Issuu on Google+

ODLEWNICTWO WSPÓŁCZESNE POLSKA I ŚWIAT MODERN FOUNDRY POLAND AND THE WORLD

1/2013 ISSN 1898-7257

ODLEWANE POMNIKI SMOKA WAWELSKIEGO I PSA DŻOKA W KRAKOWIE Informacja naukowo-techniczna


Wesołych Świąt!

Z okazji Świąt Wielkanocnych, redakcja czasopisma „Odlewnictwo Współczesne Polska i Świat” składa

najserdeczniejsze życzenia, dużo zdrowia, szczęścia, pomyślności oraz wielu radosnych chwil spędzonych przy świątecznym stole. Niech te święta będą czasem odpoczynku, źródłem optymizmu oraz energii niezbędnej na co dzień.

Drodzy Czytelnicy! Czasopisma "Odlewnictwo Współczesne -Polska i Świat"


Kwartalnik naukowo-techniczny Rocznik 6, nr 1/2013 INFORMACJA NA

NAUKOWO-TECHNICZ-

SCIENTIFIC INFORMATION

AND

TECHNICAL

Wybór informacji z czasopism naukowo-technicznych..................................................5

A choice of information from the scientific and technical journals.....................................5

Ekspresowa informacja naukowo-techniczna z wybranych czasopism............................38

Express scientific and technical information from selected journals.............................38

INFORMACJA PATENTOWA...............42

PATENT INFORMATION...................42

INFORMACJA O NORMACH................44

INFORMATION ON STANDARTS........44

WYDARZENIA.................................45

IWENTS.........................................45

Z HISTORII ODLEWNICTWA

FROM THE HISTORY OF FOUNDING

Jacek Krokosz, Rafał Pabiś, Zdzisław Żółkiewicz: ODLEWANE POMNIKI SMOKA WAWELSKIEGO I PSA DŻOKA W KRAKOWIE.........................48

Jacek Krokosz, Rafał Pabiś, Zdzisław Żółkiewicz: CAST STATUES OF THE WAWEL DRAGON AND DOG DŻOK IN THE CITY OF CRACOW.....................................................48

PUBLIKACJE Wydawnictwa...................................53

PUBLICATIONS Publications.........................................53


Wydawca/Publisher: INSTYTUT ODLEWNICTWA w Krakowie

REDAKTOR NACZELNY/ EDITOR IN CHIEF: Andrzej BALIŃSKI

ZESPÓŁ REDAKCYJNY/TEAM: Jerzy J. SOBCZAK, Jerzy TYBULCZUK, Andrzej GAZDA, Piotr DUDEK, Joanna MADEJ, Marta KONIECZNA, Anna SAMEK-BUGNO, Katarzyna POTĘPA PROJEKT OKŁADKI/COVER DESIGN: Katarzyna POTĘPA RADA PROGRAMOWA/PROGRAM BOARD: Zbigniew RONDUDA (Przewodniczący), Mariusz HOLTZER (Z-ca Przewodniczącego), Tadeusz BOGACZ, Józef DAŃKO, Zbigniew GÓRNY, Adam TABOR, Andrzej JOPKIEWICZ, Janusz MIKLASZEWSKI, Mariusz URBANOWICZ

ADRES REDAKCJI/EDITORIAL OFFICE: „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: joanna.madej@iod.krakow.pl

WSZELKIE PRAWA ZASTRZEŻONE ALL RIGHTS RESERVED Żadna część czasopisma nie może być powielana czy rozpowszechniana bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich. No part of the magazine may be reproduced or distributed without the written permission of the copyright holder.

Printed in Poland ISSN 1898-7257


Informacja naukowo-techniczna

WYBÓR INFORMACJI Z CZASOPISM NAUKOWO-TECHNICZNYCH 01. ZAGADNIENIA OGÓLNE Wybór właściwego dostawcy odlewów. Putting value into practice through foundry selection. Int. Foundry Res. 2011, nr 3, s. 24-31. Autor: Eisto T., Hoelttae V. Opisano w jaki sposób kupno, projektowanie, czy produkcja odlewni (wyrażone współczynnikami wartości - rozumianymi jako korzyści wynikające dla firmy ze współpracy z daną odlewnią) są ważne dla kupującego odlewy. Każda odlewnia ma te współczynniki inne. Aby znaleźć odpowiedniego dostawcę odlewów należy jasno określić oczekiwane wartości tych współczynników i możliwości odlewni. Dodatkowo, firma kupująca odlewy przy wyborze dostawcy odlewów powinna przede wszystkim przeanalizować swoje materiały, projekty i poddostawców. Zamieszczono kryteria dla wyboru odpowiedniego dostawcy. Dane te posłużyły do opracowania modelu umożliwiającego znalezienie odlewni, która przysporzyłaby firmie kupującej odlewy największą wartość dodatnią. Artykuł składa się z pięciu części. Pierwsza dotyczy przeglądu literatury na temat wartości dodanej osiąganej przy wyborze dostawcy, druga to przedstawienie metodyki badań, trzecia to wyniki badań. W czwartej zaprezentowano opracowany model dla znalezienia odlewni zapewniającej najwyższą wartość dodaną. W części piątej przedstawiono analizę wyników i wnioski.

Dlaczego właśnie stopy magnezu? Magnesium? Die Cast. eng. 2011, Vol. 55, nr 5, s. 18-20, sum. Autor: Heider T. Magnez jest najlżejszym metalem, którego ciężar właściwy wynosi 11,74 g/ cm3 i pod względem występowania w skorupie ziemskiej znajduje się na ósmym miejscu. Oprzyrządowanie z niego wykonane nie jest tak wytrzymałe jak z cynku, ale jest korzystniejsze od oprzyrządowania wykonanego ze stopów aluminium. Magnez jest materiałem uniwersalnym w odlewaniu pod względem stosowanego oprzyrządowania (np. maszyny ciśnieniowe zimno lub gorącokomorowe) i wielkości wykonywanych odlewów (odlewy o masie poniżej około 28 g i bardzo duże – aż do 7 i więcej kilogramów). Można z niego wykonywać odlewy o bardzo cienkich ściankach. Odlewy ze stopów magnezu nie wykazują korozji kontaktowej i mogą być malowane, pokrywane powłokami, a nawet platerowane. Ze względu na lekkość oraz stabilność parametrów wytrzymałościowych, odlewy ze stopów magnezu stosowane są w przemyśle motoryzacyjnym i budowy maszyn. Omówiono zalety stopów magnezu w porównaniu do stopów aluminium, stali i plastiku. Wykonywanie rur w firmie Charlotte Pipe. Charlotte Pipe Puts Up Its Dukes. Mod. Casting 2011, Vol. 101, nr 12, s. 22-25. Autor: Gibbs S.

5


Odlewnictwo Współczesne

Zaprezentowano produkcję przeszło 100 letniej firmy Charlotte Pipe & Foundry Charlotte,N.C, producenta rur i elementów instalacji wodno-kanalizacyjnej z żeliwa szarego. Firma przez lata specjalizowała się w produkcji rur i łączników, a po modernizacji w 2011 roku przekształciła się w nowoczesny zakład produkujący elementy instalacji wodno-kanalizacyjnej poprzez wykonywanie odlewów na linii odlewania odśrodkowego w masach bentonitowych i linii odlewania do form metalowych. Zarówno linie odlewania, jak i topienia są całkowicie zautomatyzowane. Również w pełni zautomatyzowane są formierki pionowe, linia do formowania bezskrzynkowego i urządzenie do nanoszenia pokryć. Zakład posiada żeliwiak i 2 piece do przetrzymywania metalu (80 i 60 ton).Dzięki temu może produkować odlewy o masie do około 270 kg. Dla poprawy bezpieczeństwa pracy wdrożono program 5S. Odradzanie się zachwianego rynku felg samochodowych. Wheel market Shaken, Rebounding Quickly. Mod. Casting 2011, Vol. 101, nr 11, s. 30-34. Autor: Gibbs S. Po przejściowych trudnościach odradza się amerykański rynek produkcji i sprzedaży felg samochodowych, do czego m.in. przyczyniło się trzęsienie ziemi w Japonii. Aktualnie około 70% wszystkich aluminiowych odlewów felg odlewane jest ciśnieniowo i kokilowo, ale zdarzają się też inne metody ich odlewania. Niewielki procent felg staliwnych jest uzyskiwany przez kucie. Te wykuwane są droższe od tych odlewanych ze względu na pracochłonność, ale są bardziej wytrzymałe i dlatego stosowane są głównie w samochodach ciężarowych. Nie mniej jednak, ze względu na obniżanie masy samochodów ciężarowych, pojawiła się tendencja w zastępowaniu felg stalowych felgami aluminiowymi. Przedstawiciele trzech największych producentów odlewów felg przedstawiają w jaki

6

sposób dźwignęli firmy z zapaści i jakie stosują działania, aby zaspokoić zapotrzebowanie rynku. Firma Enkei produkuje felgi ze stopu podeutektycznego A356 o dobrze zmodyfikowanej eutektyce, stosując technologię stanowiącą połączenie odlewania z przewalcowywaniem (techniką zbliżoną do wyoblania). W wyniku tej techniki struktura odlewu felgi staje się podobna do struktury stopu po obróbce plastycznej (kuciu). Zmniejszanie dostaw pierwiastków ziem rzadkich. Melt Additives Supply Tightening. Mod. Casting 2011, Vol. 101, nr 8, s. 26-30. Autor: Gibbs S. Pierwiastki metali ziem rzadkich to 15 lantanowców oraz skand i itr. Spotykane są zazwyczaj w formie węglanów, tlenków, fosforanów i krzemianów. Pod względem masy atomowej, struktury i właściwości chemicznych są do siebie podobne. Dla odlewnictwa najważniejszymi są lantan, cer, prazeodym i neodym, ponieważ stosowane są w produkcji żeliwa sferoidalnego. Niestety Stany Zjednoczone nie posiadają złóż tych pierwiastków i producenci nie tylko odlewów, ale również wyrobów innych gałęzi produkcji zmuszeni są kupować je w Chinach. W Chinach znajduje się jedna trzecia znanych dziś zasobów metali ziem rzadkich, ale w handlu tymi pierwiastkami Chiny mają monopol, bo z tego kraju pochodzi około 95% całości metali ziem rzadkich wydobywanych na świecie. Chiny przez wiele lat oferowały metale ziem rzadkich po bardzo niskich cenach, a po eliminacji konkurencji, władze Chin zmieniły politykę i zaczęły ograniczać eksport tych surowców, podwyższając ich ceny na światowych rynkach. W zeszłym roku Chiny zmniejszyły eksport metali ziem rzadkich, w efekcie czego cena metali ziem rzadkich wzrosła czterokrotnie. W zeszłym roku Chiny jeszcze bardziej ograniczyły eksport tych pierwiastków. Producenci odlewów zmuszeni są podnosić ceny produktów, przez co zmniejszają im się rynki


Odlewnictwo Współczesne

zbytu. W artykule przedstawiono dyskusję kilku specjalistów na temat zaistniałej sytuacji. Trendy komercyjne w zastosowaniu stopów aluminium w przemyśle elektronicznym. Trends in Aluminum Materials Usage for Electronics. JOM 2011, Vol. 63, nr 10, s. 12-15. Autor: Sanders R.E., Jr., Farnsworth D.M. Przemysł elektroniczny, który przechodzi gwałtowną ewolucję i wprowadza na rynek coraz to nowe produkty, wymusza na producentach materiałów takie właściwości materiałów jak lekkość, trwałość, mały koszt itp. Chociaż wiele stopów aluminium spełnia te kryteria, na rynku jest duża konkurencja w tej dziedzinie. Opracowywane są nowe stopy i technologie przydatne dla przemysłu elektronicznego. Dużą możliwością „nie wypadnięcia z rynku” jest przyszłościowe opracowanie metody recyklingu złomu elektronicznego. Przedstawiono zestawienie wymagań wybranych producentów urządzeń elektronicznych i właściwości techniczne wybranych stopów Al, które są brane pod uwagę przez producentów elektroniki. Ekologiczne piece do topienia dla Chin. Umweltfreundliche Schmelzoefen fuer China. Giesserei 2011, Jg. 98, H.5, s.64-67. Autor: Gassel Ch. Artykuł dotyczy instalacji ekologicznych i oszczędnych pieców niemieckiej firmy ZPF Therm do topienia w odlewniach chińskich. W rejonie Szanghaju zainstalowanych jest 12 pieców ZPF Therm. Rząd chiński zamierza dostosować swój przemysł do ogólnych wymogów obowiązujących na świecie i kształtować jego rozwój z uwzględnieniem zasad ochrony środowiska i ograniczania emisji CO2. Odlewnie będą zobligowane do stosowania kosztownych filtrów, w przeciwnym razie na odlewnie nakładane będą dotkliwe kary

pieniężne. Instalowane niemieckie piece spełniają ostre wymogi ochrony środowiska bez konieczności stosowania filtrów. Ekologiczna produkcja jest kosztowna, ale w dłuższej perspektywie czasowej przynosi korzyści.

02. ZASTOSOWANIE SYMULACJI KOMPUTEROWEJ W ODLEWNICTWIE Zintegrowane narzędzie obliczeniowe do symulacji procesu powstawania wydzieleń. An Integrated Computational Tool for Precipitation Simulation. JOM 2011, Vol. 63, nr 7, s. 29-34. Autor: Cao W. i in. Komputerowo wspomagany proces projektowania zyskuje coraz większe zainteresowanie, ponieważ tradycyjne podejście polegające głównie na pracach eksperymentalnych staje się powoli przeżytkiem, biorąc pod uwagę istniejące obecnie ograniczenia w eksploatacji dostępnych zasobów. Modelowanie mikrostruktury i właściwości mechanicznych podczas procesu powstawania wydzieleń ma bardzo duże znaczenie dla lepszego zrozumienia zachowania się materiałów i opracowywania ich nowych rodzajów. Rzadko jednak można zdobyć w pełni zintegrowane narzędzia obliczeniowe, łączące w sobie opcje obliczeń termodynamicznych, symulacji kinetyki krzepnięcia i prognozowania właściwości w wieloskładnikowych systemach do zastosowań przemysłowych. Dlatego w ramach zintegrowanej obliczeniowej inżynierii materiałowej podjęto próbę opracowania programu komputerowego o nazwie PanPrecipitation, przeznaczonego głównie do symulacji kinetyki powstawania wydzieleń. Program jest płynnie zintegrowany z modułem obliczeń termodynamicznych o nazwie PanEngine. Umożliwia to dokładną symulację właściwości termodynamicznych oraz zgromadzenie danych o mobilności atomów, niezbędnych dla prawidłowego prognozowania procesu powstawania wydzieleń.

7


Odlewnictwo Współczesne

Modelowanie mikrostruktury powstającej podczas ujednorodniającej obróbki cieplnej stopów z serii AA3XXX. Microstructural Modeling of the Homogenization Heat Treatment for AA3XXX Alloys. JOM 2011, Vol. 63, nr 7, s. 35-39. Autor: Du Q. i in. Powstawanie mikrostruktury podczas ujednorodniającej obróbki cieplnej stopów z serii AA3XXX obejmuje następujące etapy: 1) zmniejszenie wielkości mikrosegregacji powstających podczas procesu krzepnięcia, 2) zarodkowanie, rozrost i zwiększenie wymiarów dyspersoidów międzykrystalicznych oraz 3) rozrost i rozpuszczanie się cząsteczek związków międzykrystalicznych. Ostatnio opracowano model, który może symulować te zjawiska i ich współdziałanie. Model ten jest integralnie związany z programem CALPHAD. W artykule przedstawiono model symulacji obróbki cieplnej ujednorodniającej oraz wykazano jego zdolność do prognozowania powstającej w stopach mikrostruktury, otrzymując wartości zbliżone do wartości parametrów zmierzonych eksperymentalnie dla przemysłowego stopu AA3003 przeznaczonego do przeróbki plastycznej (wyciskanie). Model stanowi cenne narzędzie do optymalizacji parametrów prowadzonej w skali przemysłowej ujednorodniającej obróbki cieplnej stopów z serii AA3XXX. Sprawność energetyczna w planowaniu odlewni. Zastosowanie symulacji logistycznej. Energieeffizienz in der Giessereiplanung. Einsatz der logistischen Simulation. Giesserei-Prax. 2011, nr 4, s. 128130. Autor: Gemert van B., Wijnker D. Artykuł dotyczy energooszczędnej organizacji pracy odlewni. Problem rozpatrzono pod kątem współpracy różnych agregatów i urządzeń o różnym stopniu poboru energii. Najbardziej energochłonnym działem w odlewni jest topialnia. Udział energii topienia w ogólnych kosz-

8

tach produkcji dobrych odlewów może wynosić nawet 90%. Ponieważ piece indukcyjne są najbardziej wydajne, w odlewniach najbardziej rozpowszechnione jest topienie indukcyjne. Zapotrzebowanie na energię na kilogram dobrych odlewów zależne jest od następujących czynników: wybranego procesu odlewania danego wyrobu; doboru i zaszeregowania; umiejscowienia urządzeń zasilających w energię, mediów; zaplanowania produkcji i przebiegu procesów, czasu ich trwania (utrzymania ruchu). W celu odpowiedniego zaprojektowania „energetycznego” nowej odlewni lub jej modernizacji i optymalnego jej funkcjonowania zastosowano oprogramowanie symulacyjne GEMCO. Za pomocą tego oprogramowania przeprowadzono symulację pracy odlewni i opracowano koncepcję modernizacji odlewni, budowy poszczególnych jej oddziałów. Obejmuje to dobór urządzeń i agregatów oraz harmonizację, koordynację ich optymalnej pracy, a także działania logistyczne. Modele symulacyjne ujęte w programie GEMCO uwzględniają nie tylko urządzenia pracujące w odlewni, ich współdziałanie, procesy logistyczne, ale także różne rodzaje surowców: masa formierska, ciekły metal, materiały pomocnicze typu formy, rdzenie. Oprogramowanie uwzględnia także czas przebiegu poszczególnych operacji i procesów. W artykule omówiono przykłady modeli symulacyjnych. Dzięki oprogramowaniu TimeLine-Guss w dobrej kondycji. Zastosowanie zaprojektowanego specjalnie na potrzeby odlewni oprogramowania do zarządzania produkcją ERP/PPS w firmie Kalmbach GmbH, Velbert. Mit TimeLine-Guss in Bestform. Einsatz der fuer Giessereien entwickelten ERP/PPS-Branchensoftware bei der Kalmbach GmbH, Velbert. Giesserei 2011, Jg. 98, H.3, s. 54-56 Autor: Holzapfel M. Odlewnia Kalmbach GmbH specjalizuje się w produkcji odlewów ciśnieniowych


Odlewnictwo Współczesne

o skomplikowanych kształtach ze stopów aluminium i ze stopów cynku. Odlewy wykonywane są na potrzeby przemysłu maszynowego, automatyki, elektroniki, przemysłu meblowego, na potrzeby sanitarne. W artykule scharakteryzowano krótko wyposażenie odlewni. Omówiono problem elektronicznego przetwarzania danych. Scharakteryzowano i omówiono możliwości techniczne w aspekcie zarządzania produkcją oprogramowania TimeLine-Guss. Przedstawiono kalkulację związaną z produkcją odlewów z wykorzystaniem modułu ww. oprogramowania, omówiono wytwarzanie form, realizację zamówień i przebieg produkcji oraz sterowanie nią z wykorzystaniem oprogramowania TimeLine-Guss.

03. OCHRONA ŚRODOWISKA I BHP Sposoby na zminimalizowanie zużycia aminy i ograniczenie zanieczyszczenia otoczenia. Tips to Minimize Amine Use and Reduce Pollution. Mod. Casting 2011, Vol. 101, nr 11, s. 36-39. Autor: Krause J., Davis W. Stosowanie nadmiernej ilości katalizatora (aminy) w procesie cold-box doprowadza do występowania w rdzeniarni nieprzyjemnego zapachu i zakłóceń oświetlenia (powstawanie tęczy lub niebieskich otoczek wokół lamp). Operatorzy rdzeniarek często rozwiązują problemy z utwardzaniem rdzeni poprzez dodatek zwiększonej ilości aminy. Istnieje jednak zasada, że ilość katalizatora TEA nie może przekraczać 0,8 kg/tonę piasku, a katalizatora DMIPA 0,6 kg/tonę piasku. Podano 5 podstawowych wskazówek w jaki sposób zminimalizować zużycie katalizatorów, a tym samym wpłynąć na zmniejszenie zanieczyszczenia rdzeniarni i jej otoczenia. Pierwszy to eliminowanie miejsc „przecieków” aminy (łączniki, rozgałęzienia, materiał łączy, kształt uszczelek itp.), drugi to zapewnienie właściwego transportu katalizatora do rdzennicy (np.

właściwe średnice przewodów doprowadzających katalizator), trzeci to przedmuchiwanie rdzenia (odpowiednie ciśnienie i czas przedmuchiwania aminy oraz ciśnienie, temperatura i czas powietrza usuwającego jej resztki z masy rdzeniowej), czwarty odpowiednia temperatura piasku i spoiwa, piąty to ewidencja każdego cyklu procesu. Indywidualne rozwiązania w zakresie ochrony dróg oddechowych. Individuelle Loesungen im Atemschutz. Giesserei-Prax. 2011, nr 4, s. 136137. Autor: Muscheites S. Firma „Jutec", projektująca indywidualne rozwiązania w zakresie ochrony zdrowia, układu oddechowego i zabezpieczenia organizmu przed działaniem ciepła pochodzącego z oparów i promieniowania ciekłego metalu, proponuje hełmy i osłony różnej konstrukcji chroniące przed działaniem ww. czynników. Opisano dwa typowe przykłady zastosowania odzieży ochronnej produkowanej przez ww. firmę, a mianowicie podczas przeprowadzania elektrolizy przy produkcji aluminium oraz topieniu metalu, gdzie personel narażony jest na działanie wysokiej temperatury wywołanej promieniowaniem i powstawaniem wyziewów. W artykule omówiono badania (test) tworzyw i tkanin przeznaczonych na odzież ochronną. Badania emisji produktów zgazowania modelu styropianowego w technologii lost foam w aspekcie środowiska pracy. Studying the emission of products formed during evaporation of polystyrene patterns in the lost foam process in terms of the work environment. Prace Inst. Odl. Krakow 2011, T. 51, nr 1, s. 23-33 Autor: Żmudzińska M. i in. W artykule zaprezentowano aspekt ekologiczny technologii modeli zgazowy-

9


Odlewnictwo Współczesne

wanych. Przedstawiono wyniki badań środowiskowych przeprowadzonych na stanowisku doświadczalnym zalewania form ciekłym metalem oraz wybijania odlewów w procesie lost foam. Określono wpływ technologii modeli zgazowywanych na środowisko pracy.

