Page 1

PÍST Y

A KOMORY

PRO TLAKOVÉ LITÍ

O TERM

A APRET

ST ŘIH OST

R

HLAV

IKO VÝ

Č

CH

LI

SO

KŮ DLIT O E C

NA

I OD VYH

T ČIŠ „ T

Čtěte dál!

JET-COOLING

KY ČLÁN

FI RA

ŠKOLENÍ

PR AC OVÁ

Y

PORAD ENST VÍ

LITINY

IK TŘ

LN PE E T

Najdete nás na nové adrese: ŠEBESTA-služby slévárnám s.r.o., Pražská 150, 642 00 Brno-Bosonohy, t: +420 545 213 699, info@sebestasro.cz

53. Slévárenské dny ® – vybrané přednášky

Váš partner ve světě slévárenství Firma ŠEBESTA – služby slévárnám s.r.o. poskytuje servis a podporu v oblasti slévárenství od roku 1992. Za dobu existence naší společnosti jsme se spojili s mnoha silnými partnery z řad nejlepších zahraničních výrobců spotřebních materiálů, zařízení a celých technologických celků pro slévárny železných i neželezných kovů. Naše spolupráce se zákazníky přináší Vaši spokojenost, což je naším prvotním cílem. Touto cestou Vám děkujeme za projevenou přízeň a přejeme Vám úspěchy na poli profesním i osobním!

9–10/2016

Kouř z COLD BOXU?

PO S

GIC KÉ PRE PAR ÁT

PŘ E D S

S OPO R K MI

TU RN ÍC

O VÝ CH HLA V

YS T ÉMY

ĚN Í

ME

TA LU R

CÍ S

UK

E OVC

ÍP TĚN ČIŠ

VL N

OS TŘ IK

ZAV ÁŽE

MA ZÁ NÍ PÍS YA TŮ PA ST Y

HO DLI TKŮ

ICE TAVÍCÍ PECE ZPR TRYSK VACÍ STAN O ACO Ň Y L A P Č D R E VÁN O Í T P S ÍSTŮ E J ÍT É O V ŘÍS TR O S E C A F L O R E R Í K P E M ICÍ EK TEM IMPRE ŘI Y PŘ L Á S I Í R TR GNA E C T Í A OJ Ř ČNÍ ÉM E LIN MĚ ICK N Á V Í O P D E E C L Í K M S T Y A Y A V R Í R O CÍ K T KE ELÍM UL Á NIP KY A M OJE

E

ÉZ

JE

PE C

SLÉVÁRENSTVÍ č. 9 – 10/ 2016

SE P ARÁ T OR

ÍC ĚŘ

O TR S Í Ř ÍP

PO ST

M

DÁV KO V ACÍ


VYTVÁŘEJTE BUDOUCNOST!

more than foundry ry ust

ochemical in r t d pe

power indus try ing shipp indus

try

omotive ind t u u a

y str

hinery ind mac u

ry

y str

mining indust

railway indust

ry

e

et furnitu stre r

Simulace slévárenských procesů je zaměřena na snížení spotřeby energie, množství vstupních surovin a tudíž i vlivu Vaší slévárny na životní prostředí. Zvyšující se nároky na kvalitu vyžadují stále vyšší flexibilitu a potřebu rychlejších rozhodnutí z Vaší strany. Splnění těchto podmínek závisí na technicky a ekonomicky příznivých řešeních. Optimalizace skutečnosti – to je oblast, kde MAGMA5 ukáže svou sílu.

Ernst Leopold s.r.o. | Gellhornova 2242/18 | Blansko 678 01 | www.ernstleopold.cz

MAGMA GmbH K Vinici 1256 53002, Pardubice Czech Republic +420 773 154 664 p.kotas@magmasoft.cz www.magmasoft.de


POZICI E KOLEGY NA M Á D E L H Y M

G O L O N H C TE lakového lití metalurg t

POPIS PRÁCE ●

● ● ●

spolupráce na přípravě konceptu licích forem a ostřihovacích řezů, vzorkování licích forem a ostřihovacích řezů, optimalizace procesu lití i následných procesů, zavádění a ověřování nových technologií.

POŽADUJEME vzdělání

VŠ/SŠ technického směru (nejlépe slévárenství či metalurgie)

znalost ●

● ●

teorie tlakového lití, návazných procesů a metalurgie slitin hliníku, provozu a seřizování tlakových licích strojů a jejich periferií, funkce a konstrukce tlakových či nízkotlakých forem, angličtiny výhodou.

zkušenosti ● ● ●

s metalurgií slitin hliníku, s vývojem strojírenských součástí výhodou, s technologií tlakového či nízkotlakého lití výhodou.

dvě století zkušeností

schopnost ● ● ●

samostatné práce, učit se novým metodám a rozvíjet je, plánovat, provádět či vést a vyhodnocovat experimenty.

NABÍZÍME ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

možnost kariérního postupu, práci se špičkovou technologií, možnost podílet se na vývojových projektech, jazykové kurzy a další vzdělávání, zajímavé finanční ohodnocení, výplatu pravidelně a včas, pět týdnů dovolené, příspěvek na dopravu, ubytování v blízkosti společnosti, telefonování za zvýhodněný tarif, závodního lékaře v areálu firmy, závodní jídelnu a příspěvek na stravování, příspěvek na pojištění odpovědnosti za škody (po odpracování 12 měsíců), věrnostní odměny.

JSME RODINNÁ FIRMA S DLOUHOLETOU TRADICÍ. NAŠE TLAKOVÁ SLÉVÁRNA POSKYTUJE ZÁKAZNÍKŮM KOMPLETNÍ ŘEŠENÍ JEJICH POTŘEB, OD VÝVOJE DÍLŮ, PŘES KONSTRUKCI A VÝROBU NÁŘADÍ, AŽ PO VÝROBU ODLITKŮ Z HLINÍKOVÝCH SLITIN A JEJICH MECHANICKÉ OPRACOVÁNÍ. HITEM NAŠÍ SLÉVÁRNY JE NOVÁ TECHNOLOGIE POLOTUHÉHO LITÍ METODOU SEED – RHEOCASTING. SLÉVÁRENSTVÍ MÁ STÁLE VELKOU BUDOUCNOST A MNOHO NEPROZKOUMANÝCH ODVĚTVÍ, A NÁS BAVÍ JE OBJEVOVAT...

hrdě a se ctí pokračujeme v tradici

DALŠÍ VOLNÁ MÍSTA

Obsluha CNC Nástrojař Obsluha průmyslových zařízení Kontrolor kvality Pracovník balení Dělník kontroly Manipulační dělník Provozní zámečník Elektronik Brusič

V případě zájmu nás kontaktujte se svým životopisem.

lení Personální oddě V a. s. KO VI KOVOLIS HED Třemošnice 43 8 Hedvikov 1, 53 1 217 vá, tel.: 773 77 Zuzana Pošíko cz v. ko volis-hedvi z.posikova@ko

www.kovolis-hedvikov.cz


Časopis Slévárenství získal osvědčení o zápisu ochranné známky. Dne 28. 11. 2014 byl Radou pro vědu, výzkum a inovace zařazen do aktualizovaného seznamu recenzovaných neimpaktovaných periodik vydávaných v ČR (www.vyzkum.cz). Odborné články jsou posuzovány dvěma recenzenty. Recenzní posudky jsou uloženy v redakci. Časopis a všechny v něm obsažené příspěvky a obrázky jsou chráněny autorským právem. S výjimkou případů, které zákon připouští, je využití bez svolení vydavatele trestné. Vydavatel není dle zákona č. 46/2000 Sb. § 5 zodpovědný za obsah reklam. Firemní materiály nejsou lektorovány. Texty reklam nejsou bez vyžádání zadavatele korigovány. SDO.

časopis pro slévárenský průmysl foundry industry journal

®

r o č n í k L X I V . 2016 . č ís l o 9 – 10

Vydávání časopisu se řídí zásadami publikační etiky. Časopis je registrován v Ulrich’s International Periodicals Directory. ISSN 0037-6825 Číslo povolení Ministerstva kultury ČR – registrační značka – MK ČR E 4361

tematické zaměření: 53. Slévárenské dny ® – v ybrané přednášk y t o p i c : 5 3 rd F o u n d r y D a y s 2 016 — c h o s e n p a p e r s odborní garanti: předsedové OK ČSS exper t guarantee: chairmen of exper t commisions of the CFS

Vydává © Svaz sléváren České republiky IČ 44990863

obsah

Redakce l editorial office CZ 616 00 Brno, Technická 2896/2 tel.: +420 541 142 664, +420 541 142 665 redakce@svazslevaren.cz slevarenstvi@svazslevaren.cz www.slevarenstvi.svazslevaren.cz

ÚVODNÍ SLOVO Introductory word 341

R O U ČK A , J .

Potřebují se slevači scházet?

53. SLÉVÁRENSKÉ DNY® – VYBRANÉ PŘEDNÁŠKY 53rd Foundry Days 2016—chosen papers Předplatné l subscription Rozšiřuje Svaz sléváren ČR. Informace o předplatném podá a objednávky přijímá redakce. Cena čísla 80 Kč. Roční předplatné 480 Kč (fyzické osoby) + DPH + poštovné + balné. Cena čísla 130 Kč. Roční předplatné 780 Kč (podniky) + DPH + poštovné + balné. Objednávky do zahraničí vyřizuje redakce. Předplatitelé ze Slovenska si mohou časopis objednat na adrese: SUWECO, spol. s r. o., Klečákova 347, 180 21 Praha, tel.: +420 242 459 202, 242 459 203, suweco@suweco.cz. Subscription fee in Europe: 80 EUR (incl. postage). Subscription fee in other countries: 140 USD or 90 EUR (incl. postage)

342

Izolace jako náhrada kapes u ocelových odlitků – návrh technologie a praktická aplikace Insulation as a substitute for pockets for steel castings—design of the technology and practical application

346

Do sazby 13. 9. 2016, do tisku 13. 10. 2016 Náklad 700 ks Inzerci vyřizuje redakce

B R Ů N A , M . – B O L I B R U CH OVÁ , D.

Trhliny v hliníkových zliatinách Hot tearing in aluminium alloys

350

B RY K S Í S T U N OVÁ , B .

Problematika stanovování hodnot mechanických vlastností slitin hliníku litých (nejen) pod tlakem Problems of determination of values of mechanical properties of (not only) high pressure die cast aluminium alloys

Vychází 6krát ročně l 6 issues a year Číslo 5–6 vyšlo 30. 6. 2016. Sazba a tisk l typeset and printed by Reprocentrum, a. s., Bezručova 29 CZ 678 01 Blansko, tel.: +420 516 412 510 rybkova@reprocentrum.cz

ČECH , J . – K ER Š N ER , Š.

355

B L I Z N Y U KOV, S . – Č A M EK , L . – F ER J O, J . – B E Ň O, J .

Některé možnosti optimalizace dezoxidace oceli na odlitky v licí pánvi pomocí plněného profilu Some possibilities of optimization of cast steel deoxidation in casting ladle with the aid of cored wire

360

vedoucí redaktorka l editor-in-chief Mgr. Helena Šebestová

S K R B EK , B .

Vytváření a diagnostika povrchových zakalených vrstev na odlitcích z litiny s lupínkovým grafitem

redaktorka l editor Mgr. Milada Písaříková

Formation and diagnostics of surface hardened layers on lamellar graphite iron castings

jazyková spolupráce l language collaboration Edita Bělehradová Mgr. František Urbánek redakční rada l advisory board prof. Ing. Dana Bolibruchová, Ph.D. Ing. Jan Čech, Ph.D. Ing. Martin Dulava, Ph.D. prof. Ing. Tomáš Elbel, CSc. Ing. Štefan Eperješi, CSc. Ing. Jiří Fošum Ing. Josef Hlavinka prof. Ing. Milan Horáček, CSc. Ing. Jaroslav Chrást, CSc. Richard Jírek Ing. Václav Kaňa, Ph.D. Ing. Radovan Koplík, CSc. doc. Ing. Antonín Mores, CSc. prof. Ing. Iva Nová, CSc. Ing. Radan Potácel doc. Ing. Jaromír Roučka, CSc. prof. Ing. Karel Rusín, DrSc. prof. Ing. Augustin Sládek, Ph.D. prof. Ing. Karel Stránský, DrSc. Ing. František Střítecký doc. Ing. Jaroslav Šenberger, CSc. Ing. Jan Šlajs Ing. Ladislav Tomek Ing. Zdeněk Vladár, předseda

a)

b)

Řez deskou 150 × 1000 × 1000 mm, varianty a) bez izolace, b) s izolací s. 343


SLÉVÁRENSTVÍ č. 9 – 10/ 2016

DÁV KO V ACÍ

ÍC ĚŘ

30% 20%

výhody: – částečně anorganická struktura – snížený obsah uhlíku / menší vývin plynu – snížený obsah kondenzátu nevýhody: – menší objem kouře při lití - vět í citlivost na vlhkost – méně emisí

20% 10% 10% 0% 0%

Aromatické Aromatické

Alifatické Alifatické

Silikátové Silikátové

Sipurid Sipurid

Coldbox systémy – snižování množství kondenzátu

niž í reaktivita

-

nevýhody: - vy í náklady nevýhody: vět citlivost í citlivost na – -větší navlhkost vlhkost nižbox í reaktivita Cold systémy – p echod – -nižší reaktivita - vy přechod z aromatických C í náklady – -vyšší náklady

ez typy syst systémů na ali atické C systémy

Cold systémy přechod mezi Coldbox box systémy –p – echod ez typy syst typy systémů – -přechod z aromatických CB systémů na alifatické CB systémy přechod z aromatických C systémů na ali atické C systémy

Obr. 5. Fig. 5.

Simulácia finálneho modelu formy Simulation of final mould design

Obr. 8. Fig. 8.

Rozsah trhlín v závislosti na obsahu Si (Shan Lin 1999) Tearing depending on Si content (Shan Lin 1999)

zlep ení

snížení

pevnostní vlastnosti

-

nevýhody:

spotřeba katalyzátoru (díl -

-

vy í vývin kouře

- reaktivita III.) - vy í tvorba kondenzátu zlepšení: snížení: nevýhody: - ení dělícívlastnosti e ekt - katalyzátoru emise kodlivin zlep snížení – pevnostní – spotřeba (díl III.) – vyššínevýhody: vývin kouře – reaktivita přivýrobě výrobě vyšší-tvorba odolnost proti vodě– emise škodlivin - při jader –(díl - - pevnostní vlastnosti - spotřeba katalyzátoru vy í vývin kouře – „dělící“ efekt jader a při lití kondenzátu - při lití - reaktivita III.) - vy í tvorba kondenzátu – odolnost proti vodě

dělící e ekt

-

-

emise kodlivin

- odolnost přechodzproti zalifatických ali vodě atických C CB systémů na výrobě silikátové C systémy – -přechod systémů na jader silikátové CB systémy - při

-

Obr. 6. Fig. 6.

Meracia zostava Measurement apparatus

Obr. 9. Fig. 9.

přechod z ali atických C systémů na silikátové C systémy

zlepšení: zlep ení vlastnosti – pevnostní – rozpadavost – kondenzát – deponie

Trhliny v zliatine AlCu4Ti Tears in the AlCu4Ti alloy

zlep ení

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

347

347

376

snížení: – emisesnížení zápachu a emise škodlivin při lití

snížení

nevýhody: nevýhody: – citlivost na vlhkost u nového typu rozpouštědla (odolnost jader proti vlhkosti zůstává zachována)

Cold box / standard

Ocenenie za 1. miesto v kategórii Young Researchers Award of WFC

Namiesto piva sa otváral sud so saké

Na Foundrymen night party – slovensko-česko-poľská skupina

Cold box / SIPURID

Mezioborové informace

376

402

PÍST Y

A KOMORY

JET-COOLING PRO TLAKOVÉ LITÍ

A APRET

IKO VÝ

NA

R

ST

ŘIH OST

CH

LI

SO FI RA

KŮ DLIT CE O

HLAV

HO DLI TKŮ

Č

KY

IT OD VYH

IŠT „Č

Čtěte dál!

LN PE TE

Obr. 20. Loreta Praha – věž se zvonohrou Obr. 24. Plzeň – forma zvonu Bartoloměj II

Obr. 16. Radek Rejšek a Petr Manoušek před zvonohrou v Táboře v roce 2015

Českým hutníkům klesly vloni tržby i zisk kvůli nadbytečné kapacitě v Číně

N OČLÁ TERM

TU RN ÍC

PObr. ŘE19. Í DSLJeden ITINzeY zvonůŠHusova KOLENsboru v Praze na Vinohradech ENST VÍ

Kouř z COLD BOXU?

PO R A D

Interdisciplinary information

Váš partner ve světě slévárenství

R N D r. J a r o s l av R a a b Odvětvový svaz Hutnictví železa, a.s., Praha

Praha 25. května 2016 – Ceny hotových hutních výrobků v druhé polovině roku 2015 i přes rostoucí poptávku významně klesly. Za pád cen mohou především nadbytečné kapacity Číny, které jsou odhadovány na více než 400 mil. t oceli. Poptávka v EU dnes přitom činí asi 160 mil. t. Pracovní místa v českém ocelárenském průmyslu jsou ohrožena nejen kvůli dumpingu levné oceli a možnému udělení tržního statusu Číně, ale také ve světle Komisí navrhované reformy Evropského systému pro obchodování s emisními povolenkami.

nevýhody:

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

OS TŘ IKO VÝC HH LAV GIC KÉ PRE PAR ÁT Y

ST

UK

TA LU R

O R OP MIK

OVÁ

Státní závěrečné zkoušky na odboru slévárenství ÚST, FSI, VUT v Brně se konaly 21. června 2016. Před komisi o složení prof. Elbel (předseda), prof. Horáček (místopředseda), doc. Záděra, dr. Dulava a dr. Lána se dostavilo 6 diplomantů. Témata všech diplomových prácí (DP) byla vázána na výrobní problémy spolupracujících sléváren a na projekty řešené na odboru. Úroveň DP prací posuzovali oponenti z praxe, kteří se na řešené problematice podílejí. Všichni studenti absolvovali státní závěrečnou zkoušku úspěšně a naše slévárenství posílilo 6 nových inženýrů. Noví absolventi odboru slévárenství FSI VUT v Brně obhájili níže uvedené diplomové práce: Ing. Marta Zelníčková: Optimalizace tepelného zpracování odlitků litých metodou SEED. Vedoucí DP doc. Roučka. Ing. Roman Matoušek (prospěl s vyznamenáním): Optimalizace lití a tuhnutí axiálních turbínových kol pro dosažení jemnozrnné struktury v odlitku. Vedoucí DP doc. Roučka. Ing. Ondrej Chyla: Ověření účinku očkovadel na strukturu litiny s využitím termické analýzy. Vedoucí DP doc. Roučka. Ing. Elizaveta Abramova: Výroba a vlastnosti litin typu SiMo. Vedoucí DP doc. Roučka. Ing. Lukáš Dratnal (prospěl s vyznamenáním): Analýza vad typu nekovových vměstků v odlitcích hlav motorů a návrh na jejich odstranění. Vedoucí DP doc. Roučka. Ing. Adam Bezděk (prospěl s vyznamenáním): Uplatnění technologie „reverse engineering“ při zhotovení repliky Al odlitku. Vedoucí DP prof. Horáček. Nově promovaným inženýrům blahopřejeme k úspěšnému ukončení studia

ŘIK

Obr. 23. Plzeň – forma zvonu Bartoloměj v Astenu I

Obr. 21. Loreta Praha – restaurované zvony Obr. 17. Zvon Vojtěch pro Zelenou Horu Obr. 25. Plzeň – zvon Bartoloměj ve věži

Firma ŠEBESTA – služby slévárnám s.r.o. poskytuje servis a podporu v oblasti slévárenství od roku 1992. Za dobu existence naší společnosti jsme se spojili s mnoha silnými partnery z řad nejlepších zahraničních výrobců spotřebních materiálů, zařízení a celých technologických celků pro slévárny železných i neželezných kovů. Naše spolupráce se zákazníky přináší Vaši spokojenost, což je naším prvotním cílem. Touto cestou Vám děkujeme za projevenou přízeň a přejeme Vám úspěchy na poli profesním i osobním! Najdete nás na nové adrese: Obr. 18. Husův sbor v Praze na Vinohradech (pohled na věž)

Obr. 22. Plzeň – věž katedrály sv. Bartoloměje

Obr. 26. Plzeň – sada zvonů ve věži

ŠEBESTA-služby slévárnám s.r.o., Pražská 150, 642 00 Brno-Bosonohy, t: +420 545 213 699, info@sebestasro.cz

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

402

Z HISTORIE

-

při lití

VUT v Brně, FSI, odbor slévárenst ví

YS T ÉMY

PR AC

50% 40% 40% 30%

d o c . I n g . J a r o s l a v Š e n b e r g e r, CSc.

Ing. Marek Brůna, PhD., s ocenením

CÍ S

ÉZ

60% 50%

ZAV ÁŽE

Obr. 15. Mobilní zvonohra – hra na klaviatuře zvonohry

53. Slévárenské dny ® – vybrané přednášky

Obsah C / Obsah SiO2 Obsah C / Obsah SiO2 80% 80% 70% 70% 60%

Státní závěrečné zkoušky na odboru slévárenství VUT v Brně v roce 2016

PO S

Cold box standardní pryskyřice Cold box SIPURID pryskyřice

S L É V Á R E N S K É K O N G R E S Y / V Y S O K É Š K O LY I N F O R M U J Í / M E Z I O B O R O V É I N F O R M A C E

Finálny model formy Final mould design

Silikátové cold-boxové systémy rozpouštědla na bázi tetraethylsilkátu

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Násobiaci faktor pre rôzne stupne trhliny Multiplyting factor for different level of tearing

nevýhody: – větší vývin kouře – větší objem kondenzátu

9–10/2016

Jiří Fošum

a přejeme jim, aby při práci v oboru našli svoje plné uplatnění a radost z povedené práce. Souběžně se státními závěrečnými zkouškami magisterského studia proběhly 21. a 22. června závěrečné zkoušky bakalářského studia. Komise byly se závěrečnými bakalářskými zkouškami rovněž spokojeny a byla konstatována dobrá úroveň bakalářských prací i celé závěrečné zkoušky. Témata z oblasti slévárenství si vybralo 25 bakalářů a 23 úspěšně ukončilo bakalářské studium. Z absolventů bakalářského studia na odboru slévárenství se do magisterského studia na našem odboru přihlásila většina bakalářů. Do zimního semestru nastoupilo 13 posluchačů magisterského studia do 5. ročníku a do 4. ročníku je přihlášeno 20 studentů.

ME

Obr. 4. Fig. 4.

Simulácie: a) pôvodný návrh, b) nový návrh Simulations: a) original design b) new design

Information from universities

E OVC

Obr. 7. Fig. 7.

Obr. 3. Fig. 3.

Vysoké školy informují

VL N

Rozdiel v prúdení taveniny: a) pôvodný návrh, b) nový návrh Differences in the melt flow: a) original design b) new design

prednáškou Progressive evaluation method for aluminum alloys filtration. Sme na teba pyšný, Marek, a srdečne blahoželáme!

ÍP TĚN ČIŠ

Fig. 2.

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

Obr. 2.

OJE

Da n a B o l i b r u c h o v á | J a r o s l a v Š e n b e r g e r | J a r o s l a v R a a b

Cold box systémy – vývoj nových systémů

výhody: – nejvyšší reaktivita / nejnižší spotřeba katalyzátoru (díl III) – nízký sklon k nalepování – minimální zápach na jaderně při výrobě jader – nižší BTX

E

JE

ĚN Í

H ü t t e n e s - A l b e r t u s C Z , s . r. o.

Tr h l i ny v h l i n í ko v ý c h z l i a t i n á c h M . B r ů n a – D. B o l i b r u c h o v á

PE C

MA SE P ZÁ ARÁ NÍ T OR PÍS ZPR YA STANICE TAVÍCÍ PECE TR TŮ ACO YSKA ŇOVACÍ PA ČEÍ P DPLY VÁN ST TR ÍSTŮ E O Y ÍT ÉS ROJ ŘÍS OV LIC ÍST EMPERACE FOREM IMP EK ŘIK ÍS PŘ ÁLY T REGN I Í R T E C RO A ČN AT ŘÍ JE ÉM Í LI MĚ ICK N N Á V Í O P D E E C L Í K M S TAVÍC Y A TORY Í KE KER UL Á LÍM NIP KY MA

O TR ŘÍS ÍP

PO ST

M

11–12 / 2016 | v š e o b e cn é z am ě ření – ho dno cení vel etrhu F O N D - E X 2016 g en eral to pic numb er— evaluati o n of the F O N D - E X Fair 2016

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

407

407

363

MARTINÁK, R.

Kinetika odeznívání očkovacího účinku v litinách, jeho vliv na nukleaci grafitu, počet eutektických buněk a z toho plynoucí dopady na metalografickou strukturu Kinetics of fading of the inoculation effect in cast irons, its influence on graphite nucleation, number of eutectic cells and thereof resulting impacts on metallographic structure

366

CH Y T K A , P.

Zkrachoval nám klíčový zákazník – návod k prevenci fatálních dopadů Our key customer went bankrupt—instructions to prevent fatal impacts

369

PA Z D ER K A . J .

Zkouška stanovení vyplavitelných látek Test of determination of elutriatable substances

FIREMNÍ PREZENTACE Presentations of companies 373

G R Ö N I N G , P. – PAC A L , L .

HA – pokročilé cold box systémy pro lití neželezných kovů a jejich environmentální aspekty (Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH, Düsseldorf, Německo; Hüttenes-Albertus CZ, s. r. o., Děčín)

in ze r c e

OBÁLKA Cover Hüttenes-Albertus CZ, s. r. o, Děčín Ernst Leopold s. r. o., Blansko MAGMA GmbH, Pardubice ŠEBESTA-služby slévárnám s.r.o., Brno

INZERCE Advertisements 386

ABB s. r. o., Praha

340

Ediční plán Slévárenství 2017

385

HWS Maschinenfabrik GmbH, Německo

337

KOVOLIS HEDVIKOV a. s., Třemošnice

383

LANIK s.r.o., Boskovice

381

Představení společnosti ŠEBESTA-služby slévárnám s.r.o., Brno

382

Profil společnosti (LANIK s.r.o., Boskovice)

345

384

Automatizační řešení pro cílené omílání | Spolehlivé, efektivní a flexibilní obrábění přesných dílů (RÖSLER Oberflächentechnik GmbH, Německo)

ROBOTERM spol. s r. o., Chotěboř

384

RÖSLER Oberflächentechnik GmbH, Německo

345

SEPP International s. r. o., Praha

396

SSČR, vzdělávání

386

ABB Robotika uvedla na trh dvě novinky (ABB s. r. o., Praha)

RUBRIKY Sections

388 391 393 394 397 398 400 401 402 402 403 404

Roční přehledy | Annual overviews Zprávy Svazu sléváren České republiky | News from the Association of Foundries of the Czech Republic Zprávy České slévárenské společnosti | News from the Czech Foundrymen Society Program 53. slévárenských dnů® | Programme of the 53rd Foundry Days Transactions AFS 2015 Zahraniční slévárenské časopisy | Foreign foundry journals Ze zahraničních časopisů | From the foreign journals Slévárenské kongresy | Foundry congresses Vysoké školy informují | Information from universities Mezioborové informace | Interdisciplinary information Blahopřejeme | Congratulations Z historie | From the history


®

od roku 1953 | since 1953

2017

ISSN 0037-6825

Odborný recenzovaný slévárenský časopis | Professional peer-reviewed foundry journal

EDIČNÍ PLÁN | SCHEDULE OF EDITIONS číslo Issue No 1–2

uzávěrka deadline 21.11.2016

číslo vyjde publication date TEMATICKÉ ZAMĚŘENÍ | SPECIAL TOPIC 23.02.2017 Legované litiny | Alloyed cast irons

3–4

16.02.2017

26.04.2017

Aditivní výroba | Additive manufacturing

5–6

14.04.2017

27.06.2017

Přesné lití | Investment casting

7–8

15.06.2017

29.08.2017

Strukturální odlitky | Structural castings

9–10

01.08.2017

26.10.2017

54. slévárenské dny – vybrané přednášky | 54th Foundry Days—chosen papers

11–12

27.09.2017

14.12.2017

Formovací a jádrové směsi | Moulding and core sands

CENÍK INZERCE | RATE CARD OF ADVERTISEMENTS OBÁLKA | COVER inzerat.indd 1

1. strana | 1st page

2. strana | 2nd page

3. strana | 3rd page

4. strana | 4th page

23 000 Kč · 1 300 €

21 000 Kč · 1 200 €

20 500 Kč · 1 100 €

22 000 Kč · 1 250 €

www.svazslevaren.cz

05.02.08 12:12:58

UVNITŘ | INSIDE

e-mail: svaz@svazslevaren.cz tel.: +420 541 142 681 | size Technickávelikost 2, 616 00 Brno Svaz sléváren České republiky

12 700 Kč · 800 €

čb + 1 barva black-and-white plus 1 colour 15 800 Kč · 900 €

18 800 Kč · 1 000 €

6 400 Kč · 400 €

7 900 Kč · 500 €

9 400 Kč · 700 €

5 300 Kč · 400 €

6 300 Kč · 500 €

4 000 Kč · 250 €

4 800 Kč · 350 €

čb | black-and-white

Bližší informace: 1 A4

1/2 A4

1/3 A4 SPOLEČNOST 4 300 Kč · 300 € . ČESKÁ SLÉVÁRENSKÁ SÁZAVOU . SŠT ŽĎÁR1/4NADA4 3 200 Kč · 190 € . SŠ TŘINEC-KANADA A4 1 600 Kč · 100 € OSTRAVA . VŠB-TU1/8 BRNO . SPŠ a VOŠT 1 list (2 A4) | 1 sheet . SPŠS OLOMOUC 1 A4 před nebo za obsahem | preceding or behind the content . ČVUT PRAHA . TU LIBEREC volně vložený list dodaný zákazníkem | loose inserted sheet . VUT BRNO

barva | colour

2 000 Kč · 150 €

– 24 500 Kč · 1 500 € 20 500 Kč · 1 100 € 10 000 Kč · 500 €

barevné provedení PR článku (1 A4) | colour version of the PR article oborových znalostí škol a profesních organizací: Profesionální garance je zabezpečena synergickým propojením

5 000 Kč · 400 €

v kontextu s potřebami zemí EU PARAMETERS [mm]oboru NašeROZMĚRY vzdělávání je přizpůsobeno potřebám slévárenského

210

170

Víme o oboru téměř vše!

170

265

297 210

125

Nabízíme profesní vzdělávání pracovníků v oboru slévárenství: 100 85

75

125

145

265

265

297

. OBCHODNÍ SPECIALISTA VE SLÉVÁRENSTVÍ . SLÉVÁRENSKÝ TECHNOLOG . SLÉVÁRENSKÝ DĚLNÍK . SLÉVÁRENSKÝ MISTR . TAVIČ

297

|

170

85

70

55

Vydavatel | Editor

Redakce | Editorial office

Technická 2896/2, CZ 616 00 Brno

Svaz váš sléváren republiky partnerČeské ve vzdělávání Ing. Josef Hlavinka, výkonný ředitel Technická 2896/2, CZ 616 00 Brno tel.: +420 541 142 681 svaz@svazslevaren.cz www.svazslevaren.cz

vedoucí redaktorka | chief editor Mgr. Milada Písaříková tel.: +420 541 142 665 slevarenstvi@svazslevaren.cz www.slevarenstvi.svazslevaren.cz

redaktorka | editor tel.: +420 541 142 664 redakce@svazslevaren.cz www.slevarenstvi.svazslevaren.cz


Jaromír Roučka

ÚVODNÍ SLOVO

Potřebují se slevači scházet?

doc. Ing. Jaromír Roučka, CSc. odborný garant 53. slévárenských dnů®

Příslušníci slévárenského cechu představují mezi strojaři relativně malou skupinu odborníků, jejichž zaměření se dosti odlišuje od ostatních oborů strojírenské technologie. Oblast jejich činnosti leží v oboru vysokých až velmi vysokých teplot a vedle svářečů jsou jediní, kteří pracují s roztavenými kovy. S použitím vysokých procesních teplot, přechodem kovů z tuhého do tekutého stavu a zpět, s chemickými reakcemi mezi kovem, okolní atmosférou a formou, s transformacemi struktury slitin při tuhnutí a v tuhém stavu a dalšími ději, typickými pro technologii odlévání, souvisí celá řada jevů, s nimiž se u žádné jiné technologie nesetkáváme. Z toho plyne, že slévárenství je mimořádně komplexní a složitý obor. A ten, kdo v něm pracuje, to velmi dobře ví. Ostatní většinou nechápou. Mnoho jevů již dokážeme teoreticky zdůvodnit a vysvětlit, někdy i řídit, stále však zůstává velká oblast, v níž se uplatňuje empirie, zkušenosti, intuice a mnohdy také cit. Slévárenství tak často ještě zavání „černou magií“, kde návodem na úspěch jsou předchozí dobré zkušenosti. Ve společnosti často o slévárenství panují názory, že se jedná o přežitý způsob výroby, vhodný snad pro výrobu ingotů nebo nějakých těžkých a nepřesných odlitků. Málokdo si uvědomuje, že při cestě autem do zaměstnání sedí na hromadě přesných, tvarově složitých, tenkostěnných, pevných a spolehlivých odlitků. Neuvědomuje si, že letadlo, s nímž letí na dovolenou k moři, má motory s mnoha špičkovými odlitky a tak bychom mohli pokračovat. Slévárenství však není statický, zastaralý obor, ale obor, ve kterém se objevují zcela nové materiály, technologie a také dříve nezvyklé vysoké nároky. Kdo v poslední době navštívil některý ze slévárenských veletrhů, měl možnost udělat si obrázek o nových významných technologiích a materiálech. Které jsou nejdůležitější trendy? Jednoznačně asi výroba tzv. strukturálních odlitků. Tyto odlitky zejména z hliníkových, případně i hořčíkových slitin se vyznačují mimořádnou tvarovou složitostí, rozlehlostí a tenkostěnností a v konstrukci osobních automobilů a odlitků pro letectví nahrazují celé sestavy jednotlivých dílů. Důvodem jejich použití je zejména úspora hmotnosti, zvýšení tuhosti, ale také zjednodušení kontroly jakosti původních jednotlivých součástek a sestav a také snazší certifikace výrobků. Zavedení výroby strukturálních odlitků je problémem nejen investičním, ale také materiálovým a technologickým, je však jen otázkou času, kdy jejich použití budeme považovat za standardní.

Další oblastí, která je předmětem zájmu zejména tlakových sléváren, ale také sléváren přesného lití, je vývoj a použití rozpustných jader. Vyřešení tohoto problému by přineslo ohromné možnosti rozšíření výroby tvarových odlitků se složitými dutinami, které jsou dosud limitovány nutností používání kovových jader nebo těžko odstranitelných keramických jader. Počítačová podpora technologických procesů, která je již v mnoha slévárnách standardem, byla doplněna o novou oblast, a to 3D tiskem. Po rozpačitých začátcích používání metod rapid prototyping, o jejichž možnostech se hovořilo obvykle pouze ve spojitosti s jednotlivými unikátními aplikacemi, např. v medicíně, se tisk 3D modelů prosadil již jako běžná výrobní technologie. Takto se zhotovují nejen víceméně provizorní modely při nutnosti rychlé výroby jednotlivých odlitků, ale i modelová zařízení pro sériovou výrobu. Jako další bonbónek se začalo s tiskem pískových forem a jader. Tento způsob neobyčejně usnadňuje výrobu tvarově složitých odlitků, nahrazuje použití jader, zvyšuje přesnost a – což není vůbec zanedbatelné – zlepšuje pracovní prostředí a zásadně mění kvalifikační strukturu pracovníků. Potřeba kvalifikovaných slévárenských dělníků se u této technologie snižuje a nahrazuje potřebou kvalifikovaných techniků. Lze očekávat, že se současná investiční i provozní finanční náročnost 3D tisku forem a jader bude rychle snižovat a uplatní se zejména při výrobě středních a velkých, tvarově složitých odlitků. Při výčtu nových trendů by bylo možno pokračovat a zmínit nové směry ve vývoji a metalurgii nových typů slitin, lití v polotuhém stavu, robotizaci, vývoji v oblasti kontroly jakosti, oprav odlitků atd. To jsou směry, s nimiž se budeme muset nejen seznamovat, ale postupně je i zavádět do běžného provozu. Možností, jak se k takovým informacím dostat, není v běžném profesním životě mnoho. Jsou to zejména zahraniční odborné časopisy, z českých pramenů prakticky pouze časopis Slévárenství. Odborná literatura není v tomto smyslu příliš operativní; v češtině prakticky žádné monografie nevycházejí a zahraniční, pokud existují, jsou velmi drahé. Novinky obvykle podléhají režimu utajení. Zbývá tedy především návštěva kvalitních veletrhů a výstav a účast na odborných konferencích. Organizátoři 53. slévárenských dnů, které se konají ve dnech 8. a 9. listopadu 2016 v hotelu Avanti v Brně, věří, že toto je právě ta akce, kde se dozvíte, co vás zajímá, a společně s kolegy, zástupci dodavatelských firem a výzkumu proberete i to, co není na oficiálním programu.

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

341


53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

J . Če c h – Š. Ke r š n e r

I zo l a c e j a ko n á h r a d a k a p e s u o c e l o v ý c h o d l i t k ů – n á v r h t e c h n o l o g i e a p r a k t i c k á a p l i k a c e

Izolace jako náhrada kapes u ocelových odlitků – návrh technologie a praktická aplikace Insulation as a substitute for pockets for steel castings —design of the technology and practical application Received: 02.08.2016 Received in revised form: 22.08.2016 Accepted: 22.08.2016 669.141.25 : 621.746.4 : 66.045 cast steel— gating and feeding system—insulation

The idea of using the insulation instead of feeder pocket direc tly on the cast area is not a new one. But for steel castings with pouring temperature commonly above 1550 °C the special materials are needed. Proper ties and the usage of the K ALPAD ® insulation and the T ZS, IZOCA ST sandwich insulation are described. Saving of liquid metal, shor tening of fet tling and machining operations was achieved.

Ing. Jan Čech, Ph.D. ŽĎAS, a. s., Žďár nad Sázavou

Ing. Štěpán Keršner S E E I F C e r a m i c , a . s . , R á j e c- J e s t ř e b í

342

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

Ú vo d Při nálitkování ocelových odlitků je v mnoha případech nutné použít tzv. kapsy pro prodloužení dosazovací zóny, vytvoření teplotního gradientu a zajištění zdravosti odlitku. Tento prvek slévárenské technologie však představuje vícenáklady v podobě tekutého kovu navíc, nutnosti tvarového pálení při odstraňování kapes a v neposlední řadě delších časů při obrábění ploch po pálení. Následující článek popisuje metody náhrady kapes nálitků izolací aplikovanou přímo na odlitek bez rizika zapečení nebo odtavení izolace. Myšlenka použití izolace místo kapes přímo na litou plochu není nová. Pro kovy s nižší licí teplotou byly dostupné izolace, které se za daných teplot nenatavovaly a nebyly tak zdrojem povrchových vad rozměrových (odtavení) a strukturních (vměstky). Pro ocelové odlitky s teplotou lití běžně nad 1550 °C je však potřeba speciálních materiálů, aby nedocházelo k natavování. I z o l a c e p r o p o u ž i t í p ří m o n a l i t o u p l o c h u Jednovrstvá izolace (např. KALPAD®) Izolace je tvořena vlákny na bázi Al2O3 a více než 60 % objemu je tvořeno uzavřenými póry, což je důvodem udávaného vysokého izolačního koeficientu – fiz = 1,5–1,58 [1]. Tento typ izolace je ve slévárnách ocelových odlitků vhodný pro aplikace na slabší stěny do cca 70 mm a do metalostatického tlaku cca 1000 mm. Pokud tyto podmínky nejsou dodrženy, izolace se odtaví a kromě toho, že izolace pak neplní svůj izolační účel, je nutné plochy drážkovat nebo brousit (obr. 1). Při správné aplikaci je po odlití dosažen jakostní povrch odlitku, který je nutné pouze přebrousit. Příklad možného použití je na obr. 2. Nálitkovaný uzel se nachází ve středu odlitku a není z tvarových důvodů možné použít vnější kapsy. Vnitřní kapsy je obtížné odstranit jak s ohledem na obtížný přístup úzkým prostorem trubky, tak vzhledem k typu oceli a nutnosti pálení za tepla. Výsledná povrchová i vnitřní jakost těchto typů odlitků je vyhovující požadavkům zákazníka a zcela rovnocenná použití kapes při současném snížení nákladů na apretaci. Sendvičová izolace (TZS, IZOCAST) Sendvičový izolační materiál se – jak už napovídá název – skládá ze dvou vrstev, na které jsou kladeny zcela odlišné požadavky. Tenčí vrstva, která je ve styku s taveninou, se svými vlastnostmi blíží šamotu a má objemovou hmotnost 2000 kg/m3. Silnější, izolační vrstva je tvořena lehkou porézní hmotou, kde jsou základní surovinou tzv. cenosféry. Cenosféry jsou alumináto-silikátové částice kulového tvaru, které vznikají při spalování uhlí, a to v teplotním intervalu 1200–1500 °C, kdy se část paliva vyskytuje ve formě taveniny, působením plynných složek (CO2, H2O) uvolňovaných z uhelných a koksových částic. Průměr těchto částic se pohybuje od 5 do 350 µm. Velký objem a nízká hmotnost zaručuje nízkou objemovou hmotnost cenosfér, která je 2,5 až 3,5× nižší, než je objemová hmotnost vody. Výhodou tohoto lehčiva je však nejen jeho nízká objemová hmotnost, ale také jeho schopnost vytvářet uzavřené póry ve struktuře materiálu. Tato skutečnost významně napomáhá ke snížení součinitele tepelné vodivosti λ, protože uzavřené póry jsou z tepelně izolačního hlediska výhodnější. Moderní vysoce jakostní izolační materiály se bez cenosfér neobejdou. Zároveň je však nutno neustále kontrolovat jakost a původ tohoto materiálu, protože ne každý surovinový zdroj je vhodný pro danou aplikaci [2], [3].


I zo l a c e j a ko n á h r a d a k a p e s u o c e l o v ý c h o d l i t k ů – n á v r h t e c h n o l o g i e a p r a k t i c k á a p l i k a c e a)

®

Natavená izolace KALPAD ® Molten down insulation KALPAD ®

Obr. 4. Fig. 4.

®

a)

b)

Řez deskou 50 × 1000 × 1000 mm, varianty a) bez izolace, b) s izolací Cut through the plate 50 × 1000 × 1000 mm, variants a) without insulation, b) with insulation b)

®

Obr. 5. Fig. 5.

a)

Obr. 2. Fig. 2.

Řez deskou 100 × 1000 × 1000 mm, varianty a) bez izolace, b) s izolací Cut through the plate 100 × 1000 × 1000 mm, variants a) without insulation, b) with insulation b)

Použití izolace KALPAD® jako náhrada vnitřní kapsy The use of insulation KALPAD ® as a replacement of the inner pocket

Řez deskou 150 × 1000 × 1000 mm, varianty a) bez izolace, b) s izolací Cut through the plate 150 × 1000 × 1000 mm, variants a) without insulation, b) with insulation

modul stěny [cm]

Obr. 6. Fig. 6.

kritická hodnota gradientu [°C/mm]

Obr. 3. Fig. 3.

Provedení měření izolačního koeficientu sendvičové izolace Measurement of the insulating coefficient of sandwich insulation

Obr. 7. Fig. 7.

Kritická hodnota gradientu tuhnutí v závislosti na modulu stěny Critical value of the solidification gradient in dependence on the wall modulus

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

343

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

Obr. 1. Fig. 1.

