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

Page 42

M i l a n L a m p i c l M a r c Wa l z

Zaostřeno na materiál Focused on material

Litina s červíkovitým grafitem 1. část: definice, historie, výroba, GJV jako „zelený“ materiál

Z AO S T Ř E N O N A M AT ER I Á L

D r. I n g . M il a n L a m p i c Marburg

Dipl. Ing. Marc Walz Fritz Winter Eisengiesserei Gmb H & Co. KG, St adt t allend or f

Ú vo d Článek podrobně uvádí trend snížení emisí ve spalovacích motorech. Koncepce moderních spalovacích motorů počítá se zvyšováním tlaku ve spalovacím prostoru až na 200 hPa a teploty až do 850 °C (požadavek EURO 5). Detailně jsou uvedeny požadavky na oxidy dusíku a CO2 podle EURO 4. Pro konstrukci moderních spalovacích motorů i jiných částí automobilů je doporučena a vyráběna litina s červíkovitým grafitem. Článek se zabývá historií výroby LČG, která spojila některé výhodné vlastnosti litiny s lupínkovým a kuličkovým grafitem. Název Červíkovitý grafit (obr. 1b) je přechodná forma grafitu mezi oběma používanými formami grafitu – lupínkovým a kuličkovým (obr. 1a, resp. 1c). Název červíkovitý grafit, který by se dal beze všeho odvodit z 2D zobrazení (obr. 1b), však nenese zcela oprávněně, jak lze snadno vidět na 3D zobrazení (snímek REM, obr. 1b dole). Červíkovitý grafit je korálkovitě rozvětvený. Název „korálkovitý“ grafit je však použit už jinde. Jedná se přitom o formu grafitu krystalizující podchlazeně při extrémně nízkém obsahu síry a kyslíku, je velmi jemně rozptýlená a za technických podmínek nestabilní. V normě DIN EN 945 je červíkovitý grafit označen jako forma III. Lupínkový a kuličkový grafit jsou označeny jako forma I, resp. IV. Až do nahrazení norem DIN 1691 „Litina s lupínkovým grafitem“ a DIN 1693

184

„Litina s kuličkovým grafitem“ normou DIN EN 1561, resp. DIN EN 1563, byla litina s červíkovitým grafitem, která tehdy ještě nebyla normovaná, označena zkratkou GGV. Ta se pak změnila analogicky ke GJL a GJS na GJV. Litina s červíkovitým grafitem je normovaná od roku 1985 v normě ASTM A-842 [1], od roku 2006 v ISO 16112 [2] a od roku 2011 v DIN EN 16079 [3]. Jak tyto normy, tak také ISO jsou do velké míry založeny na směrnici VDG W50 revidované v roce 2002 [4]. Předcházející vývoj Už v roce 1955 [5] se ukázalo, že materiál, jehož struktura obsahuje převážně červíkovitý grafit, by mohl mít zajímavé vlastnosti. Zavedení do průmyslové výroby tehdy selhalo na tom, že jeho strukturu a vlastnosti nešlo reprodukovat. Příčinou však v podstatě byla malá znalost mechanizmu tvoření červíkovité formy grafitu. Metoda průmyslové výroby litiny s červíkovitým grafitem byla vyvinuta teprve v roce 1968 v Rakouském slévárenském institutu v Leobenu, a to s přísadou směsného kovu s cerem [6], [7]. Principem metody je přísada 0,03 až 0,1 % směsného kovu s cerem do odkysličené a v úzkém rozmezí odsířené základní taveniny s obsahem Mg na úrovni nižší, než je nezbytné pro výrobu litiny s kuličkovým grafitem. V té době se všechny metody výroby LČG soustředily na řízení obsahu síry. Čím širší byl zvolený rozsah, tím bylo složení modifikační slitiny komplikovanější.

a)

Obr. 1.

b)

Už v témže roce začala výroba feritické litiny s červíkovitým grafitem v závodě Steyr-Daimler-Puch AG pro použití ve vlastní výrobě vozidel. Jen o dva roky později v železárnách firmy Buderus ve Wetzlaru se vyráběly hlavy válců pro velké naftové motory MAK v Kielu. Výroba pak byla v roce 1976 zcela přesunuta do Kielu. Nastíněný vývoj je pochopitelný, protože stanovení obsahu síry v litině a vhodné postupy kontroly obsahu síry jako druhé nejdůležitější řídící veličiny, nebyly v té době ještě k dispozici. Trvalo to až do 90. let, než se při výrobě LČG prosadilo řízení obsahu kyslíku, resp. jeho aktivity. Drahý směsný kov s cerem jako modifikační předslitinu vytlačil hořčík. Jako hlavní řídící veličina se napřed ještě zachovala síra [8] a dnes se nabízí alternativní metoda [9]. Postup je takový, že nastavený vyšší obsah Mg se sírou se korekcí snižuje. Tento vývoj by asi sotva byl tak rychlý, kdyby litině s červíkovitým grafitem nenapomáhalo drastické zvýšení výkonu lodních naftových motorů o téměř 50 %. Požadovala se pevnost v tahu > 300 N/mm2 a také (kvůli bezpečnosti proti únavovým lomům) tažnost více než 2 %. Litina s červíkovitým grafitem mohla tuto kombinaci vlastností beze zbytku nabídnout. Okamžitý skok ke GJS-400 by nebyl pro nezbytné konstrukční úpravy únosný a LČG byla, jak se uvažovalo, vhodným řešením přinejmenším na přechodnou dobu. LČG má praktické licí vlastnosti a průběh tuhnu-

c)

Výbrus (nahoře) a prostorové zobrazení (dole) – krystaly grafitu v litině: a) lupínkový grafit, b) červíkovitý grafit, c) kuličkový grafit

S l é vá re ns t v í . L X I V . k v ě te n – č e r v e n 2016 . 5 – 6

Profile for INA SPORT spol. s r.o.

Slevarenstvi 5-6 2016  

Slevarenstvi 5-6 2016  

Profile for inasport