Odlewnictwo Współczesne - Polska i Świat

ODLEWNICTWO WSPÓŁCZESNE POLSKA I ŚWIAT MODERN FOUNDRY POLAND AND THE WORLD

Energia wiatrowa, rozwój energetyki odnawialnej w kraju i na świecie.

Znaczenie odlewów w energetyce odnawialnej.

1

2/2010 ISSN 1898-7257

Kwartalnik naukowo-techniczny Rocznik 3, nr 2/2010 BADANIA I STUDIA

STUDIES AND RESEARCH

Elżbieta Smoluchowska, Zbigniew Stefański: Energia wiatrowa, rozwój energetyki odnawialnej w kraju i na świecie. Znaczenie odlewów w energetyce odnawialnej (cz. I).................................................... 3

Elżbieta Smoluchowska, Zbigniew Stefański: Renewable energy development in Poland and in the world. The importance of castings in renewable energy..................... 3

INFORMACJA NA

SCIENTIFIC INFORMATION

NAUKOWO-TECHNICZ-

AND

TECHNICAL

Wybór informacji z czasopism naukowo-technicznych................................................ 9

A choice of information from the scientific and technical journals.................................... 9

SZKOLENIA – KONFERENCJE – SEMINARIA – SPOTKANIA

TRAINING – CONFERENCES SEMINARS – MEETINGS

III Międzynarodowa Konferencja pt: „Innowacje w odlewnictwie ciśnieniowym”............. 50

3rd International Conference on „Innovations in Die Casting Industry” ......................... 50

27. Międzynarodowa Konferencja „European Heritage”.............................................. 51

27th International Conference on „European Heritage”.............................................. 51

Międzynarodowe Targi Poznańskie ITM 2010 ... ........................................................... 53

ITM 2010 Poznań International Fair........... 53

XI konferencja z cyklu Rzemiosło artystyczne i wzornictwo w Polsce pt. „Dawne i nowsze odlewnictwo w Polsce – wyroby żeliwne i inne”.... ........................................................... 53

11th Conference in the series Crafts and Design in Poland “The old and modern casting art in Poland - iron castings and other products”.....................................................53

–

FROM THE HISTORY OF FOUNDING

Z HISTORII ODLEWNICTWA Krokosz Jacek, Gil Andrzej, Pabis Rafał: Przykłady wykorzystania skanera 3d w archeologii ........................................................... 57

Krokosz Jacek, Gil Andrzej, Pabis Rafał: Examples of 3D scanner application in archaeology........................................... 57

PUBLIKACJE

PUBLICATIONS

Wydawnictwa........................................ 61

Publications.......................................... 61

Zapowiedzi wydawnicze.......................... 62

Publishing announcements...................... 62

1

Wydawca: INSTYTUT ODLEWNICTWA w Krakowie

REDAKTOR NACZELNY: Andrzej BALIŃSKI

ZESPÓŁ REDAKCYJNY: Jerzy J. SOBCZAK, Jerzy TYBULCZUK, Joanna MADEJ, Marta KONIECZNA, Patrycja RUMIŃSKA RADA PROGRAMOWA: Zbigniew RONDUDA (Przewodniczący), Mariusz HOLTZER (Z-ca Przewodniczącego), Tadeusz BOGACZ, Józef DAŃKO, Zbigniew GÓRNY, Adam TABOR, Andrzej JOPKIEWICZ, Janusz MIKLASZEWSKI, Mariusz URBANOWICZ

ADRES REDAKCJI: „Odlewnictwo Współczesne – Polska i Świat” 30-418 Kraków, ul. Zakopiańska 73 tel. (012) 26-18-381, fax. (012) 26-60-870 http://www.iod.krakow.pl e-mail: jmadej@iod.krakow.pl

WSZELKIE PRAWA ZASTRZEŻONE Żadna część czasopisma nie może być powielana czy rozpowszechniana bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich.

Printed in Poland ISSN 1898-7257

2

Badania i studia

Energia wiatrowa, rozwój energetyki odnawialnej w kraju i na świecie. Znaczenie odlewów w energetyce odnawialnej (cz. I).

Smoluchowska Elżbieta, Stefański Zbigniew *Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

Artykuł opracowano na podstawie analizy zebranych materiałów literaturowych dotyczących rozwoju energetyki odnawialnej w kraju i na świecie. Wykonana analiza stanowiła jedno z zadań projektu „foresight technologii odlewniczych w kontekście energii do 2030 r.”, realizowanego w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego jako Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka, 2007–2013 w Instytucie Odlewnictwa w Krakowie (koordynator i główny wykonawca).

W artykule przedstawiono istotniejsze informacje związane z rozwojem energetyki odnawialnej w kraju i na świecie, szczególnie energii wiatrowej, na przestrzeni ostatnich lat, a także perspektywę rozwoju sposobu jej pozyskiwania w latach następnych. Nawiązując do przewidywanego rozwoju tej dziedziny przedstawiono również znaczenie odlewów niezbędnych w urządzeniach energetycznych oraz perspektywę rozwoju ich produkcji dla potrzeb tego przemysłu.

nia technologii duże nakłady finansowe.

Powoduje to spadek kosztu pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych.

Na rysunku 1 pokazano strukturę wykorzystania energii odnawialnej na świecie, w krajach rozwijających się, UE i innych wiodących krajach w roku 2008 [1].

Rys. 1. Struktura wykorzystania energii odnawialnej na świecie, w krajach rozwijających się, UE i innych do roku 2008

Wprowadzenie Na rysunku 2 pokazano strukturę wykorzystania różnych rodzajów energii w Niemczech w roku 2006 [2], a także udział w niej energii odnawialnej wynoszącej 12%, wraz z jej podziałem na rodzaje alternatywnych metod jej pozyskiwania z różnych źródeł odnawialnych. Jak widać z wykresu po prawej stronie największy udział wśród źródeł odnawialnych w roku 2006 stanowiła energia pozyskiwana z wiatru, było to aż 42%.

W świetle wyczerpujących się zasobów naturalnych, rosnących cen paliw kopalnych oraz coraz większej świadomości ekologicznej - rosnącą popularność zyskują alternatywne źródła energii. Do źródeł takich można zaliczyć energię otrzymywaną m.in. ze słońca, wiatru, wody oraz biomasy. Wiele państw poszukuje nowych rozwiązań w sektorze energetycznym, przeznaczając na badania i udoskonale-

3

Odlewnictwo Współczesne

En. atomowa

Gaz ziemny

Woda

Wiatr

En. Odnawialna 12%

Pozostałe

Biomasa

Węg. brunatny Węg. kamienny

Pozostałe

Biogaz En. słoneczna

Rys. 2. Struktura wykorzystania energii (elektrycznej) w Niemczech w roku 2006 (Źródła:BTM, Stowarzyszenie ds. energii wiatrowej, Enercon, Nordex, VDEW, dpa) [2] Po lewej: Udział energii odnawialnych w całkowitej ilości wytwarzanej energii Po prawej: Udział różnego rodzaju alternatywnych metod pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych

Na rysunku 3 pokazano strukturę wykorzystania energii w Polsce w roku 2007, w tym także odnawialnej. Jak wynika z przedstawionych danych energia odnawialna stanowiła wielkość 2,9%, a więc jest to znikoma wielkość w stosunku do przodujących w tej dziedzinie krajów. [3]

Rys. 4. Produkcja energii elektrycznej w (MWh) w Polsce przez poszczególne technologie odnawialnych źródeł energii w latach 2005–2009. Współspalanie – proces, w którym energia wytwarzana jest ze spalania tradycyjnych paliw wraz z odpadami w celu ich unieszkodliwienia. Źródło: Opracowanie PSEW na podstawie danych URE. Stan na 14.01.2010

Energia odnawialna staje się dochodowym biznesem. Szacuje się, że w roku 2007 na świecie inwestycje w energię i ciepło pozyskiwane ze źródeł odnawialnych (z wyłączeniem dużych elektrowni wodnych) osiągnęły wartość 71 mld USD, z czego 47% zainwestowano energię wiatrową, 30% w energię słoneczną, 4 mld na produkcję biopaliw i co najmniej 16 mld USD na działalność badawczo-rozwojową.

Sumarycznie daje to kwotę ponad 100 mld USD zainwestowane w ciągu roku w przemysł związany z energetyką odnawialną [3]. Kraje które najwięcej zainwestowały

Rys. 3. Struktura energii odnawialnej w Polsce wg danych na koniec 2007 roku

Na rysunku 4 pokazano produkcję energii elektrycznej w Polsce w latach 2005 do 2009 w rozbiciu na rodzaj technologii produkcji [4].

4

Odlewnictwo Współczesne

w odnawialne źródła energii w 2007 roku to Niemcy, Chiny, Stany Zjednoczone, Hiszpania, Japonia i Indie.

Według szacunków generalnego Dyrektoriatu Energii i Transportu Komisji Europejskiej zapotrzebowanie na energię na terenie UE do 2030 roku wzrośnie o około 11% w porównaniu z rokiem 2005 [3].

Coraz większą rolę w wytwarzaniu energii będą odgrywały odnawialne źródła energii.

Wzrost produkcji energii w roku 2030 w porównaniu z rokiem 2005 szacowany jest na 35%, a preferowanymi źródłami energii będzie energetyka odnawialna, gaz ziemny i paliwa stałe. Udział źródeł odnawialnych w roku 2010 spodziewany jest na poziomie 17,4%, w roku 2020 – 20%, a w roku 2030 - 23% [3]. Prognoza udziału poszczególnych rodzajów energetyki została przedstawiona na rysunku 5. Schemat obrazuje poważny wzrost znaczenia energii wiatrowej i pozyskiwanej z biomasy, niewielki wzrost w obszarze energii słonecznej i geotermalnej oraz minimalny spadek udziału hydroelektrowni.

na ten cel środków finansowych. Na kolejnych miejscach zostały sklasyfikowane instalacje wykorzystujące gaz i energie słoneczną. Według danych opublikowanych w Word Wind Energy Report 2008 [5] całkowita moc zainstalowanych na świecie turbin wiatrowych osiągnęła w roku 2008 - 121 188 MW (rys. 6.). W porównaniu do roku 2005 ilość uzyskanej energii z tego źródła wzrosła o prawie 50%.

Rys. 6. Łączna moc turbin wiatrowych zainstalowanych na świecie w latach 1997 do 2008 wraz z prognozą na lata 2009 i 2010.

Na rysunku 7 pokazano moc zainstalowanych turbin wiatrowych w latach 2007 i 2008 przez 10 wiodących krajów.

Rys. 5. Prognoza udziału poszczególnych rodzajów energii w tym także odnawialnych w całkowitej produkcji energii elektrycznej (obszar UE)

Energia wiatrowa jej rozwój na świecie, w Europie i w Polsce.

Najważniejszym sektorem energetyki odnawialnej od roku 2008 jest energetyka wiatrowa, zarówno pod względem zainstalowanej mocy jak i przeznaczanych

Rys. 7. Porównanie ilości energii elektrycznej uzyskiwanej przez elektrownie wiatrowe w latach 2007 i 2008 przez kraje wiodące

5

Odlewnictwo Współczesne

Z danych zawartych na rysunku 7 wynika, że wiodącymi producentami energii wiatrowej w Ameryce są Stany Zjednoczone, w Azji Chiny i Indie, a w Europie Niemcy i Hiszpanie.

Pomimo stosunkowo wysokich kosztów, związanych głównie z cenami materiałów i surowców do budowy turbin wiatrowych, przemysł światowy przyszłość energetyki wiąże właśnie z sektorem energetyki wiatrowej, efektem czego jest ciągłe udoskonalanie istniejących technologii. Mając to na względzie oraz na podstawie analiz energetycznych i rynkowych WWEA [5] przewiduje, że energetyka wiatrowa na świecie będzie się nadal dynamicznie rozwijała. Prognozę rozwoju energetyki wiatrowej na świecie przedstawiono na rysunku 8.

Rys. 9. Wzrost zatrudnienia wynikający ze wzrostu produkcji elementów elektrowni wiatrowych na świecie do 2020 roku

Badania przeprowadzone przez EWEA [6] wskazują, ze sektor energetyki wiatrowej w 2008 roku odpowiadał za co najmniej 160 000 bezpośrednio zatrudnionych w całej Europie. Najwięcej, bo ok.

38 tys. miejsc pracy przypadało na Niemcy, ok. 23,5 tys. na Danię, ok. 20,5 tys. na Hiszpanię. Na rysunku 10. przedstawiono bezpośrednie zatrudnienie w sektorze energetyki wiatrowej w Europie.

Rys. 8. Prognoza uzyskania energii elektrycznej przez elektrownie wiatrowe do 2020 roku

Fundamentalną korzyścią rozwoju energetyki wiatrowej jest wzrost miejsc pracy, wynikający ze wzrostu produkcji elementów instalacji służących do wykorzystania energii wiatru. W ciągu zaledwie 3 lat sektor energetyki wiatrowej podwoił ilość pracowników z 235 000 w roku 2005 do 440 000 w roku 2008 (rys. 9).

Rys. 10. Bezpośrednie zatrudnienie w sektorze energetyki wiatrowej w Europie

6

Odlewnictwo Współczesne

Na rysunku 11 pokazano porównanie mocy zainstalowanych turbin wiatrowych na świecie i w krajach UE. [6]

Na tle krajów europejskich, zwłaszcza tak zaawansowanych ze względu na stopień wykorzystania odnawialnych źródeł energii jak Niemcy, Hiszpania czy Dania, Polska jest krajem, który dopiero zaczyna swoją przygodę z energetyką wiatrową. Przed 2000 rokiem praktycznie nie wykorzystywano tego źródła energii.

Duże obszary kraju o sprzyjającej prędkości wiatru (5,5-7,7 m/s na wysokości 50 m) czynią Polskę jedną z najbardziej atrakcyjnych lokalizacji farm wiatrowych w Europie. Znacznie rośnie także zainteresowanie firm krajowych i zagranicznych realizowaniem projektów związanych z energetyką wiatrową.

Według szacunków Polskiego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej [6] na rynku krajowym działa obecnie ponad 100 podmiotów zajmujących się przygotowywaniem projektów wiatrowych lub pozyskiwaniem terenów inwestycyjnych – podwykonawców zajmujących się rozwojem farm wiatrowych oraz ekspertów wykonujących opracowania środowiskowe, energetyczne, projektantów i wykonawców urządzeń.

W ostatnich latach miał miejsce znaczący wzrost zainstalowanych mocy farm wiatrowych w Polsce, który pomiędzy 2000 rokiem, a IX 2009 – zwiększył się ponad 166 razy. O dynamicznym rozwoju świadczy też fakt przyłączenia urządzeń o łącznej mocy 206 MW pomiędzy 2007, a 2008 rokiem. Wartość zainstalowanej w Polsce mocy farm wiatrowych w poszczególnych latach przedstawia się następująco:

Rys. 11. Łączna moc zainstalowanych turbin wiatrowych na świecie w latach 1998–2008.

Kolejny analizowany parametr to moc elektrowni wiatrowych i inwestycje z tym związane. W Europie w elektrownie wiatrowe do roku 2009 najwięcej zainwestowały Niemcy. Moc wszystkich wybudowanych w Niemczech urządzeń pod koniec 2008 roku wynosiła 23 903 MW. Uwzględniając zbliżone warunki wietrzności w Polsce, pokazuje to niewykorzystany potencjał naszego kraju. Na drugim miejscu znalazła się Hiszpania z łączną mocą zainstalowaną wynoszącą 16 740 MW. Całkowite zainstalowane moce elektrowni wiatrowych w Europie na koniec 2008 roku pokazano na rysunku 12 [6].

Odzwierciedleniem rosnącej mocy wybudowanych urządzeń jest produkcja energii elektrycznej, która w roku 2008 przekroczyła 790 MW.

Rys. 12. Całkowite zainstalowane moce elektrowni wiatrowych w Europie na koniec 2008 roku

7

Odlewnictwo Współczesne

Najważniejsze wnioski wynikające z Raportu Polskiego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej [7]: -- w 2020 roku elektrownie wiatrowe w Polsce będą najtańszym odnawialnym źródłem energii elektrycznej -technologią, w której koszty produkcji energii będą porównywalne z kosztami produkcji energii elektrycznej w funkcjonujących elektrowniach jądrowych; -- prognoza rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce przewiduje zainstalowanie mocy wynoszącej ok. 13 GWe (13 GW mocy elektrycznej) w 2020 roku, w tym 11 GWe w lądowych farmach wiatrowych, 1,5 GW w morskich farmach wiatrowych oraz 600 MW w małych elektrowniach wiatrowych; -- udział elektrowni wiatrowych w produkcji energii elektrycznej będzie szybko wzrastać, do 24% w 2020 roku i prawie 45% w roku 2030; -- prognozowany jest wzrost liczby zatrudnionych w energetyce wiatrowej z ponad 2000 osób w 2008 roku do 66 tysięcy w 2020; -- rozwój energetyki wiatrowej wpłynie na lokalna aktywizację gospodarczą.

W 2020 roku do kas gminnych z tytułu podatku od nieruchomości może wpłynąć nawet 212 mln zł/rok, to jest około 2% wszystkich przychodów własnych gmin wiejskich, a w gminach o korzystnych warunkach wietrzności nawet o 17%); -- energetyka wiatrowa wniesie istotny wkład w realizację Dyrektywy 2009/28/WE w perspektywie 2020 r.

Przy prognozowanym w niniejszym raporcie osiągnięciu przez Polskę 21% udziału wyprodukowanej zielonej energii w zużyciu energii finalnej brutto w 2020 roku, energetyka wiatrowa dostarczyłaby 14,5 % całości energii z odnawialnych źródeł energii (OZE); -- udział energetyki wiatrowej w zużyciu zielonej energii elektrycznej może wzrosnąć z obecnych ok. 15% do ponad 62% w 2020 r., a jej udział w zużyciu energii finalnej brutto może osiągnąć 3,8%.

Na rysunku 13 przedstawiono przewidywany wzrost łącznej mocy elektrowni wiatrowych w Polsce, planowanych do zainstalowania w latach 2010–2020 w rozbiciu na elektrownie lądowe i morskie [7].

Rys. 13. Przyrost mocy elektrowni wiatrowych w Polsce do 2020 roku

Na rysunku 14 przedstawiono prognozowaną liczbę miejsc pracy w polskim sektorze energetyki wiatrowej do 2020 roku [7].

Rys. 14. Prognozowana skumulowana liczba miejsc pracy w polskim sektorze energetyki wiatrowej w latach 2010–2020

8

Informacja naukowo-techniczna

WYBÓR INFORMACJI Z CZASOPISM NAUKOWO-TECHNICZNYCH 01. ZAGANIENIA OGÓLNE

Drogi stworzenia rentownej produkcji odlewniczej w zakładach produkcji maszyn.

Lit. Proiz. 2008, nr 5, s. 24–28

Rozwój energetyki odnawialnej szansą dla przemysłu odlewniczego Prz. Odl. T. 59, 2009, nr 5–6, s. 290–293

Z praktyki wiadomo, że długotrwałe niedociążenia maszyn i urządzeń odlewniczych prowadzą do ich samoistnego zniszczenia. Wymieniono podstawowe oznaki degradacji urządzeń przy ich niedociążeniu. Powstaje paradoksalna sytuacja. Istnieje pojemny, otwarty rynek odlewów, widoczny nadmiar mocy dla ich produkcji i stałe niedociążenia przemysłu. Zaczyna się pojawiać opinia o braku perspektyw dla przemysłu odlewniczego w zakładach budowy maszyn. Wybiórcza analiza wykazała, że wydziały odlewnicze mają przestarzałe oprzyrządowanie. W ostatnich dziesięciu latach w krajach uprzemysłowionych zaszły w dziedzinie odlewnictwa rewolucyjne zmiany. Nadały one odlewniom inne oblicze, zwłaszcza w dziedzinie bhp i ochrony środowiska. Zastosowanie oprzyrządowania o bardzo dobrej jakości wydaje się być jedynie słuszną drogą dla zachowania konkurencyjnej pozycji na rynku rosyjskim. Dotyczy to produkcji jednostkowej i małoseryjnej odlewów żeliwnych i staliwnych. Następnie w artykule określa się możliwą drogę stworzenia produkcji jakościowych odlewów na przykładzie zachodnioeuropejskiej firmy „Omega” w Wielkiej Brytanii. Dzisiaj stosuje się dwa rodzaje linii produkcyjnej: karuzela i konwejer (fast loop). Przedstawiono podstawowe dane techniczne jakie mogą służyć dla doboru jednego z tych rozwiązań.

Scharakteryzowano poszczególne etapy produkcji na tych liniach.

W związku z koniecznością ograniczenia emisji CO2 oraz wyczerpywaniem się zasobów paliw kopalnych, coraz większą wagę przykłada się do pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych. Unia Europejska zakłada, że do roku 2020 udział energii ze źródeł odnawialnych będzie wynosił 20%. Aby osiągnąć ten cel niezbędne są znaczne nakłady na badania i udoskonalanie technologii dla zmniejszenia kosztów jednostkowych oraz nakłady na budowę nowych jednostek. Kraje, w których inwestycje w odnawialne źródła energii w roku 2007 były największe to: Niemcy, Chiny, Stany Zjednoczone, Hiszpania, Japonia i Indie. Wydatki na cele pozyskiwania energii z odnawialnych źródeł energii w latach 1998–2007 wzrosły z 10 miliardów dolarów w 1998 r. do 117 miliardów dolarów w roku 2007. Rozwój technologii pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych ma istotny wpływ na rozwój innych gałęzi przemysłu, w tym również przemysłu odlewniczego. Planowane w najbliższych latach duże inwestycje w tym obszarze będą skutkowały tworzeniem nowych miejsc pracy, jak również rosnącym zapotrzebowaniem na odpowiedzialne, wysokiej jakości odlewy często z nowych gatunków stopów, odpornych na działanie czynników korozyjnych (woda morska) i o dobrych właściwościach mechanicznych.

9

Odlewnictwo Współczesne

Nowoczesna maszyna formierska w Meksyku.

Giesserei 2008, Jg.95, H.3, s. 88–91

Przestawienie się odlewni metali nieżelaznych na produkcję rdzeni nieorganicznych.

Giesserei Rund. 2008, Jg. 55, H. 7/8, s. 136–138, bibliogr. 7 poz., Zsfg.

Firma Küenkel Wagner (producent automatycznych linii formierskich) dostarczyła, do Meksyku do odlewni Technocast S.A. de C.V. produkującej odlewy motoryzacyjne, nowoczesną automatyczną linię formierską. W artykule podano jej krótką charakterystykę techniczną. Opisano sposób zagęszczania (zagęszczanie impulsowe z doprasowaniem). Scharakteryzowano eksploatację tej linii formierskiej w aspekcie produkcji odlewów: bloków silników i głowic cylindrów. Omówiono selektywne wybijanie form i kwestię ograniczenia dopływu zużytej masy rdzeniowej.

Na przykładzie odlewu korpusu silnika ze stopu aluminium omówiono zamianę stosowanych dotychczas rdzeni ze spoiwami organicznymi na rdzenie ze spoiwami nieorganicznymi typu „INOTEC”. W artykule omówiono także zmiany konstrukcyjne korpusu pod kątem ograniczenia liczby rdzeni. To wiąże się też z korzyścią ograniczenia emisji substancji szkodliwych podczas produkcji rdzeni.

Pośrednictwo w relacjach handlowych. Nawiązywanie dopuszczalnych relacji handlowych czy przestępczość gospodarcza.

Giesserei-Prax. 2008, nr 5, s. 163–166

Zarządzanie poborem energii elektrycznej pozwala na optymalizację procesu produkcji i poboru energii elektrycznej - Firma „Sakthi Germany” unika nagłego wzrostu poboru energii.

Giesserei 2008, Jg.95, H.3, s. 108–111

Szczególnie małe i średnie odlewnie nie chcą mieć kosztownych rynków zbytu. Sprzedaż wyrobów, względnie nawiązywanie relacji handlowych, odbywa się w tym przypadku poprzez samodzielnych pośredników, którzy mają zawarty z odlewnią samodzielny kontrakt. Wielkość kontraktu jest procentowym udziałem obrotów z działalności odlewni na danym obszarze (rynku zbytu). Jeżeli nie ma zastrzeżeń do tego sposobu postępowania to jest możliwe, że pośrednik-metodami nielegalnego postępowania spowoduje, że odlewnia stanie się dla klienta jedynym dostawcą. Jeżeli wykorzysta on w tym celu część swojego wynagrodzenia do płacenia łapówek, to spowoduje uwstecznianie się technologiczne odlewni. W artykule opisano do czego to może doprowadzić. Dotrzymanie ustalonych założeń może uchronić odlewnię i odpowiedzialnych za pracę odlewni przed kłopotami i niekorzystnymi skutkami prawnymi.

Artykuł dotyczy oszczędności energii w odlewnictwie. Scharakteryzowano produkcję odlewni Neunkirchen należącej do grupy Sakthi. Przeprowadzono analizę pracy topialni w aspekcie możliwości ograniczenia zużycia energii i optymalizacji produkcji. Realizując koncepcję regulacji zużycia energii „równoległo-dyferencyjną" udało się ograniczyć zużycie energii. Wspomniana odlewnia produkuje odlewy motoryzacyjne między innymi dla firm: Renault, Scania, BMW, Opel w ilości 90 000 t/rok. Dziennie topione jest tam 780 t metalu. Odlewnia posiada 5 pieców indukcyjnych o częstotliwości sieciowej i jeden średniej częstotliwości. Podano krótką charakterystykę tych pieców i omówiono ich eksploatację w aspekcie oszczędności energii. Podczas ich eksploatacji unika się występowania "pików poboru mocy" przez ograniczanie jednoczesnej ich pracy w momencie spustu.

Opisano zastosowanie w praktyce systemu „równoległo–dyferencyjnego”.

10

Odlewnictwo Współczesne

czenia jej zużycia. W wielu krajach przepisy z zakresu ochrony środowiska są tak rygorystyczne, że ich spełnienie wymaga niezamierzonego zwiększenia zużycia energii poprzez stosowanie energochłonnych filtrów czy urządzeń do regeneracji.

Odlewnie żeliwa i staliwa zmuszone są do ograniczania zużycia energii, aby być w dalszym ciągu konkurencyjnymi na rynku. Firma Foseco jako projektant technicznych rozwiązań dla odlewni oraz dostawca urządzeń wyszła naprzeciw tym wymogom. Omówiono energooszczędne nowoczesne piece do topienia. Przedstawiono nowoczesne rozwiązania konstrukcyjne kadzi odlewniczych, a także nowe rozwiązania techniczne układów wlewowych (z filtrami) i zasilających w aspekcie oszczędności energii. Omówiono wykorzystanie symulacji.

8. Międzynarodowy Dzień Odlewników Ciśnieniowych.

Odlewanie ciśnieniowe = kształtowanie przyszłości.