University of Birmingham Simulation Modeling Research Targets Casting Defects at DePuy Jahnson&Johnson`s Cork Foundry.

Działania ekologiczne i ich wpływ na proces opracowywania lekkich konstrukcji i procesy technologiczne.

Celem projektu badawczego realizowanego przez Uniwersytet w Birmingham i zakład DePuy Johnsonn&Johnson Cork Foundry było opracowanie technologii odlewania precyzyjnego implantów ortopedycznych, która wpłynęłaby na skrócenie czasów operacji technologicznych, poprawiła wydajność, zmniejszyła pracochłonność wykonania i zmniejszyła ilość braków. Projekt obejmował 7 zadań. W artykule opisano prace związane z realizacją pierwszego zadania dotyczącego modelowania i symulacji komputerowej dwóch odlewów cylindrów o wymiarach - średnica 40 mm i wysokość 100 mm, wykonywanych ze stopu kobaltu, umieszczonych symetrycznie na woskowym zestawie modelowym z dwoma płytkami radiacyjnymi. Badania miały na celu stwierdzenie w jaki sposób porowatość powstająca w odlewach jest spowodowana mechanizmem przenoszenia ciepła, zawłaszcza promieniowania cieplnego. Stwierdzono, że w modelowaniu procesu należy uwzględnić możliwość niejednakowego wypromieniowania ciepła z powierzchni formy, w zależności od usytuowania stygnących odlewów względem siebie. W związku z tym symulację wykonywano w taki sposób, żeby istniała możliwość włączania i wyłączania funkcji radiacyjnej wymiany ciepła z powierzchni formy. Program umożliwiał włączanie i wyłączanie tej funkcji dla całej powierzchni formy lub jej części. Stwierdzono, że istnieje wyraźna zależność usytuowania porowatości odlewów od tego, która część powierzchni formy bierze udział w procesie wypromieniowania ciepła. Pracę wykonano przy użyciu programu komputerowego MagmaSoft.

Nachhaltigkeit und deren Auswirkung auf die Leichtbaukonzepte und Prozessketten. Giesserei 2011, Jg. 98, H. 4, s. 64-67. Autor: Segaud J.M. Konieczność ochrony środowiska i zasobów surowcowych oraz zmiany demograficzne stały się motywacją dla firmy BMW Group do działań mających na celu znalezienie sposobów kształtowania produkcji w ten sposób, aby była ona przyjazna dla otoczenia i ekonomicznie opłacalna w realizacji - w całym cyklu produkcyjnym. Działania szły w kierunku opracowywania oraz konstruowania oszczędnych i lekkich jednostek napędowych (silników). W wyniku tych działań udało się uzyskać zmniejszenie zużycia energii o 26% na wyprodukowanie jednego samochodu. W wyniku ekologicznych działań ograniczono znacznie też emisję substancji szkodliwych. W artykule omówiono zarządzanie produkcją w aspekcie ochrony zasobów surowcowych; opracowywanie lekkich konstrukcji w aspekcie zmniejszenia zużycia paliwa i ograniczenia emisji CO2; opracowywanie lekkich konstrukcji poprzez poszukiwanie, opracowywanie zamienników materiałowych. Poruszono zagadnienie produkcji pojazdów elektrycznych.

04. WYTYCZNE PROJEKTOWANIA TECHNOLOGII ODLEWNICZYCH Zastosowanie symulacji komputerowej w celu określenia miejsc występowania wad w odlewach firmy DePuy.

10

Incast 2011, Vol. 24, nr 12, s. 14-18. Autor: Kavanagh A. i in.

Quick Cast – wytwarzanie prototypów ze stopów magnezu. Quick Cast – Prototypenfertigung aus Magnesium.


Odlewnictwo Współczesne

Giesserei 2011, Jg. 98, H.4, s. 62-63. Autor: Nielsen D. Artykuł dotyczy wykonywania odlewów prototypowych ze stopów magnezu. Duńska firma Formkon opracowała metodę próżniowego odlewania Qick Cast za pomocą, której można uzyskać strukturę o dużej jednorodności w odlewach o dużym stopniu skomplikowania. Odlewnia wykonuje odlewy w krótkich seriach, (czas dostawy 5 do 10 dni). Odlewy wykonywane są głównie ze stopów magnezu AZ91, AM50 i AM60. Są to stopy bardzo lekkie, ale w porównaniu ze stopami aluminium mają gorszą odporność na korozję. Firma Formkon wykonuje także odlewy ze stopów aluminium. W metodzie Quick Cast wykorzystuje się metodę traconych modeli - są one wykonywane z polistyrolu. Do wykonywania modeli stosuje się techniki generatywne spiekania laserem. W artykule opisano wykonywanie prototypów i wykonywanie odlewów metodą odlewania próżniowego do form gipsowych. Innowacyjne rozwiązania konstrukcyjne z wykorzystaniem skomplikowanych form piaskowych. Cyfrowe wytwarzanie form umożliwia szybką produkcję skomplikowanych dużych odlewów. Innovative Konstrktionsloesungen mit komplexen Sandgussformen. Digitale Formenfertigung ermoeglicht schnelle Herstellung komplexer Grossgussteile. Giesserei-Erfahrungsaust. 2011, nr 5-6, s. 22-24. Autor: Rehle H.P. Artykuł dotyczy generatywnej metody wytwarzania form piaskowych i ich elementów oraz elementów rdzeni do produkcji dużych odlewów, np. dla przemysłu maszynowego, w oparciu o pakiet danych CAD. Firma RCT rozprowadza na rynku układy (agregaty) do trójwymiarowego drukowania, wykonywania elementów form i rdzeni na skalę przemysłową. Opracowano nowoczesne, wydajne gniazdo produkcyjne S-Max do wytwarzania takich elementów. W artykule wyszczególniono

szereg zalet techniczno technologicznych zastosowania techniki drukowania 3D w produkcji form, a także elementów form i rdzeni do produkcji skomplikowanych geometrycznie odlewów. Zastosowanie generatywnej metody drukowania w produkcji dużych odlewów ma także zalety ekonomiczne: zmniejsza się koszt produkcji odlewów, czas ich wytwarzania ulega znacznemu skróceniu. Metoda jest bardzo opłacalna przy produkcji małych serii odlewów od 1 do 5 sztuk. Daje dużą swobodę nadawania kształtu. Opisano krótko możliwości jej stosowania. Kształtowanie się struktury odlewniczego modelu z lodu i metody jego opisu (modelowania) matematycznego. Formirovanie i metody modelirovanija struktury litejnoj ledjanoj modeli. Processy lit'ja 2011, nr 4, s. 24-33. Autor: Doroshenko V.S., Ivanov Ju.N., Chernysh A.G. Skład i struktura materiału odlewniczego jednorazowego lodowego modelu pod wieloma względami określają jakość tego modelu i otrzymanego z niego odlewu. Dlatego istotną sprawą jest zrozumienie mechanizmu i kinetyki krystalizacji lodu przy otrzymaniu modelu, podział w nim domieszek. Rozpatrzono nowoczesne modele krystalizacji z uwzględnieniem teorii klasterów i fraktali, wymieniano przykłady modeli.

05. TECHNOLOGIA ODLEWANIA DO FORM WYKONANYCH Z ZASTOSOWANIEM OGNIOODPORNEJ OSNOWY ZIARNOWEJ Skurcz w formach i rdzeniach wykonywanych z różnych mas wiązanych chemicznie. Explaining Shrinkage in Molds and Cores. Mod. Casting 2011, Vol. 101, nr 10, s. 34-38. Autor: Lowe K., Showman R.

11


Odlewnictwo Współczesne

Celem prowadzonych badań było stwierdzenie w jaki sposób rodzaj spoiwa (żywica fenolowo-mocznikowa stosowana w procesie cold-box, fenolowo-mocznikowa stosowana w masach samoutwardzalnych, żywica furanowa, żywica stosowana w procesie warm-box i żywica akrylowo-epoksydowa stosowana w procesie cold-box) oraz ziarnistość piasku (wielkość ziarna GNF 45, GNF 55 i GNF 65) wpływają na wielkość skurczu formy lub rdzenia. Przedstawiono dwie teorie na ten temat. Pierwsza zakłada, że spoiwa żywiczne utwardzane są dzięki powstającym „mostkom” (złożonym z łańcuchów polimerowych), które na skutek temperatury zmniejszają swoją gęstość, mostki ulegają destrukcji, przez co przestrzenie pomiędzy ziarnami ulegają zmniejszeniu i ziarna ścieśniają się, co jest powodem skurczu. Inna teoria zakłada, że powodem skurczu masy rdzeniowej lub formierskiej jest zbyt duża ilość rozpuszczalnika w spoiwie. Do spoiw dodaje się aż do 30% rozpuszczalnika w celu obniżenia jego lepkości. Kiedy rozpuszczalnik wyparuje z „mostka” kurczy się on i przestrzenie pomiędzy ziarnami zmniejszają się powodując zmniejszenie gabarytów formy lub rdzenia. Na wykresie pokazano, że masa wykonana z udziałem spoiwa bez rozpuszczalnika prawie nie wykazuje skurczu. Udowodniono również, że na powstawanie skurczu w masie ma duży wpływ ma wielkość ziarna, jego kształt, frakcyjność oraz dodatek do mas regeneratu lub innych dodatków. Zastosowanie pokrycia wodnego do odlewów dużych i średnich. Suszenie nie zawsze musi być drogie i niebezpieczne. Einsatz von Wasserschlichte fuer den Gross- und Mittelguss. Trocken muss nicht immer teuer und gefaerlich sein. Giesserei-Prax. 2011, nr 4, s. 138140. Autor: Henneberg M. Głównym źródłem emisji substancji szkodliwych są spoiwa do mas formierskich i rdzeniowych oraz pokrycia na formy

12

i rdzenie. Dlatego też dąży się do zamiany lub przynajmniej ograniczenia stosowania pokryć organicznych i zastępowania ich pokryciami wodnymi. Pokrycia wodne są łatwe w eksploatacji i nieszkodliwe w przypadku konieczności ich składowania. W przypadku ich stosowania szczególną uwagę zwraca się na ich małą szkodliwość dla zdrowia i inne czynniki bhp, jak na przykład małe prawdopodobieństwo zapalenia się. Zastosowanie pokryć wodnych w odlewniach jest bardzo powszechne. Omówiono technikę suszenia pokryć wodnych stosowanych przy odlewaniu dużych i średnich odlewów. Przedstawiono aspekt ekonomiczny procesu. Opracowanie nieorganicznego spoiwa stosowanego w produkcji tarcz hamulcowych z żeliwa szarego z grafitem płatkowym. Entwicklung eines anorganischen Bindersystems fuer die GJL-Bremsscheibenfertigung. Giesserei 2011, Jg. 98, H.4, s. 36-40. Autor: Sasse S. i in. W ramach pracy wykazano, że jest możliwa produkcja rdzeni do tarcz hamulcowych z zastosowaniem spoiwa „Inotec”. Podczas cyklu przeprowadzonych badań podjęto odpowiednie działania dostosowawcze tak, aby można było zastosować ww. spoiwo w produkcji rdzeni, zastosowano także odpowiednio dobrane, specjalnie opracowane do spoiwa „Inotec” - pokrycie. Produkcję rdzeni realizowano za pomocą strzelarki do rdzeni SHW; zastosowano technologię hot-box. Odlewy wykonano z żeliwa szarego z grafitem płatkowym. Jakość odlewów tarcz hamulcowych odpowiadała jakości odlewów produkowanych seryjnie. Ponadto wpływ na środowisko technologii produkcji rdzeni i samego procesu odlewania okazał się istotnym i korzystnym czynnikiem decydującym o ewentualnym zastosowaniu metody w przyszłości. Wyznaczone podczas prób odlewania wskaźniki właściwości mechanicznych wykonanych odlewów tarcz wskazują, że tarcze hamulcowe,


Odlewnictwo Współczesne

w których zastosowano rdzenie PUR-Cold-Box względnie rdzenie wiązane spoiwem „Inotec” różnią się tylko nieznacznie. Dokonano bezpośredniego porównania rdzeni wykonanych z zastosowaniem spoiwa „Inotec” i rdzeni wykonanych metodą PUR-Cold-Box z wykorzystaniem strzelarki do rdzeni SHW przeprowadzając następujące badania: zachowanie się rdzeni podczas odlewania, łatwość ich usuwania podczas wykańczania odlewów, próby klinowej ściskania, badania twardości powierzchni, badań rentgenowskich, obrabialności, badania pęknięć i badań struktury. Wyniki tych badań przy zastosowaniu obu typów rdzeni były podobne. W ten sposób wykazano, że można stosować technologię „Inotec” do produkcji rdzeni do odlewów z żeliwa GJL, szczególnie tarcz hamulcowych. Na zakończenie prowadzonych badań dokonano badań porównawczych tarcz hamulcowych z rdzeniami PUR-Cold-Box i rdzeniami „Inotec”. Te badania porównawcze przeprowadzono na stanowisku do badania tarcz hamulcowych. Celem tych badań było wykazanie, że produkowane tarcze hamulcowe odpowiadają wymogom, jakie stawia się tarczom hamulcowym stosowanym w praktyce. Kształtowanie się stanu naprężeniowo-odkształcalnego formy piaskowej w warunkach wibracyjnego formowania. Naprjazhenno-deformirovannoe sostojanie kontejnernoj formy v uslovijakh vibroformovki. Processy lit'ja 2011, nr 4, s. 13-24. Autor: Rusakov P.V., Babjuk V.D., Zhidkov E.A. Przytoczono rezultaty badania naprężeniowo-odkształcalnego stanu (VAT) piaskowej formy w warunkach wibracyjnego formowania. Badano przypadek wzbudzania rezonansowych zjawisk, powodujący odkształcenie elementów formy i przeprowadzono analizę VAT w niestacjonarnych warunkach wibracji. Określano podstawowe przyczyny, zmniejszające efektywność uszczelniania form, uwarunkowane przejściowymi procesami, działa-

niem efektu Zommierfielda i krytycznym odkształceniem ścianek formy.

06. TECHNOLOGIA ODLEWANIA KOKILOWEGO I NISKOCIŚNIENIOWEGO Wymagania stawiane głowicom cylindrów podlegającym znacznym obciążeniom. Przyczynek do zmniejszenia zużycia paliwa w nowym trzycylindrowym silniku 1,2 l TDI firmy Volkswagen. Herausforderungen an hoch beanspruchbare Zylinderkoepfe. Ein Beitrag zur Verbrauchsreduzierung des neuen 3-Zylinder 1,2 l TDI von Volkswagen. Giesserei-Prax. 2011, nr 5, s. 187191. Autor: Klimesch Ch. i in. Podlegające znacznym obciążeniom małe głowice cylindrów, wykonywane ze stopów aluminium, w coraz większym stopniu interesują producentów samochodów. Kompensacja mocy w przypadku opracowywania lekkich, zwartych konstrukcji, jak i optymalizacja procesu spalania paliwa w silnikach Diesla wymagają zastosowania głowic o wysokiej wytrzymałości mechanicznej i cieplnej. Produkcja głowicy do silnika TDI o pojemności 1,2 l do VW w firmie KS-Aluminium w Neckarsulm (Niemcy) metodą odlewania kokilowego pozwoliła spełnić wymagania stawiane głowicom stosowanym do ww. typu silnika, w przypadku gdy chodzi o: rosnące wymagania wytrzymałości dynamicznej, odporności na zmiany temperatury, szczelności, jakości powierzchni i dokładności wymiarowej oraz tolerancji profilu (kształtu). Wykorzystując symulację wstrzeliwania rdzeni i krzepnięcia można przeprowadzić symulację całego procesu wytwarzania i wychwycić błędy technologiczne i podjąć odpowiednie działania w kierunku zmiany konstrukcji oprzyrządowania odlewniczego lub rdzeniarskiego. Zastosowano odmianę technologii odlewania kokilowego,

13


Odlewnictwo Współczesne

co w połączeniu z wysoką jakością oprzyrządowania pozwoliło spełnić wysokie wymagania jakościowe firmy VW. Wyznaczanie właściwości technologicznych stopów Al. Zastosowanie zestawu kokil nowej konstrukcji w niskociśnieniowym procesie odlewania kokilowego. Bestimmung technologischer Eigenschaften von Al-Legierungen. Einsatz eines neu entwickelten Kokillensets im Niederdruckkokillengiessverfahren. Giesserei 2011, Jg. 98, H. 3, s. 22-28. Autor: Kneissl Ch. i in. W ramach współpracy kilku partnerów (przedsiębiorstw przemysłowych) i katedry odlewnictwa na Uniwersytecie Montana w Leoben, opracowano dwie kokile doświadczalne: kokilę dwustopniową i kokilę wielofunkcyjną do niskociśnieniowego odlewania kokilowego, za pomocą których można wyznaczyć zarówno technologiczne, jak i statyczne oraz dynamiczne właściwości mechaniczne odlewanych stopów. Kokile te współpracują z układem sterującym agregatu do niskociśnieniowego odlewania kokilowego. Pozwala to na bezpośrednie zbadanie lejności stopu, oraz pozwala ocenić skłonność do pęknięć na gorąco i skłonność do powstawania jam skurczowych w odlewach. W dalszych badaniach pośrednich wyznaczono: wytrzymałość, wydłużenie, wytrzymałość zmęczeniową oraz określono morfologię krzepnięcia stopu. Wyniki mogą posłużyć zarówno do scharakteryzowania handlowych jak i nowo opracowanych stopów aluminium albo do porównania ze stopem standardowym EN AC-Al SiMg03. Możliwość wyrównywania temperatury kokil pozwala na ustawienie powtarzalnych warunków odlewania i gwarantuje porównywalność uzyskiwanych wyników.

07. TECHNOLOGIA ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO Optymalizacja procesu odlewania ciśnieniowego gaźników - z naciskiem na perfekcyjny wygląd.

14

Optimizacija tlacnega litja uplinjaca z visoko zahtevo po estetskem videzu. Optimization of pressure die casting process of a carburettor with a great demand to look perfect. Liv.Vestn. 2012, Rocz. 59, cis.1, s. 40-51. Autor: Megusar A. i in. Gaźniki ze stopów aluminium są najważniejszymi produktami firmy LTH Ulitki d.o.o. Company i są z reguły montowane w widocznych miejscach silnika samochodowego. Dlatego też od odlewów wymaga się estetycznego wyglądu. Odlew musi mieć powierzchnię bardzo dobrej jakości bez śladów niespawów, niedolewów czy pęknięć na gorąco. W związku ze skomplikowanym kształtem odlewu oraz zmienną grubością ścianki (od cienko- do grubościennych) sekcji, w odlewie mogą się pojawić wyżej wymienione wady. Optymalizacja procesu odlewania w celu osiągnięcia produktu o wysokich wymaganiach co do jakości powierzchni została zrealizowana na trzy sposoby: 1. poprzez symulację procesu zalewania oraz zmiany temperatury - od pieca do formy; 2. poprzez optymalizację prędkości zalewania oraz poprawę przepuszczalności formy; 3. poprzez symulację naprężeń występujących w formie. Optymalizacja komputerowa ruchu tłoka podczas pierwszej fazy wypełniania wnęki formy ciśnieniowej. Computational optimisation of plunger movement during slow shot phase in high pressure die casting. Int. Foundry Res. 2011, nr 3, s. 4450. Autor: Hilbinger M. i in. W pracy przedstawiono badania wpływu prędkości ruchu tłoka podczas fazy początkowej wtrysku (slow shot) na proces wypełniania komory maszyny ciśnieniowej. W badaniach zastosowano symulację komputerową (modelowanie), którą weryfikowano przy pomocy eksperymentów odlewniczych. Przyjęto model od-


Odlewnictwo Współczesne

lewu o kształcie płyty o grubości 6 mm, a optymalną prętkość ruchu tłoka określano metodami numerycznymi. Uzyskano dużą zgodność pomiędzy teorią i praktyką – przy stałej prędkości tłoka optymalna wartość jest osiągana wtedy, gdy metal przed jego czołem wykazuje kształt fali spiętrzonej (surge wave form), która występuje przy prędkości pośredniej między prędkością charakterystyczną dla fali oddzielonej (detaching) i prędkością charakterystyczną dla fali wirującej (curling). Jeśli prędkość jest zbyt mała, to powstaje fala oddzielona przy wylocie z komory, co powoduje zamykanie dużej ilości powietrza i może prowadzić do powstawania porów w odlewie. Jeśli prędkość jest zbyt duża, to wirowanie fali może bezpośrednio więzić pory w metalu i skutek jest podobny. Stwierdzono, że przedstawiona metoda może być stosowana do ustalania optymalnych parametrów procesu wytwarzania odlewów metodą ciśnieniową. Odlewanie stopów Mg na maszynach ciśnieniowych gorącokomorowych. Potentials of Magnesium Die Casting in Hot Chamber Process. Die Cast. eng. 2011, Vol. 55, nr 5, s. 12-17. Autor: Erhard N. Odlewy ze stopów magnezu są wykonywane ciśnieniowo zarówno w maszynach zimnokomorowych, jak i w gorącokomorowych. Porównano zalety i wady obu procesów technologicznych z preferencją procesu odlewania na maszynach gorącokomorowych. Omówiono etapy wstępnego przygotowania stopów magnezu dla optymalizacji procesu odlewania (podgrzewania wstępne, załadunek, topienie, podtrzymywanie, atmosfera ochronna). Dzięki analizie parametrów technologicznych procesu odlewania stopów magnezu firma Frech GmbH+Co. KG opracowała nowe rozwiązanie konstrukcyjne systemu zalewania formy w gorącokomorowej maszynie ciśnieniowej, dzięki któremu możliwym jest wykonywanie odlewów ze stopów Mg wg procesu zimno- i gorącokomorowego.

