. Protože u odlitků v hudebním průmyslu je požadována vysoká jakost povrchu odlitku, byla pozornost věnována slitinám, jejichž chemické složení se blíží eutektickým koncentracím. Z tohoto důvodu byly vybírány takové slitiny, u nichž je rozdíl mezi teplotou solidu a likvidu minimální. U těchto slitin je předpoklad, že výskyt pórovitosti bude v jejich objemu koncentrován do středu odlitku, zatímco u slitin s velkým rozestupem mezi těmito teplotami dochází k výskytu pórovitosti v jejich celém objemu, jak je uvedeno na obr. 5 v případě porovnávaných slitin mosazí. Při simulačních výpočtech byly zkoušeny různé slitiny nejen na bázi mědi, ale i na bázi hliníku nebo zinku. Cílem bylo nalézt vhodné slitiny s nízkým výskytem pórovitosti. Ty, které byly navrženy za pomoci simulačního softwaru, byly poté odlity a jejich pórovitost byla ověřena pomocí metalografických analýz. Na základě získaných výsledků byla potvrzena správnost simulačních výpočtů s možností aplikace výsledků v praxi. Z ávě r Cílem tohoto článku bylo seznámit aplikační sféru s řešenou problematikou odlévání drobných odlitků v hudebním průmyslu. Většina problémů, které se zde vyskytují, je spojena s technologičností konstrukce odlitků. Zásadní vliv na jejich jakost má správná konstrukce plnicího systému (množství zářezů, jejich umístění, tvar a velikost). Jakost odlitků rovněž ovlivňuje odlévaná slitina, kdy při její špatné volbě může docházet k interakci kovu s formou a povrch odlitků bude vysoce porézní (obr. 6). Ve všech uvedených případech může vhodný simulační software technologovi pomoci s nalezením rychlého a spolehlivého řešení – optimalizovat konstrukci licí soustavy a pomoci s volbou vhodné slitiny, a tím docílit vysoké jakosti odlitků. L i t e ra t u ra [1]

[2]

[3] [4]

[5]

HORÁČEK, M.: Výroba přesných odlitků: Výroba přesných odlitků technologií vytavitelného modelu. Digitální knihovna VUT Brno. [Online] 2009. [Cit. 12. 12. 2013.] http://ust.fme.vutbr.cz/ slevarenstvi/opory.html. HORÁČEK, M.: Technologie vytavitelného modelu. Ústav strojírenské technologie. [Online] 2009. [Cit. 10. 12. 2013.] ust.fme. vutbr.cz/slevarenstvi/.../technologie-vytavitelneho-modelu. pdf &oe=utf-8&rls=org.mozilla:cs:of. GRÍGEROVÁ, T.; R. KOŘENÝ; I. LUKÁČ: Zlievárenstvo neželezných kovov. Praha: Nakladatelství technické literatury, 1988. OTÁHAL, V.: Vady odlitků, atlas vad železné a neželezné slitiny. Technicko-ekonomické poradenství, MetalCasting and Foundry Consult, Otáhal Vlastislav, Brno. PLACHÝ, J.; B. BEDNÁŘ; M. NĚMEC: Teorie slévání. Vyd. 4. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2002. ISBN 80-010-2471-7.

Recenzenti / Peer-reviewers: Ing. Ivo Lána, Ph.D. prof. Ing. Iva Nová, CSc.

Profile for INA SPORT spol. s r.o.

Slevarenstvi 3-4 2016  

Slevarenstvi 3-4 2016  

Profile for inasport