Giesserei 2008, Jg. 95, H.4, s. 74–83 Artykuł jest sprawozdaniem z międzynarodowej konferencji niemieckich odlewników ciśnieniowych, która odbyła się w dniach 11–13 marca 2008 w Centrum Targów w Norymberdze. Organizatorami tej konferencji byli: Stowarzyszenie Niemieckich Odlewników Ciśnieniowych (VDD) i Stowarzyszenie Odlewników Niemieckich (VDG). W streszczeniach artykułów zamieszczonych w tym sprawozdaniu ujęto cały cykl produkcyjny odlewania ciśnieniowego od symulacji komputerowej poczynając, poprzez topienie, urządzenia do odlewania ciśnieniowego (formy ciśnieniowe), obróbkę odlewów (w tym obróbkę cieplną i mechaniczną), pokrywanie powierzchni odlewów a na kontroli jakości kończąc. W konferencji wzięło udział 400 uczestników. W artykule zamieszczono tytuły referatów. Oto tytuły niektórych: Rozważania na temat sieci jako metoda rozwiązywania wspólnych problemów; Możliwość śledzenia zwrotnego produkcji odlewów ciśnieniowych - możliwości ustaleń w obszarze kontroli jakości; Doświadczenia w produkcji odlewów narażonych na uderzenia, odlewy ciśnieniowe ze stopów aluminium; Opracowanie nowej stali narzędziowej do pracy na gorąco przeznaczonej na formy ciśnieniowe; Kalkulacja w produkcji form ciśnieniowych. Zalety dwupłytowej maszyny ciśnieniowej Buehlera; Roboty do obróbki odlewów.

02. ZASTOSOWANIE KOMPUTERÓW W ODLEWNICWIE Symulacja procesu odlewania umożliwia wykonanie konstrukcji lekkich.

Giesserei Rund. 2008, Jg. 55, H.9/10, s. 186-189, bibliogr. 5, poz. Zsfg.

Opracowywanie konstrukcji lekkich dla przemysłu motoryzacyjnego i budowy maszyn jest dzisiaj działaniem realizowanym powszechnie. Aby w pełni wykorzystać możliwości technologii należy już we wczesnym stadium opracowywania odlewu zsynchronizować prace konstrukcyjne i procesy technologiczne wytwarzania. Tylko wówczas ma się pewność, że w przypadku odlewów (ich obszarów) podlegających znacznym obciążeniom uzyska się niezbędną, także lokalną wytrzymałość odlewu. Aby to osiągnąć konieczna jest integracja symulacji procesu wytwarzania z procesem konstruowania (CAE). Wykorzystując symulację procesu wytwarzania można określić naprężenia własne i lokalne właściwości wytrzymałościowe odlewu i przetransponować je do metody obliczeń za pomocą elementów skończonych w celu obliczenia wytrzymałości eksplo-

Efektywna energetycznie produkcja żeliwa.

Giesserei 2008, Jg. 95, H.4, s. 86–87 Artykuł dotyczy oszczędności energii w produkcji żeliwa. Koszty energii są jednym z głównych czynników kosztów odlewów. Główna część kosztów energii przypada na proces topienia metalu i transportu.

W ostatnich latach podjęto szereg prób regulacji wykorzystania energii i ograni-

11

Odlewnictwo Współczesne

atacyjnej. Bazująca na tym rozumowaniu metoda obliczeń wytrzymałości eksploatacyjnej pozwala na bardziej precyzyjne określenie (przewidzenie) właściwości, a przeprowadzona symulacja minimalizuje ryzyko nieoczekiwanych błędów podczas produkcji. Nowoczesne programy do symulacji procesu wytwarzania pozwalają przewidzieć, określić wpływ parametrów wytwarzania na jakość odlewu. Opisane w artykule przykłady pokazują jak duże możliwości daje integracja symulacji procesu wytwarzania z procesem konstruowania. Ta integracja jest kluczem do obniżania masy odlewów.

Zastosowanie szybkiego prototypowania w produkcji silników samolotowych i elementów moździerzy.

Mod. Casting 2008, Vol. 98, nr 12, s. 28–31 Opisano trzy możliwości różnego zastosowania szybkiego prototypowania w produkcji części wymagających dużej dokładności wymiarowej takich, jak: element makiety silnika samolotowego, części silnika samolotu bojowego i elementu moździerza. Odlew elementu makiety silnika samolotowego o wymiarach 19,5 x 15,5 x 9 cali i masie 8 funtów, wykonany został poprzez wyżłobienie „modelu” w masie formierskiej. Modele części silników samolotowych wykonywano metodą szybkiego prototypowania przy pomocy maszyny prototypującej typu SLA. Modele charakteryzowały się dużą dokładnością wymiarową i strukturą „miodową” ułatwiającą wypalanie się modelu w trakcie zalewania metalem. Metodą tą można wykonywać modele o wielkości od poniżej 1 cala do 10 stóp. Modele te mogą być zalewane różnymi tworzywami metalowymi. Wykonanie odlewu elementu moździerza wiązało się ze zmianą technologii tego elementu, polegającej na zmniejszeniu jego masy i łatwości wykonywania części zapasowych. Odlew wykonano w formie wykonanej metodą szybkiego prototypowania polegającej na przemiennym nakładaniu warstw tworzywa i spoiwa z uwzględnieniem układu wlewowego oraz rdzeni.

Symulacja paczenia się odlewów ciśnieniowych i występujących w nich naprężeń własnych.

Giesserei Rund. 2008, Jg. 55, H. 9/10, s. 190–193, bibliogr. 5 poz. Zsfg.

W ramach realizowanego w Austriackim Instytucie Odlewnictwa projekcie postawiono sobie za cel określenie poziomu paczenia się odlewów ciśnieniowych i występowania w nich naprężeń własnych.

Wykorzystując symulację numeryczną przedstawiono koncepcję weryfikacji wyników symulacji i wykorzystano je w praktyce. Opracowano dwie konstrukcje form ciśnieniowych, wykonano odlewy próbne. Kształty odlewów próbnych dobrano tak, że było możliwe stwierdzenie efektu paczenia się nawet po pełnym wyrównaniu temperatury. Wykonano odlew kraty, w której efekt paczenia wywołany był jej kształtem. Odlano też misę, w której paczenie się odlewu wywoływał układ wlewowy. W obu odlewach podczas badań mikroskopowych można było stwierdzić wypaczenie się odlewu (wydłużenie). Pozwala to na wyciągnięcie wniosków dotyczących procesu krzepnięcia, chłodzenia oraz właściwości zastosowanych stopów odlewniczych. Uzyskane wyniki wykorzystano w modelowaniu procesu paczenia się odlewów i występowania naprężeń własnych za pomocą pakietów oprogramowania ANSYSWorkbench i MAGMAsoft.

Optymalizacja procesu wstrzeliwania masy rdzeniowej z wykorzystaniem symulacji komputerowej.

Giesserei 2008, Jg. 95, H. 5, s. 44–48, 50, 52 Firma Arena Flow LLC opracowała oprogramowanie Arena Flow do optymalizacji procesu wstrzeliwania rdzeni. W artykule przedstawiono podstawy, na jakich bazuje to oprogramowanie. Za pomocą ciągu Eulera można opisać zachowanie się „pola przepływu”, ustalić kształt poszczególnych komórek (skupisk cząstek)

12

Odlewnictwo Współczesne

i obliczyć przepływ przez komórki. Dynamikę tego pola, zachowanie się cząstek masy, określa się za pomocą metody Lagrange’a. Metoda Lagrange’a opisuje ruch cząstek z uwzględnieniem czynników zewnętrznych ich chwilowy stan.

W oprogramowaniu Arena Flow wykorzystano metodę Eulera do opisu przepływu powietrza a metodę Lagrange’a do opisu dynamiki cząsteczek masy rdzeniowej.

Obie te fazy (powietrze i cząstki) dzięki aerodynamicznemu oporowi i wzajemnemu przemieszczeniu „łączą” się ze sobą.

W zależności od wymagań można ustalić liczbę komórek w określonym kształcie (rdzeniu). Poszczególne podobne cząstki w tych komórkach zestawiane są w skupiska o podobnych właściwościach. Chodzi o modelowanie cząstek masy rdzeniowej oraz jej właściwości. W dalszej kolejności opisano możliwości analizy zachowania się masy rdzeniowej (formierskiej) za pomocą stworzonego oprogramowania Arena Flow. Możliwości te to między innymi: analiza przepływu i rozkładu masy, możliwość przedstawienia modelu zagęszczenia masy oraz jej zagazowania i dynamiki wypełniania, a także rozkładu ciśnienia.

Oprogramowanie to umożliwia ponadto walidację różnych wyników symulacji oraz umożliwia obliczenie optymalnych warunków zagęszczania. W artykule omówiono także przykład praktyczny zastosowania tego oprogramowania.

z dokładnością do 0,00001% w powiązaniu z kosztem materiału wsadowego, co wpływa na poprawę ekonomii i efektywności procesu topienia. Może być stosowany dla każdego rodzaju tworzywa metalowego i materiału wsadowego. Omówiono i przedstawiono schematycznie zasadę działania programu.

Symulacja numeryczna i optymalizacja procesu produkcji dużych odlewów.

China Foundry 2008, Vol. 5, nr 3, s. 179–185, sum.

Opracowano równania modelowe obejmujące parametry procesu wykonywania dużych odlewów staliwnych, z żeliw stopowych i z aluminium. Na ich podstawie wykonana została symulacja komputerowa 3D procesu zalewania i krzepnięcia odlewów. Wyliczona została optymalna prędkość i temperatura zalewania z uwzględnieniem laminarnego i turbulentnego przepływu podczas wypełniania wnęki formy. Opracowana symulacja zostanie wykorzystana do przewidywania wad odlewów i optymalizacji procesu odlewania odlewów o dużych gabarytach.

Zamieszczone zostały fotografie symulacji wytypowanych odlewów.

03.

JYPB2.0 - Nowe oprogramowanie umożliwiające korektę składu ciekłego metalu.

China Foundry 2008, Vol. 5, nr 1, s. 39–43, sum.

OCHRONA ŚRODOWISKA I BHP

Pomiar emisji wydzielanych przez odlewnie.

Fonderie Fond.d'Aujourd. 2009, nr 285 s. 22–32, bibliogr. 9 poz.

Istniejące programy komputerowe sterujące doborem składu ciekłego metalu są nieprecyzyjne, w efekcie czego ciekły metal charakteryzuje się niejednorodnym składem chemicznym. Ponadto, obliczenia składu metalu nie są zintegrowane z kosztami materiałowymi. Nowoopracowany system komputerowy budzący zainteresowanie przemysłu i zastosowany w Instytucie Odlewnictwa w Shenyang pozwala wyliczać skład ciekłego metalu

Na żądanie przemysłu Instytut CTIF rozpoczął w 2006 roku badania dotyczące metod pomiaru emisji wydzielanych przez odlewnie. Trwały one dwa lata, a uczestniczyły w nich jeszcze dwa instytuty badawcze. Celem prac było dostarczenie sprawdzonych metod pomiarów, które mogłyby być stosowane we Francji i

13

Odlewnictwo Współczesne

w Europie. Po scharakteryzowaniu źródeł i miejsc emisji oraz stosowanych metod pomiarów opisano przeprowadzone pomiary wykonane w ramach projektu badawczego. Mają one nazwy pochodzące od pierwszych liter angielskich nazw stosowanej metody. Przykładem może być OSIRIS – „Optyczny rozrzut chwilowych wydzieleń respirabilnych” lub schemat pomiarów „DOAS” gdzie stosowane są spektroskopy absorpcyjne różnicowe, a zastosowanie spektroskopii indukowanej przez plazmę to metoda „LIRS”. Opisano także pomiary in situ emisji metali ciężkich na stanowiskach rozmieszczonych w określonej odległości od odlewni, na terenach uprawnych, zwłaszcza pomiar ilości ołowiu. Opisano pomiar emisji gazowych przez rurki adsorbcyjne. Na zakończenie porównano skuteczność stosowanych metod.

i ultrafiltracji na poziomie elektronowym Te ostatnie stosowane są w USA, a w Europie są dopiero wprowadzane na stanowisku pilotowym opisanym w artykule.

Szanse i ryzyko związane z ochroną klimatu w aspekcie przemysłu odlewniczego.

Giesserei Rund. 2008, Jg. 55, H. 7/8, s. 167–169 Artykuł dotyczy zmian klimatycznych wywołanych działalnością człowieka, a w szczególności oddziaływania przemysłu ciężkiego (odlewnictwa) na zmiany klimatyczne i występowanie tak zwanego efektu cieplarnianego, który wywoływany jest przez emisję CO2 do atmosfery. Znaczącym emitentem CO2 jest także motoryzacja. Dokonano bilansu emisji CO2 z podziałem na poszczególne kraje świata. W artykule ustosunkowano się także do protokołu z Kyoto, który zobowiązuje kraje, które go ratyfikowały do ograniczania emisji CO2 i bardzie efektywnego wykorzystania energii elektrycznej, gdyż jej produkcja przyczynia się także do emisji CO2. Niestety najwięksi emitenci CO2 nie podpisali go. Poruszono zagadnienie handlu wielkościami emisji.

Redukcja i obróbka zużytej wody w odlewni ciśnieniowej.

Fonderie Fond.d'Aujourd. 2009, nr 284 s. 24–31, bibliogr. 9 poz.

W Instytucie CTIF prowadzono prace nad możliwością obróbki zużytych wód w odlewniach ciśnieniowych. Celem ich było opracowanie „Najlepszych Dostępnych Technik”. Opracowano poradnik dobrych praktyk zarządzania obiegiem wody w odlewni ciśnieniowej uwzględniających zarówno przepisy ochrony środowiska, jak i ograniczenie kosztów. W wstępie artykułu przedstawiono obowiązujące przepisy dotyczące jakości zużytych wód przemysłowych, podstawowe metody ich utylizacji, w tym listę substancji uznawanych za szkodliwe w tych ściekach, możliwe metody zmniejszenia ilości ścieków. Wymieniano techniki smarowania bez użycia wody, na przykład pulweryzację elektrostatyczną i technikę usuwania pyłu w strumieniu azotu. Poinformowano o technikach oczyszczania ścieków stosowanych w odlewniach francuskich, takich jak techniki fizykochemiczne, utlenianie chemiczne, techniki biologiczne i utleniania w próżni. Osobno omówiono technikę usuwania pyłów ze ścieków przez system membran

Wysoka zawartość węgla - sposób uzyskania spoiw do procesu zimnej rdzennicy bez rozpuszczalników.

World Foundry Congress Chennai, India, February 7–10, 2008, s. 539–541, sum.

Stosowanie materiałów o wysokiej zawartości węgla stanowi całkiem nowe podejście do zagadnienia zredukowania emisji ze spoiw używanych w procesie zimnej rdzennicy. Zwiększając proporcjonalny udział żywicy w spoiwie można znacznie zredukować źródła powstawania nieprzyjemnych zapachów, dymów i innych zanieczyszczeń. Jednocześnie można zmniejszyć udział rozpuszczalnika. Dostępne aktualnie innowacyjne rozwiązania w zakresie syntezy żywic pozwalają na uzyskanie zawartości żywicy do 80% bez znacznego wzrostu lep-

14

Odlewnictwo Współczesne

Badanie efektywności oddziaływania mas izolujących cieplnie wykonanych z zastosowaniem popiołów lotnych.

Lit. Proiz. 2009, nr 2, s. 20–25, bibliogr.2 poz. rez., sum.

kości całego układu. Celem długofalowym i najbardziej korzystnym jest bez wątpienia uzyskanie masy rdzeniowej do procesu zimnej rdzennicy całkowicie wolnej od spoiwa. Zastosowanie materiałów o wysokiej zawartości węgla pozwala na zmniejszenie emisji gazów podczas zalewania form, zmniejszając tym samym potencjalne ryzyko wad związanych z obecnością gazów. Odlewy wytworzone w takim procesie charakteryzują się bardzo dobrą jakością powierzchni i mała chropowatością.

Badano efektywność działania mas termoizolacyjnych w nadlewach odlewów staliwnych. Określenie tych właściwości wymaga znajomości właściwości cieplno-fizycznych w zakresie wysokich temperatur, (blisko solidusu) na granicy metal-forma. Wartości te obliczone w warunkach laboratoryjnych różnią się znacznie od wartości mierzonych w warunkach procesów przebiegających w rzeczywiście krzepnących nadlewach. Badano efektywność działania mas termoizolacyjnych wykonanych na osnowie popiołów lotnych. Jako kryterium oceny wprowadzono specjalny współczynnik efektywności oceniany jako stosunek czasu krzepnięcia nadlewu w masie izolującej cieplnie do czasu krystalizacji tego nadlewu w formie piaskowej. Najbardziej efektywną okazała się masa na osnowie popiołów Ekibastuckich, a najmniejsza masa, na popiołach z rejonu Kuzniecka. Optymalną grubość otuliny izolacyjnej ustalono na 0,20–0,25 średnicy nadlewu. Stosowanie mas na bazie popiołów lotnych zwiększyło uzysk dobrych odlewów do 70%, zapewniło osiągnięcie oszczędności do 300 kg stali na 1 tonę dobrych odlewów oraz oszczędność energii elektrycznej do 159 KW/h.

04. WYTYCZNE PROJEKTOWANIA TECHNOLOGII ODLEWNICZYCH Wypełnianie wnęki odlewu ciśnieniowego.

Fonderie Fond.d'Aujourd. 2009, nr 283, s. 22–29, bibliogr. 12 poz.

W odlewnictwie ciśnieniowym jakość odlewów i ilość braków zależy zarówno od optymalizacji koncepcji formy ciśnieniowej, jak i od stabilizacji parametrów procesu takich, jak: prędkość, ciśnienie i temperatura zalewania. W każdej technice odlewania wady odlewów powstają w dwóch fazach: wypełniania wnęki formy i w czasie krystalizacji. W artykule analizowano fazę wypełniania wnęki formy ciśnieniowej, chociaż było trudno oddzielić ją od fazy krystalizacji. Funkcje układu zasilającego to nie tylko doprowadzenie metalu do wnęki formy ale także przekazanie ciśnienia przez wlew. Jego kształt i umiejscowienie oddziałują zarówno na wypełnienie wnęki, jak i na proces krystalizacji. Opisano stosowane rodzaje układów wlewowych, kąty przepływu w kanałach stycznych, zasady koncepcji układu zasilającego. Omawiano też inne parametry, zwłaszcza budowę i szybkość w kanałach doprowadzających jako kompatybilne z budową odlewu, a także wstępne wypełnianie w powolnej fazie oraz znaczenie szybkości tłoka w fazie szybkiej. Instytut CTIF opracował oprogramowanie pozwalające na symulację cyfrową procesu wypełniania wnęki formy.

Automatyczne generowanie zasilania w przypadku odlewania żeliwa sferoidalnego do form z podziałem pionowym.

Giesserei 2008, Jg. 95, H. 5, s. 30–34, biblogr. 4 poz. Zsfg.

We wspólnym projekcie prowadzonym przez hutę "Ortrander" GmbH i Akademię Hutniczą we Freibergu opracowano model matematyczny krzepnięcia żeliwa sferoidalnego, a w oparciu o to program do obliczania układów zasilających do form piaskowych z pionowym podziałem.

Ekonomiczne korzyści stosowania oprogramowania są następujące: niezbędny czas do obliczenia układu zasilającego

15

Odlewnictwo Współczesne

ulega skróceniu, co powoduje, że czas dostawy odlewów jest krótszy. Układ zasilający jest lepiej dopasowany do odlewu i odpowiednio umiejscowiony. Zasilanie odlewu jest efektywne a to powoduje, że jakość odlewu jest lepsza. Dzięki precyzyjnym obliczeniom układów zasilających możliwe jest zmniejszenie ich objętości co oznacza ograniczenie zużycia energii i materiału na ich wykonanie. Dużą zaletą nowej technologii jest to, że wypełnia ona lukę we wspomaganym komputerowo procesie przygotowania pracy i jest krokiem w kierunku stosowanego dziś powszechnie komputerowego wspomagania pracy.

Automatyczne generowanie układu zasilania umożliwia ponadto szybsze i lepsze oszacowanie nakładów niezbędnych na wykonanie odlewów, co poprawia także doradztwo dla klientów. Oprogramowanie stanowi także bardzo dobrą bazę informacyjną dla systemu zapewnienia jakości. Za pomocą wyników symulacji można określić miejsca odlewu, które należy sprawdzać ze względu na to, że są narażone na większe ryzyko, np. uszkodzenia. W ten sposób można ograniczyć pracochłonność badań i obniżyć koszty. Metodyka badań została też sprawdzona przy odlewaniu żeliwa szarego.

modeli przepływu. Badania w formach piaskowych z wizjerem szklanym dają informację o przepływie żeliwa w całym układzie wlewowym, podczas gdy analiza przeprowadzana przy użyciu promieni Röentgena daje szczegółową informację o przepływie w poszczególnych obszarach tego układu. Doświadczenia pokazały jaki wpływ na przepływ ciekłego metalu i jakość odlewów mają parametry takie, jak: sprawne zalewanie formy, zaprojektowanie wlewów doprowadzających i kształt zakrzywionych elementów układu wlewowego.

05. TECHNOLOGIA ODLEWANIA DO FORM WYKONANYCH Z ZASTOSOWANIEM OGNIOODPORNEJ OSNOWY ZIARNOWEJ

Formowanie przez ablację?

Homm.e.Fond. 2009, nr 391, s. 8–14, bibliogr.4 poz. res., sum.

Opisano nowy proces odlewania, w którym forma wykonana jest z piasku aglomerowanego spoiwem rozpuszczalnym w wodzie. Ciekły metal jest wlewany do formy i kiedy jest on jeszcze w stanie ciekłym forma jako taka usuwana jest strumieniem wody. W miarę usuwania formy woda wchodzi w bezpośredni kontakt z metalem likwidując szczelinę powietrzną, która ogranicza wymianę ciepła. Podwyższony gradient temperatury przesuwając się stopniowo w formie pomaga eliminować jamy skurczowe, szczególnie w dużych przekrojach odlewów. Otrzymuje się charakterystyczną, drobnoziarnistą strukturę nawet w ostatnich etapach krystalizacji. Porowatość jest bardzo drobna lub zerowa. Właściwości mechaniczne odlewów są zwykle wyższe od właściwości otrzymywanych w konkurencyjnych procesach odlewania.

Dodatkowo podkreśla się niskie koszty i dużą wydajność procesu. Wymieniono także korzyści metalurgiczne wynikające ze stosowania procesu odlewania ablacyjnego.

Doświadczalna analiza przepływu ciekłego żeliwa sferoidalnego w układach wlewowych o opływowych kształtach.

Giessereiforsch. 2008, Jg. 60, H. 4, s. 18–22, bibliogr.11 poz. sum.

Zaprojektowano układy wlewowe o opływowych kształtach dla wykonywania odlewów z żeliwa sferoidalnego o wysokim stopniu integralności. Badano przepływ ciekłego żeliwa sferoidalnego w zaprojektowanych układach, stosując w tym celu formy piaskowe z wizjerem szklanym z przodu, gdzie przepływ żeliwa rejestrowano przy pomocy cyfrowej kamery wideo. Uzyskane wyniki porównywano z wynikami uzyskanymi w czasie rzeczywistym przy pomocy badania promieniami Röentgena. Porównanie wyników wykazało bardzo dobrą zgodność obu uzyskanych

16

Odlewnictwo Współczesne

Możliwości stosowania roślinnych olejów w warunkach współczesnej produkcji.

Lit. Proiz. 2009, nr 1, s. 26–28, rez., sum.

Oddziaływanie ochładzalników na strukturę i właściwości mechaniczne odlewu piaskowego ze stopu EN AC - AlSi7Mg. Giesserei Rund. 2008, Jg. 55, H. 7/8, s. 153–157, Zsfg.

Rdzenie wykonane z mas zawierających oleje roślinne jako spoiwa, mają po zabiegach obróbki cieplnej wytrzymałość na ściskanie powyżej 1 MPa i łatwo się je wybija z odlewów. Wykazano eksperymentalnie możliwość szybkiego przebiegu polimeryzacji oleju słonecznikowego bez podwyższania temperatury przy przedmuchiwaniu tlenem masy zawierającej ten olej. Możliwość utwardzania na zimno oleju słonecznikowego jest ograniczona małą zawartością (około 25%) nasyconych kwasów tłuszczowych. Lepsze właściwości wytrzymałościowe tych mas można uzyskać w wyniku zastosowania przedmuchiwania masy powietrza o temperaturze 210–230°C.

W badaniach stwierdzono pozytywny wpływ większej intensywności chłodzenia przez zastosowanie ochładzalników i wynikającego z tego mniejszego odstępu dendrytów wtórnych (SDAS), a w konsekwencji poprawę statycznych i dynamicznych wartości właściwości mechanicznych. Określono także obszar oddziaływania ochładzalników. W celu zbadania zależności pomiędzy parametrami struktury a właściwościami mechanicznymi przetestowano różne próbki o kształcie zbliżonym do odlewu rzeczywistego.

Za pomocą symulacji można było założyć różne możliwości parametrów struktury poprzez zmianę warunków chłodzenia.

Przez zastosowanie ochładzalników z żeliwa szarego zamiast tradycyjnych rdzeni piaskowych, skraca się miejscowo czas krzepnięcia w wyniku lepszego przewodnictwa cieplnego. W wyniku rozdrobnienia struktury uzyskuje się lepsze właściwości mechaniczne. Już pierwsze wyniki symulacji pokazały istotny wpływ ochładzalników na proces chłodzenia. W szczególności uległ skróceniu czas przebywania w obszarze występowania dwóch faz w temperaturze pomiędzy likwidus a solidus. Krótsze czasy chłodzenia powodują powstanie drobnoziarnistej struktury w obszarze wpływu ochładzalników (mniejsze odstępy dendrytów wtórnych); powstaje struktura warstwowa w zależności od odległości od środka (rdzenia) odlewu. Obliczone w wyniku symulacji, a nie oczekiwane w takim rozmiarze oddziaływanie ochładzalników, można było potwierdzić odlewając próbki i przeprowadzając ich badania zarówno statyczne, jak i dynamiczne oraz przeprowadzając analizę struktury za pomocą ilościowej analizy obrazu. Wyniki tych badań wskazują na wyraźną zależność od rodzaju struktury.

Możliwe było również wykazanie zależności pomiędzy, określonym za pomocą symulacji: lokalnym czasem krzepnięcia,

Niektóre aspekty stosowania procesu Fenoksi (Rezol)-CO2.

Lit. Proiz. 2008, nr 7, s. 25–27, sum.

Proces utwardzania masy żywicą fenolowo-formaldehydową był opatentowany przez japońską firmę Hitachi Chemical Co. w 1980 r. Następnie opracowano syntezę żywicy fenolowo-formaldehydowej typu rezolowego lub nowolakowego.

Otrzymano żywice rozpuszczane organicznymi rozcieńczalnikami. Posłużyło to jako punkt wyjścia do opracowania współczesnego procesu Fenoksi-CO2 (Rezol CO2).

Zasługę ma tu firma Foseco. Spoiwem dla procesu Fenoksi-CO2 jest żywica rezolowo-formaldehydowa syntetyzowana przy utrzymywanym nadmiarze formaldehydu do której dodaje się 50% roztworu wodorotlenku potasu z modyfikatorami.

Spoiwo dla procesu Fenoksi-CO2 produkowane jest w zakładach „Uralchimplast” w miejscowości Niżnyj Tagil. Tak więc w Rosji powstały realne warunki do wdrożenia tego typu mas rdzeniowych. Porównano właściwości produkowanych z tej masy rdzeni z właściwościami rdzeni produkowanych w krajach zachodnich.