Od obniżki kosztów do hightech. Obudowy do różnych urządzeń elektronicznych. Von low-cost bis Hightech. Elektronikgehaeuse fuer jeden Anspruch. Giesserei-Prax. 2011, nr 4, s. 148151. Autor: Vollrath K. W artykule przedstawiono wykonanie odlewów obudów do różnych urządzeń elektronicznych. Odlewy te wykonano metodą odlewania ciśnieniowego. Wykonała je firma Wagner AG. W artykule zamieszczono opis tych odlewów. Omówiono warunki techniczne ich wykonania, wykonanie form, oraz obróbkę wykańczającą tych odlewów. Firma świadczy także usługi specjalne dla klientów np. nietypowe wykończenie, czy ozdobne malowanie oferowanych odlewów. Symulacja paczenia się i naprężeń własnych w odlewach ciśnieniowych. Porównanie symulacji i doświadczenia. Simulation von Verzug und Eigenspannung im Druckguss. Ein Vergleich zwischen Simulation und Experiment. Giesserei 2011, Jg. 98, H.3, s. 16-21. Autor: Hofer P., Kaschnitz E., Schumacher P. W ramach realizowanego w austriackim Instytucie Odlewnictwa w Leoben projektu, który miał na celu przewidywanie procesu odkształcania (deformacji) się odlewów ciśnieniowych oraz określanie naprężeń własnych za pomocą symulacji numerycznej, opracowano także koncepcję weryfikacji wyników symulacji i stosowanie ich w praktyce. Opracowano i wykonano dwie formy ciśnieniowe a następnie wykonano całą serię odlewów doświadczalnych z dwóch stopów. Kształt odlewów próbnych został tak dobrany, że odkształcenie w wyniku procesu deformacji odlewów można było stwierdzić nawet

15


Odlewnictwo Współczesne

po wyrównaniu się wartości temperatury. Jednym z odlewów była krata, w której, odkształcenie było „wywołane” kształtem odlewu. Drugim odlewem była panewka w kształcie litery „V”, w którym deformacja wywołana była poprzez układ wlewowy. W obu odlewach za pomocą cyklicznych metod pomiaru wyznaczono makroskopowe odkształcenia odlewów i tym samym wydłużenia całkowite. Poprzez pomiar temperatury i czasu podczas produkcji odlewów próbnych określono dane wejściowe do symulacji numerycznej. Z odlanych odlewów próbnych wycięto próbki w celu wyznaczenia danych termofizycznych i termomechanicznych. Scharakteryzowano w pełni stop AlSi10MnMg (Silafont 36). W oparciu o uzyskane dane opracowano model symulacyjny, za pomocą którego można obliczyć zakres spatrzenia się odlewów. Dokonano ilościowego i jakościowego porównania eksperymentu i symulacji, stwierdzono dużą zgodność wyników. Zalety hybrydowych odlewów ciśnieniowych w połączeniu z tworzywem sztucznym. Vorteile von hybriden Druckguss Spritzguss-Komponenten. Giesserei 2011, Jg. 98, H.5, s. 78-82. Autor: Fuchs M. Firma Wagner AG w Waldstatt (Szwajcaria) zaproponowała rozwiązanie technologiczne, które jest formą połączenia odlewu ciśnieniowego ze stopu aluminium bądź cynku z tworzywem sztucznym (wypraską). Firma Wagner opracowała specjalne wkładki metalowe, które oblewane są tworzywem sztucznym lub są one montowane do zespołów odlewów z wykorzystaniem tworzywa sztucznego. W ten sposób wykonane elementy określane są jako odlewy hybrydowe. W artykule omówiono zalety technologiczne tej metody wykonywania elementów, cechy charakterystyczne elementów wykonanych z jej zastosowaniem oraz możliwości łączenia metalu (stopu) z tworzywem sztucznym. Opisano szereg przykładów zastosowania takich odlewów oraz warunki ich stosowania.

16

08. TECHNOLOGIA ODLEWANIA PRECYZYJNEGO. PRASOWANIE W STANIE CIEKŁYM. ODLEWANIE W FORMACH SKORUPOWYCH Porowatość i wytrzymałość form ceramicznych wykorzystywanych w procesie odlewania precyzyjnego metodą Bridgmana. Inz. mat. 2011, R. 32, nr 1, s. 17-21. Autor: Matysiak H. i in. Praca dotyczy badań właściwości wytrzymałościowych i porowatości dwóch rodzajów form ceramicznych stosowanych w procesie odlewania precyzyjnego łopatek turbin silników odlewniczych metodą Bridgmana (opartych na tlenku glinu i mulicie). Wyznaczono objętość względną porów, rozkład wielkości porów i średnią średnicę porów, gęstość materiału formy, wytrzymałość na zginanie, oraz moduł Younga i moduł Weibulla. Badaniom poddano formy ceramiczne w trzech stanach: po usunięciu wosku (w stanie ,"surowym", T= 25°C) oraz po obróbce cieplnej w temperaturze 700°C i 1500°C. Jak to się robi: Odlewanie monokrystaliczne. How It`s Done: Single Crystal Casting. Mod. Casting 2011, Vol.101, nr 8, s. 32-35. Autor: Gibbs S. Przedstawiono technologię wytwarzania precyzyjnych odlewów monokrystalicznych łopatek silników lotniczych wykonywanych z nadstopu niklu w zakładach Chromalloy, Palm Beach Gardens, Fla. Jak zapewnia producent odlewów technologia ta jest technologią trudną, zaliczaną do wysokozaawansowanych. Odlewy monokrystaliczne uzyskuje się w wyniku kierunkowej krystalizacji nadstopu prowadzonej w formach ceramicznych z użyciem podgrzanej spirali (spiralny selektor ziaren) lub innego urządzenia cieplnego. Selektor pozwala na wzrost tylko jedne-


Odlewnictwo Współczesne

go ziarna. Zarodek ziarna monokryształu powstający na skutek działania spiralnego selektora jest początkiem procesu krystalizacji kryształu polegającej na rozroście dendrytów w trzech orientacjach krystalicznych. Spirala jest stopniowo usuwana z formy w kierunku wymaganego rozrostu ziarna. Analiza wpływu wielokrotnego odlewania dentystycznego stopu złota na jego biokompatybilność. Studij vpliva ponovnega lija na biokompatibilnost zlate zlitine. Study of influence of repeated casting on the biocampatibility of a dental gold alloy. Liv.Vestn. 2011, Rocz.58, cis.4, s. 193-211. Autor: Stamenkovic D. i in. Celem tego artykułu jest przedstawienie wpływu powtarzania procesów odlewniczych na mikrostrukturę i biokompatybilność stomatologicznego stopu złota. Przygotowane próbki z jeden, cztery oraz osiem razy odlanego i przetopionego stopu Dentor S zostały zbadane na zwierzętach laboratoryjnych pod względem biokompatybilności. Ekstrakt stopu Dentor S został odpowiednio przygotowany oraz przetestowany w medium komórkowym, w celu określenia toksyczności komórkowej na komórkach L929. Skład chemiczny i wszelkie zmiany na powierzchni stopu zostały zbadane za pomocą analizy rentgenograficznej (EDX) oraz mikroskopii optycznej. Stwierdzono, że biokompatybilność maleje wraz ze wzrostem ilości przetopów stopu Dentor S. Objawiło się to zmniejszeniem aktywności metabolicznej oraz rozrostowej komórek L929. Efekty te powiązano ze wzrostem liczby przetopów. Jednakże żadna z próbek stopu Dentor S nie wykazała podrażnień u zwierząt laboratoryjnych. Analiza EDX ukazała, że ponowne przetopienie nieznacznie zwiększa zawartość Au i Cu oraz zmniejsza zawartość Pt, Pu oraz Zn. Te zmiany zostały także zaobserwowane za pomocą mikroskopii optycznej. Wyniki badań pokazują, że ponowne przetopienie stopu złota zmienia

jego mikrostrukturę oraz biokompatybilność, sugerując tym samym, że powinno się unikać jego ponownego przetapiania w praktyce stomatologicznej. Analiza termiczna polistyrenowego modelu odlewniczego. The thermal analysis of polystyrene foundry model. Pr. IOd Krakow 2011, T.51, nr 1, s. 15-21. Autor: Pielichowski J. i in. W artykule przedstawiono wyniki badań polistyrenowego modelu odlewniczego za pomocą metody termograwimetrycznej (TG). Badania przeprowadzono dla trzech rodzajów polistyrenu - krajowego Owipianu (Syntos Oświęcim), kopolimeru PS i PSX (Francja). Na podstawie przeprowadzonych badań TG określono przebieg rozkładu termicznego polistyrenowego modelu odlewniczego. Stwierdzono całkowitą degradację PS w zakresie temperatury 321-395°C. Przeprowadzono analizę kinetyki zgazowania i określono zależność wydatku gazów bazowego modelu polistyrenowego od temperatury.

09. INNE TECHNOLOGIE ODLEWANIA Przemiany oraz analiza mik struktury stopu Fe60Cu20P10Si5B5 z niemieszalnością w stanie ciekłym. Transformations in liquid state and microstructure analysis in immiscible Fe60Cu20P10Si5B5 alloy. Inz. mat. 2011, R. 32, nr 1, s. 26-29. Autor: Szajnara J., Sebzda W. Przeprowadzono badania mikrostruktury oraz składu chemicznego stopu Fe60Cu20P10Si5B5 po przetapianiu w piecu łukowym oraz po odlewaniu na wirujący bęben dla różnych wartości temperatury wypyc,hania ciekłego metalu. Do badań zastosowano mikroskop świetlny, skaningowy mikroskop elektronowy wyposażo-

17


Odlewnictwo Współczesne

ny w EDS oraz transmisyjny mikroskop elektronowy. Zakres temperatury związany ze stanem ciekłym badano za pomocą różnicowej analizy termicznej. W stopie chłodzonym z małą szybkością, występującą w trakcie chłodzenia po przetapianiu, zaobserwowano tworzenie mikrostruktury fraktalnej składającej się z obszarów wzbogaconych w żelazo oraz obszarów wzbogaconych w miedź. Stwierdzono, że mikrostruktura taśmy odlewanej na wirujący bęben zależy od wartości temperatury wypychania ciekłego stopu. Zastosowanie małej wartości temperatury wypychania ciekłego stopu (poniżej Ts) w trakcie procesu odlewania na wirujący bęben spowodowało powstanie niejednorodnych struktur warstwowych zawierających obszary bogate w żelazo oraz obszary bogate w miedź. Struktury te wytworzyły się w wyniku szybkiego chłodzenia w zakresie niemieszalności w stanie ciekłym. Wypychanie ciekłego stopu powyżej zakresu występowania niemieszalności w stanie ciekłym spowodowało tworzenie się kompozytu amorficzno-krystalicznego o jednorodnym rozkładzie drobnodyspersyjnych cząstek. Określenie optymalnej szybkości wirowania formy w procesie odlewania odśrodkowego. Inference of Optimal Speed for Sound Centrifugal Casting of Al-12Si Alloys. JOM 2011, Vol. 63, nr 5, s. 25-29. Autor: Agari S.R. i in. W procesie odlewania odśrodkowego bardzo ważnym parametrem jest szybkość wirowania formy. Zbyt mała lub zbyt duża prędkość wirowania formy powoduje powstawanie w odlewach wad. Przedstawiono badania laboratoryjne zachowania się stopu Al-12Si (topionego w temperaturach 800 i 850°C) odlewanego odśrodkowo przy różnych prędkościach wirowania formy (od 20 do 2000 obr/min). Wymiary formy: średnica 8,1 cm, długość 14 cm i grubość 6 cm. Grubość odlewu 4 i 6 mm. Badano strukturę uzyskanych odlewów oraz ich twardość w zależności od prędkości wirującej formy.

18

10. TOPIENIE Ustalenie danych termodynamicznych dla nowego rodzaju procesu karbotermicznego procesu wytapiania aluminium. Selection of Thermodynamic Data for a Novel Carbothermic Smelting Process of Aluminum. JOM 2011, Vol. 63, nr 5, s. 30-34. Autor: Sayad-Yaghoubi Y. Praca polegała na ustaleniu danych termodynamicznych związków gazowych, ciekłych i stałych, występujących podczas karbotermicznego procesu wytapiania aluminium. Proces ten obejmuje układy Al203-C lub Al203-Al4C3. Termochemiczne tablice JANAF zawierają dane dotyczące większości związków w stanie stałym (s), w stanie ciekłym (l), w stanie gazowym (g): Al203 (s,l),Al4C3(s), CO (g), C (s,g), Al (s,l,g),Al2O (g) i AlO (g). Dane termodynamiczne związków aluminium zawierających grupę tlenowo-węglową, np. Al4O4C występujących w temperaturze 1600– 2200 K autor oszacował na podstawie literatury. Dane zebrane łącznie z danymi z tablic JANAF sprawdziły się w przeprowadzonych eksperymentach. W trakcie pracy stwierdzono, że dostępny komercyjny program komputerowy HSC daje wyniki sprzeczne z eksperymentem, co przypisano niezgodnościom danych termodynamicznych ulokowanych w bazie programu z dostępnymi danymi literaturowymi. Przemiana chalkopirytu w procesie prażenia koncentratu miedziowego w reaktorze złoża fluidalnego. Transformation of Chalcopyrite in the Roasting Process of Copper Concentrate in Fluidized Bed Reactor. JOM 2011, Vol. 63, nr 5, s. 55-59. Autor: Cocic M.B. i in. Przedstawiono wyniki badań przemysłowych prowadzonych w jednym z serbskich zakładów produkujących miedź, dotyczących pierwszego etapu procesu


Odlewnictwo Współczesne

metalurgicznego uzyskiwania miedzi. Proces ten polega na wyprażaniu koncentratu siarczku miedzi i żelaza (chalkopirytu CuFeS2) w atmosferze powietrza lub tlenu w reaktorze złoża fluidalnego. Dla uzyskania maksymalnej wydajności procesu, produktu o wysokiej jakości i jak najmniejszego zanieczyszczenia środowiska, bardzo ważnym jest poznanie przemian mineralogicznych chalkopirytu w czasie wyprażania, co było celem niniejszych badań. Pobierane z procesu produkcji próbki były poddawane analizie chemicznej, analizie rentgenowskiej i mikroskopowej. Uzyskane wyniki badań przemysłowych porównano z wynikami uzyskanymi z obliczeń teoretycznych. Stwierdzono, że w wyniku prażenia koncentratu siarczku miedzi w złożu fluidalnym następuje całkowity rozpad pirytu i częściowy rozpad chalkopirytu na bardziej stabilną miedź i siarczki żelaza (boron i pirolit). Pozostała część chalkopirytu pozostaje niezmienna z powodu zbyt krótkiego czasu reakcji. Uzyskane wyniki badań nie są kompletne z powodu krótkiego czasu prowadzonych badań (miesiąc), niewłaściwej temperatury procesu oraz pominięcia innych ważnych parametrów procesu jak np. wielkości ziaren. ISACONVERT TM – nowy proces ciągłego wytapiania Ni/PGM z żużlem wapniowo-żelazowym. ISACONVERT TM – Continuous Converting of Nickel/PGM Matte with Calcium Ferrite Slag. JOM 2011, Vol. 63, nr 5, s. 60-65. Autor: Bakker M.L., Nikolic S., Alvear G.R.F. Przedstawiono opatentowany wysokotemperaturowy proces ciągłego wytapiania Ni i metali PGM (metale z grupy platynowców) z zastosowaniem żużla wapniowo-żelazowego zwany ISACOVERT TM. Stanowi on modyfikację istniejącego od 25 lat procesu stosowanego do wytapiania miedzi i ołowiu, zwanego ISASMELT TM, w którym piec do wytapiania wyposażony jest w specjalną lancę (TSL), poprzez którą do kąpieli wytapia-

nego metalu wprowadzane jest powietrze lub mieszanka tlenowo-powietrzna powodująca turbulencję kąpieli. Celem badań było sprawdzenie, czy nowo opracowany proces będzie się nadawał do wytapiania niklu i metali z grupy platynowców. Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że proces ISACONVERT TM doskonale nadaje się do tego celu. Projekt badawczy dotyczący efektywnego wykorzystania energii w piecach do topienia aluminium. Gemeischaftsprojekt erforscht Energieeffizienz von Aluminiumschmelzoefen. Giesserei 2011, Jg. 98, H.4, s. 84-86 Autor: Gassel Ch. Firma ZPF Therm Maschinenbau GmbH producent pieców do topienia aluminium w Siegelsbach (Niemcy) zainicjowała projekt badawczy mający na celu efektywne wykorzystanie energii w piecach do topienia aluminium. Projekt ten w efekcie końcowym ma na celu opracowanie nowoczesnego pieca do topienia aluminium. Chodzi o ograniczenie zużycia gazu i ograniczenie przestojów. Zakłada się, że uzyska się oszczędność energii rzędu 15%. W ramach projektu przeanalizowano czynniki decydujące o efektywnym wykorzystaniu energii, a więc między innymi: metodykę doboru namiarów wsadowych, dokonywanie przerw przeznaczonych na czyszczenie, ograniczenie zgaru. Większa efektywność wykorzystania energii pozwala na ograniczenie emisji CO2, która w przypadku produkcji rocznej aluminium 1,1 mln ton na rok wynosi 380 mln ton C02. Omówiono praktyczne próby topienia metalu, zachowanie się go w piecu (infiltracja wyłożenia ciekłym metalem), przeanalizowano jego przepływ. Zaprezentowano symulację komputerową pieca uwzględniającą zachowanie się w nim ciekłego metalu, w celu określenia możliwości lepszego wykorzystania energii. Technologia elektrohydroimpulsowej obróbki metali i stopów na osnowie Fe-C.

19


Odlewnictwo Współczesne

Tekhnologija ehlektrogidroimpul'snoj obrabotki metallov i splavov: uprochnenie splavov na osnove Fe-C. Processy lit'ja 2011, nr 5, s. 29-44. Autor: Volkov G.V. i in. Dokonano analizy efektywności umacniania stopów z układu Fe-C przy pomocy elektrohydroimpulsowej obróbki ciekłego metalu. Zaprezentowano nowe dane i rezultaty, podsumowujące wieloletnie prace nad elektroimpulsową obróbką ciekłego metalu w kadzi. Celem tej analizy była poprawa eksploatacyjnych charakterystyk stopów żelaza. Na tej podstawie przedstawiono mechanizm zmian strukturalnych w osnowie, wpływających na umocnienie materiałów.

