Issuu on Google+

ODLEWNICTWO WSPÓŁCZESNE POLSKA I ŚWIAT MODERN FOUNDRY POLAND AND THE WORLD

4/2013 ISSN 1898-7257

GAZ ŁUPKOWY – POTENCJALNE MOŻLIWOŚCI ZMNIEJSZANIA KOSZTÓW PRODUKCJI, A TAKŻE SZANSA ROZSZERZENIA RYNKU ODBIORCÓW ODLEWÓW DYMARKI ŚWIĘTOKRZYSKIE– FESTIWAL NAUKI Informacja naukowo-techniczna


Kwartalnik naukowo-techniczny Rocznik 6, nr 4/2013 BADANIA I STUDIA

STUDIES AND RESEARCH

Gaz łupkowy – potencjalne możliwości zmniejszania kosztów produkcji, a także szansa rozszerzenia rynku odbiorców odlewów.................6

Shell gas – potential possibility to reduce of manufacturing costs and chance to extend the market for casting users............................6

INFORMACJA NAUKOWO-TECHNICZNA.......................................................18

SCIENTIFIC AND TECHNICAL INFORMATION..............................................18

Ekspresowa informacja naukowo-techniczna z wybranych czasopism............................40

Express scientific and technical information from selected journals.............................40

INFORMACJA PATENTOWA...............44

PATENT INFORMATION...................44

WYDARZENIA.................................47

EVENTS...........................................47

Z HISTORII ODLEWNICTWA

FROM THE HISTORY OF FOUNDING

Dymarki Świętokrzyskie – Festiwal Nauki.....50

Dymarki Świętokrzyskie – Science Festival..50

INFORMACJA O UZYSKANYCH PROJEKTACH PATENTOWYCH PRZEZ INSTYTUT ODLEWNICTWA...................56

INFORMATION ABOUT PROJECTS OF PATENT..............................................56


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


S erdeczne życzenia: Spokoju, rodzinnej atmosfery w aurze wzajemnego zrozumienia, sukcesów zawodowych oraz wszelkiej pomyślności w rozwiązywaniu codzie nnych małych i dużych problemów, a także realizacji ambitnych wyzwań w nadchodzącym Nowym Roku 2014 życzy Redakcja


Badania i studia

GAZ ŁUPKOWY – POTENCJALNE MOŻLIWOŚCI ZMNIEJSZANIA KOSZTÓW PRODUKCJI, A TAKŻE SZANSA ROZSZERZENIA RYNKU ODBIORCÓW ODLEWÓW SHELL GAS – POTENTIAL POSSIBILITY TO REDUCE OF MANUFACTURING COSTS AND CHANCE TO EXTEND THE MARKET FOR CASTING USERS Jerzy Tybulczuk Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

Streszczenie W artykule, przedstawiając znaczenie odlewu we współczesnym przemyśle, podkreślono znaczenie energii w odlewnictwie metali oraz omówiono szanse na uzyskanie tańszej energii dla polskiego odlewnictwa związane z poszukiwaniem i eksploatacją gazu łupkowego. Przedstawiono również możliwości otwierające się przed odlewniami jako potencjalnymi dostawami odlewów dla urządzeń stosowanych do wydobycia gazu łupkowego. Abstrakt At the paper, presenting importance of casting in contemporary industry special attention was paid on the importance of energy in the metal casting industry. Discussed the chance for less expensive energy connected with exploration and exploitation of the shell gas, as well presented the chance for Polish foundries as potential castings supplier for facilities and equipment used in the shell gas industry. Wprowadzenie Wzrost wydobycia gazu łupkowego w świecie, szczególnie w USA, który spowodował olbrzymi wzrost konkurencji wśród dostawców gazu, prowadzi i prawdopodobnie nadal będzie prowadził do radykalnej obniżki jego cen. Nie trudno sobie wyobrazić, jakie to może mieć znaczenie nie tylko dla gospodarstw domowych, ale także dla dalszego rozwoju i konkurencyjności energochłonnych gałęzi przemysłu, w których koszty energii mają duży wpływ na koszt produkcji. Do takich gałęzi z pewnością należy przemysł odlewniczy. Odlewnictwo, jedna z najstarszych w dziejach ludzkości technik wytwarzania metalowych przedmiotów i nadawania im nawet najbardziej skomplikowanych kształtów z wykorzystaniem topienia i wlewania ciekłego metalu do odpowiednio przygotowanej formy, także i w czasach obecnych należy do powszechnie stosowanych technik. Wystarczy podkreślić, że w 90% wytwarzanych maszyn i urządzeń stosowane są komponenty odlewane, często decydujące o ich walorach użytkowych. W czołówce krajów najbardziej rozwiniętych pod względem gospodarczym i przemysłowym – USA, Japonia, Niemcy,