17

Odlewnictwo Współczesne

06. TECHNOLOGIA ODLEWANIA KOKILOWEGO I NISKOCIŚNIENIOWEGO

odstępem dendrytów wtórnych (SDAS) a wskaźnikami właściwości mechanicznych. Zastosowanie ochładzalników zamiast rdzeni cold-box pozwoliło na zredukowanie odstępu dendrytów wtórnych (SDAS) z 60 do 20 mikrometrów. Pozwoliło też na zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie o 10% i wytrzymałości zmęczeniowej o 25%.

Opracowanie technologii otrzymywania odlewów konstrukcyjnych z miedzi metodą odlewania kokilowego.

Processy lit'ja 2008, nr 1, s. 54–58, bibliogr.7 poz. sum.

Zagęszczanie mas formierskich.

Sensory do ciągłej rejestracji stanu zagęszczenia form z mas wilgotnych.

Giesserei-Prax. 2008, nr 5, s. 155–162, bibliogr. 7, poz. Zsfg.

W zależności od grubości ścianek odlewów temperatura zalewania powinna wynosić 1220–1150°C, temperatura kokili 600–800°C, pokrycie izolacyjne roboczych części formy metalowej powinno składać się z 4% grafitu i 96% oleju maszynowego. W przypadku długiego przetrzymywania ciekłej miedzi pod żużlem w otwartym piecu należy dodać 0,02– 0,3% odtleniacza na każde 8–10 minut po jej odtlenieniu.

Wykorzystując sensory do rejestracji procesu zagęszczania masy przeprowadzono szereg badań, które wykazały, że możliwe jest ich stosowanie do różnych metod zagęszczania. Przekształcenie wyników badań doprowadziło we wszystkich przypadkach do poprawy wytwarzania form, przy czym z jednej strony stwierdzono niespójność procesu, a z drugiej jednak wypracowano możliwości rozwiązywania niektórych problemów związanych z zagęszczaniem. Ponadto uzyskano skrócenie etapów produkcji form a tym samym zwiększenie wydajności urządzeń do produkcji form.

Wpływ ciśnienia na charakterystyki zasilania odlewów ze stopu ZCuZn16Si4.

China Foundry 2008, Vol. 5, nr 2, s. 92–94, sum.

Przedstawiono badania porównawcze wpływu ciśnienia na krystalizację i krzepnięcie metalu w odlewach ze stopu ZCuZn16Si4, wykonywanych w procesie niskociśnieniowym i grawitacyjnie.

Badania prowadzono w oparciu o symulację komputerową. Omówiono metodykę prowadzonych badań. Stwierdzono, że wytypowane ciśnienia (0,16 i 0,21 MPa) są bardzo korzystne w celu ograniczenia lub wyeliminowania porowatości wewnętrznej w badanym stopie. Nie mniej jednak wytypowane ciśnienia powodowały (w porównaniu do ciśnienia grawitacyjnego) wydłużenie układu zasilania odlewów dwu- i trzykrotnie. Stwierdzono również, że założenia dotyczące występowania porowatości w odlewach, potrzebne do wykonywania symulacji komputerowej, nie zostały określone wystarczająco dobrze i dlatego badania będą kontynuowane.

Określanie ilości gliny aktywnej.

Mod. Casting 2008, Vol. 98, nr 12, s. 36–38 Chociaż metoda określania ilości gliny aktywnej w masach formierskich jest uważana przez odlewników za kontrowersyjną, nadal nie wynaleziono innego sposobu oznaczania jej ilości w masie i nadal jest ona stosowana. Opisano przygotowanie materiałów i sposób wykonywania pomiaru gliny aktywnej w masie wg poradnika opracowanego przez Amerykańskie Stowarzyszenie Odlewników. Omówiono zastrzeżenia co do pomiaru gliny aktywnej wynikające z jakości stosowanego bentonitu, jakości błękitu metylowego i interpretacji wyników.

18

Odlewnictwo Współczesne

Odlewanie ciśnieniowe (część 45).

Część 2. Technologia.

Giesserei 2008, Jg. 95, H. 5, s. 86–95, bibliogr. 79 poz.

07. TECHNOLOGIA ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO

Artykuł o charakterze cyklicznym dotyczy odlewania ciśnieniowego i odlewów ciśnieniowych ze szczególnym uwzględnieniem technologii odlewania ciśnieniowego. Artykuł jest indeksem cytowań bibliograficznych na temat omawianych zagadnień, z krótkim komentarzem do omawianych problemów. W zestawieniu literatury wyszczególniono następujące grupy tematyczne: informacje ogólne dotyczące tendencji w zakresie odlewnictwa ciśnieniowego (aluminium, magnez); formy ciśnieniowe i układy wlewowe; materiały oddzielające; wady odlewów; urządzenia peryferyjne i ich współpraca z maszynami do odlewania ciśnieniowego; odlewanie tiksotropowe; symulacja procesów odlewania ciśnieniowego; opracowanie (odlewanie ciśnieniowe) nowych konstrukcji w połączeniu z obróbką cieplną w celu uzyskania żądanych właściwości; informacje ogólne dotyczące między innymi odlewania ciśnieniowego stopów cynku, unowocześnienia maszyn ciśnieniowych.

Wytrzymałość zmęczeniowa stopu Al Si9Cu3 przeznaczonego na odlewy ciśnieniowe.

Fonderie Fond.d'Aujourd. 2009, nr 284, s. 11–22, res., sum., Zsfg.

Projekt badawczy, którego realizacji podjęto się z inicjatywy Komisji Odlewników Ciśnieniowych, obejmował badania wpływu wad na wytrzymałość zmęczeniową odlewów ze stopu AlSi9Cu3(Fe).

Francuskie odlewnie ciśnieniowe zamierzają opanować rynek na obszarze odlewów odpornych na zmęczenie. Aktualnie w tym zakresie na rynku dominują odlewnie kokilowe. We współpracy z odbiorcami podjęto się opracowania nowej konstrukcji. Ponieważ zarówno odlewnicy jaki i konstruktorzy nie dysponują wystarczającą liczbą danych odnośnie wytrzymałości zmęczeniowej odlewów, oraz wystarczającymi danymi w zakresie dopuszczalnych wad dla tego typu odlewów, dlatego też na etapie projektowania i doboru stopu na odlewy ciśnieniowe przyjęto wysokie wskaźniki bezpieczeństwa.

Jeżeli znane są granice wytrzymałości dla tego typu odlewów, to można dążyć do dalszej ich poprawy przez optymalizację procesu odlewania.

Zastosowanie wkładki ceramicznej z Si3N4 w układzie wtryskowym maszyn ciśnieniowych gorącokomorowych.

Cast Metals Res. 2008, Vol. 21, nr 5, s. 339–348, bibliogr. 21 poz.

Podniesienie wydajności za pomocą zastosowania procesu firmy Buehler SPEEDiall.

Giesserei Rund. 2008, Jg. 55, H. 7/8, s. 134–135

W maszynach ciśnieniowych gorącokomorowych, aluminium powoduje erozję stalowej tulei wtryskowej i tłoka. W celu wyeliminowania tego zjawiska zastąpiono materiał tulei wtryskowej materiałem ceramicznym Si3N4. W trakcie prób z nowym materiałem stwierdzono powstawanie naprężeń w tulei, wynikających z zacierania się w niej tłoka i w konsekwencji penetrację Al w szczelinę pomiędzy tłokiem i tuleją.

Okazało się, że stop Al wchodzi w reakcję chemiczną z materiałem ceramicznym - krzem w materiale ceramicznym tulei reaguje z zanieczyszczeniami żelaza znaj-

W artykule omówiono drobne zmiany konstrukcyjne w maszynie ciśnieniowej w aspekcie możliwości skrócenia czasu cykli jej pracy i poprawienia wydajności.

Zmiana konstrukcyjna polegała na tym, że zastosowano dodatkowy trzpień w dolnej części formy, który przymyka komorę maszyny i umożliwia dozowanie metalu jeszcze przy otwartej formie.

19

Odlewnictwo Współczesne

dującymi się w stopie aluminium, a pochodzącymi z tygla, w którym metal był topiony. Aby uniknąć podobnych przypadków system wtryskowy maszyny ciśnieniowej jest okresowo czyszczony kwasem solnym, chociaż jak twierdzą autorzy nie jest to najlepsze rozwiązanie problemu, ponieważ kwas może niszczyć materiał tulei ceramicznej, powodując spadek jej twardości i odporności na zużycie. Opisano przebieg badań penetracji wkładki ceramicznej ciekłym aluminium, zachodzące przy tym reakcje chemiczne, właściwości mechaniczne materiału Si3N4 w układzie wtryskowym maszyn ciśnieniowych.

Wydłużenie trwałości form poprzez obróbkę laserem i azotowanie.

Giesserei 2008, Jg. 95, H. 5, s. 110–111, Celem przeprowadzonych prac, które prowadzono w Instytucie Fraunhofera, była modyfikacja warstwy brzegowej form ciśnieniowych w celu zwiększenia ich trwałości poprzez połączenie metod: przetapianie laserowe/utwardzanie laserowe i azotowanie. Aktualne wyniki kombinowanej obróbki powierzchni form ciśnieniowych ze stali do pracy na gorąco pokazują, że w porównaniu do stosowanych dotychczas technik obróbki powierzchni jak na przykład azotowanie w kąpieli, można osiągnąć zwiększenie trwałości od 50 do 300%. W Instytucie Fraunhofera obrabia się w ten sposób nie tylko powierzchnie form ciśnieniowych, ale i powierzchnie oprzyrządowania kuźniczego.

Określenie wpływu parametrów zawiesiny na mikrostrukturę stopu A356 wytwarzanego techniką semisolid poprzez reocasting.

Cast Metals Res. 2008, Vol. 21, nr 5, s. 349–356, bibliogr.14 poz. sum.

Zmiana temperatury i analiza rozkładu naprężeń na powierzchni formy przy odlewaniu ciśnieniowym stopu Al i eksperymentalne badania pęknięć na gorąco formy.

China Foundry 2008, Vol.5, nr 1, s. 47– 53, sum.

Proces RheoMetal oparty na technologii RSF (slurry forming technology) jest nowym procesem umożliwiającym wykonanie zawiesiny semisolid wysokiej jakości. Technologia RSF odróżnia się od dotychczas stosowanych procesów reocastingu tym, że nie wymaga stosowania zewnętrznego chłodzenia. Wykorzystuje za to zmiany entalpii pomiędzy dwoma stopami należącymi do dwóch różnych układów, gdzie jeden z tych stopów jest w stanie stopionym i przegrzanym, a drugi jest w stanie stałym EEM (enthalpy exchange semisolid). Nowy układ, powstający poprzez mieszanie obu stopów, tworzy nową entalpię, a udział stałej frakcji w zawiesinie zależy od dobrania parametrów procesu. Opisano badania wpływu takich parametrów procesu jak przegrzanie metalu i szybkość mieszania EEM oraz wpływ stopnia przegrzania i ilość EEM na jakość procesu. Wyniki badań ujęto na wykresach i fotografiach mikrostruktury.

Omówiono wyniki badań zmian temperatury zachodzące na powierzchni formy przy odlewaniu ciśnieniowym stopu Al. Opisano założenia do opracowania modelu matematycznego naprężeń występujących na powierzchni formy. Opracowany model pozwolił na wykonanie badań naprężeń cieplnych powstających w trakcie zamykania formy, napełniania formy i jej natryskiwania (liczne wykresy zależności). Badania wykazały, że przy napełnianiu formy metalem i przy natryskiwaniu formy, powstające naprężenia termiczne (max. 1,5 GPa) są wyższe od naprężeń mechanicznych spowodowanych zamykaniem formy (max. 85 MPa). Przedstawiono stanowisko do badań pęknięć termicznych (schemat) oraz opisano sposób prowadzenia eksperymentu.

20

Odlewnictwo Współczesne

Poprawa trwałości formy przy odlewaniu wysokociśnieniowym.

China Foundry 2008, Vol.5, nr 4, s. 280–285, sum.

formy różnią się w zależności od miejsca doprowadzenia metalu i grubości modelu.

W trzecim przykładzie odlewano skrzynkę, która była zalewana przez trzy oddzielne wlewy. Powstawały przy tym dwa strumienie metalu we wnęce. Badano prawdopodobieństwo zamknięcia gazu po rozkładzie modelu pomiędzy dwoma frontami metalu. Wszystkie odlewane próbki opisywane w artykule były badane za pomocą promieni X, a także nagrywano proces ich wypełniania za pomocą obrazów neuronowej radiografii.

Opisano przyczyny powstawania uszkodzeń formy ciśnieniowej wynikające ze stosowanej technologii odlewania (odlewanie wysokociśnieniowe). Przedstawiono symulację komputerową powstawania tych uszkodzeń (z uwzględnieniem temperatury formy, analizy przepływu i analizy naprężeń). Zamieszczono fotografie mikroskopowe uszkodzeń. Podano sposoby poprawy trwałości formy ciśnieniowej.

Charakterystyka mieszanek opartych na cyrkonie na odlewy precyzyjne.

Int.J.Metalcast. 2009, Vol. 3, nr 1, s. 27–35, bibliogr. 8, poz. sum.

08. TECHNOLOGIA ODLEWANIA PRECYZYJNEGO. PRASOWANIE W STANIE CIEKŁYM. ODLEWANIE W FORMACH SKORUPOWYCH

Cyrkon jest stosowany w większości odlewni precyzyjnych zarówno na warstwy przymodelowe, jak i wypełniające.

Aktualne trudności z pozyskiwaniem cyrkonu w połączeniu ze wzrostem jego ceny zmuszają odlewnie do poszukiwania materiałów alternatywnych lub do ograniczenia produkcji. W artykule zawarto podstawową ocenę mieszanek cyrkonowych na pierwsze przymodelowe warstwy form precyzyjnych. Obejmują one testy i metody oceny jakości stosowane przy sprawdzaniu zachowania się mieszanek. W szczególności wykonano szereg pomiarów na zestawie sześciu identycznych mieszanek przymodelowych: gęstość, lepkość, pH, temperatura, grubość warstwy wilgotnej, ilość pęcherzy w pierwszej warstwie i retencja. Te metody oceny jakości, a także inne testy mogą być stosowane do oceny i wyznaczenia wartości optymalnych potencjalnych alternatywnych mieszanek i do oceny ich zachowania w porównaniu do mieszanek na bazie cyrkonu.

Analiza procesu wypełniania formy przy odlewaniu stopów aluminium do form ze zgazowywanych modeli.

Część II - Przykłady zastosowań.

Int.J.Metalcast. 2009, Vol. 3, nr 1, s. 7–25, bibliogr. 18 poz. sum.

W drugiej części artykułu omawiano zastosowanie analizy przeprowadzonej w I części artykułu do różnych kształtów modelu. Ujawniło to różne typy procesu wypełniania form. Niektóre z nich występują jedynie w tej technologii.

W pierwszym przypadku porównano proces wypełniania poziomej formy zapełnianej z boku oraz wypełnianie tej samej formy ustawionej pionowo i wypełnianej albo z dołu, albo od góry. Ilustruje to niezwykły wpływ jaki ma orientacja modelu i jego grubość na lejność metalu we wnęce odlewu ze zgazowywanego modelu.

W drugim przykładzie odlewana była płyta w podobnych warunkach. Ilustruje to, jak rozkład czyli proces zgazowania modelu może oddziaływać przy wykonywaniu tego samego odlewu. Sekwencje wypełniania

21

Odlewnictwo Współczesne

Technologiczne aspekty otrzymywania modeli ze spienionego polistyrenu w formach z materiału kompozytowego.

Processy lit'ja 2008, nr 1, s. 63–68, bibliogr. 6 poz. sum.

skiem wykonywania modeli woskowych, położyła nacisk na szkolenie pracowników, weryfikację obowiązujących procedur oraz kontroli stosowanych materiałów i procesów. Przedstawiono 9 procedur kontroli procesu produkcji. Dzięki takiemu postępowaniu udało się uzyskać lepszą jakość odlewów, większą dokładność wymiarową i zmniejszyć ilość braków z 17 do 3%.

Zanotowano też wzrost sprzedaży o 72% przy zwiększonej liczbie pracowników.

Na podstawie sformułowanych matematycznych modeli opisujących proces przygotowania modeli wykonanych ze spienionego polistyrenu opracowano inżynieryjne metody obliczania i optymalizacji technologicznych parametrów o w matrycach z kompozytowego, proszkowego materiału Fe-Cu otrzymanego z użyciem autoklawu.

Streszczenia referatów wygłoszonych na 12 Światowej Konferencji dotyczącej odlewania precyzyjnego odbywającej się w Dallas w październiku 2008 roku.

Incast 2008, Vol. 21, nr 11, s. 22–24

Kontrola stanowisk wykonywania modeli woskowych.

Mod. Casting 2008, Vol. 98, nr 12, s. 33–35,

Wykaz wygłoszonych referatów: 1. Produkcja odlewów precyzyjnych na świecie.

2. Poprawa wydajności produkcji przez zastosowanie zautomatyzowanego procesu produkcji modeli woskowych.

3. Symulacja procesu zalewania stopów żelaza i niklu do form ceramicznych.

Obserwacja zmian struktury poprzez zastosowanie symulacji komputerowej.

Badanie kruchości pierwszej warstwy ceramicznej przeznaczonej do wykonywania odlewów precyzyjnych.

4. Wpływ lepkości wosku na przepuszczalność i pękanie formy ceramicznej.

5. Zmniejszenie ilości zanieczyszczeń w ciekłym metalu.

6. Wykonywanie form ceramicznych z udziałem topionej krzemionki dla odlewów na bazie niklu.

7. Ograniczenie ilości wad poprzez zlokalizowanie źródła ich powstawania.

8. Poradnik uzyskiwania odlewów precyzyjnych ze stopów tytanu.

9. Kierunki rozwoju produkcji odlewów precyzyjnych ze stopów aluminium.

Cztery odlewnie precyzyjne, w celu obniżenia kosztów produkcji, poprawy jakości i rozszerzenia asortymentu produkcji zdecydowały się na kontrolę i nadzór nad procesem produkcji stosownie do swoich możliwości. Firma DelphinPrecision Investment Casting produkująca kije golfowe, zdecydowała się na zakup stanowiska do automatycznego wykonywania modeli woskowych. Stanowisko pracuje przez 24 godziny na dobę i jest zdolne do wykonania 18 zestawów modelowych na godzinę.

W firmie Pine Tree Castings przed modernizacją, modele woskowe wykonywał na półautomatycznym urządzeniu jeden operator wykonujący 40 modeli w ciągu 10–55 minut. Firma zakupiła urządzenie, o wydajności 56–112 modeli, które łączy w sobie te trzy operacje i pozwala je wykonać w czasie 6–27 minut. Firma Incest Cast dla uzyskania maksymalnej wydajności produkcji zakupiła urządzenie umożliwiające umieszczenie w zestawie większej ilości modeli. Dzięki temu jest w stanie produkować obecnie 300 zestawów modelowych na godzinę. Poprzednio produkowała 175. Firma Wisconsin Precision Casting Corp. w celu uzyskania maksymalnie dużej wielkości produkcji, dysponując zautomatyzowanym stanowi-

10. Topienie i odlewanie stopów TiAl w tyglowym piecu próżniowym zimnoindukcyjnym. Optymalizacja procesu ścinania zawiesiny materiału ceramicznego w roztworze koloidalnym

22

Odlewnictwo Współczesne

09. INNE TECHNOLOGIE ODLEWANIA

ki. W przypadku odlewu cylindra wykonanego ze stopu Al390 in situ, cząsteczki Si segregowały do obszarów wewnętrznych odlewu. Wykonany odlew cylindra posiadał lepszą twardość, odporność na zużycie i trwałość w porównaniu to cylindrów produkowanych ze stopów Al o jednorodnej strukturze. Opisano przebieg eksperymentu i omówiono wyniki badań (wykresy, fotografie i zdjęcia mikrostruktur).

Opracowanie technologii otrzymywania kształtowych półwyrobów ze staliwa żarowytrzymałego 15H12N2MWFAB metodą odśrodkowego, elektrożużlowego odlewania.

Processy lit'ja 2009, nr 1, s. 28–33, bibliogr. 4 poz. rez., sum.

10. TOPIENIE

Przedstawiono nową technologię otrzymywania kształtowych półwyrobów o dużych wymiarach i masie 0,6 ton ze staliwa żarowytrzymałego typu 15H12NMWFAB wykorzystując metodą odśrodkowego, elektrożużlowego odśrodkowego odlewania. Opracowano podstawowe parametry procesu odlewania takie, jak skład i jakość topnika stosowanego przy przetapianiu elektrod, reżim elektryczny procesu przetapiania, sposób rozlewania stopu metalu z żużlem do formy wirującej, warunki obrotów formy i inne.

Przedstawiono wpływ ilości stosowanego topnika na proces krzepnięcia odlewu w formie o skomplikowanych kształtach.

Omówiono zasady konstrukcji tej stalowej formy. Badano właściwości mechaniczne próbnych odlewów.

Ocena metod topienia z uwzględnieniem materiałów wsadowych, zużycia energii i wymagań ochrony środowiska.

Homm.e.Fond. 2009, nr 395, s. 17–25, bibliogr. 18 poz.

Aktualnie wybór pieca do topienia jest trudny. Jako podstawę przy analizowaniu słuszności inwestycji w topialni należy poprawnie sprecyzować stojące przed inwestycją zadania. W artykule zaproponowano metodologię, która ma ułatwić wybór właściwych urządzeń do topienia w oparciu o przegląd literatury osiemnastu artykułów. We Francji od 20-tu lat zmniejsza się liczba żeliwiaków z zimnym dmuchem, a wzrasta ilość pieców indukcyjnych, które nie wymagają odpylania w tak dużym stopniu jak żeliwiaki. Jest to znany fakt ale wzrastająca kompleksowość problemów ochrony środowiska wymaga dokładniejszego zbadania czynników rozwojowych trzech pieców do topienia żeliwa. Obszernie analizowano problemy pracy żeliwiaków z gorącym dmuchem, które są korzystne przy dużej wydajności, w Europie przy produkcji ponad 15 ton/h, dla żeliwa szarego, np. na części motoryzacyjne i na żeliwo sferoidalne: na odlewy armatury i odlewy w formach wirujących, ostatnio także dla żeliwa wermikularnego na odlewy bloków silników.

Odlewanie odśrodkowe elementów wykonanych z kompozytów o osnowie aluminiowej.

Cast Metals Res. 2008, Vol. 21, nr 1–4, s. 214–218, bibliogr. 14 poz. sum.

Przedstawiono badania porównawcze właściwości wytrzymałościowych i strukturalnych odlewów kompozytowych (osłona silnika i cylinder) o osnowie aluminiowej na bazie Al-SiC ex situ i Al-Si in situ, odlewanych odśrodkowo. Stwierdzono, że na skutek odlewania odśrodkowego, w mikrostrukturze osłony silnika, cząsteczki SiC segregowały do zewnętrznych obszarów odlewu, dzięki czemu warstwy te charakteryzowały się wysoką twardością i wytrzymałością w porównaniu do warstw wewnętrznych zubożonych o te cząstecz-

23

Odlewnictwo Współczesne

Analiza i korekta wykresu M. Czyżewskiego do określania strat ciepła na ogrzanie żeliwiaków koksowych.

Prz. Odl. 2009, T. 59, nr 5–6, s. 304–308

Tlen wspomaga przebieg procesu technologicznego. Poprawa opłacalności pracy żeliwiaka.

Giesserei 2008, Jg. 95, H. 3, s. 82–84, 87

W pracy przedstawiono teoretyczne podstawy ujmowania strat ciepła do ścian tradycyjnych żeliwiaków koksowych i na ich podstawie, analizując wykres M. Czyżewskiego, zidentyfikowano charakterystyczne założenia autora wykresu. Umożliwiło to zapis wykresu wzorem, z którego wynika, że wykres ma wadę, którą jest brak wpisanych wielkości nagrzewanych ścian żeliwiaka, przyjmowanych przez autora wykresu dla poszczególnych wydajności Sż (t/h lub kg/s). Wada ta znacznie zmniejsza jego dokładność. Do obliczania strat ciepła do ścian żeliwiaków zaproponowano nowe wzory.

Artykuł dotyczy zagadnienia doprowadzania tlenu do żeliwiaka w procesie żeliwiakowym. Doprowadzany tlen przyspiesza reakcje chemiczne, poprawia sprawność topienia i stopień wykorzystania koksu oraz rozkład temperatury w żeliwiaku. Omówiono krótko wszystkie metody doprowadzania tlenu do żeliwiaka, a następnie dokładnie metodę impulsową.

Doprowadzanie tlenu metodą impulsową odbywa się poprzez specjalną lancę. Dzięki temu zagwarantowany jest równomierny dopływ tlenu do wszystkich stref żeliwiaka, koks kotlinowy ulega rozluźnieniu, uzyskuje się lepsze spalanie. Stosowanie metody impulsowej doprowadzenia tlenu wymaga automatyzacji procesu żeliwiakowego i komputerowego sterowania procesem topienia. Opisano krótko modernizację żeliwiaka pod kątem impulsowego podawania tlenu. Innym sposobem podawania impulsowego tlenu do żeliwiaka jest metoda impulsowo-sekwencyjna, w której tlen w postaci impulsów podawany jest pod bardzo dużym ciśnieniem.

W metodzie tej tlen rozdziela się na dwie strugi: zasadniczą i impulsową. Dzięki tej metodzie uzyskuje się lepsze „zagazowanie” stref żeliwiaka, co poprawia przepływ materiałów na całym przekroju, uzyskuje się redukcję zużycia koksu, eliminuje się strefy martwe w żeliwiaku i uzyskuje się wyższą temperaturę żeliwa w rynnie spustowej, zużycie dysz żeliwiakowych jest mniejsze. W artykule zasugerowano stosowanie metody impulsowo-sekwencyjnej do innych pieców szybowych.

Ocena możliwości wytapiania tytanu w tyglach ceramicznych Inż. Mat. 2009, R.30, nr 5, s. 384–387, bibliogr. 12 poz.

W pracy do wytwarzania technicznie czystego tytanu zastosowano technologię wytapiania w indukcyjnych piecach próżniowych ze specjalnymi piecami ceramicznymi. Zastosowano tygle ze specjalnie naniesionymi na ich roboczą powierzchnię warstwami ochronnymi. Jako materiał tygla zastosowano grafit. Do wytwarzania warstw ochronnych zastosowano materiały proszkowe składające się z tlenków lub mieszaniny tlenków.

Wytworzone w warunkach laboratoryjnych tygle z wykorzystaniem technologii natrysku plazmowego testowano w celu określenia ich żywotności i przydatności w warunkach rzeczywistych procesów wytapiania technicznie czystego tytanu. Stwierdzono, że w warunkach wytapiania następuje degradacja powłok i przechodzenie składników powłoki do ciekłego metalu

24

Odlewnictwo Współczesne

Nowa metoda obróbki In-Mold (sferoidyzacji w formie) dla żeliwa sferoidalnego za pomocą układu do zalewania i obróbki.

Giesserei-Prax. 2008, nr 6, s. 211–219, bibliogr.5 poz.

także inne czynniki, które decydują o doborze nawęglacza, a są to między innymi: średnica pieca, udział żużla, zdolność do przejmowania węgla przez ciekły metal.