11. OCZYSZCZANIE I WYKAŃCZANIE ODLEWÓW Naprawa przez spawanie jako metoda umacniająca oraz zwiększająca wydajność form metalowych. Uporaba tehnologij popravljalnego varjenja za vecjo uspesnost kokil za tlacno litje. Appyling Repair welding technologies to strenghten the perfomance of die-casting dies. Liv. Vestn. 2012, Rocz.59, cis.1, s. 2-14. Autor: Dilger K., Pries H., Mueller S. Zwiększenie trwałości form ciśnieniowych jest sprawą bardzo istotną w odlewniach ciśnieniowych, bowiem ich trwałość ma bardzo duży wpływ na koszty oraz efektywność całego procesu odlewania ciśnieniowego. Forma ciśnieniowa ulega zużyciu wtedy, gdy jakość powierzchni odlewu przestaje spełniać wymogi z nią związane, ze względu na odwzorowanie siatki pęknięć występujących na powierzchni wnęki formy, w sytuacjach ekstremalnych forma może również zostać uszkodzona poprzez makroskopowe pękanie poszczególnych jej elementów - np. wkładki. Artykuł rozpoczyna się krótkim wstępem poświęconym uszkodzeniom po-

20

wstającym w formach ciśnieniowych. Ponadto zawiera ogólną ocenę ich trwałości od strony ekonomicznej, uwzględniając czas pracy formy oraz przestoje związane z jej uszkodzeniem i utraconą w tym czasie produkcją. W celu ukazania potencjału oraz wymagań związanych z naprawą poprzez spawanie, skupiono się na trzech metodach naprawy spawaniem: spawanie gazowe TIG (tungsten inert gas), spawanie plazmowe PAW (plasma arc welding) oraz łączenie laserem. Charakterystyczne właściwości obszarów spawanych mają ważny wpływ na jakość spawu i są przedstawione dla każdej z metod. Dodatkowo porównano metodę wysokojakościowej naprawy form ciśnieniowych za pomocą spawania z konwencjonalną produkcją nowych wkładek do form ciśnieniowych. Metody rozwiązania procesu obróbki dwóch różnych gatunków żeliwa. Innowacyjne rozwiązanie zostało nagrodzone. Bearbeitungsloesungen fuer zwei verschiedene Gusswerkstoffe. Innovative Anwendung erhielt Auszeichnung. Giesserei-Erfahrungsaust. 2011, nr 1+2, s. 36-39. Autor: Stricker R. Zaprezentowano producenta narzędzi do obróbki mechanicznej odlewów żeliwnych - firmę „Ceratizit” GmbH Reute (Austria). Firma ta wytwarza również narzędzia skrawające z twardych spieków. Wymagania przemysłu motoryzacyjnego stale rosną. Produkowane dla tego przemysłu narzędzia muszą być wytrzymałe, gdyż podlegają znacznym obciążeniom, muszą być odpowiednio trwałe i umożliwiać precyzyjną obróbkę mechaniczną odlewów. Artykuł dotyczy obróbki odlewów motoryzacyjnych z trudnoobrabialnych gatunków żeliwa GJS-600 i GJL-250. Nowością jest opracowanie gatunku spieku (tarcze, płyty) CTP 3220 pokrytego pokryciem HyperCoat przeznaczonego do obróbki mechanicznej wymienionych gatunków żeliw. Zastosowanie nagrodzonego nowego rozwiązania przyniosło ko-


Odlewnictwo Współczesne

rzyści ekonomiczne i ograniczenie zużycia narzędzi skrawających. Opisano jego zastosowanie praktyczne. Wybijanie i oczyszczanie odlewów realizowane tylko przez jedną osobę. Vom Ausleeren zum Putzen mit nur einem Mitarbeiter. Giesserei 2011, Jg. 98, H.3, s. 50-52. Autor: Gemert van B., Wijnker D. W ramach projektu dotyczącego produkcji odlewów z żeliwa szarego firma Gemco Engineers BV z Eindhoven (Holandia) opracowała system do chłodzenia, śrutowania, transportu i oczyszczania odlewów o wydajności 20 000 t/rok. Zaletą systemu jest jego duża wydajność a także to, że jest systemem energetycznie oszczędnym i prostym konstrukcyjnie. Silniki elektryczne i wentylatory posiadają płynną regulację poprzez zmianę częstotliwości, tak więc wydajność i sprawność chłodzenia może być dobierana do aktualnych potrzeb. Takie rozwiązanie minimalizuje zapotrzebowanie na energię elektryczną w procesie chłodzenia. Opracowany system ma zwartą budowę. Całkowita długość układu to jedynie 30% typowego systemu transportowego. Zespół do śrutowania jest integralną częścią układu transportująco-chłodzącego, śrutowanie odbywa się automatycznie. Istnieje możliwość zmiany cykli oraz intensywności śrutowania w zależności od geometrii odlewu. Zaprogramowanie przy manipulatorze kraty wstrząsowej cyklu śrutowania odbywa się przez znakowanie „elektroniczne”, następuje zaczepienie haka na odlewie a następnie inicjowany jest cykl śrutowania. W zasadzie istnieje możliwość wyboru różnych cykli śrutowania dla poszczególnych pozycji haków, a więc typów odlewów. W praktyce jednak stosuje się ustalone z góry programy. Po procesie śrutowania haki odczepia się, a odlewy za pomocą manipulatora umieszcza się na wstrząsowej taśmie transportowej i transportuje do oczyszczalni. Cały proces chłodzenia i śrutowania jest w pełni zautomatyzowany i obsługiwany jednoosobowo.

Bezpieczne przygotowanie ciśnieniowych odlewów aluminiowych. Aluminium-Druckgussteile vorbehandeln.

arbeitssicher

Giesserei 2011, Jg. 98, H.5, s. 68-69. Autor: Schulz D. Artykuł dotyczy estetycznego wykańczania odlewów ciśnieniowych obudów elektronarzędzi typu: pił, wiertarek, szlifierek wykonywanych ze stopów: AlSi6Cu3 i AlSi9Cu3 i przygotowania ich powierzchni do napylenia dla nadania im estetycznego wyglądu. Opisano zastosowanie płynnego kwasu do oczyszczania odlewów oraz mechanizm tego procesu. Sposób oczyszczania jest skuteczny, jednakże stosowanie kwasu jest niebezpieczne dla zdrowia i grozi poparzeniem. Alternatywą jest stosowanie odczynników alkalicznych jako bardziej ekologicznych a równie skutecznych. Dlatego opracowano substancję o nazwie Dansoclean A6125. Opisano połączony proces oczyszczania i powlekania powierzchni dla nadania jej estetycznego wyglądu.

12. METALOZNAWSTWO I OBRÓBKA CIEPLNA Wpływ ciśnienia, temperatury i szybkości stygnięcia na mikrostrukturę w monokrysztale nadstopu na bazie niklu. Effect of pressure, temperature and cooling rate on the micro-structural evolution of a single crystal Ni-based superalloy. Int. Foundry Res. 2011, nr 3, s. 1422. Autor: Lopez-Galilea I., Huth S. W pracy przedstawiono wyniki badań nadstopu LEK94 na bazie Ni (w postaci monokryształu) w aspekcie wpływu ciśnienia i temperatury oraz szybkości studzenia na jego właściwości, przy czym wykorzystano technikę HIP (Hot Isostatic Pressing - prasowanie izostatyczne na gorąco). Opisano przeznaczenie i znaczenie nadstopu niklu (o składzie chemicz-

21


Odlewnictwo Współczesne

nym: 7,5% Co; 6,5% Al; 6% Cr; 3,5% W; 2,5% Re; 2,3% Ta; 2,1% Mo; 1,0% Ti; reszta Ni): stop do elementów pracujących w wysokiej temperaturze przy wymaganej wysokiej odporności na płynięcie i wytrzymałości na zmęczenie. Technika HIP prowadzi do eliminacji porów i w podwyższonej temperaturze ma wpływ na mikrostrukturę i lokalną dystrybucję pierwiastków. Zastosowano ciśnienie 100 -170 MPa i obróbkę HIP prowadzono w zakresie temperatury 950-1200°C. Badano stopy w stanie po umocnieniu wydzieleniowym i porównywano wyniki z wynikami uzyskanymi na próbkach bez obróbki HIP w stanie po wyżarzaniu przy ciśnieniu atmosferycznym. Stwierdzono, że: 1 .Zastosowanie sprężania izostatycznego do materiału wykazującego ujemne niedopasowanie sieci krystalicznej prowadzi do niewielkiego powiększenia sześciennych w swym kształcie cząstek fazy gamma´ i do redukcji porowatości (anihilacja małych porów i zmniejszanie wymiarów większych porów). Jeżeli zastosuje się dostatecznie szybkie chłodzenie, to rozkład cząstek gamma´ pod wpływem HIP przesuwa się w kierunku większych wartości, lecz ich morfologia pozostaje niezmieniona, przy czym to przesunięcie do wartości wyższych lub niższych zależy od temperatury obróbki HIP. 2. Wyżarzanie zwykłe – pod ciśnieniem atmosferycznym w zakresie temperatury 900–1050°, nie ma wyraźnego wpływu na rozkład wielkości cząstek gamma´ (jedną z przyczyn może być dość krótki czas wygrzewania), jednakże już w temperaturze 1080°C i następującym szybkim studzeniu kształt tych cząstek zmienia się od sześciennych do zaokrąglonych, a udział objętościowy bardzo wyraźnie zmniejsza się w rezultacie większej rozpuszczalności fazy pierwotnej gamma´ w większej wartości temperatury. 3. Zastosowanie szybkiego studzenia po obróbce HIP (przy temperaturze 1180°C i ciśnieniu 170 MPa) utrzymuje niezmienną mikrostrukturę wydzieleń fazy pierwotnej gamma´ z tym, że zaobserwowano bardzo małe wydzielenia wtórne fazy gamma´ w osnowie. Analiza chemiczna osnowy pokazała, że przy wzbogaceniu w gamma´ następuje równoczesne zubo-

22

żenie fazy gamma, co tłumaczono częściowym rozpuszczeniem pierwotnej fazy gamma´ i potem ponownym wydzieleniem (re-precipitate) jako bardzo drobne wydzielenia gamma´. 4. Małe szybkości stygnięcia stosowane po obydwu rodzajach obróbki cieplnej (wyżarzanie przy ciśnieniu atmosferycznym i obróbka HIP) prowadzą do masowego wzrostu i koalescencji wydzieleń wtórnych gamma´ wokół cząstek pierwotnych gamma´. Prowadzi to do rozrostu i zmiany kształtu wydzieleń, co wyraźnie zmniejsza właściwości mechaniczne materiału (LEK94). 5. Stwierdzono ostatecznie, że dla osiągnięcia właściwej morfologii wydzieleń gamma´, konieczna jest dokładna kontrola stygnięcia po obróbce cieplnej. Od atomu do samochodu: modelowanie odkształceń blach ze stopów Al na wielu poziomach skali wielkości. Atoms to Autos: A Multi-scale Approach to Modeling Aluminum Deformation. JOM 2011, Vol. 63, nr 11, s. 24-32. Autor: Krajewski P.E. i in. Firma Genaral Motors Co, Brown University wraz z kooperentami zaangażowała się w projekt badawczy pt. „Atoms to Autos”, mający na celu opracowanie takich technik komputerowych, dzięki którym po wprowadzeniu do programu odpowiednich danych na poziomach od elektronowego, atomowego, mikrostruktury i w skali continuum (Å, nm, µm, mm i m) można by modelować właściwości stopów aluminium przeznaczonych do wykonywania blach i ich zdolność do odkształceń plastycznych. Znaczenie pracy jest ważne z tego powodu, że zademonstrowano, w jaki sposób informacje z poziomu elektronowego i atomowego mogą być użyte do inżynierskich kalkulacji procesów technologicznych. Przedstawiono metodykę modelowania właściwości stopów Al na wielu poziomach skali wielkości dla uzyskania podstawowych i istotnych reguł opartych na zjawiskach fizycznych, które mają wpływ na plastyczność metali. W uproszczeniu, praca miała na celu opracowanie takiego procesu modelowania, w którym można by przewidzieć,


Odlewnictwo Współczesne

w jaki sposób zmiana, np. składu metalu lub jego mikrostruktury może wpłynąć na możliwość zastosowania danego stopu do wykonywania części samochodowych. Modelowanie odkształceń metali b.c.c. w niskiej temperaturze na poziomie atomowym i mikrostruktury. Multi-scale Modeling of Low-temperature Deformation in b.c.c. Metals JOM 2011, Vol. 63, nr 11, s. 33-36. Autor: Buchheit T.E. i in. Odkształcenia mechaniczne metali o sieci regularnej przestrzennie centrowanej (b.c.c.) w małej wartości temperatury, do których należą W, Ta, Mo i niektóre stale, przebiegają zupełnie inaczej niż odkształcenie metali o sieci regularnej ściennie centrowanej f.c.c. (face-centred cubic). Pojedyncze kryształy metali b.c.c deformują się w przypadku rozciągania czy ściskania zupełnie inaczej niż kryształy metali f.c.c. Spowodowane to jest różnicami występującymi w budowie atomowej kryształów obu rodzajów metali. Dlatego najpierw opracowany został model deformacji mechanicznej w pojedynczym krysztale metalu b.c.c. wykorzystujący informacje na poziomie atomowym, pozwalający przewidzieć jej przebieg w niskich temperaturach. Model ten został następnie zastosowany do projektowania modelu plastyczności polikryształu na poziomie mikrostruktury. Stwierdzono, że na poziomie mikrostruktury odkształcenia metali b.c.c i f.c.c. są różne. Charakterystyka przebiegu krzepnięcia stopu AlSi5Cu (1–4% wag.) z wykorzystaniem analizy jego krzywej stygnięcia. Charakterization of the Solidification Path of AlSi5Cu(1–4% wag.) Alloys Using Cooling Curve Analisis. JOM 2011, Vol. 63, nr 11, s. 51-57. Autor: Djurdjevic M.B., Odanovic Z., Talijan N. Bazy danych wykorzystywane aktualnie w komercyjnych symulacjach, opra-

cowane zostały na podstawie właściwości tylko kilku wybranych stopów. W przypadku stopów różniących się od „wytypowanych” odmiennym składem chemicznym, rozdrobnieniem struktury lub stosowaną obróbką cieplną, cennym narzędziem dla zdobycia informacji o ich właściwościach staje się analiza termiczna. Celem badań było określenie w jaki sposób zmiany składu chemicznego stopu AlSi5Cu (1–4) mogą wpływać na przebieg jego krzepnięcia oraz oszacowanie ilości fazy stałej. Przeprowadzono szereg badań z wykorzystaniem komputerowej metody wyznaczania krzywej stygnięcia (CA-CCA). Uzyskane dane, takie jak np. temperatura krzepnięcia, ilość fazy stałej, temperatura / punkt powstawania dendrytu i inne wprowadzono do istniejącej bazy danych w celu poprawy jej dokładności. Dodatkowo, współzależność pomiędzy ilością fazy stałej a temperaturą oznaczano równaniami Newtona i Fouriera. Uzyskane wyniki były porównywalne z wynikami uzyskanymi przy wykorzystaniu dostępnych programów Pandat i JMatPro. Wpływ warunków procesu lutowania i materiałów lutowniczych na wady powierzchniowe powstające podczas montażu powierzchniowego układów typu SMD. Impact of Processing Conditions and Solder materials on Surface Mount Assembly Defects. JOM 2011, Vol. 63, nr 10, s. 47-51. Autor: Sidhu R.S. i in. Zamiana stopów lutowniczych zawierających ołów na stopy lutownicze pozbawione ołowiu oraz wpływ stopnia niedopasowania współczynników cieplnych przy zwiększeniu stopnia upakowania układów elektronicznych, spowodowało znaczny wzrost prawdopodobieństwa powstawania defektów spoin lutowniczych w połączeniach typu BGA (Ball Grid Array). Stosowanie past bezołowiowych w montażu powierzchniowym podzespołów w obudowach typu BGA (Ball-Grid Array) z kontaktami sferycznymi ukrytymi pod obudową powoduje, że niektóre wady po-

23


Odlewnictwo Współczesne

łączeń sferycznych mają charakter dominujący. Niniejszy artykuł stanowi przegląd zagadnień związanych z powstawaniem zimnych połączeń (Head in Pillow w skrócie HnP) tj. połączeń, które się składają z dwóch sferycznych części. Niejednokrotnie wady tej nie można stwierdzić bezpośrednio po procesie montażu, gdyż obie części są połączone na tyle, że wykazują ciągłość elektryczną. Takie połączenie ma bardzo małą odporność na oddziaływania mechaniczne lub temperaturowe. W artykule przedyskutowano mechanizmy odnoszące się do różnych aspektów projektowania i właściwości materiałowych, które mogą wywoływać powstawanie tych defektów i przedstawiono propozycje odpowiednich rozwiązań materiałowych. Powstawanie określonej mikrostruktury stopów lutowniczych typu Sn-Cu-Ni. Microstructure Formation in Sn-Cu-Ni Solder Alloys. JOM 2011, Vol. 63, nr 10, s. 52-55. Autor: Felberbaum M. i in. Praca obejmuje przegląd zagadnień oraz badania na temat mechanizmu krystalizacji dwuskładnikowych stopów Sn-Cu i trójskładnikowych stopów Sn-Cu-Ni. Układ dwuskładnikowy Sn-Cu jest ułomnym układem eutektycznym z fazą główną Cu6Sn3. Stwierdzono w nim zjawisko tworzenia się eutektyk o dwóch rodzajach morfologii, powstających równocześnie podczas krystalizacji eutektycznej. W przypadku, gdy zmienia się szybkość wzrostu lub skład chemiczny, powierzchnie międzyfazowe eutektyki ulegają rozbiciu w kierunku eutektyki komórkowej z rozdrobnioną eutektyką w środku komórek i gruboziarnistą w pobliżu granic komórek. Mechanizm odpowiedzialny za to zjawisko został omówiony w związku z korzystnym wpływem Ni jako dodatku do stopu Sn-Cu. W przypadkach obydwu układów - podwójnego i potrójnego przemiana struktury w pełni eutektycznej na strukturę o nieregularnej eutektyce, w związku ze zwięk-

24

szeniem szybkości wzrostu, tłumaczono w oparciu o teorię strefy sprzężonej. Ponieważ w układzie podwójnym stopień nieregularności eutektyki był znacznie mniejszy niż w stopie potrójnym to stwierdzono, że zawartość Ni była przyczyną zmniejszenia energii międzyfazowej faz eutektycznych. Przedstawiono hipotezę, że właśnie wpływ Ni jest czynnikiem zwiększającym zwilżalność tych stopów, co zostało już zaobserwowane w praktyce. Modyfikacja powierzchniowa biomateriałów metalicznych. Laser Surface Modification of Metallic Biomaterials. JOM 2011, Vol. 63, nr 6, s. 94-99. Autor: Bandyopadhyay A. i in. Implanty metalowe pracujące pod pewnym obciążeniem często ulegają przedwczesnej degradacji na skutek niewystarczającej biokompatybilności właściwości mechanicznych i trybologicznych oraz niewystarczającej integracji z układem kostnym. Wiadomo powszechnie, że powierzchnia biomateriałów odgrywa wiodącą rolę w adaptacji implantów metalowych w środowisku biologicznym. Efektywność biologiczna sztucznych implantów zależy w głównej mierze od ich charakterystyki powierzchniowej, czyli od morfologii powierzchni, mikrostruktury, składu, właściwości mechanicznych, zwilżalności i swobodnej energii powierzchniowej. Stąd znaczne zainteresowanie problemami modyfikacji powierzchniowej i właściwym zaprojektowaniem implantów metalowych pracujących pod obciążeniem, w celu poprawienia ich właściwości powierzchniowych i uzyskania przez to żądanej i odpowiednio skorelowanej w czasie reakcji od otaczających implant tkanek i komórek. W artykule omówiono laserową modyfikację powierzchni implantów wykonanych ze stopu Ti6Al4V z funkcjonalną gradacją składu chemicznego i bez tej gradacji, uwzględniając również mikrostrukturę, odporność na zużycie oraz właściwości biologiczne dla różnych zastosowań implantów w ortopedii.


Odlewnictwo Współczesne

Obrazowanie za pomocą tomografii spektralnej – pozyskiwanie i analiza danych za pomocą wieloczynnikowej analizy statystycznej. Tomographic Spectral Imaging: Data Acquisition and Analysis via Multivariate Statistical Analysis. JOM 2011, Vol. 63, nr 7, s. 41-43. Autor: Kotula P.G., Sorensen N.R. Obrazowanie za pomocą tomografii spektralnej to nowoczesna technika trójwymiarowej analizy materiałów. Stosując skaningowy mikroskop jonowy i skaningowy mikroskop elektronowy wyposażony w mikroanalizator rentgenowskiej dyspersji energii, przeprowadza się trójwymiarową mikroanalizę w wybranych obszarach próbki (np. w obszarach, gdzie znajdują się wady) przy zachowaniu rozdzielczości przestrzennej powyżej 300 nm. Skaningowy mikroskop jonowy przeprowadza sekcjonowanie próbki na kolejne warstwy o tej samej grubości, odkrywając nowe powierzchnie do analizy. Po każdej operacji sekcjonowania, na tym samym stanowisku, mikroskop elektronowy wyposażony w mikroanalizator rentgenowskiej dyspersji energii tworzy pełny dwuwymiarowy obraz spektralny, składający się z pełnego widma w każdym punkcie układu dwuwymiarowego. Proces powtarzany jest wielokrotnie dając w efekcie trójwymiarowy lub tomograficzny obraz spektralny. Zadaniem osoby analizującej ten obraz jest prawidłowe rozpoznanie rozkładu występujących tam faz chemicznych. W tym celu opracowano metody zautomatyzowanej wieloczynnikowej analizy statystycznej i zastosowano je do analizy wyżej wymienionych obrazów. Program komputerowy do wieloczynnikowej analizy statystycznej o nazwie Automated eXpert Spectral Image Analysis opracowany przez firmę Sandia Corporation potrafi bez żadnych wcześniejszych informacji wykrywać nawet bardzo słabe sygnały ukryte w zestawach danych. Wynikiem analizy jest niewielka liczba składników chemicznych, które opisują rozkład 3D faz w objętości badanego materiału. Omawiane fazy 3D mogą być następnie

poddawane wizualizacji przy pomocy programu do renderowania. Rentgenowska analiza profili liniowych – idealne narzędzie do ilościowego oznaczania parametrów strukturalnych nanomateriałów. X-ray Line Profile Analysis-An Ideal Tool to Quantify Structural Parameters of Nanomaterials. JOM 2011, Vol. 63, nr 7, s. 61-69. Autor: Kerber M.B. i in. Przez długi czas przesunięcie i poszerzenie profili Bragg’a stanowiło metodę wykorzystywaną do oceny naprężeń własnych i wielkości obszaru koherentnego, czyli najmniejszego obszaru sieci krystalicznej wolnego od występowania wad. Nowoczesna technika zapewnia większe wartości rozdzielczości podczas wykrywania wad oraz źródła promieniowania rentgenowskiego o wysokim połysku, co umożliwia pomiar pików promieniowania przy zachowaniu wysokiej rozdzielczości w czasie i przestrzeni. Równolegle z oprogramowaniem komputerowym udoskonalane są również teorie dyfrakcji promieni X, dzięki czemu kształt profili Bragg’a można oznaczać ilościowo nie tylko w odniesieniu do wielkości krystalitów i ich rozkładu, ale również gęstości, rodzaju i rozkładu dyslokacji, kryształów bliźniaczych i wad sieci krystalicznej. Tak więc rentgenowska analiza profili liniowych umożliwia podanie dokładnej charakterystyki materiałów, zwłaszcza nanomateriałów, które również posiadają wady sieci krystalicznej. Metoda ta może być również przydatna do wykrywania dyslokacji w materiałach krystalicznych. Podano przykłady metali o nanostrukturze polimerów, a nawet kryształów molekularnych, takich jak fulereny. Mikroskopia dyfrakcji promieni X o wysokiej energii dostarczanych przez nowoczesne źródło promieniowania synchrotronowego. High-Energy Diffraction Microscopy at the Advanced Photon Source.