Odlewnictwo Współczesne

Francja, odlewnictwo zaliczane jest do branż strategicznych. Jednakże dla wielu działaczy gospodarczych, a także niektórych naukowców, w tym także w Polsce, odlewnictwo kojarzone jest z szeroko pojętą metalurgią i hutnictwem. Należy podkreślić, że poza fazą przygotowania ciekłego metalu, którą w tych branżach i w odlewnictwie można by traktować podobnie, to faza nadawania kształtu i obróbki pozapiecowej ciekłego metalu jest zdecydowanie różna. W odlewnictwie praktycznie nie ma ograniczeń w zakresie uzyskiwania elementów o nawet najbardziej skomplikowanych kształtach, czego nie można uzyskać przy stosowaniu innych technik przetwarzania metalu, takich jak: kucie, spawanie, tłoczenie, prasowanie, czy też obróbka mechaniczna. W wielu przykładach, poza argumentami technicznymi (kształt i masa), również względy ekonomiczne przemawiają na rzecz wykorzystywania odlewów. Wybrany przykład opłacalności wytwarzania elementów odlewanych w relacji do wykonywanych drogą obróbki mechanicznej przedstawia rysunek 1.

Rys. 1. Schemat porównania kosztów elementów odlewanych i wykonanych przez obróbkę mechaniczną [1]

Należy podkreślić, że do wytwarzania odlewów, a szczególnie do wytapiania metali i stopów odlewniczych − potrzebne są znaczące ilości energii. Według informacji amerykańskich przeciętny zakład odlewniczy w USA, zużywa rocznie taką ilość energii, jaka odpowiada jej zużyciu przez 100 domów mieszkalnych [1, 2]. Główne procesy odlewnicze zużywające energię, to: topienie metali, wytwarzanie form i rdzeni, obróbka cieplna i obróbka wykończeniowa odlewów. Na rysunku 2 przedstawiono, dla przykładu, zużycie energii w odlewni żeliwa.

Rys. 2. Zużycie energii w odlewni żeliwa [3]

7


Odlewnictwo Współczesne

Zużycie nośników energii w odlewniach stosujących różne metody topienia Dla przykładu podział zużycia energii w odlewniach francuskich przedstawiono na poniższych rysunkach (rys. 3).

Rys. 3. Zużycie energii w odlewniach stopów żelaza i metali nieżelaznych we Francji [4]

Jak wielokrotnie podkreślano przemysł odlewniczy należy do branż energochłonnych szczególnie w obszarach związanych z wytapianiem metali (około 60% całkowitej energii zużywanej w procesie produkcji). Również w zakresie kosztów wytwarzania, koszt energii stanowi trzeci co do wielkości udział w całkowitych kosztach produkcji i z oczywistych względów, takich jak: poziom stosowanych technologii, wielkość produkcji, wydajność itp. udział ten jest różny w różnych odlewniach i waha się w granicach ok. 8–20% kosztów ogólnych. Koszty produkcji, a co za tym idzie ceny odlewów mają istotne znaczenie w narastającym obecnie procesie globalizacji. Strukturę kosztów produkcji odlewów w wybranych krajach świata oraz w Polsce przedstawiono na rysunku 4.