Poziom wykorzystania nawęglaczy wynosi na ogół 65–75%. Wymieniono czynniki, które o tym decydują. Podano wskazówki jak optymalnie wykorzystać nawęglacz.

Do produkcji żeliwa sferoidalnego opracowano zmodyfikowaną metodę obróbki In-Mold za pomocą specjalnie skonstruowanego układu do zalewania i obróbki ciekłego metalu. W przeciwieństwie do standardowo stosowanej obróbki namiaru wsadowego, który zawiera od kilkuset do kilku tysięcy kilogramów metalu, bardziej opłacalna wydaje się indywidualna obróbka dla mniejszych ilości metalu. W artykule tym podano informacje o opracowaniu i próbach układu do produkcji żeliwa sferoidalnego o łącznej masie około 45 lbs (funtów), tj. około 20kg. Układ taki składa się ze zbiornika do zalewania, komory reakcyjnej z wlewem oraz filtrem.

W ramach badań sprawdzono przydatność tego systemu (metody obróbki) do produkcji cienkościennych odlewów z żeliwa sferoidalnego.

Odpowiednie zastosowanie pieca indukcyjnego kanałowego.

Giesserei 2008, Jg. 95, H. 5, s. 96–98, 100–101, 103–105, Zsfg.

W odlewni Bruehl GmbH od roku 2000 eksploatuje się piec indukcyjny kanałowy o pojemności użytkowej 105 t i mocy 2000 kW. Piec ten stanowi bufor i mieszalnik pomiędzy żeliwiakiem z gorącym dmuchem o wydajności 90 t/h a dwoma piecami odlewniczymi. Przy produkcji 375 000 ton ciekłego żeliwa na rok, po dwóch latach konieczna była wymiana wyłożenia ogniotrwałego (suchego korundu) gardzieli pieca. Trwałość induktora wymurowanego za pomocą tworzącej spinel suchej masy MgO została podniesiona do 12 miesięcy. Dokładne prace konserwacyjne i kontrolowany za pomocą procesorów induktor gwarantują niezawodną eksploatację pieca, dzięki czemu uzyskuje się następujące korzyści: zwiększenie wydajności produkcji dzięki utrzymaniu w „gotowości” ciekłego metalu, zmniejszenie ilości braków i podniesienie jakości odlewów dzięki ujednorodnieniu wsadu i wyrównaniu temperatury ciekłego metalu. Ze względu na ekonomiczno-eksploatacyjne zalety, tzn. stosunkowo niskie koszty eksploatacji wynoszące 0,88 euro na tonę metalu plus koszty energii 11,4 kWh/t, można uznać, że piec jest opłacalny w eksploatacji.

Zastosowanie nawęglaczy.

Giesserei-Prax. 2008, nr 6, s. 228–230, Nawęglacze stosuje się w celu uzyskania żądanego poziomu węgla w ciekłym żeliwie. W praktyce przemysłowej stosuje się całą gamę różnych nawęglaczy, dlatego przy ich stosowaniu korzystne jest używanie tabel analitycznych, w których podaje się ich charakterystykę (zawartość węgla, siarki, azotu, popiołów, części lotnych), a to ułatwia dobór nawęglacza w zależności od rodzaju produkowanego przez odlewnię żeliwa. Na przykład dla żeliwa sferoidalnego lub żeliwa z grafitem wermikularnym korzystnie jest zastosować nawęglacz o niskiej zawartości siarki, natomiast dla żeliwa z grafitem płatkowym powinno się zastosować nawęglacz o średniej zawartości siarki. Nowością jest nawęglacz z koksu naftowego. Najistotniejszym kryterium w doborze nawęglacza jest jego rozpuszczalność w ciekłym żeliwie. W artykule scharakteryzowano

25

Odlewnictwo Współczesne

Ograniczenie energii wynikające z zastosowania nowych pieców do topienia.

Foundry Tr. J. 2008, Vol. 181, nr 3658, s. 255

aluminium. W wyniku tych założeń opracowany został nowy piec z wyposażeniem STRIKOMELTER oraz nowy, opatentowany, proces technologii topienia metalu ETAMAX. W nowo opracowanym urządzeniu proces topienia metalu realizowany jest etapowo poprzez podgrzanie wstępne, topienie i przetrzymywanie metalu.

Materiał wsadowy zanim trafi do strefy topienia jest wstępnie podgrzewany (podsuszany) ciepłymi gazami pochodzącymi z komory topienia metalu na obudowanym transporterze rolkowym. Komora topienia jest podgrzewana palnikami gazowymi. Podgrzany materiał wsadowy jest transportowany do komory topienia małymi porcjami, co pozwala na zwiększenie efektywności topienia i zmniejszenie ilości energii cieplnej potrzebnej do jego stopienia. Szacuje się, że urządzenie zużywa poniżej 600 kWh na tonę topionego metalu, co w porównaniu do innych pieców daje około 50% zaoszczędzonej energii.

Piec wymaga wsadu dobrej jakości. Podczas topienia zanieczyszczenia prawie nie występują. Ciekły metal pochłania jedynie z atmosfery wodór i tlenki. Powstaje też kożuch żużlowy. Zaletą procesu jest również utrzymywanie stałej temperatury topienia +/- 5ºC. Szacuje się uzysk ciekłego metalu na 98%. Omówiono zalety nowego pieca na przykładzie niemieckiej odlewni ciśnieniowej.

W 2007 roku firma Alumasc Precision z Anglii specjalizująca się w wykonywaniu odlewów ze stopów Al metodą odlewania wysokociśnieniowego, zdecydowała się na zastąpienie starych pieców tyglowych opalanych gazem nowymi piecami do wytopu i przetrzymywania metalu, które zostały dostarczone i zainstalowane przez firmę ZPF z Niemiec. Celem inwestycji było obniżenie kosztu topienia metalu i zmniejszenie emisji dwutlenku węgla.

Zaletą nowych pieców jest to, że gazy powstające w czasie topienia metalu nie są wypuszczane do atmosfery lecz gromadzone w specjalnym zbiorniku, po czym spalane w piecu. Oznacza to, że piece nie wymagają instalacji odciągowej. Pomiary emisji gazów wykazały, że ilość wydzielonego tlenku azotu wynosi mniej niż 3 mg/m3, a fluorowodoru tylko 0,4 mg.

Piec do topienia ma wydajność 1 tony metalu/h, a piec do przetrzymywania metalu 2,25 tony. Piece podgrzewane są gazem ze specjalnie zaprojektowanej instalacji gazowej. Wraz z piecami zainstalowany został nowy system załadowczy i wagowy wsadu. Monitorowanie masy wsadu pozwala automatyce sterowanej przez komputer dokładnie wyliczać parametry topienia metalu. Po rocznej pracy nowych pieców stwierdzono, że spełniły one oczekiwania tzn. uzyskano oszczędności eksploatacyjne pieców i ograniczono emisję gazów.

Obniżanie ilości zużywanej energii poprzez stosowanie nowych technologii.

Foundry Tr.J. 2008, Vol. 181, nr 3658, s. 258–260

Obniżenie kosztów w odlewni.

Foundry Tr. J. 2008, Vol. 181, nr 3658, s. 256–257

Firma Morgan Molton Metal Systems, która zajmuje się produkowaniem pieców tyglowych do topienia metalu oraz tygli opracowała nowy sposób odzyskiwania ciepła z gazów powstających w procesie topienia metalu i wykorzystania go do podgrzewania powietrza w palnikach służących do topienia metalu. Pozwoliło to firmie na poszerzenie oferty rynkowej o system odzyskiwania ciepła i instalowanie go w produkowanych urządzeniach.

Firma Striko Westofen Group jest jedną z wiodących na świecie firm produkujących i montujących wysokowydajne piece do topienia aluminium. W projektowaniu tych urządzeń szczególną uwagę zwrócono na oszczędności energii oraz straty metalu powstające w procesie topienia

26

Odlewnictwo Współczesne

Omówiono zalety stosowania systemu rekuperacji gazów takie, jak: koszty, optymalna jakość ciekłego metalu, warunki BHP, zmniejszona emisja gazów.

Samodzielność oczyszczalni. Konserwacja zapobiegawcza zapewnia niezawodność szlifierek typu turbo.

Giesserei-Erfahrungsaust. 2008, nr 4, s. 12–13

11. OCZYSZCZANIE I WYKAŃCZANIE ODLEWÓW

Odlewnia AGVS produkuje odlewy piaskowe ze stopów aluminium. Są to odlewy odpowiedzialne o dużej liczbie rdzeni. Do oczyszczania odlewów stosuje turboszlifierkę typu GTG 21 firmy Atlas Copco Tools. Opisano tę szlifierkę oraz jej eksploatację a także sposób konserwacji, którą odlewnia prowadzi we własnym zakresie.

Badania dotyczące nakładania stopu Ni45 na powierzchnię stopu tytanu metodą elektroiskrową.

China Foundry 2008, Vol. 5, nr 4, s. 244–248, sum.

Zastosowanie ceramiki w ostatnim szlifie.

Ekonomiczne stosowanie środka do szlifowania w przemyśle odlewniczym.

Giesserei-Erfahrungsaust. 2008, nr 4, s. 26–27

Przedstawiono badania nakładania na matrycę wykonaną ze stopu tytanu BT20 warstwy niklowej o grubości 50 mm, dzięki zastosowaniu elektrody prętowej ze stopu Ni45 i metody elektroiskrowej.

Badania przy użyciu rentgenografii dyfrakcyjnej nałożonej tą metodą warstwy wykazały, że składa się ona z 3 rodzajów warstw; NiTi, NiTi2 i Ti. Twardość uzyskanej warstwy dochodziła do 910 HV0,05.

Badano również wpływ ilości i czasu nakładania na grubość warstwy. Stwierdzono, że mała ilość stopu Ni45 w połączeniu z krótkim czasem nakładania pozwalają uzyskać warstwę bez pęknięć. Omówiono metodykę badań oraz uzyskane wyniki.

Zamieszczono liczne zdjęcia mikrostruktur oraz wykresy zależności.

W odlewniach często poddaje się obróbce różne rodzaje wyrobów, np.: stale wysokostopowe, stopy niklu czy tytanu różnego typu odlewy armatury, elementy turbin, rury, odlewy medyczne. Wymagania odnośnie jakości powierzchni są coraz większe. Zaistniała potrzeba opracowania trwałego, stabilnego środka czyszczącego. Niemiecka firma VSM opracowała odpowiednie tworzywo ceramiczne gwarantujące dobrą jakość powierzchni.

Opracowano specjalne taśmy czyszczące, do szlifowania, pokryte materiałem ceramicznym, które podczas stosowania ulega samoostrzeniu. Materiał ten jest trwały.

Omówiono na konkretnych przykładach eksploatację tych taśm szlifierskich, podano ich charakterystykę.

Szybko, opłacalnie i na małej przestrzeni. Roboty kooperujące przy precyzyjnym usuwaniu zalewek.

Giesserei-Erfahrungsaust. 2008, nr 3, s. 14–15 Firma WMS engineering GmbH zaprezentowała urządzenie do precyzyjnego usuwania zalewek w odlewach, przede wszystkim motoryzacyjnych, z różnych stopów.

Chodzi o precyzyjne usuwanie zalewek z odlewów o różnych kształtach i masie (odlewy od 3 kg do 100 kg). Przedstawiono opis tego urządzenia, omówiono budowę i sposób eksploatacji.

27

Odlewnictwo Współczesne

12. METALOZNAWSTWO I OBRÓBKA CIEPLNA

sie. Krystalizacja amorficzna eliminuje powstawanie wad struktury towarzyszących zwykłej krystalizacji. Przedstawiono różne właściwości tych szkieł. Są one jednak bardzo drogie. Znajdują zastosowanie w medycynie, w wojskowości i przy produkcji wyrobów luksusowych. Prowadzone są intensywne prace nad udoskonaleniem i potanieniem procesu produkcji tego szkła, w odlewnictwie zgłoszono już kilka patentów z tej dziedziny. Szkło to stanowi stop międzymetaliczny o budowie amorficznej typu: 80% metali i 20% metaloidów lub 50% metali „zwykłych” i 50% metali szlachetnych.

Przyczynek do badań przemian ausferrytycznego żeliwa sferoidalnego zgodnie z wykresami CTP i CTPc. Fonderie 2009, nr 283, s. 12–21, res., sum., Zsfg.

Wytworzenie iglastej struktury w procesie izotermicznego chłodzenia w znacznej mierze zależy od kinetyki chłodzenia odlewu. W badaniach przeanalizowano cykle obróbki cieplnej, które pokazują, że wynikiem obróbki może być powstanie mieszaniny ausferrytu oraz perlitu i ausferrytu zgodnie z wykresami CTPc i CTP. Przy występowaniu tych faz moment aktywizacji drugiego stopnia jest znacznie przesunięty. Można go uchwycić za pomocą metod dylatometrycznych ponieważ zmiana objętości (jej zmniejszanie) odpowiada wydzielaniu się węglika krzemu.

W badaniach wykazano, że rozpad ausferrytu prowadzi do obniżenia wartości właściwości mechanicznych.

O fazowych i strukturalnych przemianach w stopach żaroodpornych o strukturze monokrystalicznej, zawierających ren.

Lit. Proiz. 2008, nr 7, s. 2–6, bibliogr. 7 poz.

Przy produkcji łopatek dla silników samolotowych stosuje się żaroodporne stopy niklu o budowie monokryształów zwierające w charakterze pierwiastka stopowego 2–4% renu w stopach II generacji i 5–6% renu w stopach III i IV generacji. Stopy te mają rekordowe wskaźniki długotrwałej wytrzymałości i dobre właściwości technologiczne przy kierunkowej krystalizacji. Posiadają one dużą sumaryczną zawartość trudnotopliwych pierwiastków i pierwiastków tworzących fazę γ', obniżoną zawartość węgla i mały dodatek pierwiastków ziem rzadkich. Ren rozpuszczony w stopach niklu zwiększa wymiary jego siatki krystalicznej i temperaturę solidusu, hamuje dyfuzyjną ruchliwość dodatków stopowych zwiększając w ten sposób odporność na pełzanie w wysokich temperaturach. Opisano obszernie budowę krystaliczną, proces krzepnięcia oraz właściwości stopów.

Masywne szkło metaliczne: zainteresowanie przemysłu.

Fonderie Fond. d'Aujourd. 2009, nr 282, s. 37–41, bibliogr. 15 poz.

Szkła metaliczne, szczególnie jeżeli są „masywne”, wychodzą z etapu ciekawostki laboratoryjnej i powoli podbijają świat przemysłowy. Prasa doniosła, że szkła te produkowane są obecnie metodą odlewania. Dlatego artykuł podaje aktualny stan tej techniki, daleki jeszcze jednak od doskonałości. Szkło metaliczne produkowane ze stanu ciekłego przez gwałtowne hartowanie w formie taśm odkrył Pol Duwez z kalifornijskiego Instytutu Technologicznego. Od 1988 roku opracowywane są nowe techniki amorfizacji, pozwalające na otrzymywanie coraz bardziej masywnego szkła metalicznego. Pierwsze szkła produkowano na bazie cyrkonu. Dzisiaj skład chemiczny jest zróżnicowany i utrzymywany być musi w wąskim zakre-

28

Odlewnictwo Współczesne

Zależność struktury i właściwości stopów odlewniczych od budowy atomowej składników.

Lit. Proiz. 2008, nr 6, s. 3–6, sum.

Krzepniecie kontrolowane dyfuzją.

Giessereiforsch. 2008, Jg. 60, H.1, s. 30–36, bibliogr. 4 poz. sum.

Stopy na bazie aluminium poddawane przeróbce plastycznej wykazują właściwości fizyczne i mechaniczne znacznie lepsze niż analogiczne stopy kształtowane w tradycyjnym procesie odlewania. Niestety ze stopów do przeróbki plastycznej nie można wykonywać odlewów o dużych dokładnościach wymiarowych, ponieważ w czasie krzepnięcia powstają w nich wady w postaci naderwań i pęknięć na gorąco. Dlatego stopy te są zwykle odlewane w postaci wlewków, a ostateczny kształt wyrobu nadaje się w procesie mechanicznym, takim jak np. walcowanie, wyciskanie, ciągnięcie i kucie. Procesy te podnoszą jednak znacznie koszty produkcji.

Krzepnięcie kontrolowane dyfuzją (ang.

Controlled Diffusion Solidification - CDS) stanowi nowy proces, który umożliwia odlewanie precyzyjne stopów do przeróbki plastycznej. Odlewy są wolne od wyżej wymienionych wad, co eliminuje kosztowną obróbkę skrawaniem. W procesie CDS dwa ciekłe stopy o założonym składzie chemicznym i temperaturze są mieszane razem, dzięki czemu w trakcie krzepnięcia stop posiada mikrostrukturę globularną, a nie dendrytyczną. Tendencja do występowania naderwań na gorąco w stopach do przeróbki plastycznej wynika z niedostatecznej przepuszczalności sieci dendrytów, która blokuje międzydendrytyczny przepływ cieczy i utrudnia kompensację skurczu. Niedendrytyczna mikrostruktura stopu krzepnącego w procesie CDS minimalizuje występowanie naderwań i pęknięć na gorąco, umożliwiając tym samym bezpośrednie odlewanie stopów do przeróbki plastycznej.

Koncentracja elektronowa może być wykorzystana do ilościowej oceny kryteriów budowy stopów. Jeżeli przy tworzeniu stopów koncentracja elektronowa wzrasta nie więcej niż 1,1 razy to zbliżone właściwościami pierwiastki będą tylko tworzyć twarde roztwory a dla bardzo zróżnicowanych właściwościami pierwiastków rozpuszczalność (zdolność do tworzenia roztworów) nie będzie praktycznie występować i nie będą powstawać związki. Przy zmianie koncentracji z 1,1 do 1,5 razy pierwiastki będą tworzyć z mniejszym stopniu twarde roztwory.

Jeżeli koncentracja wzrasta bardziej niż 1,5 razy to powstają związki chemiczne.

Powstawanie zarodków krystalizacji grafitu w roztopionym żeliwie przemysłowym.

Lit. Proiz. 2008, nr 6, s. 11–14, bibliogr.

7 poz. sum.

Przyjęta do badań metoda analizy mikrorentgenospektralnej pozwoliła ustalić obecność w żeliwie wtrąceń niemetalicznych o wymiarach > 1 μm, które mogłyby występować jako zarodki krystalizacji grafitu, a także pozwoliłyby określać zawartość i rozłożenie wtrąceń niemetalicznych w strukturze żeliwa. Wyniki badań otrzymano w postaci krzywej rozproszenia intensywności promieniowania rentgenowskiego wzdłuż linii skanowania promieniowania rentgenowskiego przecinającego odcinki osnowy metalowej o długości 500 μm i wtrącenia grafitu. Badano rozłożenie i zawartość krzemu, manganu i siarki w fazach struktury żeliwa syntetycznego. W wyniku badań stwierdzono, że w żeliwie przemysłowym nie stwierdzono obecności wtrąceń niemetalicznych typu SiO2 i siarczkowych we wtrąceniach grafitu. Zarodki krystalizacji grafitu tworzą wprowadzone ze wsadem oraz bezpośrednio do stopu wtrącenia grafitu jako takiego.

Określanie odległości ramion dendrytów i rozkładu wielkości ziaren w stopach Al-Cu krzepnących kierunkowo - symulacja i badania doświadczalne.

Giessereiforsch. 2008, Jg. 60, H. 2, s. 14–25, bibliogr. 37 poz. sum.

Przeprowadzono szczegółowe badania metalograficzne mikrostruktury dwufazo-

29

Odlewnictwo Współczesne

wego stopu Al-4% wag. Cu krzepnącego kierunkowo w dokładnie określonych warunkach cieplnych w piecu z izolacją aerożelową. Uzyskane wyniki porównano z wynikami pełnej trójwymiarowej symulacji całego procesu krzepnięcia i modelami ewolucji mikrostruktury. Zmierzono odległości ramion dendrytów pierwszego i drugiego rzędu oraz wielkość ziaren.

Wyprowadzono ilościowe zależności pomiędzy szybkością stygnięcia, odległością ramion dendrytów i wielkością ziaren i porównano uzyskane wyniki z wynikami symulacji prowadzonej w programie ProCAST w połączeniu z techniką przestrzennego automatu komórkowego w module CAFE programu CALCOSOFT. Wykazano, że można uzyskać dobrą zgodność pomiędzy wynikami symulacji i eksperymentów, zakładając że dokonano właściwego wyboru parametrów cieplnych procesu krzepnięcia oraz zarodkowania i wzrostu ziaren.

Prace w kierunku opracowania modelu symulacyjnego do precyzyjnego ustalania właściwości żeliwa ADI. Giesserei Rund. 2008, Jg. 55, H. 11/12, s. 242–246, Zsfg.

Konieczna jest możliwość przewidzenia (zaplanowania) właściwości mechanicznych podczas produkcji żeliwa ADI, aby zapewnić możliwie szerokie pole zastosowania. Właściwości mechaniczne zależą w dużej mierze od przemian fazowych podczas obróbki cieplnej. Ustalenie składu chemicznego w połączeniu z takimi parametrami jak czas i temperatura obróbki cieplnej daje możliwość uzyskania zaplanowanych właściwości mechanicznych. Badając próbki można zaobserwować wpływ różnych parametrów na zmiany udziału faz w strukturze. Wyniki badań zostały wykorzystane do stworzenia modelu obróbki cieplnej i zastosowanie go w symulacji. Ustalanie (przewidzenie) właściwości mechanicznych w rzeczywistych odlewach jest możliwe tylko w pewnych granicach.

Badania metalograficzne stopów odlewniczych.

Powstawanie grafitu w żeliwie sferoidalnym - nie zawsze uwzględniane czynniki i zjawiska przy powstawaniu grafitu sferoidalnego.

Giesserei-Prax 2008, nr 6, s. 220–226, bibliogr. 12 poz.

Mikrostruktura stopu Al-Si-Cu-Mg (319) niemodyfikowanego i modyfikowanego strontem.

Cast Metals Res. 2008, Vol. 21, nr 5, s. 371–380, bibliogr. 36 poz. sum.

W oparciu o układ żelazo-węgiel, w artykule omówiono różne gatunki żeliwa i powstawanie w nich struktury, dokonano analizy ilościowej i jakościowej tych struktur, ze szczególnym uwzględnieniem powstawania grafitu w żeliwie sferoidalnym. Powstawanie grafitu w żeliwie sferoidalnym zależy w dużej mierze od występowania w metalu wolnego węgla, warunków chłodzenia (grubości ścianki, rodzaju materiału formierskiego), a także od warunków krystalizacji. Omówiono przydatność mikrofraktografii w badaniach metalograficznych tworzyw metalowych. Umożliwia ona zbadanie elementów struktury, po odpowiednim przygotowaniu przełomu tworzyw metalowych (gatunków żeliwa).

Przedstawiono badania stopu Al-SiCu-Mg zawierającego dużą i małą ilość Mg, modyfikowanego i niemodyfikowanego Sr (dodatek Sr 150 ppm). Stop poddawano trójstopniowej obróbce cieplnej w celu określenia optymalnego przesycenia dla nadtapiania faz miedziowych Al2Cu i Al5Mg8Cu2Si6. W stopach bez zawartości Mg nie zaobserwowano występowania nadtapiania fazy Al2Cu, nawet w przypadku podgrzania próbki do 520°C. Dodatek strontu powodował sferoidyzację cząsteczek Si, jak również wzrost obszaru występowania porowatości i wielkości porów, zwłaszcza kiedy stop osiągnął temperaturę 520°C. Wprowadzenie Mg pogarszało sferoidyzację cząsteczek Si i wzrost ich wielkości. Dodatek Mg powodował również możliwość powstawania

30

Odlewnictwo Współczesne

wadzony aktualnie eksperyment miał na celu zbadanie wpływu wibracji elekromagnetycznej na krystalizację cząstek szkła metalicznego w stopie Fe-Co-B-Si-Nb. Stwierdzono, że wibracja elektromagnetyczna wpływa głównie na obniżenie ilości zarodków krystalizacji. Opisano metodykę badań. Wyniki badań ujęto na wykresach i zdjęciach.

fazy Al5Mg8Cu2Si6. Opisano metodykę badań, a na podstawie licznych wykresów i zdjęć mikrostruktury przeprowadzono analizę uzyskanych wyników.

Rozpuszczanie fazy Al2Cu w modyfikowanych i niemodyfikowanych strontem stopach typu 319.

Cast Metals Res. 2008, Vol. 21, nr 5, s. 387–393, bibliogr. 23 poz. sum.

Krystalizacja szkła metalicznego na bazie Zr przy pomocy lasera.

Cast Metals Res. 2008, Vol. 21, nr 1–4, s. 148–151, bibliogr. 11 poz. sum.

Opisano badania wpływu przesycenia na rozpuszczanie się fazy Al2Cu w stopach 319 modyfikowanych i niemodyfikowanych Sr (dodatek Sr 150 ppm). Stopy doświadczalne i przemysłowe typu 319 zwierały różną ilość Mg od 0,03 do 0,6%. Badania rozłożenia cząstek Cu w osnowie i badania pomiaru wielkości nierozpuszczonej fazy Al2Cu prowadzono z wykorzystaniem sondy elektronowej (EPMA) w połączeniu z rentgenowską analizą dyspersyjną (EDX). Stwierdzono segregację Cu na granicach dendrytów. Dodatek Mg i Sr może powodować zmianę segregacji. Po obróbce cieplnej, cząsteczki Cu zaczynają rozkładać się bardziej równomiernie zarówno w dendrytach, jak i w osnowie. Ilość miedzi rozpuszczonej w osnowie wzrasta ze wzrostem czasu i temperatury, osiągając maksimum dla 490ºC/8 h. Badano także proces rozpuszczania eutektyki α-Al2Cu i wydzieleń Al2Cu. Opisano metodykę badań i w oparciu o liczne wykresy i zdjęcia mikrostruktury przeprowadzono analizę uzyskanych wyników.

Opisano badania dotyczące krystalizacji i zachowania się fazy amorficznej szkła metalicznego na bazie Zr poddanego działaniu lasera. Na przykładzie próbek wykonanych ze stopu Zr55Al10Ni5Cu30 o grubości 2 mm przedstawiono zmiany struktury powierzchni. Stwierdzono, że każda zmiana parametrów pracy lasera miała wpływ na zmianę temperatury i szybkości chłodzenia, a tym samym na mikrostrukturę. Omówiono przebieg eksperymentu, a wyniki badań przedstawiono na wykresach i fotografiach mikrostruktur.

Mikrostruktura i właściwości stopu ZL 205.

China Foundry 2008, Vol. 5, nr 1, s. 24-27, sum.

Opisano przebieg badań mających na celu określenie wpływu mikrostruktury stopu ZL 205 poddanego obróbce cieplnej (starzenie) i bez obróbki na jego właściwości mechaniczne (wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie). Badania prowadzono za pomocą mikroskopu optycznego i elektronowego. Wykazano, że tuż po zalaniu struktura stopu składa się z fazy α-Al, a faza eutektyki rozłożona jest na granicy ziaren. W czasie obróbki cieplnej wytrzymałość stopu najpierw wzrasta, po czym maleje z czasem, a najwyższa wytrzymałość na rozciąganie wynosi około 488 MPa.