25


Odlewnictwo Współczesne

JOM 2011, Vol. 63, nr 7, s. 70-77. Autor: Lienert U. i in. Omówiono aktualny stan badań prowadzonych w ramach programu „Mikroskopia dyfrakcji promieni X o wysokiej energii” na eksperymentalnej linii 1-ID w nowoczesnym synchrotronie w Argonne National Laboratory. W programie wykorzystuje się promieniowanie synchrotronowe o wysokiej energii do badania in situ w skali ziarna i podziarna charakterystyki strukturalnej i właściwości mechanicznych polikrystalicznych materiałów nasypowych pod wpływem obciążeń termomechanicznych. Opisano konkretne indywidualne przypadki z uwzględnieniem odwzorowywania topologii granicy ziaren oraz dokonano oceny oddziaływania tensorów naprężeń w indywidualnych ziarnach podczas odkształcenia pod wpływem rozciągania wraz z porównaniem wyników z wynikami symulacji metodą elementów skończonych. Przedstawiono charakterystykę tworzących się struktur dyslokacji. Uzyskano dodatkowe informacje prowadząc badania przy użyciu mikroskopii elektronowej na tej samej próbce badanej poprzednio metodą dyfrakcji promieni X o wysokiej energii.

13. ŻELIWO I ODLEWY ŻELIWNE Mechanizm wpływu węgla na tendencję do zabielania żeliwa i wielkość zabielenia. Mechanism of carbon influence on the chilling tendency and chill of cast iron. Int. Foundry Res. 2011, nr 3, s. 2-12. Autor: Fraś E.,Górny M. Przedstawiono wpływ różnych parametrów technologicznych na tendencję do zabieleń wyrażoną przy pomocy indeksu „CT” i na wielkość zabielenia wyrażoną przy pomocy wskaźnika „w” odpowiadającego szerokości zabielonej części klina w próbie klinowej według normy ASTM A367-55T. Zastosowano zwykły model analityczny i w konsekwencji możliwe było określenie ogólnej zależności między indeksem CT

26

i wskaźnikiem "w" żeliwa. Teoria ta została następnie zweryfikowana w odniesieniu do zawartości węgla. Jako funkcję składu chemicznego żeliwa określono wskaźniki zjawiska zarodkowania grafitu NS i b, współczynnik wzrostu komórek eutektycznych μ i krytyczną dla powstawania eutektyki cementytowej szybkość stygnięcia Qcr. Pokazano, że węgiel obniża współczynniki NS i b, zakres temperatury krystalizacji eutektyki delta TSC oraz powoduje zwiększenie współczynnika wzrostu m oraz zwiększenie udziału objętościowego frakcji ciekłej żeliwa f w punkcie początku krystalizacji eutektyki stygnącego żeliwa. W konsekwencji wzrasta szybkość krytyczna stygnięcia Qcr, podczas gdy wskaźnik tendencji do zabieleń CT i parametr wielkości zabielenia (szerokość) "w" zmniejszają się. Ponadto stwierdzono, że gdy zawartość węgla w żeliwie wzrasta, wówczas wpływ węgla na wskaźnik CT ulega zintensyfikowaniu w kierunku zwiększającym poprzez m i NS oraz w kierunku zmniejszającym poprzez delta TSC, b i f. Wyniki teoretyczne i doświadczalne uzyskane w tej pracy były ze sobą zgodne. Rewolucja w hydrantach ulicznych. Casting Central to Hydrant Revolution. Mod. Casting 2011, Vol. 101, nr 10, s. 28-32. Autor: Gibbs S. Emerytowany strażak z New York City postanowił zmodernizować hydrant uliczny, którego konstrukcja nie była zmieniana od 100 lat, a który jak wynika z jego doświadczenia jest podatny na manipulacje i psucie przez obywateli, w efekcie czego nie jest przydatny do zastosowania w przypadku pożaru. Nowo opracowane rozwiązanie o nazwie Spartan, różni się od poprzednika tym, że posiada mechanizm zamykający hydrant przed otwarciem z zabezpieczeniem typu „samozamykająca się muszla”. Pan Sigelakis swoim pomysłem zainteresował firmę Thyssen Krupp Waupaca Inc. Wis., która opracowała całą technologię wykonania odlewu. Odlew z żeliwa sferoidalnego wykony-


Odlewnictwo Współczesne

wany jest w formie z masy bentonitowej z udziałem 2 rdzeni i składa się z korpusu z trzema otworami. Ponadto, w porównaniu z poprzednio stosowanymi hydrantami wytrzymuje większe ciśnienie wody dochodzące do 20 atm. Nowe rozwiązanie okazało się bardzo udane i firma sprzedała w drugim roku produkcji 10 000 hydrantów. Liczy też na dalsze profity jako, że jak szacuje się, w USA znajduje się około 40 milionów hydrantów do wymiany. Czynniki wpływające na wytrzymałość zmęczeniową żeliwa i ich związek z obliczaniem trwałości odlewu. Einfluesse auf die Schwingfestigkeit von Gusseisen und deren Einbindung in die Berechnung der Bauteillebensdauer. Influences on fatigue strength of ductile iron and integration into life time estimation of components. Giesserei-Prax. 2011, nr 5, s. 192199. Autor: Wohlfaehrt M. W celu opracowania konstrukcji odlewu w ten sposób, aby zapewnić jego bezpieczną eksploatację konieczna jest znajomość miejscowych właściwości stopu z jakiego został wykonany. W tym celu konieczna jest identyfikacja elementów struktury wpływających na wytrzymałość zmęczeniową i możliwość ilościowego opisania ich wpływu na ww. właściwość. W pracy zbadano wpływ zmieniającej się grubości ścianki i nieobrobionej, ale oczyszczonej metodą śrutowania powierzchni odlewu na próby zmęczeniowe wysokowytrzymałego żeliwa (żeliwo ADI o wytrzymałości na rozciąganie powyżej 1000 MPa) i porównano je z wytrzymałością na rozciąganie materiału podstawowego nie poddanego obróbce cieplnej. Dodatkowy proces obróbki cieplnej w celu uzyskania żeliwa ADI wpływa na wzrost wytrzymałości, plastyczności i wytrzymałości zmęczeniowej w porównaniu z typowym żeliwem sferoidalnym perlitycznym i/lub ferrytycznym. Ze wzrostem wielkości odlewu maleje możliwa do osiągnięcia wytrzymałość zmęczeniowa, przy czym podczas badań okazało się,

że głównie mikroporowatość była przyczyną rozchodzenia się pęknięć w przełomie. Badania metalograficzne struktury i wyniki symulacji krzepnięcia umożliwiają opisanie procesu powstawania struktury, szczególnie określenie liczby sferoidów przypadających na jednostkę powierzchni w oparciu o lokalne czasy krzepnięcia. Następnie powiązano wyniki badań zmęczeniowych z parametrami mikrostruktury w celu ilościowego opisania dynamicznych właściwości żeliwa sferoidalnego w funkcji kształtu odlewu. Wytrzymałość zmęczeniowa jest znacznie redukowana przez charakter powierzchni odlewu, co można wytłumaczyć występowaniem chropowatości i powstawaniem struktury w obszarze brzegowym. Dalsze prace koncentrowały się na wykorzystaniu modeli materiałowych w konstruowaniu odlewów z uwzględnieniem lokalnego obszaru powstawania struktury i wykorzystania informacji wynikających z symulacji procesu odlewania i krzepnięcia. Warunkiem uzyskania możliwie najlepszych właściwości tworzywa – oprócz zastosowania odpowiedniej metodyki konstruowania – jest optymalizacja nie tylko procesu odlewania, ale także obróbki cieplnej. Wpływ azotu, tytanu i aluminium na strukturę żeliwa z grafitem płatkowym. Einfluss von Stickstoff, Titan und Aluminium auf das Gefuege von Gusseisen mit Lamellengraphit. Giesserei-Prax. 2011, nr 4, s. 141146. Autor: McGrath M.C., Richards V., Anish T.V. Domieszki w żeliwie szarym z grafitem płatkowym wpływają na morfologię grafitu a tym samym na właściwości mechaniczne. Prowadzono już badania dotyczące oddziaływania pierwiastków śladowych, ale ta praca ma na celu zbadanie oddziaływania różnych zawartości domieszek, takich jak: azot, tytan i aluminium na strukturę przy różnych składach chemicznych żeliwa szarego. Składy chemicz-

27


Odlewnictwo Współczesne

ne próbek zaproponowano z wykorzystaniem metody „statystycznego planowania badań”. Za pomocą metod metalograficznych i automatycznej analizy obrazu z mikroskopu elektronowego określono długość pasemek grafitu i typ grafitu, a za pomocą badań próbek na wytrzymałość na rozciąganie i poprzez określenie tej wytrzymałości porównano badane próbki. Z przeprowadzonych badań można było wyciągnąć następujące wnioski: domieszki wpływają głównie na długość płatków grafitu; azot powoduje skrócenie długości płatków grafitu podczas, gdy dodatek aluminium i tytanu prowadzi do ich wydłużenia; krótsze płatki grafitu sprawiają, że wytrzymałość na rozciąganie jest większa. Inaczej mówiąc: azot hamuje rozrost płatków grafitu; tytan neutralizuje wpływ azotu poprzez powstawanie TiN i płatki grafitu ulegają wydłużeniu. Zmiany zawartości aluminium, azotu i tytanu powodują zmiany wytrzymałości na rozciąganie. Wpływ technologicznych czynników na kształtowanie się struktury cienkościennych odlewów z żeliwa sferoidalnego modyfikowanego w formie. Vlijanie tekhnologicheskikh faktorov na formirovanie struktury tonkostennykh otlivok iz vysokoprochnogo chuguna, poluchajemogo vnutriformennym modificirovaniem. Processy lit'ja 2011, nr 3, s. 34-44. Autor: Bublikov V.B. i in. Doświadczalnie ustalono prawidłowości wpływu podstawowych technologicznych czynników (charakteru magnezowych zapraw, zawartości krzemu w żeliwie, warunków chłodzenia) na kształtowanie się struktury odlewów z żeliwa sferoidalnego, otrzymywanego przez modyfikację w formie. Wyznaczono technologiczne parametry otrzymania odlewów o grubości ścianki 2,5–3,0 mm bez zabieleń z rozdrobnioną strukturą. To wskazuje, że duża zdolność do grafityzacji przy modyfikacji w formie otwiera perspektywę otrzymania odlewów z żą-

28

danymi właściwościami – z ferrytycznego żeliwa sferoidalnego bez prowadzenia obróbki cieplnej. Komputerowa rekonstrukcja 3D kształtu wydzieleń grafitu w żeliwie sferoidalnym. Komp’juternaja 3D – rekonstrukcija formy vkluchenij grafita v vysokoprochnom chugune. Processy lit'ja 2011, nr 4, s. 40-46. Autor: Socenko O.V. Przedstawiono metodykę stereologicznej rekonstrukcji 3D wydzieleń grafitowych w żeliwie sferoidalnym przy użyciu programu SolidWorks. Pokazano, że rekonstrukcja 3D kompaktowego grafitu i skupisk grafitu daje o wiele pełniejsze wyobrażenie o ich prawdziwym kształcie niż obraz uzyskany z płaskich szlifów. Badanie przestrzennej budowy mikrostruktury przy pomocy modeli 3D rozszerza możliwości analizy morfologii i prawdopodobnego mechanizmu procesu ich kształtowania.

14. STALIWO I ODLEWY STALIWNE ----------------------------------

15. STOPY METALI NIEŻELAZNYCH I ODLEWY Z TYCH STOPÓW Nowe możliwości produkcji skomplikowanych komponentów przy użyciu procesów odlewania ciśnieniowego oraz spawania. Nove moznosti izdelave kompleksnih komponent s tlacnim litjem in spajanjem. New possibilities in complex componenet manufafacturing with high pressure die casting and joining. Liv. Vestn. 2012, Rocz. 59, cis.1, s. 31-39. Autor: Mrvar P. i in.


Odlewnictwo Współczesne

Dzięki zgrzewaniu tarciowemu z przemieszczeniem (FSW – Friction Stir Welding) odlewy z aluminium zyskały nowy wymiar w łączeniu części odlewanych wykonanych z różnych stopów (np. czystego aluminium i stopu AlSi12). Celem jest łączenie części o różnych właściwościach w miejscach, gdzie zazwyczaj są wymagane lepsze właściwości. Niewielki przepływ ciepła metodą FSW oznacza iż deformacja łączenia jest nieduża, ponadto powstałe obciążenia są mniejsze. W ostatnich latach badania nastawione były na użycie metody FSW w stopach aluminium, które są problematyczne jeżeli chodzi o procesy topienia, czasem niemożliwe do spawania. W pracy zbadano rozkład temperatur przy łączeniu odlewów ze stopów aluminium oraz z czystego aluminium przy pomocy metody FSW. Podczas spawania temperatura była mierzona za pomocą termopary a rozkład temperatur został przeliczony przy pomocy programu Sysweld metodą elementów skończonych. Struktura i właściwości odlewniczego stopu magnezu AE44 przeznaczonego do eksploatacji w temperaturze 180°C. Inz. mat. 2011, R.32, nr 6, s. 895-907. Autor: Rzychoń T.. Stop magnezu AE44 zawierający aluminium i metale ziem rzadkich (głównie cer i lantan) należy do najnowszych stopów magnezu przeznaczonych do odlewnia ciśnieniowego. Stop ten znajduje zastosowanie głównie w przemyśle samochodowym na elementy silnika pracujące w podwyższonej temperaturze. W literaturze nie ma jednoznacznych poglądów dotyczących wpływu mikrostruktury na odporność na pełzanie stopu AE44. Przypuszcza się, że o dobrej odporności na pełzanie tego stopu decyduje przemiana niestabilnej fazy Al11RE3 w stabilną fazę Al2RE bez powstawania niekorzystnej fazy Mg17Al12. Niektórzy autorzy wskazują jednak, że faza Al11RE3 w temperaturze 180°C charakteryzuje się dużą stabilnością. W celu zweryfikowania danych litera-

turowych oraz określenia jakie czynniki strukturalne decydują o dobrej odporności stopu magnezu na pełzanie scharakteryzowano strukturę stopu po odlewaniu grawitacyjnym i ciśnieniowym, przeprowadzono badania stabilności struktury po długotrwałym wyżarzaniu w temperaturze 175°C oraz badania odporności na pełzanie. Przeanalizowano wpływ szybkości krzepnięcia na strukturę. Stwierdzono, że faza AL11RE3 jest stabilna i nie ulega rozpadowi na fazy Al2RE i Mg17Al12. Stabilna i drobnoziarnista struktura stopu AE44 powoduje jego dobrą odporność na pełzanie do temperatury 200°C. Uzyskanie dobrych właściwości mechanicznych w temp. pokojowej i podwyższonej jest możliwe po zastosowaniu odlewania ciśnieniowego przy odpowiednich parametrach odlewania pozwalających na uzyskanie porowatości mniejszej od 1,5%. Wpływ rodzaju procesu technologicznego na strukturę i właściwości mechaniczne odlewu zwrotnicy układu kierowniczego wykonanego ze stopu Al. Effect of process route on the structure, tensile and fatigue properties of aluminium alloy automotive steering knuckles. Int. Foundry Res. 2011, nr 3, s. 3243. Autor: Anyalebechi P. N. Opisano badania wpływu rodzaju prowadzonego procesu technologicznego na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne odlewu zwrotnicy układu kierowniczego wykonanego ze stopu A356 i poddanego obróbce T6. Obejmowały one charakterystykę mikrostruktury, badania wytrzymałości na rozciąganie, badania zmęczeniowe odlewu zwrotnicy wykonanego metodą Vacuum Riserless Casting (VRC) /Pressure Riserless Casting (PRC), Pressure Counter Pressure Casting (PCPC) i metodą kucia (proces Cobapress TM) zgodnie z normami ASTM. Odlew zwrotnicy wykonany w procesie Cobapress charakteryzował się najmniejszą wytrzymałością. Na przykład średnia umowna granica plastyczności 0,2% odlewu wykonanego metodą Coba-

29


Odlewnictwo Współczesne

press była mniejsza od granicy plastyczności odlewu wykonanego metodą VRC/ PRC o 30 MPa, a od odlewu wykonanego metodą PCPC o 40 MPa. Pomiędzy naprężeniem 150-200 MPa, trwałość odlewów uzyskanych wszystkimi metodami była porównywalna. Przy naprężeniu powyżej 200 MPa odlew wykonany metodą Cobapress posiadał najmniejszą trwałość. Te różnice we właściwościach mechanicznych odlewów wykonywanych różnymi technikami odlewania związane były z różnicami występującymi w mikrostrukturze i w jakości odlewów. Możliwość wykonywania analizy termicznej w celu uzyskania krzywych stygnięcia stopów aluminium przy użyciu próbników (form doświadczalnych) wykonanych z masy wilgotnej. The Feasibility of Acquiring a Thermal Analysis Cooling Curve by Wet Sample Cup Made of Green Sand. JOM 2011, Vol. 63, nr 5, s. 35-38. Autor: Shi D.Q. i in. Celem pracy było przeprowadzenie analizy termicznej stygnięcia dwóch stopów Al lanych do próbników (form doświadczalnych) wykonanych z masy wilgotnej (masa z udziałem bentonitu i wody). Sporządzony został zestaw próbników o 5 różnych średnicach i grubości oraz opracowane zostało nowe urządzenie umożliwiające przeprowadzenie analizy termicznej stygnącego stopu eutektycznego Al-Si i stopu LY12 z układu Al-Cu-Mg-Zn. Umożliwiło ono centryczne usytuowanie termopary w centrum ciekłego stopu. Opisano sposób prowadzenia eksperymentu wraz z urządzeniem i sposobem wykonywania próbników. Doświadczenie wykazało, że w badanych stopach aluminiowych, lanych do form wykonanych z masy wilgotnej, możliwym jest wyznaczenie krzywych stygnięcia oraz, że optymalne wyniki analizy termicznej uzyskano w próbnikach o średnicy wewnętrznej 35 mm i grubości 10 mm. Obliczenia termodynamiki reakcji pomiędzy fosforem a głównymi składnikami stopów Al-Si-Cu.