J . Če c h – Š. Ke r š n e r


53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

J . Če c h – Š. Ke r š n e r

I zo l a c e j a ko n á h r a d a k a p e s u o c e l o v ý c h o d l i t k ů – n á v r h t e c h n o l o g i e a p r a k t i c k á a p l i k a c e

Příkladem sendvičové dvojvrstvé izolace je produkt IZOCAST od firmy SEEIF Ceramic, která je tradičním producentem výrobků pro slévárenský průmysl. Vývoj izolačního materiálu IZOCAST ve firmě SEEIF Ceramic probíhal ve spolupráci s VUT v Brně v rámci výzkumu v oblasti surovin pro izolační materiály na požadavek praxe – zejména slévárny ŽĎAS, a. s., kde byly výrobky provozně ověřovány. Momentálně jsou sendvičové tvarovky o tloušťce 40 a 65 mm vyráběny v závodě 05 ve Svitavách, kde firma SEEIF Ceramic vyrábí mimo jiné zboží také další výrobky ze sortimentu šamotových izolačních materiálů. Skutečný izolační koeficient byl experimentálně ověřen na současně litých odlitcích krychlí o hraně 300 mm, přičemž jedna byla neizolovaná a druhá obložená sendvičovou izolací (obr. 3). Pomocí termočlánku umístěného v kapiláře z křemenného skla v geometrické ose odlitku byly změřeny časy tuhnutí ts1 = 64 min pro neizolovanou krychli, ts2 = 130 min pro izolovanou. Ze vztahu (1) pak vyplyne izolační koeficient fiz = 1,4 [4].

f iz  2

ts 2 ts1

(1)

Omezení sendvičové izolace z pohledu tloušťky nálitkované stěny a metalostatického tlaku pro standardní ocelové odlitky (do 50 t surové hmotnosti) není. Pra k t i c ké v y u ž i t í i z o l a c í n a k u s Technologie náhrady kapes izolacemi přímo na odlitek Pomocí softwaru MAGMAsoft® byly stanoveny základní principy použití sendvičových izolací místo kapes. Jako vzorový odlitek byla vybrána deska o rozměrech 1000 × 1000 mm a tloušťkách 50 mm (obr. 4), 100 mm (obr. 5) a 150 mm (obr. 6). Jako první proběhl návrh odlitků desek, kde bylo odstranění výskytu osové pórovitosti zajištěno standardním dosazovacím úkosem (pro zjednodušení již od paty desky).

a)

Verze desek pouze izolovaných (bez dosazovacího úkosu) byla vytvořena stupňovitým obložením odlitku izolačními deskami podle několika základních pravidel: – koncová zóna odlitku je min. 2–3 t; – pro stěny odlitků do 70 mm je min. tloušťka izolace 22 mm (KALPAD®), nad 70 mm je to již sendvičová izolace tloušťky 40 mm; – v geometrickém řezu nesmí být tloušťka izolace nikdy menší, než by byla aktuální tloušťka dosazovacího úkosu; – při potřebě nálitkovat na vzdálenost větší než 8 t je třeba již od této vzdálenosti začít stupňovitě izolovat i druhou stranu nálitkované stěny; – průřez krčku nálitku zůstává shodný jako u varianty s použitím nálitkové kapsy. Navržené verze zkušebních desek byly následně simulovány pomocí softwaru MAGMAsoft ®. Výsledky simulací jsou na obr. 4–6 uvedeny pro porovnání vedle sebe, odstupňovány podle tloušťky základního rozměru desky – vše bez vad. Podmínkou zdravosti u simulovaných odlitků bylo také dosažení gradientu tuhnutí většího, než je kritická hodnota. Literatura [5] uvádí jako kritickou pouze jednu hodnotu 0,5 [°C / 10 mm], Čech v [6] však stanovil kritické hodnoty pro ocelové odlitky v závislosti na modulu stěny (obr. 7) a právě tato varianta byla použita pro ověření zdravosti. Všechny zkušební desky byly vyhovující. Praktické ověření technologie na zkušebním odlitku ozubeného věnce Na základě těchto teoretických prací bylo přistoupeno k praktickému ověření na zkušebním odlitku ozubeného věnce. Slévárenská technologie byla navržena ve dvou variantách, jedna standardně s vyvedením dvojitého T-uzlu do nálitku pomocí kapes, druhá pomocí sendvičové izolace na kus. Tloušťka izolace musela opět odpovídat maximální tloušťce kapsy v oblasti krčku. Obě varianty byly ověřeny pomocí softwaru MAGMAsoft®. Výsledné zkušební odlitky jsou zachyceny na obr. 8. Odlitky byly dále apretovány, tepelně zpracovány a rozřezány v oblastech křížení uzlů. Provedená kapilární zkouška řezu potvrdila zdravost odlitků (obr. 9) a možnost provozního využití této metody i pro odlitky s vysokými požadavky na vnitřní zdravost.

b)

Obr. 8. Fig. 8.

344

Zkušební odlitek a) s kapsami, b) se sendvičovou izolací místo kapes Test casting a) with pockets, b) with sandwich insulation instead of pockets

Obr. 9. Fig. 9.

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

Kapilární zkoušky zkušebních odlitků Capillary tests of test castings

Přínosy provozní aplikace Izolace použitelné přímo na odlitek bez rizika odtavení (při správné aplikaci) jsou ve ŽĎAS, a. s., používány již téměř 10 let a provozně se osvědčily v mnoha aplikacích na odlitcích z ocelí uhlíkových, středně i vysoce legovaných. Vícenáklad je tvořen cenou izolace, ale ta je vždy nižší než vlastní přínosy: – snížení nákladů na tekutý kov v závislosti na tvarové složitosti odlitku (a tedy i počtu kapes nálitků) až o 5 %; – snížení velikosti pálené plochy a tím i nákladů na pálení až o 60 %; – snížení nákladů na apretaci odlitku po pálení; – snížení nákladů na obrábění až o 30 % urychlením hrubování díky nepřerušovanému řezu.


I zo l a c e j a ko n á h r a d a k a p e s u o c e l o v ý c h o d l i t k ů – n á v r h t e c h n o l o g i e a p r a k t i c k á a p l i k a c e

J . Če c h – Š. Ke r š n e r

Z ávě r Využívání speciálních izolačních produktů přímo na odlitek místo standardních technologických prvků (dosazovací úkos, kapsa) umožňuje slévárenskému technologovi snižovat náklady na výrobu odlitku při zachování vnitřní kvality typické pro jím navrženou technologii. Úspory tohoto přístupu vznikají jak v oblasti tekutého kovu a apretačních prací na čistírně, tak při obrábění odlitků – je možné obrábět rychleji díky minimalizaci ploch se zbytky po pálení nebo drážkování. L i t e ra t u ra [1] [2] [3]

[4]

[5] [6]

BROWN, J.: FosecoFerrousFoundryman´s Handbook, s. 321, 2000. Prospektový materiál SEEIF Ceramic, a. s., IZOCAST – dvouvrstvý izolační materiál pro izolaci odlitků, 2016. SOKOLÁŘ, R.; Š. KERŠNER: Vliv použitých cenosfér na vlastnosti tepelně izolačních žáromateriálů. In: Suroviny 2015. Praha: Silikátová společnost České republiky, 2015. ISBN 978-80-02-02610-5. ČECH, J.: Ověření možnosti nahrazení nálitkových přesahů vhodnými izolacemi, Interní závěrečná zpráva ŽĎAS, a. s., 2008. RUSÍN, K.: Teorie slévárenských procesů II. 3. vyd. Brno: VUT, 1990. Učební texty vysokých škol. ISBN 80-214-0152-4. ČECH, J.; J. ŠENBERGER; A. ZÁDĚRA: Výroba hmotných a masivních odlitků v ŽĎAS, a. s. In: Sborník konference Vývoj technologie těžkých odlitků pro energetiku a všeobecné strojírenství, Svratka, 2013.

Mezinárodní veletrh strojů pro nástrojárny, obráběcích strojů a automatizační techniky

Mezinárodní veletrh subdodávek, komponentů, modulů a technologií

Lipsko, 7. až 10. března 2017 První významný veletrh roku pro průmyslový business v Evropě Kovozpracování • Subdodavatelský průmysl • Nové technologie S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

www.intec-lipsko.cz

www.z-lipsko.cz

345


53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

M . B r ů n a – D. B o l i b r u c h o v á Tr h l i ny v h l i n í ko v ý c h z l i a t i n á c h

Trhliny v hliníkových zliatinách Hot tearing in aluminium alloys Received: 10.08.2016 Received in revised form: 24.08.2016 Accepted: 24.08.2016 669.715 : 621.746.7-21 Al alloys—hot tears

Submit ted work is focused on the issue of hot tearing in Al alloys. The first par t provides a brief theoretical analysis of the given area. The second, i.e. experimental par t, deals with the design, optimization and produc tion of measurement system for hot tear analysis. Paper also deals with experimental work, during which the HT index was analysed. For experimental work, three Al alloys with dif ferent Si, Cu and Ti content were used. During the test s, mainly the ef fec t of chemical composition was studied.

Ú vo d Trhliny možno charakterizovať ako chyby vznikajúce počas tuhnutia odliatku. Za všeobecnú príčinu vzniku trhlín je považovaná najmä tepelná deformácia a zmrašťovanie tuhnúceho odliatku. Ide teda o chyby porušenia celistvosti povrchu alebo vnútorného objemu odliatku. V zlievarenskom odvetví pomenovanie trhlina charakterizuje vytvorenie chyby pri teplotách, v určitom teplotnom intervale (v blízkosti teploty tuhnutia), kedy je stále prítomná minoritná vrstva tekutej fázy na hraniciach zŕn. Experimentálna časť Cieľom experimentálnej práce bolo navrhnúť, optimalizovať a vyrobiť merací aparát určený na analýzu trhlín v Al zliatinách. Ďalej realizovať experimentálne tavby, pri ktorých sa skúmal vplyv rôznych faktorov na vznik trhlín. Návrh a optimalizácia meracieho aparátu Navrhnutá kovová forma je konštruovaná tak, aby počas tuhnutia podporovala vznik trhlín. Skladá za zo štyroch ramien rôznej dĺžky, ktoré vychádzajú z vtokového kanála. Tým, že sú ramená ukotvené vďaka vtokovému kanálu na začiatku a kotviacim valcom na konci, vzniká efekt brzdeného zmrašťovania, čo podporuje vznik trhlín. Prostredníctvom týchto ramien bude možne realizovať kvantitatívne hodnotenie trhlín. Okrem spomínaných štyroch ramien forma obsahuje aj priechodný kanál so skrutkou na konci. Tá bude z vnútornej strany zaliata taveninou a z vonkajšej strany upevnená na snímač sily, na základe ktorého bude zaznamenávaná ťahová sila zmrašťujúceho sa odliatku. Ďalším prvkom pre hodnotenie trhlín je žiaruvzdorné sklo umiestnené v polohe pravdepodobného vzniku trhliny. Pomocou tohto skla bude možné pozorovať vznik trhlín v reálnom čase. Trhliny bude teda možné hodnotiť nielen po kvantitatívnej, ale aj po kvalitatívnej stránke. Pri návrhu formy sme vychádzali z nášho predchádzajúceho návrhu, ktorý mal určité nedostatky (obr. 1a). Po vykonaní experimentálnych tavieb sa preukázala funkčnosť formy, obsahovala však aj zásadné nedostatky, ktoré bolo nutné odstrániť. Prvým bol vznik turbulentného vírenia vo vtokovom kanáli, čo má okrem iného za následok nedostatočnú zabiehavosť. Druhým nedostatkom je veľká hmotnosť formy, ktorá sťažovala manipuláciu počas experimentálnych tavieb. Na základe týchto nedostatkov bola nutná optimalizácia. Z toho dôvodu vznikol nový model formy (obr. 1b), ktorý spĺňal podmienky lepšej zabiehavosti, napriek tomu však stále nevyhovoval z hľadiska nadmernej hmotnosti. Na obr. 2 je schematicky znázornený rozdiel v prúdení taveniny medzi novým a pôvodným dizajnom formy.

Ing. Marek Brůna, PhD. Ž i l i n s k á u n i v e r z i t a v Ž i l i n e, St r o j n í c k a f a k u l t a , K a t e d r a t e c h n o l o g i c ké h o i n ž i n i e r s t v a , S l o v e n s k á r e p u b l i k a U n i v e r s i t y o f Ž i l i n a , 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 Te c h n o l o g i c a l E n g i n e e r i n g

prof. Ing. Dana Bolibruchová, PhD. a)

Ž i l i n s k á u n i v e r z i t a v Ž i l i n e, St r o j n í c k a f a k u l t a , K a t e d r a t e c h n o l o g i c ké h o i n ž i n i e r s t v a , S l o v e n s k á r e p u b l i k a U n i v e r s i t y o f Ž i l i n a , 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 Te c h n o l o g i c a l E n g i n e e r i n g

346

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

Obr. 1. Fig. 1.

b)

Návrh formy: a) pôvodný návrh, b) nový návrh Mould design: a) original design, b) new design


Tr h l i ny v h l i n í ko v ý c h z l i a t i n á c h M . B r ů n a – D. B o l i b r u c h o v á

a)

Fig. 2.

a)

Rozdiel v prúdení taveniny: a) pôvodný návrh, b) nový návrh Differences in the melt flow: a) original design b) new design

Obr. 4. Fig. 4.

Finálny model formy Final mould design

Obr. 5. Fig. 5.

Simulácia finálneho modelu formy Simulation of final mould design

Obr. 6. Fig. 6.

Meracia zostava Measurement apparatus

Obr. 3. Fig. 3.

b)

Simulácie: a) pôvodný návrh, b) nový návrh Simulations: a) original design b) new design

Obr. 7. Fig. 7.

Násobiaci faktor pre rôzne stupne trhliny Multiplyting factor for different level of tearing

Obr. 8. Fig. 8.

Rozsah trhlín v závislosti na obsahu Si (Shan Lin 1999) Tearing depending on Si content (Shan Lin 1999)

Obr. 9. Fig. 9.

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

Obr. 2.

b)

Trhliny v zliatine AlCu4Ti Tears in the AlCu4Ti alloy

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

347


53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

M . B r ů n a – D. B o l i b r u c h o v á Tr h l i ny v h l i n í ko v ý c h z l i a t i n á c h

Pre potreby optimalizácie boli modely foriem podrobené simuláciám na zistenie stupňa zabiehavosti pomocou programu QuikCAST. Na obr. 3a a 3b sú znázornené výsledky zo simulačného programu. Farebná škála v tomto prípade vyjadruje rizikovosť nezabehnutia taveniny, kde značí: – červená – vysoké riziko, – žltá – mierne riziko, – zelená – minimálne riziko. Na prvom modeli formy, z ktorého sme vychádzali, je možné vidieť vysoký podiel červenej farby, ktorá predstavuje kritické oblasti, kde hrozí vysoká pravdepodobnosť nezatečenia roztaveného kovu. Oblasť sa týka najmä odstupňovaných ramien pre potreby kvalitatívneho hodnotenia. Po prvej optimalizácii modelu formy možno na druhom variante (obr. 3b) pozorovať výrazné zlepšenie. Vtoková sústava už neobsahuje červenú farbu, ktorá predstavuje najväčšie riziko, avšak výrazný podiel žltej farby stále reprezentuje možné nebezpečenstvo nekvalitného zatečenia taveniny do dutiny formy. Na základe predošlých zistení vznikla finálna verzia optimálneho modelu formy (obr. 4), ktorá spĺňa požadované podmienky. Nielen zlepšenú zabiehavosť, ale aj vyhovujúcu hmotnosť. Nový návrh obsahuje aj otvor so záslepkou, do ktorého sa v prípade nutnosti umiestni žiaruvzdorné sklo pre pozorovanie trhlín v reálnom čase. Obr. 5 reprezentuje výsledky finálneho modelu formy z hľadiska zabiehavosti. Vo vizualizácii je možné vidieť najvyšší podiel zelenej farby, čo predstavuje najlepší výsledok. Virtuálne modely foriem boli vytvorené za pomoci CAD programov SolidWorks a Creo2 (Pro/ENGINEER). Simulácie zabezpečil softvér QuikCAST, ktorý funguje na metóde konečných diferencií. Na obr. 6 je zobrazený schematický nákres celej zostavy. Zliatiny použité na experimentálne tavby Ako prvá bola použitá zliatina s označením AlSi6Cu4, druhá zliatina AlCu4Ti a posledným analyzovaným materiálom bola zliatina AlSi7Mg0.3. V tab. I je uvedené chemické zloženie jednotlivých zliatin a informácie o intervaloch tuhnutia sú zaznamenané v tab. II. Hodnotené kritériá experimentu a výsledky Posudzovaným kritériom je tzv. hot tears index (HTI). Pre tento typ hodnotenia vzniku trhlín boli určené štyri ukotvené ramená odlišnej dĺžky. Každá jedna zliatina bola odliata trikrát,

Tab. I. Tab. I.

Chemické zloženie použitých zliatin Chemical composition of used alloys obsah prvkov [%]

Zliatina

Si

Fe

Cu

Mn

Mg

Zn

Ti

Ni

AlSi6Cu4

6,0

0,9

4,0

0,45

0,55

2,0

0,20

0,45

AlCu4Ti

0,05 0,127 4,612 0,456 0,05

AlSi7Mg0.3

Tab. II. Tab. II.

7,3

0,15

0,03

0,10

0,3

– 0,07

0,15

Interval tuhnutia použitých zliatin Solidification interval of used alloys

Zliatina

interval tuhnutia [°C]

AlSi6Cu4

620–490

AlCu4Ti

640–480

AlSi7Mg0.3

625–555

348

0,171 0,006

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

pričom odliatok bol po piatich minútach vybratý z formy na vizuálne hodnotenie. Teplota taveniny bola 720 ± 5 °C a forma bola predhriata na teplotu 150 ± 10 °C. Pre hodnotenie HTI bola použitá rovnica definovaná ako: HTI =

NOT × ΣWF

NOF kde: NOT – počet trhlín, NOF – počet odliatkov, WF – násobiaci faktor. Číselná hodnota koeficientu WF závisí od charakteru a veľkosti trhliny. Na obr. 7 sú zobrazené hodnoty koeficientu pre rôzne stupne trhliny. Výsledné hodnoty indexu HTI možno charakterizovať ako mieru náchylnosti na vznik trhlín tzv. hot tears susceptibility (HTS). kde: < 0,5 minimálna náchylnosť, 0,5–1,25 malá náchylnosť, 1,25–2,25 mierna náchylnosť, 2,25–3,5 vysoká náchylnosť, > 3,5 veľmi vysoká náchylnosť. Z číselných údajov je zrejmé, že so zvyšujúcou sa hodnotou HTS sa zvyšuje aj tendencia na vznik trhlín v odlievanej zliatine. V tab. III sú uvedené výsledky kvantitatívneho hodnotenia spolu s údajmi o parametroch odlievania.

Tab. III. HT index Tab. III. HT index Zliatina

liaca teplota [°C]

teplota formy [°C]

AlSi6Cu4

720 ± 5

150 ± 10

1,3

mierna

AlCu4Ti

720 ± 5

150 ± 10

3,7

veľmi vysoká

AlSi7Mg0.3

720 ± 5

150 ± 10

0,01

minimálna

HTI

HTS

Počas experimentálnych prác boli parametre odlievania pre každú zliatinu nastavené na rovnakú hodnotu, aby bolo možné vykonať vzájomné porovnanie. Snahou bolo procesné parametre udržať na konštantnej hodnote, aby prípadné rozdiely v náchylnosti na vznik trhlín boli vyvolané práve rozdielnym chemickým zložením jednotlivých zliatin. Z odbornej literatúry je známe, že šírka intervalu tuhnutia má veľký vplyv na vznik trhlín. Čím je interval tuhnutia širší, tým je náchylnosť zliatiny na vznik trhlín vyššia. V prípade zliatin na báze Al-Si, konkrétne kremíka, však platí, že po prekročení určitej kritickej hodnoty (cca 5 hm. %) aj napriek tomu, že interval tuhnutia je pomerné široký, vznikajúci obsah eutektika je dostatočný na to, že dokáže „obklopiť“ primárne dendrity, a tým sa rapídne zvýši schopnosť dopĺňania taveniny do kritických miest za účelom kompenzovania vznikajúcich trhlín (obr. 8). Experimentmi získaný graf (Shan Lin, 1999) potvrdil, že v prípade kremíka nie je šírka intervalu tuhnutia priamo úmerná náchylnosti na vznik trhlín a treba preto brať do úvahy aj iné faktory, ktoré vznik trhlín, resp. ich potláčanie, ovplyvňujú. V prípade hodnotenia zliatiny AlCu4Ti s najširším intervalom tuhnutia, ktorej hodnota HTI bola najvyššia (3,7) sa však toto tvrdenie javí ako správne. Na obr. 9 je znázornený odliatok zo zliatiny AlCu4Ti s označenými trhlinami. Okrem najkratšieho ramena vznikli trhliny vo všetkých ostatných ramenách. Podľa stupnice HTS má táto zliatina veľmi vysokú náchylnosť na vznik trhlín.


Tr h l i ny v h l i n í ko v ý c h z l i a t i n á c h M . B r ů n a – D. B o l i b r u c h o v á

rozsah trhlin [cm]

6 4 2 0 0

2

4

6

8

10

hm. % Cu

Obr. 10. Rozsah trhlín v závislosti na obsahu Cu (Eskin a kol. 2004) Fig. 10. Tearing depending on Cu content (Eskin et al. 2004)

Odôvodnením vysokej hodnoty HTS pre danú zliatinu môže byť obr. 10. Graf experimentálne získaných hodnôt (Eskin, 2004) poukazuje na kritický podiel medi v Al zliatinách, ktorý spôsobuje vznik trhlín. Hodnoty cca 1 hm. % a 4 hm. % Cu zodpovedajú „najnebezpečnejším“ podielom daného prvku. Podľa Rosenberga a Flemingsa, prípadne Clynea a Daviesa, ktorí vo svojich experimentoch potvrdili, že prídavkom určitého množstva Ti (interval cca od 0,15 do 0,2 hm. % Ti) sa znižuje odolnosť proti vzniku trhlín, resp. sa podporuje ich nukleácia. Z toho môžno usúdiť, že práve obsah Ti v kritickej hodnote 0,17 hm. % mal pri tejto zliatine z hľadiska chemického zloženia taktiež majoritný podiel na vysokých hodnotách HTS. Opačná situácia nastáva pri zliatine AlSi7Mg0.3, ktorej hodnota HTI bola veľmi nízka (0,01). Daný materiál má teda minimálnu náchylnosť na vznik trhlín. Je to spôsobené nadkritickým obsahom kremíka, resp. eutektika kompenzujúceho náchylnosť na vznik trhlín, ako už bolo spomenuté (obr. 8). Vyššie koncentrácie kremíka navyše znižujú lineárne zmrašťovanie a sklon k tvorbe mikropórovitosti. Zliatina AlSi6Cu4 dosiahla počas experimentov hodnotu HTI (1,3), čo znamená, že jej náchylnosť je mierna. Obsah kremíka je nad kritickou hodnotou, tzn. podiel eutektika je schopný kompenzovať prípadne vznikajúce trhliny. Za zvýšenie náchylnosti k vzniku trhlín oproti zliatine AlSi7Mg0.3 môže byť zodpovedný prídavok medi, ktorý na jednej strane umožňuje zvýšenie pevnosti vytvrdením prostredníctvom fázy Al2Cu. Pri tuhnutí však značne rozširuje interval tuhnutia, a tým podporuje vznik riedin, ale najmä trhlín. Taktiež obsah Ti s podielom 0,2 hm. % sa nachádzal v úzkom intervale, kedy tento prvok značne prispieva k náchylnosti na vznik trhlín, nie však v takom rozsahu ako pri zliatine AlCu4Ti (obr. 11).

Elmia Subcontractor Te r m í n ko n á n í : 8 . –11. 11. 2016 M í s t o ko n á n í : J ö n kö p i n g , Šv é d s ko B l i ž š í i n f o r m a c e : w w w.e l m i a .s e /e n / s u b co nt ra c to r/

Obr. 11. Rozsah trhlín v závislosti na obsahu Ti (Clyne a Davies 1975) Fig. 11. Tearing depending on Ti content (Clyne and Davies 1975)

Z áve r Pri prvom hodnotení sa skúmal vplyv chemického zloženia na vznik trhlín. Počet a charakter vytvorených trhlín sa zapisoval a hodnotil pomocou HTI indexu, kde boli výsledné hodnoty vyjadrené pomocou miery náchylnosti na vznik trhlín (HTS). Výsledkom prvotného experimentu bolo potvrdenie faktov z vedeckej literatúry, čím sme si overili funkčnosť navrhnutého aparátu. Ďalšie experimentálne práce budú zamerané na snímanie ťahovej sily pri tuhnutí, čo umožní trhliny hodnotiť aj z kvalitatívneho hľadiska. L i t e ra t ú ra [1] [2]

[3] [4]

[5]

CLYNE T. W. ; G. J. DAVIES: Solidification and Casting of Metals. London: Metals Society, 1979, s. 275–278. ESKIN, D. G.; SUYITNO; L. KATGERMAN. Mechanical properties in the semi-solid state and hot tearing of aluminium alloys. Progress in Materials Science. 2004, 49(5), 629–711. DOI: 10.1016/S0079-6425(03)00037-9. ISSN 0079-6425. Shan Lin: A Study of Hot Tearing in Wrought Aluminum alloys. Universitè du Quebec – Chicoutimi (1999). PASTIRČÁK, R.: Effect of low pressure application during solidification on microstructure of AlSi alloys. Manufacturing technology. 2014, 14(3), 397–402. ISSN 1213-2489. PASTIRČÁK, R.; A. SLÁDEK.: Foundry processes and computer simulation. Materials engineering. 2003, 10, 119–122. ISSN 1335-0803.

FORMNEXT – mezinárodní výstava a konference aditivních technologií a výroby nástrojů Te r m í n ko n á n í : 15 . –18 . 11. 2016 M í s t o ko n á n í : F ra n k f u r t , N ě m e c ko B l i ž š í i n f o r m a c e : w w w.fo r m n e x t .d e

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

349

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

8


53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

B . B r y k s í St u n o v á

P r o b l e m a t i k a s t a n o v o v á n í h o d n o t m e c h a n i c k ý c h v l a s t n o s t í s l i t i n h l i n í ku l i t ý c h (n e j e n) p o d t l a ke m

Problematika stanovování hodnot mechanických vlastností slitin hliníku litých (nejen) pod tlakem

Ú vo d

Problems of determination of values of mechanical properties of (not only) high pressure die cast aluminium alloys

Jak je obecně známo, hliník a jeho slévárenské slitiny ve srovnání s typickým konstrukčním materiálem, jako je ocel, mají nižší hodnoty mechanických vlastností a jejich významným pozitivem je nízká hustota a právě dobré technologické vlastnosti – slévatelnost, obrobitelnost, možnost tepelného zpracování nebo např. vhodnost k některým povrchovým úpravám. Budeme-li je porovnávat s litinou, pak jejich plusem zůstává nízká hustota a možnost odlévat je pod tlakem. U odlitků obecně, a nejinak u slitin hliníku, bývá z mechanických vlastností a charakteristik nejvíce sledována mez pevnosti v tahu Rm, mez kluzu – vzhledem k charakteru materiálu Rp0,2, tažnost A a tvrdost HB. Obecné porovnání slitin hliníku určených pro odlitky, ocelí a litin je uvedeno v tab. I.

Received: 29.08.2016 Received in revised form: 31.08.2016 Accepted: 31.08.2016 669.715 : 539.3/.5 Al alloys—mechanical properties

Foundr y industr y as an applied branch fight s with problems connec ted with a dif ference bet ween theoretical presupposition and real output. The thing is that there are many ex ternal and internal influences entering the process, which we are able to take into account fully, par tially or which can not be considered at all in technical preparation of manufac ture. Determination of mechanical proper ties of cast material, respec tively direc tly castings, represent s quite a specific field. The aim of this ar ticle is to summarize these issues, to clarif y terms and to outline the possibilities of determination of mechanical proper ties values of castings.

Ing. Barbora Bryksí Stunová, Ph.D. Č V U T v P r a z e, Fa k u l t a s t r o j n í , Ú s t a v s t r o j í r e n s ké t e c h n o l o g i e, s k u p i n a s l é v á n í T h e C z e c h Te c h n i c a l U ni ver sit y in P rague, Facult y of M e chanic al Engine er 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, t h e G r o u p o f F o u n d r y Te c h n o l o g y

350

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

Slévárenství jakožto aplikovaný obor se potýká s problémy souvisejícími s rozdílem mezi teoretickým předpokladem a reálným výstupem. Do procesu totiž vstupuje mnoho vnějších a vnitřních vlivů, které umíme zcela, částečně anebo vůbec zohlednit v technické přípravě výroby. Zcela specifickou oblastí je zjišťování a stanovování hodnot mechanických vlastností litých materiálů, resp. přímo odlitků. Tento článek si klade za cíl shrnout tuto problematiku, objasnit pojmy a nastínit možnosti stanovování hodnot mechanických vlastností odlitků. D ů l e ž i t é m e c h a n i c ké v l a s t n o s t i o d l i t k ů

N o r my a p o ž a d av k y z á ka z n í k ů Přestože hodnoty vybraných mechanických vlastností jsou uvedeny v normě ČSN EN 1706 (42 1433), pro slévárny je závazný předpis zákazníka stanovující požadovaná minima hodnot mechanických vlastností včetně způsobu jejich stanovování, podobně jako např. chemické složení, míru a charakter přípustných vnitřních vad apod. U odlitků ze slitin hliníku (zejména určených pro automobilový průmysl) bývají specifikovány tzv. strukturní a další díly, u kterých nejsou tak vysoké nároky na hodnoty mechanických vlastností, může být sledována např. tvrdost, většinou však bývá sledována vnitřní kvalita. Automobilové strukturní díly (často se také užívá pojem strukturální, který vyplývá z anglického výrazu „structural“) jsou díly, které buď/a/nebo: nesou hmotnost automobilu, absorbují rázy od nerovností vozovky, absorbují a přenášejí energii nárazu, jsou součástí ochrany pasažérů při nárazu, určují tvar karoserie, drží motor apod., mají klíčovou roli v provozu automobilu a bezpečnosti pasažérů. Jedná se zejména o díly karoserie a podvozku, příčníky, držáky motoru, deformační zóny a převodníky energie, platformy montáže jednotek řízení a náprav, závěsy, výztuhy nárazníků, rámy sedadel apod. Tyto díly se dělí dle charakteru aplikace na díly deformační, kde je sledována zejména tažnost, díly pevnostní a díly s vysokou pevností, kde je rozhodující mez kluzu a mez pevnosti v tahu. Ukázka dosažitelných hodnot mechanických vlastností vybraných slitin pro strukturální díly je v tab. II. Další díly určené pro automobilový průmysl, ale i jiné díly lité tlakově, mají různé požadavky na mechanické vlastnosti specifikované zákazníky sléváren. Často jsou požadovány minimálně hodnoty uvedené v materiálové normě, případně zákazník, má-li např. specifické požadavky na chemické složení, požaduje dosažení konkrétních hodnot mechanických vlastností. Zákazníci také mohou specifikovat, jak se mají tyto hodnoty zjišťovat, tzn. kde je možné odebrat vzorek pro vý-


P r o b l e m a t i k a s t a n o v o v á n í h o d n o t m e c h a n i c k ý c h v l a s t n o s t í s l i t i n h l i n í ku l i t ý c h (n e j e n) p o d t l a ke m

Tab. I. Tab. I.

Orientační hodnoty mechanických vlastností vybraných litých materiálů Approximate values of mechanical properties of chosen cast material mez pevnosti Rm [MPa]

tažnost A [%]

tvrdost [HB]

(100–290)1)

100–400

<1

180–270

litiny s kuličkovým grafitem

210–600

400–900 (1500) 2)

2–22

160–360

uhlíkové oceli na odlitky

200–350

400–1000

7–27

103–193

slitiny Al-Si

70–180 (260)3)

150–250 (290) 3)

< 1–5 (12)3)

45–90 (125)3)

slitiny Al-Cu

(180–325) 3)

(280–410) 3)

(2–8) 3)

(85–120)3)

litiny s lupínkovým grafitem

Pozn.: 1) smluvní mez kluzu Rp0,1, 2) u ADI litin, 3) po TZ

robu zkušební tyče, kolik tyčí má být přetrženo a kolik jich musí vyhovět. To je však spíše ojedinělé. Jiná situace je u tvrdosti. Tvrdost včetně způsobu měření předepisují zákazníci tlakových sléváren běžně. O d b ě r v z o r k ů p r o z ko u š k y m e c h a n i c k ýc h v l a s t n o s t í

Tab. II. Tab. II.

Tlakové lití je kromě „lití pod tlakem“ charakterizováno zejména „tuhnutím pod tlakem“ a dosazováním kovu pro kompenzaci objemových změn během chladnutí tekuté fáze a během tuhnutí přes vtokovou soustavu. Tento fakt má rozhodující význam z pohledu vzniku vnitřních vad odlitku, zejména dutin, které významně ovlivňují hodnoty mechanických vlastností odlitku jako celku. Kromě toho vstupují do hry ještě další vlivy, jako je konstrukce formy zejména

Mechanické vlastnosti vybraných slitin pro strukturní díly a specifické aplikace tlakových odlitků [1] Mechanical properties of chosen alloys for structural parts and specific applications of die castings [1]

Slitina

složení

stav

mez kluzu Rp0,2 [MPa]

mez pevnosti tažnost tvrdost Rm [MPa] A [%] [HBW]

Silafont-09

AlSi9

F

120–180

240–280

4–8

Silafont-36

AlSi10MnMg

F

120–150

250–290

5–11

55–80 75–95

Silafont-36

AlSi10MnMg

T6

210–280

290–340

7–12

90–110

Silafont-36

AlSi10MnMg

T5

155–245

275–340

4–9

80–110

Silafont-36 AlSi10MnMg T4 95–140 210–260 15–22 60–75 Největším úskalím stanovování hodnot mechanických vlastností tlakově litých Silafont-36 AlSi10MnMg T7 120–170 200–240 15–20 60–75 odlitků bývá odběr vzorku. Stále platná Silafont-38 AlSi10MnMgZn F 140–160 270–300 3–7 norma ČSN 42 0332 [2] z roku 1982 Silafont-38 AlSi10MnMgZn T6 do vody 230–270 300–345 6–9 stanovuje kromě tvaru zkušební tyče T6 na Silafont-38 AlSi10MnMgZn 180–200 250–275 8–10 vzduchu přímo i geometrii dutiny formy pro od1) 1) 220–340 8–181) Magsimal-59 AlMg5Si2Mn F 140–220 lití odděleně litých zkušebních těles 1) Pozn.: dle tloušťky stěny pro zkoušku tahem, jak na stroji se studenou horizontální komorou, tak s vertikální komorou pro slitiny hliníku a slitiny zinku. K tomu definuje pro dané z pohledu průběhu plnění dutiny a jejího odvzdušnění a jiné uzavírací síly stroje i průměr komory, lisovací tlak a dotlak. technologické aspekty. Sama norma ČSN EN 1706 (42 1433) Co nám však řeknou hodnoty mechanických vlastností naměv poznámce uvádí, že „Mechanické vlastnosti tlakových odlitřené na samostatně odlitých vzorcích o vlastnostech odlitku ků jsou velmi závislé na parametrech vstřikování a vlastnosti reálného dílu? Pouze velmi málo. Dají nám pouze určitou v tabulce (myšleno hodnoty mechanických vlastností pro tlapředstavu o vlastnostech odlévaného materiálu, to je však kové lití uvedené v příloze normy, pozn. aut.) jsou pouze vojen dílčí faktor ovlivňující výslednou kvalitu dílu. Kromě matedítkem.“ [3] Proto je žádoucí odebrat vzorky pro tahovou riálu (jeho chemického složení, čistoty – tzn. obsahu nežádouzkoušku přímo z odlitku. To však může být vzhledem k chacích prvků, kovových a nekovových vměstků, rozpuštěných rakteru geometrie tlakových dílů problematické – viz níže. plynů atd.) jsou výsledná kvalita odlitku a potažmo dosažeSama norma ČSN EN 1706 (42 1433) uvádí, že: „Odděleně litá né hodnoty mechanických vlastností ovlivněny konstrukcí zkušební tělesa mají cennou funkci jako kontrola kvality tavby. formy, technologickými parametry lití a zejména tuhnutí.

Tab. III. Mechanické vlastnosti odděleně litých zkušebních těles z příbuzných slitin litých různými technologiemi dle ČSN EN 1706 [3] Tab. III. Mechanical properties of test specimen cast separately from related alloys cast by different technologies according to the Czech Standard ČSN EN 1706 [3] označení slitiny Skupina

AlSi9Cu

číselné

chemickými značkami

technologie

smluvní mez kluzu Rp0,2 [MPa] min.

mez pevnosti v tahu Rm [MPa] min.

tažnost A [%] min.

tvrdost [HBW] min. 60

EN AC-46200

AlSi8Cu3

S

90

150

1

EN AC-46200

AlSi8Cu3

K

100

170

1

75

EN AC-46200

AlSi8Cu3

D*

140

240

1

80

EN AC-46000

AlSi9Cu3(Fe)

D*

140

240

<1

80

EN AC-46500

AlSi9Cu3(Fe)(Zn)

D*

140

240

<1

80

Pozn.: stav litý S – do pískové formy, K – do kovové formy, D* – tlakově – hodnoty jsou pouze vodítkem. Tyto nejsou typickými hodnotami, ale jsou minimálními hodnotami, které je možno očekávat na odděleně tlakově odlitých tělesech příčného průřezu 20,0 mm2 s typickou tloušťkou stěny 2,0 mm.