Rys. 4. Struktura kosztów produkcji odlewów w Polsce i w wybranych krajach świata [5]

8


Odlewnictwo Współczesne

Rys. 5. Struktura kosztów (odlewy dla motoryzacji wykonywane w odlewniach niemieckich, % udziału kosztów produkcji) [5]

Przytoczone informacje potwierdzają, że odlewnictwo należy do branż przemysłowych o stosunkowo wysokim udziale kosztów materiałów i energii w procesach produkcyjnych, z drugiej jednak strony, odlewy są niezbędne jako komponenty wielu maszyn i urządzeń stosowanych w gospodarce każdego rozwiniętego kraju. Na tle przybierającego na sile kurczenia się zasobów materiałów i energii oraz rosnącej konkurencji na świecie, a także coraz większych wymagań i ograniczeń, producenci odlewów poddawani są coraz większej presji. Presja obniżki cen wywierana na odlewnie przez odbiorców, w tym przez wiodący przemysł motoryzacyjny, zmusza je do optymalizacji kosztów wytwarzania – w tym kosztów materiałów i energii, poczynając od zakupów przez produkcję a na odzysku odlewów kończąc. Uwzględniając członkostwo Polski w Unii Europejskiej, należy oczekiwać, że presja na polskie odlewnie w aspekcie optymalizacji kosztów będzie dalej rosła i tylko te odlewnie, które będą na bieżąco analizować i porównywać z konkurentami swoje koszty i powodować ich obniżanie, będą miały szanse utrzymać się na wymagającym, konkurencyjnym rynku europejskim. W celu zapewnienia odlewniom konkurencyjności, biorąc również pod uwagę systematycznie rosnące ceny energii konieczne jest ograniczenie jej zużycia, obejmujące następujące czynniki: oszczędność energii przez racjonalne jej wykorzystanie, zwiększenie udziału tańszych nośników energii, szersze wykorzystanie energii odpadowej, a także, co jest niezwykle istotne – wybór technologii i procesów najbardziej korzystnych z punktu widzenia ich energochłonności, wydajności i jakości. Kierując się względami ekonomicznymi należy uwzględnić ewolucję cen energii wykazującą na ogół tendencje wzrostowe (główne powody, to: wyczerpywanie się źródeł energii, koszty produkcyjne energii itp.), a w niektórych przypadkach występują również tendencje spadkowe czego przykładem jest zdecydowany spadek cen gazu z 320 USD za 1000 m3 w 2008 roku przed uruchomieniem przemysłowej produkcji gazu łupkowego do 68 USD za 1000 m3 w roku 2012 w USA związane z wzrastającym wydobyciem i eksploatacją złóż gazu łupkowego. Czy gaz łupkowy jest również szansą dla polskiego odlewnictwa? Odkrycie złóż gazu łupkowego w Polsce rozbudziło nadzieje społeczeństwa na znaczącą poprawę sytuacji energetycznej, zarówno dla gospodarstw domowych, jak i odbiorców przemysłowych. Począwszy od 2011 roku pojawiające się w mediach informacje o olbrzymich zasobach (ok. 5,3 bln m3) w miarę upływu czasu stawały się mniej optymistyczne (ok. 1 bln m3), a obecnie nie ma praktycznie wyników rzeczywistych badań potwierdzających realną wartość tych zasobów. Niemniej wiadomo, że zasoby gazu łupkowego w Polsce są obecne (rys. 6) i niezależnie od rzeczywistej wielkości jego wydobycie stanowi niepowtarzalną szansę dla naszego kraju.

9


Odlewnictwo Współczesne

Rys. 6. Rozmieszczenie złóż gazu łupkowego [6]