Wytwarzanie szkła metalicznego na bazie Fe przy użyciu wibracji elektromagnetycznej.

Cast Metals Res. 2008, Vol. 21, nr 1–4, s. 86–89, bibliogr. 22 poz. sum.

Niewiele jest prac opisujących wpływ oddziaływania pola elektrycznego/magnetycznego na wytwarzanie szkła metalicznego (stopu o strukturze bezpostaciowej).

W poprzednich etapach pracy badano taką możliwość w odniesieniu do stopów Mg-Cu-Y i Fe-Co-B-Si-Nb przy wzroście wibracji elektromagnetycznej. Przepro-

31

Odlewnictwo Współczesne nad zastosowaniem żeliwa ADI o obniżonej twardości. W odlewni Zanardi wykorzystano tę sytuację i podjęto produkcję żeliwa sferoidalnego perlityczno-ferrytycznego z przemianą izotermiczną (gatunek IDI).

13. ŻELIWO I ODLEWY ŻELIWNE Klasyfikacja grafitu w żeliwie drogą analizy wizualnej, według normy ISO 945-1:2008. Geneza i przedstawienie nowej wersji normy ISO 945:1975.

Fonderie Fond. d'Aujourd. 2009, nr 284, s. 37–48

Wpływ warunków zalewania formy na rozpuszczalność żelazochromu w strumieniu żeliwa.

Lit. Proiz. 2009, nr 1, s. 20–21, rez., sum.

Analizowano możliwość produkcji dwuwarstwowych odlewów poprzez obróbkę żeliwa wyjściowego w formie odlewniczej. Odpada wtedy konieczność przygotowywania dwóch różnych stopów jak to było dotychczas stosowane w praktyce.

W tym celu ustalano wpływ masowej prędkości wypełniania formy i udziału wolnej przestrzeni komory reakcyjnej na kinetykę procesu rozpuszczania żelazochromu jako dodatku tworzącego warstwę odlewu odpornego na zużycie. Opisano przeprowadzone doświadczenia nad ustaleniem odpowiednich proporcji komory reakcyjnej w układzie wlewowym i frakcji żelazochromu. Ustalono, że w zadanych warunkach zalewania należy zmniejszyć przekrój kanału wypływowego z komory reakcyjnej oraz zwiększyć stopień dyspersji żelazochromu. Przy takich parametrach zalewania rozpuszczalność żelazochromu wzrasta z 10 do 80%.

W artykule omówiono nową normę ISO 945:2008, która stanowi zrewidowaną wersję normy ISO 945:1975 „Oznaczenie grafitu w żeliwie. Przedstawiono genezę tego nowego dokumentu i szczegóły zasadniczych zmian, które przyniosła norma w porównaniu do starej. Ponadto w aneksie przedstawiono dwanaście komentarzy i propozycji technicznych których nie uwzględniono w normie, ale które mogą być włączone w terminie późniejszym, ponieważ dotyczą one charakterystyki grafitu za pomocą analizy obrazu i postaci grafitu uznawanych za „ niepożądane”.

Dalszy rozwój żeliwa ADI i IDI we Włoszech.

Fonderie Fond. d'Aujourd. 2009, nr 282, s. 13–25, res., sum., Zsfg.

Przedstawiono wyniki badań w odlewni Zanardi w zakresie właściwości stopów, a dotyczyły one: zmęczenia, wrażliwości na działanie karbu, udarności. Badano: żeliwo sferoidalne (DI), żeliwo sferoidalne bainityczne z przemianą izotermiczną (ADI) oraz żeliwo sferoidalne perlityczno-ferrytyczne z przemianą izotermiczną (IDI).

Właściwości tych gatunków żeliwa porównano ze staliwem 42CrMo4. Obrabialność tych gatunków żeliwa to główny problem jaki pojawił się podczas badań. Opracowano następujące gatunki żeliwa ADI: SAEJ2477 AD750, ISO 17804 JS/800-10, ISO 17804 JS/900-8 i ISO 17804 JS/10506. Ze względu na wzrost cen dodatków stopowych prace badawcze dotyczące żeliwa ADI uległy spowolnieniu. Dotyczy to badań

Analiza wpływu składników składu chemicznego i struktury na właściwości żeliwa sferoidalnego Prz. Odl. T. 59, 2009, nr 5–6, s. 298–302 W artykule przedstawiono wyniki statystycznej analizy wpływu składu chemicznego i składników struktury na właściwości mechaniczne żeliwa sferoidalnego. W analizie wykorzystano skład chemiczny, skład fazowy i właściwości mechaniczne żeliwa.

Na podstawie analizy regresji wielokrotnej stwierdzono, że skład chemiczny wywiera decydujący wpływ na właściwości żeliwa, a uzyskane równania pozwalają, bez badań metalograficznych, prognozować właściwości mechaniczne żeliwa.

32

Odlewnictwo Współczesne

nio, z powodu zaistniałych trudniejszych warunków pracy, pojawiła się tendencja do wykonywania tych części z żeliwa sferoidalnego typu Niresist gatunku CzN15D. Określono warunki, w których odlewy te mogą pracować, na przykład w środowisku o pH = 6,0 ..... 8,5, w temperaturze od -90 do +140°C. Części tych pomp były dotychczas wykonywane z żeliwa szarego typu Niresist. Odlewy wykonuje się w formach o kilku wnękach i zalewa na konwejerze. Powstaje przy tym duża ilość braków z powodu: stosunkowo niskiej masy metalu zalewanego do jednej formy; stopniowego zaniku efektu sferoidyzacji i spadku temperatury metalu. Opisano budowę formy piętrowej i zabiegi metalurgiczne mające na celu zmniejszenie ilości braków w opisanych odlewach.

Wpływ przetapiania na strukturę i właściwości mechaniczne żeliwa stopowego z miedzią i siarka.

Processy lit'ja 2008, nr 1, s. 69–72, bibliogr. 2 poz. sum.

Przeprowadzono badania wielokrotnego przetapiania odpornego na ścieranie żeliwa stopowego zawierający miedź i siarkę na zmianę składu chemicznego, strukturę i parametry twardości. Dowiedziono, że w czasie przetopów występuje zgar krzemu i manganu, a także siarki. Natomiast udział miedzi pozostaje bez zmian. W rezultacie nawet po trzykrotnym przetapianiu struktura pozostaje taka sama jak w pierwotnym stopie. Również twardość i odporność na ścieranie na sucho pozostaje taka sama jednakże przy wielokrotnym przetapianiu należy dodać Cu do 5% wag. i S do 1%.

Zastosowanie pomiaru aktywności tlenu do wyznaczania optymalnych właściwości żeliwa sferoidalnego w trakcie procesu produkcyjnego.

Giessereiforsch. 2008, Jg. 60, H. 1, s. 2–19, bibliogr. 33 poz. sum.

Synergetyczne podejście w opracowaniu procesu rozdrabniania wydzieleń grafitu w żeliwie sferoidalnym.

Lit. Proiz. 2008, nr 6, s. 7–8, bibliogr. 7 poz. sum.

Mierzono aktywność tlenu w kąpieli żeliwa sferoidalnego o strukturze ferrytycznej i perlitycznej. Pomiary przeprowadzano w funkcji czasu, utrzymując temperaturę pieca na stałym poziomie około 1420°C. Do badań zastosowano standardowy czujnik ogólnie dostępny na rynku, w którym zmodyfikowano niektóre elementy. Pomiarów dokonywano w piecu indukcyjnym o pojemności 250 kg, odzwierciedlającym warunki panujące w przemyśle. Pomiary aktywności tlenu w ciekłym żeliwie sferoidalnym pozwalają na ustalenie optymalnych warunków prowadzenia wytopu. Dzięki takiej optymalizacji odlewy charakteryzują się maksymalnym stopniem sferoidyzacji, dużą wartością wydłużenia i wytrzymałości na rozciąganie oraz dużą zawartością ferrytu w połączeniu z małą wartością twardości.

Opracowano proces techniczny rozdrabniania grafitu w żeliwie sferoidalnym z zastosowaniem metody zarodkującej modyfikacji, opracowano model procesu modyfikacji, który pozwala na optymalizację stopnia rozdrobnienia grafitu. Rozdrobnienie grafitu w żeliwie sferoidalnym o 15–30% pozwala podwyższyć poziom właściwości mechanicznych.

Charakterystyczne cechy produkcji odlewanych części pomp z żeliwa austenitycznego z grafitem sferoidalnym.

Lit. Proiz. 2008, nr 6, s. 23–28 Opisano budowę pomp stosowanych w przemyśle naftowym. Każdy stopień pompy składa się z koła roboczego i łopatek kierujących. Te ostatnie stanowią ażurowe, cienkościenne części o średnicy 80 do 90 mm w której łopatki o grubości 1– 1,5 mm ułożone są w postaci spirali, Ostat-

33

Odlewnictwo Współczesne

Wpływ manganu i siarki na zarodkowanie grafitu w ciekłym żeliwie.

Giessereiforsch. 2008, Jg. 60, H. 2, s. 2–5, bibliogr. 18 poz. sum.

Rozkład płatków grafitu w żeliwie szarym wraz z metodą określania odpowiednich parametrów.

Giessereiforsch. 2008, Jg. 60, H. 2, s. 38–44, bibliogr. 3 poz. sum.

Zarodkowanie grafitu ma wpływ na właściwości mechaniczne żeliwa. Grafit zarodkuje na podkładkach obcych substancji, które są obecne w ciekłym metalu lub które zostały tam wprowadzone wraz z dodatkiem modyfikatora. Dla uzyskania powtarzalnych właściwości żeliwa konieczna jest stała szybkość zarodkowania grafitu i jego równomierny rozkład w kąpieli ciekłego metalu. Dlatego niezbędna jest dokładna znajomość składu i morfologii powstających zarodków krystalizacji. Zbadano szereg próbek wykonanych z żeliwa gatunku EN-GJL-200 ze szczególnym uwzględnieniem wpływu manganu i siarki na zarodkowanie grafitu w żeliwie szarym. Próbki posiadały różne procentowe zawartości wyżej wymienionych pierwiastków i różne ich proporcje. Próbki poddawano hartowaniu lub badano je w stanie bez obróbki cieplnej. Stosowano następujące metody badań: skaningowa mikroskopia elektronowa, spektroskopia dyspersji energii i spektroskopia dyspersji długości fal (ang. SEM-EDS-WDS). Wyniki badań doświadczalnych porównywano z wynikami symulacji mikrostruktury prowadzonymi w programie MICRESS, który wykorzystuje model pola wielofazowego.

Program ten jest bezpośrednio połączony z bazą danych termodynamicznych, stosując interfejs Fortran TQ i oprogramowanie ThermoCalc. W oparciu o wyniki badań eksperymentalnych i symulacji stwierdzono, że grafit zarodkuje na cząsteczkach MnS, a udział procentowy zawartości tych pierwiastków, jak również ich wzajemny stosunek ma bardzo duży wpływ na przebieg i intensywność zarodkowania.

Przypisanie grafitu występującego w odlewach z żeliwa szarego poszczególnym klasom wg DIN EN 945 lub ASTM A247 na podstawie samego kryterium podobieństwa nastręcza pewne trudności z braku zarówno w pełni wiarygodnych wzorców odniesienia, jak również i definicji charakterystyki rozkładu. Dotyczy to zwłaszcza grafitu o wielkości większej niż A4. Dlatego zgodnie z wcześniejszymi sugestiami i aktualnymi potrzebami, badano przy pomocy podstawowych metod statystycznych rozkład wielkości wydzieleń grafitu w odlewie tarczy hamulcowej do samochodu osobowego wykonanej z żeliwa EN GJL-150 o dużej zawartości węgla.

Otrzymany rozkład logarytmiczny pozwolił na zastosowanie w obliczeniach prostej metody średniej geometrycznej oraz rachunku prawdopodobieństwa dla dokonania szybkiej oceny graficznej. Metody te okazały się bardzo skutecznym narzędziem do przeprowadzania, między innymi, analizy i prezentacji wektorów rozkładu grafitu na przekroju odlewu i badania związanych z tym właściwości nowych modyfikatorów.

Metody wyznaczania temomechanicznej wytrzymałości zmęczeniowej dla żeliwa GJV450.

Giesserei Rund. 2008 , Jg. 55, H. 11/12, s. 238–241, bibliogr. 7 poz. Zsfg.

Zastosowanie przedstawionych w artykule modeli wytrzymałościowych pokazuje, że prowadząc badania za pomocą różnych metod można uzyskać różne wartości wytrzymałości „eksploatacyjnej” tworzyw.

Różnice są znaczne. Jednocześnie przedstawiono metodę postępowania, w której pokazano w jaki sposób można wykorzystać wyniki badań termomechanicznej wytrzymałości zmęczeniowej (TMF). Nie tylko brak normy w zakresie badań istotnych dla TMF utrudnia postępowanie przy badaniach

34

Odlewnictwo Współczesne

14. STALIWO I ODLEWY STALIWNE

wytrzymałości zmęczeniowej w przypadku obciążenia o charakterze termomechanicznym. Stwierdzono także, że niezbędna jest duża liczba parametrów do zdefiniowania cyklu TMF. Ponadto stwierdzono, że dysponując jedynie pojedynczymi wskaźnikami pochodzącymi z badań TMF nie da się wyznaczyć trwałości odlewu. Dlatego konieczne jest, aby za pomocą badań TMF możliwie dokładnie odtworzyć rzeczywisty stan obciążenia panujący w odlewie. Ponadto należy w ramach badań TMF ustalić możliwe wielkości „zamienne” jak temperatura czy ograniczenia w wydłużaniu się odlewu oraz ich wpływ na jego trwałość.

Jeżeli wskaźniki te da się wyznaczyć należy dobrać albo opracować taki model tworzywa, który mógłby reprezentować podczas obciążenia elastoplastyczne zachowanie się tworzywa przy uwzględnieniu wyznaczonych wielkości. Za pomocą odpowiedniego modelu wytrzymałości (trwałości), stosując symulację, można wyznaczyć trwałość odlewu, a tym samym odpowiednio zoptymalizować proces.

Opracowanie technologii otrzymywania kształtowych półwyrobów ze staliwa żarowytrzymałego 15H12N2MWFAB metodą odśrodkowego, elektrożużlowego odlewania.

Processy lit'ja 2009, nr 1, s. 28–33, bibliogr. 4 poz. rez., sum.

Przedstawiono nową technologię otrzymywania kształtowych półwyrobów o dużych wymiarach i masie 0,6 ton. Wykorzystano w tym przypadku metodę elektrożużlowego i odśrodkowego odlewania ze staliwa żarowytrzymałego typu 15H12NMWFAB. Opracowano podstawowe parametry procesu odlewania takie, jak: skład i jakość topnika stosowanego przy przetapianiu elektrod, reżim elektryczny procesu przetapiania, sposób rozlewania stopu metalu z żużlem do formy wirującej, warunki obrotów formy i inne. Przedstawiono wpływ ilości stosowanego topnika na proces krzepnięcia odlewu w formie o skomplikowanych kształtach. Omówiono zasady konstrukcji tej stalowej formy. Badano właściwości mechaniczne próbnych odlewów.

Mechanizm powstawania grafitu podczas krzepnięcia żeliwa białego.

Cast Metals Res. 2008, Vol. 21, nr 1–4, s. 27–30, bibliogr. 5 poz. sum.

W większości żeliw białych, których przeznaczeniem jest zapewnienie odporności na zużycie nie powinno dopuszczać się do powstawania grafitu, ponieważ eutektyka: austenit (γ)+ grafit wykazują małą twardość, a tym samym takie żeliwo szybko się zużywa, nawet w przypadku, gdy austenit przechodzi w twardą fazę taką jak martenzyt. Z drugiej strony niewielka ilość drobnego grafitu w strukturze jest pożądana, np. w materiale stosowanym na rolki do walcarek na gorąco, dla uniknięcia porysowań lub zatarć rolek. Powstawanie „twardych” węglików stymulują takie dodatki, jak Cr, V, Nb. Przedstawiono i porównano mechanizm tworzenia się grafitu w żeliwie chromowym, stali szybkotnącej i żeliwie typu Ni-hard. Analizę wyników badań przeprowadzono w oparciu o zamieszczone wykresy i zdjęcia mikrostruktur.

Wpływ parametrów pozapiecowej obróbki stali St10 na zanieczyszczenia odlewanych ciągłe półwyrobów (prętów o średnicy 180 mm) wtrąceniami niemetalicznymi.

Processy lit'ja 2008, nr 1, s. 38–40, sum.

W serii wytopów prętów odlewanych metodą ciągłą badano wtrącenia niemetaliczne w stopie z zastosowaniem metod metalografii optycznej mikroskopii skaningowej oraz analizy mikrorentgenospektralnej. Stwierdzono, że wtrącenia niemetaliczne, wywołujące podwyższony stopień zanieczyszczenia gotowego wyrobu to głównie związki aluminium i wapnia o zmiennym składzie, CaO x 2 Al2O3.

Stwierdzono konieczność korekty pozapiecowej obróbki ciekłego metalu po spuście

35

Odlewnictwo Współczesne zmęczeniowa. Istotna jest między innymi zależność cykli naprężeń i zmian temperatury pracy odlewu. Badania są trudne i należy je prowadzić w stadium przygotowania odlewów. Dla określenia eksploatacyjnej odporności stosowano współczynnik zapasu odporności na zmęczenie „n” , który uwzględnia ilość cykli obciążeń, kształt i wymiary detalu oraz wszystkie inne składniki zniszczenia zmęczeniowego. Podano przykłady obliczania tego współczynnika. Optymalne połączenie właściwości wytrzymałościowych i plastycznych można osiągnąć poprzez wybór odpowiedniego składu chemicznego, parametrów topienia i końcowej obróbki ciekłego metalu poprzez modyfikację pierwiastkami aktywnymi.

z pieca łukowego. Polega ona na zmianie proporcji dodatków wapnia i aluminium do wytopu, a także dodatku topnika w postaci fluorospatu.

Wpływ małych zawartości niobu na żaroodporność stopu typu Fe-Cr-Al. Processy lit'ja 2008, nr 1, s. 72–77, bibliogr. 7 poz. sum.

Badano kinetykę procesu utleniania stopu żelaza o wysokiej zawartości chromu: 55Fe - 40 Cr - 5Al z dodatkiem 1 i 3% niobu, przy temperaturach 700–1200°C w ciągu 20 godzin. Udowodniono, że żaroodporność stopu przy wprowadzaniu 1–3% Nb do temperatury 1000ºC zmniejsza się nieznacznie i pozostaje na dostatecznie wysokim poziomie. Świadczy o tym powstawanie na stopach cienkiej warstewki tlenków dobrze przylegającej do materiału osnowy, a kinetyka procesu utleniania ma charakter funkcji parabolicznej. W temperaturze powyżej 1000ºC żaroodporność stopu silnie się obniża, szczególnie w stopie o zawartości 3% Nb. Świadczy o tym tworzenie się grubej warstwy sypkiej zgorzeliny, a samo utlenianie przebiega według funkcji liniowej. Zalecono stosowanie tego stopu tylko do zakresu temperatury nie przekraczającej 1000ºC.

Duże odlewy staliwne dla elektrowni cieplnych - największa turbina parowa na świecie.

Giesserei 2008, Jg. 95, H. 4, s. 32–34, 36–38, 40–42 Stowarzyszenie odlewni „Voestalpine”, do którego należą odlewnie austriackie w Linzu i Traisen, produkuje duże odlewy staliwne do turbin parowych i gazowych a także sprężarek do transportu oleju i gazu. Produkuje też odlewy dla przemysłu chemicznego i maszynowego oraz dla elektrowni wiatrowych. Masa tych odlewów to odlewy od 1 do 100 ton. Każdy z obszarów rynku na który produkowane są te odlewy stanowi wyzwanie.

W artykule ograniczono się jedynie do omówienia produkcji odlewów dla turbiny parowej o mocy 1720 MW dla elektrowni w Finlandii. Odlewy dla przemysłu energetycznego to głównie: wszelkiego typu obudowy zewnętrzne, wewnętrzne czy obudowy zaworów. Są to odlewy skomplikowane i stosowane na odpowiedzialne elementy konstrukcji. Podlegają znacznym obciążeniom, przede wszystkim cieplnym.

Odlewy te wykonywane są w skomplikowanym procesie technologicznym. Szczególnie istotna jest ich obróbka cieplna. Na elementy do elektrowni parowych stosuje się m.in. staliwa stopowe, np. G20Mo5, G17CrMo5-5, G17CrMo9-10. W artykule

Wzajemna zależność właściwości mechanicznych i eksploatacyjnych odlewów staliwnych dla kolejnictwa.

Lit. Proiz. 2008, nr 6, s. 15–17, bibliogr. 3 poz. sum.

W odlewni staliwa w Briańsku, odlewy dla kolejnictwa wykonuje się z niskostopowego staliwa 20 GL. Podstawową przyczyną brakowania tych odlewów jest wzrost pęknięć zmęczeniowych powstających w czasie ich eksploatacji. Przyczyną powstawania pęknięć zmęczeniowych jest wysoki poziom naprężeń statycznych i dynamicznych w niebezpiecznych przekrojach odlewów ramy bocznej. Konstrukcyjną wytrzymałość odlewów można podwyższyć trzema sposobami. Rozważano czynniki, od których zależy wytrzymałość

36

Odlewnictwo Współczesne

omówiono, pod kątem potrzeb elektrowni w Finlandii, typowy proces produkcji odlewów staliwnych (staliwo G17CuMo9-10) do turbin parowych (wytwarzanie modeli, form, topienie, odlewanie) ze szczególnym uwzględnieniem odlewów bardzo dużych.

Omówiono także kontrolę jakości odlewów.

podatny na pęknięcia na gorąco niż stal narzędziowa do pracy na gorąco 1.2343.

Dlatego na elementy form ciśnieniowych narażone na pęknięcia na gorąco należy stosować stal niklową martenzytyczną.

Natomiast nie należy jej stosować tam, gdzie występuje zagrożenie erozyjne. Kolejny wniosek dotyczy pozytywnego wpływu śrutowania w aspekcie powstawania pęknięć wywołanych naprężeniami. Pęknięcia powstają z opóźnieniem a ich propagacja jest mała. Ponadto okazało się, że śrutowanie ma pozytywny wpływ - powoduje odprężanie - jest to jednak związane z większymi kosztami. Należy zauważyć, że jeżeli porówna się wpływ śrutowania i wpływ doboru tworzywa (stopu) na trwałość form ciśnieniowych, to należy jednoznacznie stwierdzić, że wybór tworzywa jest bardziej istotny. Optymalizacja, poprzez zminimalizowanie obróbki cieplnej towarzyszącej produkcji i odprężania czy utwardzania warstw brzegowych w celu opóźnienia powstawania pęknięć, nie prowadziła do zwiększenia trwałości formy.

Badania w zakresie optymalizacji trwałości form ciśnieniowych do odlewania aluminium.

Giesserei 2008, Jg. 95, H. 4, s. 44–51, bibliogr. 7 poz. Zsfg.

Celem badań było przedłużenie trwałości form ciśnieniowych do odlewania aluminium poprzez ukierunkowaną optymalizację czynników procesu i ich sklasyfikowanie w teście praktycznym.

Uwzględniono: wybór tworzywa na formy w odniesieniu do stali narzędziowej do pracy na gorąco CrMoV i stopów grupy FeCoNi. W stopach wywołano i prześledzono określone naprężenia własne, ściskające, wywołane przez śrutowanie. Przeprowadzono i zanalizowano obróbkę cieplną w celu zminimalizowania miejscowego utwardzenia powierzchni w miejscach znacznego obciążenia. Działanie wspomnianych wyżej czynników przeanalizowano pod kątem ekonomicznym i określonych środków zaradczych w celu określenia momentu zniszczenia formy. Próby praktyczne przeprowadzono w optymalnych warunkach zastosowania form, a wyniki porównano z warunkami przemysłowymi przy współpracy z odlewniami ciśnieniowymi i komisją nadzorującą projekt.

Badano zastosowanie form od momentu dostarczenia bloków kutych przez ich konstruowanie, wzorcowanie (cechowanie), produkcję, sortowanie, badania metalurgiczne i ocenę ekonomiczną ich wykonania. Podstawowi badaniami były badanie struktury i naprężeń, które określano w warunkach produkcji lub w warunkach laboratoryjnych podczas przerw oczyszczania. Ocena wszystkich wyników działania czynników optymalizujących pozwala na wyciągnięcie między innymi następujących wniosków: stop Fe-Co-Ni jest mniej

15. STOPY METALI NIEŻELAZNYCH I ODLEWY Z TYCH STOPÓW Relacje między składem chemicznym i właściwościami mechanicznymi dla stopów AlCu5MgTi (Stop 206).

Homm.e.Fond. 2009, nr 391, s. 15–23, bibliogr., poz. res., sum.

Artykuł jest tłumaczeniem z Transactions AFS-2006. Jedną z charakterystycznych cech stopów Al jest zdolność dostosowania właściwości mechanicznych do wymagań, które stawia się produkowanej części. Środki do otrzymania tego celu obejmują zmianę składu chemicznego stopów w granicach przewidzianych w normach, zmiany w ustaleniach cyklu obróbki termicznej i dobór procesu produkcji jako takiego. W artykule skupiono się na możliwościach jakie daje pierwszy z tych czynników, a mianowicie na efektach zmiany składu chemicznego. Opisa-

37

Odlewnictwo Współczesne

no wyniki eksperymentów statystycznych w których zmieniano ilości głównych pierwiastków w stopie oraz zasadniczych domieszek w ilościach dopuszczalnych przez Stowarzyszenie Aluminium dla zabiegów T4 i T7. Omówiono wnioski z tych badań.

Stopy typu A206 są przeznaczone na części dla przemysłu lotniczego oraz dla motoryzacji.

ków. Omówiono badania dla stopów Al- Mg i Al-Si. Dla każdej stosowanej próby technologicznej przedstawiono rysunek formy, warunki prowadzenia badań oraz porównawcze wykresy stopnia zagazowania.

Stopy ultralekkie Mg-Li. Prz. Odl. T. 59, 2009, nr 5–6, s. 276–288 W pracy przedstawiono część wyników badań zrealizowanych w ramach Projektu Badawczego Zamawianego nr PBZKBN-114/T 08/2004, które obejmowały opracowanie i wykonanie m.in. stanowiska badawczego do topienia i odlewania w atmosferze ochronnej stopów ultralekkich Mg-Li. Opracowano podstawy technologii topienia i odlewania tych stopów, tj. składu i ciśnienia atmosferycznego oraz sposobu dozowania składników stopowych (głównie litu). Wykorzystując stanowisko badawcze wykonano serię odlewów próbnych ze stopów podwójnych Mg-Li o zawartości litu w granicach około 3–18% mas. oraz serię odlewów ze stopów potrójnych z Al, Ca i Zn. Wstępnie oszacowano właściwości mechaniczne tych stopów. Wykonano również wytop stopu o masie właściwej poniżej 1 g/cm3 i oszacowano wstępnie jego właściwości fizykochemiczne.

Wpływ prędkości chłodzenia i czasu przesycania na utwardzanie stopu AlSi7Mg0,45.

Fonderie Fond.d'Aujourd. 2009, nr 281, s. 10–18, res., sum., Zsfg.