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

351

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

mez kluzu Rp0,2 [MPa]

Materiál

B . B r y k s í St u n o v á


53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

B . B r y k s í St u n o v á

P r o b l e m a t i k a s t a n o v o v á n í h o d n o t m e c h a n i c k ý c h v l a s t n o s t í s l i t i n h l i n í ku l i t ý c h (n e j e n) p o d t l a ke m

Avšak hodnoty získané z odlitků smí být odlišné od minimálních hodnot stanovených v tabulkách kvůli změnám struktury vznikajícím v rozdílné tloušťce stěn a celistvosti odlitku.“ a dále „Zkušební tlakově odlitá tělesa nejsou vyráběna pravidelně. Zkouška celého odlitku zatížením odrážejícím zamýšlené podmínky provozu je významnější. Hodnoty uvedené v tabulce (hodnotyy mechanických vlastností, pozn. aut.) jsou pouze vodítkem. Tyto nejsou typickými hodnotami, ale jsou minimálními hodnotami, které je možno očekávat na odděleně tlakově odlitých tělesech příčného průřezu 20,0 mm2 s typickou tloušťkou stěny 2,0 mm.“ [3]. Zajímavé je srovnání slitin podobného chemického složení litých různými technologiemi (tab. III). Byly vybrány slitiny řady 46 (AlSi9), které se různými technologiemi odlévají (kromě lití na vytavitelný model) a jsou běžně používané. Pro upřesnění, jedná se o hodnoty mechanických vlastností očekávatelné na odděleně litých zkušebních tělesech. Zatímco u lití do písku a do kovové formy jsou tyto hodnoty stanoveny přímo v normě, hodnoty pro tlakové lití jsou pouze informativní – norma je uvádí v příloze. Pro gravitační lití do písku a pro kokilové lití dále platí, že: „Pro smluvní mez kluzu a mez pevnosti v tahu smí být hodnoty získané na odlitcích (u zkušebních těles odebraných z odlitků, pozn. aut.) vyšší než hodnoty stanovené v tabulkách… nebo nižší, ale ne méně než 70 % stanovených hodnot. Pro tažnost smí být hodnoty získané na odlitcích vyšší než hodnoty stanovené v tabulkách nebo nižší až o 50 % ve stejném místě odběru.“ [3]. Jak je z tab. III zřejmé, nejvyšší hodnoty mechanických vlastností (kromě tažnosti) se očekávají u tlakového lití, což odpovídá obecné představě a teoretickým předpokladům. Je však nutné přijmout fakt, že pórovitost je přirozenou vlastností tlakově litých odlitků a z výše uvedených důvodů je vnitřní kvalita a potažmo vlastnosti reálných odlitků rozdílná, než jakou lze vyhodnotit na zkušebních tělesech odděleně litých za optimálních podmínek. Často se přistupuje k odběru vzorků ze vtoku. To však opět není vhodné řešení, neboť z výše uvedených důvodů vypovídá spíše o vlastnostech materiálu, nikoliv o komplexních vlastnostech odlitku. Vtok je totiž plněn a tuhne za téměř ideálních podmínek – je prohřátý, znečištěné čelo proudu kovu jím pouze proteče a ve vtoku nesetrvává, je maximálně odvzdušněn a tuhne za plného dotlaku po celou dobu jeho působení, protože není závislý na tloušťce naříznutí. Výjimečně se přistupuje k výrobě přilitých zkušebních těles. Ve formě je kromě otisků odlitků vytvořena i dutina zkušebního tělíska, do které je kov přiváděn z centrálního vtoku vtokem a přes naříznutí. Toto řešení je kompromisní, odráží kromě vlastností materiálu i vliv technologických parametrů. Záleží na tvaru tělesa, charakteru jeho plnění a tuhnutí, míře jeho obrábění atd. Přesto lze předpokládat, že teoreticky bude mít lepší vnitřní kvalitu než charakteristický design tlakového odlitku vzhledem k absenci tepelných uzlů, a tedy i vyšší hodnoty mechanických vlastností. Jak již bylo uvedeno, nejlepší výpověď o vlastnostech odlitku dají zkušební tělesa odebraná přímo ze stěn odlitku. Norma ČSN EN 1706 (42 1433) uvádí, že „Jestliže jsou zkušební tělesa odebrána z odlitků, pak jejich geometrie, umístění, četnost zkoušek a odpovídající hodnoty musí být dohodnuty mezi dodavatelem a odběratelem.“ [3]. To je logické, protože každý tlakový odlitek je jiný co do konstrukce a ne všechna místa odlitku mají požadavky na minimální hodnoty mechanických vlastností. Jsou však charakteristické rysy, které lze najít u většiny tlakových odlitků, nebo alespoň u těch složitějších a určených pro pevnostní aplikace či tlakotěsnost. Jsou to zejména:

352

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

– komplexnost a složitost tvaru, – mnohá napojení stěn a s tím související četnost tepelných uzlů, – obecně malá tloušťka stěn, ideálně jednotná, reálně však variující od 1 do cca 8 mm u běžných odlitků, – žebra a výstupky, – kromě velkých děr (např. nábojů) i malé předlité díry (např. pro šrouby či kolíky), – rádie v napojení stěn (z technologických důvodů čím větší, tím lépe), – další. To vše jsou aspekty, které komplikují odběr vzorků. Budeme-li chtít na odlitku naměřit maximální hodnoty mechanických vlastností, budeme hledat místo pro odběr vzorku, které neobsahuje žádný tepelný uzel a které nemá významně proměnnou tloušťku stěny. Ideální by bylo vzorek pouze vyříznout a neobrábět – tzn. neubírat vrchní vrstvu materiálu, tzv. chill layer, která má obecně vlivem vyšší rychlosti tuhnutí předpoklad vyšších hodnot mechanických vlastností. To však nebývá vždy možné. Často je nutné tuto vrstvu obráběním odebrat, aby se dosáhlo požadovaných rozměrů zkušebního tělesa. Zároveň je pravděpodobné, že v rámci délky odebíraného tělesa se bude vyskytovat nějaké napojení stěny, proto je vždy nutné předpokládat vnitřní vady, zejména pak sníženou hustotu materiálu až pórovitost způsobenou přítomností tepelných uzlů. Pak už do hry vstupují právě konstrukce formy a technologické parametry, které buďto pomohou předejít vnitřní nekvalitě, nebo ji podpoří. Otázkou jsou také tvar a velikost zkušebního tělesa. Norma ČSN EN ISO 6892-1 (42 0310) – ČSN EN 10002-1, ale i norma ČSN EN 1706 (42 1433) a další předpisy předpokládají u odlitků jako zkušební těleso tyč kruhového průřezu. Bohužel právě u tlakových odlitků je často vytvoření tělesa o určitém minimálním průměru nereálné. Přistupuje se tedy k výrobě těles s obdélníkovým průřezem. Pak už průřez a rozměry nejsou normou vázány. Obecně platí, že čím větší těleso lze vyrobit, tím lépe, jelikož o to menší vliv budou mít vnitřní vady na výsledné hodnoty mechanických vlastností. Délka zkušební části by zejména z pohledu tažnosti měla respektovat určitá pravidla. Zkušební tyč by měla respektovat poměr průřezu a délky. Používají se tzv. poměrné tyče, kde počáteční měřená délka je vztažena k počátečnímu průřezu dle vztahu:

L0 = k S 0

(1)

kde: L0 – délka zkušební tyče zaokrouhlená na nejbližší násobek 5 mm k – mezinárodně stanovená hodnota 5,65 (ev. 11,3 pro dlouhou zkušební tyč, mají se však používat výhradně tyče krátké). Tažnost vyhodnocená na poměrných tyčích se dříve označovala A5 u krátké tyče pro hodnotu k = 5,65, nebo A10 pro dlouhou tyč s k = 11,3. Pro nepoměrné zkušební tyče je délka L0 zaokrouhlována na nejbližší násobek 5 mm za předpokladu, že rozdíl mezi vypočtenou a označenou délkou je menší než 10 % L0, nejméně však 20 mm. Délka L0 musí být určena s přesností ± 1 % a označena značkou nebo ryskou, která netvoří vrub, jenž by mohl vyvolat předčasný lom. Délka tyče L0 je nezávislá na počátečním průřezu S 0. Je nutno brát v úvahu, že hodnota tažnosti bude tím větší, čím kratší měřenou délku zvolíme, neboť v místě zaškrcení se vzorek nejvíce prodlužuje. Jak již bylo uvedeno, je nutné, aby si zákazník definoval místa, kde jsou pro něj vnitřní kvalita a tedy i hodnoty mechanických


P r o b l e m a t i k a s t a n o v o v á n í h o d n o t m e c h a n i c k ý c h v l a s t n o s t í s l i t i n h l i n í ku l i t ý c h (n e j e n) p o d t l a ke m

M ěř e n í, r e s p. s t a n ovová n í h o d n o t m e c h a n i c k ýc h v l a s t n o s t í U litých slitin hliníku se vyhodnocuje zejména mez pevnosti v tahu Rm, mez kluzu – vzhledem k charakteru materiálu Rp0,2, tažnost A a tvrdost HB, nejčastěji HBW. Norma ČSN EN 10002-1 (ČSN EN ISO 6892-1 (42 0310)) předepisuje smluvený způsob provádění tahové zkoušky. Měření tvrdosti se řídí ČSN 42 0371 a EN ISO 6506-1. V odborných textech je často možno setkat se s nesprávným označením těchto veličin, proto je zde uveden správný způsob označení, který je definován normou a měl by se dodržovat. Pro mez pevnosti v tahu, mez kluzu i tažnost platí, že veličina (R, A) je zapsána velkým písmenem kurzívou, její upřesnění (m, p0,2 atd.) je zapsáno jako index a není kurzívou. U tažnosti se již neuvádí index vyjadřující, zda byla vyhodnocena z krátké či dlouhé poměrné tyče – viz výše. Mez pevnosti v tahu je hodnota napětí odpovídajícího největšímu zatížení, které předchází přetržení zkušební tyče. Je to hodnota smluvní, neboť toto napětí je vypočteno z maximální síly Fmax vztažené k původnímu průřezu S 0. Mez pevnosti je charakteristickou veličinou používanou pro porovnání materiálů, i když často je vzhledem k charakteru použití pevnostních dílů výmluvnější mez kluzu, tedy napětí (zatížení), které díl snese, aniž by se deformoval plastickou deformací. Mez kluzu je rozhraní mezi pružnou a plastickou deformací. Slitiny hliníku nemají výraznou mez kluzu, a proto je vyhodnocována smluvní mez kluzu určená z trvalé deformace pod zatížením, která je definována jako napětí, které způsobí 0,2 % trvalé deformace. Teoreticky se stanoví tak, že se zjistí napětí, při kterém trvalá deformace dosáhne předepsané hodnoty vyjádřené v procentech (0,2 %) počáteční měřené délky zkušební tyče. Prakticky může být někdy určení této předepsané hodnoty trvalé deformace vzhledem k průběhu tahového diagramu náročné, a přestože je u trhacích strojů vybavených příslušným softwarem hodnota smluvní meze kluzu automaticky spočítána, nemusí odpovídat předpokladu a být spočítána správně. Proto je vhodné znát pro daný materiál modul pružnosti v tahu. Ten se z tahové zkoušky běžně nevyhodnocuje, ale znalost jeho předpokládané hodnoty může napomoci ke správnému stanovení meze kluzu, resp. i tažnosti a k jejich kontrole. Modul pružnosti v tahu je definován Hookovým zákonem jako směrnice počáteční přímkové části tahového diagramu síla – poměrné celkové prodloužení. A právě tato směrnice slouží k vynesení rovnoběžky pro stanovení smluvní meze kluzu. U slévárenských slitin Al-Si se hodnota modulu pružnosti pohybuje kolem 70 GPa. To je vhodné na

vypočítaných výsledcích ověřit, a pokud se hodnota modulu pružnosti výrazně liší, přičemž mez pevnosti přibližně odpovídá předpokladu, je vhodné manuálně v tahovém diagramu směrnici dle modulu pružnosti vynést a k ní potom sestrojit rovnoběžku pro stanovení smluvní meze kluzu. Smluvní mez kluzu by měla být stanovena z prodloužení měřené délky zkušebního tělesa, často je však u trhacích strojů vybavených příslušným zařízením se softwarem vyhodnocena z posuvu příčníku. To do výpočtu vnáší chybu, která sice není významná, ale výsledek ovlivní směrem k vyšším hodnotám, protože v posuvu příčníku je zahrnuta plastická deformace celé délky tyče, nikoliv pouze deformace měřené délky. Tažnost je poměrné prodloužení měřené délky zkušebního tělesa. Dříve se vyhodnocovala změřením trvalého prodloužení měřené délky tělesa mezi ryskami po přiložení částí přetržené tyče k sobě, dnes je běžné snímání prodloužení průtahoměrem pomocí nalepených reflexních pásek. Jak již bylo uvedeno, hodnota tažnosti je významně ovlivněna délkou zkušební tyče, resp. měřenou délkou (kratší měřená délka dá vyšší hodnoty tažnosti vzhledem k zaškrcení, kde se tyč nejvíce prodlužuje). Do značné míry je tažnost ovlivnitelná právě i způsobem měření, resp. jejího stanovení, podobně jako u meze kluzu. Proto je vždy vhodné ověřit, jak byla vyhodnocována, aby byly hodnoty tažnosti poměřitelné. Tvrdost dle Brinella HBW je definována jako odpor materiálu proti deformaci cizím tělesem, kterým je kulička ze slinutých karbidů. Kulička o průměru D je působením síly F směřující kolmo k povrchu tělesa vtlačována po stanovenou dobu, změřením průměru d vtisku po odlehčení je definována tvrdost HBW jako poměr působícího zatížení F k ploše povrchu kulového vtisku A. Zkoušený povrch musí být rovný a hladký, nejlépe broušený. Musí být vyloučeny změny vlastností povrchu ohřevem nebo tvářením za studena. Pro slitiny hliníku se nejčastěji používají kuličky o průměru 5 mm. Tvrdost podle Brinella je závislá na zatížení, neboť plocha vtisku není zatížení přímo úměrná, proto je při srovnávání nutné zatížení uvádět. Vzhledem k tomu, že tvrdost (ale i další vlastnosti) slitin hliníku obsahujících měď a/nebo hořčík se mění v čase, je důležité uvádět, jak dlouhý byl odstup mezi odlitím a měřením tvrdosti. Norma ČSN EN 1706 (42 1433) přímo uvádí, že hodnoty v tabulkách mohou být dosaženy po setrvání několika dní při pokojové teplotě. Obecně, chceme-li získat rozumné hodnoty tvrdosti na tlakových odlitcích, je vhodné ji měřit minimálně 3 dny po odlití. Přestože na přirozené stárnutí má největší vliv obsah mědi, i u slitin obsahujících hořčík tento jev zaznamenáváme. Je to způsobeno nerovnovážností stavu, ve kterém je odlitek vlivem rychlého ochlazení při procesu tlakového lití zachycen. Podle hodnoty tvrdosti lze usuzovat i na další mechanické vlastnosti materiálu, resp. je prokázána relace mezi nimi. Jedná se zejména o mez kluzu a mez pevnosti. Pro mez pevnosti platí přímá závislost na tvrdosti dle vztahu: Rm = k · HB

(2)

kde: k – koeficient závislý na materiálu, přičemž hliník má tuto hodnotu přibližně 2,6. Na tomto principu je založena indentační metoda ABI (Automatic Ball Indentation) stanovování hodnot mechanických vlastností, která se jeví jako vhodná alternativní metoda ke stanovování hodnot mechanických vlastností bez nutnosti výroby/odběru zkušebního tělesa. Tato metoda je vyvíjena na ČVUT v Praze a průběžně testována např. [4], [5].

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

353

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

vlastností důležité a kde je chce měřit. Pak by se měla pozornost slévárny na tato místa zaměřit jak z pohledu konstrukce formy, tak z pohledu technologických parametrů a v těchto aspektech by měla být dodržena základní pravidla. Nejvýhodnější, jak již bylo uvedeno v citaci z normy, je zkoušení celého odlitku ve zkušebním přípravku či v zástavbě zatížením simulujícím reálné provozní namáhání. Tím sice nezískáme hodnoty mechanických vlastností dle smluvních způsobů zkoušení, získáme tím ale tu nejcennější informaci: zda odlitek požadované namáhání vydrží, či ne, resp. jaké hodnoty zatížení je schopen přenést. Je-li to podloženo dostatečně velkým počtem zkoušených kusů, optimálně litých při různých technologických parametrech, pak se jedná skutečně o ověření nejen vlastností dílu samotného, ale i technologického procesu.

B . B r y k s í St u n o v á


B . B r y k s í St u n o v á

P r o b l e m a t i k a s t a n o v o v á n í h o d n o t m e c h a n i c k ý c h v l a s t n o s t í s l i t i n h l i n í ku l i t ý c h (n e j e n) p o d t l a ke m

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

Z ávě r Závěrem lze shrnout následující: – Hodnoty mechanických vlastností v podstatě neměříme, ale „stanovujeme“ je, protože mnohé vlastnosti jsou smluvní a i při dodržení závazných předpisů lze výsledek ovlivnit. Při srovnávání hodnot mechanických vlastností u různých odlitků je nutné znát podmínky průběhu zkoušek. – Hodnoty mechanických vlastností uvedené v normě ČSN EN 1706 (42 1433) jsou pro tlakové odlitky pouze orientační, jelikož se vztahují k odděleně litým zkušebním tělesům. Reálné hodnoty u odlitků se mohou výrazně lišit, neboť jsou kromě materiálu ovlivněny také konstrukcí formy, technologickými parametry a dalšími faktory. – Pro zkoušku tahem je vhodné odebírat zkušební tělesa přímo z odlitku, ta nejlépe odrážejí skutečnou kvalitu a vlastnosti odlitku. Tělesa odděleně litá, přilitá nebo odebraná ze vtoku nepostihují všechny faktory ovlivňující kvalitu odlitku. – Největší vypovídající schopnost mají testy prováděné na celých odlitcích v přípravcích a se zatížením simulujícím skutečné podmínky použití odlitku. – Je-li nutné provádět zkoušky mechanických vlastností na zkušebních tělesech, pak je třeba se se zákazníkem dohodnout na způsobu odběru vzorků a způsobu zkoušení. Zásadní je místo odběru zkušebního tělesa a jeho rozměry.

Informační zpravodaj ze slévárenství Buďte „in“ ve svém oboru! Obsahová náplň: technicko-ekonomické anotace ze zahraničních slévárenských časopisů Členění anotací: výroba forem, jader, modelů, nátěry na formy a jádra, žárovzdorniny, odlitky z oceli, litiny, neželezné kovy atd. Cílová skupina: pracovníci sléváren, modeláren, vývojových a výzkumných středisek, dodavatelé do sléváren; střední a vysoké školy Cíl: poskytovat jasné a stručné aktuální odborné informace o novinkách, výzkumu, vývoji, trendech a zkušenostech z praxe, tak jak se o nich píše ve všech stěžejních odborných časopisech světa (viz níže) Periodicita: 4× ročně (1 vydání obsahuje 150 anotací, tj. 600 anotací/rok) Archiv: 22 500 anotací od roku 1994 Distribuce: e-mailem Vydavatel: SSČR ve spolupráci s VUT v Brně, FSI, odborem slévárenství Služby Informačního střediska: – kopie odborných článků v originále; cena za 1 stranu 5 Kč + DPH + poštovné; – zpracování odborné literární rešerše na dané téma; cena za 1 rešerši: 2 000 až 4 000 Kč + DPH + poštovné.

354

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

– Pro stanovení a porovnání tvrdosti tlakově litých dílů (zejména ze slitin obsahujících měď a hořčík) je nutné ponechat díly několik dní při pokojové teplotě (nebo vyšší), resp. uvádět dobu po odlití.

L i t e ra t u ra [1] [2]

[3]

[4]

[5]

Webové stránky firmy Rheinfelden: http://rheinfelden-alloys.eu/en/alloys/silafont/ [cit. 28.08.2016]. ČSN EN 42 0332 (42 0332). Odlitky ze slitin hliníku a zinku – Zkušební tělesa pro stanovení mechanických vlastností tlakově litá. Praha: Český normalizační institut, 1982. 7 s. ČSN EN 1706 (42 1433). Hliník a slitiny hliníku – Odlitky – Chemické složení a mechanické vlastnosti. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, 2010. 28 s. PUCHNIN, M.; O. TRUDONOSHYN; O. PRACH: Use of ABI technique to measure mechanical properties in aluminium alloys. Part 1: Effect of chemical composition on the mechanical properties of the alloys. In: Materiali in Tehnologije 2016. BRYKSÍ STUNOVÁ, B.; V. BRYKSÍ; M. PUCHNIN: Properties of Al Alloy Castings Produced by Rheocasting Method SEED Measured by Indentation. Sborník přednášek konference METAL 2015, Brno, 2015, s. 1399–1404.

Časopisy, které jsou k zapůjčení v Informačním středisku SSČR a částečně zpracovávané do Informačního zpravodaje (země vydání): 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 11. 12. 16. 17. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26.

Foundry Technology & Management (US) Foundry Trade Journal International (GB)* Fundição e serviços (BR) Giesserei (DE)* Giesserei Erfahrungsaustausch (DE)* Giesserei Praxis (DE)* Giesserei Rundschau (AT)* Hutnické listy (SK) China Foundry (CN)* Kohászat (HU) Litejnoje proizvodstvo (RU)* Lit’je i metallurgija (BY) Livarski vestnik (SI)* Metalurgia (RO) Modern Casting (US)* Prace Institutu Odlewnictwa (PL)* Przegląd Odlewnictwa (PL)* Revista de turnatorie (RO) Scientific Bulletin, Series B: Chemistry and Material’s Science (RO) 28. Transactions AFS (US)* 29. Zváranie (SK) * časopis je zpracováván Bližší informace: Informační středisko SSČR, Edita Bělehradová, úterý–čtvrtek, tel.: 541 142 646, infoslevarny@tiscali.cz


N ě k t e r é m o ž n o s t i o p t i m a l i z a c e d e zox i d a c e o c e l i n a o d l i t k y v l i c í p á nv i

S . B l i z ny u ko v – L . Ča m e k – J . F e r j o – J . B e ň o

There are possibilities of optimization of cast steel with cored wire in casting ladle applied in the foundr y of gravit y casting mentioned in this ar ticle. The final deoxidation of cast steel is carried out in the foundr y, where there are not modern facilities of secondar y technology, in casting ladle with granular aluminum with subsequent modification of inclusions with the cored wire. The set of experimental melt s was carried out with a new way of cast steel deoxidation in the casting ladle with application of the combined cored wire.

Some possibilities of optimization of cast steel deoxidation in casting ladle with the aid of cored wire

Ú vo d

Received: 10.08.2016 Received in revised form: 24.08.2016 Accepted: 24.08.2016 669.141.25 : 669.046.55 cast steel— deoxidation

Dezoxidace oceli je složitý fyzikálně-chemický pochod. Prakticky se kyslík aktivně účastní všech etap výroby oceli [1], [3]. Dosažení kovu s minimálním obsahem rozpuštěného i celkového kyslíku je hlavním úkolem dezoxidace taveniny [2], [3]. Výsledky dezoxidace bezprostředně ovlivňují čistotu oceli, pokud jde o rozpuštěný kyslík a oxidické vměstky. Svými druhotnými účinky pak nepřímo ovlivňují množství, tvar a vlastnosti oxidů a také sulfidů, oxisulfidů, nitridů, karbidů, a tím prakticky také celkovou čistotu a jakost vyráběné oceli na odlitky. V provozech sléváren s výrobou taveniny pro odlévání ocelových odlitků, kde nejsou k dispozici moderní zařízení sekundární technologie, je zásadní způsob provedení technologie dezoxidace v licí pánvi granulovaným hliníkem s následnou modifikací vměstku plněným profilem. M o ž n o st i ří z e n í a k t i v i t y k y s l í ku n a v z n i k o p t i m á l n í c h t y p ů v m ě s t k ů, č i s t o t y a j a ko s t i o c e l i

Ing. Sergey Bliznyukov V Š B – T U O s t r a v a Te c h n i c a l U n i v e r s i t y o f O s t r a v a , Fa c u l t y o f M e t a l l u r g y a n d M a t e r i a l s E n g i n e e r i n g , Depar tment of Metallurgy and Foundr y Engineering

doc. Ing. Libor Čamek, Ph.D. V Š B – T U O s t r a v a Te c h n i c a l U n i v e r s i t y o f O s t r a v a , Fa c u l t y o f M e t a l l u r g y a n d M a t e r i a l s E n g i n e e r i n g , Depar tment of Metallurgy and Foundr y Engineering

Ing. Jan Ferjo V Š B – T U O s t r a v a Te c h n i c a l U n i v e r s i t y o f O s t r a v a , Fa c u l t y o f M e t a l l u r g y a n d M a t e r i a l s E n g i n e e r i n g , Depar tment of Metallurgy and Foundr y Engineering

Ing. Jaroslav Beňo, Ph.D. V Š B – T U O s t r a v a Te c h n i c a l U n i v e r s i t y o f O s t r a v a , Fa c u l t y o f M e t a l l u r g y a n d M a t e r i a l s E n g i n e e r i n g , D e p a r t m e n t o f M e t a l l u r g y a n d F o u n d r y E n g i n e e r i n g; S A N D T E A M , s p o l . s r. o . ( L t d .), H o l u b i c e

Většina sléváren používá k závěrečné srážecí dezoxidaci oceli v pánvi hliník, při níž jsou výsledkem dezoxidační reakce oxidy hliníku. Dosažením vyššího zbytkového hliníku než 0,030 %, který je nutný pro většinu nelegovaných a nízkolegovaných ocelí k zabránění vzniku bodlin v odlitcích, vzniká jako produkt reakce mezi hliníkem a kyslíkem stabilní oxid Al2O3. Pro svoji teplotu tavení 2030 °C bude při teplotě tekuté oceli existovat jako tuhá fáze. Tato bude podle Stokesova zákona vyjádřeného rovnicí (1) z oceli vyplouvat určitou rychlostí, v závislosti na složení, velikosti vměstků a dynamické viskozitě taveniny [3].

v

ρ  ρ1 2 2 g 2 r 9 η

(1)

v – rychlost vyplouvání vměstku [cm · s−1], r – poloměr částice [cm], ρ1, ρ2 – měrná hmotnost vměstku, roztavené oceli [g · cm−3], η – viskozita roztavené oceli [P], g – tíhové zrychlení [981 cm · s−2]. Vlastnosti oceli dále ovlivňuje množství vměstků, jejich distribuce v matrici a jejich morfologie. Morfologie vměstků závisí na jejich chemickém složení, které je určeno podmínkami dezoxidace. V literatuře [3] se cituje vliv obsahu hliníku v oceli na morfologii sulfidických a oxisulfidických vměstků a na vliv jejich morfologie na houževnatost oceli. Jsou zde rozlišovány tři základní morfologické typy vměstků. Vznik I. typu vměstků souvisí s vysokou aktivitou kyslíku v taveninách. Vměstky jsou tvořeny oxidy prvků s nízkou afinitou ke kyslíku, Si, Mn a sírou. Vměstky tohoto typu dosahuS l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

355

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

Některé možnosti optimalizace dezoxidace oceli na odlitky v licí pánvi pomocí plněného profilu


53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

S . B l i z ny u ko v – L . Ča m e k – J . F e r j o – J . B e ň o

N ě k t e r é m o ž n o s t i o p t i m a l i z a c e d e zox i d a c e o c e l i n a o d l i t k y v l i c í p á nv i

jící velikosti několika desítek až stovek mikronů náhodně rozložených v matrici jsou typické pro neuklidněné a polouklidněné oceli. V ocelových odlitcích se vyskytují u nedostatečně dezoxidovaných taveb doprovázených současně bublinami a bodlinami. Výskyt vměstků je také pravděpodobný v místech odlitku, kde proběhla intenzivní reoxidace. Tvar vměstků je kulovitý a složení odpovídá oxisulfidům s proměnlivou koncentrací Mn, Si, Al a S (při teplotě tavení oceli jsou tekuté) [3]. Produktem dezoxidace je oxid hlinitý, který se vylučuje jako samostatná fáze při vyšším obsahu hliníku. Pro síru je nerozpustný a síra se vylučuje ve formě sulfidu manganu rovněž jako samostatná fáze, která může obsahovat i železo. Na metalografickém výbrusu se jeví vznikající ploché dendrity MnS jako řetízek protáhlých šedých vměstků. Označení tohoto typu vměstků je II. typ vměstků. Přítomnost sulfidů II. typu výrazně snižuje houževnatost oceli. Při vysokých obsazích síry se snižuje i tažnost [3]. Při ještě vyšších obsazích hliníku v oceli se mění morfologie sulfidů, tvoří hranaté útvary, které jsou označovány jako III. typ vměstků, které obsahují chemicky čistý sulfid manganu MnS. Svým tvarem jsou tyto hranaté útvary podobné vměstkům oxidu hlinitého. U ocelí s nižším obsahem uhlíku se vyskytují obvykle oba typy sulfidů současně. U ocelí s vyšším obsahem uhlíku vzniká zejména III. typ sulfidů. Oxid hlinitý je vyloučen v oceli na odlitky jako III. typ [3]. Klasifikace sulfidů byla doplněna podle [3] prof. Bůžkem o typy, které vznikají za velmi nízkých aktivit kyslíku a při kombinované dezoxidaci Al, Ca, prvky vzácných zemin (PVZ), Ti, Zr aj. Za předpokladu, že oxidy prvků použitých k dezoxidaci spolu tvoří eutektika s teplotou tavení nižší, než je teplota oceli při dezoxidaci, mohou vznikat tekuté oxidy, které mohou rozpouštět i síru. Předpokladem jsou pak kulovité oxisulfidy. Provedením dezoxidace, která vede ke vzniku kulo-

Tab. I. Tab. I.

odpich [°C] oceli s nižším obsahem C tavba 1 1658 tavba 2 1656 tavba 3 1660 tavba 4 1650 oceli s vyšším obsahem C tavba 5 1630 tavba 6 1633 tavba 7 1630

Jakost

Experimentální tavby byly prováděny na zařízení elektrické obloukové pece (EOP) a indukční středofrekvenční pece (ISP) ve slévárně Vítkovické slévárny, s. r. o. Výroba v EOP probíhala standardním způsobem, který se provádí na výrobních agregátech EOP o hmotnosti taveb 4–8 t s následným mimopecním zpracováním v licí pánvi (LP). Byly zpracovány dvě skupiny jakostí oceli, které byly rozděleny do skupiny ocelí s nižším obsahem C a do skupiny ocelí s vyšším obsahem C (tzv. uhlíkové). Základní dezoxidace oceli proběhla v peci ve fázi dohotovení v množství, která jsou uvedena v tab. I. Sekundární dezoxidace byla v licí pánvi provedena dvěma odlišnými způsoby: – pomocí granulovaného Al a následnou modifikací vměstků pomocí plněného profilu CaSi za současného dmýchání argonu (tab. I); – částečně pomocí granulovaného Al s kombinovaným plněným profilem CaSiAl, za současného dmýchání argonu (tab. II).

LP [°C]

CaSi p. p. [kg · t−1]

ao [ppm]

Al nekov. [%]

Al kov [%]

Al celk. [%]

tavba [kg]

Al pec [kg · t−1]

Al LP gr. Al Al celkem [kg · t−1] [kg · t−1]

1590 1582 1597 1572

0,71 0,74 1,38 0,71

3,33 3,05 3,65 2,86

0,012 0,012 0,011 0,013

0,027 0,028 0,024 0,036

0,039 0,04 0,035 0,049

7800 4950 4500 4450

0,54 0,85 0,93 0,94

0,38 0,61 0,67 0,67

0,92 1,45 1,60 1,62

1568 1565 1571

0,84 0,70 0,73

2,45 4,65 2,47

0,016 0,007 0,01

0,029 0,018 0,038

0,045 0,025 0,048

3950 3800 3750

1,06 1,11 1,12

0,76 0,79 0,80

1,82 1,89 1,92

Experimentální tavby v EOP při použití CaSiAl profilu v LP Experimental melts in electric arc furnace with the use of CaSiAl cored wire in casting ladle odpich [°C]

oceli s nižším obsahem C tavba 8 1652 tavba 9 1667 tavba 10 1650 oceli s vyšším obsahem C tavba 11 1632 tavba 12 1664 tavba 13 1635 tavba 14 1667

356

E x p e r i m e n t á l n í p rá c e n a d e z ox i d a c i o c e l i v l i c í p á nv i s v l i ve m n a m e t a l u r g i c ko u j a ko s t o c e l i

Experimentální tavby v EOP při použití CaSi profilu v LP Experimental melts in electric arc furnace with the use of CaSi cored wire in casting ladle

Jakost

Tab. II. Tab. II.

vitých oxisulfidů, se dosahuje nízkých aktivit kyslíku a současně s tím je dosaženo i nejlepší houževnatosti a plastických vlastností. Tyto produkty dezoxidace a odsíření se vylučují v uvedeném případě jako kulovité oxisulfidy, které Bůžek označil jako oxisulfidy typu Ib. Vysoký přebytek silných dezoxidačních prvků je však negativní. Způsobuje pokles houževnatosti a plastických vlastností doprovázený vyloučením shluků oxidů a sulfidů. Tyto byly označeny podle [3] jako vměstky IV. typu. Vměstky tohoto typu byly pozorovány u ocelí s vysokým obsahem ceru, lantanu a vápníku. Jejich přítomnost má nepříznivý vliv zejména na houževnatost oceli [3].

LP [°C]

CaSiAl p. p. [kg · t−1]

ao [ppm]

Al nekov. [%]

Al kov [%]

Al celk. [%]

tavba [kg]

Al pec [kg · t−1]

Al LP gr. Al+p. p. [kg · t−1]

Al celkem [kg · t−1]

1560 1585 1586

0,49 0,41 0,76

2,36 3 2,81

0,013 0,015 0,01

0,032 0,026 0,034

0,045 0,041 0,044

4600 3600 4200

0,43 0,56 0,48

0,36 0,39 0,45

0,79 0,95 0,93

1541 1603 1550 1597

0,40 0,36 0,39 0,77

2,11 3,43 2,82 2,55

0,008 0,009 0,012 0,011

0,028 0,033 0,023 0,044

0,036 0,042 0,035 0,055

4050 5700 4150 5900

0,49 0,35 0,48 0,34

0,36 0,28 0,35 0,39

0,85 0,63 0,83 0,73

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10


N ě k t e r é m o ž n o s t i o p t i m a l i z a c e d e zox i d a c e o c e l i n a o d l i t k y v l i c í p á nv i

S . B l i z ny u ko v – L . Ča m e k – J . F e r j o – J . B e ň o

3,2 3,8

4

3,6

Al nekov.

2,8

Al kov.

ao [ppm]

ao [ppm]

3

Al LP Si drat ´

0,40

0,60

0,80

Al drat

2,62,4

2

1,00

02

Obr. 1a. Experimentální tavby 1–4 v EOP při použití profilu CaSi v LP Fig. 1a. Experimental melts 1 – 4 in electric arc furnace with the use of CaSi cored wire in casting ladle 3,8 3,4

Al nekov

3,2 3 3

Al kov

2,2

0,03

0,04

Al celk., Al nekov., Al kov., [hm. %]

ao [ppm]

0,05 Ca drat ´ 0,06

ao [ppm]

ao [ppm]

Si drat ´ 0,02

0,10

0,20

0,30

2,8 5

0,40

0,06

0,50

Al LP

3,5 2,2

Al kov.

2 0

2,5

0,50

Si drat Al celk. Ca drat Al nekov.

4 2,4

3

2 0,00

0,05

0,40

3,2

2,6 4,5

Al drat ´

2,2

0,04

3

Al LP

2,42,6

0,03

Al celk.,0,20 Al nekov., Al kov., 0,30[hm. %]

Al LP, Si, Ca, Al drát [kg⋅t-1]

2,82,8 2,6

0,02

0,10

Obr. 1b. Experimentální tavby 1–4 v EOP při použití profilu CaSi v LP Fig. 1a. Experimental melts 1 – 4 in electric arc furnace with the use of CaSi cored wire in casting ladle

Al celk

3,63,2

0,01

0,01

0,00

Al LP, Si, Ca drát kg⋅t-1]

22,4 0

Si drat Ca drat

2,22,2

2 0,20

2,8 2,4

Ca drat ´ 0,00

Al LP

32,6

0,01

2

Al LP, Si, Ca, Al drát [kg⋅t-1]

0,00

Obr. 2a. Experimentální tavby 8–10 v EOP při použití profilu CaSiAl v LP Fig. 2a. Experimental melts 8 – 10 in electric arc furnace with the use of CaSiAl cored wire in casting ladle

0,02

0,03

0,04

0,05

Al celk., Al nekov., Al kov., [hm. %] 0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

Obr. 2b. Experimentální tavby 8–10 EOP[kg⋅t při-1]použití profilu CaSiAl Al LP, Si, Cavdrát v LP Fig. 2b. Experimental melts 8 – 10 in electric arc furnace with the use of CaSiAl cored wire in casting ladle

3,2

4,5 ao [ppm] ao [ppm]

4

3,5

3

Ca drat ´

2 0,00

Al celk Al nekov

0,10

0,20 0,01

ao [ppm]

4

3,5

2,5 0,30

0,40 0,50 0,60 0,70 0,02 0,03 0,04 -1] Al LP, Ca drátAl[kg⋅t Al celk., AlSi, nekov., kov., [hm. %]

0,80

0,90 0,05

Obr. 3a. Experimentální tavby 5–7 v EOP při použití profilu CaSi v LP Fig. 3a. Experimental melts 5 – 7 in electric arc furnace with the use of CaSi cored wire in casting ladle 5 4,5

Al kov.

3

Al kov

0

Al nekov.

4

2,6

2,5 2,2

Al celk.

4,5

Si drat ´

2,8

3 2,4

2

5

Al LP

ao [ppm]

5

2 0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

Al celk., Al nekov., Al kov., [hm. %]

Obr. 3b. Experimentální tavby 5–7 v EOP při použití profilu CaSi v LP Fig. 3b. Experimental melts 5 – 7 in electric arc furnace with the use of CaSi cored wire in casting ladle

Al celk Al nekov Al kov

Výroba na zařízení ISP probíhala standardním způsobem v peci 3,5 o hmotnosti taveb do 2,5 t s následným mimopecním zpraco3 váním v LP. Srážecí dezoxidace oceli s nižším obsahem C byla provedena pomocí granulovaného Al pouze až v LP s následnou 2,5 modifikací vměstků pomocí plněného profilu CaSi za součas2 ného dmýchání argonu. Základní data jsou uvedena v tab. III. 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 Druhý způsob srážecí dezoxidace oceli na odlitky s nižším Al celk., Al nekov., Al kov., [hm. %] obsahem C byl prováděn pomocí granulovaného Al také až v LP částečně pomocí granulovaného Al s následným kombinovaným plněným profilem CaSiAl za současného dmýchání argonu. Základní informace podává tab. IV.

D i s k u z e d o s a ž e nýc h v ý s l e d k ů Z dosažených výsledků vyrobených taveb v EOP ve skupinách ocelí na odlitky nízko- a vysokouhlíkatých jakostí, které jsou uvedeny v tab. I a II, byly graficky zachyceny lineární spojnice trendu dosažených závislostí aktivity kyslíku v tavenině po ukončeném mimopecním zpracování v LP na množství dezoxidačních přísad v licí pánvi. Současně byly znázorněny lineární spojnice trendu dosažených závislostí aktivity kyslíku po ukončeném mimopecním zpracování v LP a obsahu Al celkového, Al kovového a Al nekovového v kovové matrici. S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

357

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

3,2

2,5

ao [ppm]

Al celk.

3,4

3,5 ao [ppm]

3


S . B l i z ny u ko v – L . Ča m e k – J . F e r j o – J . B e ň o

N ě k t e r é m o ž n o s t i o p t i m a l i z a c e d e zox i d a c e o c e l i n a o d l i t k y v l i c í p á nv i 3,6

3,6 AL LP

3,4

Al drat ´ Ca drat ´

ao [ppm]

ao [ppm]

Si drat ´

3

Al nekov.

3,2

2,8

Al kov.

3 2,8

2,6

2,6

2,4

2,4 2,2

2,2

2

2 0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0

0,50

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

Al celk., Al nekov., Al kov., [hm. %]

Al LP, Si, Ca, Al drát [kg⋅t-1]

Obr. 4a. Experimentální tavby 11–14 v EOP při použití profilu CaSiAl v LP Fig. 4a. Experimental melts 11 – 14 in electric arc furnace with the use of CaSiAl cored wire in casting ladle

Obr. 4b. Experimentální tavby 11–14 v EOP při použití profilu CaSiAl v LP Fig. 4b. Experimental melts 11 – 14 in electric arc furnace with the use of CaSiAl cored wire in casting ladle

3,6 78 6,5

ao [ppm] 5

4,5 4

8

Al kov

2,8 2,6

3

Ca drat ´

0 0,20

0,01 0,40

0,02

0,03

0,04

0,05

Al0,60 celk., Al nekov., %] 0,80 1,00Al kov., 1,20[hm.1,40

2

0,06 1,60

5 4

Si drat ´

2

33 0,00

6

Al LP

2,2

3,5

Al kov.

Al nekov

3

Al nekov.

7

Al LP

Al kov

5 2,4 4

Al celk. LP

Al nekov

3,2

7

5,5 6

ao [ppm]

ao [ppm]

6

Al celk

3,4

ao [ppm]

7,5

2

1,80

0

2,00

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

Al celk., Al nekov., Al kov., [hm. %]

Al LP, Si, Ca drát [kg⋅t-1]

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

Al celk., Al nekov., Al při kov.,použití [hm. %] profilu CaSi Obr. 5a. Experimentální tavby 15–20 v ISP v LP Fig. 5a. Experimental melts 15 – 20 in induction medium-frequency furnace with the use of CaSi cored wire in casting ladle

Obr. 5b. Experimentální tavby 15–20 v ISP při použití profilu CaSi v LP Fig. 5b. Experimental melts 15 – 20 in induction medium-frequency furnace with the use of CaSi cored wire in casting ladle 8 7 68 ao [ppm]

8 7 6 5 4

ao [ppm]

ao [ppm]

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

3,2

Al celk.

3,4

Al LP Si drat ´

2

1

Ca drat ´

1

0,40

0,60

0,80

1,00

Al LP, Si, Ca, Al drát [kg⋅t-1]

Al drat Si drat Ca drat

03 0,00

Al drat ´

0,20

Al LP Al kov.

14

2

0,00

Al nekov.

4 6 3 5 2

3

0

Al celk.

57

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

Al LP, Si, Ca, Al drát [kg⋅t-1]

0 0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

Al celk., Al nekov., Al kov., [hm. %]

Obr. 6a. Experimentální tavby 21–29 v ISP při použití profilu CaSiAl v LP Fig. 6a. Experimental melts 21 – 29 in induction medium-frequency furnace with the use of CaSiAl cored wire in casting ladle

Obr. 6b. Experimentální tavby 21–29 v ISP při použití profilu CaSiAl v LP Fig. 6b. Experimental melts 21 – 29 in induction medium-frequency furnace with the use of CaSiAl cored wire in casting ladle

Výsledky z vyrobených taveb na ISP ve skupině ocelí na odlitky nízkouhlíkatých jakostí ocelí na odlitky (tab. III a IV), byly graficky zachyceny do lineární spojnice trendu dosažených závislostí aktivity kyslíku v tavenině po ukončeném mimopecním zpracování v LP na množství dezoxidačních přísad v licí

pánvi. Současně byly znázorněny lineární spojnice trendu dosažených závislostí aktivity kyslíku po ukončeném mimopecním zpracování v LP a obsahu Al celkového, Al kovového a Al nekovového v kovové matrici.

358

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10


N ě k t e r é m o ž n o s t i o p t i m a l i z a c e d e zox i d a c e o c e l i n a o d l i t k y v l i c í p á nv i

S . B l i z ny u ko v – L . Ča m e k – J . F e r j o – J . B e ň o

Tab. III. Experimentální tavby v EIP při použití CaSi profilu v LP Tab. III. Experimental melts in electric induction furnace with the use of CaSi cored wire in casting ladle LP [°C]

CaSi p. p. [kg · t−1]

ao [ppm]

Al nekov. [%]

Al kov [%]

Al celk. [%]

tavba [kg]

Al pec [kg · t−1]

1590 1617 1583 1556 1580 1590

0,72 0,72 0,68 0,76 0,72 0,68

4,23 5,53 6,72 6,7 5,37 6,55

0,009 0,009 0,01 0,009 0,007 0,014

0,031 0,027 0,024 0,013 0,023 0,018

0,04 0,036 0,034 0,022 0,03 0,032

2150 2150 1850 1950 2150 1550

– – – – – –

Al LP gr. Al Al celkem [kg · t−1] [kg · t−1] 1,40 1,40 1,62 1,54 1,40 1,94

1,40 1,40 1,62 1,54 1,40 1,94

Tab. IV. Experimentální tavby v EIP při použití CaSiAl profilu v LP Tab. IV. Experimental melts in electric induction furnace with the use of CaSiAl cored wire in casting ladle Jakost

odpich [°C]

oceli s nižším obsahem C tavba 21 1671 tavba 22 1667 tavba 23 1680 tavba 24 1660 tavba 25 1670 tavba 26 1660 tavba 27 1668 tavba 28 1676 tavba 29 1672

LP [°C]

CaSiAl p. p. [kg · t−1]

ao [ppm]

Al nekov. [%]

Al kov [%]

Al celk. [%]

tavba [kg]

Al pec [kg · t−1]

1569 1559 1592 1579 1589 1592 1586 1583 1579

0,65 0,64 0,60 0,61 0,63 0,63 0,63 0,61 0,85

6,86 2,58 6,82 3,49 4,05 4,15 3,31 2,66 2,22

0,017 0,008 0,013 0,015 0,013 0,012 0,011 0,013 0,011

0,019 0,034 0,028 0,03 0,026 0,04 0,033 0,047 0,057

0,036 0,042 0,041 0,045 0,039 0,052 0,044 0,06 0,068

1350 2150 1950 1750 2000 2150 2000 2250 2150

– – – – – – – – –

Al LP Al celkem gr.Al+p.p. [kg · t−1] [kg · t−1] 0,93 0,65 0,68 0,75 0,68 0,64 0,68 0,62 0,71

0,93 0,65 0,68 0,75 0,68 0,64 0,68 0,62 0,71

Z dosažených výsledků taveb oceli z EOP s nižším obsahem uhlíku zobrazených na obr. 1a a 1b a obr. 2a a 2b se jeví, že při použití kombinovaného plněného profilu CaSiAl jsou průměrně dostačující nižší spotřeby hliníku a vápníku při dosažení nižší aktivity kyslíku. Z pohledu dosažené hodnoty obsahu nekovového Al v kovové matrici není výsledek při tomto nižším počtu vyrobených taveb pro posouzení oxidické čistoty taveniny zcela průkazný. Výsledky taveb oceli z EOP s vyšším obsahem uhlíku zaznamenané na obr. 3a a 3b a obr. 4a a 4b ukazují, že při použití kombinovaného plněného profilu CaSiAl jsou průměrně dostačující nižší spotřeby hliníku až 50 % a částečně nižší u vápníku při dosažení obdobné aktivity kyslíku. Hodnoty obsahu nekovového Al v kovové matrici se pro posouzení oxidické čistoty taveniny při tomto nižším počtu vyrobených taveb jeví částečně nižší. Hodnoty výsledků taveb oceli z ISP s nižším obsahem uhlíku zachycené na obr. 5a a 5b a obr. 6a a 6b dokumentují, že při srážecí dezoxidaci oceli pouze v LP kombinací granulovaného Al a kombinovaného plněného profilu CaSiAl jsou průměrně dostačující nižší spotřeby hliníku až 50 %, částečně nižší u vápníku při dosažení více než 1 ppm nižší aktivity kyslíku. Z pohledu dosažené hodnoty obsahu nekovového Al pro posouzení oxidické čistoty taveniny naznačují lineární spojnice trendu dosažených závislostí nekovového Al logický posun k vyšším hodnotám s nárůstem celkového Al v kovové matrici.

vybrány grafy znázorňující aktivitu kyslíku měřenou po ukončení zpracování v LP, spotřeby jednotlivých složek plněného profilu CaSi a CaSiAl, celkové spotřeby Al v LP a dosažené hodnoty obsahu Al celkového, Al kovového a Al nekovového v kovové matrici. Z dosažených výsledků jednotlivých souborů jakostí experimentálních taveb vyplývá, že při použití kombinovaného plněného profilu CaSiAl v LP je možné snížit především u ocelí s nižším obsahem uhlíku celkové množství Al na dezoxidaci při současném nárůstu využití Ca a dosažení snížení aktivity kyslíku o více než 1 ppm v tavenině. Počet experimentálních taveb byl u některých skupin jakostí nízký a nebyly prováděny metalografické rozbory, ale jiné metody výstupní kontroly neukázaly odchylky od požadovaného standardu. Výsledky experimentálních taveb naznačují, že ve slévárnách tohoto typu se jeví provozní zavedení vstřelováním kombinovaného plněného profilu CaSiAl v LP jako významný prvek pro zvýšení metalurgické čistoty, jakosti a snížení výrobních nákladů oceli na odlitky.