Na marginesie warto przypomnieć jak wygląda problem gazu łupkowego w świecie. Gaz w USA Międzynarodowa Agencja Energetyki w opublikowanym raporcie pt. „Golden Rules of Golden Age of Gas” podkreśla, że eksploatacja niekonwencjonalnych złóż gazu jest kluczem do „złotego wieku gazu”, pod warunkiem jednak, że rządy i wszyscy zainteresowani wydobyciem gazu łupkowego będę pamiętać, że wzrost produkcji gazu z tych źródeł będzie realizowany przy przestrzeganiu reguł ochrony środowiska. Według szefowej MAE Marii van der Hoeven, technologie i wiedza jak wydobywać gaz z niekonwencjonalnych złóż, mogą zatrzymać się w pół drogi bez odpowiedniego podejścia do obaw ludzi i zastrzeżeń ekologicznych. Gaz łupkowy przyniósł korzyści gospodarce USA i może być ważną częścią bilansu energetycznego UE, ale dalsze poszukiwania łupków w Europie muszą uwzględnić opinie obywateli – wynika z wypowiedzi Andrei Stachinescu z dyrekcji generalnej Komisji Europejskiej ds. Energii. Stachinescu przyznała, że produkcja gazu z łupków w USA wzrosła o 20% w ostatnich siedmiu latach, co doprowadziło do zmniejszenia przez ten kraj importu gazu LNG i obniżenia jego cen. Zasugerowała też możliwość importu gazu z USA, pod warunkiem, że dojdzie do porozumienia handlowego z UE. Amerykańskiej gospodarce gaz daje wiele korzyści i czyni ją bardziej konkurencyjną, wywierając presję na europejski przemysł. W podobnym tonie wypowiedział się

10


Odlewnictwo Współczesne

Komisarz UE ds. Energii Günter Oettinger, chwaląc politykę energetyczną USA i wydobywanie przez Amerykanów gazu z łupków. Przypomniał też, że w Europie cena gazu jest czterokrotnie wyższa niż w USA (GW – Financial Deutchland). Z prognozy P.A. Tanguy z koncernu naftowego Total, przedstawionej na IV Europejskim Kongresie Gospodarczym w Katowicach, wynika, że w latach 2010−2030 udział gazu w globalnej strukturze produkcji energii wzrośnie kosztem ropy naftowej i węgla. Będzie to miało miejsce przy wzroście liczby ludności i wzroście rozwoju gospodarczego generującego coraz większy popyt na energię. Stany Zjednoczone już wkrótce będą wielkim eksporterem tego błękitnego surowca. Powstają plany budowy nowych terminali do skraplania gazu i przebudowy już istniejących. W 2020 roku USA może eksportować nawet 190 mld m3 gazu rocznie, czyli czternastokrotnie więcej niż wynosi zapotrzebowanie takiego kraju jak Polska. Po tym, jak w USA odkryto ogromne ilości gazu łupkowego zdecydowano, że gaz z Alaski w postaci skroplonej będzie przeznaczany na rynki azjatyckie. Zagospodarowanie złóż gazu w rejonie North Slope pochłonie od 45 do 65 mld USD, a jednym z elementów inwestycji będzie budowa największego na świecie terminalu LNG. Zgodnie z pierwszymi planami mający powstać terminal rocznie może wyeksportować 15-18 mln m3 gazu. Gaz w Unii Europejskiej W Unii Europejskiej widoczna jest coraz większa polaryzacja opinii na temat wydobycia gazu łupkowego, a linia podziału zależy od możliwych alternatyw. Przeciwnikami wydobycia gazu łupkowego są Francja, Bułgaria, a także Rumunia. W krajach tych wprowadzono zakaz szczelinowania hydraulicznego, czyli jedynej praktycznej metody umożliwiającej eksploatację gazu ze złóż łupkowych. Stanowiska przeciwne wobec eksploatacji złóż łupkowych amerykański analityk z branży paliwowej Raul Thomson tłumaczy interesem własnym tych krajów. W przypadku Francji wydobycie gazu ze złóż łupkowych mogłoby być bezpośrednim zagrożeniem dla energetyki jądrowej, pokrywającej w 80% zapotrzebowanie Francji na energię elektryczną. Niebagatelną rolę w postawie Francji na arenie międzynarodowej odgrywa również fakt, że jest ona także dużym eksporterem technologii jądrowej. Sprzeciw w Bułgarii ma w większym stopniu charakter społeczny i wynika głównie z faktu prawdopodobnego wystąpienia złóż gazu łupkowego w obszarach nadmorskich. Taka lokalizacja z pewnością rodzi obawy o przyszłość branży turystycznej, która jest jedną z głównych gałęzi tamtejszej gospodarki. Postawy negatywne wynikają również z silnych sentymentów wobec Rosji, która w eksploatacji gazu łupkowego upatruje główne zagrożenie dla swojej dominującej pozycji największego eksportera gazu do krajów Unii Europejskiej ze swoich konwencjonalnych złóż na Syberii. Inne są z kolei powody braku prac nad gazem łupkowym w krajach skandynawskich. W przypadku Norwegii znacznie udokumentowane posiadane i eksploatowane złoża konwencjonalne powodują brak zainteresowania inwestowaniem w gaz łupkowy. Z kolei Szwecja jako pionier wprowadzania najwyższych standardów ekologicznych upatruje w eksploatacji gazu łupkowego zagrożenie dla ochrony środowiska naturalnego. Krajem, który dotychczas nie prezentuje jednoznacznego stanowiska w sprawie gazu łupkowego, są Niemcy. Rząd Niemiec, stawiając ostre warunki dotyczące ochrony środowiska, opracował też projekt ustawy zezwalającej na eksploatację złóż gazu z łupków. Inne kraje, chcąc rozwijać technologie wydobycia gazu łupkowego, działają w myśl zasady „bliższa ciału koszula”. To właśnie interes narodowy napędza pracę nad gazem łupkowym w Polsce, Wielkiej Brytanii czy na Litwie, a także na Ukrainie, której rząd zaprasza Amerykanów do wydobywania gazu i ropy. Gaz w Polsce W Polsce stanowisko wobec gazu łupkowego nie jest jednoznaczne określone pod względem zarówno informacji o jego zasobach, jak i strategii w zakresie dalszych badań i eksploatacji istniejących zasobów.