To że, prędkość chłodzenia ma wpływ na właściwości mechaniczne stopów grupy AlSi7Mg03 względnie AlSi7Mg06 zostało już dawno stwierdzone. Wpływ ten został określony jedynie dla standardowych prędkości chłodzenia odlewów piaskowych i kokilowych. Na temat wpływu czasu przesycania na właściwości mechaniczne jest stosunkowo niewiele informacji. Wyniki poniższej pracy pokazały, że w przypadku stopów grupy AlSi7Mg03 lub AlSi7Mg06 przyspieszenie prędkości chłodzenia w przypadku odlewów kokilowych w odniesieniu do typowych prędkości chłodzenia nie przynosi żadnych korzyści jeśli chodzi o właściwości mechaniczne. Jednocześnie w badaniach potwierdzono, że w określonych warunkach jest możliwe skrócenie czasu przesycania bez pogorszenia statycznych właściwości mechanicznych.

Stopy tytanu o ulepszonych właściwościach spowodowanych obecnością węgla.

Inż. Mat. 2009, R. 30, nr 5, s. 374–377, bibliogr. 11 poz.

Przesłanki do realizacji technologicznej próby dla oceny nasycenia gazami ciekłych stopów aluminium.

Processy lit'ja 2009, nr 1, s. 17–27, bibliogr. 15 poz. rez., sum.

W pracy na podstawie danych literaturowych przeprowadzono charakterystykę konwencjonalnych stopów tytanu predystynujących je do zastosowania w lotnictwie, przemyśle chemicznym energetyce i medycynie. Stwierdzono, że coraz większe wymagania stawiane stopom tytanu zmuszają do poszukiwania nowych stopów o ulepszonych właściwościach – wyższej wytrzymałości, twardości i odporności na ścieranie, wytrzymałości na pełzanie czy odporności korozyjnej. Pokazano, że takie właściwości posiadają stopy tytanu o mikrostrukturze roztworu stałego α, β

Artykuł stanowi obszerny przegląd literatury na temat efektywności stosowania prób technologicznych do oceny stopnia zagazowania ciekłych stopów aluminium.

Podkreślano niedoskonałości w ocenie ilości wodoru w tych poszczególnych próbach.

Zaproponowano rozwiązania, pozwalające na udoskonalenie otrzymywanych wyni-

38

Odlewnictwo Współczesne

lub α+β z niewielką zawartością dyspersyjnych węglików, borków, krzemków i faz międzymetalicznych.

Analizując układ równowagi TiC wskazano możliwości zwiększenia żarowytrzymałości, twardości i odporności na ścieranie a nawet odporności korozyjnej stopów tytanu przez obecność węglików TiC wynikającą z wprowadzenia do ich składu chemicznego niewielkich zawartości węgla (do około 0,8% mas.).

Stop odlewniczy na tłoki AlSi12CuNiMg; optymalizacja składu chemicznego i obróbki cieplnej pod kątem zastosowania.

Giesserei Rund. 2008, Jg. 55, H. 7/8, s. 139–152. bibliogr. 34 poz. Zsfg.

Stop odlewniczy na tłoki AlSi12CuNiMg charakteryzuje się wysokimi właściwościami wytrzymałościowymi, posiada wysoką twardość przy równoczesnej dobrej odporności na zużycie. Wydłużenie dla wielu przypadków zastosowań w przypadku tego gatunku stopu nie ma większego znaczenia, nie przekracza ono 1%. Największe wartości właściwości wytrzymałościowych uzyskuje się przez ukierunkowaną obróbkę cieplną. Wykonano próbki odlewane metodą kokilową oraz odlewy z wariantów stopu AlSi12CuNiMg i określono właściwości mechaniczne po starzeniu naturalnym względnie pośrednim i po obróbce typu T5.

Po przeprowadzeniu starzenia naturalnego można było wyciągnąć następujące wnioski: w wyniku modyfikacji strontem stop AlSi12CuNiMg, jeśli chodzi o proces odlewania i krzepnięcia, wykazuje podobne własności jak prawie eutektyczny stop AlSi. Cechuje go znacznie lepsza obrabialność niż stop nadeutektyczny. Dodanie składnika rozdrabniającego strukturę wpływa pozytywnie na proces krzepnięcia i poprawia statyczne właściwości mechaniczne.

Czas niezbędny do przeprowadzenia pełnego starzenia naturalnego wynosi 8 dni.

Poprawa właściwości wytrzymałościowych wynika głównie ze zniekształcenia siatki, które związane jest z równomiernie rozmieszczonymi małymi wydzieleniami, które powodują z kolei powstanie koherentnych pól naprężeń i utrudniają tym samym przemieszczenie. Po przeprowadzeniu starzenia pośredniego i obróbki cieplnej T5 wyciągnięto następujące wnioski: - niezbędna temperatura początku obróbki cieplnej T5, w celu uzyskania wydzieleń powodujących zwiększenie wytrzymałości, wynosi ponad 150°C; - starzenie pośrednie i związane z tym tworzenie się „grubych” stref GPI oddziaływuje pozytywnie na właściwości mechaniczne w przypadku następującej potem obróbki cieplnej T5;

Straty łatwotopliwej fazy przy wytopie i krzepnięciu brązów ołowiowych.

Lit. Proiz. 2008, nr 5, s. 10–11, bibliogr. 3 poz. sum.

Brązy ołowiowe stosowane jako materiały odporne na zużycia mają małe właściwości mechaniczne z powodu obecności ołowiu, który praktycznie nie rozpuszcza się w miedzi. Badano zachowanie się ołowiu w czasie wytopu i jego rozłożenie w mikrostrukturze, ponieważ brak jest dokładnych danych na ten temat w literaturze. Wybrano dwa gatunki brązu: o zawartości 10 i 30% ołowiu. Wytopy próbne podgrzewano o 50–70°C. Oceniano zgar łatwotopliwej fazy za pomocą analizy rentgenofluorescencyjnej. Przy szybkim chłodzeniu >100 –110ºC/s pojawia się odwrotna segregacja i większość łatwotopliwej fazy wydziela się na powierzchni odlewu w postaci cienkiej warstewki. Za pomocą specjalnego programu obliczono rozkład ołowiu na przekroju odlewu z brązu Br10. W ostatnim momencie krystalizacji w warstwie powierzchniowej wydzielenia fazy ołowiu przy szybkim chłodzeniu zostają uwięzione między kryształami miedzi. W środkowej części intensywność tego procesu ulega zmniejszeniu i zawartość ołowiu jest wyrównana. Przy wyższych zawartościach ołowiu jego likwacja wzrasta. Korzystnym jest odlewanie brązów ołowiowych w podgrzewanych kokilach.

39

Odlewnictwo Współczesne

- w przypadku dłuższych czasów starzenia w stopach typu AlSi12CuNiMg zaznacza się efekt nadmiernego starzenia, który powoduje spadek granicy plastyczności i twardości; - w przypadku optymalnego składu chemicznego (Cu, Mg, Ni, Si) i odpowiedniego doboru temperatury starzenia uzyskuje się największe wartości właściwości wytrzymałościowych i wysokie twardości powierzchni już po krótkim czasie starzenia. W wyniku badań okazało się, że zalecane przez producenta stopu czasy obróbki cieplnej T5 można znacznie skrócić i uzyskać obniżkę kosztów. Przy czym zostaną znacznie przekroczone wartości: twardości powierzchni, granicy plastyczności, wytrzymałości na rozciąganie, które podano w normie EN 1706 jako wartości minimalne.

Azotek boru jako materiał ogniotrwały w odlewnictwie aluminium.

Giesserei-Prax. 2008, nr 5, s. 175–178 Omówiono właściwości i zastosowanie nowoczesnego ceramicznego pokrycia ochronnego - azotku boru - stosowanego w odlewnictwie aluminium. Producentem tego pokrycia jest firma ESK Ceramics GmbH&Co.KG w Kempten (Niemcy).

Pokrycia takie stanowią alternatywę dla mączki kostnej. Pokrycia ceramiczne nanoszone są w stanie ciekłym, po zakrzepnięciu charakteryzuje je cieplna i chemiczna stabilność. Ponadto, mają podobny współczynnik wydłużenia jak materiał podłoża.

Ta właściwość zapobiega łuszczeniu się pokrycia. Azotek boru spełnia ww. właściwości, posiada strukturę podobną do grafitu dzięki temu nadaje się zarówno jako środek smarujący, jak i oddzielający, ale w przeciwieństwie do grafitu nie utlenia się szybko. Azotek boru jest trudnozwilżalny przez ciekły metal. Azotek boru posiada dobrą przyczepność dzięki zastosowaniu przez firmę Ceramics spoiwa „Sol-Gel”, które wzmocniono nanocząsteczkami.

Nowoopracowane pokrycie nosi nazwę: EKamold Cast-C. Pokrycie da się regenerować, nie podlega sedymentacji, jest trwałe, ma szerokie pole zastosowania.

Często stosowane stopy wtórne typu Al-Si. Wpływ magnezu i strontu na międzymetaliczną fazę β-Al5FeSi w stopie wtórnym AlSi6Cu4.

Giesserei-Prax. 2008, nr 5, s. 167–173, bibliogr. 20 poz Sugestia co do możliwości kompensacji żelaza przez magnez w stopie AlSi6Cu4 w ilości 0,5% została obalona w badaniach własnych przy wykorzystaniu analizy termicznej, mikroskopu optycznego i elektronowego, a także przez zastosowanie symulacji krzepnięcia za pomocą oprogramowania PANDAT z wykorzystaniem modelu Scheil’a. Negatywne oddziaływanie żelaza w ilości 0,5% można zrekompensować przez dodatek 250 ppm strontu. Średnia maksymalna długość iglastych połączeń międzymetalicznych typu „β-Al5FeSi” jest czynnikiem decydującym dla granicy płynięcia i maksymalnego wydłużenia dla stopu AlSi6Cu4. Poprzez określenie tego parametru możliwe jest jednoznaczne i pewne określenie własności mechanicznych. Nie ma natomiast zależności pomiędzy łączną średnią długością igieł β-Al5FeSi” i właściwościami mechanicznymi.

Czynniki o charakterze produkcyjnym wpływające na wytrzymałość zmęczeniową odlewów ze stopów aluminium.

Giesserei Rund. 2008, Jg. 55, H. 5/6, s. 92–99, bibliogr. 26 poz. Zsfg.

W zależności od parametrów odlewania, rodzaju stopu, jak i geometrii odlewu mamy do czynienia z różnymi postaciami porowatości i różnymi odstępami dendrytów. Oba te czynniki wpływają negatywnie na wytrzymałość zmęczeniową i należy je scharakteryzować, a podczas projektowania odlewów należy je uwzględniać. Wyniki przedstawionej pracy pokazują, że odstęp dendrytów wtórnych w odlewach kokilowych jest czynnikiem decydującym, wpływającym na wytrzymałość zmęczeniową, podczas gdy w przypadku odlewów

40

Odlewnictwo Współczesne ciśnieniowych takim czynnikiem jest porowatość. W odlewach kokilowych istnieje prawie liniowa zależność między odstępem dendrytów (DAS) a wytrzymałością zmęczeniową. Wyniki pracy pokazują również, że w odlewach ciśnieniowych ze stopów aluminium występuje zależność między porowatością a wytrzymałością zmęczeniową, przy pomocy której można oszacować wytrzymałość zmęczeniową dla dowolnej porowatości, jeżeli dysponujemy linią Woehlera będącą odniesieniem dla dowolnej porowatości. Opierając się na rzeczywistej geometrii porów można za pomocą metody elementów skończonych, dokonując pewnych statystycznych założeń przedstawić nakładanie się lokalnych naprężeń jako funkcję porowatości. Funkcja ta jest istotnym wkładem w uzasadnienie zmniejszania wartości wytrzymałości zmęczeniowej w wyniku czynników mechanicznych i jest przyczynkiem do obliczania trwałości odlewów.

dzenia badań dotyczących ukształtowania krzemu eutektycznego przez obróbkę cieplną w zakresie temperatury 300°C–400°C (obszar „Temper-0”. Chodziło o uzyskanie krzemu sferoidalnego. W ramach badań wykonano rzeczywiste odlewy ciśnieniowe ze stopu „trimal-37" (stop AlSi bez zawartości Mg) i poddano obróbce cieplnej „Temper-0”. Jako punkt odniesienia służyły odlewy ze stopu „trimal-05”(stop z magnezem od 0,1 do 0,4%), które uprzednio poddano obróbce cieplnej T7. Co do właściwości mechanicznych pokazano wyraźnie podczas próby ściskania, że stop „trimal-37” w stanie obróbki „Temper-0” porównywalny jest ze stopem „trimal-05” po obróbce cieplnej T7; - mała jest granica plastyczności i wydłużenie całkowite ale wyższa wytrzymałość na rozciąganie. Jak pokazały badania metalograficzne obróbka „Temper-0” prowadzi do sferoidyzacji krzemu eutektycznego. Pełne „uwolnienie" krzemu jak i początek rozrostu wydzieleń sferoidalnego krzemu wył widoczny w stopie „trimal-05” po przeprowadzeniu obróbki cieplnej T7. Te różnice są ważnym aspektem w ustalaniu określonego wydłużenia i plastyczności. Określono także odkształcenie podczas próby ściskania. Także i w tym przypadku należy stwierdzić, że odlewy po obróbce „Temper-0” w porównaniu do obróbki T7 są mniej odporne na obciążenia i mają mniejszą plastyczność.

Mimo, że obróbka „Temper-0” poprawia znacznie odkształcalność w stanie odlanym nie stanowi jednak pełnego zamiennika dla dwustopniowej obróbki T7. Konieczne są dalsze badania w zakresie obróbki cieplnej i składu chemicznego stopów.

Rozwój procesu wykonywania plastycznych odlewów ciśnieniowych.

Giesserei 2008, Jg. 95, H. 4, s. 52–57, bibliogr. 3 poz. Zsfg.

Po określeniu profilu wymagań jakie stawia się odlewom ciśnieniowym (stosowanym w obszarach narażonych na uderzenia w przemyśle motoryzacyjnym) opracowano cykl produkcyjny wykonywania odlewów ciśnieniowych. Ponadto przedyskutowano zachowanie się stopów na odlewy ciśnieniowe na bazie AlSi podczas odkształcenia zarówno w stanie odlanym, jak i po obróbce T7. Dyskutowano także przyczyny odkształcenia. Badając strukturę zwrócono szczególną uwagę na różnice morfologiczne krzemu eutektycznego. Obserwacje prowadzą do wniosku, że stopy na odlewy ciśnieniowe w stanie odlanym mają koralikową strukturę modyfikowanego krzemu eutektycznego, która sprzyja rozchodzeniu się pęknięć, natomiast podczas wyżarzania odprężającego uzyskuje się krzem eutektyczny kulisty („swobodny”), który przeciwdziała rozchodzeniu się pęknięć. Szereg wad obróbki dwustopniowej, szczególnie wyżarzania odprężającego, zmotywowały autorów do przeprowa-

Odlewy precyzyjne z nadstopów na bazie niklu.

Giesserei-Prax. 2008, nr 6, s. 197–210, bibliogr. 36 poz.

Artykuł dotyczy odlewów precyzyjnych z nadstopów na bazie niklu. Przedstawiono w nim definicję i klasyfikację nadstopów. Nadstopami określa się stopy, które wykazują bardzo dobre właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach i są odporne na pełzanie. Stopy te są także odporne na korozję i utlenianie. Omówiono

41

Odlewnictwo Współczesne krótko historię nadstopów. Przedstawiono właściwości i zastosowanie nadstopów niklu. Omawiając ich strukturę scharakteryzowano występujące w nich powszechnie fazy, są to: dwa rodzaje faz gamma, fazy węglików, fazy „upakowane”- bardzo kruche (np. faza Lavesa). Następnie omówiono: rozwój nadstopów; zagadnienie krzepnięcia kierunkowego; zagadnienie monokrystalizacji. W dalszej kolejności scharakteryzowano trzy generacje nadstopów, podano przykłady zastosowania nadstopów niklu, omówiono wpływ zmiennych parametrów odlewania na poszczególne cechy struktury takie, jak: ziarnistość, odstęp dendrytów (DAS), charakter występujących faz oraz ich ilość (zestawienie tabelaryczne). Omówiono wpływ zmiennych parametrów odlewania na płynność stopu, a także wpływ parametrów odlewania na naprężenia własne, a więc wpływ przegrzania i temperatury odlewania na występowanie naprężeń własnych. Ponadto artykuł zawiera omówienie wpływu właściwości struktury na właściwości mechaniczne (wytrzymałość na rozciąganie, wytrzymałość zmęczeniową) oraz wpływ chłodzenia na krzepnięcie.

Wpływ stopnia rozdrobnienia ziaren, modyfikacji i szybkości stygnięcia na mikrostrukturę stopów 239 i 226.

Giessereiforsch. 2008, Jg. 60, H. 2, s. 26–37, bibliogr. 7 poz. sum.

Omówiono wpływ stopnia rozdrobnienia struktury ziarnistej, dodatków modyfikatora i szybkości stygnięcia na mikrostrukturę stopów Al-Si. Przebieg krzepnięcia stopów 226 i 239 badano stosując analizę termiczną in situ, symultaniczną analizę termiczną, analizę składu chemicznego i analizę metalograficzną. Badane stopy modyfikowano i rafinowano. Wyznaczano stopień przechłodzenia i punkt rekalescencji podczas krystalizacji struktury pierwotnej i eutektycznej, posługując się krzywą stygnięcia dla różnych szybkości stygnięcia i różnej wielkości kryształów fazy pierwotnej αAl i eutektyki βSi w równaniu eutektyki (αAl + βSi). Współzależność pomiędzy wielkością składników strukturalnych i szybkością stygnięcia wyznaczano również z modeli fizycznych.

Rozdrabnianie pierwotnie zakrzepłego krzemu w nadeutektycznych stopach aluminium.

Giesserei-Prax. 2008, nr 6, s. 231–233, Zsfg.

Wpływ krótkich włókien i cząsteczek na wytrzymałość na ściskanie stopu AZ91.

Giessereiforsch. 2008, Jg. 60, H. 1, s. 44–52, bibliogr. 28, poz. sum.

W celu uzyskania drobnych kryształów krzemu w stopach nadeutektycznych zaprezentowano zaprawę, która zawiera aktywne kryształy fosforynu aluminium.

Tego typu zaprawa wykonywana jest w procesie metalurgii proszków, przy czym aktywne krystalizatory powstają w wyniku dyfuzji podczas procesu wytwarzania i podawania do ciekłego metalu. Dzięki temu materiał jest bardziej aktywny niż tradycyjny wsad zawierający zaprawę fosforowo-miedziową i dzięki temu metal zawiera mniej fosforu, występuje lepszy rozkład ziarna pierwotnego krzemu zakrzepłego w ciekłym metalu. Również i stosowanie tej zaprawy jest łatwe, ponieważ również przy niskiej temperaturze i bardzo krótkim czasie działania następuje modyfikacja stopu. Zaprawa ta produkowana jest

W zaprezentowanej tu kompleksowej pracy badano wpływ różnych rodzajów umocnienia i sposobu obróbki na właściwości fizyczne i mechaniczne stopu magnezu AZ91. Próby ściskania prowadzono w zakresie temperatur od 20°C do 300°C. Stwierdzono, że udział objętościowy oraz kształt i skład fazy umacniającej wywierają znaczny wpływ na mikrostrukturę i właściwości kompozytu. Przeanalizowano różne metody umacniania i uplastyczniania otrzymanych kompozytów. Ważną rolę odgrywają naprężenia cieplne występujące na granicy faz osnowa-umocnienie.

42

Odlewnictwo Współczesne

dzących z tygla, a uzyskana struktura była jednorodna, nawet w przypadku stopów z dodatkiem Re i Cr. Przemiana austenitu w martenzyt zachodziła we wszystkich stopach poniżej lub powyżej temperatury otoczenia. Niektóre stopy posiadały możliwość pamięci kształtu nawet w temp. otoczenia. Stopy potrójne wykazywały wyższą wytrzymałość plastyczną, porównywalną do stopów dwuskładnikowych TiNi. Utlenianie w temperaturze 1273°K było inicjowane poprzez tworzenie się tlenku tytanu na powierzchniach stopów. W stopach TiNi-Cr odporność na utlenianie ulegała poprawie poprzez tworzenie się warstewki Cr2O3 na powierzchni stopu. Zamieszczono schemat stanowiska do topienia stopów tytanu techniką CCLM. Na podstawie licznych wykresów zależności omówiono wyniki badań.

w postaci drutu i znajduje zastosowanie nie tylko w stopach nadeutektycznych, ale także w stopach podeutektycznych, co pozwala na uzyskanie ziarnistej eutektyki w tych stopach.

Wpływ mechanicznego mieszania (FSP) na mikrostrukturę stopów odlewniczych Mg. Cast Metals Res. 2008, Vol. 21, nr 1–4, s. 109–113, bibliogr. 25 poz. sum.

Przedstawiono próby wykonywania stopów Mg o drobnej strukturze i bardzo dobrych właściwościach wytrzymałościowych uzyskane z zastosowaniem metody mieszania mechanicznego FSP (friction stir process). Aktualnie metoda FSP jest nowatorskim sposobem rozdrabniania struktury w stopach metali nieżelaznych. Dzięki jej stosowaniu gruboziarnista struktura dendrytyczna stopu ulega rozdrobnieniu do równoosiowych drobnych ziaren (dynamiczna rekrystalizacja). Co więcej stosowanie tej metody pozwala z powodzeniem unikać takich wad jak rzadzizny lub porowatość. Opisano badania próbek wykonanych ze stopu handlowego Mg AZ91D i stopu Mg-Y-Zn o wysokiej wytrzymałości.

Podano skład chemiczny badanych stopów oraz parametry procesu FSP. Stwierdzono, że ciepło powstające w czasie mechanicznego mieszania wpływa na zmianę struktury w strefie mieszania. Im niższa temperatura, tym drobniejsza mikrostruktura i wyższa twardość. Wyniki badań ujęto w tabelach, na wykresach i zdjęciach mikrostruktury.

16. KOMPOZYTY Piany metalowe: Innowacyjność działań CTIF w dziedzinie tworzyw komórkowych.

Fonderie Fond. d'Aujourd. 2009, nr 285, s. 12–21, bibliogr. 16 poz. res., sum., Zsfg.

Piany metalowe są lekkie, a mimo to mogą przejmować znaczną energię. Wytrzymują także znaczne siły zginające, dlatego też zaczynają odgrywać istotną rolę w zastosowaniach technicznych z przeznaczeniem na przykład na konstrukcje lekkie czy w dziedzinie zapewnienia bezpieczeństwa. Dzięki możliwości połączenia określonej struktury i właściwości tworzyw metalowych piany metalowe znajdują zastosowanie jako elementy wymienników ciepła, czy też elementy tłumiące drgania. W artykule omówiono badania CTIF w zakresie wytwarzania pian metalowych.

Badania były prowadzone we współpracy z Ecole Centrale w Lille. Opisano dwie metody, które bazują na infiltracji. Jedna metoda to tradycyjna metoda odlewania, wykorzystująca tzw. preformy, które wypełnia się ciekłym metalem. W tym przypadku rozkład porów w materiale wysoko-

Topienie i krzepnięcie stopów TiNi w zimnym tyglu.

Cast Metals Res. 2008, Vol. 21, nr 1–4, s. 156–161, bibliogr. 34 poz. sum.

Przedstawiono próby topienia i krzepnięcia stopów TiNi na bazie Re, Fe i Cr w zimnym tyglu metodą CCLM (cold crucible levitaton melting) w celu poprawy właściwości utleniających i mechanicznych tych stopów. Dzięki tej metodzie stopy tytanu nie zawierały zanieczyszczeń pocho-

43

Odlewnictwo Współczesne

Wpływ krótkich włókien i cząsteczek na wytrzymałość na ściskanie stopu AZ91.

Giessereiforsch. 2008, Jg. 60, H. 1, s. 44– 52, bibliogr. 28 poz. sum.

porowatym (preformie) jest przypadkowy.

W drugiej metodzie pory są uporządkowane. Obie metody nadają się do produkcji elementów skomplikowanych. Metody uzupełniają się wzajemnie.

W zaprezentowanej tu kompleksowej pracy badano wpływ różnych rodzajów umocnienia i sposobu obróbki na właściwości fizyczne i mechaniczne stopu magnezu AZ91. Próby ściskania prowadzono w zakresie temperatur od 20°C do 300°C. Stwierdzono, że udział objętościowy oraz kształt i skład fazy umacniającej wywierają znaczny wpływ na mikrostrukturę i właściwości kompozytu. Przeanalizowano różne metody umacniania i uplastyczniania otrzymanych kompozytów. Ważną rolę odgrywają naprężenia cieplne występujące na granicy faz osnowa-umocnienie.

Metody otrzymywania kompozytów stal-brąz metodami „miejscowymi” i odlewniczymi.

Processy lit'ja 2009, nr 1, s. 60–64, bibliogr. 8 poz. rez., sum.

Procesy produkcji kompozytów na osnowie metalowej nie są jeszcze do perfekcji opanowane i dlatego ich właściwości mechaniczne nie odpowiadają często stawianym wymaganiom. Dla obróbki powierzchniowej kompozytów najczęściej stosuje się umiejscowione w żądanym obszarze metody przekazywania ciepła z przemieszczeniem skoncentrowanych źródeł energii, na przykład promieniowanie laserowe, w tej liczbie także znajduje zastosowanie nanoszenie powłok. W opisanych badaniach największe znaczenie przywiązywano do fazowego składu nanoszonych pokryć. Dla rozwiązania problemów zastosowano modele matematyczne.

Otrzymane wyniki pozwalają określić optymalne warunki otrzymywania powierzchniowych warstw z danych materiałów o zadanych geometrycznych parametrach i ich gwarantowane połączenie z osnową.

Przeprowadzono obliczenia pola temperatury przy laserowym natapianiu dwóch rodzajów materiałów: a) stal 80% i brąz 20% oraz b) brąz 80% i stal 20%. Przy małych obciążeniach najlepsze rezultaty daje stosowanie pokryć zawierających 20–30% brązu, a przy większych obciążeniach pokrycia zawierające 70–80% brązu.

Analiza porównawcza rozkładu mikrotwardości w krzepnących kierunkowo stopach i kompozytach Zn - 27% wag.

Al, Zn - 27% wag. Al + CSi i Zn - 27% wag. Al + Al2O3.

Giessereiforsch. 2008, Jg. 60, H. 2, s. 6-13, bibliogr. 15 poz. sum.

Dzięki różnym korzystnym właściwościom i możliwościom obróbki, odlewy ze stopów cynku i aluminium skutecznie konkurują z żeliwem, brązem i aluminium.

Stop ZA27 (Zn-27% wag. Al) charakteryzuje się wartością wyraźnej granicy plastyczności wyższą niż inne stopy cynku oraz właściwościami ciernymi przy niskich prędkościach i tarciu suchym lepszymi niż mosiądz. Celem niniejszego artykułu było zbadanie różnic mikrotwardości w funkcji długości i szerokości próbki stopów Zn 27% wag. Al, Zn - 27% wag. Al + CSi i Zn - 27% wag. Al + Al2O3 krzepnących kierunkowo, które zawierają kryształy słupkowe, kryształy równoosiowe i strukturę przejściową. Badano również mikrotwardość w zależności od rodzaju wyprodukowanego kompozytu. Zaobserwowano spadek wartości mikrotwardości wraz ze zwiększaniem się wartości obciążeń. Przy wyższych obciążeniach wartości te utrzymywały się na praktycznie stałym poziomie.