Z ávě r

[2]

Úkolem optimalizace dezoxidace oceli na odlitky v LP bylo najít nové provozně jednoduché a funkční vedení výrobní technologie pro slévárny, které nemají k dispozici moderní agregáty mimopecního zpracování, ale mají jiný dostatečný potenciál pro výrobu čisté a jakostní taveniny. Z široké oblasti různých závislostí, které vyplývají z hodnot tab. I–VI, byly

L i t e ra t u ra [1]

[3]

KORBÁŠ, M.; L. ČAMEK; M. RACLAVSKÝ: Possibilities of increasing steel purity during production using secondary metallurgy equipment. Materiali in Technologije, 2014, 48(5), 781–786. ISSN 1580-2949. ČAMEK, L.; P. LICHÝ; I. KROUPOVÁ; J. DUDA; J. BEŇO; M. KORBÁŠ; F. RADKOVSKÝ; S. BLIZNYUKOV: Effect of cast steel production metallurgy on the emergence of casting defects. Metalurgija, 2016, 55(4), 701–704. ISSN 0543-5846. ŠENBERGER, J.; Z. BŮŽEK; A. ZÁDĚRA; K. STRÁNSKÝ; V. KAFKA: Metalurgie oceli na odlitky, 1. vyd. Brno: VUTIUM, 2008, 310 s. ISBN 978-80-214-3632-9. S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

359

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

odpich [°C] oceli s nižším obsahem C tavba 15 1670 tavba 16 1692 tavba 17 1682 tavba 18 1610 tavba 19 1663 tavba 20 1668 Jakost


53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

B . S k r b e k V y t v á ř e n í a d i a g n o s t i k a p o v r c h o v ý c h z a k a l e ný c h v r s t e v n a o d l i tc í c h z l i t i ny s l u p í n ko v ý m g r a f i t e m

Vytváření a diagnostika povrchových zakalených vrstev na odlitcích z litiny s lupínkovým grafitem Formation and diagnostics of surface hardened layers on lamellar graphite iron castings Received: 24.08.2016 Received in revised form: 31.08.2016 Accepted: 01.09.2016 669.131.6 : 621.785.5 lamellar graphite cast iron—surface hardening

The principle, impor tance and histor y of the sur face hardening of cast iron. Contribution of high- energy heat sources. Resistance of cast iron to thermal shock s. Formation of a wide circuit of the taint s. The issue of measurement of their depth and hardness— definition of hardening depth on lamellar graphite cast iron. Flaw detec tion layers. Prac tical result s and experience on large castings of machine tools.

doc. Ing. Břetislav Skrbek, CSc. Te c hn i c k á u n i v e r zi t a v L i b e rc i, Fa ku l t a s t ro jní Te c hn i c a l U n i v e r s i t y of L i b e re c , Faculty of mechanical Engineering

360

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

Ú vo d K získání lokálních povrchových vrstev (bez přetavení) na litinových výrobcích s vysokou odolností vůči opotřebení a vysokou kontaktní únosností se obecně využívá povrchové tvrzení, kalení a nitridace. Historicky nejstarší aplikace u litin s lupínkovým grafitem souvisí s tvrzením – lití na chladítka umístěná ve formě. Metastabilní (grafitická) krystalizace se nadkritickou rychlostí tuhnutí a ochlazování mění na nestabilní a vzniká ledeburitické eutekikum. Bílá ledeburitická litina podstatně více smršťuje při tuhnutí než litina s lupínkovým grafitem. Povrchová vrstva je namáhána tahovým předpětím a kompenzační tlakové pnutí je pro podklad vrstvy z litiny s lupínkovým grafitem výhodné. Procesy spojené s relativně pomalým ohřevem a překrystalizací matrice v povrchu na austenit plamenem (přenos tepla vedením) a indukcí vířivých proudů vyžadují k dosažení nadkritrické ochlazovací rychlosti ochlazování obvykle vodou. Samovolným ochlazováním by martenzitická přeměna neproběhla. Razantní objemové změny působí tlaková předpětí v povrchové vrstvě a tahová těsně v přechodové zóně. Hloubka s průniku indukovaných proudů závisí na frekvenci f proudu, permeabilitě m a elektrické vodivosti S. V praxi se dosahuje hloubky prokalení až 5 mm. s = 50 · (172,4/(S · µ · f )) ^ 0,5 [mm]

(1)

Kalením indukované praskliny vycházejí u litiny s lupínkovým grafitem (má čtyřikrát vyšší pevnost v tlaku než v tahu) z přechodové zóny. Podstatně menší riziko vzniku prasklin proto přináší indukční povrchové kalení litin s kuličkovým grafitem. Pro co nejrychlejší přeměnu perlitu na austenit je nutno nastavit co nejvyšší přehřátí. Při povrchovém indukčním kalení litinám náleží významně nižší kritická teplota přehřátí než ocelím. Spodní teplotu přeměny A1 přitom litinám výrazně zvyšuje obsah Si. Procesní okno teplot a výdrže povrchového indukčního kalení je pro litiny významně zúženo. Odolnost vůči vzniku trhlin z teplotních pnutí (i lokálním ohříváním) roste s hodnotou Eichelbergova faktoru EF. EF = Rm · λ / (E · α) [1]

(2)

Poměr součinu pevnosti Rm a tepelné vodivosti λ k součinu modulu pružnosti E a teplotní roztažností α je u litin hodnotou větší než u ocelí. Pov r c h ové ka l e n í l a s e r e m Koncentrované zdroje energie se aplikují hlavně pro oceli. Paprsek laseru tak kalí, leguje, taví i řeže. V infračerveném spektru CO2 nebo diodovým laserem lze ohřát i litinu bez zakalení vodou [1], [2]. Nadkritická ochlazovací rychlost impulzem laseru zahřátého povrchu působí intenzivní odvod tepla do studeného vnitřku stěn při vysoké teplotní vodivosti litiny s obsahem 1,5 % Si a 0,7 % Mn v matrici (nízká kritická kalicí rychlost ve srovnání s uhlíkovou ocelí). Rychlost ohřevu 1000 °/s je o řád vyšší než při indukčním ohřevu. Přísun energie činí 1 kW/cm2. Na difuzní přeměnu v austenit není mnoho času. Výchozí matrice musí být proto jemný perlit. Bodový zdroj tepla není pro kalení vhodný. Rastrováním bodové stopy laseru k získání větší zakalené plochy se homogenní plochy zakalené vrstvy nedosáhne (vzájemné popouštění sousedních stop). Pro dlouhé rotační díly proto není kalení laserem optimální. Lépe se fokusací paprsku do úsečky kalí homogenní plošné pásy. Technologičnost konstrukce musí přispívat k minimalizaci deformací a homogenitě struktury kaleného pásma [7]. Optimálním pracovním nastavením úhlu, posuvu a energie a kvality povrchu lze prokalit do hloubky 2 mm pás


V y t v á ř e n í a d i a g n o s t i k a p o v r c h o v ý c h z a k a l e ný c h v r s t e v n a o d l i tc í c h z l i t i ny s l u p í n ko v ý m g r a f i t e m

B. Skrbek

Hodnocení struktury a složení výchozí litiny vzorků [4] Metalografické hodnocení struktury vzorků pro vývoj technologie kalení litiny (obr. 1) bylo provedeno na světelném mikroskopu Neophot 21 (Carl Zeiss Jena). Vzorky byly připraveny běžným metalografickým postupem; byly broušeny a leštěny, pro zvýraznění struktury byl použit Nital 3 %. Vzorky litiny byly sledovány dle ČSN 42 0461 jednak ve stavu neleptaném za účelem zjištění tvaru, velikosti a rozložení grafitu a dále ve stavu leptaném, kdy byl sledován charakter základní kovové hmoty. Hodnocení dle ČSN EN ISO 945 (ČSN 42 0461) I C 4/5 - P1 - P 96 - Pd 1,4 - F 1/2 - Fr 1 - Fv 2000, tj. struktura litiny s lupínkovým grafitem o velikosti nad 60 do 250 µm, rozložení grafitu je smíšené. Struktura je dále tvořena lamelárním perlitem o disperzitě nad 1,3 do 1,6 µm a feritem, kterého je více než 2 %, ale jehož obsah nepřesahuje 6 %. Pseudobinární, popř. jemnozrnné ternární fosfidové eutektikum je vyloučeno v jednotlivých útvarech o velikosti do 2000 µm2. Vzorky tvoří litinové hranoly cca 180 × 80 × 55 mm o hmotnosti 7,5 kg jakosti podle původní, nyní dohodové ČSN 42 2430. Na obr. 1 je litinový hranol s experimentálními zakalenými plochami pomocí laseru. Mechanické vlastnosti a chemické složení jsou uvedeny v tab. I a II. Na frézovaných površích byl laserem kalen jeden nebo dva (obr. 1) paralelní pruhy. Většina kalených pruhů byla ještě broušena do hloubky cca 0,2 mm o šířce 25 nebo 47,5 mm. Na řezných teplotně neovlivněných plochách byly tedy měřeny průběhy tvrdosti kalenými vrstvami. Strukturní kompozice zákalů je složitá a stupňuje se s laserem vloženou měrnou energií. Na obr. 2 je profil zakaleného povrchu na rozhraní před kalením hrubované a po kalení broušené plochy. Na obr. 3 je struktura při relativně dobře zakaleném povrchu. Kromě jehlic martenzitu matrici tvoří zbytky feritu a útvar steaditu (fosfidického eutektika). Na obr. 4 jsou vodicí plochy obráběcího stroje vhodné pro povrchové kalení laserem. Měření tvrdosti a hloubky zakalené vrstvy [4] Měření povrchové tvrdosti a hloubky prokalení se provádělo s ohledem na heterogenitu litiny, evropské standardy a deklarovanou tvrdost v jednotkách HV a HRC (obr. 5). Metody měření povrchové tvrdosti a hodnocení hloubky zákalu se ve výsledcích mohou podstatně odlišovat (obr. 6). Tvrdost povrchu vrstev vyznačená v jednotkách HRC, pokud je měřena nepřímo odrazovou metodou (komerčně snadno dostupnými ručními tvrdoměry), dosahuje průměrně o 15 HRC vyšších hodnot než skutečná tvrdost HRC zákalu měřená podle hloubky vtisku předepsaného diamantového kužele zatížením 150 kg. Odrazové tvrdoměry by se měly korigovat na modul pružnosti E materiálu měřeného objektu. Martenzitická litina dosahuje totiž velmi nízkých hodnot E [5]. Měřit povrch je nejvhodnější metodou HV30 stabilními tvrdoměry s platnými certifikáty. Maximální dosahovaná tvrdost povrchu se pohybuje v mezích 600–640 HV vrstev od 0,9 mm tlustých. Pro slabší vrstvy platí závislost vyznačená na obr. 7. Průběh tvrdosti vrstvami je měřen vždy metodami HV5 a HV10. Přesné reprodukovatelné výsledky byly získány několikanásobným měřením na šikmých řezech. Nižší zatížení při měření tvrdosti (HV1) dává zkreslené rozptýlené hodnoty vlivem heterogenity struktur litin.

Obr. 1. Fig. 1.

Obr. 4. Fig. 4.

Obr. 2.

Fig. 2.

Litinový hranol s povrc h ov ý m z a ka l e n í m pomocí laseru Cast-iron prism with laser surface hardening Vodicí plochy obráběcího stroje vhodné pro povrchové kalení laserem Sliding areas of machine tool suitable for laser surface hardening

Profil zakalení na rozhraní před kalením hrubované a po kalení broušené plochy Hardening section on the boundary before hardening of roughed area and after hardening of the grinded one

Obr. 3.

Struktura zakaleného povrchu Structure of hardened surface

Fig. 2.

Pro kvantifikaci tlouštěk vrstev je nutno zvolit vhodné mezní kritérium. Pro povrchově kalené oceli dle ISO 898-1 se k odečtu hloubky vrstvy používá hladiny 450 HV nebo pro nitridované vrstvy se hloubky odečítají v místě nárůstu tvrdosti o 50 HV vůči jádru. Vzhledem ke struktuře kalené litiny a na základě v experimentech získaných dat lze doporučit pro hodnocení tloušťek laserem kalených vrstev předběžně mez 350 HV nebo mez + 50 HV vzhledem k tvrdosti HV podkladu vrstvy metodou HV10 na šikmých řezech. Tab. III porovnává parametry reálných zákalů dle uvedených tří kritérií. Metodou HV10 bylo tak proměřeno cca 60 průběhů tvrdosti vzorků. Obr. 8 a 9 ukazují běžný průběh tvrdosti vrstvou a průběh povrchové tvrdosti napříč dvojitou stopou. Parametry kalení jsou nastaveny na minimalizaci popuštění (tab. III).

Tab. I. Tab. I.

Mechanické vlastnosti vzorků [6] Mechanical properties of samples [6]

Vzorek hranol

tvrdost HB

L [mm]

1

184

85,5

145418

243

2

203

85,5

146250

269

5

185

103,6

142210

237

Tab. II. Tab. II.

Eo [MPa] (vypočtené)

Rm [MPa] (vypočtené)

Chemické složení vzorků Chemical composition of samples

Prvky obsah [%]

C

Si

Mn

P

S

SE

3,19

1,42

0,77

0,044

0,052

0,841

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

361

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

25 mm široký při výkonu laseru několik kW. Teplota je řízena kalibrovaným pyrometrem, aby nedocházelo k natavení povrchu. O hloubce zákalu rozhoduje rychlost posuvu (desítky mm/ min), hodnota tvrdosti závisí na teplotě ohřevu a složení matrice [3]. Při indukčním kalení dochází k „vyhoření“ grafitu na povrchu. Změny drsnosti povrchu vedou ke kolísání teploty.


HRC vr v h 3 0HV o

0, 0 0,7 00, 00, 0, 00, 00, 0, 0 0 00, 0000

= 0 0 ,99 R² = 0, 7, R² = 0,9977

=

R R 00 00

00 00

00 00

00 00

Tab. III. Porovnání hloubky zakalené vrstvy Tab. III. Comparison of the depth of hardened layer zákal

kritérium

[mm]

jádro + 50 HV

HRt 350 HV

4

tloušťka

1,6

1,36

1,2

5

šířka

54,0

51,5

49,5

Graf

0

00 00

0,

HRt 450 HV

700 700

HV30 povrch

Obr. 5. Fig. 5.

Vztah tvrdosti HV30 a HRC pro oceli Relation of hardness HV30 and HRC for steels

0

Shrnutí = 0, , 7 R² = 0,77

0 HRC

0 0

R

0

R

0 0 00

00

00

00

00

00

700

HV30

Obr. 6. Fig. 6.

Vztah povrchové tvrdosti HV30 a HRC při kalení laserem na LLG Relation of surface hardness HV30 and HRC during laser hardening on lamellar graphite cast iron

vr v

h 3 0HV

0,

=

0,7

0

0, 0, 0,

0 R² = 0, 7

0,

0,

o

0 0,

00

00

00

00

00

00

700

HV30 povrch

Obr. 7. Fig. 7.

Vztah tloušťky vrstvy a povrchové tvrdosti HV30. Platí pro malé tloušťky Relation of layer thickness and surface hardness HV30. Valid for thin thickness

0

HRC

Poděkování Článek byl podpořen projektem OP VaVpI Centrum pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace CZ.1.05/2.1.00/ /01.0005 a projektem Rozvoj řešitelských týmů projektů VaV na Technické univerzitě v Liberci CZ.1.07/2.3.00/30.0024. L i t e ra t u ra [1]

= 0, , 7 R² = 0,77

0

650

0 600 0 550

R

500 0

R

450

[2]

0

HV10

Při kalení laserem se na litině s lupínkovým grafitem velkých odlitků (hrubší grafit A i perlit) dosahují hodnoty tvrdosti 50 HRC, resp. 600 HV 30; měřeno certifikovaným přímým způsobem. Vrstvy kalené laserem mají výrazný příčný profil tvrdosti s tloušťkami do 2 mm. Povrchové kalení laserem je pro LLG vhodnější než indukční kalení. Odpadá výroba tvarových induktorů nebo vkládaných kalených ocelových vodících lišt. Vrstvy si zachovávají kluzné vlastnosti. Deformace kalením se sníží o 30 až 50 %. Přesto u několik metrů dlouhých vedení (obr. 4) může po finálním broušení nastat lokální odbroušení zákalů. Tyto lokality se snadno odhalí pomocí magnetické nedestruktivní strukturoskopie. Je potřeba standardizovat shodu pro místo zkoušení na profilu a zkušební metodu měření povrchové tvrdosti a tloušťky laserem kalených vrstev litinových odlitků.

0

0, 0,

400

0

350

300

00

00

00

00

00

00

700

HV30

250 200 150

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

mm

Obr. 8. Fig. 8.

[3]

Typický průběh tvrdosti HV10 vrstvou kalenou laserem Typical course of hardness HV10 through the layer hardened by laser

650 600

[4]

550 500 450 HV30

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

B . S k r b e k V y t v á ř e n í a d i a g n o s t i k a p o v r c h o v ý c h z a k a l e ný c h v r s t e v n a o d l i tc í c h z l i t i ny s l u p í n ko v ý m g r a f i t e m

400

[5]

350 300

250 200 150

0

10

20

30

40

50

60

70

80

[6]

mm

Obr. 9. Fig. 9.

362

Průběh povrchové tvrdosti v příčném směru dvojité stopy laseru Course of surface hardness in cross direction of double track of the laser

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

[7]

ION, J. C.: Laser processing of engineering materials: principles, procedure and industrial application. Amsterdam: Elsevier/Butterworth-Heinemann, 2005. ISBN 0 7506 6079 1. NĚMEČEK, S.: Povrchové kalení ocelí laserovým svazkem. Technologie tepelného zpracování kovových povrchů: [sborník přednášek] = Heat Treatment Surface Engineering : [proceedings] : mezinárodní konference : [24.–25. 11. 2009 Jihlava]. Čerčany: Asociace pro tepelné zpracování kovů, 2009. ISBN 978-80-904462-0-5. BRANSDEN, A.: Laser Hardenind of Tools and Moulds. Dny tepelného zpracování: mezinárodní konference : [sborník přednášek] = International Conference on Heat Treatment : [proceedings]. Praha: Asociace pro tepelné zpracování kovů, [19--]-. s. 251–257. ISBN 80 239 7840 3. SKRBEK, B.: Výzkum diagnostiky LASEREM kalených vrstev z LLG – Tvrdosti a hloubky prokalení dodaných vzorků. Interní zpráva katedry materiálu SF TU v Liberci, 30-05-2013. PACOLA, M.: Změny akustických vlastností litin nerovnovážným tepelným zpracováním. Bakalářská práce – KMTB 116, TU v Liberci, 2007. SKRBEK, B.: Použití ultrazvuku k hodnocení jakosti odlitku z litiny. Slévárenství, 2006, 54(9), 334–339. ISSN 0037-6825. HAMPL, J.; V., VONDRÁK: Vliv materiálových charakteristik na technologičnost konstrukce litinových odlitků. Technological Engineering, 2007, 4(1), 74–76. ISSN 1336-5967.


K i n e t i k a o d e z n í v á n í o č ko v a c í h o ú č i n ku v l i t i n á c h, j e h o v l i v n a n u k l e a c i g r a f i t u

Kinetics of fading of the inoculation effect in cast irons, its influence on graphite nucleation, number of eutectic cells and thereof resulting impacts on metallographic structure Received: 29.08.2016 Received in revised form: 30.08.2016 Accepted: 30.08.2016 669.13 : 621.745.4 : 669.111 : 669.017 cast iron—inoculation— graphite—structure

Cer tain simplification of described course of graphitization process is mentioned in the submit ted work. Chosen procedure enables to deduce conclusions about consequences of fading of the inoculation ef fec t.

Ú vo d Očkování litin je proces, při němž dochází při mimopecním zpracování taveniny, dle všeobecně rozšířeného výkladu, k tvorbě heterogenních krystalizačních zárodků nukleace grafitu. Přítomnost heterogenních zárodků vede ke zmenšení podchlazení a tím k žádoucímu ovlivnění výsledné metalografické struktury odlitku. Známou skutečností je, že tento proces netrvá po neomezenou dobu udržování taveniny, ale že postupně odeznívá (obr. 1). Odeznívání očkovacího účinku je dle [1] možno vysvětlit jako důsledek hrubnutí heterogenního vměstku, k němuž dochází v průběhu udržování taveniny. Hrubnutí je způsobeno difuzí řízeným procesem, přičemž velké vměstky rostou na úkor malých. Hnací síla je zajištěna zmenšením celkového mezifázového povrchu částice–tavenina, což postupně snižuje celkovou energii soustavy. Za předpokladu zachování celkového objemu vměstků má hrubnutí vměstku za následek snížení jejich hustoty (obr. 2) a tedy i počtu míst pro nukleaci grafitu. Kinet ika koagulace heterogenních vměst k ů V příspěvku [2], kde je řešena kinetika odeznívání očkovacího účinku, je odvozen matematický vtah (1) pro stanovení počtu heterogenních vměstků Nt v závislosti na době izotermického udržování taveniny: Nt = N 0 exp (−λt)

(1)

kde: N 0 [cm−3] je celkový počet heterogenních vměstků vzniklých procesem očkování, λ [min−1] je koeficient pravděpodobnosti koagulace, t [min] je čas izotermického udržování taveniny. Závislost zvětšování poloměru kulovitého vměstku rt [m] na době izotermického udržování taveniny vyjadřuje vztah:

 λt  rt = r0 exp   3

(2)

kde r0 [m] je poloměr kulovitého vměstku, vzniklého procesem očkování. Matematický vztah (3) pak vyjadřuje závislost zmenšování celkového povrchu heterogenních kulovitých vměstků St [cm2cm−3] v jednotkovém objemu taveniny na době izotermického udržování taveniny:

 – λt  S t = S 0 exp    3 

(3)

kde S 0 [cm2cm−3] je celkový povrch kulovitých vměstků vzniklých procesem očkování v jednotkovém objemu taveniny. Teoretická funkční závislost výše uvedených vztahů (1, 2 a 3) je znázorněna na obr. 3. O b j e m ová r yc h l o s t h e t e r o g e n n í n u k l e a c e g ra f i t u Protože pomocí rovnic (1) až (3) nelze přímo stanovit vliv odeznívání očkovacího účinku na proces nukleace grafitu, bylo třeba nalézt postup, který by umožnil tuto otázku vyjasnit. Vyhovujícím řešením se ukázal postup úpravy obecné rovnice objemové rychlosti heterogenní nukleace Vhet, který lze dle [3] popsat rovnicí ve tvaru:

Ing. Rostislav Martinák Z- M o d e l , s p o l . s r. o . ( L t d .), B l a n s ko

V

 – G   kT

  

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

(4)

363

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

Kinetika odeznívání očkovacího účinku v litinách, jeho vliv na nukleaci grafitu, počet eutektických buněk a z toho plynoucí dopady na metalografickou strukturu

R. Mar tinák


K i n e t i k a o d e z n í v á n í o č ko v a c í h o ú č i n ku v l i t i n á c h, j e h o v l i v n a n u k l e a c i g r a f i t u

Při stanovení objemové rychlosti nukleace grafitu na heterogenních vměstcích vzniklých procesem očkování je třeba vyjít z předpokladu, že poměr počtu přiléhajících atomů C k povrchu vměstků S v jednotce objemu je po dobu izotermického udržování očkované taveniny konstantní. Tato podmínka lze jednoduše zapsat v podobě vztahu: Obr. 2. Fig. 2.

Obr. 1.

(5)

Pro vzájemné poměry počtu atomů C a plochy povrchu vměstku S v časech t = 0 a t = t izotermického udržování pak platí vztah

C0 C t = S0 S t

Odeznívací charakteristiky různých očkovadel v litině [1] Fading characteristics of different inoculants in cast iron [1]

Fig. 1.

C =k S

Měření hustot vměstků jako funkce času udržování [1] Measurement of densities of inclusions as a function of holding time [1]

(6)

z něhož po vytknutí Ct a dosazení rovnice (3) získáme funkční časovou závislost:

kde f1 je frekvenční faktor, c1 je počet atomů, které se dotýkají potenciálních oblastí heterogenní nukleace v jednotce objemu taveniny, ∆G*het je změna Gibbsovy volné energie při heterogenní nukleaci, T je teplota a k Boltzmannova konstanta. 2,5

 – λt  C t = C0 exp    3 

(7)

Z rovnice (7) logicky vyplývá, že s plynutím doby izotermického udržování očkované litiny bude klesat počet atomů C přilehlých k povrchu heterogenních vměstků. Po úpravě rovnice (4) na dvojici vztahů pro výpočet objemové nukleační rychlosti V0 v čase t = 0 od očkování a Vt v čase t = t izotermického  G následném   G t  udržování,    V  vytknutí   frekvenčního faktoru f1 a C0 V kT kT     lze sestavit rovnici: V

 G   kT   V  

 G t   kT    

(8)

Vytknutím a další úpravou lze sestavit vzorec

V V

2

 G – G  kT 

t 

(9)

 

který vyjadřuje objemové rychlosti nukleace Vt na  G závislost – G t  –  očkované litiny. V  Vizotermického  době udržování kT   1,5 Nt rt

Na obr. 4, převzatém z práce [4], je v grafu plnou čarou zobrazena kinetika grafitizace – závislost počtu grafitových zárodků na teplotě. Tečkovanou čarou je vyznačen teoretický průběh

St 1

100%

80% 0,5

počet zárodků

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

R. Mar tinák

0 0

Obr. 3.

Fig. 3.

364

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Grafické znázornění teoretické závislosti jednotkového počtu vměstků N t , jednotkového poloměru vměstku r t a jednotkového povrchu vměstku St v jednotce objemu taveniny na době udržování [min] [2] Graphical representation of theoretical dependence of unit number of inclusions N t, of the unit inclusion radius rt and unit surface of inclusions S t in the unit of melt volume on holding time [min] [2]

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

60%

40%

20%

0% 1450 °C

1350 °C

1250 °C

1150 °C

1050 °C

teplota

Obr. 4. Fig. 4.

Kinetika grafitizace – závislost počtu grafitizačních zárodků na teplotě Kinetics of graphitization—dependence of number of graphitization nuclei on temperature


K i n e t i k a o d e z n í v á n í o č ko v a c í h o ú č i n ku v l i t i n á c h, j e h o v l i v n a n u k l e a c i g r a f i t u

Pr e d i kc e p o č t u e u t e k t i c k ýc h b u n ě k Rovnici predikce počtu eutektických buněk Ne [cm−3], resp. kuliček grafitu v jednotkovém objemu litiny s ohledem na podmínky ochlazování ve formě odvodil Fras [5] ve tvaru:

 –b   N e = N s exp (10)  ∆TE  kde Ns je je hustota potenciálních nukleačních míst [cm−3], b je nukleační konstanta [°C] ∆TE je podchlazení [°C]. Protože v rovnici (1) bude za N 0 dosazen veškerý počet detekovatelných heterogenních vměstků v jednotkovém množství roztavené očkované litiny, bude platit: N s = N t = N 0 exp(– λt )

Z ávě r V předložené práci je určité zjednodušení popsaného průběhu grafitizačního procesu. Zvolený postup umožňuje vyvodit závěry o důsledcích odeznívání očkovacího účinku. Podstata odeznívání je zde definována jako v čase probíhající proces hrubnutí heterogenních vměstků doprovázených zmenšováním jejich počtu a povrchu. Z předložené práce vyplývají tyto závěry: – Zmenšování povrchu heterogenních vměstků má za následek zmenšování objemové nukleační rychlosti. Při překročení kritické meze dojde ke vzniku podchlazených forem grafitu, výskytu primárních karbidů a v krajním případě ledeburitu. – Zmenšování počtu heterogenních vměstků má za následek snižování počtu eutektických buněk, kuliček grafitu v litině s kuličkovým grafitem a při překročení kritické meze nelze v litém stavu dosahovat čistě feritické struktury. L i t e ra t u ra [1] [2] [3] [4]

(11) [5]

a tedy i vztah

 –b   N e = N t exp  ∆TE 

Ze vztahu (12) je patrné, že počet eutektických buněk bude záviset nejen na dosaženém podchlazení jako důsledku rychlosti ochlazování ve formě, ale také přímo úměrně na počtu heterogenních zárodků nukleace, tedy na tom, zda, kdy a jakou metodou bude očkování provedeno.

(12)

SKALAND, T.: Ph.D. Thesis. The Norvegian Institute of Technology, Trondheim. Norway, 1992. MARTINÁK, R.: Kinetika odeznívání očkovacího účinku. Slévárenství, 2015, 63(3–4), 72–74. ISSN 0037-6825. VODÁREK, V.: Fázové přeměny. Učební text. Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, 2013. VONDRÁK, V.; J. HAMPL; A. HANUS: Metalurgie litin. Mimopecní zpracování roztavené litiny (očkování, modifikace). Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, 2005. FRAS, E.; K. WIENCEK; M. GÓRNY; H. LOPEZ: Nucleation and grains density – A theoretical model and experimental verification. Archives of Metalurgy and Materials, 2001, 46, 317–333. ISSN 1733-3490.

ZAKUPTE SI aktualizovaný Katalog sléváren a modeláren v České republice Katalog je aktualizován u příležitosti konání mezinárodního slévárenského veletrhu FOND-EX 2016 ve dnech 3. až 7. 10. 2016 v Brně „Kdo je viděn, není ztracen!“ Cena:

• Katalog na CD – 400 Kč (včetně DPH) + poštovné • Katalog na USB – 500 Kč (včetně DPH) + poštovné

Bližší informace a objednávky: Dagmar Veselá, tel.: 541 142 681 svaz@svazslevaren.cz

ínáválědzv ev rentrap šáv

!ešv řěmét urobo o emíV :ívtsnerávéls urobo v ůkínvocarp ínáválědzv ínseforp emízíbaN

. . .

ČIVA. T9 –10 S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 RTSIM ÝKSNERÁVÉLS KÍNLĚD ÝKSNERÁVÉLS

365

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

křivky identické taveniny, ovšem po 20 min izotermického udržování. Protože v práci [2] byla stanovena hodnota koeficientu pravděpodobnosti koagulace λ 0,115 min−1, dle výpočtu podle rovnice (9), způsobí zmenšení povrchu heterogenních vměstků po 20 min izotermického udržování očkované litiny pokles objemové rychlosti nukleace 54 %. Dramatické potlačení nukleace by zjevně vedlo k výraznému podchlazení taveniny, výsledná struktura by obsahovala velké množství karbidů a přechlazené formy grafitu, případně ledeburit. Pro upřesnění je nutno doplnit, že v technické praxi se používá celá řada typů očkovadel na bázi FeSi s účinnými příměsmi prvků Ca, Al, Ba, Zr, Sr, C, RE a jejich kombinací a je tedy zřejmé, že i chemické složení a povrchové vlastnosti vzniklých vměstků se budou podle druhu očkovadla lišit. Z toho plyne, že hodnota koeficientu pravděpodobnosti koagulace λ není konstantou, ale bude se měnit v závislosti na typu použitého očkovadla. Rozdíly v hodnotě koeficientu pravděpodobnosti koagulace λ pak vysvětlují rozdíly v rychlosti odeznívání jednotlivých typů očkovadel.

R. Mar tinák


53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

P. Chy t k a Z k r a c h o v a l n á m k l í č o v ý z á k a z n í k – n á v o d k p r e v e n c i fa t á l n í c h d o p a d ů

Zkrachoval nám klíčový zákazník – návod k prevenci fatálních dopadů Our key customer went bankrupt—instructions to prevent fatal impacts Received: 24.08.2016 Received in revised form: 02.09.2016 Accepted: 02.09.2016 621.74:33.8.45 : 34 foundry industry—legislative

A response to the question: “Is it possible to do any thing in advance to minimize insolvenc y impac t s on the foundr y?” is being solved in the ar ticle. It is stated that the only defense against insolvenc y is prevention. Laws concerning the insolvency and possibilities of solving the situation are mentioned in examples.

Ú vo d Věčné dilema manažera slévárny zní: Kde leží hranice, kdy manažer musí zákazníkovi se zhoršující se platební morálkou říci „Dost, už nedostanete ani kus.“? Vyrábět/nevyrábět, dodávat/nedodávat. Nalézt tuto hranici je úkol, s nímž se manažer firmy potýká prakticky neustále. Svým rozhodnutím může ovlivnit nejen životaschopnost svojí slévárny, ale i zastavit výrobu odběratelské firmy, dokonce i mnohonásobně větší. Zastavit výrobu pro jakoukoliv velkou firmu může být pro dodavatele likvidační, stejně tak ale může být kritické i pro velkého odběratele a zatřást celým trhem odlitků. Aktuálním názorným příkladem je situace dodavatelů do automobilky VW [1], [2]: V srpnu 2016 VW zastavila výrobu vozidel z důvodu odepření dodávek odlitků jejím dodavatelem, slévárnou ES Automobilguss, která zastavila dodávky litinových dílů nutných pro výrobu převodovek. Krize se dotkla šestice německých továren, celkem 28 tisíc zaměstnanců. Zastavení výroby na jediný týden pro koncern znamenalo ztrátu hrubého zisku 70−100 milionů eur, uvádějí bankovní analytici. Asi pět set firem muselo kvůli sporu a pozastavení výroby ve Volkswagenu několik dní vyrábět na sklad, což jim způsobilo nemalé problémy. Vztahy koncernu VW s řadou dodavatelů jsou dlouhodobě napjaté. Někteří kritizují VW za příliš přísné podmínky v porovnání s jinými automobilkami. Důvody zastavení dodávek nejsou předmětem tohoto příspěvku, nicméně ilustrují to, o co se jedná. Hlavní myšlenky stresující manažera slévárny: – zákazník, a hlavně tenhle velký, nám dává práci, a i když neplatí, musíme vyrábět, přece nebudou lidé bez práce, – aspoň že úhrady stačí na výplaty, splátky úvěru, sociální a zdravotní zabezpečení atd., – i když má problémy s placením, vždy to nějak dopadne, – co když by zboží objednal jinde?, – co řeknou akcionáři, když nám výroba poklesne? Může se však stát, a dle odhadů autora se tak ve většině případů také stane, že jednoho dne úvahy vyřeší obávaná zpráva. Nejdříve přijde e-mail: „Dnes v 7.00 hod. vstupujeme do insolvence…“, který následuje dopis (obr. 1). L i t e ra z á ko n a O insolvenci pojednává zákon č. 182/2006 Sb. (obr. 2 a 3). Zákon umožňuje věřiteli uplatnit svoje nároky v určitém termínu. Rada zní: na nic nečekat, okamžitě jednat, tj.: – zjistit, u kterého soudu a jakou formu isolvence si vybrali, popř. jakou stanovil soud, – kdo je statutární osobou potvrzenou soudem, – do 2 měsíců přihlásit k soudu veškeré pohledávky – pozor, na předepsaném formuláři, – pokud žádají o reorganizaci, ujasnit a vyjádřit stanovisko k reorganizačnímu plánu, – zastavit IHNED veškeré dodávky; vyžádat nejprve dohodu o úhradách a o akceptaci starých pohledávek, – do pohledávek zahrnout i rozpracovanou výrobu, – velkou roli hraje časový faktor; pokud se podaří jednat dříve, než odevzdají kompletní dokumenty insolvenčnímu správci, lze dosáhnout úhrad i naturální formou či zápočty, – zabavit, co lze, i když na to zdánlivě nemáme právo. Pr eve n c e

Ing. Petr Chytka, CSc. I E G s . r. o ., I r o n E n g i n e e r i n g G r o u p, Jihlava

366

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

Lze se předem připravit, aby dopady na slévárnu byly malé, nebo pokud možno zanedbatelné? Ano, lze. Pravidlo zní: prevence. Je mnoho symptomů blížícího se krachu. Níže jsou uvedeny základní indikátory pro predikci blížícího se krachu zákazníka:


Z k r a c h o v a l n á m k l í č o v ý z á k a z n í k – n á v o d k p r e v e n c i fa t á l n í c h d o p a d ů

Obr. 1. Fig. 1.

Citace ze zákona č. 182/2006 Sb. Quotation from the Law No 182/2006 of the Collection of Laws

Dopis klienta o vstupu do insolvence The client’s letter about going into insolvency

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

405 40 412 415 44 4 1 51 5 5

prodlužování termínů splatnosti faktur, tlak na zkracování dodacích lhůt (i přesto, že již byly zkráceny), někdy až absurdní požadavek na snížení cen odlitků, ztrácení faktur a dodacích listů, Obr. 3. Citace ze zákona č. 182/2006 Sb. reklamace vad, které se dříve nebraly v úvahu, Fig. 3. Quotation from the Law No 182/2006 of the Collection of Laws nereagování na návrhy ohledně zlepšení jakosti či vlastností odlitku, 150000 – krácení objednávek, – chaos v požadovaných počtech a typech odlitků, 100000 – tlak na zvyšování smluvních pokut za všechno možné, – zdražování služeb, které zákazník nabízí slévárně, 50000 – ztráta zájmu o stav nářadí (forem). Klíčové je sledovat vývoj objednávek: Odběry mají klesající 0 tendenci. Příklad dalšího nástroje na predikci: analýza vývoje několika klíčových parametrů (zákazník XY, v insolvenci od I/2016) v průběhu let minulých versus aktuální situace: Odběr 2014 Odběr 2015 Údaje shrnuté v obr. 4 a 5 zcela jasně vypovídají o krizovém Obr. 4. Meziroční porovnání odběrů odlitků klienta vývoji. Zvyšuje se počet typů odlitků, ale současně se snižuje Fig. 4. Year-on-year comparison of the client’s purchase of castings počet kusů. Radikálně klesají tržby, navyšuje se doba do uhrazení faktur. Existuje jen jediná racionální možnost, jak se vyvarovat krizové situaci, a to prevence. Jedním z klíčů v rámci prevence 2012 2013 2014 2015 je práce s pohledávkami: 1 – evidovat a anylyzovat jakýkoliv přesah 1 termínu splatnosti, – zavést smluvní pokuty a úročení při 1 nedodržení termínu splatnosti a především je důsledně aplikovat, 1 – pokud je neuhrazeno více faktur, příp. 10 jde o vyšší částky, bez prodlení aplikovat dokument uznání dluhu, – při odmlce zákazníka s déle trvajícím nebo rozsáhlejším neplacením, neváhat předat tuto záležitost právníkům. Především platí: vždy se zákazníkem jednat, informovat ho o krocích, které plánujeme provést, pokud stávající ujednání s ním nepovedou k výsledku. 0 počet kusů (tis.x100) počet typů (ksx10) tržby (mil. Kč) isko ost ( ) reálná splat. (týdnů) elk. motnost (t) Vyplatí se však být velice obezřetný i z jiného důvodu. Náhlý nárůst objedObr. 5. Vývoj hlavních parametrů klienta v letech 2012–2015 návek od rizikového partnera může mít Fig. 5. Development of main client’s parameters in the years 2012 – 2015 i jiné důvody než získat odlitky. 242 2 2 0 2 5 005 00 05 141 1 2 1 1 2 202 241 25 254 255 2 0 2 2 0 2 4 2 4

– – – – – –

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

367

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

Obr. 2. Fig. 2.

P. Chy t k a


53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

P. Chy t k a Z k r a c h o v a l n á m k l í č o v ý z á k a z n í k – n á v o d k p r e v e n c i fa t á l n í c h d o p a d ů

Nemusí vždy jít jen o krach dobře míněného podnikání. I v podnikatelských kru1 / Monitoring rizikových zích se pohybují lupiči. Může jít i o záfaktorů Obr. 7. Logo SOLUS, databáze jemce o získání vaší firmy ilegální cestou: dlužníků – cílený útok prostřednictvím zatížení 6 / Zavčas si vyjednat 2 / Kontaktování Fig. 7. Logo of SOLUS, debtors prodloužení dalších firmy nezaplacenými zakázkami nelze database splatnosti dodavatelů stran nikdy vyloučit; u dodavatelů informací – útok eventuálně doplněný fiktivními pohledávkami vůči vám (např. reklamacemi); – rozsah DPH z vaší fakturace, kterou ne3 / Jednání s bankami (factoring, revolving), 5 / Zajištění dostanete zaplacenou, vás může dopříprava na eventuální pohledávek, stat do vážných finančních problémů; změny ve splácení zástavy, uznání existujících úvěrů dluhu (je-li to – tato alternativa je aktuální zejména možné) v případě, pokud vejde ve známost, 4 / Dodávat, vytvoření závislosti že vaše firma se potýká s problémy. klienta Z toho vyplývá – zavčas se připravit. na dodávkách slévárny Obr. 6 představuje ověřený postup k minimalizaci dopadů insolvence výObr. 8. Hlavní menu databáze Obr. 6. Graf kroků k účinnému zabránění doznamného zákazníka na ekonomiku sléSOLUS padů krize u klienta várny. Poznámky k jednotlivým krokům Fig. 8. Main menu of the SOLUS Fig. 6. A scheme of steps to effective prevention na obr. 6: database of impacts of client’s crisis 1) více informací (viz výše) o indikátorech hrozících problémů; 2) je v zájmu všech, sdílet si informace o rizikovém klientovi; – pro eventuální náhradu za velkého zákazníka je nezbytné 3) je vhodné se připravit na nejhorší scénář s tím, že se příkontrahovat i desítky malých, těm je však rychle třeba napadně nebude realizovat – budeme však připraveni; bídnout konkurenční výhodu, aby byli ochotni výrobu zadat; 4) pokud je klient závislý na našich dodávkách, musí platit – pokud konkurenční výhodu představuje nižší cena, ta musí alespoň nám; být vždy generována jen na základě reálně nižších výrobních 5) je-li alespoň zčásti naplněn bod 4, je nutné si pojistit naše nákladů. Cesta snižování ceny bez podložení snížením nápeníze. Velký význam to má u insolvenčního soudu, který kladů je cesta do záhuby. posuzuje, jak se strana starala o své pohledávky; 6) na přechodný výpadek v cash flow se musí myslet předem, Z ávě r dokud jsou odebírané objemy velké; i když vše bude v poStále platí zásada: Kdo je připraven, není překvapen. řádku, delší splatnost se vždy hodí. – Práce s poptávkami – i malá zakázka, na první pohled ztráJe namístě využít databáze dlužníků vedené u různých institutová, může v krizi pomoci nahradit výpadek. cí, např. finančních úřadů a bank, a rejstříky exekucí a rejstří– Nespoléhat se na dosavadní způsoby výroby; vše se vyvíjí, ky zdravotních pojišťoven. Příklady databází, kde lze nalézt technologie, materiály atd. relevantní informace o klientovi, jsou na obr. 7 a 8 (databáze – Zkoušet stále nové věci (něco to stojí, ale může to být výSOLUS), databáze dlužníků VZP je možno nalézt na webových chodisko z krize). stránkách pojišťovny, v záložce plátci – dlužníci (obr. 9). – Mít připraven bankovní účet s možností rychlého úvěru – to Při správném řízení rizik lze vše obrátit v náš prospěch: je dobré i pro realizaci zakázek podmíněných rychlou rea– existence rizika může být stimulací pro zvyšování jakosti, lizací užitných parametrů odlitků, produktivity ve slévárně; – Čím více odběratelů – i malých –, tím lépe. – zavčas, na základě analýz stavu, si firma musí ujasnit, že vypadne zákazník, jehož objemy bude potřeba nahradit Klasik by řekl: Risk, management a dobré hospodaření jedno jsou. (příklad: tržbami 15 mil. Kč, ziskovostí 8 %, zisk 1 mil. Kč); – a/nebo souběžně připravit plán provozu s omezením výroby, tj. především s omezením výdajů;

Poznámka: Eventuální podobnost s konkrétním případem insolvence je čistě náhodná. L i t e ra t u ra [1] [2]

[3] [4]

Obr. 9. Fig. 9.

368

Menu dlužníků VZP Menu of debtors of the General Health Insurance Company

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

[5] [6] [7]

Frankfurter Allgemeine Zeitung, 18.08.2016. SŮRA, J.: Nemáme díly, nevyrábíme. Potíže Volkswagenu cítí i v Mladé Boleslavi. 22. 08. 2016. Dostupné z http://ekonomika.idnes.cz/volkswagen-skoda-auto-zastaveni-vyroby-f06-/ekonomika.aspx?c=A160821_212618_ekonomika_ale CLARK, R. C.: Firemní právo. Praha: Victoria Publishing, 1992. HYMAN, D. N.: Economics. Homewood, Il; Boston, Ma: nakl. Richard D. Irwin, 1989. www.justice.cz www.solus.cz Firemní dokumenty IEG, s. r. o.


