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

Page 8

O D L I T K Y Z E SL I T I N N E Ž EL E Z N ÝCH KOV Ů

B . B r y k s í St u n o v á – D. H e n z l S l i t i ny h l i n í ku p r o p í s t y s p a l o v a c í c h m o to r ů a ko m p r e s o r ů

Slitiny hliníku pro písty spalovacích motorů a kompresorů Aluminium alloys for combustion engines and compressors pistons Received: 22.02.2016 Received in revised form: 08.03.2016 Accepted: 09.03.2016 669.715 : 669.017 : 669.011 : 621.875 Al alloys— chemical composition—metallurgy—heat treatment

Specific applications of aluminium castings, such as combustion engines pistons or compressor pistons and especially top castings of aircraf t pistons, require specific manufac turing approach. Raw material with specific chemical composition and purit y is on the beginning and fur ther follow it s metallurgical treatment up to the casting process, heat treatment and machining of castings. This contribution shows the prac tise of pistons produc tion in the foundr y ALMET, a. s., that is specialized in complex produc tion of combustion engines pistons or compressors pistons.

Ing. Barbora Bryksí Stunová, Ph.D. ČV U T v Praze, Fakulta strojní, Ústav strojírenské technologie, skupina slévání C z e c h Te c h n i c a l U n i v e r s i t y i n P r a g u e, Fa c u l t y o f M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g , D e p a r t m e n t o f M a n u f a c t u r i n g Te c h n o l o g y, G r o u p o f F o u n d r y Te c h n o l o g y

Ing. David Henzl A L M E T, a . s . ( j o i n t - s t o c k c o m p a n y ) , Hradec Králové

82

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

Ú vo d Specifické aplikace odlitků ze slitin hliníku, jako jsou písty spalovacích motorů nebo kompresorů a zejména pak špičkové odlitky pístů do motorů letadel, vyžadují zvláštní přístup při jejich výrobě, ať už jde o vlastní materiál z pohledu chemického složení a čistoty, o jeho metalurgické zpracování, technologii odlévání až po procesy tepelného zpracování a obrábění. Tento článek je věnován výrobě odlitků pístů ve slévárně královéhradecké společnosti ALMET, a. s., která se specializuje na kompletní výrobu pístů do spalovacích motorů a kompresorů. C h e m i c ké s l o ž e n í Pro zmíněné specifické aplikace, jako jsou písty spalovacích motorů nebo kompresorů, se používají zejména siluminy s vyšším obsahem křemíku a s obsahem charakteristických legur kvůli lepším mechanickým, fyzikálním a užitným vlastnostem ve srovnání s běžnými slévárenskými slitinami Al-Si. Mezi tyto vlastnosti lze zařadit obecně vyšší mez kluzu a pevnosti i za zvýšených teplot, vyšší tvrdost, nižší součinitel tepelné roztažnosti, vyšší součinitel tepelné vodivosti a například lepší kluzné vlastnosti či odolnost proti opotřebení, při zachování dobrých slévárenských vlastností. Typické jsou slitiny eutektického až nadeutektického složení, ale obecně lze říci, že obsah křemíku v těchto slitinách variuje od 10 do 25 %. Tyto slitiny jsou oproti jiným slévárenským siluminům legovány zejména niklem, mědí a hořčíkem v různém poměru, což od sebe jednotlivé typy slitin odlišuje. Nikl bývá přítomen převážně v kombinaci s mědí a v těchto slitinách zapříčiňuje nižší součinitel teplotní roztažnosti a zlepšení mechanických vlastností i za vyšších teplot [1]. Jeho obsah však zhoršuje slévárenské vlastnosti. Měď obecně zvyšuje pevnost, tvrdost a obrobitelnost na úkor slévatelnosti a odolnosti proti korozi a zvětšuje sklon k tvorbě trhlin za tepla [1]. Hořčík v těchto slitinách vždy v kombinaci s niklem nebo s niklem a mědí zvyšuje pevnost a tvrdost po tepelném zpracování vlivem precipitačního vytvrzení. Překvapivě mají tyto slitiny povolen poměrně vysoký obsah železa. Kromě prvků definovaných v normě ČSN EN 1706 je u některých slitin navíc definován obsah např. vápníku, sodíku, kobaltu, vanadu a zirkonia. Tyto a další legující, doprovodné a nežádoucí prvky jsou pak specifikovány jednotlivými normami či odběrateli, což dává vzniknout poměrně široké škále materiálových předpisů (tab. I a II). Samotná norma ČSN EN definuje pouze dvě slitiny tohoto typu – slitinu EN AC-48 000 (EN AC-AlSi12CuNiMg) a slitinu EN AC-48 100 (EN AC-AlSi17Cu4Mg). Výjimkou ve skupině v ýše zmíněných slitin je slitina AlCu4Ni2Mg2, kde není hlavním přísadovým prvkem slitiny křemík, ale měď. Tímto základem je slitina předurčena k vyšší pevnosti a tvrdosti včetně použití za vyšších teplot za předpokladu tepelného zpracování, kde se jako vytvrzovací uplatní fáze mědi. Ze slévárenského pohledu však tato slitina nemá dobré vlastnosti, což je dáno zejména širším dvoufázovým pásmem. Vliv ostatních prvků je obdobný jako u slitin popsaných výše. Tato slitina také není zanesena v ČSN EN 1706. St r u k t u r y s l i t i n Přestože se jedná o eutektické až nadeutektické slitiny, vlivem dalších obsažených prvků bývá struktura slitin tvořena dendrity primárního tuhého roztoku α(Al). V mezidendritických prostorech nacházíme zrnité eutektikum β, krystaly primárního křemíku a intermetalické fáze (obr. 1, 2 a 3). Množství, typ a morfologie intermetalických fází jsou dány obsahem a poměrem legujících prvků.

Profile for INA SPORT spol. s r.o.

Slevarenstvi 3-4 2016  

Slevarenstvi 3-4 2016  

Profile for inasport