44

Odlewnictwo Współczesne

Wyniki uzyskane dla stopów i kompozytów krzepnących kierunkowo porównywano z analogicznymi wynikami uzyskanymi dla materiałów krzepnących w całej objętości. Wartości mikrotwardości były wyższe w stopach i kompozytach krzepnących w całej objętości.

nięcia stopu osnowy i optymalizacji parametrów procesu takich, jak: temperatura metalu i formy, szybkość wtryskiwania metalu, temperatura podgrzewania włókien i ciśnienie prasowania. Badanie wytrzymałości na rozciąganie otrzymanego w ten sposób kompozytu w temperaturze pokojowej i w temperaturach podwyższonych w stanie T6 wykazało 80% wzrost tego parametru w temperaturze 300°C w porównaniu z samym materiałem osnowy. W temperaturze pokojowej kompozyt charakteryzował się wyższą wartością modułu Young’a (95–100 GPa w porównaniu z 73 GPa samej osnowy), jednak jego wytrzymałość na rozciąganie była niższa. Niska wytrzymałość kompozytu w niskiej temperaturze w porównaniu z wytrzymałością stopu osnowy prasowanego w stanie ciekłym jest wynikiem wysokiej wartości VCRIT. Wysoka wytrzymałość na rozciąganie stopu podstawowego w wysokiej temperaturze zmniejsza różnicę naprężeń σum -σm (która jest miarą stopnia umocnienia stopu), która z kolei zmniejsza VCRIT. Zmniejszona wartość VCRIT w wysokiej temperaturze zwiększa udział fazy wzmacniającej i powoduje obserwowane zjawisko przejścia od stanu całkowitego braku oddziaływania wzmocnienia w niskiej temperaturze do stanu pełnej efektywności oddziaływania wzmocnienia w wysokiej temperaturze.

Stosowanie krótkich włókien z aluminium i cząsteczek Mg2Si in situ w celu uzyskania wysokiej wytrzymałości termicznej hybrydowego kompozytu.

Cast Metals Res. 2008, Vol. 21, nr 1–4, s. 239–245, bibliogr. 6 poz. sum.

W celu wzmocnienia struktury hybrydowych stopów magnezu, do metalu wprowadzane były krótkie włókna z tlenku glinu i cząsteczki Mg2Si in situ. Do rozdrobnienia cząsteczek Mg2Si stosowano cząsteczki fosforu lub Ca F2. Badano wpływ wielkości cząsteczek krzemu, szybkości chłodzenia po wprowadzeniu włókien tlenku glinu oraz dodatek rozdrabniaczy na rozdrabnianie Mg2Si. Przeanalizowano mechanizm rozdrabniania struktury. Badano wytrzymałość termiczną kompozytu wykonanego przez prasowanie w stanie ciekłym. Przedstawiono schemat stanowiska do wykonywania badań, a wyniki badań ujęto na wykresach i zdjęciach mikrostruktur.

Wpływ temperatury na wytrzymałość na rozciąganie kompozytu S9C1GT6 wytwarzanego metodą niebezpośredniego prasowania w stanie ciekłym, składającego się z osnowy w postaci wtórnego stopu aluminium i wzmocnienia w postaci 20% wag. krótkich włókien.

Giessereiforsch. 2008, Jg. 60, H. 3, s. 14–19, bibliogr. 14 poz. sum.

Przygotowano próbki kompozytu o osnowie w postaci wtórnego stopu aluminium S9C1GT6 (9%Si-1%Cu-0,35%Mg), którym metodą infiltracji nasączano preformy C.Itoh wykonane z nieciągłych włókien tlenku glinu i krzemionki (85%Al2O315%SiO2). Kompozyt odlewano techniką niebezpośredniego prasowania w stanie ciekłym po zbadaniu charakterystyki krzep-

45

Odlewnictwo Współczesne

17. SYSTEMY ZAPEWNIANIA JAKOŚCI, STATYSTYCZNA KONTROLA PROCESU (SPC), CERTYFIKACJA, KONTROLA JAKOŚCI, BADANIA ODBIORCZE

zbadania tego oddziaływania przeprowadzono badania stopu A356, który był odlewany grawitacyjnie i krzepnął kierunkowo.

Odlewy były wykonywane z metalu topionego normalnie, w stanie po odgazowaniu i z metalu zagazowanego różnymi technikami. Zawartość wodoru w czasie topienia była mierzona urządzeniem ALSPEK H, działającym na zasadach elektrochemicznych. Badania aparatem filtracyjnym wyposażonym w porowatą tarczę (PoDFA) i test obniżonego ciśnienia (RPT) były wykonywane równolegle z eksperymentami odlewniczymi mającymi na celu ocenę jakości metalu. Oceniano wpływ zawartości wodoru i czystości metalu na ilość, wymiary i lokalizację porowatości. Wymiary porów i współczynnik kształtu wzrastają ze wzrostem odległości od ochładzalnika.

Wpływ rozciągłości strefy ciastowatej i fazy intensyfikacji ciśnienia na mikroporowatość gazową w odlewach.

Homm.e.Fond. 2009, nr 394, s. 11–15, bibliogr. 2 poz.

Opracowano model uwzględniający wszystkie zjawiska fizyczne i termodynamiczne towarzyszące powstawaniu porowatości w odlewach. Opracowanie to pozwoliło na wprowadzenie nowego modułu do pakietu programów odlewniczych ProCAST stowarzyszenia ESI Group. Moduł ten nazywa się „APM” czyli „zaawansowany moduł porowatości”. Moduł ten pozwala na przewidywanie mikroporowatości gazowej, która nie może być modelowania za pomocą tradycyjnego podejścia do problemu porowatości uwzględniającego jedynie skurcz w czasie krystalizacji. Schematycznie przedstawiono strefę, w której powstaje mikroporowatość gazowa. Jest ona wynikiem wspólnego oddziaływania dwóch procesów: a) skurczu w czasie krzepnięcia, który powoduje zasysanie, a więc spadek ciśnienia cieczy w przepuszczalnej strefie „ciastowatej” zgodnie z prawem Darcy’ego; b) pierwiastki gazowe obecne w cieczy są mniej rozpuszczalne w stanie stałym, a więc krystalizacja powoduje mikrosegregację gazów w resztkowej cieczy.

Najnowsze osiągnięcia skomputeryzowanej tomografii przemysłowej o wielu czujnikach i wielu źródłach.

Homm.e.Fond. 2009, nr 392, s. 28–35, bibliogr. 3 poz. res., sum.

W celu zwiększenia obszaru zastosowania procesów tomografii komputerowej przedstawiono różne podejścia do rozwiązania tego problemu na przykład z wykorzystaniem wielu źródeł promieni X oraz mikrozogniskowania źródeł o wysokim napięciu i dużej mocy. Pozwala to na kombinację zastosowania zautomatyzowanej tomografii równocześnie w skali makro i w skali mikro w jednym procesie badawczym. Detektory cyfrowe na płaskiej płycie połączone z dedektorami liniowymi uwzględniają szybki skanning objętościowy i zbieranie danych o wysokiej jakości dla szerokiego zakresu wymiarów odlewu.

Techniki te znajdują różnorodne zastosowanie, szczególnie w przypadku odlewów ze stopów lekkich.

Studium porównawcze porowatości i morfologii porów w kierunkowo krzepnącym stopie A356.

Int.J. Metalcast. 2009, Vol. 3, nr 1, s. 39–50, bibliogr. 16 poz. sum.

Porowatość w stopach aluminium spowodowana jest przede wszystkim przez wodór. Powoduje ona spadek właściwości statycznych i dynamicznych w odpowiedzialnych odlewach aluminium. W celu

46

Odlewnictwo Współczesne

Operacyjno-technologiczne sterowanie jakością odlewów.

Lit. Proiz. 2008, nr 6, s. 35–38

jest ustalenie kryteriów badań i eksploatowanie walców mimo wystąpienia określonych uszkodzeń.

Opisano zasady operacyjno-technologicznego sterowania jakością odlewów z zastosowaniem doradczych systemów eksperckich. Jest to metoda podejmowania istotnych rozwiązań dla usunięcia wad odlewów w czasie realizacji technologicznego procesu produkcji. Podstawowym zadaniem dla opracowania tej metody jest stworzenie instrumentalnych metod uwzględniających konkretne parametry danego procesu technologicznego produkcji odlewów. Program ekspercki znajduje się w pakiecie programów komputerowych. Charakteryzuje się on obecnością funkcji przynależności określanych na wejściowych i wyjściowych zmiennych i przyjmowaniem ich faktycznych wartości dla określenia stopnia istotności każdej z nich. W tablicy pokazano przykład danych wejściowych i wyjściowych, stosowanych dla stworzenia „drzewka” rozwiązań opartych na generowaniu prawideł i logicznych wniosków. Przedstawione dane dotyczą procesu ciśnieniowego odlewania realizowanego dla stopów aluminium AK12.

Artykuł ilustrowano licznymi przykładami rozwiązań opisywanego procesu.

Optyczne metody pomiaru stosowane w inżynierii „odwrotnej” i analizie jakości odlewów.

Giesserei Rund. 2008, Jg. 55, H. 5/6, s. 88–90 W artykule opisano zastosowanie nowoczesnego skanera 3D typu ATOS firmy GOM znajdującego zastosowanie w kontroli produkcji odlewów i w systemach zapewnienia jakości do kontroli jakości wyrobów. Za pomocą tego urządzenia można skanować odlewy (wyroby) dowolnego kształtu. Dzięki precyzyjnemu pomiarowi można uzyskać na ekranie komputera z odpowiednim oprogramowaniem wierną kopię wyrobu (model w formacie STL).

Taki model to zestaw danych wyrobu, który można wykorzystać w innych procesach, etapach produkcji. W dalszej kolejności opisano układ pomiarowy i sposób pomiaru. Ponadto dokonano porównania dwóch rodzajów pomiarów „cyklicznego”, polegającego na kontroli współrzędnych i optycznego. Przedstawiono zastosowanie tego urządzenia w inżynierii odwrotnej do odtwarzania w oparciu o pakiet danych 3D wyrobu jego rzeczywistego kształtu.

Kontrola walców podczas ich produkcji oraz w walcowni. Automatyczne badanie ultradźwiękowe w takich samych układach, wymiana doświadczeń i interpretacja wyników.

Giesserei Rund. 2008, Jg. 55, H. 5/6, s. 83–87, Zsfg.

Korzyści z wprowadzenia kontroli procesu technologicznego na przykładzie dwóch odlewni.

Incast 2008, Vol. 21, nr 9, s. 16–19 Porównano skuteczność kontroli procesu technologicznego w dwóch średniej wielkości odlewniach amerykańskich o odmiennym profilu produkcji; Dal-Air i Solidiform. W odlewni Dal-Air, stosowany jest system zarządzania QMS, oparty o żądania klientów i normy przemysłowe. Proces technologiczny wykonania odlewów jest monitorowany, mierzony i weryfikowany na bieżąco. Został on podzielony na trzy obszary: dotyczący klientów, produkcyjny i naprawczo-konserwacyjny. Omówiono działania objęte tymi zakresami oraz

Dzięki badaniom wykazano, że automatyczne metody kontroli umożliwiają określenie bieżącego (aktualnego) stanu walców. Coraz większe znaczenie ma zabezpieczenie walców podczas ich eksploatacji przez automatyczną kontrolę ich pracy. Taka kontrola eliminuje ich nieplanowane przestoje i awarie walcowni.

Dzięki archiwizacji danych możliwe jest prześledzenie występowania nietypowych zjawisk, co ułatwia wyjaśnienie ich występowania. Dzięki takiej kontroli możliwe

47

Odlewnictwo Współczesne

sposób kontroli produkcji przez inspektora kontroli jakości. Odlewnia Solidiform posiada wdrożony system jakości AS 9100 i certyfikat jakości ISO 9001 dostosowane do jakości odlewów dla przemysłu samolotowego. Zakład podzielił realizację systemu jakości na 4 poziomy działania obejmujące politykę i metody produkcji, procedury, instrukcje działania, dokumentowanie i archiwizację wyników. Zakład jest w pełni skomputeryzowany. Wszystkie działania przygotowawcze i technologiczne są wykonywane komputerowo, stąd możliwość ciągłego nadzoru, kontroli i ewentualnej korekty procesu na odpowiednim etapie.

Opisano poszczególne etapy procesu produkcji.

Zastosowanie wkładki ceramicznej z Si3N4 w układzie wtryskowym maszyn ciśnieniowych gorącokomorowych.

Cast Metals Res. 2008, Vol. 21, nr 5, s. 339–348, bibliogr. 21 poz.

W maszynach ciśnieniowych gorącokomorowych, w temperaturze procesu, aluminium powoduje erozję stalowej tulei wtryskowej i tłoka. W celu wyeliminowania tego zjawiska zastąpiono materiał tulei materiałem ceramicznym Si3N4. W trakcie prób z nowym materiałem stwierdzono powstawanie naprężeń w tulei, wynikających z zacierania się w niej tłoka i w konsekwencji penetrację aluminium w szczelinę pomiędzy tłokiem i tuleją. Okazało się, że ciekły metal wchodzi w reakcję chemiczną z materiałem ceramicznym; krzem w materiale ceramicznym tulei reaguje z zanieczyszczeniami żelaza znajdującymi się w stopie aluminium, a pochodzącymi z tygla, w którym metal był topiony. Aby uniknąć podobnych przypadków system wtryskowy maszyny ciśnieniowej jest okresowo czyszczony kwasem solnym, chociaż jak twierdzą autorzy nie jest to najlepsze rozwiązanie, ponieważ kwas może niszczyć materiał tulei ceramicznej, powodując spadek jej twardości i odporności na zużycie. Opisano przebieg badań penetracji wkładki ceramicznej ciekłym aluminium, reakcje chemiczne zachodzące przy tym, właściwości mechaniczne materiału Si3N4 w układzie wtryskowym maszyn ciśnieniowych.

18. MASZYNY I URZĄDZENIA Prasy do wykonywania brykietów sprawdziły się w praktyce.

Giesserei 2008, Jg. 95, H. 5, s. 106–109, W firma Mann Diesel Gruppe produkuje elementy odlewane do dużych silników okrętowych i elektrowni. Zdobyła ona uznanie na całym świecie i stale zwiększa wielkość produkcji. Ostatnio przeprowadzono w niej modernizację, a jednym z elementów modernizacji było zakupienie nowoczesnego urządzenia do brykietowania firmy RUF. Opisano jego eksploatację i przedstawiono charakterystykę techniczną urządzenia. Podczas brykietowania wiórów za pomocą agregatu firmy RUF całkowicie usuwane są resztki smarów.

W przypadku przetapiania brykietów ogranicza się zgar pierwiastków. Jest on mniejszy niż w przypadku przetapiania luźnych wiórów.

Optymalne nagrzewanie. Zastosowanie elektrycznej dyszy do podgrzewania przy odlewaniu ciśnieniowym magnezu.

Giesserei-Erfahrungsaust. 2008, nr 3, s. 12–13 Artykuł dotyczy optymalizacji procesu odlewania ciśnieniowego magnezu dzięki zastosowaniu dodatkowego podgrzewacza metalu dyszy głównej (ustnika, który służy do regulacji temperatury podczas rozgrzewania formy) z podłączonymi do niej urządzeniami do regulacji temperatury.

48

Odlewnictwo Współczesne

Zastosowano elektryczne ogrzewanie oporowe. Istotą tego rozwiązania jest zastosowanie układu w postaci rury spiralnej.

Takie rozwiązanie umożliwia równomierne podgrzanie metalu w obszarze jego przepływu. Opisano budowę takiego „zwartego układu” do podgrzewania metalu. Opisano jego zastosowanie w odlewniach ciśnieniowych nie tylko stopów cynku (stosowano dotychczas), ale i stopów magnezu. Zastosowanie tego układu daje duże oszczędności energetyczne.

artykule scharakteryzowano firmę Hottinger Maschinenbau GmbH produkującą strzelarki do rdzeni o szerokiej możliwości zastosowania. Urządzenia tej firmy można stosować zarówno w „zimnych” jak i „gorących” metodach produkcji rdzeni. Podano krótki opis techniczny i sposób eksploatacji trzech grup strzelarek do rdzeni „Fastcore”. Urządzenia te stosuje się w produkcji rdzeni do form z pionowym podziałem. Drugi typ strzelarek to grupa HA, w których wytwarza się rdzenie do form z poziomym podziałem. Trzeci typ strzelarek to maszyny uniwersalne, typ HVA stosowane dla form o różnym podziale zarówno pionowym, jak i poziomym. W artykule przedstawiono także współpracę tych strzelarek z robotami oraz automatyczne składanie rdzeni w pakiety. Scharakteryzowano automatyczny cykl produkcji rdzeni, łańcuch ich produkcji.

(Nie)łatwe zadanie. System analizy obrazu steruje opróżnianiem palet załadowanych gąskami.

Giesserei-Erfahrungsaust. 2008, nr 3, s. 16–17 Artykuł dotyczy precyzyjnego opróżniania palet załadowanych gąskami aluminium za pomocą systemu do analizy obrazu w celu przeprowadzenia procesu przetopienia gąsek i otrzymania ciekłego metalu dobrej jakości. Aby wykorzystać system do analizy obrazu konieczne jest precyzyjne ułożenie gąsek na palecie.

Opisano dokładnie sposób ułożenia gąsek na palecie. Opisano układ pomiaroworozładowczy i zasadę jego działania, która polega na skanowaniu powierzchni gąsek oraz ich wysokości ułożenia. Aby móc korzystać z takiego automatycznego systemu urządzenia do rozładowywania i załadunku pieca konieczne jest przeprowadzenie kalibracji poprzez umieszczenie gąski odniesienia w określonym miejscu obszaru obrazu i dopiero wtedy możliwy jest pomiar zasadniczy, który polega na porównywaniu obrazów. Opisano go pokrótce.

Dopasowane do zastosowania. Możliwości i metody produkcji rdzeni.

Giesserei-Erfahrungsaust. 2008, nr 4, s. 20–23 W rdzeniarni w zależności od warunków produkcji stosuje się różne strzelarki do rdzeni, które współpracują z różnymi robotami i centrami produkcyjnymi. W

49

Szkolenia-konferencje-seminaria-spotkania

III Międzynarodowa Konferencja pt: „Innowacje w odlewnictwie ciśnieniowym”.

W pierwszej sesji prowadzonej przez prof. Józefa Sz. Suchego, dziekana Wydziału Odlewnictwa AGH, zaprezentowano dwa referaty. Przedstawiciel firmy włoskiej IDRA s.r.l. pan Marek Czyżewski - w imieniu pana Fabrizzio Panni - przedstawił referat pt.: „OL-S nowy produkt”, a następnie prof. Zbigniew Konopka z Politechniki Częstochowskiej wygłosił referat pt.: „Opis matematyczny zawiesiny metalowej”.

Sesję pierwszą zakończyła ożywiona dyskusja na temat wygłoszonych prezentacji.

Druga sesja, której przewodniczył prof.

Zbigniew Konopka z Politechniki Częstochowskiej, rozpoczęła się w czwartek 11 maja o godzinie 10.00. Podczas tej sesji przedstawione zostały kolejno referaty: -- „Zmiany zachodzące w warstwie wierzchniej formy ciśnieniowej podczas jej pracy” - Aleksander Fajkiel, Edward Czekaj, Piotr Dudek (Instytut Odlewnictwa, Polska) -- „Zastosowanie systemu MAGMASOFT do weryfikacji założeń i optymalizacji konstrukcji form ciśnieniowych” - Ryszard Skoczylas (KOM-ODLEW, Polska) -- „Modelowanie matematyczne wpływu podstawowych parametrów technologicznych odlewania ciśnieniowego na wytrzymałość oraz twardość stopu AZ91” - Edward Czekaj, Piotr Dudek, Aleksander Fajkiel, Krzysztof Saja (Instytut Odlewnictwa, Polska) -- „Odlewnictwo w czasach kryzysu” Bernard Błaszczak (FRECH Polska) -- „Określenie próżni w formie przy pomocy ilości powietrza” - Bernd J. Horstkamp (InterGuss Giessereiprodukte GmbH, Niemcy) Odbyła się także prezentacja firmy SAPP S.p.A - Mancini Diego, Apollonio Klaudio (Grupa SAPP S.p.A., Włochy).

W dniach 10–12 maja 2010 roku w Kocierzu - pod patronatem naukowym Instytutu Odlewnictwa w Krakowie - odbyła się III Międzynarodowa Konferencja pt: „Innowacje w odlewnictwie ciśnieniowym”. Organizatorami konferencji byli: Sekcja Odlewnictwa Ciśnieniowego Zarządu Głównego STOP, Zarząd Główny STOP oraz Oddział Łódzki STOP. W konferencji uczestniczyły 54 osoby reprezentujące odlewnie, wyższe uczelnie oraz dostawców maszyn i urządzeń, materiałów i surowców stosowanych w odlewnictwie ciśnieniowym z kraju i zagranicy.

W czasie podzielonego na 3 sesje referatowe spotkania, wygłoszono 6 referatów oraz 6 prezentacji.

W pierwszym dniu (w godzinach przedpołudniowych) uczestnicy zwiedzili zakłady „Alumetal” w Kętach - wytwórca aluminiowych stopów odlewniczych.

Obrady konferencji rozpoczęły się po godzinie 16.00 powitaniem przez v-ce prezesa Zarządu Głównego STOP kol. Wiesława Walczaka, członków Komitetu Naukowego konferencji oraz gości przybyłych z kraju i zagranicy.

Referat wprowadzający wygłosił Dyrektor Instytutu Odlewnictwa, prof. Jerzy J. Sobczak. Przedstawił w nim aktualny stan odlewnictwa w Polsce i za granicą oraz prognozy i trendy rozwoju tej branży.

50

Odlewnictwo Współczesne

O godzinie 14.30 rozpoczęła się sesja III, którą prowadził dr Aleksander Fajkiel z Instytutu Odlewnictwa.

Sesję zapoczątkowała prezentacja firmy Metals & Minerals, Polska Sp. z o.o, którą przedstawił p. Rafał Piech. Następnie zaprezentowano referaty: -- „Odlewy ciśnieniowe zbrojone włóknem ciągłym” - Tomasz Reguła, Paweł Darłak, Piotr Dudek, Aleksander Fajkiel (Instytut Odlewnictwa); -- „Nowa technologia otrzymywania wysokojakościowych odlewów ciśnieniowych” - Stanisław Pietrowski, Bogusław Pisarek, Ryszard Władysiak, Wiesław Walczak (Politechnika Łódzka, Silum Sp. z o.o. Opojowice, Polska)

27. Międzynarodowa „European Heritage”

Konferencja

W dniach 16–19.05.2010 odbyła się w Krakowie 27. Międzynarodowa Konferencja „European Heritage". Organizatorem konferencji było Europejskie Stowarzyszenie Producentów Odlewów Precyzyjnych (EICF) przy współpracy z Instytutem Odlewnictwa i Stowarzyszeniem Technicznym Odlewników Polskich.

Patronat konferencji objęli: Wicepremier, Minister Gospodarki - Waldemar Pawlak oraz Prezydent Miasta Krakowa - prof. Jacek Majchrowski.

EICF jest stowarzyszeniem od przeszło 50 lat aktywnie działającym na rzecz odlewnictwa precyzyjnego w Europie, organizując coroczne spotkania swoich członków. Oprócz odlewni, członkami EICF są również wyższe uczelnie i jednostki badawczo-rozwojowe, a także producenci materiałów, maszyn i urządzeń dla odlewnictwa precyzyjnego. Zainteresowani mogą uzyskać więcej informacji o EICF pod adresem www.eicf.org Konferencji tradycyjnie już towarzyszyła wystawa, na której swoje propozycje dla odlewni precyzyjnych prezentowały liczne firmy i organizacje. W tym roku było ich 27. W pierwszym dniu konferencji w godzinach popołudniowych jej uczestnicy spotkali się właśnie na terenie wystawy gdzie mieli możność porozmawiania na interesujące ich tematy.

W drugim dniu konferencji po oficjalnym jej otwarciu rozpoczęła się prezentacja przygotowanych referatów. Wiodący referat (key note lecture) pt. „Physicochemical aspects of structural defects in investment casting" został wygłoszony przez doc. dr hab. inż. Natalię Sobczak.

Wszystkie zaprezentowane referaty zostały opublikowane w materiałach konferencyjnych (do nabycia w Centrum Informacji i Promocji Instytutu Odlewnictwa).

Uczestnicy konferencji poza możliwością wysłuchania bardzo interesujących referatów i prezentacji mieli możliwość przeprowadzenia rozmów z referentami oraz przedstawicielami firm producentów maszyn, urządzeń i materiałów dla odlewnictwa ciśnieniowego. Otrzymali materiały reklamowe tych firm oraz pamiątkową plakietkę.

51

Odlewnictwo Współczesne

Wszystkie wygłoszone referaty zostały przekazane uczestnikom na CD. Ten dzień zakończyła wizyta gości w Kopalni Wieliczka, gdzie przygotowano dla nich uroczystą kolację.

W drugim dniu konferencji kontynuowano prezentację przygotowanych referatów, ale tylko do godziny 12-tej.

Ostatnim w przedpołudniowej sesji było wystąpienie prof. dr hab. inż. Jerzego J. Sobczaka, który w imieniu zespołu autorów z Instytutu Odlewnictwa wygłosił referat pt.: „Investment casting at Foundry Research Institute in Krakow".

Następnie zgodnie z programem konferencji jej uczestnicy zostali przewiezieni autokarami do Instytutu Odlewnictwa. Mieli tutaj okazję do zapoznania się z możliwościami badawczymi Instytutu, zwiedzając Centrum Projektowania i Prototypowania, Zespół Akredytowanych Laboratoriów Badawczych oraz Centrum Badań Wysokotemperaturowych. Należy zaznaczyć, że ich nowoczesne wyposażenie wzbudziło duże zainteresowanie i uznanie zwiedzających.

W trakcie pobytu w Instytucie goście mieli również możliwość wizytowania wystawy, na której swoje stanowiska przygotowały Centrum Polskiego Odlewnictwa (Instytut Odlewnictwa, Odlewnicza Izba Gospodarcza i Stowarzyszenie Techniczne Odlewników Polskich), Wydział Odlewnictwa Akademii Górniczo-Hutniczej im. St. Staszica w Krakowie, Przedsiębiorstwo Innowacyjne Odlewnictwa SPECODLEW Sp. z o.o. (członek EICF), Ferro-Term Sp. z o.o - producent filtrów ceramicznych oraz firma „Heraeus Electo-Nite Polska Sp. z o.o., dostawca nowoczesnej aparatury badawczej. Duże zainteresowanie wzbudziła zorganizowana wystawa odlewów artystycznych znanych polskich artystów.

Również w dniu 18. maja odbyło się w siedzibie Instytutu Odlewnictwa posiedzenie Sekcji Odlewnictwa Precyzyjnego - European Foundry Association (CAEF), w którym uczestniczyli przedstawiciele krajów europejskich przodujących w produkcji odlewów precyzyjnych. Przedmiotem obrad była aktualna sytuacja w branży i prognozy na najbliższą przyszłość.