Z ko u š k a s t a n o v e n í v y p l a v i t e l ný c h l á t e k

Test of determination of elutriatable substances Received: 17.08.2016 Received in revised form: 18.08.2016 Accepted: 18.08.2016 669.742.4:620.1 testing of moulding sand

Exper t Commission of the Czech Foundr ymen Societ y for Moulding Sands begun to record thoroughly the laborator y test s of moulding sands carried out in foundries. The first monitored test concerned the elutriatable substances. The ar ticle present s summar y of 72 monitored test result s of 2 kinds of sands, it analy zes all currently used methods of determination, point s out the most frequent mistakes made during the test s. It also deals with the influence of rev frequenc y of the stirrer on test result s.

Ú vo d Zkouška vyplavitelných látek (dále jen VL) patří v českých a slovenských slévárnách mezi nejčastěji prováděné. Velmi běžné je stanovení u bentonitových syntetických směsí jak pro litinu a ocel, tak i neželezné kovy; méně časté je ve slévárnách stanovení VL u křemenných či jiných ostřiv. Vyplavitelné látky mají poměrně jednoduchou definici, jedná se o všechny podíly, částice, které jsou menší než 0,02 mm. Výsledek zkoušky je důležitým kritériem hodnocení jakosti směsi, možná kritériem nejdůležitějším. Běžně se stanovují podle ČSN 72 1078. Praxe ukazuje, že výsledky jednotlivých stanovení VL v různých subjektech se i dramaticky liší, pokud je srovnáváme (obr. 1 a 2). Proto se odborná komise České slévárenské společnosti KOFOLA (Komise pro formovací látky) rozhodla, že porovnáním výsledků zkoušky vnese do této problematiky trochu světla. Na podzimním zasedání v roce 2015 byly účastníkům sledování rozdány dva 250g vzorky směsí. První vzorek byla reálná jednotná formovací směs ze slévárny BRANO, a. s., Hradec nad Moravicí, druhá byla laboratorně připravená modelová bentonitová směs z VŠB – TU Ostrava. U obou směsí bylo nutno stanovit VL, popsat postup měření, uvést typ míchadla a jeho otáčky. Doporučeno bylo provést každou zkoušku dvakrát. Stanovení VL se zúčastnily subjekty uvedené v tab. I. Celkový počet všech provedených měření se vyšplhal na číslo 72, pracovali jsme tedy s velkým souborem dat, který nebyl v minulosti k této problematice nikdy získán. Celkový počet měření u modelové směsi bylo 40, u JFS 32. Zastoupeno bylo pět druhů míchadel, s rozsahem otáček 1 300 – 16 000 (tab. II).

Tab. I. Tab. I.

Organizace zapojené do sledování Companies involved in monitoring

Zlieváreň SEZ Krompachy, a. s. SECO GROUP, a. s., Jičín Slévárna Heunisch Brno, s. r. o. KERAMOST, a. s. UNEX, a. s., provoz Olomouc FERAMO METALLUM INTERNATIONAL, s. r. o., Brno SAND TEAM, s. r. o., Holubice CLARIANT SE Slévárna Kuřim, a. s. GIFF, a. s., Frýdlant nad Ostravicí ČKD Kutná Hora, a. s., slévárna VIADRUS, a. s., Bohumín Slévárny Třinec, a. s. VUT Brno, Fakulta strojní, ÚMI BRANO, a. s., slévárna EUROCAST Košice, s. r. o. KOVOSVIT MAS, a. s. FORMSERVIS, s. r. o. FOUNDEIK, s. r. o., Hlubočky Zlieváreň Trnava, s. r. o. UXA, s. r. o., slévárna Brno

Tab. II. Tab. II.

Ing. Jiří Pazderka K E R A M O S T, a . s .

Zastoupení míchadel Representation of stirrers

Míchadlo LSZ BENET GF IGK WEB

četnost zastoupení 7 5 7 1 1

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

369

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

Zkouška stanovení vyplavitelných látek

J . P a zd e r k a


J . P a zd e r k a

Z ko u š k a s t a n o v e n í v y p l a v i t e l ný c h l á t e k

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

V ý s l e d k y – m o d e l ová s m ě s

výsledky v hodnotách 0,2 a 2,4 %. U druhé o nejvyšší v hodnotách 12, 19 a 14,8 %, které vznikly nepoužitím míchadla při zkoušce. Výsledky těchto dvou sléváren nebyly do průměru „dobrých“ ani mediánu započítány. Tyto statistické výsledky však nejsou brány jako správná hodnota, pouze jako určitý orientační bod v obr. 3. Přestože autor článku předpokládal, že výsledky u modelových směsí budou identičtější, výsledky ukázaly pravý opak. Jedná se o poměrně jednoduchou směs z pohledu VL, které jsou zde tvořeny pouze VL jednotného ostřiva směsi, které jsou však dle technických listů dodavatele menší než 1 % a v praxi spíše menší (i pod 0,5 %). Dominantní složkou VL by tak měl tvořit pouze bentonit, kterého bylo do směsi jednotně přidáno 8 hmot. %. Předpokládaný výsledek by se tak měl

V tab. III jsou uvedeny všechny informace vztahující se k měření u modelové směsi. Jsou zde jednotlivé výsledky, případně jejich průměr, metoda stanovení, typ míchadla a jeho otáčky. Je nutné upozornit na dva rozdílné postupy stanovení, které jsou v ČR a SR používány. Většinový stále zůstává postup dle platné ČSN 72 1078 s využitím rozdílné rychlosti sedimentace částic vyplývající ze Stokesova zákona, kdy se jemné podíly rozpojí za varu vody a chemické přísady a jsou v přesně daných intervalech odsáty. Pět subjektů (C, E, F, H, V, v tabulce označeny jako jiná metoda) však používá postup plavení přes síto (VGD metoda). U této metody také dochází k rozmíchání, rozdružení vzorku pomocí míchadla za přidání chemického činidla, ať již hydrofosforečnanu sodného nebo hydroxidu sodného. Dále pak následuje proplachování proudem vody buď ve speciálním vibračním zařízení, nebo přímo pod proudem vody z kohoutku vodovodu. Rozdíly výsledků obou metod jsou poměrně značné; jak dokázalo časově dlouhodobé sledování, můžeme hovořit o rozdílu 0,8–1,3 % ve prospěch vyšší hodnoty metodou ČSN. Jako třetí možný postup stanovení je třeba zmínit přístroj +PKA+ od firmy GF, kde lze současně provádět měření dvou vzorků, ten však v době sledování Obr. č. Obr. 1. Jednotná formovací směs před žádná slévárna aktivně nepoužívala. stanovením vyplavitelných látek [1] Jako raritní a nesprávné je nutno povaFig. 1. Unit sand before determination of žovat výsledky dvou sléváren uvedených elutriatable substances v tab. III. U první se jedná o nejnižší

Obr. 2.

Obr. č2

Fig. 2.

Stejná jednotná formovací směs po provedení zkoušky vyplavitelných látek [1] The same unit sand after carrying out the test of elutriatable substances

Tab. III. Výsledky sledování u modelových směsí Tab. III. Monitored results concerning pattern sands Číslo vzorek

MS

slévárny hodnota 1

hodnota 2

hodnota 3

průměr

metoda stanovení

míchadlo

počet otáček

1

A

8,22

7,88

8,05

ČSN 72 108

BENET

16 000

2

B

9,64

9,64

ČSN

3

C

7,9

8,5

8,20

jiná

6000

4

D

10,82

10,94

10,88

ČSN

GF PMR 70-30-24 VEB MLW Prüfgerät, Typ LR 40 řada LES GF PIETERLEN / BENET

8500

5

E

10,4

10,4

10,4

10,40

jiná

GF

8500

6

F

9,42

9,42

jiná

BENET

9000

7

G

11,14

11,26

11,20

ČSN

GF PWB

8000

8

H

9,4

9,42

9,41

jiná

MOREK

2850

9

I

10,24

10,38

10,31

ČSN

GF PMR70-30-24

8500

8500 obě

10

J

10,4

10,40

ČSN

IGK

6000

11

K

11,34

11,3

10,48

11,04

ČSN

LSZ Polsko

2450

12

L

0,4

2,4

1,40

ČSN

LSZ Polsko

2450

13

M

9,59

9,59

ČSN

GF

8500

14

N

10,54

10,54

ČSN

polský

2450

15

O

10,12

9,85

9,99

ČSN

GF

8000

16

P

12

19

14,8

15,27

jiná

bez míchadla

17

R

9,76

9,76

ČSN

BENET

18 000

18

S

11,56

11,36

11,46

ČSN

BENET

9000

19

T

9,5

10,84

10,17

ČSN

LSZ

2450

20

U

8,7

8,8

8,75

ČSN

LSZ

1300

V

10,71

10,71

jiná

LSZ 2

2850

průměr všech

21

370

9,84

průměr „dobrých”

10,00

medián „dobrých”

10,17

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10


Z ko u š k a s t a n o v e n í v y p l a v i t e l ný c h l á t e k

Vyplavitelné látky [%)

Vyplavitelné látky MS 12,0 11,8 11,6 11,4 11,2 11,0 10,8 10,6 10,4 10,2 10,0 9,8 9,6 9,4 9,2 9,0 8,8 8,6 8,4 8,2 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 7,0

A

Číslo vzorek 2

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

R

S

T

U

V

Slévárny

Obr. 3. Fig. 3.

Tab. V. Tab. V.

B

Výsledky modelová směs Pattern sand results

Výsledky sledování u jednotné formovací směsi Monitored results concerning unit sand JFS

slévárny B

hodnota 1 14,32

hodnota 2 –

hodnota 3 –

průměr 14,32

metoda stanovení ČSN

3

C

11,38

11,54

11,46

jiná

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

D E F G H I J K L M N O P R S průměr medián

13,68 12,8 11,22 12,76 11,7 13,82 12,96 12,42 13,8 12,18 12,76 11,9 14,8 11,68 12,06

12,7 12,8 – 12,9 11,58 13,66 – 12,58 14,6 – – 12,3 15,1 – 12,2

– 13 – – – – – 12,98 – – – – – – –

13,19 12,87 11,22 12,83 11,64 13,74 12,96 12,66 14,20 12,18 12,76 11,90 14,95 11,68 12,13 12,75 12,76

ČSN jiná jiná ČSN jiná ČSN ČSN ČSN ČSN ČSN ČSN ČSN jiná ČSN ČSN

počet otáček 8500

míchadlo GF PMR 70-30-24 VEB MLW Prüfgerät, Typ LR 40 řada LES GF PIETERLEN / BENET GF BENET GF PWB Morek GF PMR70-30-24 IGK LSZ Polsko LSZ Polsko GF polský GF bez míchadla BENET BENET

6000 8500 obě 8500 9000 8000 2850 8500 6000 2450 2450 8500 2450 8000 – 18000 9000

Vyplavitelné látky MS

V tab. V jsou uvedeny všechny informace vztahující se k měření u jednotné formovací směsi. Opět jsou viditelné rozdíly mezi výsledky dvou používaných metod (obr. 5).

Vyplavvitelné látky [%)

Výsledky – jednotná f o r m ova c í s m ě s

Tab. IV. Četnost výsledků u modelových směsí Tab. IV. Frequency of results concerning pattern sands Četnost průměrů

počet

8–9

3

9–10

6

10–11

7

11–12

3

Otáčky [ot/min]

Obr. 4. Fig. 4.

Vliv otáček míchadla u modelové směsi Influence of stirrer revolutions concerning pattern sand

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

371

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

pohybovat v rozmezí 8,5 až 10 %. Srovnání se skutečností dokumentuje tab. IV četnosti jednotlivých měření, kdy se do tohoto rozmezí vešlo méně než 50 % výsledků. U výsledků modelových směsí se neprokázala závislost na počtu otáček míchadla, jak nasvědčuje obr. 4. Všechny proložené křivky vykazovaly poměrně nízké koeficienty spolehlivosti (R2 lineární 0,06). Je třeba poznamenat, že platná norma ČSN doporučuje používat míchadla s rozmezím 6–8 tisíc ot./min; pohled do tab. III a V ukazuje reálný stav, kdy se používají míchadla i s dvojnásobkem otáček. Graf zobrazuje obě metody stanovení VL.

J . P a zd e r k a


J . P a zd e r k a

Z ko u š k a s t a n o v e n í v y p l a v i t e l ný c h l á t e k

Tab. VI. Četnost výsledků u jednotné formovací směsi Tab. VI. Frequency of results concerning unit sand

Vyplavitelné látky [%)

Četnost průměrů

F

J

S

Slévárny

Obr. 5. Fig. 5.

Výsledky u jednotné formovací směsi Unit sand results

Vyplavitelné látky JFS

počet

8–9

3

9–10

6

10–11

7

11–12

3

ty vody na výsledek zkoušky nebyl sledován, ze zkušenosti autora však lze říci, že v praxi se tato skutečnost opomíjí, což také způsobuje chyby. Ani u jednotných formovacích směsí se neprokázal dominantní vliv otáček, i zde byly koeficienty spolehlivosti velmi nízké (R 2 lineární 0,02). Obr. 6 zobrazuje obě metody stanovení VL. Z ávě r

Vyplavvitelné látky [%)

53. S L É VÁ R EN SK É D N Y® – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

Vyplavitelné látky JFS

Otáčky [ot/min]

Obr. 6. Fig. 6.

Vliv otáček míchadla u jednotné formovací směsi Influence of stirrer revolutions at unit sand

U tohoto stanovení, i když autor předpokládal větší složitost a rozdílnost výsledků, protože zde VL tvoří bentonit, uhlíkatá přísada, ostřivo a „prach“, byly výsledky reálnější a nebylo tedy nutno žádné měření vyřadit. Tab. VI dokládá četnost výsledků u JFS. V souběžně probíhajícím měření byl také sledován vliv různých míchadel na výsledek, pokud zkoušku provádí jeden člověk. Při použití stejného způsobu přípravy vzorku a následném mixování na vysokoobrátkových míchadlech různých typů se dosáhlo různých výsledků. Dokazuje to jasně názor, že typ přístroje má vliv na konečný výsledek obsahu VL. Rozdíly ale nejsou zásadní pro praxi ve výrobě [2]. Důležité je také sledování opotřebení vrtulky a případná včasná výměna. Určité rozdíly vykazuje i použití různého materiálu vrtulek míchadla; ve prospěch plastové proti kovové vrtulce hovoří vyšší hodnoty (o 0,7 %), měřeno na stejném přístroji [2]. Mezi další chyby patří zbytečné protahování časů stahování, nesprávný tvar násosky, jeho ohnutí či jiné zmenšení průřezu. Vliv teplo-

372

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

Sledování dokládá velkou rozdílnost ve výsledku stanovení vyplavitelných látek, jak bylo vzhledem ke složitosti zkoušky a možnosti případných chyb předpokládáno. Z pohledu autora článku neexistuje maximálně správná hodnota vyplavitelných látek. Provedená měření měla ukázat nejen všem členům KOFOLY, ale celé slévárenské veřejnosti relativnost složitosti docílení správného výsledku a upozornit také na to, že nelze srovnávat výsledky různých subjektů, např. dvou sléváren, pokud není dostatečná znalost postupu měření. Výsledky měly rovněž upozornit některé slévárny, že zkoušku provádějí nesprávně, což se povedlo. Došlo ke zpřesnění měření, jedna slévárna dokonce zakoupila přístroj na kontinuální stanovení VL. Neprokázal se vliv otáček na výsledek zkoušky, jak bylo v minulosti předpokládáno, problematika je však složitější. Přesto lze doporučit používání míchadel, které více odpovídají ČSN. Ve výrobní praxi existuje samozřejmě řada kontrolních mechanizmů pro odhalení případného špatného výsledku VL. Může jít nejen o vlhkost nebo spěchovatelnost směsi a zejména chování obou veličin vůči sobě, ale i o stanovení aktivního bentonitu pomocí MM nebo výpočet bentonitu, stanovení ztráty žíháním a další. I těmto faktorům se budeme na svých zasedáních dále věnovat. L i t e ra t u ra [1]

PAVLICOVÁ, A.; P. ROHRER: Porovnání vlivu otáček a tvaru vrtulek při stanovování VL. Prezentace na zasedání KOFOLA.

F o t o o b r.1 a 2 : I n g . A . V a ň k o v á , V I A D R U S , a . s . , Bohumín


H ü t t e n e s - A l b e r t u s C Z , s . r. o.

HA – pokročilé cold box systémy pro lití neželezných kovů a jejich environmentální aspekty

Zdroje emisí zápachu ve slévárně Ve slévárně se nachází několik zdrojů emisí zápachu, kouře a emise znečišťujících látek. Níže budou krátce popsány hlavní zdroje. Jaderna

Dipl.-Ing. Peter Gröning Hüttenes-Alber tus Chemische Werke GmbH, Düsseldorf

Ing. Lubor Pacal H ü t t e n e s - A l b e r t u s C Z , s . r. o ., D ě č í n

Vlastnosti, jakými jsou vysoká úroveň pevnosti při nízkém dávkování pojiv, vysoká produktivita a příznivá ekonomika, dobrá tepelná odolnost, stejně jako dobrá rozpadavost jader po odlití u odlitků ze slitin neželezných kovů, jsou v současné době u sériové výroby považovány z pohledu moderních klíčových procesů výroby jader za samozřejmost. Dále pak jsou moderní slévárenská pojiva posuzována v souladu se specifickými platnými ekologickými požadavky. V budoucnu budou na evropském trhu úspěšné pouze ty typy pojivových systémů, které budou schopny nabídnout kromě výše uvedeného také nízké emise zápachu, malou kouřivost, nízkou tvorbu kondenzátu, stejně jako nízké emise škodlivých látek jak během výroby jader, tak zejména při a po procesu odlévání. Kromě jejich silné stránky týkající se procesního inženýrství, nabízejí moderní coldboxové systémy skvělý potenciál pro zlepšení environmentálních vlastností. Vývoj v minulých letech se odráží na stavu jednotlivých generačních změn coldboxových systémů. Chronologie environmentálně relevantního evolučního vývoje nových coldboxových generací První generace

Nahrazení aromatických rozpouštědel metylesterem mastných kyselin řepkového oleje s následným snížením emisí znečišťujících látek (BTX – benzen, toluen, xylen) během výroby jader a při/po procesu odlévání.

Druhá generace

Použití modifikovaného metylesteru mastných kyselin řepkového oleje s cílem snížit množství vyvíjeného kouře při sušení jader a po odlévání v porovnání s I. generací

Třetí generace

Snížení úrovně volného fenolu v pryskyřici s cílem zlepšení deponovatelnosti použité směsi a další snižování emisí znečišťujících látek.

Čtvrtá generace

Použití rozpouštědel na bázi silikátů s cílem snížit emise zápachu, kouřivost a tvorbu kondenzátu

Výroba jader – proces, který je k výrobě použit, je klíčovým faktorem při vzniku zápachu. Expozice zápachem v případě výroby jader metodou polyuretanového coldboxového systému může být mírná až velmi závažná v závislosti na použitém typu terciárních aminů a složení v CB systému použitých rozpouštědel. Při použití nátěrů na bázi alkoholu se dodatečně zvyšuje expozice zápachu a dopad na životní prostředí. Lze však použít ekologicky příznivější, vodou ředitelné žáruvzdorné nátěry, které jsou v současnosti široce používány, vyžadují však nasazení sušáren. Části rozpouštědel obsažené v pojivu se při procesu sušení odpařují a způsobují zápach. Intenzita zápachu závisí do značné míry na bodu varu a tlaku par použitého rozpouštědla, na povrchu ohřátého písku a geometrii jádra. Formovací/licí linka Hlavním zdrojem emisí ve slévárně je formovací/licí linka, zejména pak stav při a po procesu odlévání a chladnutí odlitku. Je nutno říci, že původcem nejvyšších emisí jsou chemicky vázaná jádra, přičemž závisí na poměru forma : jádrový písek, tepelném zatížení a zvolené technologii výroby jader. Specifické měření emisí na zkušebních vzorcích jader vyrobených různými technologiemi:

Zatímco nahrazování použitých rozpouštědel u pojiv (pryskyřic i aktivátorů) vedlo k markantnímu zlepšení emisí znečišťujících látek (zejména u I. a II. generace), byly pak benefity při použití rozpouštědel na bázi metylesteru mastných kyselin řepkového oleje komplexně popsány v řadě různých publikací [1], [2], [3].

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

373

F I R E M N Í P RZE ZPERNATXAEC E

Ú vo d d o e nv i r o n m e n t á l n í p r o b l e m a t i k y, emise zápachu a řešení problému


H ü t t e n e s - A l b e r t u s C Z , s . r. o.

Cold box systém – složení (obecně) Díl I. – komponenta 1: syntetická pryskyřice na bázi fenolu rozpuštěná v rozpouštědle forma: kapalná, čirá hustota: 1,0–1,1 g/cm³ viskozita: 250–500 mPa · s bod vzplanutí: 50–100 °C obsah monomeru: 2,0–8,0 % (fenol + formaldehyd)

c) – – – – – –

rozpouštědla nastavení viskozity ovlivňuje reaktivitu ovlivňuje úroveň pevnosti směsi ovlivňuje vlastnost nalepování na jaderník ovlivňuje odolnost proti vodě / vzdušné vlhkosti ovlivňuje environmentální vlastnosti: • emise zápachu • emise kouře

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Díl II. – komponenta 2: difenylmetandiizokyanát (MDI) v rozpouštědlech forma: kapalná, čirá, hnědá hustota: 1,15–1,2 g/cm³ viskozita: 20–100 mPa · s bod vzplanutí: > 55 °C Díl III. – Komponenta 3: terciární aminy

d) aditiva – pro nastavení odolnosti proti vodě / vzdušné vlhkosti – pro nastavení úrovně pevnosti směsi – pro nastavení kompatibility s regenerovaným ostřivem

Cold box systémy – funkce jednotlivých komponent a jejich částí Díl I. – komponenta 1: a) fenolické tělo pro tvorbu polyuretanu – zajištuje tepelnou odolnost: • deformace po odlití • tendence tvorby zálupů • tendence tvorby výronků – ovlivňuje reaktivitu systému – ovlivňuje deponii

Díl II. – komponenta 2: a) polyizokyanát (MDI) – reaktant pro produkci polyuretanu – nastavení životnosti systému – nastavení teplotní odolnosti – nastavení vlastnosti rozpadavosti – ovlivňuje tvorbu kondenzátu

b) rozpouštědla – nastavení úrovně pevnosti systému – ovlivňuje tvorbu kondenzátu – ovlivňuje rozpadavost – ovlivňuje emise kouře b) – – –

směs o-krezol/fenol nebo novolak/fenol pro nastavení rozpadavosti systému pro regulaci teplotní odolnosti pro nastavení vlastnosti směsi: • životnost směsi při používání specifických formovacích materiálů • reaktivita

374

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

c) aditiva – pro nastavení odolnosti proti vodě / vzdušné vlhkosti – pro nastavení celkové potřebné doby mísení pro homogenizaci směsi


H ü t t e n e s - A l b e r t u s C Z , s . r. o.

Díl III. – komponenta 3: Terciární aminy – TEA triethylamin GH 2

– DMEA dimethylethylamin GH 3

spotřeba aminu na 100 kg písku

v závislosti na pojivu

TEA GH 2

100–150 cm3

10–15 cm3 5–8 cm3

DMEA GH 3

70–100 cm

DMIPA GH 5

50–80 cm3

3–5 cm3

DMPA GH 6

50–80 cm3

3–5 cm3

3

Spotřeba terciárních aminů závisí na: hrubosti zrn ostřiva/písku; teplotě písku; složení pryskyřice (díl I.) a aktivátoru (díl II.); geometrii jádra; ploše sítek v jaderníku; zplyňovacích podmínkách (teplotě, tlaku atd.); strojním vybavení jako takovém.

Cold box systémy / typy systémů (složení rozpouštědel) Aromatické coldboxové systémy rozpouštědla na bázi uhlovodíků – DMIA dimethylisopropylamin GH 5

výhody: – nákladově příznivá rozpouštědla – dobrá kompatibilita s fenolovou pryskyřicí a s MDI – vyšší pevnosti

– DMPA dimethylpropylamin GH 6

nevýhody: – těkavá rozpouštědla / obsah VOC – tvorba zápachu Alifatické coldboxové systémy rozpouštědla na bázi metylesteru a řepkového oleje – DMIA/DMPA dimethylisopropylamin/dimethylisopropylamin GH 50/1 Bod varu [°C]

práh bod zápach NPK-P hustota zápachu vzplanutí *** hodnota [g/cm³] ** [°C] [GE/m³] [mg/m³] [mg/ m³]

TEA GH 2

87–89

249

0,73

0,008

k.A.

DMEA GH 3

36–38

190

0,67

0,004

57 000

6,1

DMIPA GH 5 65–68

190

0,72

1,4

16 000

3,6

DMPA GH 6

165

0,70

3,2

5 700

*

65–68

4,2

Pozn.: * hodnota nebyla stanovena, ** měřeno, *** měřeno IFG

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

375

F I R E M N Í P RZE ZPERNATXAEC E

Typ aminu


H ü t t e n e s - A l b e r t u s C Z , s . r. o.

Coldbox systémy – vývoj nových systémů

výhody: – nejvyšší reaktivita / nejnižší spotřeba katalyzátoru (díl III) – nízký sklon k nalepování – minimální zápach na jaderně při výrobě jader – nižší BTX nevýhody: – větší vývin kouře – větší objem kondenzátu

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Silikátové coldboxové systémy rozpouštědla na bázi tetraethylsilkátu

Cold box standardní pryskyřice Cold box SIPURID pryskyřice Obsah C / Obsah SiO2 Obsah C / Obsah SiO2 80% 80% 70% 70% 60% 60% 50% 50% 40% 40% 30% 30% 20%

výhody: – částečně anorganická struktura – snížený obsah uhlíku / menší vývin plynu – snížený obsah kondenzátu nevýhody: – menší objem kouře při lití - vět í citlivost na vlhkost – méně emisí

20% 10% 10% 0% 0%

Aromatické Aromatické

Alifatické Alifatické

Silikátové Silikátové

Sipurid Sipurid

Coldbox systémy – snižování množství kondenzátu

niž í reaktivita

-

nevýhody: - vy í náklady nevýhody: vět citlivost í citlivost na – větší navlhkost vlhkost nižbox í reaktivita Cold systémy – p echod – -nižší reaktivita - vy přechod z aromatických C í náklady – -vyšší náklady

ez typy syst systémů na ali atické C systémy

Coldbox přechod mezi Cold boxsystémy systémy – p –echod ez typy syst typy systémů – -přechod z aromatických CB systémů na alifatické CB systémy přechod z aromatických C systémů na ali atické C systémy

zlep ení

snížení

pevnostní vlastnosti

-

nevýhody:

spotřeba katalyzátoru (díl -

-

vy í vývin kouře

- reaktivita III.) - vy í tvorba kondenzátu zlepšení: snížení: nevýhody: dělící e ekt emise kodlivin zlep ení vlastnosti – spotřeba snížení – pevnostní katalyzátoru (díl III.) – vyššínevýhody: vývin kouře – reaktivita přivýrobě výrobě vyšší-tvorba odolnost proti vodě– emise škodlivin - při jader –(díl - - pevnostní vlastnosti - spotřeba katalyzátoru vy í vývin kouře – „dělící“ efekt jader a při lití kondenzátu - při lití - reaktivita III.) - vy í tvorba kondenzátu – odolnost proti vodě

dělící e ekt

-

-

emise kodlivin

- odolnost přechodzproti zalifatických ali vodě atických C CB systémů na výrobě silikátové C systémy – -přechod systémů na jader silikátové CB systémy - při

-

při lití

přechod z ali atických C systémů na silikátové C systémy

zlepšení: zlep ení vlastnosti – pevnostní – rozpadavost – kondenzát – deponie

zlep ení

376

snížení: nevýhody: nevýhody: – emisesnížení zápachu – citlivost na vlhkost u nového a emise škodlivin typu rozpouštědla (odolnost při lití jader proti vlhkosti zůstává zachována)

snížení

nevýhody:

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

Cold box / standard

Cold box / SIPURID


H ü t t e n e s - A l b e r t u s C Z , s . r. o.

Coldbox systémy – BTX – emise z jader během procesu lití Emise BTX (benzen, toluen, xylen) byly v posledních letech předmětem intenzivních měření. Jedná se o emise BTX z plynné fáze, což znamená emitované BTX při procesu odlévání. K tomu jsou zapotřebí a na trhu dostupné uzpůsobené měřicí postupy. BTX

Schéma experimentu pyrolýzního principu

140

[mg/kg] písek

120 100 80 60 40 20 0 Benzen

Toluen

Xylen

Společnost Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH používá při vývoji kompletní spektrum analytických metod: – chemické analýzy, – fyzikálně-aplikační analýzy (výroba jader), – praktické zkoušky v jaderně HA, které se velice přibližují podmínkám v praxi • výroba jader a odlitků ve shodě s výrobními parametry sériového jádra ve slévárně – budou podrobeny čichové zkoušce. Ve všech výsledcích laboratorních testů a testů při lití musí být dosaženo přinejmenším známých kvalitativně relevantních parametrů sériového materiálu, který bude nahrazen. Hlavní složky rozkladných produktů litina 4500 g

hliník 2700 g

cold box / biosystém alifatický 100 hm. d. křemenného písku H 32 0,7 hm. d. Gasharz 6817 0,7 hm. d. Aktivator 6631

coldbox / systém silikátový 100 hm. d. křemenného písku H 32 0,7 hm. d. Gasharz 7388 0,7 hm. d. Aktivator 7187

–50%

Aby bylo možné simulovat chování různých forem a jader, které byly vyrobeny s použitím různých výrobních procesů, následuje odlití, při kterém byla použita s praxí související zkušební metoda pro měření emisí zápachu, která byla vyvinuta ve spolupráci s IFG v rámci výzkumného projektu sponzorovaného EU.

Coldbox / biosystém alifatický 0,7 hm.d. Gasharz 6817 + 0,7 hm.d. Aktivator 6631 GC-MS čichová analýza provedená na TU v Mnichově

Při měření zápachu (čichová zkouška) se použil praxi se blížící zkušební vzorek v Institutu pro slévárenskou technologii IFG (Institut für Giessereitechnik, Düsseldorf); proces odlévání probíhá za definovaných podmínek na speciálním licím zařízení. Doba měření je 60 min s 2 l dusíku/min. S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

377

F I R E M N Í P RZE ZPERNATXAEC E

Pojivový systém se sníženou emisí zápachu při lití

V tomto uspořádání je zkušební těleso z písku, pojeného daným typem pojiv, která mají být testována, vloženo do střední části licí nádoby, přičemž je vše hermeticky uzavřeno. Tím se vytváří licí kanál, přes který je usměrněn tok plynu procházející určitou rychlostí. Tento kanál se používá k jímání plynné složky uvolněné ze zkušebního kusu a k přepravení odběru ze vzorků do zařízení používaného při čichové analýze [4]. Zápach a jeho vývoj v čase je vyjádřen v OU/m³ (odour unit – jednotka pachu na m3 nasátého vzduchu).


H ü t t e n e s - A l b e r t u s C Z , s . r. o.

Eluát z plynné fáze pyrolýzy Měření na destilačním zařízení v analytické laboratoři HA.

Eluát před destilací

Vzorky musí být postupně zředěny až na poměr 1 : 2048, dokud zápach z rozkladných produktů nepřestane být vnímatelný. Kvantifikace eluátu z plynné fáze pyrolýzy

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Destilace trichlormetanem

Rozkladné produkty po destilaci

Množství kondenzátu

GC-MS čichová analýza (hmotnostní spektroskopie za pomoci plynového chromatografu)

Porovnání různých typů coldboxových systémů při výrobě hliníkových odlitků za teploty 700 °C (dávkování systémů: 100 hm. d. křemenného písku H 32; 0,7 hm. d. Gasharz; 0,7 hm. d. Aktivatoru. Množství hlavních složek rozkladných produktů

Porovnání různých typů coldboxových systémů při výrobě hliníkových odlitků za teploty 700 °C (dávkování systémů: 100 hm. d. křemenného písku H 32; 0,7 hm. d. Gasharz; 0,7 hm.d. Aktivatoru. Množství hlavních složek zápachu v rozkladných produktech GC-MS-čichová analýza. Hlavní produkty pyrolýzy jsou z kondenzátu detekovatelné a identifikovatelné látky v objemu > 1,0 %.

378

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10


H ü t t e n e s - A l b e r t u s C Z , s . r. o.

Porovnání různých typů coldboxových systémů při výrobě hliníkových odlitků za teploty 700 °C (dávkování systémů: 100 hm. d. křemenného písku H 32; 0,7 hm. d. Gasharz; 0,7 hm. d. Aktivatoru.

Příklady zkoušek a měření provedených v praxi

Množství hlavních složek zápachu v rozkladných produktech

měřicí stanoviště

forma

eluát na konci měření

absorpce rozpouštědel

uchování eluátu

Síla zápachu je stanovena prostřednictvím koncentrace zápachu. Jednotkou je pak Geruchseinheiten/m“ (GE/m³) = jednotka pachu na m3. Koncentrace zápachu indikuje zředění zápachem zatíženého vzduchu vzduchem bez zápachu, který Porovnání různých typů coldboxových systémů při výrobě hliníkových odlitků za teploty je 700 nezbytný k tomu, aby bylo vnímání zápachu nepřímé/přímé Síla zdroje zápachu je produktem průtoků °C (dávkování systémů: 100 hm. d. křemenného písku H 32; 0,7 hm. d. Gasharzu; 0,7 již hm. neznatelné. d. Hlavní složky zápachu v rozkladných produktech vzduchu a koncentrace a je udávána např. v milionech jednoAktivatoru. Jaké jsou vlastně hlavní složky zápachu rozkladných produktů tek pachu za hodinu (MGE/h). coldboxových pojiv, které jsme byli doposud schopni identifiHlavní složky zápachu v rozkladných produktech kovat? Porovnání různých typů coldboxových systémů při výrobě hliníkových odlitků za teploty 700 °C (dávkování systémů: 100 hm. d. křemenného písku H 32; 0,7 hm. d. Gasharz; 0,7 hm. d. Aktivatoru.

Jaké jsou vlastně hlavní složky zápachu rozkladných produktů coldboxových pojiv, které

OH

jsme byli doposavad schopni identifikovat?

OH

HC

OH

OH

CH OH

3

H3C

fenol fenol

naftalen naftalen

CH OH

3

3

CH3

CH3

2,6-dimethylfenol o-kresol 2,6-dimethylfenol o-kresol

O

N

OH

O 3-methyl-1 H-indol

3-methyl-1 H-indol

methakrylát

methakrylát

CH3 p-kresol p-kresol

Specifické emise zápachu měřené na náhodně vybraných vzorcích

Srovnání pachové zátěže u různých typů coldboxových systémů Do projektu na měření emisí/zápachu z jader byla zapojena celá řada firem zejména v Německu, ale i v Polsku.

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

379

F I R E M N Í P RZE ZPERNATXAEC E

Výroba odlitku hlavy válců pro Bentley V8, proces cold box, typ silikátový


F I R E M N Í P R E Z E N TACE

H ü t t e n e s - A l b e r t u s C Z , s . r. o.

Silikátový cold box systém Alifatický cold box systém Vizuální porovnání vývinu kouře po odlití

Specifické hodnoty zápachu (náhodné vzorky; průměrné hodnoty)

– Sekundární opatření – v minulosti použití procesu následné úpravy odsávaných plynů za pomoci biologických filtrů a přídavným tepelným spalováním ukázalo, že je možné zlepšit kvalitu slévárenských „zplodin“. Tato opatření jsou však poměrně nákladná a v některých případech dokážou nabídnout pouze nedostatečnou účinnost. – Primární opatření – v posledních letech se slévárenský chemický průmysl intenzivně zabýval problémem emisí zápachu a byla prezentována řešení v podobě primárních opatření. Byla tedy vyvinuta a na trh uvedena nová generace pojivových systémů nabízející snížení emisí po odlití. U organických pojiv, speciálně u pojiv pro postup cold box, který je rozšířen v automobilovém průmyslu, se v minulosti podařilo částečně redukovat tvorbu kondenzátu použitím silikátových rozpouštědel a díky menšímu celkovému množství uhlíkatých sloučenin snížit objem škodlivin a emisí zápachu. Inovovaný silikátový pojivový systém pro postup cold box obsahuje ještě méně uhlíkatých sloučenin a podíl rozpouštědel se podařilo oproti standardním řešením snížit více než o 50 %. Bilance uhlíku vychází při použití nové pryskyřice o 30 % lépe než u klasických receptur. Nová pryskyřice vytvrzovaná plynem představuje nové pojetí, vyznačující se anorganickými podíly v molekulární struktuře a menším obsahem uhlíku. Výsledkem této modifikace je snížení viskozity vyráběné pryskyřice a tím snížení množství použitého rozpouštědla. Pryskyřice má ve srovnání s dosavadními recepturami vyšší molekulární hmotnost a v důsledku toho vyšší tepelnou odolnost. Tato vlastnost je obzvláště důležitá, aby bylo možné odlévat bez deformací filigránských jader, která jsou neustále složitější. Snížení množství rozpouštědel snižuje při odlévání do kovových forem tvorbu kondenzátu. Při provozních zkouškách se ukázalo, že nový pojivový systém snižuje u kritických odlitků vady způsobené plyny. U emisí BTEX se jedná o vyluhovatelný podíl emisí, což je vlastně podíl zůstávající v použité coldboxové směsi určené k deponii. V minulosti ani v současnosti na trhu neexistují dostatečně přesné, validované, uzpůsobené měřící postupy.

Z ávě r

L i t e ra t u ra

Kromě problémů se snižováním emisí znečišťujících látek při výrobě odlitků jsou slévárny v dnešní době stále častěji konfrontovány s dalšími typy emisí. Současná geografická blízkost některých výrobních závodů vzhledem k rezidenčním oblastem a zvýšené environmentální povědomí obyvatelstva vedly k senzibilizaci okolních obyvatel, zejména k rušivému hluku a stejně tak zápachu. Chcete-li zachovat sociální přijatelnost slévárny, musí být provozovatel slévárny aktivní v otázce pachových emisí. K tomuto existují dva přístupy:

[1]

380

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

[2] [3]

[4]

LADEGOURDIE, G.; W. SCHUH : CP+T – Casting Plant and Technology International, 1996, 4, 8–11. TORBUS, M.; G. LADEGOURDIE; W. SCHUH: Giesserei, 2000, 87(5), 64–68. ISSN 0016-9765. SERGHINI, A.: Cold -Box, ein zukunftsorientiertes Kernherstellungsverfahren. 4-Jahre Erfahrung mit Systemen der neuen Generation. Third Duisburg Molding Sand Symposium, 2000. HELBER, J. H.; H. PRÖMPER; G. WOLF: Giesserei, 2001, 88, 86–94. ISSN 0016-9765.


Š E B E S TA - s l u ž b y s l é v á r n á m s .r.o.

Představení společnosti ŠEBESTA-služby slévárnám s.r.o.

Tryska AED pro postřik formy technologií mikropostřik; umožňuje přesné definování objemu separátoru pro každý cyklus

technologie, redukuje výrobní časy a spolupracuje na zvýšení jakosti vašich produktů a stejně tak na snižování výrobních nákladů. Nabízíme tedy špičkový servis a technickou podporu přímo u vašeho licího stroje, stejně jako nejmodernější technologická zařízení a vybavení od renomovaných výrobců. S rozvojem naší společnosti jsme také rozšířili paletu nabízených produktů. Před dvěma lety jsme zahájili spolupráci s výrobcem separátorů a produkčních past, se společností Chem-Trend, které postupně zavádíme do mnohých sléváren. Chem-Trend je vůdčím vývojářem vysokoteplotních separátorů, které umožňují chránit vaše formy díky menšímu tepelnému zatí-

Jeden z mnoha modelů pístů pro tlakové lití Castool

Naprosto nová dávkovací pec Westomat ® Plus+ s odporovým vytápěním ve stropní části pece

StrikoWestofen také představila naprosto novou dávkovací pec Westomat, která se zbavila topných tyčí, zmenšila své vnější rozměry a dostala naprosto nové řízení. Vedle toho vám StrikoWestofen nabízí zcela nový systém Schnorkle ® pro převoz a nalévání tekutého kovu do dávkovacích pecí. Naším dalším důležitým partnerem je společnost Wollin a její sesterská společnost AED, dodavatelé postřikových zařízení a postřikových hlav. V posledním roce jsme realizovali a optimalizovali několik zajímavých projektů s pozitivní odpovědí od našich zákazníků. V současné době spolupracujeme se 30 dodavateli, kteří patří ke špičkám ve svých oborech. Jsme připraveni nabídnout vám nepřeberné množství zajímavých řešení pro konkrétní aplikace. Zároveň jsme připraveni tyto aplikace u vás realizovat a zavést do každodenní výroby ve spolupráci s našimi odborníky s dlouholetými zkušenostmi. Vždy pro vás, ve spolupráci s našimi renomovanými dodavateli, hledáme optimální řešení a snažíme se splnit náš základní cíl, totiž dosažení vaší naprosté spokojenosti. Děkujeme vám, našim zákazníkům, za projevenou přízeň a těšíme se na budoucí spolupráci při nových projektech, kdy budeme jako vždy stát po vašem boku.