30

Thermodynamics Calculation of Reactions between Phosphorus and Main Elements in Al-Si-Cu Alloys. JOM 2011, Vol. 63, nr 5, s. 42-44. Autor: Li W. i in. W celu przeanalizowania reakcji pomiędzy fosforem i głównymi składnikami stopów aluminium, na przykładzie stopu A390 (z układu Al-Si-Cu) przeprowadzono teoretyczne obliczenia energii swobodnej Gibbsa. Uzyskane obliczenia pozwoliły na teoretyczne oszacowanie ilości stosowanego w przemyśle modyfikatora i na określenie kierunku poszukiwań nowego rodzaju modyfikatorów. Teoretycznie, fosfor reaguje ze wszystkimi podstawowymi pierwiastkami stopowymi w stopie Al-Si-Cu tworząc związki dwuskładnikowe w zakresie temperatur 427–1027°C. Przy wzajemnej obecności tych pierwiastków (Al, Si, Cu) reakcje przebiegają wg następującego priorytetu: Al>Cu>Si. Modyfikator fosforowy powinien być dodawany w małej wartości temperatury, jeżeli pozwalają na to inne wymagania. Obecność Al w kąpieli metalowej powoduje, że Cu3P i SiP są niestabilne i następuje ich przemiana w AlP, który może powodować zarodkowanie Si i jego rozdrobnienie, zatem zaprawy Cu-P i Si-P mogą być stosowane jako modyfikatory nadeutektycznych stopów Al-Si. Również inne zaprawy zawierające fosfor oraz pierwiastki o mniejszej zdolności redukcyjnej niż Al mogą również być modyfikatorami dla tych stopów. Nowa hydrodynamiczna teoria wytwarzania bloków z gąbki tytanowej. A New Hydrodynamic Theory of Forming Block Titanium Sponge. JOM 2011, Vol. 63, nr 5, s. 66-68. Autor: Putilin A.I. Omówiona została teoria mechanizmu powstawania gąbki tytanowej, oparta o analizę hydrodynamicznych przepływów w ciekłym magnezie. Teoria ta sugeruje, że główną siłą wywołującą ruch ciekłego magnezu jest ciśnienie powstające w miejscu „uderzenia” strumienia wprowadzanego czterochlorku tytanu (TTC)


Odlewnictwo Współczesne

o powierzchnię ciekłego magnezu. W miejscu tym powstaje strefa dużej wartości temperatury w wyniku silnie egzotermicznej reakcji. Obecność tej strefy powoduje, że strumień TTC przybiera kształt wachlarzowaty (fan-shaped), co determinuje proces tworzenia się gąbki tytanowej. Zastępowanie odlewów wykonywanych z ołowiowych stopów Cu odlewami z bezołowiowych stopów Cu. Transitioning to No-Lead Copper. Mod. Casting 2011, Vol. 101, nr 11, s. 41-44. Autor: Scott S. Głównym powodem zastępowania ołowiowych stopów Cu stopami bezołowiowymi są względy zdrowotne. Należy jednak pamiętać, że bezołowiowe stopy Cu charakteryzują się w trakcie krzepnięcia prawie 3% skurczem. Dlatego opracowanie technologii na odlew bezołowiowy wiąże się praktycznie z opracowaniem jej od nowa z uwzględnieniem nie tylko właściwości fizykochemicznych i mechanicznych nowego stopu, ale głównie nowej konstrukcji formy. Na przykładzie odlewu głowicy kotła wykonywanej w zakładach Fresno Valves & Casting Inc., Selma Calif. przedstawiono działania mające na celu zastąpienie odlewu wykonanego z ołowiowego stopu miedzi (stop 83600) odlewem wykonanym z bezołowiowego stopu Cu z udziałem krzemu (stop C875000). Prace rozpoczęto od wykonania symulacji krzepnięcia odlewu doświadczalnego wykonanego z uwzględnieniem miejsc powstawania porowatości skurczowej z zachowaniem identycznych warunków odlewania jak w przypadku stopu z zawartością ołowiu. Wykazała ona 3 miejsca powstawania niewielkiej porowatości, nie mającej wpływu na szczelność odlewu. Dzięki przeprowadzonej symulacji zastąpienie stopu C83600 stopem bezołowiowym C87500 nie pociągało za sobą zmiany konstrukcji formy, co w środowisku odlewników uznawane jest za rzadkość. Zastosowanie technologii tarciowej z mieszaniem materiału do odlewni-

czych stopów Al stosowanych na odpowiedzialne odlewy. Friction Stir Processing of Aluminum Cast Alloys for High Performance Application. JOM 2011, Vol. 63, nr 11, s. 44-50 Autor: Sun N., Apelian D. Wzrost wymagań dotyczących właściwości eksploatacyjnych gotowych elementów z jednej strony, a jednocześnie zmniejszenie masy konstrukcji z drugiej, skłania do prowadzenia badań w zakresie inżynierii materiałowej dotyczącej wytwarzania warstw wierzchnich o wymaganych właściwościach użytkowych. Jedną z ostatnio opracowanych technik poprawy tych właściwości jest technologia tarciowej modyfikacji warstw wierzchnich z mieszaniem materiału (Friction Stir Processing - FSP). Technologia ta wywodzi się z metody zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału zgrzeiny (Friction Stir Welding - FSW). Praca niniejsza dotyczy odlewniczych stopów Al, w szczególności obejmuje zastosowanie metody FSP do wprowadzania korzystnych zmian mikrostruktury (np. rozdrabnianie faz) w wybranych obszarach danego elementu, wprowadzania nanocząstek fazy twardej dla tworzenia lokalnej struktury kompozytowej oraz do eliminowania wad odlewniczych (porowatości) w miejscach krytycznych. Próby przeprowadzono na próbkach w kształcie płytek wyciętych z odlewów (wykonanych w formach piaskowych) ze stopu A206. Fazę wzmacniającą dla lokalnej struktury kompozytowej wprowadzano do specjalnie wyfrezowanej wnęki dwoma metodami: pierwszą przez wsypanie luźnego nanoproszku (Ta) i drugą przez umieszczenie we wnęce pastylki ze stopu wcześniej nasyconego fazą wzmacniającą (stop 6061 zawierający 15% wagowych SiC). Badania oparto o obserwacje metalograficzne przy użyciu mikroskopu optycznego i mikroskopu skaningowego oraz poprzez zastosowanie metody cienkich folii (TEM). Ponadto wykonano próby rozciągania, które wykazały korzystny przyrost właściwości mechanicznych we wszystkich przypadkach zastosowania techniki FSP (granica plastyczności, wytrzymałość i wydłużenie).

31


Odlewnictwo Współczesne

Projektowanie części z biokompatybilnych stopów magnezu ukierunkowane na osiągnięcie optymalnych wyników. Performance-driven Design of Biocompatible Mg Alloys. JOM 2011, Vol. 63, nr 6, s. 28-34 Autor: Kirkland N.T. i in. Magnez i jego stopy posiadają szereg zalet jako biomateriał o wysokiej zdolności resorpcji i dzięki temu realne stają się szanse zastępowania tym materiałem stosowanych obecnie implantów metalicznych o różnych przeznaczeniach. Opracowanie odpowiednich stopów na materiał implantów to zadanie o charakterze multidyscyplinarnym, ponieważ skład stopu musi ograniczać się do dodatków, które mogą ulegać biodegradacji przy zachowaniu żądanych właściwości mechanicznych. Eliminuje to większość pierwiastków kompatybilnych, które mogą zapewnić określone korzyści po połączeniu z magnezem, m.in. również wapń i cynk. Do chwili obecnej opracowano szereg stopów magnezu i zbadano je zarówno w próbach laboratoryjnych, jak i w zastosowaniu praktycznym, jednak niewiele uwagi poświęcono współzależności pomiędzy składem chemicznym stopów Mg i ich odpornością na korozję oraz związanymi z tym właściwościami mechanicznymi. Konieczne jest więc podjęcie takich badań i zrozumienie istniejących współzależności dla dokonywania selekcji stopów, które będą kompatybilne z ciałem ludzkim. Poszerzenie obszaru zastosowania „twardych" stopów na odlewy ciśnieniowe poprzez obróbkę cieplną na przykładzie AlMg5Si2Mn. Matematyczna analiza procesu. Erweiterung des Anwendungsspektrums der „naturharten“ Druckgusslegierungen durch Waermebehandlung am Beispiel von AlMg5Si2Mn. Eine mathematische Prozessanalyse. Giesserei-Prax. 2011, nr 5, s. 200205.

32

Autor: Belte M., Dragulin D., Dragulin M. Postęp w nowocześnie realizowanej obróbce cieplnej uwarunkowany jest zmianą nie tylko w zakresie urządzeń stosowanych do obróbki, ale zmiany dotyczą również metod jej przeprowadzania oraz strategii, które warunkują globalny charakter procesu produkcji odlewów (elementów) aluminiowych. Ten nowoczesny sposób pracy powoduje współistnienie procesów odlewania i obróbki cieplnej. Zastosowanie analizy matematycznej i wykorzystanie w niej zależności pomiędzy parametrami procesu i właściwościami wyrobu wiąże się ściśle z jakością, poprawnością prowadzenia procesu a w efekcie końcowym jakością wyrobu, odlewu. Stop AlMg5Si2Mn na odlewy ciśnieniowe w stanie odlanym stosowany jest szczególnie na cienkościenne odlewy strukturalne (2–4 mm) w przemyśle motoryzacyjnym. W pracy wykazano, że przeprowadzenie obróbki cieplnej prowadzi do wyraźnej poprawy właściwości mechanicznych. W konsekwencji prowadzi to do znacznego poszerzenia obszaru zastosowania stopu AlMg5Si2Mn na odlewy ciśnieniowe. Stop AlMg5Si2Mn przeznaczony na odlewy ciśnieniowe, po przeprowadzeniu opisanej w artykule analizy, uznano za przedstawiciela innych stosowanych już seryjnie lub będących na etapie opracowania stopów „twardych”. Postęp w produkcji dużych śrub okrętowych z brązów aluminiowych. Entwicklungstendenzen bei der Herstellung grosser Schiffspropeller aus Aluminiumbronze. Giesserei-Prax. 2011, nr 4, s. 131135. Autor: Eberlein J., Polzin H. Artykuł dotyczy produkcji śrub okrętowych w odlewni Mecklemburger Metallguss GmbH (MMG). Śruby okrętowe o masie rzędu 150 do 200 t produkowane przez tę odlewnię przeznaczone są do dużych okrętów. Są to odlewy odpowiedzialne i stosuje się na nie stopy na bazie miedzi.


Odlewnictwo Współczesne

W przypadku śrub okrętowych sprawdzają się brązy CuNiAl. Stopy te łatwo się obrabia mechanicznie, nie wymagają one wykańczania metodą obróbki cieplnej. W artykule opisano produkcję śrub okrętowych. Opisano wytwarzanie form, omówiono cechy charakterystyczne tego procesu. Do wytwarzania form stosuje się cement portlandzki. Omówiono właściwości tego cementu w aspekcie stosowania go na formy. Scharakteryzowano dwa jego gatunki CEM I 52,5R oraz CEM I 142,5R. Przeprowadzono rozważania technologiczne dotyczące stosowania tych gatunków cementu w masach formierskich. Omawiając proces technologiczny wytwarzania odlewów zwrócono uwagę na znaczne obciążenie cieplne form, które trwa 18–20h. Czas utwardzania form wynosi 50h. Aby poprawić właściwości technologiczne form i przyspieszyć cały proces produkcji stosuje się substancje przyspieszające proces utwardzania. Substancje te podnoszą znacznie wytrzymałość, ale ze względu na możliwość wywiązywania się z niej gazu istnieje niebezpieczeństwo powstawania w odlewach wad typu gazowego. Omówiono obróbkę mechaniczną odlewów oraz kontrolę jakości.

16. KOMPOZYTY Mielenie stopów na bazie Al w celu otrzymania struktury amorficzno-nanokrystalicznej. Ball milling of Al-based alloys to obtain amorphous-nanocrystalline structure. Inz. mat. 2011, R. 32, nr 2, s. 77-81. Autor: Kukuła A. i in. W celu otrzymania struktury amorficznej czterech stopów na bazie aluminium o składzie Al85Fe15, Al75Fe15Zr10, Al65Ni20Zr15 oraz Al-70Ni10Ti10Zr10 (% at.) zastosowano proces mechanicznej syntezy (MS). Proszki czystych metali zostały poddane procesowi mielenia w wysokoenergetycznym młynie planetarnym z użyciem kul ze stali łożyskowej. Stosunek masowy kul do proszku wynosił 10:1. Mielenie prowadzono w atmosferze ochronnej argonu przez 60 godzin, a 4%

dodatek toluenu stanowił substancję przeciwdziałającą aglomeracji oraz osadzaniu się proszku na ściankach naczynia. Celem przedstawionych badań była analiza wpływu czasu mielenia na mikrostrukturę oraz właściwości mechaniczne stopów na bazie Al. Spośród czterech stopów w największym stopniu amorfizacji uległ stop Al70Ni10Ti10Zr10. Średnia wielkość cząstek proszku tego stopu po 60 godzinach mielenia wynosiła poniżej 10 mikrometrów. Badania rentgenowskie prowadzone po różnych czasach mielenia wskazują na postępowanie procesu amorfizacji wraz z czasem mielenia oraz tworzenie się faz międzymetalicznych. Średnia wartość mikrotwardości mielonego proszku wyniosła 384 HV (0,1 N) i jest znacząco większa (blisko 6-krotnie) w porównaniu ze średnią mikrotwardością proszków w stanie wyjściowym. Proces mielenia stopu Al70Ni10Ti10Zr10 wpłynął na wytworzenie struktury głównie amorficznej, z dodatkiem faz nanokrystalicznych zidentyfikowanych podczas badań TEM oraz XRD jako fazy Al3Ni, Al4Ni3 AlTi3, AlZr3 lub Al3Zr4. Badania możliwości ablacji. Testing the Limits of Ablation. Mod. Casting 2011, Vol. 101, nr 12, s. 26-29. Autor: Weiss D., Grassi J., Schultz B. Przedstawiono badania nowo opracowanego hybrydowego kompozytu składającego się z cząsteczek węglika krzemu i grafitu zawieszonych w osnowie stopu aluminium, o symbolu 10S4G. Stop został wykonany tradycyjnie i wlany do formy wykonanej z masy formierskiej wiązanej spoiwem rozpuszczalnym w wodzie. Zaraz po zalaniu formy metalem została ona zroszona strumieniem wody z dysz pod wysokim ciśnieniem, przez co forma została wymyta, a znajdujący się w niej odlew szybko zakrzepł. Takie szybkie krzepnięcie wpływa na poprawę struktury odlewu i poprawę jego właściwości mechanicznych. Celem badań było porównanie dyspersji i rozdrobnienia struktury kompozytu tradycyjnie odlanego do

33


Odlewnictwo Współczesne

formy piaskowej i w niej krzepnącego z dyspersją i rozdrobnieniem struktury odlewu wykonanego metodą ablacji. Opisano metodykę badań i uzyskane wyniki badań wytrzymałościowych. Stwierdzono, że dzięki zastosowaniu metody ablacji kompozyt uzyskuje wyższe właściwości wytrzymałościowe, niż kompozyt uzyskany metodą tradycyjnego krzepnięcia metalu w formie. Charakterystyka powierzchniowa nowych kompozytów na bazie tlenku glinu przeznaczonych na energooszczędne elementy układów ślizgowych. Surface Characterization of Novel Alumina-based Composites for Energy Efficient Sliding Systems. JOM 2011, Vol. 63, nr 6, s. 77-83. Autor: Paluri R., Ingole S. Tarcie, zużycie i smarowanie to czynniki mające bezpośredni wpływ na niezawodność działania i żywotność urządzeń, w których znajdują się elementy ruchome. Elementy takie występują powszechnie w urządzeniach do konwersji energii, generowania energii i pobierania energii w sektorach przemysłu, takich jak rolnictwo, transport, podawanie leków i bioinżynieria. Poprawiając charakterystykę powierzchniową elementów układów ślizgowych można skutecznie wydłużyć ich czas pracy i zyskać znaczne oszczędności energii. Zastosowanie elementów układów ślizgowych jest ponadto znacznie ograniczone w warunkach ekstremalnych, takich jak wysoka temperatura i warunki panujące w przestrzeni kosmicznej, głównie właśnie ze względu na charakterystykę ich powierzchni. Dlatego opracowanie nowych materiałów o doskonałych właściwościach powierzchniowych umożliwi większe oszczędności energii, poprawiając jednocześnie ekorozwój i poszerzając możliwości ich zastosowania. Artykuł omawia najnowsze tendencje rozwojowe w zakresie materiałów samosmarujących o doskonałych właściwościach powierzchniowych, pracujących w warunkach zmniejszonego tarcia i zużycia.

34

17. SYSTEMY ZAPEWNIANIA JAKOŚCI, STATYSTYCZNA KONTROLA PROCESU (SPC), CERTYFIKACJA, KONTROLA JAKOŚCI, BADANIA ODBIORCZE Modelowanie procesu stopów odlewniczych.

krzepnięcia

Modeling of Alloy Casting Solidification. JOM 2011, Vol. 63, nr 7, s. 19-28. Autor: Guo J., Samonds M. Proces krzepnięcia stopów odlewniczych obejmuje cały szereg zjawisk fizycznych, takich jak zmiany w składzie chemicznym stopu, przemiany fazowe, wymiana ciepła, przepływ cieczy, zmiany w mikrostrukturze stopu i powstawanie naprężeń mechanicznych. W odlewnictwie stosowane są na szeroką skalę różne techniki symulacji dla lepszego zrozumienia wpływu tych zjawisk na powstawanie wad odlewniczych oraz na końcowe właściwości mechaniczne odlewu. W chwili obecnej symulacja procesu krzepnięcia odlewów jest prowadzona głównie w celu przewidywania ryzyka powstawania wad. W artykule omówiono najpierw aktualnie dostępne techniki symulacyjne, a następnie główne wady odlewnicze, takie jak porowatość, naderwania na gorąco i makrosegregacje. Krzepnięcie odlewu można w modelowaniu połączyć z późniejszymi etapami obróbki cieplnej w sposób taki, że mikrostruktura, wady odlewnicze i właściwości mechaniczne traktowane będą jako dane bazowe dla dalszych procesów, stwarzając w ten sposób możliwość śledzenia historii powstawania danego odlewu oraz zapewniając dużą dokładność na wszystkich etapach obróbki metalurgicznej. Charakterystyka pełzania i uszkodzenia materiału wskutek pełzania dzięki zastosowaniu mikrotomografii in situ. Characterization of Creep and Creep Damage by In-situ Microtomography.


Odlewnictwo Współczesne

JOM 2011, Vol. 63, nr 7, s. 78-84. Autor: Borbely A. i in. Zaprezentowano zastosowanie mikrotomografii in situ do badania charakterystyki pełzania i uszkodzenia wskutek pełzania materiałów konstrukcyjnych podczas plastycznego płynięcia. Wykazano, że kolejno rekonstruowane objętości materiału umożliwiają dokładne śledzenie kształtu próbki do badań makroskopowych, a sama metoda mikrotomografii stanowi optymalne narzędzie do scharakteryzowania procesu odkształcenia w próbce niejednorodnej. W oparciu o dwuetapową technikę korelacji obrazu, przedstawiono powstawanie i rozwój pojedynczych pustek w materiale, jak również podstawy nowoczesnego podejścia do zagadnienia uszkodzenia materiału na skutek pełzania. Zastosowana metoda pozwala na jednoznaczne wyodrębnienie trzech mechanizmów powstawania uszkodzeń w materiale, a mianowicie zarodkowanie, rozrost i łączenie się pustek. Wyniki pokazują, że szybkość rozrastania się pustek przy równoważnej średnicy rzędu 2–5 mikrometrów jest o około jeden rząd wielkości większa niż wynika to z praw mechaniki stałych ośrodków ciągłych. Analiza łączenia się pustek wskazuje na obecność dwóch stałych modeli wzrostu związanych z koalescencją pustek o charakterze pierwotnym i wtórnym. O wpływie gazowej porowatości na szczelność odlewów ze stopów aluminium. O vlijanii gazovij poristosti na germetichnost’ otlivok iz aljuminievykh splavov. Processy lit'ja 2011, nr 3, s. 30-33. Autor: Kotljarskij F.M. Pokazano, że lokalna niehermetyczność odlewów z nawodorowanych stopów aluminium krzepnących w warunkach niedostatecznego zasilania może być następstwem nierównomiernego udziału gazowych pęcherzyków w kompensacji skurczu krzepnięcia. Przeanalizowano rolę współczynników wpływających na ten proces.

Nowoczesny zegar odlewniczy – elastyczny system do znakowania odlewów. Die neue Giessuhr – vollflexibles Markiersystem fuer Gussteile. Giesserei 2011, Jg. 98, H. 7, s. 108113. Autor: Meissner K., Koenig B. Stale rosnące wymagania klientów w obszarze zapewnienia jakości, w szczególności w obszarze możliwości wstecznego śledzenia (kontroli) przebiegu produkcji i przebiegu procesów zmuszają nowoczesne odlewnie do jednoznacznego znakowania odlewów i to podczas procesu produkcji w taki sposób, aby wyprodukowane odlewy można było łatwo zidentyfikować. Ponieważ tradycyjne metody takie, jak np. powszechnie stosowany „zegar odlewniczy” nie umożliwiają natychmiastowej identyfikacji a, bardziej nowoczesne np. nakłuwanie czy oznaczanie laserowe są po pierwsze drogie, a ponadto nie mogą być stosowane bezpośrednio podczas produkcji, dlatego też należy prowadzić dalsze badania w kierunku opracowania odpowiednich systemów do znakowania odlewów. Dotyczy to szczególnie bardzo rozpowszechnionego odlewania kokilowego. Instytut Automatyzacji i Informatyki GmbH (IAI) w Wernigerode (Niemcy) opracował nowy system znakowania w postaci matrycy kodów, danych do bezpośredniego zalania. Ten oparty na „zegarze odlewniczym” sposób postępowania umożliwia szybkie, trwałe i bezpieczne znakowanie odlewów. Przedstawiony w artykule sposób znakowania zakłada istnienie centralnego banku danych, to znaczy właściwe dane dotyczące oprzyrządowania i procesów znajdują się w centralnym banku danych, a dostęp do nich następuje poprzez zawarte w oznaczeniu kody w postaci numerów seryjnych. Dzięki możliwości łatwego rozpoznania i funkcjonowaniu mechanizmu wykrywania błędów możliwe jest rozpoznawanie matrycy kodów za pomocą skanerów. Naniesione za pomocą systemu znakowania kody mogą zostać wczytane w dowolnym etapie procesu produkcji, a ujęte (zare-

35


Odlewnictwo Współczesne

jestrowane) w poszczególnych etapach procesu wytwarzania parametry procesu i oprzyrządowania są zapamiętywane do dalszego przetwarzania i oceny w systemie Manufacturing Execution System (MES). Ten sposób postępowania umożliwia dokładną dokumentację aktualnych (chwilowych) warunków przebiegu procesu, jak i zastosowanych tworzyw oraz organizacji kontroli. Małe przedsiębiorstwa dla celów kontroli czy też zapamiętywania parametrów procesu mają do dyspozycji specjalne oprogramowanie, które kompatybilne jest z systemami do znakowania i skanowania. Za pomocą tego oprogramowania można dokonywać oceny danych. Opisany w artykule system znakowania współpracuje z systemami zarządzania.