W ostatnim dniu konferencji przewidziano wyjazd na wycieczkę techniczną do WSK „PZL-Rzeszów" SA i Politechniki Rzeszowskiej. Niestety ze względu na powódź w Polsce Południowej plany te nie zostały zrealizowane.

W konferencji uczestniczyło przeszło 200 osób przede wszystkim z Europy, a także z Chin i z Japonii (w sumie 15 krajów). Zdaniem jej uczestników było to udane spotkanie zarówno pod względem prezentowanych materiałów, jak i możliwości nawiązania bezpośrednich kontaktów.

52

Odlewnictwo Współczesne

Międzynarodowe ITM 2010

Targi

Poznańskie

XI konferencja z cyklu Rzemiosło artystyczne i wzornictwo w Polsce pt. „Dawne i nowsze odlewnictwo w Polsce – wyroby żeliwne i inne”

W dniach 8–11 czerwca br. Instytut Odlewnictwa uczestniczył w Międzynarodowych Targach Poznańskich ITM 2010, Innowacje - Technologie - Maszyny, gdzie w ramach Parku Odlewnictwa i Nauka dla Gospodarki przedstawiał swoją ofertę, prezentując m.in. technologie i odlewy opracowane przez pracowników jednostki.

Tegoroczne Targi zostały uwieńczone sukcesem Instytutu Odlewnictwa. Odlewy artystyczne wykonywane z wytapianych lub wypalanych modeli syntetycznych i naturalnych zostały nagrodzone Złotym Medalem Targów Poznańskich.

W dniu 9 czerwca, podczas Gali Nagród, medal odebrał dyrektor Instytutu Odlewnictwa prof. dr hab. inż.

Jerzy J. Sobczak

W dniach 23–24 kwietnia br. odbyła się w Toruniu kolejna, XI konferencja z cyklu Rzemiosło artystyczne i wzornictwo w Polsce pt. „Dawne i nowsze odlewnictwo w Polsce – wyroby żeliwne i inne”,zorganizowana przez Toruński Oddział Stowarzyszenia Historyków Sztuki (OT SHS) i Bibliotekę Uniwersytecką w Toruniu. Toruński Oddział SHS stanowi część ogólnopolskiej korporacji zawodowej o charakterze naukowym, skupiającej historyków sztuki, historyków, konserwatorów zabytków - osoby zawodowo związane z szeroko rozumianą działalnością na rzecz ochrony dóbr kultury; będącej organizacją społeczną o charakterze non profit. Oddział Toruński, funkcjonujący od roku 1947, skupia obecnie 86 osób, z których znaczną część stanowią pracownicy naukowi Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, a także muzealnicy z Torunia i Regionu.

Problematyka badawcza, dominująca w każdym z jedenastu Oddziałów SHS i decydująca o ich specyfice, zdeterminowana jest przez zainteresowania Członków, te zaś w dużej mierze przez wielowiekowe uwarunkowania historyczne poszczególnych regionów. Oddział Toruński przez wiele lat kompleksowo zajmował się zagadnieniami związanymi z zamkami krzyżackimi, badaniami nad sztuką Prus Królewskich, a od kilku lat problematyką rzemiosł artystycznych i ich współczesnej kontynuacji, a także dziejami sztuki Torunia [1].

Konferencję otworzyła Pani mgr Katarzyna Kluczwajd, Prezes Toruńskiego Oddziału Stowarzyszenia Historyków Sztuki, której zwyczajowo, podobnie jak na sesjach „odlewniczych” w 2003 i 2006, przedstawiciel Instytutu Odlewnictwa w Krakowie wręczył drobny upominek – odlew sowy, symbol mądrości, wiedzy i nauki.

53

Odlewnictwo Współczesne

warszawskich firm odlewniczych (A. Kasprzak-Miler: Zabytkowe ogrodzenia, kraty i furty metalowe świadectwem działalności warszawskich firm rzemieślniczych (Agnieszka KasprzakMiler, Biuro Stołecznego Konserwatora Zabytków w Warszawie) -- Żeliwo w Gościnnym Dworze na Placu Grzybowskim w Warszawie (Maria Brodzka-Bestry, Zamek Królewski w Warszawie) -- Żeliwo we wnętrzu (Anna Kostrzyńska-Miłosz, Instytut Sztuki PAN w Warszawie) Tematyka konferencji następujące problemy:

obejmowała 24. kwietnia

23. kwietnia

-- Nagrobki żeliwne na Podolu - wybrane przykłady i tendencje artystyczne (Bartłomiej Gutowski, UKSW w Warszawie) -- Nagrobki i krzyże na Cmentarzu Głównym w Przemyślu (Dorota Zahel, Muzeum Narodowe Ziemi Przemyskiej w Przemyślu) -- Odlewane krzyże rzymskokatolickie na mogiłach z cmentarzy obecnego pogranicza polsko-ukraińskiego (rejon mościski i starosamborski, Ukraina) (Urszula Olbromska, Muzeum Narodowe Ziemi Przemyskiej w Przemyślu) -- Żeliwne odlewy artystyczne stosowane w produkcji przemysłowej na przykładzie elementów maszyn do szycia typu Singer (Jacek Przybylski, Jacek Krokosz, Instytut Odlewnictwa w Krakowie) -- Odlewnictwo artystyczne w Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie (Stanisław Rzadkosz, AGH w Krakowie) -- Antaba Drzwi Gnieźnieńskich a nowoczesne metody komputerowego projektowania oraz wspomagania obliczeń (Stanisław Rzadkosz, Barbara Zamorska, Aldona Garbacz-Klempka, AGH w Krakowie) -- Kolos z Katedry Wawelskiej w miniaturach (Stanisław Młodnicki, Stanisław Stożek, Karol Badyna, Instytut Odlewnictwa w Krakowie) -- Odlewane pomniki Lwowa – przeszłość i teraźniejszość (Zdzisław Żółkiewicz,

-- Apliki z głową Meduzy i głową Apollina do Pałacu w Łazienkach - okoliczności zamówienia, forma artystyczna, losy(Anna Saratowicz-Dudyńska, Zamek Królewski w Warszawie) -- Pochwała partactwa (Jan J. Dreścik, Muzeum XX Czartoryskich w Krakowie) -- „Me fecit Nicolaus Petersilge in Thorn”.

Karta z dziejów nowożytnego ludwisarstwa w Toruniu (Bartłomiej Łyczak, UMK w Toruniu) -- Lufy żelazne ze zbiorów Muzeum Wojska Polskiego (Roman Matuszewski, Muzeum Wojska Polskiego w Warszawie) -- Płyty żeliwne w zbiorach Muzeum Sztuk Użytkowych, Oddziale Muzeum Narodowego w Poznaniu (Renata Sobczak-Jaskulska, Muzeum Sztuk Użytkowych, Oddział Muzeum Narodowego w Poznaniu) -- „Lane żelaza” z XVIII i XIX w. w dawnym opactwie cysterskim w Lądzie nad Wartą (Janusz Dobesz, Politechnika Wrocławska we Wrocławiu), Żeliwne płyty drogi krzyżowej z Grodkowa (Janusz Nowiński, UKSW w Warszawie) -- Żeliwne metamorfozy rzemiosła artystycznego w XIX w. i na początku XX stulecia (Antoni R. Chodyński, Muzeum Zamkowe w Malborku) -- Zabytkowe ogrodzenia, kraty i furty metalowe świadectwem działalności

54

Odlewnictwo Współczesne

Marek Żółkiewicz, Instytut Odlewnictwa w Krakowie) -- Metal w filatelistyce (Jacek Krokosz, Jerzy Tybulczuk, Jacek Wierzbicki, Instytut Odlewnictwa w Krakowie) -- Możliwości wykorzystania zjawiska fluorescencji rentgenowskiej do badań składu chemicznego stopów metali z wykorzystaniem urządzenia NITON XL3t GOLDD (Jacek Krokosz, Rafał Pabiś, Instytut Odlewnictwa w Krakowie). Referat połączony z prezentacją badania zabytków.

Pomiar składu chemicznego jednego z elementów „Skarbu ze Skrwilna” Muzeum Okręgowego w Toruniu

Dużym zainteresowaniem cieszył się pokaz metody w postaci prezentacji medialnej i urządzenia do badań składu chemicznego stopów metali, stanowiący niejako zakończenie konferencji. Prezenterzy przedstawili zasadę działania przyrządu Niton oraz omówili podstawowe zalety metody.

Ze względu na bardzo interesujące odkrycie celowym jest przytoczenie kilku informacji w tym zakresie.

Otóż, w 1961 r. podczas prac archeologicznych w Skrwilnie pod Rypinem odnaleziono unikatowy zestaw renesansowej i manierystycznej biżuterii oraz srebrnych naczyń i sprzętów stołowych z drugiej połowy XVI i pierwszej połowy XVII w. Kosztowności i klejnoty należały do mazowieckiej rodziny szlacheckiej Piwów.

Klejnoty i sprzęty stołowe rodziny Piwów dają obraz wyposażenia średniozamożnego domu szlacheckiego w pierwszej połowie XVII w. i świadczą o wysokim poziomie życia i kultury w tym czasie. Skarb ze Skrwilna stanowi najcenniejszą część toruńskiej kolekcji złotniczej [2].

Pomiar obejmował elementy biżuterii damskiej oraz tzw. srebra stołowe – świeczniki, łyżki, komplet do obmywania rąk (lavabo). Osobną grupę badań stanowiły dzieła o funkcjach sakralnych, użytkowane niegdyś w kościołach toruńskich.

Pokaz urządzenia firmy Niton do badań składu chemicznego stopów metali

Mało znana metoda była przedmiotem ożywionej dyskusji i nawiązania kontaktów Instytutu Odlewnictwa z przedstawicielami muzeów Polski.

Warto nadmienić, że dzień wcześniej, to jest 22 kwietnia br. w godzinach popołudniowych pracownicy Instytutu Odlewnictwa, dzięki uprzejmości Dyrekcji Muzeum Okręgowego w Toruniu dokonali pomiarów składu chemicznego eksponatów „Skarbu ze Skrwilna”, „Skarbu z Nieszawy” i sreber toruńskich metodą mikro fluoroescencji rentgenowskiej z wykorzystaniem urządzenia Niton XL3t 900s GOLDD.

55

Odlewnictwo Współczesne

Przykładowe eksponaty użyte do badań

Nad całością pomiarów czuwała Przedstawicielka Muzeum Pani mgr Katarzyna Kluczwajd, starszy kustosz działu sztuki polskiej i europejskiej.

Przedstawicielka Muzeum Pani mgr Katarzyna Kluczwajd podczas pomiarów

Aktualnie otrzymane bardzo ciekawe wyniki z pomiarów przekazano do Dyrekcji Muzeum Okręgowego w Toruniu, gdzie są przedmiotem wnikliwej analizy i będą wykorzystane do prac specjalistycznych, wydawniczych oraz do prezentacji multimedialnej w Internecie na stronach: Muzeum Okręgowego w Toruniu oraz Instytutu Odlewnictwa w Krakowie.

56

Z historii odlewnictwa...

Przykłady wykorzystania skanera 3D w archeologii Krokosz Jacek, Gil Andrzej, Pabiś Rafał *Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

Omówiono niektóre zagadnienia inżynierii odwrotnej i wskazano na możliwości wykorzystania jej dla celów muzealnictwa ze szczególnym uwzględnieniem archeologii w obszarze dawnych odlewów z epoki brązu.

Stwierdzono, że prace te prowadzone w ramach działalności statutowej Instytutu Odlewnictwa zakończyły się sukcesem i istnieje realna możliwość w zakresie rozszerzenia wykorzystania skanera 3D i analizatora składu chemicznego dla muzealnych obiektów niemetalicznych.

Przedstawiono kilka przykładów digitalizacji przestrzennej wykonanej dla obiektów archeologicznych.

niemożnością wykonania stosownych matryc. Niejednokrotnie w przypadku tych ostatnich każda ingerencja „mechaniczna” może doprowadzić do utraty całości lub części cech obiektu o bezcennej wartości.

Naniesienie siatki pomiarowej na obiekcie w celu wykonania, np. kopii niezbyt poprawia ten stan rzeczy i w tym przypadku dokładność odtworzenia kształtu i wymiarów pozostawia wiele do życzenia. Sytuacja znacznie polepsza się poprzez zastosowanie skanerów przestrzennych 3D: optycznych, laserowych bądź kontaktowych.

Instytut Odlewnictwa w Krakowie wypełniając misję kultywacji dziedzictwa narodowego w zakresie ochrony dóbr materialnych, w tym przedmiotów wykonanych technikami odlewniczymi, podjął kilka lat temu prace przyszłościowe związane ze stworzeniem wirtualnego muzeum, które miały na celu opracowanie ogólnych zasad i metodyki badań nad zachowaniem przyszłych eksponatów w postaci zbioru danych do łatwej i elastycznej edycji oraz ekspozycji. Prace te zakończyły się pozytywnym efektem i aktualnie Instytutowi specjaliści kontynuują działania w tym zakresie.

Na rysunku 1 przedstawiono niektóre przykłady, które pozwoliły na opracowanie założeń projektu.

Jedną z często stosowanych w przemyśle technik w zakresie wspomagania komputerowego jest inżynieria odwrotna reverse engineering, polegająca na odtworzeniu elementów maszyn i urządzeń. Dotyczy to także dziedzin humanistycznych, jakim jest np. szeroko pojęte muzealnictwo w tym archeologia. Wykonywanie kopii obiektów artystycznych i muzealnych czy zachowanie artefaktów, to tylko nieliczne przykłady w zakresie ochrony dziedzictwa kulturowego człowieka.

Wierność odtworzenia elementu w przypadku braku modelu lub dokumentacji zależna jest głównie od dokładności „zdjęcia” (skopiowania) wymiarów z oryginału. Ten proces napotyka bardzo często na duże trudności spowodowane skomplikowanym kształtem modelu lub w przypadku np. obiektów muzealnych

57

Odlewnictwo Współczesne

proszku. Warto wspomnieć, że większością z wyżej wymienionych technik Instytut Odlewnictwa już dysponuje w ramach działania Centrum Szybkiego Prototypowania Zdarza się, bowiem tak, że „kruchość” poddawanego konserwacji obiektu jest przyczyną niejednokrotnie jego uszkodzenia lub utraty niekiedy bezcennego zabytku.

Innym działaniem w tym zakresie jest zapis rysunku bryłowego 3D w formatach *.STEP, *.Parasolid, *.IGS, stosowanych w technikach CAM, a więc realizowanych na centrach obróbczych.

a)

Przykładem wykorzystania wspomagania komputerowego w archeologii jest badanie składu chemicznego skał. Na rysunku 2 przedstawiono oryginalny element formy kamiennej stosowanej w epoce brązu do odlewania grzebieni. Interesującym jest fakt, że w literaturze przedmiotu dotyczącej typu skał stosowanych na formy kamienne wymienia się najczęściej wapień, piaskowiec i gnejs bez jakiegokolwiek uzasadnienia badawczego [1-7].

b)

Rys. 1. Przykładowe modele bryłowe po skanowaniu 3D: a) zakończenie włóczni, b) kokila z brązu (późna epoka brązu)

Przeprowadzone badania i otrzymane wyniki pracy pozwalają stwierdzić, że warto, było podjąć ten jakże nowoczesny i przyszłościowy temat umożliwiający prezentację obiektów metalowych znajdujących się muzeach polskich tym bardziej, że możliwości i w tym obszarze są znaczące. Proces digitalizacji jest elementem wyjściowym do dalszych działań.

Jak wynika bowiem z wykonanego już rozpoznania zapisana bryła przestrzenna obiektu służyć może do innych celów.

Edytory graficzne CAD (Computer Aided Design) dają możliwości zapisu np. w formacie *.stl, powszechnie stosowanym w technikach szybkiego prototypowania typu FDM, EOS, LOM, Stereolitografii, ZCorporation itd., co nie jest bez znaczenia w konserwacji i rekonstrukcji zabytków.

Takie postępowanie pozwala na całkowite, wirtualno-rzeczywiste zachowanie obiektu przed rozpoczęciem procesu konserwacji poprzez sporządzenie kopii, np. z tworzywa sztucznego, metalu czy specjalnego

a)

b)

Rys. 2. Element formy kamiennej do odlewania grzebienia a) oryginał przygotowany do skanowania 3D z naniesionymi markerami, b) obraz po skanowaniu 3D

Takie stwierdzenia oparte są jedynie na wizualizacji obiektów. W tej sytuacji, przykładowo, przeprowadzono badania składu chemicznego elementu formy kamiennej z epoki brązu z wykorzystaniem analizatora firmy NITON GOLDD USA

58

Odlewnictwo Współczesne

(rys. 3) którego działanie opiera się na fluorescencji rentgenowskiej.

Analizator składu chemicznego firmy NITON jest obecnie najnowocześniejszym przedstawicielem tego typu sprzętu na świecie i służy do badań składu chemicznego różnorodnych materiałów. Analiza chemiczna stopów metali, segregacja złomu obiegowego, badania w zakresie ochrony środowiska, recycling materiałów, mineralogia, geologia, górnictwo, nauki humanistyczne (analiza użytych farb do malowania obrazów, archeologia), kontrola jakości wyrobów, nanotechnologia to tylko kilka przykładów zastosowań tego typu analizatora.

pracy na dowolnym stanowisku badawczym (mobilość), szybki około 3 s. odczyt bądź to na ekranie przyrządu, bądź to na ekranie monitora komputerowego.

Ważniejsze dziedziny życia w których znalazł on zastosowanie to: -- astronautyka i przemysł lotniczy, -- motoryzacja, -- odlewnictwo i nauki pokrewne, -- farmacja, -- archeologia (analiza np. ceramiki) -- muzealnictwo, -- inne.

Wyniki badań składu chemicznego elementu formy kamiennej zestawiono w tabeli 1.

Bardzo wysoka zawartość Si potwierdza tezę, że materiałem stosowanym na formy kamienne był piaskowiec, a jego różowawo-brązowe zabarwienie spowodowane jest znaczną zawartością Fe. Nie znaczy to jednak, że był to jedyny typ skał stosowanych na formy kamienne w epoce brązu. Dopiero większa ilość prób pozwoliłaby wypełnić lukę w tej dziedzinie [8].

Tabela 1. Analiza składu chemicznego elementu formy kamiennej przedstawionej na rysunku 2

Rys. 3. Analizator składu chemicznego firmy NITON GOLDD USA wykorzystujący fluorescencję rentgenowską

Zasada działania przyrządu wykorzystuje zupełnie inny sposób oceny badanych materiałów niż klasyczne spektrometry, gdzie klasyfikacja opiera się na wytworzeniu łuku elektrycznego na powierzchni obiektu umieszczonego w atmosferze gazu ochronnego np. argonu.

Taki pomiar powoduje niewielkie uszkodzenie powierzchni co niejednokrotnie np. dla odlewów muzealnych jest w ogóle niedopuszczalne.

W przypadku analizatora Niton wykorzystuje się tu promieniowanie X dzięki któremu wzbudzane są elektrony walencyjne pierwiastków. Sposób ich wzbudzenia i przemieszczenie stanowi podstawę do oceny zawartości danego pierwiastka w badanym materiale.

Wielkimi zaletami analizatora NITON są jego: niewielkie wymiary, możliwość

59

Lp.

Pierwiastek

Zawartość %

Tolerancja +/- %

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Zr Fe Cr V Ti Al. Si Sb Cu

0,99 1,98 0,221 0,078 0,417 5,52 90,01 0,001 0,011

0,011 0,22 0,024 0,024 0,054 0,97 2,2 0,00 0,00

Odlewnictwo Współczesne

Autorzy digitalizacji 3D artefaktów muzealnych, w tym archeologicznych pragną wykorzystać uzyskane wyniki i umieścić tak przygotowane rysunki bryłowe w opracowywanych przez muzea kartach zabytków, wykorzystując np. oprogramowanie „MONA”, „EASYPANO” itp., co stanowiłoby rozwiązanie na miarę XXI w.

Dodatkowo opracowanie szczegółowej bazy danych mogłoby w przyszłości, w razie konieczności być wykorzystywane dla celów prowadzonych śledztw w przypadku na przykład, kradzieży muzealnych.

Realizacja proponowanego tematu w zakresie wyrobów odlewanych, bądź kutych mogłaby być wykorzystywana także dla zabytkowych obiektów kamiennych, ceramicznych, drewnianych itp.

Chcąc przybliżyć tematykę szeroko pojętego dawnego odlewnictwa i nawiązać do wielowiekowych tradycji tego zawodu w Polsce, Instytut Odlewnictwa pragnie w imieniu całego Centrum Polskiego Odlewnictwa zaprosić muzea polskie do uczestnictwa w przedsięwzięciu pod roboczą nazwą projektu pt. „Wirtualne Muzeum - Metal w Historii Rozwoju Cywilizacji”.

Duża ilość obiektów nie pozwala obecnie na zaprezentowanie ich w całości, dlatego też postanowiono wprowadzić systematykę przyjmując za kryterium obiekty odlewane i kute wykonane w epoce brązu i w epoce żelaza.

go stopów metali nieżelaznych, stopów żelaza i materiałów niemetalicznych.

Literatura 1. Rusanow I. A, Smolko W. A., Kułakow B. A.: Wozniknowienie litejnowo proizwodstwa na Jużnom Urale. Litiejnoje Proizwodstwo 2001, nr 1, s. 5 2. Ossowski G.: Osada i odlewarnia bronzów przedhistorycznych w Zaricziu. Odbite w drukarni Uniwersytetu Jagiellońskiego pod zarządem A. M. Kosterkiewicza, Kraków 1889 3. Sękowski K.: Kamienna forma odlewnicza.

Przegląd Odlewnictwa 1975, nr 5, s. 157 4. Gierdziejewski K.: Zarys historii odlewnictwa. Stalinogród 1954 5. Piaskowski J.: Postępowe tradycje odlewnictwa polskiego. Przegląd Odlewnictwa 1966, nr 7-8 s. 221 6. Sękowski K.: Początki odlewnictwa stopów miedzi. Skrypt z konferencji naukowej „Nowoczesne tendencje w odlewnictwie metali nieżelaznych”, Instytut Odlewnictwa, Kraków, 19-29 listopad 1997, s.73 7. Tylecote R.F.: A History of Metallurgy. Second edition. The Institute of Materials 1992 8. Badania petrograficzne form kamiennych z epoki brązu celem precyzyjnego określenia rodzaju materiału. Podrozdział rozprawy doktorskiej Jacka Krokosza pt. „Studium archeometalurgii i technik odlewniczych z epoki brązu (940-750 lat p.n.e.) w świetle badań materiałoznawczych i technologicznych odlewanej siekierki”, Kraków 2008. (Promotor rozprawy: dr hab. inż. Stanisław Rzadkosz prof.

AGH Wydział Odlewnictwa Katedra Tworzyw Formierskich, Technologii Formy I Odlewnictwa Metali Nieżelaznych Akademia Górniczo – Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie) 9. http://www.iod.krakow.pl/

Podsumowanie Wspomaganie komputerowe w archeologii poprzez wykorzystanie skanerów 3D w muzealnictwie, w tym w archeologii jest możliwe i daje znakomite wyniki. Przykładem są eksponaty stanowiące integralną część niniejszego artykułu.

Wykonanie kopii obiektów muzealnych w tym archeologicznych niekiedy o bezcennej wartości jest możliwe z minimalną ingerencją w strukturę artefaktu. Na podstawie przeprowadzonych przez Instytut Odlewnictwa badań w zakresie skanowania 3D można ten proces rozszerzyć na inne obiekty muzealne [9]. Współczesna technika komputerowa pozwala także na precyzyjne określenie składu chemiczne-

60

Publikacje

Wydawnictwa

W publikacji naświetlono najnowsze tendencje w produkcji odlewów w Polsce i zagranicą, wykorzystując dane zawarte w raporcie Amerykańskiego Stowarzyszenia Odlewnictwa (AFS – American Foundry Society) oraz wyniki badań statystycznych prowadzonych przez Instytut Odlewnictwa w Krakowie na zlecenie Ministerstwa Gospodarki.

Omówiono prognozowanie produkcji w Stanach Zjednoczonych oraz system klasyfikacji statystycznej odlewów w USA i w Polsce. Przedstawiono informacje o rynku odlewów ze stopów żelaza i metali nieżelaznych w Stanach Zjednoczonych, obejmujące m.in. sprzedaż, popyt i podaż, import, eksport, problem dumpingu, prognozy dotyczące produkcji odlewów oraz zmiany dot. liczby odlewni i ich zdolności produkcyjnych począwszy od 1955 roku.

W części dotyczącej rynku odlewów w Polsce przedstawiono status organizacyjny, strukturę własnościową, wielkość produkcji odlewni krajowych, strukturę produkcji odlewów ze stopów żelaza i metali nieżelaznych, stosowane technologie, zużycie materiałów wsadowych, eksport, strukturę zatrudnienia, sytuację finansową przemysłu odlewniczego.

Na zakończenie publikacji zobrazowano rynek odlewów na świecie biorąc pod uwagę wybrane kraje (znaczących producentów odlewów) Europy Zachodniej, Europy Wschodniej, Azji i obu Ameryk (bez Stanów Zjednoczonych). Zamieszczono również informacje o światowych stawkach za robociznę w przemyśle odlewniczym.

61

Odlewnictwo Współczesne

Zapowiedzi wydawnicze

Publikacja stanowić bedzie ofertę współpracy Jednostek Badawczo-Rozwojowych dla przedsiębiorstw w skali całej gospodarki.

Jest to pierwsza z serii kolejnych wydawnictw poświęconych prezentacji osiągnięć wszystkich instytutów badawczych, skupionych wokół Rady Głównej Jednostek Badawczo-Rozwojowych. Kolejne części, w postaci wydawnictw periodycznych, poświęcone zostałyby instytutom podległym innym urzędom centralnym, nie tylko Ministerstwu Gospodarki.

Proponowana Czytelnikowi publikacja stanowi efekt korespondencji i uzgodnień z przedstawicielami tych instytutów, które nadesłały informacje tutaj wykorzystane.

Opracowanie jest prezentacją wyników prac badawczych oraz wspomagających badania, prowadzonych w Instytucie Odlewnictwa w zakresie działalności statutowej w roku 2009 i jest kontynuacją wydawnictwa o analogicznej tematyce prezentującego tę działalność za 2008 rok. Przedstawiono w sposób syntetyczny rezultaty badań, w dużej części o najwyższym stopniu innowacyjności, realizowanych w wyniku zastosowania najnowocześniejszej aparatury i technologii, źródeł informacji naukowej technicznej i logistycznej. Omówiono również problemy organizacji i zarządzania, przygotowania oraz wdrożenia technicznych i organizacyjnych metod, zapewniających wysoką jakość produkcji odlewniczej, odpowiadających wymaganiom przemysłu światowego.

W zakresie zagadnień dotyczących informatyzacji, przedstawiono analizę wykorzystania technologii informacyjnych w działalności naukowo-badawczej, zarządzaniu, dystrybucji efektów naukowych i praktycznych w odlewniach, a także w gospodarce krajowej.

Wiele z prezentowanych prac zostało opublikowanych, bądź będzie przedmiotem publikacji w wydawnictwach fachowych, zarówno krajowych, jak i zagranicznych.

62