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

381

F I R E M N Í P RZE ZPERNATXAEC E

Společnost ŠEBESTA-služby slévárnám s.r.o. slouží na poli slévárenství již více než 25 let a po celou dobu hledá ty nejlepší technologie, které jsou šity na míru každodennímu slévárenskému provozu. Náš přístup stojí na odborné technické podpoře, rychlosti reakce na vaše požadavky, spolehlivosti a obzvláště pak na důvěryhodnosti. Abychom mohli nabídnout ještě lepší servis a podporu, rozšířili jsme náš tým odborníků. V listopadu loňského roku u nás nastoupil zkušený slévárenský technolog Ing. Jaroslav Turčan s dlouholetou zkušeností ve slévárně kokilového a nízkotlakého lití, který je připraven na všechny vaše dotazy a požadavky. V lednu letošního roku se k nám připojil specialista tlakového lití Josef Pospíšil s dokonce ještě delší zkušeností, který u vás zavádí nejmodernější

žení při postřiku formy. Zároveň je průkopníkem technologie budoucnosti, technologie mikropostřiku, se kterým dnes musí každá slévárna počítat, pokud chce i v budoucnosti zůstat konkurenceschopnou. S mikropostřikem naprosto odpadají teplotní šoky formy při postřiku, spotřeba vzduchu se redukuje na minimum a spotřeba vody dokonce na nulu. A v neposlední řadě se zkrátí výrobní cyklus na dříve nepředstavitelné hodnoty. V současnosti se také zabýváme praktickými zkouškami nejnovějších produktů pro mazání pístů. Vývojové oddělení přišlo s novým složením, zajišťujícím vysokou stabilitu procesu s možností redukovat spotřebu na pouhé mililitry. Chem-Trend dnes také nabízí nový, naprosto bezpečný produkt pro zachlazovací vany s teplotní stabilitou nad 90 °C nebo např. revoluční antiletovací pasty. Naším zcela novým partnerem je také společnost Schmelzmetall, výrobce vysoce jakostních bronzů, tavených a odlévaných ze stoprocentně čistých vsázkových materiálů za vysokého vakua. Hodnoty tažnosti a pevnosti těchto materiálů jsou nesrovnatelně vyšší než u běžných materiálů, díky čemuž docílíte vysokých životností vašich pístů. Kromě toho technické řešení pístů Schmelzmetall zajišťuje výborné chlazení a díky tomu radikální snížení časů potřebných pro tuhnutí tablety, přičemž cena tohoto technického řešení není nijak vysoká. Spoluprací se společností Schmelzmetall jsme se také stali dodavateli nejrůznějších modelů pístů a kroužků a zároveň hluboko nitridovaných licích komor Castool. Castool je pokračovatelem a majitelem patentů i výrobních dokumentací společnosti Alper a současně je výrobcem licích komor ze speciální oceli, jejíž popouštěcí teplota je vyšší než 630 °C. To zároveň umožňuje nitridaci při mnohem vyšších teplotách, než je běžné, přičemž výsledná nitridace je stabilnější a umožňuje delší životnost. Neměli bychom ale zapomenout na naše dlouholeté partnery. Největším tématem dnešní doby je snižování energetické náročnosti a zkracování výrobních cyklů. Šachtové pece StrikoWestofen jsou vyhlášené a nepotřebují další zmínky. Firma


LANIK s.r.o., Boskovice

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

www.lanik.eu

Pr o f i l s p o l e č n o s t i Dominantní aktivitu firmy LANIK s.r.o. představuje výroba a prodej pěnových keramických filtrů, které se pod obchodním označením VUKOPOR® používají ve slévárenství pro filtraci neželezných slitin, litin a ocelí. Pěnokeramické filtry nacházejí uplatnění i v petrochemickém či vzduchotechnickém průmyslu a jsou používány také k různým dekoračním účelům. Jako doplňková výroba k filtrům je výroba žáruvzdorné keramiky. Typickým produktem jsou různé filtrační tvarovky a systémy, jako jsou filtrační rošty, filtrační boxy, transportní žlaby, keramické nálevky a ostatní tvarové výrobky z žárobetonů, které se používají především ve slévárnách. Ucelenou výrobkovou řadu pak tvoří produkty pro technologii lití na vytavitelný model. Jsou to lisované keramické nálevky, vstřikolisovaná keramická jádra, podpůrné kříže, keramické tyčinky a další pomocné materiály. Přibližně 85 % produkce firmy se exportuje. Dominantním trhem pro naši firmu je Evropa, zejména Německo, ČR, Švýcarsko, Polsko, Francie, Rusko a Slovensko. Nejvýznamnějším mimoevropským trhem je pro nás Indie. Kontrola a řízení jakosti se provádí na základě certifikovaného systému managementu jakosti dle ČSN EN ISO 9001:2009. Všechny výrobní technologie jsou přísně sledovány z hlediska zavedeného a používaného integrovaného systému, tj. jak jakosti, tak i ochrany životního a pracovního prostředí

382

v rámci norem ČSN EN ISO 14001:2005 a ČSN OHSAS 18001:2008. V průběhu roku 2016 byl certifikován i systém managementu hospodaření s energií EN ISO 50001:2011. Nedílnou součástí firmy LANIK s.r.o. je již od doby jejího vzniku oddělení technického rozvoje. Technický rozvoj má na starosti především vývoj nových materiálů a produktů a také vývoj výrobních technologií a jejich optimalizaci. V rámci firmy úzce spolupracuje s obchodním a výrobním úsekem. Mimo výše uvedeného aktivně spolupracuje i se specializovanými vysokými školami a výzkumnými ústavy na aktuálních problémech slévárenského oboru. Mezi hlavní priority firmy patří výroba jakostních výrobků v odpovídajícím prostředí, zvyšování užitné hodnoty produktů v praxi, použití velkého podílu vytvořeného zisku na obnovu a rozvoj výrobní technologie a výrobního prostředí, investice do výzkumu a vývoje pro rozvoj stávajících výrobkových řad a vznik nových. V personální oblasti klademe důraz na udržení a rozvoj stabilního týmu pracovníků, jejich vzdělávání a získávání nových dovedností. Mezi nedílné priority patří i zlepšování image značek VUKOPOR ® a LANIK®. Je samozřejmostí, že ke všem svým produktům poskytuje naše firma technický servis z hlediska aplikační technologie produktu a jeho dalšího provozního vývoje.

Historie společnosti Firma Igor Láník – Techservis Boskovice byla založena v roce 1991 Ing. Igorem Láníkem starším a již od svého vzniku se zabývala výrobou pomocných materiálů pro slévárenský a metalurgický průmysl. Nosným sortimentem byla v počátku výroba mazacích a separačních prostředků pro slévárny a kovárny

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

a také výroba pěnokeramických filtrů. V době svého vzniku měla firma 4 zaměstnance. V roce 1996 už měla firma kolem 30 zaměstnanců a roční obrat kolem 20 mil. Kč. Ve výrobním sortimentu začaly postupně nad mazadly a nátěry převažovat pěnokeramické filtry. Jak se firma postupně rozrůstala, bylo nutné přistavět skladovací prostory, rozšířit výrobní plochy a posléze i zvětšit administrativní zázemí. Důležit ým krokem pro z v ýšení jakosti našich výrobků a zajištění větší stability výroby bylo v roce 2001 zavedení a certifikování systému řízení jakosti ISO 9001. V roce 2003 se kanceláře administrativy přestěhovaly do samostatné budovy. V této budově také vznikla oddělená dílna pro výrobu lisovaných keramických nálevek. V roce 2005 již ve firmě pracovalo přibližně 96 zaměstnanců a roční obrat byl téměř 200 mil. Kč. Velmi významným milníkem v historii firmy byl rok 2007, kdy se velká část výroby pěnokeramických filtrů přesunula do nově vybudovaného závodu. V tomto roce také firma zažívá velký rozmach – počet zaměstnanců se vyšplhal na cca 250 osob a obrat přes 380 mil. Kč. Původní výrobní hala prošla rekonstrukcí o rok později a soustředila se do ní výroba filtrů pro slitiny neželezných kovů a pro ocel. V roce 2009 se sortiment firmy rozšířil o výrobu keramických jader pro technologii lití na vytavitelný model. V roce 2012 se firma Igor Láník – Techservis Boskovice transformovala na společnost LANIK s.r.o. Z hlediska historie společnosti je významné zmínit i účast firmy na mezinárodních veletrzích GIFA, díky nimž se rychle probojovala na celosvětové trhy. Poprvé se veletrhu GIFA firma zúčastnila již v roce 1994, od té doby se veletrhu zúčastňuje pravidelně.


Z PRAXE

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

383


R Ö S L ER O b e r f l ä c h e nt e c h n i k G m b H

Automatizační řešení pro cílené omílání

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Spolehlivé, efektivní a flexibilní obrábění přesných dílů

Při povrchové úpravě složitě tvarovaných, vysoce jakostních komponent je nutno spolehlivě splňovat stále rostoucí požadavky. Současný konkurenční tlak zároveň vyžaduje použití vyššího stupně automatizace. Společnost Rösler reagovala na tento trend inovativními řešeními při omílání, jimiž dospěla od efektivního, automatizovaného obrábění jednotlivých dílů až k cílenému broušení zvláštních částí obrobku. Ať jde o odhrotování, leštění, zaoblování nebo hlazení masově vyráběných dílů dávkovými nebo kontinuálními procesy, etabluje se po celá desetiletí jako nákladově efektivní proces technologie omílání. Dnes jsou nicméně pro definované povrchové úpravy jednotlivých kvalitních, na dotek citlivých obrobků se složitou geometrií hledána intenzivnější řešení. Aby bylo možno spolehlivě, efektivně a reprodukovatelně omílat i tyto díly, nabízí společnost Rösler různé nové i dále rozvíjené technologie. Tyto technologie posky tují nejen plně automatizované, do výrobních linek integrovatelné procesy, ale i cílené povrchové úpravy – od odhrotování až po leštění do vysokého lesku – a to i na definovaných částech obrobku.

Obr. 1.

384

Obr. 2.

K automatizaci výrobních procesů, jako je odhrotování těl nástrojů, byly vyvinuty schleppfinischery jako R 6/1000 SF-Auto s osazováním robotem

Surf-Finisher – nová dimenze přesného omílání Svými mnohačetnými technickými vlastnostmi otevírá inovativní surf-finisher u přesného (suchého a mokrého) omílání složitých obrobků zcela nové aplikační možnosti. Srdcem obráběcího centra je jeden nebo více šestiosých robotů a pracovní nádoba, naplněná specifickým, aplikaci odpovídajícím omílacím médiem. Pracovní nádoba je k dispozici v různých velikostech, takže lze současně bezkontaktně obrábět i relativně velké díly nebo několik obrobků. Robot surf-finisheru má dvě funkce. Na jedné straně provádí svým podavačem, speciálně přizpůsobeným obrobku, různé manipulace, například převzetí obrobku a předání do dopravního systému, vložení obrobku do pracovní nádoby a jeho dopravu do čisticí stanice. Druhá funkce robota umožňuje vést obrobek omílacím médiem pomocí naprogramovaných pohybů, jako je například definovaná úhlová poloha, různé hloubky vložení a rotační pohyby. Díky tomu je možno cíleně provádět úpravu určité části povrchu obrobku.

Inovativní surf-finisher otevírá u plně automatického opracování povrchu složitých obrobků zcela nové aplikační možnosti. Poprvé tak lze omíláním selektivně odstraňovat otřepy a leštit a hladit i definované části povrchu obrobků

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

V procesu rotuje pracovní nádoba s omílacím médiem v závislosti na obrobku a úloze až 80 otáčkami za minutu. Vlivem naprogramovaného a robotem prováděného pohybu „surfuje“ obrobek v médiu, přičemž mezi médiem a obrobkem vzniká vysoký tlak. To umožňuje během krátké doby taktu dosáhnout dokonalé jakosti povrchu. Surfovacím omíláním lze dosáhnout i u obrobků s velmi složitou geometrií hodnot drsnosti povrchu až Ra 0,04 µm (obr. 1). Automatizovaná manipulace s díly – optimalizace procesu vlečného broušení U vlečného broušení používá společnost Rösler pokročilou strojní technologii: automatizaci manipulace dílů pomocí robotů nebo manipulačních systémů a tedy použití plně automatizovaných procesů! Takové řešení je například realizováno u společnosti Walter AG. Tento přední světový full-service poskytovatel přesných nástrojů používá plně automatické odhrotování u těl nástrojů různých velikostí. Upravený systém se skládá ze dvou spřažených schleppfinisherů s automatizovaným osazováním šesti pracovních vřeten obrobky pomocí robotu. Pro toto vysoce přesné obrábění je velmi důležitá speciálně navržená koncepce bezpečného osazování s plošnými modely a vzory obsazení. Předpokladem je zde přesnost polohování obrobku na 1/10 mm. Přesnou pozici pracovních vřeten zajišťuje řízení schleppfinisheru. Pneumatická fixace obrobku na pracovních vřetenech je monitorována v průběhu celého procesu bezdotykovými čidly. Během vlečného broušení se obrobky pohybují podle specifického programu pro dané díly. Po uplynutí stanovené doby opracování odebere robot těla nástrojů a před uložením do zásobníku je přivede k první čisticí stanici nacházející se na schleppfinisheru. Toto technické zařízení umožňuje plně automatizované suché nebo mokré opracování choulostivých obrobků, které mohly být dosud odhrotovány, broušeny, leštěny nebo hlazeny pouze nákladnými a nereprodukovatelnými ručními postupy nebo s velkými náklady strojově. Schleppfinisher je tedy důležitým příspěvkem ke spolehlivé a efektivní výrobě například implantátů, ozubených dílů, nářadí k obráběcím strojům a komponent automobilového a leteckého průmyslu (obr. 2).


LISOVÁNÍ ZE STRANY MODELU S TECHNOLOGIÍ HWS SEIATSU - JIŽ VÍCE NEŽ 12 LET

METODA FORMOVÁNÍ SEIATSU.plus -VÍCE NEŽ 20 REFERENCÍUmožňuje až o 30% vyšší spěchování v okrajích formy obzvláště vhodné pro komplikované a geometricky vytížené modelové desky

Automatické rozdělování písku

Ventil - SEIATSU

Zásobník dávkující písek

Dělená lisovací hlava s písty pro lisování shora

Zvedací stůl s písty pro lisování zespodu

Nosič modelových desek s rámem pro lisování zespodu

SEIATSU.plus umožňuje flexibilní volbu různých variant spěchování. V závislosti na modelu mohou být zvoleny a individuálně kombinovány metody spěchování.

Podpěrné klíny - podporují lisovací síly díky mechanickému zajištění (uzamčení formy)

Varianty spěchování: - Lisování - Lisování s proudem vzduchu

- Lisování se spodním lisováním - Lisování, proud vzduchu a spodní lisování

Horní lisovací válce

- upevněné na lisovací hlavě (dělené lisovací hlavě) - ovládají plnící rámeček - s tlakovým senzorem

- při lisování nedochází k poklesu zvedacího stolu

Spodní lisovací válce

- zvedací stůl v horní poloze (od spodu: zvedací stůl, nosič modelových desek s rámem spodního lisování, formovací rám)

- připevněné na zvedacím stole formovacího stolu - ovládají rám spodního lisování - se zabudovaným měřícím systémem - tlakovým senzorem

www.sinto.com HEINRICH WAGNER SINTO Maschinenfabrik GmbH SINTOKOGIO GROUP

Bahnhofstr.101 · 57334 Bad Laasphe, Germany Phone +49 2752 / 907 0 · Fax +49 2752 / 907 280 www.wagner-sinto.de

Kontakt pro CZ a SK: Petr Kachlik Branka 10 624 00 Brno - Česká republika Tel.: +420 723 562 463 E-Mail: kachlik.p@centrum.cz

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

385


A B B s . r. o.

ABB Robotika uvedla na trh dvě novinky

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Společnost ABB oznámila uvedení SafeMove2, nejnovější generace bezpečnostně certifikovaného systému pro monitorování robotů (obr. 1). SafeMove2 přináší vyšší pružnost, menší prostorovou náročnost a špičkové nástroje pro realizaci technického zadání. Díky tomuto systému lze dosáhnout vyšší produktivity při nižších investičních nákladech. Navíc v kombinaci s dosažením nejvyšších bezpečnostních standardů umožňuje tento systém užší spolupráci člověka a robotu ve výrobních závodech. Stejně jako původní verze má i SafeMove2 mnoho špičkových bezpečnostních funkcí, jako nastavení rychlostních limitů, bezpečného monitorování klidového stavu, nastavení rozsahů os a soustavného dohledu nad pozicí a orientací. „Aby roboty byly efektivní, musí se pohybovat rychlostí vhodnou pro danou aplikaci. Při vysokých rychlostech mohou představovat potenciální riziko pro člověka pracujícího v jeho bezprostřední blízkosti. Aby nedošlo ke kolizi, oddělo-

Obr. 1.

SafeMove2 – ochrana obsluhy a zvyšování bezpečnosti robotů

valy se dříve stroje od člověka pomocí plotů nebo zábran,“ vysvětluje Dr. Hui Zhang, ředitel produktového managementu ABB Robotika, a dodává: „SafeMove2 umožňuje těsnější spolupráci robotů a lidí omezením pohybu robota přesně dle požadavků dané aplikace.“ SafeMove2 zjednodušuje výrobní postupy a poskytuje nástroje, které zrychlují uvádění do provozu, nastavení i validaci robotického pracoviště. SafeMove2 rovněž disponuje bezpečnostním sběrnicovým připojením ke kontrolérům rodiny IRC5, tedy IRC5 Single, Compact a Paint. Efektivní a flexibilní pokročilá řešení pro spolupráci, jako je například SafeMove2, jsou součástí ekosystému nazývaného „Internet věcí, služeb a lidí“. ABB Robotika soustavně mění podobu automatizace výroby prostřednictvím řady inovativních řešení a služeb, které již dnes pomáhají zákazníkům využívat výhod továrny budoucnosti. Společnost ABB představila svůj nejkom). paktnější robot IRB 1660ID (

Obr. 2.

386

Robot IRB 1660ID

Je určen převážně pro obloukové svařování a obsluhu strojů. Jedná se zároveň o nejuniverzálnější robot své třídy. Integrované příslušenství DressPack umožňuje snadné programování a simulování předpokládaných pohybů kabelů. To vede k úspoře místa a díky nižšímu opotřebení kabelů lze dosáhnout snížení nákladů na údržbu až o 50 %. Robot IRB 1660ID může manipulovat s břemeny o hmotnosti až 6 kg při dosahu 1,55 m. „Od začátku bylo naším cílem vytvořit robot, který by nabízel špičkovou jakost a stabilitu v oboru obloukového svařování a zároveň rychlé, obratné a spolehlivé řešení pro obsluhu strojů,“ vysvětluje Dr. Hui Zhang, globální produktový

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

manažer ABB Robotika. „Tento robot umožní našim zákazníkům zvýšit produktivitu, zlepšit jakost jednotlivých výrobků a zkrátit čas jednotlivých výrobních cyklů. Kompaktní, duté zápěstí robotu s integrovaným příslušenstvím Dress Pack je ideální pro aplikace, kde je vyžadována práce v těsném prostoru, například při obloukovém svařování nebo obsluze strojů. „Díky úzké spolupráci s našimi zákazníky využívá robot IRB 1660ID rovněž novou generaci spolehlivých, efektivních a přesných motorů,“ připomněl Dr. Hui Zhang. „Během vývoje jsme věnovali značné úsilí tomu, aby byl robot co nejodolnější a co nejlépe chráněný. Je určený pro práci ve stísněných prostorách.“ ABB Robotika je předním dodavatelem průmyslových robotů. Poskytuje mimo jiné softwarová řešení pro roboty, aplikace a periferie, periferní zařízení, modulární výrobní buňky a dále služby v oblasti svařování, manipulace, lakování, paletizace a obsluhy strojů. Ke klíčovým trhům patří automobilový průmysl, výroba plastů, obrábění, slévárenství, elektronika, farmaceutický a potravinářský průmysl. Silná orientace na ucelená řešení pomáhá výrobcům zvýšit produktivitu, jakost výroby a bezpečnost práce. Společnost ABB celosvětově instalovala více než 250 000 robotů. Veškeré výrobky ABB Robotika plně podporuje globální prodejní a servisní organizace ABB Robotika v 53 státech a na více než 100 místech. Pro další informace navštivte www.abb.cz/robotika


Z PRAXE

IRB 1660ID. Nový, velmi výkonný robot pro obloukové svařování a obsluhu strojů.

Nový robot IRB 1660ID s kompaktním zápěstím a velmi výkonnými motory je určen pro širokou škálu aplikací, které vyžadují rychlé, opakované a vysoce přesné pohyby i v omezeném prostoru. Technologické řešení IRB 1660ID umožňuje zkrátit dobu cyklu oproti konkurenci o 10 %, stálý vysoký výkon, vynikající kvalitu svaru a nepřekonatelnou spolehlivost. IRB 1660ID je inovativní robot pro svařování, obsluhu strojů i manipulaci. www.abb.cz/robotika

ABB s.r.o. Vyskočilova 1561/4a, 140 00 Praha 4 Kontaktní centrum: 800 312 222 E-mail: kontakt@cz.abb.com

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

387


Wa l t e r L e i s

Roční přehledy Annual overviews

Tlakové lití – 3. část 1. díl

Walter Leis

RO ČN Í PŘ EH L EDY

Materiály Slitiny hliníku S. Wiesner a L. Speckert [1] představují hliníkovou slitinu AluSiDur vysoké pevnosti pro konstrukce z tlakově litých dílů. U této slitiny, která vychází ze slitiny AlSi10MnMg, bylo příslušně upraveno chemické složení a tepelné zpracování. Tak bylo možné dosáhnout tepelným zpracováním T6 a rychlým ochlazením ve vodě hodnoty 280 MPa meze průtažnosti Rp 0,2 při více než 9% poměrném prodloužení při přetržení. Další modifikace umožnila hodnotu meze průtažnosti téměř 200 MPa bez jakéhokoliv tepelného zpracování (obr. 1). Hliníkové slitiny pro tlakové lití mají jak nízký obsah železa, tak mědi. R. Donahue [2] a [3] zkoumal speciálně vliv obsahu mědi na vhodnost slitiny pro konstrukční díly. Podle těchto studií umožňuje vyšší obsah mědi ve slitinách zvýšit podíl železa až na 0,4 % (všechny údaje v hmotnostních procentech). Tak lze se stoupajícím obsahem mědi dosáhnout nejen zlepšení zabíhavosti, ale spíše výrazného zvýšení meze průtažnosti o 50 % při tepelném zpracování T5, resp. o 100 % při tepelném zpracování T6, čímž se umožní podstatné snížení hmotnosti konstrukčních dílů. Vliv obsahu železa slitin 360 a A360 (podobné AlSi10Mg) na mechanické vlastnosti po tepelném zpracování T5 zjišťovali S. Midson a J. Brennan [4] a [5]. Ve studii zadané NADCA (North American Die Casting Association) se systematicky obměňoval obsah železa a hořčíku a také parametry a čas tepelného zpracování. O stavu a perspektivách tlakově litých hliníkových konstrukčních dílů s co nejlepší garancí principu lehké konstrukce referují E. Ambos aj. [6]. Vysokou vodivost, která je s hutní hliníkovou slitinou pro tlakové lití dosažitelná, popisují R. Klos a P. Kohlmann [7] na příkladě slitiny Castasil-21 (AlSi9Sr). W. Fragner aj. [8] zjišťovali použitelnost recyklovaných slitin pro konstrukční účely ve výrobě automobilů. Mechanické

388

vlastnosti zkoumaných variant slitin se zkoušely na tyčích odlévaných do kovové formy. Konstrukční díly ze slitiny AlSi10MnMg důležité pro ochranu při nárazu, které mají dutiny s úkosy, byly kvůli požadovanému poměrnému prodloužení při přetržení podrobeny tepelnému zpracování. B. Fuchs aj. [9] popisují ve svém příspěvku upravené tepelné zpracování, při kterém solné jádro zůstává při zpracování v odlitku. S. Desrosiers aj. [10] zkoušeli tepelnou zpracovatelnost a svařitelnost tlakových odlitků z hliníkových slitin různého složení. Všechny čtyři zkoušené slitiny, Silafont-36, Aural-2, Mercalloy(367) a Mercalloy(368), splnily kladené požadavky. Významem jednotlivých legujících prvků u skupiny slitiny zn. Mercalloy na výrobu konstrukčních dílů se zabývají M. Hartlieb a R. Donahue v odkazu [11]. M. Wang aj. [12] použili k omezení fáze α Al-Fe-Si a β Al-Fe-Si ve slitině A368 (podobná AlSi0Cu3) simulaci v programu ThermoCalc. Doporučuje se obsah manganu mezi 0,35 a 0,5 % a také obsah hořčíku nižší než 0,65 %, aby se tvoření fáze π Al-Fe-Si udrželo na nízké úrovni. Hliník má dvě navzájem související vlastnosti: absorpci vodíku z ovzduší a okamžitou přeměnu na oxidy. K. Kendrick aj. [13] použili ke snížení množství stěru a ztráty kovu stanici MTS 1500 pro zpracování taveniny firmy Foseco Europe, Borken. Tímto zařízením se zlepší čistota taveniny, což přispívá k lepší zabíhavosti a dosazování a tím k menší pórovitosti. Slitiny hořčíku Na speciálním zařízení pro tlakové lití zjišťovali K.-P. Tucan aj. [14] sklon slitin hořčíku ke vzniku trhlin (obr. 2). Slitiny zinku Tlakové odlitky ze slitin zinku nacházejí široké uplatnění nejen v automobilovém průmyslu a strojírenství, ale i ve výrobě

Tab. I.

nábytku a jeho kování. Při použití, při kterém je důležitá bezpečnost, např. u zadržovacích systémů, bodují zinkové tlakové odlitky svými vynikajícími mechanickými vlastnostmi. S. Grund ve svém příspěvku [15] a [16] zdůrazňuje, že základem zajišťování bezpečnosti je dodržování norem EN 1774 a EN 12844, což potom vede nejen k vysokým hodnotám mechanických vlastností. Dalšími vítanými doprovodnými vlastnostmi je velmi dlouhá životnost, vysoká hospodárnost, minimální tolerance, optimální zušlechtění povrchu a maximální téměř konečné rozměry výrobku. Novinky v oblasti zinkových tlakových odlitků míří ke snižování spotřeby materiálu, tloušťky stěny a hmotnosti. O posledních novinkách týkajících se zinkových tlakových odlitků referují D. Winter a F. Goodwin [17]. Na konkrétních odlitcích jsou představeny slitiny EZAC s velmi vysokou pevností pro stroje s teplou komorou, která je srovnatelná se slitinou ZA27 a slitinou HF (High Fluidity). Nová data o mechanických vlastnostech slitin zinku pro tlakové lití lze najít u F. Goodwina, L. Kalliena a W. Leise v odkazu [18]. Výsledky zahrnují pevnostní vlastnosti slitin Z410 a ZA8 a také jejich chování při tečení (obr. 3). O tématu recyklace zinku ze stavebních materiálů – zdroje a ochrana klimatu v EU – pojednává S. Grund v odkazu [19]. Rozměrovou stálost pod vlivem přísady titanu nadeutektické slitiny zinku ZA27 zkoumali W. Krajewski aj. [20]. Slitiny mědi A. Bardos [21] představuje slitiny mědi pro tlakové lití v technice: čistou měď pro vysokou elektrickou vodivost a slitinu siliziumtombak pro konstrukční součásti s vysokou pevností. Při tlakovém lití je, na rozdíl od lití do pískové formy, vlivem rychlého chladnutí mosazi fáze α přesycena křemíkem, což výrazně zvyšuje pevnost (tab. I).

Rozdílné vlastnosti slitin mosazi [21]

Prášek SiC označení (DIN EN A982)

slitina siliziumtombak

mosaz

měď Cu-C

CuZn16Si4-C

CuZn38Al-C

pevnost v tahu (Rm [MPa])

500

380

150

mez protažení (Rp [MPa])

300

130

(40) 100

hustota [kg/dm3]

8,3

tažnost při přetržení (A [%])

5–15

30

25

tvrdost (HB)

130

75

40

elektrická vodivost [MS/m] rozsah tavení [°C]

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

3

12

> 55

950–1000

900–950

1083


Wa l t e r L e i s

Oceli a dělicí prostředky I. Schruff [23] představuje oceli pro práci za tepla firmy Hause Kind & Co, Edelstahlwerk, KG, Wiehl, které jsou vhodné pro náročné konstrukční díly. Důležitá je přitom zvláště kombinace vysoké odolnosti při popouštění, pevnosti a houževnatosti za tepla a odolnosti proti tepelnému šoku. Rozhodující pro co nejrychlejší přenos tepla v zařízení tlakového lití a tím pro co možná nejnižší teplotu povrchu je tepelná vodivost druhu oceli (tab. II).

Obr. 1.

Výsledky zkoušky pevnosti v tahu z kloboučkového profilu (T6 s rychlým ochlazením ve vodě) [1]

Obr. 2.

Chování slitiny ZA8 při stárnutí, zkušební tyče se stárnutím 8 a 25 let, Umicore [18]

Tématem článku J. Schruffa [24] jsou důležitá kritéria volby oceli a stanovení tvrdosti forem pro tlakové lití. A. Magnacca [25] se zabýval otázkou: co je u houževnatosti ocelí pro práci za tepla velkých rozměrů lepší – bainit, nebo martenzit? Aby se bránilo rychlému opotřebení zařízení na tlakové lití, považují B. Horstkamp, J. Jerg a C. Krause [26] za další důležitou charakteristickou hodnotu materiálu nízký koeficient tepelné roztažnos-

Obr. 3.

Srovnání stárnutí slitiny Z410 se slitinou ZA8

Tab. II.

Tepelná vodivost ocelí pro práci za tepla (stav: kalené a popouštěné na 45 HRC) [23]

Značka oceli ocel pro práci za tepla č.

tepelná vodivost λ [W/m · K] druh

20 °C

200 °C

400 °C 27,3

1.2343

USN

26,8

27,8

1.2344

USD

25,5

27,1

27,7

1.2367

RPU

29,9

32,1

32,4

TQ 1

29,5

30,5

30,5

HP 1

29,8

31,0

31,4

HRT 3

35,2

34,6

33,0

Obr. 4.

Možnosti uspořádání chladicích kanálů v nářadí na tlakové lití [31]

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

389

RO ČN Í PŘ EH L EDY

Všeobecně V odkazu [22] jsou obsáhlé portréty firem Schaufler Tooling, Laichingen a Laukötter, Wadersloh, uvedené u příležitosti 100 let časopisu Giesserei.


Wa l t e r L e i s

Tab. III. Mechanické a fyzikální vlastnosti wolframových kompozitních materiálů [26] Materiál

jednotka

W 75

W 80

W 85

tepelná vodivost

W/mK

75

80

85

tepelná roztažnost

−6

10 /K

5,3

5,6

5,0

pevnost v tahu

MPa

990

870

800

mez kluzu

MPa

610

620

600

%

8

20

5

GPa

338

360

385

MPa

4000

4050

3800

jednotky

295

285

320

tažnost modul pružnosti pevnost v tlaku

RO ČN Í PŘ EH L EDY

tvrdost HB30

ti. Snížit koeficient tepelné roztažnosti z 12 · 10 −6 na cca 5 · 10 –6 umožňují kompozitní materiály s wolframem (tab. III). Studie A. Hamasaiida, I. Vallse a H. Eibische [27] srovnává oceli pro práci za tepla H11 (1.2343) a HTCS s vysokou tepelnou vodivostí firmy Rovalma, Collita, Španělsko. Ukázalo se, že výrazně vyšší tepelná vodivost 40 až 60 W/mK má prokazatelný účinek na stavbu struktury, dobu cyklu, tvoření tepelných uzlů a rovnoměrnější rozdělení teploty v nástroji. Problémem při použití slitin hliníku s nízkým obsahem železa na výrobu konstrukčních dílů jsou nárůsty v oblasti plnění licí komory. R. Donahue [28] se ve své přednášce věnuje obšírně fyzikálním vlastnostem kovů, jako je schopnost tepelné a teplotní vodivosti, hustota, bod tavení, specifické teplo a energie aktivace tečení a difuze. V této souvislosti jsou zajímavé vysokotavitelné prvky wolfram, niob, titan a zirkonium. K. Namiki aj. [29] představují obě oceli pro práci za tepla DH31-EX a DHA-World, které se díky své vysoké houževnatosti hodí pro rozměrově velké nástroje tlakového lití. Snížením sklonu ke vzniku trhlin při tlakovém lití změnou parametrů tepelného zpracování se zabývají A. Hermann a P. Zikmund [30]. Vysoké tepelné namáhání nástrojů tlakového lití vede kromě chemického a abrazivního zatěžování k výraznému snížení životnosti. S. Müller, H. Priess a K. Dilger [31] proto zjišťovali uspořádání temperovacích kanálů, aby se zlepšila účinnost této nanejvýš důležité složky konstrukce formy (obr. 4). Rozhodující roli přitom hraje hlavně vzdálenost vývrtu od kontury formy a přestup tepla závislý na proudění. V Institutu pro materiálovou techniku univerzity v Kasselu zkoumali výměnu tepla u šesti ocelí pro práci za tepla B. Scholtes, A. Gebauer-Teichmann a S. Wüst [32] na zařízení pro zkoušení teplotního šoku.

390

O možnosti opravy nástrojové oceli H13 (1.2344) přímým spékáním laserem (Direct Metal Laser Sintering – DMLS) po vrstvách nanášeným kovovým práškem referují D. Schwam a M. Kottmann [33]. D. Tomazic [34] zdůrazňuje, jaké výzvy jsou z hlediska ochrany životního prostředí a zpětného působení na vlastnosti stále složitějších konstrukčních dílů s vysokou produktivitou kladeny na dělicí a mazací prostředky pro kovové formy a písty tlakových strojů. M. Lococo [35] doporučuje pro hodnocení dělicích prostředků čtyři standardní zkoušky, jako je termogravimetrie (TGA), Fourierova transformační infračervená spektrometrie (FTIR), stanovení pevných částic a optické odborné posouzení. Spotřebované dělicí prostředky, rozpuštěné nebo emulgované v odpadní vodě provozu, se nesmí vypouštět do veřejné kanalizace, což vyvolává velké náklady na likvidaci. J. Freund [36] k tomu jako alternativu uvádí zpracování destilací ve vakuu. Zpracovaná voda splňuje všechny mezní hodnoty pro vypouštění a neobsahuje látky působící tvrdost vody. L i t e ra t u ra [1] [2]

[3]

[4]

[5]

[6] [7] [8] [9]

Giesserei, 2014, 101(3), 78–82. In: Casting Congress and Tabletop 2013, Louisville, 16.–18.09.2013. NADCA, přednáška T13-031. In: Casting Congress and Tabletop 2014, Wisconsin, 22.–24.09.2014. NADCA, přednáška T14-043R1. In: Casting Congress and Tabletop 2014, Wisconsin, 22.–24.09.2014. NADCA, přednáška T14-053. In: Casting Congress and Tabletop 2013, Louisville, 16.–18.09.2013. NADCA, přednáška T13-022. G i e s s e r e i - R u n d s c h a u, 2013, 60(7/8), 221–226. Giesserei-Erfahrungsaustausch, 2013, 57(11+12), 16–18. Giesserei, 2013, 100(12), 106–112. Giesserei, 2014, 101(6), 52–59.

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

[10] In: Casting Congress and Tabletop 2014, Wisconsin, 22.–24.09.2014. NADCA, přednáška T14-041. [11] In: Casting Congress and Tabletop 2013, Louisville, 16.–18.09.2013. NADCA, přednáška T13-032. [12] In: Casting Congress and Tabletop 2014, Wisconsin, 22.–24.09.2014. NADCA, přednáška T14-051R1. [13] Giesserei-Erfahrungsaustausch, 2014, 58(3+4), 46–49. [14] Giesserei, 2013, 100(2), 24–31. [15] Giesserei, 2014, 101(7), 62–65. [16] Giesserei-Praxis, 2014, 65(4), 163. [17] In: Casting Congress and Tabletop 2013, Louisville, 16.–18.09.2013. NADCA, přednáška T13-023. [18] In: Casting Congress and Tabletop 2014, Wisconsin, 22.–24.09.2014. NADCA, přednáška T14-032. [19] Giesserei-Praxis, 2014, 65(11), 508–509. [20] International Foundry Research, 2013, 65(2), 36–39. [21] Giesserei, 2013, 100(1), 102–104. [22] Giesserei, 2014, 101(1), 244–255. [23] Giesserei-Erfahrungsaustausch, 2013, 57(11+12), 20–22. [24] Giesserei-Praxis, 2014, 65(7/8), 350–369. [25] In: Casting Congress and Tabletop 2014, Wisconsin, 22.–24.09.2014. NADCA, přednáška T14-062. [26] Giesserei-Erfahrungsaustausch, 2013, 57(11+12), 24–26. [27] In: Casting Congress and Tabletop 2013, Louisville, 16.–18.09.2013. NADCA, přednáška T13-053. [28] In: Casting Congress and Tabletop 2013, Louisville, 16.–18.09.2013. NADCA, přednáška T13-051. [29] In: Casting Congress and Tabletop 2013, Louisville, 16.–18.09.2013. NADCA, přednáška T13-052. [30] Giesserei-Praxis, 2013, 64(7/8), 336–338. [31] International Foundry Research, 2014, 66(3), 20–27. [32] Giesserei, 2014, 101(4), 32–39. [33] In: Casting Congress and Tabletop 2014, Wisconsin, 22.–24.09.2014. NADCA, přednáška T14-021. [34] Giesserei, 2013, 100(3), 70–71. [35] In: Casting Congress and Tabletop 2014, Wisconsin, 22.–24.09.2014. NADCA, přednáška T14-081. [36] Giesserei-Erfahrungsaustausch, 2014, 58(11+12), s. 15–17. (Zkrácený překlad z časopisu Giesserei, 2016, 103, č. 1, s. 60–65.) Recenzent: doc. Ing. Rudolf Kořený, CSc.


Josef Hlavinka

Zprávy Svazu sléváren České republiky

Svaz sléváren ČR informuje

News from the Association of Foundries of the Czech Republic

Přestože systém řízení projektu je odlišný, podstata je pro nás stále stejná: účinně napomáhat ve zvyšování odborností a dovedností pracovníků ve slévárnách a posílit konkurenceschopnost a udržitelnost českého slévárenství do budoucna.

Ing. Josef Hlavinka v ýkonný ředitel SSČR

G i e s s e re i ve r b a n d d e r Ts ch e chis ch e n R e p u b lik Te chni cká 28 9 6 / 2 616 0 0 B r n o te l.: + 420 5 41 142 6 81 svaz@svazslevaren.cz w w w.s va z sl e va re n.c z

Váš par tner pro čerpání z fondů EU

Svaz sléváren České republik y je členem Svazu průmyslu a doprav y ČR Freyova 9 4 8 /11 19 0 0 0 Praha 9 – V yso č any tel.: + 420 225 279 111 spcr @ spcr.c z w w w.spcr.c z

Svaz sléváren České republik y je př idruženým členem CA EF Commit tee of A ssociations of European Foundries ( A sociace evropsk ých slévárensk ých s vazů) Hans aallee 203 D - 4 05 49 Düsseldor f tel.: + 49 211 6 87 12 17 marion.harris@caef.eu w w w.caef.eu

Obr. 2 a 3.

Obr. 1.

Ing. Hlavinka při výuce

Dobrá zpráva vždy potěší. Modelárna Nemošice oslavila již 25 let své existence (obr. 2 a 3). Začátky určitě nebyly jednoduché, přesto se s nimi v Nemošicích dokázali poprat. V místě zaniklého a zdevastovaného areálu Plemenářského podniku Kladruby dokázali vybudovat zcela novou, prosperující společnost, která vyrábí modelová zařízení nejen pro české slévárny. Všichni pracovníci, kteří společně touto cestou prošli od samotného začátku, mohou být právem pyšní. Dovolte i nám přidat se k řadě gratulantů a popřát firmě i v následujících letech hodně úspěchů.

Zaměstnanci firmy Modelárna Nemočíce + 25 let existence firmy

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

391

Z P R ÁV Y S VA Z U S L É VÁ R E N Č E S K É R E P U B L I K Y

A s s o ciat i o n of F o un d r i e s of t h e Cze ch R e p u b li c

Nevýznamnějším úkolem Svazu sléváren ČR v letošním roce byl zdárný průběh mezinárodního slévárenského veletrhu FOND-EX 2016. Tato událost jakoby zastínila povědomí o naší kontinuálně probíhající a velmi důležité aktivitě, kterou je oblast vzdělávání (obr. 1). Tato práce má i nadále nejvyšší prioritu. Řada slévárenských firem v průběhu roku školila své zaměstnance odborným dovednostem. Jsme rádi, že jsme jim mohli být nápomocni jak při koncipování žádostí o dotaci z projektu POVEZ II, tak i při samotné výuce. Mohlo by se zdát – a bylo by to i logické – že tuto práci provádíme nejvíce pro firmy soustředěné na Moravě a v okolí Brna, opak je však pravdou. Školíme po celé České republice. Příkladem může být společnost Abydos, ve které proběhl výukový kurz na téma Výroba a vady odlitků. Tato prosperující společnost, dobře známá německou klientelou, se nachází v obci Hazlov, jen pár kilometrů vzdálené od města Aš – dále na západě už asi školit v rámci ČR ani nejde. Podobně bychom mohli pokračovat od severu k jihu. Zvykli jsme si na základě požadavků firem realizovat kurzy přímo v jejich provozech. Je to pro firmy racionální a efektivní. Na organizační náročnost jsme si zvykli, a proto hodláme v tomto trendu pokračovat i nadále. Pro roky 2017–2018 připravujeme vlastní projekt našeho svazu obdobně, jak tomu bylo i v minulosti.


J a r m i l a Ku b e š o v á

Eurovision – cesta pro váš projekt Ing. Jarmila Kubešová, MBA

Z P R ÁV Y S VA Z U S L É VÁ R E N Č E S K É R E P U B L I K Y

statutární ředitelka Eurovision, a. s.

Nové období pro čerpání dotací z evropských fondů je v plném proudu, možná právě vy budete jedním ze žadatelů o podporu v některém z operačních programů. Základem úspěchu je nejen dobře zpracovaný projekt, ale také jeho dobrá realizace, která však s sebou přináší mnohá, pro podnikatele často nečekaná úskalí. Proto má v dnešní době nezastupitelnou roli zkušený dotační poradce, který vám při přípravě a realizaci dotačních projektů pomůže zdárně projít dlouhodobým procesem přípravy a realizace projektu. Celým procesem, spojeným nejen s podáním žádosti o spolufinancování, ale především s vlastní realizací projektu, vás dokáže provést společnost Eurovision, a. s. Působíme v oblasti dotačního poradenství, organizace zadávacích řízení, komplexního zajištění přípravy i realizace staveb a vzdělávání ve všech zmíněných oblastech. Díky více než 16 letům zkušeností a více než 33 mld. Kč dotací a grantů získaných pro naše klienty vás úspěšně provedeme celým projektovým cyklem, tj. od fáze definice projektu a vyhledání vhodného dotačního titulu přes administraci projektu, organizaci zadávacích řízení a monitoring realizace projektu až po podání závěrečné zprávy a vyúčtování.

