M i l a n L a m p i c l M a r c Wa l z
Tab. IV. Vybrané mechanické a fyzikální vlastností hliníku a litiny Vlastnost
Al-356-Txa)
EN-GJL-250
GJV-450
pevnost v tahu [N/mm ]
262
250–300
450–500
mez kluzu [N/mm2]
315–350
2
185
165–220
tažnost [%]
5
< 0,5
>1
tvrdost HBW
80
190–250
200–250 200–250
mez únavy při střídavém napětí v ohybu [N/mm2]
90
90–115
měrná (specifická) hmotnost [g/cm3]
2,7
7,3
7,2
modul pružnosti [GPa]
72
110
160
22,5
10–12
11–12
tepelná vodivost při 100 °C [W/m · K]
159
48
tavné teplo [kJ/kg]
400
součinitel tepelné roztažnosti [µm/m · K]
36
[3]
[4]
[5] [6]
270
Pozn.: a) rozpouštěcí žíhání 535–540 °C, 8 h; vytvrzování: 150–155 °C, 3–5 h; vlastnosti při teplotě okolí
[7]
energie, tak jak jsou formulovány např. v Euro 6+, budou od naftových motorů vyžadovat výrazně vyšší tepelné a mechanické namáhání. Sektor výroby užitkových vozů na to již reagoval a jeden směrodatný výrobce již prohlásil LČG za politiku firmy.
Závěry Základ reprezentativního motoru 1,5 l byl opuštěn už v roce 1994 díky výrobě legendárního motoru V6 firmy Opel pro závodní vůz Calibra. Substitucí v rámci „rodiny“, tzn. při přechodu z EN-GJL-250 na DIN EB GJV-500, se docílilo snížení hmotnosti o 30 % a poměru hmotnost/ výkon o 73 %. Tak se konzervativní informace, uvedené výše, přesouvají ve prospěch litiny. Celkový obsah energie hliníku a litiny v závislosti na počtu recyklačních cyklů „r“, tak důležitý pro předložené úvahy, ukazuje obr. 10. Konzervativní, tzn. spíše nízký odhad globální míry recyklace litiny a oceli, obnáší 53 %. Odpovídá to 2,12 cyklům recyklace t podle vztahu t = 1/(1 − r). Při takové míře recyklace potřebuje 1 t oceli asi 17 000 MJth vložené energie. V roce 1991 činila světová výroba hliníku prvního tavení 15,327 mil. t. Pro hliník druhého tavení platí hodnota 4,5 mil. t, tzn. 23 % celkové produkce [21]. Příslušná míra recyklace odpovídá 1,3 cyklům a 1 t hliníkového profilu vyžaduje cca 145 000 MJth vložené energie. Výsledky rešerší od počátku 90. let jsou dodnes platné. Veškeré náklady ovšem stouply, z toho především ceny nosičů energie a z nich opět na prvním místě energie elektrické. Zůstala možnost recyklace LČG s extrémně nízkými ztrátami, neboť to je do značné míry spíše otázka organizace práce než vlastností materiálu. Přednosti LČG ve srovnání s hliníkem jsou proto očividné. Rostoucí politické požadavky státu na ochranu životního prostředí a úspory
Shrnutí LČG: hříčka přírody aktivovala vědce a další hříčka, věřte nevěřte, z ní nepřímo učinila politikum. Pokud existují dvě možnosti, jak se vypořádat s globálním oteplováním, resp. s příčinami změny počasí, rozhodne se politika správně pro případ nabízející praktické řešení. Nás slevače by to mělo těšit. Soupeření s nejsilnějším konkurentem ve výrobě motorů se slévárenskými slitinami hliníku je ovšem velmi konkrétně zaměřen na spotřebu energie a téma „energie“ není otázkou víry. Výroba motorů požadovala materiál už v polovině 80. let a slevači ho hledali převážně v zahraničních zdrojích. Nyní je – celých 40 let po prvních krocích výzkumu kompaktního (červíkovitého) grafitu – díky mladému H. Morroughovi LČG normována a etablována i v Německu (DIN EN 16079). Oblast samostatnosti LČG mezi LLG a LKG je definována jejím vlastním průběhem tuhnutí. Uvnitř této oblasti spojuje LČG do jisté míry vlastnosti obou sousedních materiálů. Ve slévárně firmy Fritz Winter byly experimentálně formulovány procesní parametry v soustavě MgO-SiO2-FeO a nakonec cestu k zavedení výrobního postupu LČG do praxe urovnal její průběh tuhnutí. L i t e ra t u ra [1]
[2]
Standard specification for compacted graphite iron castings. ASTM designation A 842-85 / Reapproved 1997. Internationmal Standard ISO 16112, Compacted (vermicular) graphite cast irons – Classification, First Editi-
[8] [9] [10]
[11]
[12] [13] [14] [15] [16] [17]
[18]
[19]
[20] [21]
(Zkrácený překlad z časopisu Giesserei, 2014, 101, č. 1, s. 214–227.) Recenzent: doc. Ing. Jaroslav Šenberger, CSc.