18. MASZYNY I URZĄDZENIA Wykonywanie odlewów ciśnieniowych ze stopów aluminium i stopów cynku o najwyższej precyzji. Oczyszczanie form za pomocą ultradźwięków w połączeniu z urządzeniem wodnym. Aluminium- und Zink-Druckguss in hoechster Praezision. Formenreinigung mit Ultraschall-Formenreingungs-Waschanlage. Giesserei-Erfahrungsaust. 2011, nr 7+8, s. 16-18. Autor: Hoefler M. W artykule omówiono zagadnienie oczyszczania form. Firma Kalembach GmbH w Velbert (Niemcy) specjalizuje się w produkcji wysokiej jakości precyzyjnych odlewów ciśnieniowych ze stopów aluminium i stopów cynku. W odlewni funkcjonuje system zapewnienia jakości. Produkcja kontrolowana jest w sposób ciągły, a wyniki kontroli protokołowane są w formie numerycznej i graficznej. W artykule omówiono zastosowanie urządzenia wodno–ultradźwiękowego do oczyszczania form firmy Fisa Ultraschall GmbH. Dokładne, ale nie agresywne oczyszczanie formy i jej dokładne wymiary pozwalają na otrzymanie dobrej jakości odlewu. W odlewni zainstalowano urządzenie za

36

pomocą, którego można czyścić kilka form jednocześnie w krótkim czasie. Nowe zainstalowane urządzenie magnetyczno–ultradźwiękowe zastąpiło dotychczasowe wodno–ultradźwiękowe. Nowe urządzenie pozwala usunąć z formy wszystkie pozostałości poprodukcyjne np. rdzę. Nie ma potrzeby stosowania obróbki wykańczającej. Opisano pracę urządzenia. Innowacyjny układ do ważenia wstępnego. Układ do ważenia wstępnego wyznacza nową jakość w procesie ważenia. Der innovative Pre-Weight-Waegebausatz. Pre-Weight setzt neue Massstaebe in der Ofenverwiegung Giesserei-Erfahrungsaust. 2011, nr 7+8, s. 24-25. Autor: Geiwagner P. Firma „FIWA GROUP” przedstawiła urządzenie nowoczesnej konstrukcji do ważenia wstępnego wsadu „Pre-Weight“. Urządzenie wyposażone jest w system poboru materiału (wsadu) z nowoczesną elektroniką, dzięki której możliwy jest precyzyjny pomiar i jego korekta. Urządzenie do ważenia rejestruje odchyłkę mniejszą niż kilogram dla 3 t wsadu. Urządzenie może stosowane we wszystkich rodzajach pieców. System jest pomocny podczas zestawiania składu stopu i można go ustalić z dokładnością do 0,5% dla całej ilości wsadu. Opisano korzyści stosowania tego urządzenia. Firma „FIWA GROUP” prowadzi także działalność w zakresie obróbki stopów aluminium. Opracowała system zarządzania jakością w zakresie transportu ciekłego metalu. Opisano zastosowanie specjalnego układu REID-Funkchip, montowanego na tyglu do transportu metalu do rejestracji istotnych parametrów transportowanego ciekłego metalu, które przekazywane są do banku danych. Opisano konstrukcję tygla wyposażonego w nowoczesną elektronikę do transportu. Zautomatyzowane usuwanie zalewek i oczyszczanie bloków silników. Gniazdo robocze ułatwia ciężką pracę przy oczyszczaniu odlewów.


Odlewnictwo Współczesne

Automatisiertes Entgraten und Putzen von Motorbloecken. Roboterzelle entlastet Bedienpersonal von schwerer Arbeit. Giesserei-Erfahrungsaust. 2011, nr 1+2, s. 34-35. Autor: Breuer T. Artykuł dotyczy wykańczania odlewów (oczyszczania), usuwania zalewek w blokach silników. Firma Boll Handhabungsysteme GmbH, Kleinwallstadt (Niemcy) skonstruowała gniazdo do usuwania zalewek o różnej wielkości w odlewach bloków silników. W gnieździe zainstalowano robot o udźwigu 500 kg. Opisano pracę gniazda.

19. HISTORIA ODLEWNICTWA I ODLEWY ARTYSTYCZNE

firmą o nazwie Huettenes-Albertus Chemische Werke GmbH i strategicznym partnerem dla niemieckiego przemysłu odlewniczego. Chemicy i technicy tych firm w minionych 60 latach pracowali intensywnie nad poprawą jakości żywic do powlekania i jakości masy formierskiej. Prace rozwojowe doprowadziły do tego, że firma wytwarza dziś nowoczesne, reaktywne i bezzapachowe żywice do powlekania, jako spoiwa specjalnych mas formierskich o małej rozszerzalności, żarowytrzymałości, przewodnictwie cieplnym i zdolności do reagowania z metalem. Masy nadają się do produkcji nowoczesnych skomplikowanych odlewów. Opracowanie: Aleksander Welkens, Krystyna Bany-Kowalska, Joanna Dziaduś-Rudnicka.

60 lat technologii formowania skorupowego. Żywice do powlekania i masy do formowania skorupowego w przemyśle odlewniczym. 60 Jahre Maskenformverfahren. Umhuellungsharze und Maskensande fuer die Giesserei-Industrie. Giesserei-Erfahrungsaust. 2011 5-6 s.26-28, 30, 32, 34-35.

nr

Autor: Recknagel U., Dahlmann M. Wynalezienie technologii formowania skorupowego przez J. Croninga zapoczątkowało zmiany w sposobie wytwarzania odlewów. Wytwarzanie odlewów przestało być „sztuką” i przestało mieć charakter jednostkowy. Dzięki zastosowaniu żywicy syntetycznej jako spoiwa rozpoczęto w pierwszej połowie ubiegłego stulecia produkcję wysokojakościowych odlewów na skalę seryjną stworzono podstawy do realizacji produkcji seryjnej dobrej jakości. Technologię formowania skorupowego stosowana jest już 60 lat w 35 krajach. Jest ona stosowana przez najważniejszych producentów odlewów. Firmy Huettenes K.G. i Albertuswerke GmbH były od początku wprowadzania technologii formowania skorupowego dostawcami żywic i od roku 1970 są jedną

37


Ekspresowa informacja naukowo-techniczna z wybranych czasopism WYBRANE ARTYKUŁY

TYTUŁ CZASOPISMA, NUMER

AUTORZY

TYTUŁ ARTYKUŁU

CASTING PLANT AND TECHNOLOGY INTERNATIONAL 2012, Nr 4

Holistic analysis of aluminum die cast parts S. Hochrein i in.

CAST METAL & DIECASTING TIMES October/November 2012, Vol. 14, No. 5,

Holistyczna analiza aluminiowych elementów odlewanych ciśnieniowo

Improved casting quality through advanced flow control technology -

Poprawa jakości procesu odlewania stali oraz żeliwa poprzez zaawansowaną technologię kontroli przepływu ciekłego metalu

The black and white of automotive diecasting -

SLÉVÁRENSTVÍ 2012, Vol. 60, Nr 11–12 D. Medlen i in.

B. Vanko i in.

38

Dobre i złe strony procesu odlewania ciśnieniowego w zastosowaniach motoryzacyjnych

Influence of multiple remelting on gas content and chosen mechanical properties of AlSi6Cu4 alloy with addition of AlSb10 Wpływ wielokrotnego przetapiania na zawartość gazów i wybrane właściwości mechaniczne stopu AlSi6Cu4 z dodatkiem AlSb10

Utilization of heat treatment aimed to spheroidization of eutectic silicon at the finishing of unmodified Al-Si alloy castings produced by squeeze casting Wykorzystanie obróbki cieplnej w celu sferoidyzacji krzemu eutektycznego odlewów ze stopu Al-Si prasowanych w stanie ciekłym


Odlewnictwo Współczesne

TYTUŁ CZASOPISMA, NUMER

WYBRANE ARTYKUŁY AUTORZY

LIVARSKI VESTNIK 2012, Vol. 59, No. 4

TYTUŁ ARTYKUŁU

Advances in the Metallurgy and Applications Of ADI A. Nofal

Najnowsze osiągnięcia w metalurgii oraz zastosowaniu żeliwa sferoidalnego hartowanego izotermicznie

Numerical simulation of steel ingots M. Kovac

D. Söffker i in

A. Knoch

Symulacje numeryczne procesu wytwarzania wlewków stalowych Herstellung von Formen aus harzgebundenem Formstoff in einer teilautomatisierten Fertigungszelle. Produkcja form z mas żywicznych w półzautomatyzowanym gnieździe produkcyjnym Steigerung der Präzision durch optische Messtechnik. Wzrost precyzji dzięki pomiarom optycznym Schnelle Computertomographie im praktischen Einsatz.

L. Hagner, F. Mnich

R. Wintgens GIESSEREI 2013, Vol. 100, Nr 1 A. Petrosino

H. Kadelka, U. Matschkewitz, G. Dell

R. Boehm i in.

Szybka tomografia praktycznym

komputerowa

w

zastosowaniu

Mechanisierung der Form- und Kernherstellung (46 Folge) Mechanizacja produkcji form i rdzeni (Część 46) Flexibles Laser-Tracker-System erleichtert Bearbeitung großer Guss- und Stahlkomponenten Wielofunkcyjny system Laser-Tracker ułatwia obróbkę dużych odlewów żeliwnych i staliwnych Petrolkoksstaub - ein neuer Energieträger für den Kupolofen. Pył z koksu z przeróbki ropy naftowej nowym nośnikiem energii do żeliwiaków Der Weg zu einer wirtschaftlichen und emissionsfreien Gießerei Droga do opłacalnej i nie powodującej emisji odlewni.

Vom Feinguss- zum Modelbauspezialisten. V. Riedel

R. Piterek

Od specjalistów od specjalistów modelarzy

odlewania

precyzyjnego

Benchmark bei der Energie- und Rohstoffeffizienz. Benchmark wydajności energetycznej i surowcowej

39

do


Odlewnictwo Współczesne

TYTUŁ CZASOPISMA, NUMER

WYBRANE ARTYKUŁY AUTORZY

TYTUŁ ARTYKUŁU Beitrag zur Herstellung von Gusseisen mit Vermiculagraphit

GIESSEREI RUNDSCHAU 2012, Vol. 59, Nr 11/12

M. Jonuleit, W. Maschke.

Contribution to the Production of Cast Iron with vermicular Graphite Przyczynek do produkcji żeliwa szarego z grafitem wermikularnym Zum Einfluss überlagerter Mittelspannung zum Temperatur auf zyklische Materialverhalten von Gusseisen mit Kugelgraphit.

P. Kainzinger i in.

Influence of mean Stress and Temperature on the cyclic Behaviour of Ductile Iron Wpływ średniego naprężenia i temperatury na właściwości żeliwa sferoidalnego przy obciążeniu zmiennym CT basierende Visualisierung und Berechnung der Orientierung der Stahlfasern in stahlfaserbewehrtem Spritzbeton.

G. Pittino

Computertomographic Investigations of Steel Fibre reinforced sprayed Concrete. Bazująca na tomografii komputerowej wizualizacja i obliczenia orientacji włókien stalowych we wzmacnianych włóknami betonach natryskowych

CHINA FOUNDRY 2012, Vol. 9, No. 4,

Effect of tempering temperature on microstructure and mechanical properties of high boron white cast iron L. Zhongli i in.

L. Dehong i in.

L. Yanlei i in.

Wpływ temperatury odpuszczania na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne białego żeliwa o wysokiej zawartości boru Effect of aluminum silicate fiber modification on crackresistance of a ceramic mould Wpływ modyfikacji ceramicznych form krzemianu glinu na odporność na pękanie

włóknami

Microstructure characteristics and solidification behavior of wrought aluminum alloy 2024 rheo-diecast with self-inoculation method Mikrostruktura oraz charakterystyka procesu krystalizacji stopu 2024 o strukturze reokast z dodatkami modyfikującymi odlewanego ciśnieniowo Preparation and properties of gradient Al2O3-ZrO2 ceramic foam by centrifugal slip casting method

L. Qiang i in.

Z. Ertuan i in.

Z. Zhihao i in.

40

Otrzymywanie oraz charakterystyka właściwości gradientowych pian Al2O3-ZrO2 wytwarzanych przez odlewanie z mas lejnych Effect of yttrium on microstructure and mold filling capacity of a near-α high temperature titanium alloy Wpływ itru na mikrostrukturę oraz lejność wysokotopliwego stopu tytanu o strukturze pseudo α Effect of Mn on microstructures and mechanical properties of Al-Mg-Si=Cu-Cr-V alloy Wpływ Mn na mikrostrukturę oraz mechaniczne stopu Al-Mg-Si-Cu-Cr-V

właściwości


Odlewnictwo Współczesne

TYTUŁ CZASOPISMA, NUMER

WYBRANE ARTYKUŁY AUTORZY

J. Ho Hong i in.

Q. Dong i in.

TYTUŁ ARTYKUŁU Diagnosis parameters of mold filling pattern for optimization of a casting system Dobór parametrów wypełniania wnęki formy w celu optymalizacji procesu odlewania kokilowego Prediction of mechanical properties of Al alloys with change of cooling rate Prognoza właściwości mechanicznych stopów w zależności od zmiany szybkości chłodzenia

41

Al


Informacja patentowa

Uzyskane patenty, prawa ochronne i zgłoszenia patentowe z zakresu odlewnictwa w 2012 r. Patenty i prawa ochronne uzyskane w 2012 roku: 1. „Stal konstrukcyjna stopowa do azotowania” Twórcy: Tadeusz Pełczyński, Klaudiusz Lenik Właściciel: Politechnika Lubelska Patent nr 212337 2. „Żeliwo szare” Twórca: Kazimierz Głownia, Jerzy Tybulczuk Właściciel: Instytut Odlewnictwa Patent nr 212510 3. „Żeliwo z grafitem płatkowym” Twórcy: Kazimierz Głownia Właściciel: Instytut Odlewnictwa Patent nr 212743

7. „Silumin na odlewy motoryzacyjne i sposób kształtowania jego mikrostruktury i struktury geometrycznej powierzchni zwiększającej odporność na zużycie” Twórcy: Antoni Władysław Orłowicz, Jan Betlej, Marek Franciszek Mroz, Andrzej Trytek, Mirosław Tupaj, Franciszek Płoszaj Właściciel: Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza, Odlewnia Ciśnieniowa META-ZEL Spółka z o.o. Patent nr 213037 8. „Drobnoziarnista stal stopowa do ulepszania cieplnego” Twórcy: Jerzy Stępień, Leszek Skowron, Zdzisław Kaczmarek, Dariusz Szałata Właściciel: Fabryka Produkcji Specjalnej Społka z o.o. Patent nr 212878

4. „Sposób wytwarzania i kompozyt z hybrydowym zbrojeniem o różnej wielkości” Twórcy: Mirosław Cholewa, Bolesław Formanek Właściciel: Politechnika Śląska Patent nr 212937

9. „Aparat do pomiaru współczynnika przewodności cieplnej materiałów ceramicznych” Twórcy: Wojciech Leśniewski, Edward Czekaj Właściciel: Instytut Odlewnictwa Patent nr 210610

5. „Pokrycie na formy i rdzenie odlewnicze do lokalnego utwardzania powierzchni odlewów i sposób lokalnego utwardzania powierzchni odlewów” Twórcy: Jerzy Tybulczuk, Aleksander Karwiński, Wojciech Leśniewski, Andrzej Gwiżdż Właściciel: Instytut Odlewnictwa Patent nr 212888

10. „Sposób i urządzenie do odcynkowania w trybie in-situ wsadu pieca indukcyjnego, zwłaszcza wsadu zawierającego złom blachy stalowej ocynkowanej” Twórcy: Wojciech Wierzchowski, Tadeusz Grochal, Zenon Pirowski, Wiesław Borzystowski, Andrzej Gwiżdż Właściciel: Instytut Odlewnictwa Patent nr 210999

6. „Sposób modyfikacji żeliwa o niskiej zawartości siarki” Twórcy: Edward Guzik, Dariusz Kopyciński Właściciel: Odlewnia Białystok Spółka Akcyjna Patent nr 212966

11 „Żeliwo na elementy pracujące w warunkach zmęczenia cieplnego, sposób obróbki żeliwa na elementy pracujące w warunkach zmęczenia cieplnego oraz zastosowanie żeliwa na elementy pracujące w warunkach zmęczenia cieplnego”

42


Odlewnictwo Współczesne

Twórcy: Andrzej Pytel, Józef Turzyński, Adam Kowalski, Ryszard Ślufarski, Łucja Adamowicz Właściciel: Instytut Odlewnictwa Patent nr 212526 12. „Stop na osnowie żelaza o dużej odporności na ścieranie” Twórcy: Zenon Pirowski, Waldemar Uhl, Leszek Magalas, Jerzy Krawiarz, Adam Kokosza, Leszek Cisło Właścicielami patentu są: Instytut Odlewnictwa, Akademia Górniczo-Hutnicza i Vesuvius Skawina Materiały Ogniotrwałe Sp. z o.o. Patent nr 210981 13. „Zespół napędowy urządzenia hutniczego, zwłaszcza kadziowozu żużlowego” Twórcy: Jan Szymik, Karol Pliczko Właściciel: ZAMET-BUDOWA MASZYN S.A. Prawo ochronne nr 66269

W 2012 roku do ochrony do Urzędu Patentowego zgłoszono następujące wynalazki:

Twórcy: Paweł Darłak, Piotr Długosz, Rudolf Krzyżak P. 401539 Właściciel: Instytut Odlewnictwa

W 2012 roku Instytut Odlewnictwa zgłosił pięć wynalazków do ochrony za granicą: 1.„Sposób wytwarzania odlewów precyzyjnych” – „Method for producing investment castings” Twórcy: Edward Czekaj, Aleksander Karwiński P. 396030 PCT/PL2012/000068 2.„Pasywny kompozytowy pancerz ochronny” – „Composite passive armor protection” Twórcy: Paweł Darłak, Piotr Długosz, Jerzy Sobczak P. 396093 PCT/PL2012/000114

1.„Sposób wykonywania porowatej kształtki kordierytowej” Twórcy: Paweł Darłak, Piotr Długosz, Rudolf Krzyżak P. 401536 Właściciel: Instytut Odlewnictwa

3. „Pasywny kompozytowy pancerz ochronny” – „Composite passive armor protection” Twórcy: Paweł Darłak, Piotr Długosz, Jerzy Sobczak P.396894 PCT/PL2012/000115

2. „Sposób modyfikacji stopów magnezu” Twórcy: Aleksander Fajkiel, Piotr Dudek, Tomasz Reguła, Marzena Lech-Grega, Andrzej Kłyszewski P.401537 Właściciel: Instytut Odlewnictwa, Instytut Metali Nieżelaznych w Gliwicach

4. „Pasywny kompozytowy pancerz ochronny” – „Composite passive armor protection” Twórcy: Paweł Darłak, Piotr Długosz, Jerzy Sobczak P.396895 PCT/PL2012/000116

3.„Sposób wykonywania porowatej kształtki kordierytowej” Twórcy: Paweł Darłak, Piotr Długosz, Rudolf Krzyżak P. 401538 Właściciel: Instytut Odlewnictwa

5. „Pasywny kompozytowy pancerz ochronny” – „Composite passive armor protection” Twórcy: Paweł Darłak, Piotr Długosz, Jerzy Sobczak P.396896 PCT/PL2012/000117

4.„Sposób wykonywania kształtki kordierytowej”

Opracowanie: Janina Marzencka

porowatej

43


Informacja o normach

PN-EN ISO Polskie Normy i polskie dokumenty normalizacyjne opublikowane od stycznia - marca 2013 r. PN-EN 1057+A1:2013 Miedź i stopy miedzi -- Rury miedziane okrągłe bez szwu do wody i gazu stosowane w instalacjach sanitarnych i ogrzewania (gr. cen. R) Zastępuje: PN-EN 1057+A1:2010 Opracowanie: Anna Samek-Bugno

44


Wydarzenia

Spotkania Wizyta Zastępcy Dyrektora Wydziału Informacji, Promocji i Turystyki Miasta ds. Informacji

Wizyta delegacji z firmy Woodward w Instytucie Odlewnictwa

W dniu 9 stycznia 2013 r. w Instytucie Odlewnictwa gościł p. mgr Filip Szatanik, pełniący obowiązki Zastępcy Dyrektora Wydziału Informacji, Promocji i Turystyki Miasta ds. Informacji w Krakowie. W spotkaniu uczestniczył p. mgr Daniel Szymonik wraz z Dyrektorem Instytutu, prof. dr hab. inż. Jerzym J. Sobczakiem. Wizyta zakończyła się zwiedzaniem laboratoriów i zakładów technologicznych Instytutu.

W dniu 21 stycznia 2013 r. w Instytucie Odlewnictwa gościli przedstawiciele firmy Woodward: p. Lars Schlegelmich z Woodward Governor Germany Gmbh z Niemiec oraz p. Pravin Patel, reprezentujący filię Woodward Rockford, USA. W spotkaniu dotyczącym możliwości ewentualnej współpracy uczestniczyli: pracownicy Centrum Projektowania i Prototypowania – inż. Stanisław Pysz, mgr inż. Marcin Małysza, dr inż. Zbigniew Pączek oraz Pełnomocnik Dyrektora ds. Kontaktów z Przemysłem, mgr inż. Marek Kranc. Spotkanie prowadził Dyrektor Instytutu, prof. dr hab. inż. Jerzy J. Sobczak. Po medialnej prezentacji Instytutu, firmy Woodward - filia w Niemczech i ożywionej dyskusji, wizyta zakończyła się zwiedzaniem laboratoriów i zakładów technologicznych Instytutu.