11


Odlewnictwo Współczesne

Według oceny byłego ministra skarbu Mikołaja Budzanowskiego na przełomie 2014 i 2015 roku realne jest rozpoczęcie komercyjnego wydobycia gazu łupkowego w Polsce na poziomie 0,5−1 mld m3 rocznie. Według premiera Donalda Tuska rząd postanowił stworzyć stabilne warunki dla chcących inwestować w łupki. – Tym, którzy chcą z nami współpracować przy gazie łupkowym i z nami zarobić, deklaruje rzetelność. Stabilność i uczciwe podejście do pracy – mówił Tusk podczas naukowej konferencji w Warszawie na temat wydobycia gazu łupkowego. Takie stabilne warunki miało stworzyć Znowelizowane Prawo Geologiczne i Górnicze, które według słów ministra środowiska Marcina Korolca ma zachęcić inwestorów do poszukiwania gazu i ropy naftowej, w tym w formacjach łupkowych. Do końca czerwca rząd przyjmie projekt ustawy węglowodorowej (tzw. ustawy łupkowej), a do końca tego roku ustawa powinna zostać przyjęta przez parlament, o czym poinformował minister Korolec podczas Europejskiego Kongresu Gospodarczego w Katowicach (PAP 13.05.2013 www.wnp.pl). Natomiast branża poszukiwawcza krytykuje niektóre propozycje regulacji dotyczące wydobycia węglowodorów. Organizacja Polskiego Przemysłu Poszukiwawczo-Wydobywczego nie kryje, że prawne zapisy stawiają pod znakiem zapytania sens angażowania się w poszukiwania. Należy więc wnioskować, że nie tylko zasoby gazu i ich ocena, ale głównie regulacje prawne będą decydowały o tym, czy Polska wykorzysta szansę, jaką stanowi gaz łupkowy. Paweł Poprawa z Państwowego Instytutu Geologicznego uważa, że jeśli potwierdzą się szacunki zasobów gazu łupkowego w Polsce, w naszym kraju powstanie przemysł produkujący urządzenia wiertnicze do poszukiwań i eksploatacji tego surowca. Z wcześniejszych informacji wynika, że w związku z poszukiwaniami i eksploatacją gazu powstaje już baza maszynowa dla przemysłu wydobywczego. Ponad 118 mln USD zamierza zainwestować spółka United Oilfield Service (UOS), która zajmuje się dostarczaniem sprzętu do prac poszukiwawczych gazu łupkowego. Specjalistyczny park maszynowy powstaje w Łowiczu. Będą to m.in. platforma wiertnicza o wysokości 65 m i mocy 2 tys. kM z możliwością wykonywania otworów do głębokości 6 tys. m oraz urządzenia do szczelinowania hydraulicznego. Według P. Truszkowskiego prezesa zarządu Exaco Drilling, należącej do PGNiG firmy poszukiwawczej, skala poszukiwań jest zbyt mała, aby osiągnąć prawidłowe tępo prac. W naszym kraju potrzeba rocznie wykonać 180–240 odwiertów, a wykonuje się ok. 30. Jednak największy problem to kwestia sprzętu do wierceń [7]. Pozytywnym wydarzeniem w Polsce jest podpisanie umowy o współpracy pięciu spółek: PGNiG, PGE, Tauron, Enea i KGHM, co powinno zintensyfikować działalność w zakresie poszukiwania i eksploatacji gazu łupkowego. Wicepremier minister Gospodarki Janusz Piechociński, uczestniczący w Europejskim Kongresie Gospodarki w Katowicach zaapelował by odrzucić zarówno najbardziej optymistyczne, jak i najczarniejsze szacunki dotyczące gazu łupkowego w Polsce. Szanse dla odlewnictwa Przedstawione informacje można rozpatrywać w aspekcie szans, jakie powstają i powinny być wykorzystane przez polski przemysł odlewniczy. Odlewy niezbędne są do produkcji większości maszyn i urządzeń wytwarzanych dla potrzeb wielu branż przemysłowych i jako komponenty są obecne w 90% ogółu tych produktów. Największym użytkownikiem (ponad 50% światowej produkcji) jest branża motoryzacyjna, a w dalszej kolejności to przemysł budowlany, wydobywczy, hutniczy, energetyczny i zbrojeniowy. W świetle konkretnych informacji odlewy są niezbędne również do produkcji urządzeń służących do wydobywania gazu łupkowego, głównie do szczelinowania (Fracking) oraz transportu rurowego. W artykule pod znamiennym tytułem „Przeżywający boom przemysł wydobywania gazu łupkowego (Fracking Industry) woła o odlewy” przytoczono ocenę analityka energii Michaela Economidesa z publikacji „Energy Tribune”, który podaje, że wartość przemysłu wydobywczego metodą szczelinowania wzrosła z 2,8 bln USD w roku 1999

