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

Page 14

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.

Profile for INA SPORT spol. s r.o.

Slevarenstvi 9-10 2016  

Slevarenstvi 9-10 2016  

Profile for inasport