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
189
Z AO S T Ř E N O N A M AT ER I Á L
– Stěžejní bod: kompenzace nákladů – jsou zvýšené náklady kompenzovány přijatelným výkonem na kilometr? – Stěžejní bod: vliv na životní prostředí: bere se v úvahu celkový vliv na životní prostředí z hlediska stávajících a možných budoucích postupů výroby?
on 2006-08-01. Reference No. ISO 16112:2006 (E). Europäische Norm. Gusseisen mit Vermiculargrafit. Deutsche Fassung EN 16079:2011, Feb. 2012. VDG-Merkblatt W50. Gusseisen mit Vermiculargrafit, Hrsg. Verein Deutscher Giessereifachleute, Düsseldorf, März 2002. Transactions American Foundrymen’s Society. 1955, 63, s. 541–542. THURY, W.; R. HUMMER; E. NECHTELBERGER: Verfahren zur Herstellung eines Gusseisens mit Vermiculargrafit. Österreichisches Giesserei-Institut, Leoben, 1995. NECHTELBERGER, E.: Gusseisen mit Vermiculargrafit. Fachschrift, 52 s. Leoben: Österreichisches Giesserei-Institut, 1995. Giesserei-Praxis, 1991, 42(9/10), 155–162. ISSN 0016-9781. Giesserei-Praxis, 2005, 56(1), 31–37. ISSN 0016-9781. BÄCKERUD, L.; K. NILSSON; H. STEEN: The metalurgy of cast iron, Proc. 2th International symposium on Metalurgy of Cast Iron, 29.–31. 5. 1974, Ženeva, Švýcarsko, s. 625–637. PIWOWARSKI, E.: Hochwertiges Gusseisen. Springer Verlag Berlin (Göttingen, Heidelberg), 1953. Giesserei, 2013, 100(5), 62–69. ISSN 0016-9765. Giesserei, 2013, 100(6), 60–71. ISSN 0016-9765. IFG-Bericht Nr. 03-266, prosinec 2003. Giesserei, 1997, 84(12), 40, 43–46. ISSN 0016-9765. Giessereiforschung, 2001, 53(4), 131–150. ISSN 0046-5933. MAMPAEY, F.; D. BABETA; J. PLESSERS a kol.: přednáška WFO Technical Forum (GIFA) Düsseldorf, 13. 6. 2007, srov. International Foundry Research (Giessereiforschung) 2007, 59(3), 40–42. ISSN 0046-5933. GEORGESCU-ROEGEN, N.: The entropy law and the economic process. Cambridge (MA): Harvard University Press, 1076, s. 281. NACKEN, M.; E. PIWOWARSKI: Die Neue Giesserei, Techn.-wiss. Beih., č. 3, červen 1950. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 1998, 29, s. 424 – 443. BÄCKERUD, L.; J. M. von WÜRTTEMBERG: Alternative materials for design of fighter engine blocks and heades. SinterCast, Pully, Švýcarsko, 1993, 24 s.