12


Odlewnictwo Współczesne

do 20 bln USD w roku 2011, a dalszy jego wzrost jest ograniczony szybkością produkcji i dostaw wyposażenia do szczelinowania. Szybki wzrost wydobycia spowodował szerokie otwarcie na bardziej efektywne pod względem ekonomicznym wykorzystanie odlewów. Przykładowo, wykonanie wybranych elementów stosowanych w szczelinowaniu wymagało wykonania w bardzo pracochłonny sposób ok. 30 części metodą obróbki skrawaniem, a następnie ich połączenie poprzez zespawanie. Przejście (konwersja) metod wytworzenia tych elementów jako jednego zwartego odlewu spowodowało radykalne oszczędności. Stalowy element zaprojektowany jako spawany wymaga od wytwórcy w procesie produkcji zastosowania procesów cięcia, gięcia i spawania a następnie użycia obróbki mechanicznej zanim zostanie on dostarczony do użytkownika. Przejście na odlewanie zdecydowanie poprawia również jakość powierzchni, ograniczając m.in. nieszczelności mogące pojawić się na spawach. Autorzy stwierdzają, że konwersja na odlewy pozwoli na skrócenie czasu wytwarzania tych elementów z trzech miesięcy do jednego miesiąca (rys.7).

Rys. 7. Przykłady elementów stosowanych w urządzeniach do wydobywania gazu łupkowego wykonanych jako odlewy w miejsce elementów spawanych [8,9]

Ewidentnym potwierdzeniem wzrostu zapotrzebowania na odlewy dla przemysłu wydobywczego gazu są m.in. zestawienia rynku odlewów z żeliwa sferoidalnego i staliwa wg branż odbiorców w USA.