V rámci svého portfolia se společnost Eurovision, a. s., zaměřuje nejen na projekty v oblasti podpory podnikání, ale také například v oblastech rozvoje obcí a měst, kulturního dědictví, životního prostředí, lidských zdrojů a dopravy. Našimi klienty jsou obce, státní instituce, soukromé firmy i neziskové organizace. Působíme v celé České republice, kanceláře společnosti jsou v Brně i v Praze. Máte zajímavou myšlenku nebo už hotový projekt? Chcete zjistit, jaké jsou možnosti získání dotace? Nebo poradit s podáním žádosti a administrací projektu? Ve světě dotací se vyznáme, a tak vás celým procesem provedeme – z myšlenky s vámi vytvoříme projektový záměr, doporučíme vhodný dotační program a zpracujeme žádost o grant tak, aby přesně odpovídala požadavkům a měla tak velkou naději na úspěch; pomůžeme s administrací související s čerpáním dotace, vypracováním monitorovacích zpráv a budeme asistovat u auditů a kontrol. Plánujete v rámci svého projektu stavbu nebo rekonstrukci? Potřebujete k ní zajistit dokumenty? Chcete, aby stavba proběhla podle plánu? Nechcete zbytečně plýtvat prostředky? Odborně zabezpečujeme jak inženýrskou činnost, např. majetkoprávní agendu, projednání projektu v územním a stavebním řízení, zajištění kolaudačního souhlasu, tak technický dozor investora. Chcete vybrat kvalitního dodavatele? Nemáte zkušenosti se zadáváním zakázek? Chcete úspěšně podat nabídku do výběrového řízení? Potřebujete zveřejnit profil zadavatele? Náš tým pro vás zajistí komplexní zpracování všech podkladů a výstupů pro zadávací řízení, ať už jde o veřejné za-

kázky, nebo např. výběrová řízení zadávaná příjemci dotací v rámci jejich projektů. Správné zadání výběrového řízení je významnou součástí každého projektu. Zabýváme se i poradenstvím uchazečům o výběrová řízení, které společnost Eurovision, a. s., neorganizuje. Může se jednat o přípravu nabídky, odpovědi na výzvy a žádosti zadavatele, vyhotovení námitek proti zadávacím podmínkám nebo úkonům zadavatele či zastupování před Úřadem pro ochranu hospodářské soutěže. Jako jedna z mála společností na českém trhu poskytujeme všechny služby spojené s přípravou a řízením dotačních projektů pod jednou střechou. Díky tomu dokážeme snížit administrativní zátěž a ušetřit váš čas. Zakládáme si na osobním přístupu, takže vám během všech fází projektového cyklu dokážeme profesionálně poradit a zajistit vše potřebné od prvního nápadu až do chvíle proplacení dotace. Náš tým je schopný, zkušený a profesionální, víme, jak předcházet nesrovnalostem, poradíme, jak řešit změny projektů, umíme správně a rychle komunikovat s poskytovateli dotace tak, aby nedošlo k porušení podmínek poskytování dotací ani k jiným chybám. Nebojíme se odpovědnosti za svoji činnost a za své názory. Eurovision, a. s. Veveří 102, 616 00 Brno tel.: +420 539 050 600 brno@eurovision.cz Na Pankráci 58, 140 00 Praha 4 tel.: +420 246 031 900 praha@eurovision.cz www.eurovision.cz

objednejte si časopis

®

392

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10


Vá c l a v K a f k a

Zprávy České slévárenské společnosti, z. s. News from the Czech Foundrymen Society

OK ekonomická ČSS – 51. setkání v Komerční slévárně Henry Kyncl v Turnově do c . I ng. Václav Kafka , C Sc . předseda OK ekonomické

Cze ch F o un d r y m e n S o ci e t y Ts ch e chis ch e G i e s s e re i g e s e lls chaf t

Česká slévárenská spole čnos t, z. s., je členem Českého s vazu vě deckotechnick ých spole čnos tí, z. s. N ovotného lávka 5 110 0 0 Praha 1 tel.: + 420 221 0 82 295 c s v t s@c s v t s.c z w w w.c s v t s.c z

ČSS je členskou organizací W F O World Foundr ymen Organization c /o T he National M etalforming Centre 47 Birmingham Road, Wes t Bromwich B70 6PY, A nglie tel.: 0 0 4 4 121 6 01 69 79 fa x: 0 0 4 4 121 6 01 69 81 secretar y @ thew fo.com

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

393

Z P R ÁV Y ČE SK É S L É VÁ R EN SK É S P O L EČN O S T I

s e k re t a r iát p.s . 13 4 , D i va d e lní 6 657 3 4 B r n o te l., z á zna m ní k , fa x : + 420 5 42 214 4 81 m o b il: + 420 6 03 3 42 176 sl e va re ns ka @ vo lny.c z w w w.sl e va re ns ka.c z

Ve špičkové, moderně řízené slévárně se dne 14. 6. 2016 potkalo sedmnáct slevačů. Účastníky přivítal prezident a majitel akciové společnosti Ing. Henry Kyncl. Je třeba uvést, že součastný vlastník této rodinné firmy získal „slévárenské ostruhy“ svým devatenáctiletým pobytem ve švýcarských slévárnách. Po sametové revoluci se vrátil zpět do vlasti, kde si koupil slévárnu. Ta byla postavena v letech 1960–1962 a v roce 1997 zprivatizována. Vyrábí 2,5 kt odlitků z litiny s lupínkovým a kuličkovým grafitem a speciální legované litiny s přídavkem Mo, Ni, Cr, Ti a V v kusových a malosériových zakázkách. Vyráběné odlitky jsou určeny výhradně pro výrobky různých strojních zařízení vysoce pevnostně a dynamicky namáhané. Ty jsou často využity v oblastech extrémně namáhaných žárem a otěrem. Obrat slévárny se 120 zaměstnanci ve výši 150 mil. Kč je velice příznivý. Větší část výroby se dodává do zahraničí. Celou návštěvou firmy se opakovaně neslo slovo „jakost“ – hlavní krédo slévárny, která vlastní řadu certifikátů. Je třeba také vyzvednout, že asi 5 let využívá v blízkých Valdicích vězně k čištění odlitků, což je pro slévárnu finančně velice zajímavé. Zejména v současné době snad absolutního nedostatku pracovníků je to příkladný přístup. Slévárna se také ukázkově stará o své zaměstnance a účinně spolupracuje se školami, proto prakticky nemá nouzi o zaměstnance. Těmto skutečnostem také odpovídá velice příznivá zisková marže, která se často pohybuje ve dvoučíselných hodnotách. Slévárna je nyní postupně předávána další generaci, synu majitele Marcovi a snaše Nicole (oba absolventi VŠB – TU).

Vlastní jednání OK ekonomické se uskutečnilo na zámku Hrubá Skála. V úvodu s prezentací slévárny a Českého ráje vystoupila Ing. Nicole Kyncl, Ph.D. Následovala výměna informací o aktuálních problémech sléváren formou „kolečka změny“. Předávané informace jsou stěží přenositelné, po tomto jednání si však účastníci udělali plastický obraz o situaci v českých a slovenských slévárnách. Z diskuze je však třeba alespoň rámcově upozornit na problém sehnat zaměstnance do sléváren, pracovní agentury, zahraniční pracovníky. Téma je navrženo jako nosné na příští zasedání. K tomuto zajistil Ing. Vlastimil Kožený text projektu Fast Track (Zrychlená procedura pro vnitropodnikově a lokalizované zaměstnance a statutární orgány zahraničních investorů), který připravilo MPO. Podstatou projektu je dosažení časových úspor migračního procesu zaměstnanců a statutárních orgánů zahraničních investorů. Text projektu byl účastníkům zasedání zaslán. Velice diskutovaným tématem byly otázky kurzovní politiky státu. Snahou bude na příští zasedání OK ekonomické zajistit víceguvernéra ČNB k podrobné diskuzi. Důkladně rozebíraná byla nákladovost jak čistírenských operací, tak i „zaplacení“ investice nové moderní slévárny do čtyř let. K oběma těmto problémům bychom se měli také podrobněji vrátit na příštím zasedání. Účastníci byli rovněž seznámeni se závěry 2. schůzky vedení OK zejména v oblasti vlastní náplně práce komise. Podrobně se projednávala náplň přednášek na připravované Slévárenské dny ® a organizace panelové diskuze. Za důležité považujeme v rámci společenského večera blahopřání Miroslavu Herzánovi k jeho 65. narozeninám, zejména poděkování za jeho dlouholetou a intenzivní práci pro české slévárenství. Jubilant odchází z pozice výrobního ředitele KPS. Rezignoval také na post člena výkonného výboru SSČR. Poděkovali jsme mu i za dlouholetou činnost místopředsedy OK ekonomické, ve které bude úspěšně nadále pokračovat. Závěrem zasedání jsme poděkovali hostitelské organizaci Komerční slévárně Henry Kyncl v Turnově, zejména paní Nicole Kyncl, která se nám mimořádně věnovala i se svým malým synem.


Program 53. slévárenských dnů® Programme of the 53rd Foundry Days

Úterý 8. 11. 2016 8.00–9.00

stav ke dni 21. 9. 2016

Prezence účastníků

Plenární sekce (9.00–12.00) 9.00–9.20 9.20–9.30 9.30–10.00

Slavnostní zahájení 53. SD MUŘICKÝ, E.: Vystoupení náměstka ministra průmyslu a obchodu (MPO Praha) SOBÍŠEK, P.: Aktuální vývoj české ekonomiky (UNI CREDIT BANK, a. s.)

10.00–10.30

HLAVINKA, J.: Současný stav a vývoj slévárenské výroby v ČR (SVAZ SLÉVÁREN ČR)

10.30–10.45

Přestávka

10.45–11.30

BÄHR, R.: Současný stav průmyslu a výroby odlitků v Německu (TU MAGDEBURG, D)

11.30–11.45

ROUČKA, J.: Osobnost prof. Dr. mont. Františka Píška a jeho přínos pro slévárenství (VUT v Brně)

11.45–12.00

Diskuze k přednáškám v plenární sekci

12.00–13.00

Oběd

Odborné přednášky (13.00–17.00) Sekce technologická

A

Sekci řídí: Ing. Vladimír Krutiš, Ph.D.

B

Sekce neželezných kovů a slitin a ekologie Sekci řídí: doc. Ing. Petr Lichý, Ph.D., Ing. Ivo Lána, Ph.D.

13.00–13.25

ČECH, J.: Sendvičové izolace – návrh technologie a praktická aplikace (ŽĎAS, a. s.)

13.00–13.25

BRŮNA, M., BOLIBRUCHOVÁ, D.: Trhliny v hliníkových zliatinách (Žilinská univerzita v Žiline)

13.25–13.50

HESOUN, P.: Zkušenosti s projektem a výstavbou slévárny v Novém Bydžově (KASI, s. r. o.)

13.25–13.50

BRYKSÍ STUNOVÁ, B.: Problematika stanovování mechanických vlastností u slitin hliníku litých (nejen) pod tlakem (ČVUT PRAHA)

13.50–14.15

KOVÁČ, M.: Virtual Product Engineering v praxi (MECAS ESI)

13.50–14.15

PASTIRČÁK, R., ŠČURY, J.: Squeeze casting Al zliatin (Žilinská univerzita v Žiline)

14.15–14.40

PANÁČEK, R.: 3D techniky a jejich využití při výrobě odlitků (PRECIOSA – LUSTRY, a. s.)

14.15–14.40

LÁNA, I., PTÁČEK, J., RAUR, L.: Vliv mikrolegování stronciem na vlastnosti hliníkového bronzu (Slévárna a modelárna Nové Ransko, s. r. o. )

14.40–15.00

Přestávka

14.40–15.00

Přestávka

15.00–15.25

JŮZL, Z.: Zkušenosti s implementací nástrojů MES ve slévárenském provozu (DATAPARTNER, s. r. o.)

15.00–15.25

LUŇÁK, M., HORKÝ, K.: N-tým – katalog vad Al odlitků (BENEŠ A LÁT, a. s.)

15.25–15.50

MACHOVČÁK, P., KLEPEK, P., BÉM, J.: Výroba těžkých kokil do 150 t (ARCELORMITTAL OSTRAVA, a. s.)

15.25–15.50

BLÁHA, V.: Praktické zkušenosti s měřením emisí ve slévárně ve vztahu k novele zákona o ovzduší (EMPLA)

15.50–16.15

LUKEŠ, R.: Praktické zkušenosti s využitím 3D tištěných jader pro oběžná kola (S+C ALFANAMETAL, s. r. o.)

15.50–16.15

LICHÝ, P.: Kovové pěny, ekologický konstrukční materiál (VŠB – TU OSTRAVA)

16.15–16.40

KUBÍČEK, J.: Svařování nelegovaných a nízkolegovaných ocelí (VUT v Brně)

16.15–16.40

SUŠKOVÁ, S., LUŇÁK, M., HORKÝ, K.: Využití řízeného naplynění slitin Al-Si v praxi (BENEŠ A LÁT, a. s.)

16.40–17.00

Ukončení bloku přenášek, závěrečná diskuze

16.40–17.00

LÁNA, I.: Praktické zkušenosti s tepelným zpracováním slitin neželezných kovů (Slévárna a modelárna Nové Ransko, s. r. o.)

18.00–19.00

Večeře

20.00–23.00

Setkání slevačů

394

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10


Středa 9. 11. 2016 Odborné přednášky (8.00–12.00)

C

Sekce metalurgie oceli na odlitky a ingoty Sekci řídí: Ing. Martin Balcar, Ph.D.

Sekce metalurgie litin

D

Sekci řídí: doc. Ing. Jiří Hampl, Ph.D., doc. Ing. Antonín Mores, CSc.

8.00–8.25

SÝKORA, P., KOPECKÝ, L., KRAMÁR, T.: Manganová austenitická ocel – Hadfieldova – modifikovaná zirkoniem, hořčíkem, kovy vzácných zemin a komplexními přísadami (ČVUT PRAHA)

8.00–8.25

SKRBEK, B.: Vznik a diagnostika plošných zákalek na odlitcích z litiny s lupínkovým grafitem (TU LIBEREC)

8.25–8.50

DULAVA, M., ZÁDĚRA, A.: Výroba odlitků z žáropevných austenitických ocelí s využitím vakuových indukčních pecí (S+C ALFANAMETAL, s. r. o.)

8.25–8.50

MORES, A., HERMAN, A., VOKŘÁLOVÁ, K.: Sjednocení zkušebních vzorků pro hodnocení mechanických vlastností litin (ČVUT PRAHA)

8.50–9.15

PŘIBYL, M. a kol.: Ověřování účinnosti izolací ve vyzdívkách licích pánví v ocelárně ArcelorMittal OSTRAVA (PROMAT, s. r. o.)

8.50–9.15

VÁLEK, T., HAMPL, J., RUŠAJ, J.: Řízení metalurgie tvárné litiny (VÍTKOVICKÉ SLÉVÁRNY)

9.15–9.40

KAVIČKA, F., STRÁNSKÝ, K.: Analýza atypického průvalu při radiálním plynulém lití bramy v pásmu rovnání (VUT v Brně)

9.15–9.40

LAŠTOVICA, J., HAMPL, J., HÝBL, T.: Vliv očkování a nauhličování na jakost tvárné litiny (PROMAT)

9.40–10.00

Přestávka

10.00–10.25

BLIZNYUKOV, S., ČAMEK, L., FERJO, J., BEŇO, J.: Optimalizace dezoxidace oceli na odlitky v licí pánvi pomocí plněného profilu (VŠB – TU OSTRAVA)

9.40–10.00

Přestávka

10.00–10.25

MARTINÁK, R.: Odeznívání očkovacího účinku u litin (Z-MODEL, spol. s r. o.)

10.25–10.50

KOTAS, P., MACHOVČÁK, P.: Eliminace výskytu trhlin a prasklin ve stacionárně litých válcích za pomoci numerické optimalizace v sw MAGMA 5 (MAGMA GmbH)

10.25–10.50

BAUMGART, W., HAARDT, S.: The Metallurgical Control Loop. Automated process control in the cast iron production (OCC, dříve Heraeus Electro-Nite GmbH )

10.50–11.15

PAVELKA, T., MERTA, M.: Bezpečnostní systémy indukčních pecí, systémy pro sledování stavu vyzdívky (ŠEBESTA-služby slévárnám s.r.o.)

10.50–11.15

BÍLEK, D., SKRBEK, B.: Nová generace přístrojů pro nedestruktivní strukturoskopii litin (TU LIBEREC)

11.15–11.40

HAVLÍČEK, P.: Vliv zpevnění výbuchem na opotřebení odlitků srdcovek z Hadfieldovy oceli (DT – Výhybkárna a strojírna, a. s.)

10.15–11.40

ŠLAJS, J.: Kalkulace vratného materiálu při výrobě litinových odlitků (METOS, v. o. s.)

11.40–12.00

HEIDE, R.: Měření vlhkosti a teploty keramických materiálů v procesu výroby oceli a jejího zpracování

11.40–12.00

Ukončení bloku přenášek, závěrečná diskuze

12.00–13.00

Oběd

12.00–13.00

Oběd

Odborné přednášky (13.00–17.00)

E

Sekce ekonomická Sekci řídí: doc. Ing. Václav Kafka, CSc.

Sekce formovací materiály

F

Sekci řídí: Ing. Jiří Pazderka, Ing. Jaroslav Beňo, Ph.D.

13.00–13.25

SUCHÁNEK, A., ZÁVRBSKÁ, M.: Úcta k slévárenské tradici (HAMAG, s. r. o.)

13.00–13.25

PAZDERKA, J.: Činnost Komise pro Formovací Látky (KOFOLY), předseda OK (KERAMOST, a. s.)

13.25–13.50

MIČA, R. a kol.: Slévači pokračují v řešení nákladovosti tryskání a tepelného zpracování odlitků (PROJEKTY XVI a XVII) (ŽĎAS, a. s.)

13.25–13.50

STRAKOŠOVÁ, P.: Rozhodující faktory pro výběr křemenných písků (H-GLOST)

13.50–14.15

ŠLAJS, J.: České slévárenství versus prognóza Industrie 4.0 (METOS, v. o. s.)

13.50–14.15

KAŇOVÁ, Z., ZUGÁRKOVÁ, Z.: Charakteristiky přírodních andalusitů a jejich vliv na průmyslové využití. Použití Kerphalitu KF ve slévárenství (MASARYKOVA UNIVERZITA)

14.15–14.40

CHYTKA, P.: Zkrachoval nám klíčový zákazník (návrh postupů k prevenci fatálních dopadů) (IEG JIHLAVA)

14.15–14.40

BEŇO, J., MIKŠOVSKÝ, F.: Alternativní hodnocení nekřemenných ostřiv (VÍTKOVICKÉ SLÉVÁRNY, spol. s r. o.)

14.40–15.00

Přestávka

14.40–15.00

Přestávka

15.00–15.25

STANĚK, V.: Zvyšování výkonnosti procesním řízením nákladů ve slévárně (UXA, spol. s r. o.)

15.00–15.25

PAJERSKI, V.: Výroba bentonitových forem ve Slévárně HEUNISCH Brno, s. r. o., (System SEIATSU) (SLÉVÁRNA HEUNISCH BRNO, s. r. o.)

15.25–15.50

SZTEFEK, I.: Zavádění vizualizačního informačního systému ve Slévárnách Třinec, a. s. (SLÉVÁRNY TŘINEC, a. s.)

15.25–15.50

KAŇOVÁ, Z.: LOW EMISSION aditiva pro bentonitové formovací směsi (CLARIANT)

15.50–16.15

BURIAN, A. a kol.: Výroba forem a jader technologií Geopol (SAND TEAM, spol. s r. o.)

16.15–16.40

ZUGÁRKOVÁ, Z.: Možnost použití chromitového regenerátu z furanové linky pro Alphasetový systém (SAND TEAM, spol. s r. o.)

16.40–17.00

Ukončení bloku přenášek, závěrečná diskuze

15.50–16.15 Panelová diskuze na téma „Kam kráčíš, slévárenství?“ 16.15–16.40 16.40–17.00

Ukončení bloku přenášek, závěrečná diskuze

17.00–17.15

Slavnostní ukončení 53. SD S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

395


váš partner ve vzdělávání

Víme o oboru téměř vše! Nabízíme profesní vzdělávání pracovníků v oboru slévárenství:

. TAVIČ . SLÉVÁRENSKÝ MISTR . SLÉVÁRENSKÝ DĚLNÍK . SLÉVÁRENSKÝ TECHNOLOG . OBCHODNÍ SPECIALISTA VE SLÉVÁRENSTVÍ

Naše vzdělávání je přizpůsobeno potřebám slévárenského oboru v kontextu s potřebami zemí EU Profesionální garance je zabezpečena synergickým propojením oborových znalostí škol a profesních organizací:

. VUT BRNO . TU LIBEREC . ČVUT PRAHA . SPŠS OLOMOUC . SPŠ a VOŠT BRNO . VŠB-TU OSTRAVA . SŠ TŘINEC-KANADA . SŠT ŽĎÁR NAD SÁZAVOU . ČESKÁ SLÉVÁRENSKÁ SPOLEČNOST Bližší informace: Svaz sléváren České republiky Technická 2, 616 00 Brno tel.: +420 541 142 681 e-mail: svaz@svazslevaren.cz 396

www.svazslevaren.cz S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10


V ý t a hy č l á n k ů z Tr a n s a c t i o n s A F S

Transactions AFS 2015 Výtahy článků z Transactions AFS, 2015, sv. 123 IV. část

Srovnání metod a materiálů pro grafitizační očkování Comparing late inoculation methods and materials SHOWMAN, R. E., BEERS, M. s. 209–217, 25 obr., lit. 7 Ze srovnání různých typů grafitizačního očkování – ve formě, do proudu kovu, ruční lití – vyplývá, že výhodné je očkování ve formě. Nabízí rozmanitost a snadnost použití. Přináší konzistentní výsledky a nepůsobí problémy. Při srovnání pevných a lisovaných očkovacích vložek se ukázalo, že se liší v rychlosti rozpouštění a čistotě. Pevné vložky jsou jednoznačně lepší než vložky lisované.

Ztráta žíháním využívající infračervený ohřev Loss on ignition using IR BINONIEMI, B. J., RAMRATTAN, S. s. 195–199, 5 obr., 4 tab., lit. 7 Zjišťovalo se, zda je možné využít infračervené záření pro rychlou zkoušku ztráty žíháním. Byl zkonstruován zkušební přístroj, který může dosáhnout ohřevu až 900 °C. Jsou uvedeny podmínky a průběh prací, shrnuty a vyhodnoceny výsledky.

Okno pro zpracování podle tloušťky stěn umožňující ausferitickou strukturu odlitků v litém stavu Processing thickness window for as-cast ausferritic castings MÉNDEZ, S. aj. s. 219–226, 8 obr., 4 tab., 6 rovnic, lit. 19 V-postup umožňující stanoveným chladnutím odlitku po ztuhnutí získat v litém stavu (tzn. bez tepelného zpracování) ausferitickou strukturu byl vypracován už dříve. Nelze ho však použít např. pro automobilové odlitky s významnými rozdíly v tloušťce stěny. Práce se proto zaměřila na vypracování modelu, který by to zajistil. Současně byl sestaven model (EXCEL), kterým lze vypočítat transformační teplotu různě tlustých stěn odlitku a potvrdit, že jsou ve správ-

ném rozsahu. Jsou uvedeny podmínky a průběh prací, shrnuty a vyhodnoceny výsledky.

Zvyšování potenciálu komerčních očkovacích předslitin pro indukčně tavenou LLG Increasing the inoculant potency of commercial inoculating alloys in induction melted gray cast iron RIPOSAN, R. L. aj. s. 227–242, 16 obr., 4 tab., 3 rovnice, lit. 20 Jak zjistil nedávný výzkum, je indukčně tavená LLG s nízkým obsaem S, Al a Zr velmi náchylná jak ke vzniku zákalky, tak podchlazeného grafitu. Byl vypracován „specifický očkovací faktor“ (inoculation specific factor – ISF) jako prostředek realističtějšího měření účinnosti očkování (popsán detailněji). Shrnuty výsledky jeho použití pro hodnocení různých komerčních očkovacích předslitin a uvedeny možnosti zvýšení jejich účinnosti.

Křehkost při střední teplotě litin s kuličkovým, smíšeným a červíkovitým grafitem a vysokým obsahem Si a Mo Brittleness at medium temperature of spheroidal graphite, mixed graphite and compacted graphite high-silicon molybdenum cast irons LI, D., SLOSS, C. s. 243–253, 7 obr., 10 tab., lit. 17 Ke zkouškám vlivu vedlejších legujících prvků – Mg, P, S a Ce – na křehnutí při středních teplotách (310–490 °C) se použily SiMo litiny s kuličkovým, smíšeným a červíkovitým grafitem. Srovnávalo se jejich křehnutí při středních teplotách. Na základě výsledků byly vypracovány postupy výroby odlitků z těchto litin, které při uvedených teplotách nevykazují křehnutí.

Úplné znění přednášek je k dispozici v Informačním středisku Svazu sléváren České republiky, E. Bělehradová, úterý–čtvrtek, tel.: 541 142 646. Překlad: Edita Bělehradová

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

397

T R A N S A C T I O N S A F S 2 015

Výzkum procesních parametrů obalované pískové směsi vytvrzované 3D světlem v postupu rapid casting An investigation into processing parameters for 3D-light cured sand used in rapid casting DERRICK, S., RAMRATTAN, S., KONKEL, M. s. 201–207, 11 obr., 2 tab., lit. 12 Studie se zaměřila na dva procesní parametry – teplotu formy a dobu expozice – ve způsobu výroby forem a jader, který využívá hybridní výrobu metodami RP (kombinace aditivní a subtraktivní výroby). Při postupu se obalovaná směs vytvrzuje po vrstvách metodou nazvanou 3D-light cured sand (LCS – 3D vytvrzování směsi světlem). Práce navazuje na předchozí výzkum v této oblasti (viz Transactions AFS, 2014, s. 201). Jsou uvedeny podmínky a průběh prací, shrnuty a vyhodnoceny výsledky.

Dynamické zkoušení syrových formovacích směsí Dynamic testing of green sand RAMRATTAN, S., KHOSHGOFTAR, M., MAKINO, H. s. 183–193,17 obr., 4 tab., lit. 12 Jsou předloženy výsledky studie zaměřené na dynamické postupy zkoušení syrových formovacích směsí, jako zkouška tepelnou erozí (TET), pevnost v tahu za syrova (WTS), upravená zkouška houževnatosti při střásání (MCJT) a zkouška drolivosti. Tyto zkoušky umožňují rozlišovat mezi různou spěchovatelností a obsahem jílu. Výsledky zkoušek nabízejí možnost vypracování nástroje zkoušení syrových směsí, a to s využitím dat ze zkoušek jak při teplotě okolí, tak za zvýšených teplot.


Z a h r a n i č n í s l é v á r e n s ké č a s o p i s y

Zahraniční slévárenské časopisy Foreign foundry journals

Z A H R A N I ČN Í S L É VÁ R EN SK É Č A S O P I S Y

GIESSEREI www.vdg.de

BRISBOIS, R.: Slévárna budoucnosti (Giesserei der Zukunft), 2015, č. 11, s. 28–29. DECKING, K. a kol.: Lehkost při výrobě komponentů (Leichtbau in der Komponentenfertigung), 2015, č. 11, s. 30–31. MUELLER, T.; ANDRE, L.: Výkonnější, tenčí, tištěná jádra pro odlévání hliníku (Leistungfähigkeit länger, dünner, gedruckter Kerne für das Aluminiumgiessverfahren), 2015, č. 11, s. 32–37. HARTUNG, F.: Systém čistění vzduchu snižuje BTEX a další nebezpečné látky ve slévárnách (Abluftreinigungssystem reduziert BTEX und andere Gefahrstoffen in Giessereien), 2015, č. 11, s. 48–51. GIESSEREI E R FA H R U N G S AU STAU S C H www.vdg.de

MASCHKE, W.: Chunky grafit v litině (Chunkygraphit im Gusseisen), 2016, č. 1–2, s. 6–12. SCHREY, A.: Nový pojivový systém Solosil TX (Das neue Bindersystem Solosil TX), 2016, č. 1–2, s. 14–19. HARTUNG, M.: Pro další zvýšení energetické účinnosti (Für weitere Energieeffizienzsteigerung), 2016, č. 1–2, s. 42–43. GIESSEREI PR A X I S www.giesserei-praxis. de

398

SINNER, R.: Kryogenní odstraňování otřepů u tlakově litých součástí z neželezných kovů bez změny jakosti povrchu a materiálových vlastností při postupu MEWO (Kryogene Entgratung von NE-Metalldruckgussformteilen ohne Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit und Materialeigenschaften nach MEWO-Verfahren), 2016, č. 1–2, s. 37–39. BÖCKLER, T.: Odstraňování otřepů u tlakově litých součástí za studena (Kälteentgratung von Druckgussteilen), 2016, č. 1–2, s. 40–41. DITTRICH, D. a kol.: Nové perspektivy a možnosti pro svařování tlakově litých dílů laserovým paprskem (Neu Perspektiven und Möglichkeiten für das Laserstrahl-schweissen von Druckgussbauteilen), 2016, č. 1–2, s. 50–51, (viz s. 400–401, pozn. red.). MÉNDEZ, S. a kol.: Stanovení rozsahů tlouštěk stěn pro výrobu ausferitických odlitků bez tepelného zpracování (Bestimmung von Wanddickenbereichen zur Herstellung ausferritischer Gussteile ohne Wärmebehandlung), 2016, č. 3, s. 73–79. DABROCK, E. a kol.: Suchá bainitizace: nová technologie pro bainitické tepelné zpracování na základě budoucích požadavků (Trockenes Bainitisieren: Eine neue Technologie zur Bainitischen Wärmebehandlung vor dem Hintergrund zukünfiger Anforderungen), 2016, č. 3, s. 80–83, (viz s. 401, pozn. red.). STÖLTZEL, R.; ZILMAY, I.: Nový koncept přísady pro výrobu odlitků bez vad a lití bez nátěru (Neue Additivkonzepte für fehlerfreie Gussteilherstellung sowie schlichtefreies Giessen), 2016, č. 3, s. 84–85. RÖHRIG, K.: Legovaná litina – 21.díl (Legiertes Gusseisen – Teil 21), 2016, č. 3, s. 93–102. GIESEREI R U N D S C H AU www.voeg.at/web/giesserei_rundschau.html w w w.v e r l a g - s t r o h mayer.at PUSCH, G. a kol.: Mechanické a lomově mechanické hodnoty litinových materiálů pro větrné elektrárny, zpevněných směsnými krystaly křemíku (Mechanische und bruchmechanische Kennwerte Si-mischkristallverfestigter GJS-Werkstoffe im Hinblick auf ihren Einsatz in Windkraftanlagen), 2016, č. 1–2, s. 2–17.

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

AMBOS, E.; GABBERT, U.: Slévárenství 4.0 – Fikce, nebo reálný obraz budoucnosti (Giesserei 4.0 – Fiktion oder reales Zukunftsbild), 2016, č. 1–2, s. 18–25. ADAM, M. a kol.: Tvrdé nátěry forem pro tlakové lití odlitků z hliníku – systematický výběr nátěrů (Hartstoffbeschichtungen für den Aluminiumdruckguss – Schichtauswahl mit System), 2016, č. 3–4, s. 62–68. GRUND, S.: Tlakové lití zinku – mnohostranné aplikace a inovace v licí technice (Zinkdruckguss – vielfältig im Einsatz und innovativ in der Giesstechnik), 2016, č. 3–4, s. 69–72. STALDER, C.: Možnosti optimalizace procesu s integrovaným vakuovým systémem (Chancen der Prozessoptimierung mit integriertem Vakuumsystem), 2016, č. 3–4, s. 73–77. EMMENEGGER, J.: Technické předpoklady aplikace vakuové technologie pro strukturní lité součásti (Technische Voraussetzungen in der Vakuumtechnologie für Strukturguss-Applikationen), 2016, č. 3–4, s. 76–84. CHINA F O U N D RY w w w.foundr y world. com

XIANG, CH. a kol.: Účinky obsahu uhlíku na vlastnosti vysokoteplotní únavy austenitických ocelí s vysokým obsahem boru (Effects of carbon content on high-temperature mechanical and thermal fatigue properties of high-boron austenitic steels), 2016, č. 1, s. 1–8, (viz s. 400, pozn. red.). ZAN, Z. a kol.: Kompresní charakteristiky hliníkových pěn s uzavřenou buňkou s rozdílnými procenty erbia (Compresive characteristics of closed-cell aluminium foams with different percentages of Er element), 2016, č. 1, s. 36–41. KE, J. a kol.: Vliv chromu na rázovou houževnatost LKG legované Ni při nízké teplotě (Influence of Cr element on impact fracture process of ductile Ni-resistant alloyed iron at low temperature), 2016, č. 1, s. 42–46. R AMR AT TAN, S.: Nestandardní zkoušky procesu řízení chemicky tvrzených směsí (Non-standard tests for process control in chemically bonded sands), 2016, č. 1, s. 59–66.


Z a h r a n i č n í s l é v á r e n s ké č a s o p i s y

TU, L.; JIAN, L.: Rozdělení Sr a Fe a jejich vliv na modifikaci podeutektické Al-Si slitiny (Distribution of Sr and Fe and their influence on modification of hypoeutectic Al-Si alloy), 2016, č. 2, s. 85–92. RUI, Z. a kol.: Účinky legování křemíkem a tepelné zpracování T6 na mechanické a otěruvzdorné vlastnosti slitin ZA27 (Effects of Si alloying and heat treatment on mechanical properties and wear resistance of ZA27 alloys), 2016, č. 2, s. 93–100. BING, W. a kol.: Účinek elektrické pulzní modifikace mikrostruktury na vlastnosti pístové slitiny Al-Si s bohatým obsahem Ni (Effect of electric pulse modification on microstructure and properties of Ni-rich Al-Si piston alloy), 2016, č. 2, s. 139–142. LIŤJ E I M E TA LLU R G I JA www.limrb.by

LI VA R S KI V E ST N I K www.drustvo-livarjev.si

TOPIČ, M. a kol.: Slévárenské produkty a jejich přidaná hodnota v životním cyklu (Foundry products and their added value in the life cycle assesments), 2016, č. 2, s. 60–80. BORADAC, Z. Z. a kol.: Sekvence tuhnutí slitiny AlSi11 (Solidification sequence of AlSi11 alloy), 2016, č. 2, s. 81–96. VONČINA, M. a kol.: Spájení slitin AA1170 a AA6060 (Bonding of AA1170 and AA6060 alloys), 2016, č. 2, s. 97–108. PR AC E I N ST Y T U T U O D LE W N I C T WA http://prace.iod.krakow. pl/

KONOPKA, Z.; WASIK, A.: Výroba odlitků s nedendritickou strukturou při použití metody RSF (Rapid Slurry Forming) (Production of castings with non-dendritic structure using the Rapid Slurry Forming method), 2015, č. 4, s. 3–10, (viz s. 400, pozn. red.). KUDER, M; JASKOWIEC, K.: Srovnávací analýza křivek tuhnutí získaných systémem termoanalýzy a digitálního kanálového zapisovače

(Comparative analysis of solidification curves obtained by thermal analysis system and multichannel recorder), 2015, č. 4, s. 11–20. MALYSZA, M. a kol.: Simulace objemu a rozmístění vzduchu pohlceného tekutým kovem ve zkušební formě při vysokotlakém lití (Simulation of the volume and distribution of air entrapped by liquid metal in a test mould for the pressure die casting process), 2015, č. 4, s. 21–32. UHL, W.; JASKOWIEC, K.: Výběr materiálů částí pracujících v komunálních vodních čističkách (Choice of material for the working parts of machines operating in municipal wastewater treatment plants), 2015, č. 4, s. 33–40. ROZNIATA, E. a kol.: Mikrostruktura a vlastnosti legované oceli G200Cr-NiMo4-3-3 (The microstructure and properties of cast alloyed G200CrNi-Mo4-3-3 steel), 2015, č. 4, s. 41–50. KAMIŃSKA, J.: Porovnání parametrů procesu granulace odpadního prachu z regenerované směsi (Comparison of parameters of the granulation process of duste waste from sand reclamation), 2015, č. 4, s. 51–58. PRZEGLĄD O D LE W N I C T WA www.przegladodlewnictwa.pl

TURZYŃSKI, L. a kol.: Metodologie moderního výzkumu užitá při návrhu konstrukce těžkého odlitku (Modern research methodology applied in the optimalization of heavy casting design), 2016, č. 1–2, s. 10–15. WRÓBEL, J.: Vliv obsahu jílu v chromitových směsích na vznik plynových vad v odlitcích (Influence of the clay content in chromite sands on gaseous defects formations in castings), 2016, č. 1–2, s. 32–41. Zpracoval: prof. Ing. Karel Rusín, DrSc.

Všechny uvedené časopisy jsou k dispozici v Informačním středisku Svazu sléváren České republiky, E. Bělehradová, úterý–čtvrtek, tel.: 541 142 646.

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

399

Z A H R A N I ČN Í S L É VÁ R EN SK É Č A S O P I S Y

ROVIN, S. L.: Pohyb disperzních materiálů v rotačních naklápěcích pecích (The movement of dispersed materials in tilting rotary furnaces), 2016, č. 1, s. 5–10. STETSENKO, V. Y.: Nanostrukturní procesy tavení a formování podeutektického siluminu (Nanostructural processes of melting and moulding of hypoeutectic silumin), 2016, č. 1, s. 11–13. ANIKIN, A. I. a kol.: Účinek tekuté fáze na tvorbu struktury slitiny Al-11,7%Si (Effect of liquid phase on the structure formation of cast alloy Al-11,7%Si), 2016, č. 1, s. 14–17. DOROSHENKO, V. S.: Příklady 3D technologií ve slévárenských procesech. Snížení spotřeby kovu v odlitcích (Examples of 3D-technologies in foundry processes. Decrease of metal consumption in castings), 2016, č. 1, s. 34–39. TSURKIN a kol: Korelační charakteristiky strukturně citlivých vlastností tekutých kovů (Correlation characteristics of the structure-sensitive properties of liquid metals), 2016, č. 1, s. 40–45. SKINSKI, O. I. a kol.: Použití rozpustných pěnových polystyrenových modelů při výrobě litých částí plynových turbín (Application of polystyrene foam core fusible patterns in production of gas turbines cast parts), 2016, č. 1, s. 46–52.

KOMAROV, O. S. a kol.: Vylepšené složení neulpívajících nátěrů (Improvement of the composition of nonstick colors), 2016, č. 1, s. 53–57. KOMAROV, O. S. a kol.: NaAlO2 ve slévárenských nátěrech (Sodium aluminate in casting paints), 2016, č. 1, s. 58–60. STEBLOV, A. B.: Řízení elektrické obloukové pece se zbytkovým tekutým kovem (Operation of the electric arc furnance with liquid residues metal), 2016, č. 1, s. 66–71. KULINICHENKO, A. S. a kol.: Použití sferoidizačních „chipsů“ z mateřské slitiny na bázi mědi obsahující nanočástice oxidu yttria pro litinu s vysokou pevností (Application of spheroidizing “Chips“—master alloy on coper base containing nanoscale particles of Yttrium oxide for high-strength cast iron), 2016, č. 1, s. 130–135.


Ze zahraničních časopisů

Ze zahraničních časopisů From the foreign foundry journals

ZE Z AHR A N IČN ÍCH ČA SOPISŮ

Výroba odlitků s nedendritickou strukturou s použitím metody RSF (Rapid Slurry Forming) Production of castings with non-dendritic structure using the Rapid Slurry Forming method Konopka, Z.; Wasik, A. Technická univerzita Częstochowa, oddělení slévárenství, Polsko Odlévání kovů v polotuhém stavu ve srovnání s klasickými způsoby lití eliminuje mikropórovitost odlitků zmenšeným smršťováním během tuhnutí, zvyšuje hustotu odlitků, snižuje riziko vzniku trhlin a segregaci legujících prvků v mikro- i makroměřítku. Procesy SSM (Semi Solid Metal) jsou ekonomičtější vzhledem k nákladům na energii a menšímu opotřebení zařízení, což je dáno nižšími teplotami tuhnutí odlitků. Měření viskozity kovu během tuhnutí při kontinuálním mísení ukázala, že výsledkem je fragmentace a sferoidizace primárních precipitátů ve slitině. Její viskozita je nejméně třikrát menší, než je viskozita slitiny, která tuhne při statických podmínkách. Při vysoké rychlosti míchání je dosaženo nejnižší viskozity, když množství pevné fáze dosahuje 50 %. Generování zárodků je způsobeno kontaktem taveniny při teplotě vyšší, než je teplota likvidu chladicí plochy, která odebírá teplo z této taveniny a vytváří polotuhou břečku. Pro procesy SSM jsou nejčastěji užívány nad- nebo podeutektické slitiny hliníku, hořčíku a mědi, hlavně pro široký rozsah teplot tuhnutí. V průmyslových podmínkách jsou již realizovány dva způsoby SSM výroby odlitků: reocasting, kdy je finální produkt získán přímo z polotuhé taveniny, a thixocasting, kdy je finální produkt získán z ingotu s globulární strukturou, který je bezprostředně před procesem tvarování předehřát na teplotu mezi likvidem a solidem. Existuje již několik metod pro získání zárodků primární fáze řízeným ochlazováním taveniny (popsány v článku). U metody RSF – Rapid Slurry Forming – je do tekutého kovu zavedeno chladítko na rameni míchadla. Chladítko se roztavuje během míchání. Na povrchu chladítka vznikají krystali-

400

zační zárodky, které jsou vlivem odstředivé síly distribuovány do celého objemu taveniny. Výhodou metody RSF je to, že malý podíl pevné fáze (20–30 hm. %) zaručuje tvorbu globulární struktury a vysokou zabíhavost břečky. Autoři použili ke zkouškám slitinu AlSi7Mg charakteristickou širokým rozsahem teplot tuhnutí. Parametry procesu tvorby polotuhé břečky jsou uvedeny v tabulkách a jsou dány počáteční teplotou taveniny, teplotou chladítka a jeho hmotností, konečnou teplotou a dobou míchání procesu, kdy je dosaženo v tavenině 30 % tuhé fáze. Na mikrosnímcích jsou dokumentovány: mikrostruktura nemodifikované slitiny s precipitáty dendritické α-fáze s eutektikem (α + Si) v mezidendritických prostorách a mikrostruktura získána RSF metodou s globulárními precipitáty α-fáze a s viditelným eutektikem (α + Si) v mezidendritických prostorách. Míchání zjemnilo eutektickou fázi v této slitině. Autory vyvinutý matematický model umožňuje stanovení základních parametrů polotuhé břečky, velikost chladítka, teplotu a dobu míchání taveniny. Byla potvrzena praktická použitelnost metody RSF pro odlévání slitiny AlSi7Mg v polotuhém stavu. (Zkrácený překlad článku z časopisu Prace Institutu Odlewnictwa, 2015, č. 4, s. 3–10.)

Účinky obsahu uhlíku na tepelnou únavu a mechanické vlastnosti austenitických ocelí s vysokým množstvím boru Effects of carbon content on high-temperature mechanical and thermal fatigue properties of high-boron austenitic steels Xiang Chen a kol. Univerzita Tsinghua, Fakulta materiálů a inženýrství, Peking, Čína V současné době je velká pozornost věnována otěruvzdorným slitinám s vysokým obsahem boru. Studie ukázaly, že houževnatost a pevnost matrice slitiny může být zvýšena náhradou eutektických karbidů s eutektickými boridy jako tvrdá otěruvzdorná fáze s nižším obsahem uhlíku. Rozpustnost boru v železe je extrémně malá (v austenitu i ve feritu), přičemž uhlík je těžko rozpustný v boridech. Nadto mají excelentní stabilitu při vysokých teplotách temperování a nejsou náchylné ke shlukování. Výsledky výzkumu ukázaly, že nový materiál má široké využití v pracovních

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

teplotách až 850 °C, je však citlivý na poměr množství uhlíku a boru. Při zkouškách byl volen poměr 0,19 % C : 0,54 % B až 0,50 % C : 0,56 % B. Tavby byly vedeny ve středofrekvenční indukční peci, vsázkový materiál byl elektrolyticky čistý. Tavenina byla nahřáta na 1600 °C a po 5 min odlévána do Y-bloků. Difuzní žíhání probíhalo při 930 °C po dobu 3 h. Z kýlových bloků byly odebrány vzorky pro tváření (poměr 3 : 1 při 1150 °C) a tepelnou únavu (300 cyklů mezi pokojovou teplotou a teplotou 800 °C). Od obsahu 0,19–0,29 hm. % C je morfologie eutektických boridů zakulacená, v matrici rozdělena do kontinuální sítě a mění se v rozbitou síť, když se obsah uhlíku zvýší do 0,37 hm. %. S tímto rozdělením se mění i mechanické vlastnosti, pevnost v tahu a houževnatost dramaticky klesá, když obsah uhlíku přesáhne 0,50 hm. %. Autoři uvádějí toto optimální složení nového materiálu: 0,29 % C; 0,56 % B; 8,86 % Cr; 6,71 % Mn; 1,17 % Si; 6,06 % Ni; 0,49 % Cu; 0,012 % P; 0,010 % S. Materiál má při pokojové teplotě tvrdost 302 HRC a rázovou houževnatost 15,5 J. Mechanické vlastnosti při 850 °C dosaženy: R m = 196,7 MPa, R p0,2= 190,3 MPa, A = 39,2 %, Z = 48,8 %, Rp0,2 /Rm 0,97, Rmc = 287,4 MPa, R pc0,2 = 167,9 MPa, Rpc0,2/Rmc = 0,58. Počet prasklin vzniklých tepelnou únavou u tohoto vzorku byl podstatně menší (hodnocení 2–3 podle Uddeholmova standardu) a praskliny byly tenčí než u slitiny s 0,19 hm. % C a je mnohem lepší než u elektrostruskově tavené oceli H13 (hodnocení 7–8). Vyšší obsah uhlíku může způsobit precipitaci částic borokarbidů, které se vylučují blízko hranic zrn a mohou být příčinou prasklin a snížení hodnot tepelné únavy. (Zkrácený překlad článku z časopisu China Foundry, 2016, č. 1, s. 1–8.)

Nové perspektivy a možnosti svařování tlakově litých dílů laserovým paprskem Neue Perspektiven und Möglichkeiten für das Laserstrahlschweissen von Druckgussbauteilen Dittrich, D; Standfuss, J; Jahn, A. Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik, Drážďany, Německo Možnost výroby složitých tvarů a výborná odlévatelnost tenkostěnných odlitků z lehkých slitin hořčíku a hliníku je předurčuje pro sériovou výrobu v elektro-


Ze zahraničních časopisů | Dana Bolibruchová

Zkrácený překlad článku z časopisu Giesserei Praxis, 2016, č. 1–2, s. 44–49.