45


Odlewnictwo Współczesne

Wręczenie listów gratulacyjnych od Prezydenta Miasta Krakowa Miło nam poinformować, że w dniu 23 stycznia 2013 roku Dyrektor Instytutu Odlewnictwa, Pan Prof. Jerzy J. Sobczak, otrzymał od Pana Filipa Szatanika, Zastępcy Dyrektora Wydziału Informacji, Promocji i Turystyki Miasta Krakowa, działającego w imieniu i z upoważnienia Prezydenta Miasta Krakowa, Pana Prof. Jacka Majchrowskiego osobisty list gratulacyjny Prezydenta Miasta podpisany w związku z przyznaniem Prof. Jerzemu J. Sobczakowi Nagrody Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego w kategorii badań na rzecz rozwoju gospodarki oraz list z informacją o objęciu patronatem honorowym Prezydenta Miasta przygotowywanej w Instytucie Odlewnictwa publikacji pt. „Pomniki i rzeźby Stołecznego Królewskiego Miasta Krakowa". W spotkaniu uczestniczył Prezes Zarządu Głównego Stowarzyszenia Technicznego Odlewników Polskich, mgr Tadeusz Franaszek oraz mgr Daniel Szymonik.

Podpisanie Memorandum of Understanding W dniu 15 lutego 2013 r. odbyło się spotkanie, w którym uczestniczyli prof. Jerzy Lis, dziekan Wydziału Inżynierii Materiałowej i Ceramiki AGH, prof. Paweł Zięba, dyrektor Instytutu Metalurgii i Inżynierii

46

Materiałowej im. Aleksandra Krupkowskiego PAN oraz prof. Ehrenfried Zschech z Fraunhofer Institute for Nondestructive Testing IZFP, Dresden Branch. Gospodarzem był dyrektor Instytutu, prof. Jerzy J. Sobczak, który w trakcie zebrania przedstawił i omówił strukturę i zakres działalności Instytutu Odlewnictwa, jako wiodącej jednostki naukowo-badawczej branży odlewniczej, funkcjonującej w ramach Centrum Polskiego Odlewnictwa. Po zwiedzeniu laboratoriów, uczestnicy spotkania podpisali list intencyjny (Memorandum of Understanding), dotyczący współpracy w zakresie inżynierii materiałowej i metalurgii, w szczególności metod szybkiego prototypowania, badań wysokotemperaturowych i kompleksowych badań materiałowych, w tym badań nieniszczących.


Odlewnictwo Współczesne

XX Jubileuszowa Giełda Wynalazków, w Warszawie W dniach 5-7 lutego 2013 r. Instytut Odlewnictwa wziął udział w XX Jubileuszowej Giełdzie Wynalazków, która odbyła się w Centrum Nauki Kopernik w Warszawie. Giełda Wynalazków, zorganizowana przez firmę Eurobusiness-Haller z Katowic oraz Stowarzyszenie Polskich Wynalazców i Racjonalizatorów z Warszawy, została objęta patronatem Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Minister Jacek Guliński (MNiSW) wręczył dyplomy wynalazcom, którzy w ubiegłym roku zdobyli złote medale z wyróżnieniem na międzynarodowych targach wynalazczości. Instytut Odlewnictwa wraz z Konsorcjum PANCERMET otrzymał Dyplom za „Pasywny kompozytowy pancerz ochronny".

47


Z historii odlewnictwa...

ODLEWANE POMNIKI SMOKA WAWELSKIEGO I PSA DŻOKA W KRAKOWIE CAST STATUES OF THE WAWEL DRAGON AND DOG DŻOK IN THE CITY OF CRACOW Jacek Krokosz, Rafał Pabiś, Zdzisław Żółkiewicz Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

STRESZCZENIE Przedstawiono historię powstania dwóch krakowskich odlewanych pomników – Smoka Wawelskiego oraz Psa Dżoka. Zwrócono uwagę na inne pomniki psów znajdujące się w różnych miastach świata. Podano niektóre interesujące fakty z nimi związane. ABSTRACT The history of the creation of two cast statues located in Krakow is described, stating a few interesting facts. Attention was drawn to other statues of dogs located in different cities around the world. Some relevant data were also given. Wstęp Kraków jest jednym z miast Polski, w którym pomimo wielu wojen, rekwizycji, klęsk żywiołowych itp. zachowała się duża liczba zabytków, w tym nas szczególnie interesujących zabytków odlewnictwa. Rodzaj tych odlewów jest bardzo szeroki i to zarówno pod względem treści, formy, wymiarów gabarytowych, jak i zastosowanych materiałów. Liczne dzwony, tablice okolicznościowe i nagrobne, pomniki, kraty ozdobne, lufy armatnie, chrzcielnice z brązu, kropielnice z „cyny" itd. to wspaniałe przykłady dawnego odlewnictwa.

48

Chcąc przybliżyć Państwu tematykę odlewnictwa artystycznego i nawiązać do wielowiekowych tradycji tego zawodu w Krakowie, zapraszamy do poznania niektórych wspaniałych odlewów znajdujących się w Grodzie Kraka, to jest Stołecznym Królewskim Mieście Krakowie. Szczególnym powodzeniem wśród odwiedzających Kraków cieszą się zwłaszcza dwa pomniki, które chcemy tu przedstawić – Smoka Wawelskiego oraz Psa Dżoka. Pomnik Smoka Wawelskiego U podnóża zamku, w wapiennej skale, od strony królowej polskich rzek - Wisły znajduje się wyjście z jaskini zwanej Smoczą Jamą, w której to według legendy mieszkał straszny smok. Potwór ten porywał bydło, mordował ludzi, a śmiałków, którzy chcieliby się z nim zmierzyć znikąd nie widać było. Pewnego dnia do ówcześnie rządzącego Księcia Kraka zgłosił się młody szewc, który zobowiązał się zgładzić straszną bestię. Jak głosi, legenda uszył on wielki wór z owczych skór, wypełniony siarką i podrzucił w okolice Smoczej Jamy, który głodny smok wkrótce zjadł. Duża ilość siarki we wnętrznościach spowodowała wielkie pragnienie. Smok zbliżył się do Wisły i pił wodę z niej i pił, aż wreszcie pękł. W ten


Odlewnictwo Współczesne

to sposób Kraków pozbył się straszliwego potwora, a książe Krak w nagrodę oddał szewczykowi swą córkę za żonę. W XVII w. znajdował się w Smoczej Jamie dobrze prosperujący szynk z którego dochód przeznaczano na opłatę służby zamkowej. W 1972 r., dla upamiętnienia tej pięknej legendy, nieopodal wyjścia ze Smoczej Jamy umieszczono odlany z brązu pomnik smoka, w którego wnętrzu zamontowana jest instalacja gazowa na gaz ziemny, pozorująca zianie ogniem. Smok Wawelski jest wielką atrakcją naszego miasta i cieszy się wielkim powodzeniem, szczególnie wśród dzieci. Autorem odlanej z brązu rzeźby jest znany krakowski artysta, Bronisław Chromy.

Pomnik Dżoka Żegnając piękną, starą, krakowską legendę i podwawelskiego smoka, opowiedzmy o innej pochodzącej z czasów współczesnych legendzie Krakowa, o tzw. psiej wierności. Tym razem przytoczmy niektóre fakty związane z pomnikiem szczególnym, pomnikiem, jakim mogą poszczycić się tylko niektóre miasta w świecie. W 2001 r. postawiono nieopodal Wawelu Pomnik Dżoka – psa, którego pomnik zwany jest przez krakowian „Pomnikiem Psiej Wierności”. Pomnik ten powstał – mimo początkowego braku przychylności władz miasta, dzięki zaangażowaniu wielu organizacji (m.in. Towarzystwa Opieki nad Zwierzętami i ogólnopolskich mediów, mających siedzibę w Krakowie) oraz znanych osób (m.in. Zbigniewa Wodeckiego, Jerzeg Połomskiego, Krzysztofa Piaseckiego czy Krzysztofa Cugowskiego), a także wielu mieszkańców Krakowa

Rys. 1. Pomnik Smoka Wawelskiego w Krakowie Fig. 1 Statue of the Wawel Dragon in Cracow

49


Odlewnictwo Współczesne

Okoliczni mieszkańcy ponownie zaczęli go dokarmiać i zbudowano mu budę. Jedyną z osób, którą obdarzył zaufaniem po kilku miesiącach „znajomości” była starsza pani, z którą pewnego wieczoru poszedł do domu. Niestety po siedmiu latach nowa właścicielka zmarła, a pies musiał opuścić swój nowy dom. Niedługo potem ślad po nim zaginął. Jak się okazało, zginął pod kołami pociągu na jednej z podkrakowskich stacji PKP (Kraków – Swoszowice). Nie wnikając zbytnio w szczegóły tej wzruszającej historii i losów zwierzęcia, można przyjąć, że powstała kolejna „legenda” Krakowa. Na kamiennym postumencie umieszczono odlew, przedstawiający psa chronionego przez dłonie ludzkie. Sam motyw pomnika ma swą symbolikę i wyraża miłość człowieka do zwierząt. Napis na pomniku głosi:

Rys. 2. Pomnik Dżoka umiejscowiony nieopodal Wawelu w Krakowie Fig. 2 Statue of dog Dżok located near the Wawel Castle in Cracow

Historia związana z powstaniem tego obiektu jest bardzo wzruszająca i jest doskonałym przykładem psiej wierności. Właściwie do dziś nie wiadomo dokładnie, jaki był los psa o imieniu Dżok, którego pomnik wpisał się na stałe w historię Krakowa. Istnieje hipoteza, że podczas, być może, spaceru ze swym panem w okolicach Mostu Grunwaldzkiego nagle pies pozostał sam. Jak wynika z domysłów okolicznych mieszkańców Krakowa, właściciel zasłabł i wezwane pogotowie ratunkowe zabrało go do szpitala, gdzie zmarł. Wierny towarzysz czekał na swego pana, licząc wciąż, że się pojawi. Krakowianie przez rok dokarmiali go i próbowali nakłonić do zmiany miejsca „zamieszkania”, lecz pies wciąż liczył na powrót swego pana. Pomimo protestów niektórych krakowian, podjęto nawet próbę umieszczenia zwierzęcia w schronisku dla zwierząt, z którego udało mu się uciec. Pies powrócił na swe dawne miejsce, gdzie nadal oczekiwał na swego właściciela.

50

PIES DŻOK NAJWIERNIEJSZY Z WIERNYCH SYMBOL PSIEJ WIERNOŚCI PRZEZ ROK /1990–1991/ OCZEKIWAŁ NA RONDZIE GRUNWALDZKIM NA SWEGO PANA, KTÓRY W TYM MIEJSCU ZMARŁ. Pod spodem na tablicy umieszczono napis tej samej treści przetłumaczony na język angielski. Pomnik posiada jeszcze odlewaną tablicę informującą: POMNIK POWSTAŁ Z INICJATYWY KRAKOWSKIEGO TOWARZYSTWA OPIEKI NAD ZWIERZĘTAMI I RED. ALINY BUDZIŃSKIEJ. POMNIK UFUNDOWALI: WIESŁAW NOWAK JANUSZ CHMURA JERZY GAJEWSKI AGENOR JAN GAWRZYAŁ AUTOR POMNIKA: BRONISŁAW CHROMY Z tyłu pomnika umieszczono odlewaną skrzynkę z napisem: DATKI DLA BEZDOMNYCH ZWIERZĄT Odlany z brązu pomnik jest również dziełem Bronisława Chromego.


Odlewnictwo Współczesne

Opisany powyżej pomnik nie jest jedynym tego typu pomnikiem na świecie. Innym przykładem upamiętniającym prawdziwą historię bardzo silnej więzi łączącej człowieka i zwierzę jest umieszczony na stacji kolejki Shibuya w Tokio (Japonia) pomnik psa Hachikō, urodzonego w 1923 r. w Akicie - psa, który znalazł miejsce w sercu wielu Japończyków. Przywieziony do Tokio w 1924 r. przez profesora miejscowego uniwersytetu Hidesaburō Ueno wiernie towarzyszył mu codziennie do i z pracy, oczekując na niego na stacji kolejki podmiejskiej przez niecałe 2 lata. W 1925 r. profesor nie wrócił z pracy, gdzie zmarł nagle. Pies Hachikō nadal codziennie czekał na niego na stacji, pojawiając się tam przed przyjazdem wieczornego pociągu przez następne 10 lat. Okoliczni mieszkańcy prznosili mu codziennie pożywienie. W dniu 8 marca 1935 r. „udał się na spotkanie ze swym Panem” dokładnie w miejscu, gdzie widział go po raz ostatni. Ludzi w uznaniu jego wierności postanowili postawić mu pomnik. W 1934 r. powstał pomnik z brązu, który zaprojektował znany japoński artysta Ando Teru. Pomimo że pierwszy pomnik przetopiono w czasie II wojny światowej to o Hachikō nie zapomniano. W 1984 r. specjalne zgromadzenie zleciło Ando Tekieshemu, synowi poprzedniego autora, odlanie kopii pomnika i ustawienie jej na poprzednim miejscu.

Warto wspomnieć, że zarówno pomnik Dżoka, jak i Hachikō to nie jedyne obiekty tego typu na świecie. Są wśród nich inne pomniki wykonane z różnych tworzyw i tak w: - Edynburgu (Wielka Brytania) znajduje się pomnik upamiętniający skye-teriera, który przez 14 lat odwiedzał grób swego pana, - Nome (USA), miasto związane z dwoma słynnymi dorocznymi wyścigami psich zaprzęgów (Maraton Johna Beargrease'a, o długości 100, 190 i 500 mil i nieco krótszy, 408 mil mierzący wyścig All Alaska Sweepstakes. Pomnik w Nome upamiętnia psy, które w 1925 r. z oddalonego o 1000 mil szpitala w Anchorage, w 39 godzin dowiozły szczepionkę, ratując życie kilkunastu dzieci chorych na dyfteryt. Liderem psiego zaprzęgu był pies o imieniu Balto, którego pomnik z brązu ustawiono w mieście na znak pamięci tego wydarzenia.

Rys. 4. Pomnik psa Balto w Nome (USA) [4] Fig. 4 Statue of dog Balto in Nome (USA) [4] - Arras (Francja)

Rys. 3. Pomnik Hachikō w Tokio na stacji kolejki Shibuya [1, 2, 3] Fig. 3 Statue of Hachikō at the Shibuya train station in Tokyo [1,2,3]

tu znajduje się (jako atrakcja turystyczna) pomnik Brutusa, XIV-wiecznego protoplasty owczarków francuskich z Brie, briardów. Brutus ponoć stanął do ordaliów (pojedynku zwanego Sądem Bożym) z zabójcą swego pana zakutym, w kolczugę rycerzem, uzbrojonym w miecz i wygrał, - Paryżu (Francja) stoi także inny pomnik słynnego psa-ratownika z alpejskiej Prze-

51


Odlewnictwo Współczesne

łęczy św. Bernarda o imieniu Barry, - Moskwie (Rosja) wystawiono całkiem okazały pomnik Łajki – pierwszego psa w kosmosie, - Rottweil (Niemcy) postawiono obelisk rottweilera- psa który przyczynił się do rozsławienia nazwy miasta, pomnik został odlany z brązu.

Rys. 5 Pomnik psa Rottweilera w miejscowości Rottweil [5] Fig. 5 Statue of Rottweiler Dog in the city of Rottweil [5]

- Tokio (Japonia) stoi pomnik 15 psów akita-inu, które przez 3 lata czekały na japońskich polarników, którzy w 1957 roku musieli przerwać wyprawę na Biegun Południowy i nie mogli wziąć psów ze sobą, - Nowym Jorku (USA) odsłonięto w ubiegłym roku pomnik szkockiego teriera prezydenta Roosa velta imieniu Fala, - Dorset (Wielka Brytania) stoi pomnik greyhounda, charta angielskiego o imieniu Wildorn, który wsławił się trzykrotnym wygraniem najważniejszych wyścigów w Wielkiej Brytanii. Zarówno pomnik Dżoka, jak i Hachikō, a także inne wymienione pomniki są na stałe wpisane w historię wspomnianych . Literatura 1.http://pl.wikipedia.org/wiki/ Hachik%C5%8D 2. http://www.gojapango.com/tokyo/shibuya_hachiko_statue.htm 3. http://www.gojapango.com/tokyo/shi-

52

buya_hachiko_statue.htm 4.http://pl.wikipedia.org/wiki/ Nome_%28Alaska%29 5.http://www.waymarking.com/waymarks/WMA6XN_Rottweiler_Dog_Rottweil_Germany_BW


Publikacje

Wydawnictwa:

Wpływ dodatków stopowych na wysokotemperaturowe właściwości ciekłych stopów niklu oraz ich oddziaływanie wzajemne z wybranymi tlenkami metali

Natalia Sobczak: Wpływ dodatków stopowych na wysokotemperaturowe właściwości ciekłych stopów niklu oraz ich oddziaływanie wzajemne z wybranymi tlenkami metali

Foundry Research Institute

Instytut Odlewnictwa

SBN 987-83-88770-72-2

www.iod.krakow.pl

Praca stanowi syntetyczny opis wyników uzyskanych w ramach realizacji projektu badawczego własnego Nr NN507 450634 i finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego i realizowanego w Instytucie Odlewnictwa w Krakowie w latach 20082011. Celem naukowym projektu było opracowanie teoretycznych podstaw sterowania procesem wysokotemperaturowego oddziaływania wzajemnego pomiędzy stopami niklu w stanie ciekłym i ciekło-stałym a wybranymi materiałami ceramicznymi na bazie tlenków metali. Zakres prac projektu obejmował metodologiczne, naukowe i praktyczne aspekty zjawisk wysokotemperaturowych, występujących w procesach ciekło-fazowych wytwarzania wyrobów ze stopów niklu i ich łączenia z różnorodnymi materiałami. PrzedISBN 978-83-88770-72-2 miotem badań były następujące grupy materiałów: 1) czysty nikiel i jego podwójne stopy z Cr, W, Co i Al jako głównymi dodatkami stopowymi, stosowanymi do wytwarzania superstopów niklu oraz przemysłowy stop Inconel 740; 2) czysty Al, jako materiał odniesienia, ze względu na szerokie stosowanie aluminium jako dodatku stopowego w przemysłowych stopach niklu oraz wysoką reaktywność Al względem wielu tlenków metali; 3) tlenki proste na bazie układu podwójnego Me-O typu MeO: MgO, Al2O3, Y2O3, ZrO2; 4) tlenki na bazie układów potrójnych typu MexAlyOz: MgAl2O4, YAlO3 i Y2Al5O12 Mg2SiO4. Natalia Sobczak

Wpływ dodatków stopowych na wysokotemperaturowe właściwości ciekłych stopów niklu oraz ich oddziaływanie wzajemne z wybranymi tlenkami metali

Instytut Odlewnictwa

Foundry Research Institute

Praca zbiorowa pod red. Andrzeja Pytla: NOWOCZESNE TWORZYWA ODPORNE NA ZMĘCZENIE CIEPLNE. CZĘŚĆ I: ZAGADNIENIA BADAWCZE Prezentowana monografia przedstawia wyniki fragmentu realizowanego, w ramach Programu Innowacyjna Gospodarka 2007-2013, projektu pt. „Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne", współfinansowanego przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego. Na wstę-

53


Odlewnictwo Współczesne

pie monografii przedstawiono ogólne założenia projektu oraz charakterystykę i zastosowanie żeliwa z grafitem wermikularnym, jako nowoczesnego materiału konstrukcyjnego odpornego na zmęczenie cieplne, które jest przedmiotem badań w projekcie. Zaprezentowano m.in.: badania wpływu parametrów technologicznych na właściwości odlewów pracujących w zmiennym polu temperatur; komputerową symulację naprężeń w dużych odlewach pracujących w warunkach cyklicznych zmian temperatury; badania pokryć na formy i rdzenie mające zastosowanie przy wykonywaniu odlewów ze stopów miedzi w kokilach żeliwnych; nowoczesną aparaturę do wykonywania badań w ciekłym metalu, w tym: system pomiaru zawartości ISBN 978-83-88770-81-4 wodoru, tlenu, analizy termicznej. Priorytetowym zagadnieniem przedstawionym w monografii jest opracowanie - na podstawie założeń projektowych Instytutu Odlewnictwa - urządzenia do badania zmęczenia cieplnego stopów żelaza, a głównie różnych odmian żeliwa. K. Regulski, S. Kluska-Nawarecka: KNOWLEDGE INTEGRATION COMPUTER TOOLS AND ALGORITHMS IN THE IMPROVEMENT OF THE PRODUCTION PROCESSES OF CAST-STEEL CASTINGS

ISBN 978-83-88770-84-5

54

Monografia wypełnia lukę w krajowym piśmiennictwie naukowo-technicznym udostępniając nowe zdobycze z zakresu modelowania i tworzenia systemów z wykorzystaniem algorytmów sztucznej inteligencji dla doskonalenia procesów technologicznych. Książka mimo. że stanowi rozprawę naukowa na znaczącym wysokim poziomie prezentującą wartościowe oryginalne koncepcje autorów wyróżnia się również walorami dydaktycznymi, co jest wynikiem dobrze usystematyzowanej treści, jasności sformułowań i bogatej dobrze dobranej ilustracji. Dzięki temu ma ona dużą wartość zarówno teoretyczną, jak i praktyczna w zakresie doskonalenia procesów odlewniczych, a oprócz tego dydaktyczną ukazując w sposób bardzo przystępny metody tworzenia algorytmów sztucznej inteligencji dla doskonalenia różnych procesów.


Odlewnictwo Współczesne - Polska i Świat