13


Odlewnictwo Współczesne

Tabela.1. Opracowanie własne na podstawie [10] ZESTAWIENIE RYNKU ODLEWÓW Z ŻELIWA SFEROIDALNEGO (WG BRANŻ ODBIORCÓW) Rury, złączki, Pozostałe przemysły wlewnice wytwórcze – NAICS 33329 Krótkoterminowy, 2,2% Krótkoterminowy, 7,7% średnioroczny wzrost średnioroczny wzrost (AGR) (AGR) 2011-2014 2011-2014 Długoterminowy (ARG) 0% Długoterminowy (ARG) 1,7% 2011-2020 2011-2020 Zawory – NAICS 33291 Pozostałe wyposażenie silników – NAICS 333618 Krótkoterminowy, 25,8% Krótkoterminowy, 0,5% średnioroczny wzrost średnioroczny wzrost (ARG) (ARG) 2011-2014 2011-2014 Długoterminowy (ARG) 7,5% Długoterminowy (ARG) 0% 2011-2020 2011-2020 Urządzenia rolnicze – Samochody i lekkie NAICS 33311 pojazdy silnikowe – NAICS 33611 Krótkoterminowy, 8% Krótkoterminowy, 20% średnioroczny wzrost średnioroczny wzrost (ARG) (ARG) 2011-2014 2011-2014 Długoterminowy (ARG) 2,1% Długoterminowy (ARG) 5,8% 2011-2020 2011-2020 Budowa maszyn – Samochody ciężarowe – NAICS 333120 NAICS 33612 Krótkoterminowy, 4,6% Krótkoterminowy, 12,4% średnioroczny wzrost 12,4% średnioroczny wzrost (ARG) (ARG) 2011-2014 2011-2014 Długoterminowy (ARG) 1,6% Długoterminowy (ARG) 2,5% 2011-2020 2011-2020 Urządzenia dla PODSUMOWANIE wydobywania ropy i gazu – NAICS 333132 Krótkoterminowy, 33,9 Krótkoterminowy, 8,4% średnioroczny wzrost średnioroczny wzrost (ARG) (ARG) 2011-2014 2011-2014 Długoterminowy (ARG) 13,6% Długoterminowy (ARG) 2,2% 2011-2020 2011-2020 Prognozowana sprzedaż 2012 5 434 170 000 USD

14


Odlewnictwo Współczesne

Tabela.2. Opracowanie własne na podstawie [10] ZESTAWIENIE RYNKU ODLEWÓW STALIWNYCH (WG BRANŻ ODBIORCÓW). PROGNOZOWANA SPRZEDAŻ Zawory – NAICS 33291 Przemysłowe i handlowe wentylatory i dmuchawy – NAICS 333412 Krótkoterminowy, 20,9% Krótkoterminowy, średnioroczny 5,3% średnioroczny wzrost (ARG) wzrost (ARG) 2011-2014 2011-2014 Długoterminowy (ARG) 2,1% Długoterminowy (ARG) -2,3% 2011-2020 2011-2020 Budowa maszyn – NAICS Turbiny i generatory NAICS 333120 333611 Krótkoterminowy, 4,8% Krótkoterminowy, średnioroczny -1,2% średnioroczny wzrost (ARG) wzrost (ARG) 2011-2014 2011-2014 Długoterminowy (ARG) -0,6% Długoterminowy (ARG) -2,6% 2011-2020 2011-2020 Maszyny i urządzenia Piece przemysłowe NAICS górnicze- NAICS 333131 333994 Krótkoterminowy, 7,4% Krótkoterminowy, średnioroczny 8,5% średnioroczny wzrost (ARG) wzrost (ARG) 2011-2014 2011-2014 Długoterminowy (ARG) 0,8% Długoterminowy (ARG) -1,1% 2011-2020 2011-2020 Urządzenia dla Tabor kolejowy – NAICS 3365 wydobywania ropy i gazu – NAICS 333132 Krótkoterminowy, 29,5% Krótkoterminowy, średnioroczny 10,7% średnioroczny wzrost (ARG) wzrost (ARG) 2011-2014 2011-2014 Długoterminowy (ARG) 6,8% Długoterminowy (ARG) 0,1% 2011-2020 2011-2020 PODSUMOWANIE Krótkoterminowy, 9% średnioroczny wzrost (ARG) 2011-2014 Długoterminowy (ARG) 0% 2011-2020 Prognozowana sprzedaż 3 382 340 000 USD 2012