Suchá bainitizace: nová technologie bainitického tepelného zpracování na základě budoucích požadavků Trockenes Bainitisieren: Eine neue Technologie zur bainitischen Wärmebehandlung vor dem Hintergrund zukünftiger Anforderungen Dabrock, E; Gazinkowski, T; Hagymási, L. Robert Bosch GmbH, Renningen, Německo Součásti dnešních moderních systémů vstřikování paliva jsou namáhány cyklickým zatížením vysokým tlakem, a proto mají vysoké požadavky na mechanické a strukturní vlastnosti materiálu. Oceli s bainitickou mikrostrukturou patří do prvního výběru materiálu, který splňuje tyto požadavky. Vývoj a realizace nových konceptů motorů předpokládá snížení spotřeby se zvýšením termomechanického zatížení s dalším zvýšením provoz-

ních tlaků. A zde klasické tepelné zpracování na bainitickou strukturu s kalením do solné lázně dosáhlo svých limitů. Užití atmosférické technologie během austenizačního procesu může být příčinou negativního ovlivnění změny obsahu uhlíku oxidací ve struktuře u povrchu odlitku a později příčinou poruch materiálu. Oduhličení vede ke snížení povrchové pevnosti, případně i k menší otěruvzdornosti. Dále je nutné důkladné a drahé očištění povrchu součástí od zbytků soli kvůli nebezpečí koroze. Použité toxické soli musí být následně likvidovány. Jednu z možností odstranění těchto negativních vlivů představuje tzv. suchá bainitizace – výsledek výzkumného projektu EU: New ecological and low-cost answers to end-user demands on high performance steel components (Office for Official Publications EU 2010). O prvních zkušenostech s touto technologií referuje firma Robert Bosch GmbH, která realizovala pilotní zařízení pro sériovou výrobu odlitků vysokotlaké vstřikovací pumpy CP4-25/1 s injektorem CRI3-25 pro dieslové motory. Celý proces je rozdělen do tří stupňů. Ve vakuové peci s elektrickým ohřevem proběhne austenitizace odlitku při odpovídající teplotě. Odlitek automaticky přechází do komory, v níž je zakalen ve vysokotlaké atmosféře inertního plynu. Teplota plynu je temperována v tzv. black boxu k dosažení potřebné intenzity kalení dané tlakem plynu a jeho prouděním kolem odlitku. Bezprostředně po zakalení je odlitek přemístěn do pece s řízeným prouděním tepelně regulovaného plynu, v němž proběhne izotermická bainitická přeměna v celém odlitku. V článku je doložen profil teplota – doba bainitického tepelného zpracování, která je kratší a kvalitnější než u zpracování v solné lázni. Zařízení pro suchou bainitizaci zajišťuje vysoký stupeň automatizace a je možné jej velice dobře zařadit do produkční linky. Firma Bosch doporučuje tuto vakuovou technologii pro velkosériovou výrobu v automobilovém průmyslu.

Slévárenské kongresy Foundry congresses

Významný úspech nášho výskumníka! prof. Ing. Dana Bolibruchová, PhD. vedúca Katedr y technologického inžinierstva, Strojnícka fakulta, Žilinská univerzita v Žiline

V dňoch 21. až 25. 5. 2016 sme sa ako jediní účastníci zo Slovenska zúčastnili na najvýznamnejšej svetovej akcii v našom odbore, 72. svetového zlievarenského kongresu v japonskej Nagoji. V rámci náročného programu kongresu prebiehal aj Young research program, kde prezentovali dosiahnuté výsledky mladí výskumníci z celého sveta. Našu malú slovenskú výpravu potešil svetový úspech nášho kolegu Ing. Marka Brůnu, PhD., ktorý v kategórii Young Researchers Award of WFC získal 1. miesto za naj-

Slovensko-česká skupina

(Zkrácený překlad článku z časopisu Giesserei-Praxis, 2016, č. 3, s. 80–83.)

Zpracoval: prof. Ing. Karel Rusín, DrSc.

Na kongrese: česko-slovenská výprava medzi domácimi účastníkmi – prof. Bolibruchová, dr. Mrázek a dr. Brůna

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

401

Z E Z A H R A N I ČN Í CH Č A S O P I SŮ / S L É VÁ R EN SK É KO N G R E S Y

technickém a automobilovém průmyslu. Na druhé straně tlakově lité součásti jsou problematické při svařování během výrobního procesu. Příčiny tkví v tom, že tlakově litá součást je často nasycena plyny, které se během procesu svařování vylučují v tavenině sváru, který je po ztuhnutí znehodnocen póry a staženinami. Pro překonání těchto problémů byla vyvinuta a realizována nová metoda zdrojů tří laserových paprsků s vysokou oscilací a rotací, která je generována v roztavené lázni a řízena skenerovou technikou. Tímto způsobem je poprvé možné vytvářet s reprodukovatelností sváry o vysoké jakosti, což nebylo doposud možné běžným laserovým svařováním. Množství pórů v roztavené zóně bylo drasticky sníženo. Další výhodou je taková koncentrace laserových paprsků, která do spoje přivádí lokalizované množství tepla, které způsobuje extrémně nízkou deformaci spojovaných součástí. Vysokofrekvenční zařízení s hardwarem pro skenovací techniku High Power Scanlab : Intelliscan 20 FC je znázorněno v článku. Závěrem jsou uvedeny příklady součástí z různých materiálů, např. AlSi9Cu a AlMg5, svařovaných touto novou metodou.


Dana Bolibruchová | Jaroslav Šenberger | Jaroslav Raab

S L É V Á R E N S K É K O N G R E S Y / V Y S O K É Š K O LY I N F O R M U J Í / M E Z I O B O R O V É I N F O R M A C E

lepší príspevok a prezentáciu so svojou prednáškou Progressive evaluation method for aluminum alloys filtration. Sme na teba pyšný, Marek, a srdečne blahoželáme!

Vysoké školy informují Information from universities

Státní závěrečné zkoušky na odboru slévárenství VUT v Brně v roce 2016 d o c . I n g . J a r o s l a v Š e n b e r g e r, CSc. VUT v Brně, FSI, odbor slévárenst ví

Ing. Marek Brůna, PhD., s ocenením

Ocenenie za 1. miesto v kategórii Young Researchers Award of WFC

Namiesto piva sa otváral sud so saké

Na Foundrymen night party – slovensko-česko-poľská skupina

402

Státní závěrečné zkoušky na odboru slévárenství ÚST, FSI, VUT v Brně se konaly 21. června 2016. Před komisi o složení prof. Elbel (předseda), prof. Horáček (místopředseda), doc. Záděra, dr. Dulava a dr. Lána se dostavilo 6 diplomantů. Témata všech diplomových prácí (DP) byla vázána na výrobní problémy spolupracujících sléváren a na projekty řešené na odboru. Úroveň DP prací posuzovali oponenti z praxe, kteří se na řešené problematice podílejí. Všichni studenti absolvovali státní závěrečnou zkoušku úspěšně a naše slévárenství posílilo 6 nových inženýrů. Noví absolventi odboru slévárenství FSI VUT v Brně obhájili níže uvedené diplomové práce: Ing. Marta Zelníčková: Optimalizace tepelného zpracování odlitků litých metodou SEED. Vedoucí DP doc. Roučka. Ing. Roman Matoušek (prospěl s vyznamenáním): Optimalizace lití a tuhnutí axiálních turbínových kol pro dosažení jemnozrnné struktury v odlitku. Vedoucí DP doc. Roučka. Ing. Ondrej Chyla: Ověření účinku očkovadel na strukturu litiny s využitím termické analýzy. Vedoucí DP doc. Roučka. Ing. Elizaveta Abramova: Výroba a vlastnosti litin typu SiMo. Vedoucí DP doc. Roučka. Ing. Lukáš Dratnal (prospěl s vyznamenáním): Analýza vad typu nekovových vměstků v odlitcích hlav motorů a návrh na jejich odstranění. Vedoucí DP doc. Roučka. Ing. Adam Bezděk (prospěl s vyznamenáním): Uplatnění technologie „reverse engineering“ při zhotovení repliky Al odlitku. Vedoucí DP prof. Horáček. Nově promovaným inženýrům blahopřejeme k úspěšnému ukončení studia

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

a přejeme jim, aby při práci v oboru našli svoje plné uplatnění a radost z povedené práce. Souběžně se státními závěrečnými zkouškami magisterského studia proběhly 21. a 22. června závěrečné zkoušky bakalářského studia. Komise byly se závěrečnými bakalářskými zkouškami rovněž spokojeny a byla konstatována dobrá úroveň bakalářských prací i celé závěrečné zkoušky. Témata z oblasti slévárenství si vybralo 25 bakalářů a 23 úspěšně ukončilo bakalářské studium. Z absolventů bakalářského studia na odboru slévárenství se do magisterského studia na našem odboru přihlásila většina bakalářů. Do zimního semestru nastoupilo 13 posluchačů magisterského studia do 5. ročníku a do 4. ročníku je přihlášeno 20 studentů.

Mezioborové informace Interdisciplinary information

Českým hutníkům klesly vloni tržby i zisk kvůli nadbytečné kapacitě v Číně R N D r. J a r o s l av R a a b Odvětvový svaz Hutnictví železa, a.s., Praha

Praha 25. května 2016 – Ceny hotových hutních výrobků v druhé polovině roku 2015 i přes rostoucí poptávku významně klesly. Za pád cen mohou především nadbytečné kapacity Číny, které jsou odhadovány na více než 400 mil. t oceli. Poptávka v EU dnes přitom činí asi 160 mil. t. Pracovní místa v českém ocelárenském průmyslu jsou ohrožena nejen kvůli dumpingu levné oceli a možnému udělení tržního statusu Číně, ale také ve světle Komisí navrhované reformy Evropského systému pro obchodování s emisními povolenkami.


Jaroslav Raab | Blahopřejeme

žádnými pravidly pro ochranu klimatu. Pro české hutnictví je specifická koncentrace do jediného regionu – Moravskoslezského kraje. Ekologické limity jsou tam jedny z nejpřísnějších v celé Evropské unii, a protože je české ocelářské podniky berou vážně, investovaly do ekologizace výroby za posledních dvacet let celkem 110 mld. Kč. Díky tomu se od roku 1993 snížily emise prachu o 92 %, SO2 o 68,7 % a Nox o 64 %. K dalšímu snížení emisí dojde letos po spuštění projektů, jejichž celkové náklady činily v letech 2014 a 2015 10 mld. Kč. „České hutnictví v tuto chvíli splňuje nejpřísnější ekologické normy a nachází se na samé hranici toho, co lze dnes dostupnými technologiemi odprášit,“ říká Vladimír Toman, vedoucí útvaru Strategický rozvoj Hutnictví železa, a. s. Zajímavá čísla za rok 2015 • 2,9 % činil celosvětový meziroční pokles produkce surové oceli • 44,8 % činil pokles ceny železné rudy v roce 2015 • 60 tis. t činil čínský import do ČR za rok 2015 (trojnásobek ve srovnání s rokem 2009) • 84,3 mld. Kč byly tržby českého hutnictví za rok 2015 • 92% pokles emisí tuhých znečišťujících látek z hutí od roku 1993 • 110 mld. Kč investovaly hutní společnosti od roku 1993 do ekologizace a modernizace, z toho 10 mld. Kč v letech 2014 a 2015 • 400 mil. t je nadbytečná kapacita výroby oceli v Číně • 85 000 pracovních míst ztratil hutní sektor v EU od roku 2008 Výroba oceli v roce 2015 • 1623 t na celém světě • 166,1 mil. t v EU-28 (10,2 % světové produkce) • 803 mil. t v Číně (49,5 % světové produkce) • 5,2 mil. t v ČR (0,32 % světové produkce) Hutnictví železa, a. s., Praha, je jedinou ocelářskou asociací sdružující podniky v České republice a na Slovensku. Jejími členy jsou hlavní české a slovenské ocelářské podniky a podniky, jejichž činnost s ocelářstvím bezprostředně souvisí. Mezi největší členy patří v České republice ArcelorMittal Ostrava a Třinecké železárny, ze Slovenska U. S. Steel Košice. Asociace má celkem 18 členů, z čehož tři jsou ze Slovenska.

Blahopřejeme Congratulations

85 let prof. Ing. Karel Stránský, DrSc. * 18. prosince 1931 Gratulujeme!

85 let Ing. Otto Novotný * 5. listopadu 1931 Gratulujeme!

80 let Ing. Jiří Novotný * 2. listopadu 1936 Gratulujeme!

75 let doc. Ing. Jaroslav Šenberger, CSc. * 2. prosince 1941 Gratulujeme!

CastTec 2016 – svět litin – rozmanitost pro budoucnost Te r m í n ko n á n í : 24 . –25 . 11. 2016 M í s t o ko n á n í : Da r m s t a d t , N ě m e c ko Bližší informace: w w w.c a s t t e c 2016 .d e

ALUMINIUM 2016 Te r m í n ko n á n í : 29. 11. – 1. 12. 2016 M í s t o ko n á n í : D ü s s e l d o r f, N ě m e c ko Bližší informace: w w w. a l u m i n i u m - m e s s e.co m

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

403

ME ZIOBOROVÉ I N FORMACE / BL AHOPŘE JEME

Rok 2015 byl ve znamení pádu cen komodit a energií, které zažily nejhorší období za více než čtvrtstoletí. Během čtvrtého kvartálu roku 2015 se pak tuna státem dotované čínské oceli nabízela za méně než poloviční cenu oproti evropské oceli. Podle sdružení evropských výrobců oceli Eurofer utrpěli výrobci oceli z Číny v roce 2015 celkovou ztrátu ve výši 15 mld. dolarů, což je o 2400 % více než v roce 2014. Čínské ocelářství se nachází v bezprecedentní krizi, ale místo zavírání nadbytečných kapacit Čína používá agresivní exportní politiku a nabízí ocel za ceny, které nepokryjí ani výrobní náklady. Objem oceli vyvážené z Číny se od roku 2012 více než zdvojnásobil, přičemž dovozy do EU narostly od roku 2012 ještě více. Probíhající debata o udělení statusu tržní ekonomiky Číně je tak z pohledu evropských výrobců oceli jasná. „Udělení statusu tržní ekonomiky Číně by EU připravilo o možnost efektivní ochrany proti čínskému dumpingu. Vítáme proto usnesení Evropského parlamentu z 12. května 2016, v němž se europoslanci jasně vyjádřili proti udělení tržního statusu,“ říká Jaroslav Raab, předseda představenstva Hutnictví železa, a. s. Evropská unie by dle Hutnictví železa měla ustoupit také od tzv. pravidla nižšího cla (Lesser Duty Rule), jehož použití není vyžadováno WTO. Vinou používání toho pravidla jsou evropská antidumpingová cla často řádově nižší v porovnání s ostatními zeměmi mimo EU. Zatímco Spojené státy americké uvalují na čínské dumpingové výrobky z oceli cla v řádu stovek procent (naposledy předchozí týden USA uvalily clo na čínskou ocel válcovanou za studena ve výši 522 %), EU uvaluje neefektivní cla na stejný produkt ve výši 8–15 %. Tržby českých ocelářů se za rok 2015 meziročně snížily o 6,1 mld. Kč na 84,3 mld. Kč. Stejně tak poklesl zisk před zdaněním z 10,2 na 3,1 mld. Kč. Výroba surového železa klesla o 2,9 % na 4,03 mil. t a v případě surové oceli se snížila o 1,8 % na 5,26 mil. t. Za poklesem všech ukazatelů stojí zejména druhé pololetí roku 2015. Hrozbou pro české hutnictví je také návrh reformy emisních povolenek IV. obchodovacího období v letech 2021–2030. Výrobci oceli se obávají, že kvůli nedostatku volných povolenek pro průmysl bude nutné zvyšující se část povolenek nakupovat v aukcích. To by při očekávaném násobném růstu ceny za povolenku mělo za následek únik uhlíku, tedy likvidaci velké části českého průmyslu a přesun výroby do zemí s mírnějšími či dokonce


Jiří Fošum

Z historie From the history

Zvony z produkce Petra Manouška na přelomu 20. a 21. století Ing. Jiří Fošum

Ú vo d Článek navazuje na naši předchozí stať o historii tradiční zvonařské rodiny, jejímž je Petr Manoušek nejmladším členem. V průběhu 80. let minulého století postupně přebíral od svého otce Rudolfa řízení rodinné zvonárny ve Zbraslavi na okraji Prahy, jejíž produkce se úspěšně rozvíjela v kvantitě i kvalitě až do roku 2002. Tehdy zasáhla nelítostná ruka osudu nejen Čechy a Prahu, ale také vlastní rodinu Manouškových. Symbolicky již prasknutí srdce největšího českého zvonu Zikmund na věži katedrály sv. Víta v červnu 2002 signalizovalo, že zemi nečeká v nejbližší době nic veselého. V srpnu umírá po krátké těžké nemoci Petrova matka, výtvarnice Květoslava Manoušková, aniž by se dozvěděla, že jejich zvonařský ateliér na soutoku Vltavy a Berounky byl zatopen velkou, historicky bezprecendentní povodní. Petr, který zůstal ze zvonařské rodiny sám, po opadnutí vody zachraňuje části produkce a zařízení, ale další výrobu zvonů na Zbraslavi již neobnovuje. Největší výrobce zvonů na světě, nizozemská firma Royal Eijsbouts v Astenu, mu ihned solidárně nabídla k tvůrčí činnosti své prostory, zařízení i personál. Tam tedy Petr Manoušek vyrábí své zvony dodnes.

Z HISTORIE

Z vo n a ř s k ý a t e l i é r n a Z b ra s l av i Vybudoval ho Petrův otec Rudolf Manoušek ml. v r. 1967 v původně barokním domě a někdejším sídle První průmyslové školy na území Čech v bezprostřední blízkosti zbraslavského zámku (obr. 1). V následujících letech je zde odlito velké množství zvonů pro celou republiku a zahraničí, zpočátku např. 4 zvony pro Sedlčany a 6 zvonů do Unhoště u Kladna. Mimo tvorby nových zvonů se ve zbraslavském ateliéru věnují od počátku také péči o staré historické zvony. Sem patří např. restaurování, oprava a doplnění zvonů první pražské zvonohry v Loretě. V 80. letech se Petr postupně zapojuje do aktivní tvůrčí činnosti. Tehdy jsou vyrobeny nové pražské zvony pro kostely sv. Tomáše a Pražského Jezulátka na Malé Straně i Panny Marie na Strahově. Celkem 6 zvonů představuje velká zakázka pro Veliko Tarnovo v Bulharsku. Od r. 1983 se firma Manoušek zúčastňuje pravidelně svou zvonařskou expozicí na mezinárodních slévárenských veletrzích FOND-EX v Brně (obr. 2). V 90. letech pak jsou na Zbraslavi vyrobeny další nové zvony pro význačné pražské kostely Panny Marie před Týnem, Plečnikův kostel Nejsvětějšího Srdce Páně na Vinohradech a sv. Václava na Smíchově. Z dalších kostelů v Čechách z té doby pocházejí ze Zbraslavi také např. zvony pro Budeč, Louny, Hronov, Liberec a více než 50 zvonů pro českobudějovickou diecézi, které jsme uvedli již v předchozím článku [1]. Poslední

404

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

velkou zakázkou roku 2000 byl největší zvon pro Horažďovice vážící 990 kg, který doplňoval celkovou kolekci 4 zvonů. V roce 2001 se mj. v kooperaci s nizozemskou firmou Eijsbouts připravovaly zvony pro pražskou mobilní zvonohru a v 1. polovině roku 2002 rovněž zvony pro kostel ve Křtinách na Moravě. V sobotu 10. srpna 2002, v den výše zmíněné záplavy v povodí Vltavy, se konalo slavnostní svěcení a současně montáž 3 zvonů ve Vrchlabí. Velký rozsah práce měl za následek návrat do zvonárny až pozdě v noci, což paradoxně znamenalo záchranu pro část vybavení. V neděli 11. 8. 2002 už byla v prostorách zvonárny voda z rozvodněných řek. Přes intenzivní snahu o vyklizení se nepodařilo mnohé zachránit. Kromě kamionu s mobilní zvonohrou mohly být odvezeny jen menší a lehčí věci. Veškeré výrobní zařízení – tavicí a sušicí pece, manipulační a strojní vybavení, nářadí, šablony, archiv modelů a forem, zásoby materiálu i ke stropu vyzvednuté hliněné formy – zůstalo několik dní pod hladinou silně znečistěné vody, která dosáhla do výše 4,5 m (obr. 3). Už po opadnutí vody a prvním odstranění nánosů bahna bylo zřejmé, že obnova výroby zvonů v původních prostorách nebude možná. Veškerá atypická zařízení dílny byla nepoužitelná a určité narušení statiky památkově chráněné budovy znamenalo, že v záplavové oblasti nebudou k dispozici potřebná povolení ani příkony energií pro nové tavicí pece. Tak se v srpnu 2002 uzavřelo období 35 let odlévání zvonů v historické budově v Praze-Zbraslavi. R oya l E i j s b o u t s, A s t e n, N i z o z e m s ko – s l évá r n a z vo n ů a v ý r o b c e vě ž n í c h h o d i n Firmu, která dnes zaujímá místo největšího výrobce klasických zvonů na světě, založil v 60. letech 19. století Bonaventura Eijsbouts. Původně vyráběli věžní hodiny, pak i zvonohry a po 2. světové válce začali odlévat rovněž výkyvné zvony (obr. 4). Technologie formování a odlévání zvonů zde vychází z tradičního středověkého postupu. Trojdílná forma zvonu tvořená jádrem, falešným zvonem a pláštěm se vytváří vytáčením dvěma šablonami. Tvar šablon je odvozen z výpočtu profilu zvonu – „žebra“, které určuje jeho konečnou akustiku a je největším výrobním tajemstvím každého tvůrce zvonů. Místo původních forem středověkých zvonařů, kteří využívali k jejich přípravě po vrstvách nanášené a stále vysušované jílové kaše obsahující řadu exotických přírodních přísad, formuje dnes slévárna Eijsbouts do moderních syntetických formovacích směsí. Formu jádra i pláště vytvářejí ze samotvrdnoucí směsi křemenného písku a furanové pryskyřice, falešný zvon formují z bentonitové formovací směsi na syrovo. Oba typy formovací směsi mají především tu výhodu, že jsou rychle vytvrzeny či spěchovány a nemusí se sušit. To značně urychluje a zjednodušuje výrobní proces. Jednotlivé vrstvy formy se oddělují izolační vrstvou a na povrch falešného zvonu se nanáší postřik z vosku. Na něj se pak přilepují voskové tvary písmen, ornamentů a reliéfů. Forma koruny zvonu využívá rovněž metody ztraceného vosku a tvoří jeden celek s formou pláště. Plášť se pěchuje do speciálního rámu tvořeného železnými kruhy. Podobně jako u tradičního jílového formování se plášť z ostatních dílů formy sejme, z jeho vnitřku se vypálí vosk, z povrchu jádra se odstraní materiál falešného zvonu a plášť se znovu přesně usadí na jádro. Klasická zvonovina (zvonařský bronz) obsahující 78 % mědi a 22 % cínu, tavená v plamenných či kelímkových pecích vytápěných plynem, se po dosažení teploty 1100 ˚C odlévá z pánve zavěšené na jeřábu. Po vychladnutí se forma rozebere a zvon se očistí a doladí (obr. 5, 6 a 7).


Jiří Fošum

Obr. 5.

Obr. 1.

Asten – příprava výtvarné výzdoby zvonu

Obr. 10. Křtiny – zvonohra zvenku

Zvonařský ateliér na Zbraslavi před povodní

Obr. 11. Křtiny – část souboru zvonů Obr. 6.

Obr. 2.

Asten – odlévání zvonu I

Expozice firmy Manoušek na FOND-EXu 1983 Obr. 12. Křtiny – detail autorských značek (pořadí shora: Rudolf M., Petr M., Květa M.) Obr. 7.

Obr. 3.

Asten – odlévání zvonu II

Zvonařský ateliér na Zbraslavi při povodni Obr. 13. Mobilní zvonohra – celkový pohled na kamion Kostel ve Křtinách

Obr. 9.

Křtiny – zvonohra zevnitř

Zvonařská dílna v Astenu (kopie z firemního prospektu) Obr. 14. Mobilní zvonohra na Staroměstském náměstí v Praze

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

405

Z HISTORIE

Obr. 4.

Obr. 8.


Jiří Fošum

Z HISTORIE

Petr Manoušek zahájil spolupráci s firmou Eijsbouts již v 90. letech zpočátku při společné výrobě zvonoher. Po povodni v Čechách v roce 2002 mu tato firma nabídla ve svých dílnách v Astenu možnost vyrábět své vlastní zvony. Od roku 2003 dodnes tam Petr Manoušek zajíždí odlévat zvony podle svých zakázek a vlastní konstrukce i designu. Návrhy výtvarné výzdoby zvonů zpracovává sám, případně ve spolupráci s českými výtvarníky. Přitom se drží rodinné tradice moderních reliéfů, které z akustických důvodů zvony příliš nezatěžují (obr. 5). Členové odborné komise pro formovací materiály při České slévárenské společnosti navštívili během tematického zájezdu po německých a nizozemských slévárnách také muzeum zvonů a zvonoher v Astenu, které bylo před časem vytvořeno firmou Royal Eijsbouts. Expozice zahrnuje výběr historických zvonů od gotických dob po současnost a především řadu zvonoher, z nichž některé jsou během prohlídky předváděny v činnosti. Poutní kostel Jména Panny Marie ve Křtinách u Brna Jedná se o vynikající dílo Jana Blažeje Santiniho z let 1718–1750, které je geniálně usazeno na terase nad údolím Moravského krasu a má v něm vrcholný význam světlo, jeho průchod prostorem a modelace jednotlivých stavebních prvků vnitřního prostoru (obr. 8). Tato mimořádná situace si ovšem vyžaduje i odpovídající akustický doprovod zvonů. Ve zvonici kostela byla umístěna sada základních zvonů, kterou však ničily válečné události, požáry a rekvizice 1. světové války. Rudolf Manoušek starší, který se vlastně symbolicky narodil ve vesnici Habrůvka v bezprostřední blízkosti Křtin, odlil ve své slévárně v Brně-Husovicích pro křtinský kostel v roce 1933 dva větší zvony Marie a Antonín. Ty však byly v r. 1942 opět zničeny, takže syn zakladatele firmy, Rudolf Manoušek mladší v r. 1948 měl možnost zhotovit ve své zvonárně v České u Brna, těsně před jejím znárodněním, oba zvony o hmotnosti 1,7 a 1,1 t v novém provedení. Ty naštěstí dodnes spolu s menším zvonem Terezie z r. 1846 znějí z věže kostela. Duchovní správci poutního kostela i místní farníci již ve 30. letech snili o zřízení zvonohry, která by tam zvláště při mariánských poutích a svátcích obohacovala genia loci. K realizaci bylo možno přistoupit až po r. 1990, kdy bylo dohodnuto připravit 15 zvonů o hmotnosti 34 až 364 kg, jejichž konstrukci navrhl Petr Manoušek. V r. 1999 začala jeho matka, sochařka Květa Manoušková pracovat na jejich výtvarné výzdobě. Každý zvon dostal vlastní jméno, figurální nebo portrétní reliéf a donační nápis. V červnu 2002 byla již připravena řada forem z celkové kolekce zvonů i jejich vosková výtvarná výzdoba. Srpnová povodeň však ve Zbraslavi zničila nejen hotové formy, ale také sádrové negativy pro voskové odlitky výtvarné výzdoby. Naštěstí se v domácím ateliéru zachovaly původní kresby Květy Manouškové a podle nich bylo možné jednotlivé prvky postupně rekonstruovat. Po dohodě s firmou Eijsbouts bylo na sklonku r. 2003 v Astenu postaveno znovu patnáct forem křtinských zvonů a začátkem roku 2004 zdárně odlito. V květnu byly zvony převezeny do Belgie k partnerské firmě Clock-O-Matic, která na zakázku vyrobila elektrická bicí kladiva a dodala řídicí počítač. Patnáctičlenná zvonohra byla ve Křtinách slavnostně posvěcena papežským nunciem Giovannim Coppou v říjnu 2004. Byla umístěna v chrámových ambitech v subtilní ocelové konstrukci, která dává vyniknout pohledu na zvony zevnitř i zvenku a navíc je příznivá šíření více než 80 zvolených melodií do údolí pod chrámem (obr. 9, 10, 11 a 12). V průběhu roku 2005 si místní děkan Prnka vyžádal

406

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

rozšíření zvonohry o dalších 12 zvonů. V listopadu 2007 se tak se svými 27 zvony stala největším nástrojem svého druhu v České republice, když svou celkovou hmotností 2447 kg předčí slavnou Loretánskou zvonohru v Praze. V roce 2010 byl soubor doplněn ještě dalšími zvony, takže dnes má nástroj s 33 zvony hudební rozsah ais1 – fis 4. Pražská mobilní zvonohra Zvonohra je v podstatě hudebním nástrojem, ve kterém je melodie prezentovaných skladeb vytvářena sadou velmi přesně vyladěných zvonů a zvonků. Firma R. Manoušek postavila v 1. polovině 20. století v Čechách a na Moravě dvě velké zvonohry, zničené válečnou rekvizicí, takže nakonec zůstával pouze historický nástroj v pražské Loretě. V západní Evropě, především v Nizozemsku a Belgii, má prakticky každé město svou vlastní zvonohru. V České republice sice v posledních desetiletích vzniklo několik nových zvonoher, ale jejich počet zdaleka neodpovídá potřebám a možnostem, které přináší jejich pravidelné provozování. Proto se Petr Manoušek rozhodl ve spolupráci s nizozemskými a belgickými partnery v letech 1999 až 2001 postavit originální českou pojízdnou zvonohru, jednu z největších na světě. Výtvarnou výzdobu 57 zvonů vytvořila paní Květoslava Manoušková. Největší zvon váží 860 kg, nejmenší 5 kg, zvony o celkové hmotnosti 4950 kg jsou umístěny ve speciálním rámu upevněném na silném kamionu (obr. 13). Prvně tato Manouškova zvonohra zazněla na veřejnosti v září 2001 v pražské oboře Hvězda. Od té doby dodnes na ni hrálo přes 80 světových virtuozů-carillonerů po celé České republice a v řadách evropských zemí na několika stovkách koncertů (obr. 14 a 15). K unikátním patří koncert na zlaté svatbě belgického krále Alberta v Královském paláci v Bruselu v srpnu 2009. Nejvýznamnějším českým hráčem na zvonohru je varhaník, skladatel, hudební pedagog a kampanolog Radek Rejšek (obr. 16). Nové zvony pro kostely a stavby s mimořádnou architekturou K nejcennějším sakrálním architekturám v českých zemích patří bezesporu kostely projektované Janem Blažejem Santinim. Kromě výše uvedené kolekce zvonů největší české současné pevné zvonohry ve Křtinách u Brna vybavil Petr Manoušek novými zvony i kostel Panny Marie Vítězné na pražské Bílé Hoře. V letošním roce byly instalovány také 3 nové zvony v poutním kostele sv. Jana Nepomuckého na Zelené Hoře u Žďáru nad Sázavou (obr. 17). Z pražských kostelů v 90. letech dostává od Manoušků nový zvon s reliéfem Piety gotický kostel Panny Marie před Týnem, Barvitiův kostel sv. Václava na Smíchově a Plečnikův kostel Nejsvětějšího Srdce Páně na Vinohradech. V r. 2011 pak dodali 3 nové zvony pro funkcionalistický Husův sbor od Pavla Janáka na Vinohradech (obr. 18 a 19). Zvony jsou zde upevněny pod stropem jednotlivých podlaží na zvláštních ocelových závěsech. Rozeznívají se pomocí elektromagnetických bicích kladiv, řízených počítačem. Kromě klasického zvonění tak zvony mohou odbíjet i hodinové údery. Firma Manoušek připravuje také řadu zvonů pro unikátní zvonohru (50 zvonů) ve věži Sboru kněze Ambrože od Josefa Gočára v Hradci Králové. Při úpravách Jindřišské věže v Praze umístil Petr Manoušek na Mockerově půdě zvonohru pro vnitřní poslech, hrající písně s pražskými motivy a při rekonstrukci Malostranské besedy zase zvon fixně upevněný ke krovu s elektromagnetickým bicím kladivem uvnitř.


Jiří Fošum

Obr. 23. Plzeň – forma zvonu Bartoloměj v Astenu I

Obr. 15. Mobilní zvonohra – hra na klaviatuře zvonohry

Obr. 19. Jeden ze zvonů Husova sboru v Praze na Vinohradech

Obr. 20. Loreta Praha – věž se zvonohrou Obr. 24. Plzeň – forma zvonu Bartoloměj II

Obr. 16. Radek Rejšek a Petr Manoušek před zvonohrou v Táboře v roce 2015

Obr. 21. Loreta Praha – restaurované zvony Obr. 17. Zvon Vojtěch pro Zelenou Horu Obr. 25. Plzeň – zvon Bartoloměj ve věži

Obr. 22. Plzeň – věž katedrály sv. Bartoloměje

Z HISTORIE

Obr. 18. Husův sbor v Praze na Vinohradech (pohled na věž)

Obr. 26. Plzeň – sada zvonů ve věži

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10

407


Z HISTORIE

Jiří Fošum

R e ko n s t r u kc e a o p rav y h i s t o r i c k ýc h z vo n ů a j e j i c h p ří s l u š e n s t v í

Z vo ny p r o ka t e d rá l u s v. B a r t o l o m ě j e v Pl z n i

Rodinná zvonařská firma má od počátku své existence kromě výroby nových zvonů ve své základní činnosti zahrnuto i restaurování a opravy nejcennějších historických zvonů a jejich příslušenství. V této činnosti zdárně pokračuje i Petr Manoušek. Tak byla např. velká část starých zvonů předních pražských kostelů v posledních desetiletích restaurována osvědčenými firemními postupy. K nejvýraznějším akcím tohoto druhu patří bezesporu důkladná obnova zvonohry v Loretě, původně pocházející z dílny holandského mistra Claudia Fremyho z r. 1694 (obr. 20). Zvonohra sestává z 30 zvonů a zvonků, které jsou ovládány jednak tradičním hodinovým strojem a hracím bubnem, jednak klaviaturou umístěnou přímo ve věži u zvonohry. Automatické hrací zařízení přehrává v pravidelném časovém odstupu mariánskou píseň „Tisíckrát pozdravujeme Tebe“. V roce 1994 byly všechny zvony sejmuty a opraveny a dva z nich o hmotnosti 140 a 90 kg znovu odlity, při respektování původního profilu i šestiramenné koruny se zdobenými rameny. Výtvarné řešení povrchu uvedených dvou zvonů provedla Květoslava Manoušková. Před opětovnou instalací byly vyměněny také dřevěné trámy, na nichž jsou zvony zavěšeny. Všechny zvony byly seřízeny tak, aby jejich harmonie byla co nejčistší, pokud to dovoluje jejich původní provedení ze 17. století (obr. 21). Byla rovněž obnovena hra při využití klaviatury, takže zkušení carilloneři zde při slavnostních příležitostech koncertují. Z rodinných tradic vycházela i výjimečná oprava městského zvonu Maria Hilf z roku 1419 ze šumavského Vimperka. Zvon byl ohrožen puknutím vzhledem k silnému zeslabení věnce. V r. 2010 byl odvezen do Astenu a chybějící zvonovina byla po celém obvodu navařena do původní síly. Zvon dostává novou patinu, novou dřevěnou hlavici a kované srdce. Od října 2010 jeho hlas spolu s novým zvonem od Petra Manouška znovu zaznívá z vimperské věže. V červnu r. 2002 prasklo srdce největšího českého zvonu Zikmund na věži katedrály sv. Víta v Praze. Zvonárna přislíbila opatření nového srdce nejpozději do svátku sv. Václava toho roku. Ve Žďárských strojírnách byl odlit potřebný ingot z měkké oceli, vykován do základního tvaru srdce zvonu a podle Manouškových dispozic dílo dokončil Vratislav Hrubý ve své kovárně v Řevnicích. Přesně podle původního slibu pak 28. září 2002 z věže katedrály sv. Víta zazněl zvon Zikmund se svým novým srdcem. V roce 2008 proběhlo celkové restaurování velkého historického zvonu Augustin pro Bílou věž při katedrále sv. Ducha v Hradci Králové, včetně opravy jeho srdce.

Kostel sv. Bartoloměje byl postaven v gotickém slohu během 14. století původně jako děkanský. Katedrálou se stal v roce 1993, ve kterém byla založena Plzeňská diecéze. Charakteristická je jeho věž, která je svou výškou 102,2 m největší v České republice (obr. 22). Od 15. století se zde vzhledem k požáru v r. 1835 a rekvizicím během dvou světových válek postupně vystřídaly 4 série pozoruhodných zvonů. Dvě předposlední sady byly dílem německého zvonařského rodu Pernerů z Plzně a Českých Budějovic z let 1835 a 1931. Od poslední rekvizice v r. 1942 čekala tedy věž sv. Bartoloměje na nové zvony do dnešních dnů. Ty zhotovil Petr Manoušek v Astenu v letech 2013–2014. Výtvarnou výzdobu nových zvonů vytvořil řezbář Jiří Špinka. Čtveřice zvonů: Bartoloměj (4806 kg), Hroznata (2784 kg), Jan Nepomucký (1637 kg) a Marie (1131 kg) na věži doplnila menší zvon Prokop z r. 1835. Všechny tyto zvony poprvé společně zazněly 17. ledna 2015 při otevření roku, kdy se Plzeň stala evropským hlavním městem kultury (obr. 23, 24, 25 a 26).

International Exhibition on HARDWARE & HAND TOOLS 2016

EUROMOLD 2016

Te r m í n ko n á n í : 3 0 . 11. – 3. 12. 2016 M í s t o ko n á n í : H o Či M i n o v o M ě s to, V i e t n a m B l i ž š í i n f o r m a c e : w w w.v i e t n a m e x p o.co m .v n /e n

Z ávě r Petr Manoušek navazuje na tradici význačného českého zvonařského rodu. Od 80. let minulého století převzal nejprve postupně řízení zvonařského ateliéru ve Zbraslavi na okraji Prahy, po ničivé povodni r. 2002 pak realizuje své zvony v dílnách světové firmy Eijsbouts v nizozemském Astenu. Kromě toho pokračuje v péči o české historické zvony, jejich restaurování a opravy. Se svou unikátní mobilní zvonohrou uspořádal ve vlasti i v různých zemích Evropy stovky pozoruhodných koncertů. Tím vším stále výrazně podporuje šíření nezaměnitelného přínosu zvonů pro světovou kulturu a humanitu. L i t e ra t u ra [1]

FOŠUM, J.; P. JUNGMANNOVÁ: Historie zvonů rodiny Manoušků v českobudějovicke diecezi. Slévárenství, 2015, 63(11–12), 449–454. ISSN 0037-6825.

Poděkování. Děkuji tímto panu Petru Manouškovi za zapůjčení řady firemních materiálů, z nichž jsem čerpal, i za poskytnutí většiny zde publikovaných fotografií.

Te r m í n ko n á n í : 6 . – 9. 12. 2016 M í s t o ko n á n í : D ü s s e l d o r f, N ě m e c ko B l i ž š í i n f o r m a c e : w w w.e u r o m o l d .co m

Alucast 2016

Konference VDI – slévárenství ve výrobě motorů

Te r m í n ko n á n í : 1. –3. 12. 2016 M í s t o ko n á n í : B a n g a l o r e, I n d i e B l i ž š í i n f o r m a c e : w w w. a l u c a s t 2016 .co m

Te r m í n ko n á n í : 1. –2. 2. 2017 M í s t o ko n á n í : M a g d e b u r g , N ě m e c ko B l i ž š í i n f o r m a c e : w w w.v d i - w i s s e n s fo r u m .d e

408

S l é vá re ns t v í . L X I V . z á ř í – ř í j e n 2016 . 9 –10


VYTVÁŘEJTE BUDOUCNOST!

more than foundry ry ust

ochemical in r t d pe

power indus try ing shipp indus

try

omotive ind t u u a

y str

hinery ind mac u

ry

y str

mining indust

railway indust

ry

e

et furnitu stre r

Simulace slévárenských procesů je zaměřena na snížení spotřeby energie, množství vstupních surovin a tudíž i vlivu Vaší slévárny na životní prostředí. Zvyšující se nároky na kvalitu vyžadují stále vyšší flexibilitu a potřebu rychlejších rozhodnutí z Vaší strany. Splnění těchto podmínek závisí na technicky a ekonomicky příznivých řešeních. Optimalizace skutečnosti – to je oblast, kde MAGMA5 ukáže svou sílu.

Ernst Leopold s.r.o. | Gellhornova 2242/18 | Blansko 678 01 | www.ernstleopold.cz

MAGMA GmbH K Vinici 1256 53002, Pardubice Czech Republic +420 773 154 664 p.kotas@magmasoft.cz www.magmasoft.de


PÍST Y

A KOMORY

PRO TLAKOVÉ LITÍ

O TERM

A APRET

ST ŘIH OST

R

HLAV

IKO VÝ

Č

CH

LI

SO

KŮ DLIT O E C

NA

I OD VYH

T ČIŠ „ T

Čtěte dál!

JET-COOLING

KY ČLÁN

FI RA

ŠKOLENÍ

PR AC OVÁ

Y

PORAD ENST VÍ

LITINY

IK TŘ

LN PE E T

Najdete nás na nové adrese: ŠEBESTA-služby slévárnám s.r.o., Pražská 150, 642 00 Brno-Bosonohy, t: +420 545 213 699, info@sebestasro.cz

53. Slévárenské dny ® – vybrané přednášky

Váš partner ve světě slévárenství Firma ŠEBESTA – služby slévárnám s.r.o. poskytuje servis a podporu v oblasti slévárenství od roku 1992. Za dobu existence naší společnosti jsme se spojili s mnoha silnými partnery z řad nejlepších zahraničních výrobců spotřebních materiálů, zařízení a celých technologických celků pro slévárny železných i neželezných kovů. Naše spolupráce se zákazníky přináší Vaši spokojenost, což je naším prvotním cílem. Touto cestou Vám děkujeme za projevenou přízeň a přejeme Vám úspěchy na poli profesním i osobním!

9–10/2016

Kouř z COLD BOXU?

PO S

GIC KÉ PRE PAR ÁT

PŘ E D S

S OPO R K MI

TU RN ÍC

O VÝ CH HLA V

YS T ÉMY

ĚN Í

ME

TA LU R

CÍ S

UK

E OVC

ÍP TĚN ČIŠ

VL N

OS TŘ IK

ZAV ÁŽE

MA ZÁ NÍ PÍS YA TŮ PA ST Y

HO DLI TKŮ

ICE TAVÍCÍ PECE ZPR TRYSK VACÍ STAN O ACO Ň Y L A P Č D R E VÁN O Í T P S ÍSTŮ E J ÍT É O V ŘÍS TR O S E C A F L O R E R Í K P E M ICÍ EK TEM IMPRE ŘI Y PŘ L Á S I Í R TR GNA E C T Í A OJ Ř ČNÍ ÉM E LIN MĚ ICK N Á V Í O P D E E C L Í K M S T Y A Y A V R Í R O CÍ K T KE ELÍM UL Á NIP KY A M OJE

E

ÉZ

JE

PE C

SLÉVÁRENSTVÍ č. 9 – 10/ 2016

SE P ARÁ T OR

ÍC ĚŘ

O TR S Í Ř ÍP

PO ST

M

DÁV KO V ACÍ

Slevarenstvi 9-10 2016  
Slevarenstvi 9-10 2016