15


Odlewnictwo Współczesne

Przedstawione w tabeli 1 i tabeli 2 informacje wskazują na ewidentny wzrost produkcji odlewów w USA związany z olbrzymim wzrostem wydobycia gazu łupkowego. Uwzględniając aktualny potencjał polskiego odlewnictwa oraz długoletnie doświadczenie kadry odlewniczej, należy podkreślić, że wiele polskich odlewni jest w stanie podjąć produkcję elementów stosowanych w maszynach i urządzeniach do poszukiwań i wydobycia gazu łupkowego. Chodzi tu przykładowo o elementy pomp, armaturę, kształtki i złączki, a także koronki wiertnicze. Wymaga to jednak poszerzenia kontaktów oraz ścisłej współpracy z projektantami, konstruktorami i wytwórcami tych produktów, szczególnie w aspekcie szczegółowej analizy warunków pracy urządzeń oraz związanymi z tym wymaganiami stawianymi odlewom. Równocześnie trzeba podkreślić, że krajowy gaz łupkowy, który z pewnością powinien być zdecydowanie tańszy niż importowany obecnie ze złóż konwencjonalnych będzie stanowił wielką szansę dla odlewnictwa w zakresie obniżenia kosztów energii, o których wspomniano we wstępie zarówno energii elektrycznej, jak i bezpośrednio kosztu gazu, a co za tym idzie obniżenie kosztów produkcji oraz wzrost konkurencyjności polskich odlewni. Potencjalnych możliwości wykorzystania gazu łupkowego należy oczekiwać w następujących zastosowaniach: Żeliwiak bezkoksowy Szczególnie ważna technologia ze względu na potencjalne możliwości wykorzystania w kraju gazu łupkowego z jednej strony i wzrastające ceny koksu żeliwiakowego. W żeliwiaku bezkoksowym wsad metalowy jest podgrzewany i topiony przez spalanie gazu ziemnego. W miejsce tradycyjnego wsadu (złoża) koksowego, stosowne jest złoże z ceramicznych ogniotrwałych kul umieszczanych na ruszcie chłodzonym wodą, na którym opiera się wsad metalowy. Krople topionego metalu spływają poprzez to złoże i gromadzą się w kotlinie na dnie żeliwiaka. Żywotność kul ceramicznych jest ograniczona i dlatego proces jest prowadzony przy obniżonej do 1400°C temperaturze (zamiast 1500°C), a dodatkowe przegrzanie uzyskuje się w dodatkowym piecu podgrzewanym gazem lub piecu indukcyjnym kanałowym (proces duplex). Żeliwiak koksowo-gazowy W żeliwiakach tych zastępuje się określoną ilość koksu gazem. Stosowane są dwie techniki spalania gazu: -- użycie palników powietrzno-gazowych umieszczonych powyżej dysz, -- użycie palników tlenowo-gazowych umieszczonych w dyszach. Żeliwiak koksowo-gazowy był wprowadzony do produkcji w 1999 roku, ale nie jest dotychczas używany w Europie na skalę przemysłową. Możliwe jest obok palników tlenowo-gazowych wprowadzanie do dysz utylizowanych pyłów z odlewni (na razie niestosowane na skalę przemysłową). W omawianym żeliwiaku 10% koksu zastępowane jest gazem ziemnym, którego zużywa się 8–16 Nm3/toną. Połączone to jest ze zużyciem tlenu od 40 do 60 Nm3/tonę. Wykorzystanie procesu pozwala na dużą elastyczność w aspekcie metalurgii i wydajności. Topienie stopów Al W zależności od indywidualnych wymagań stosuje się wiele różnych pieców do topienia stopów aluminium.

16


Odlewnictwo Współczesne

Stosowane są piece opalane gazem naturalnym lub elektrycznie o nagrzewaniu bezpośrednim i pośrednim. W piecach opalanych gazem najczęściej stosowany jest gaz ziemny, gaz płynny oraz paliwa płynne. Faworyzowany jest gaz ziemny, a w przypadku Polski, uwzględniając potencjalne złoża i przewidywane wydobycie gazu łupkowego - piece opalane gazem powinny być w najbliższej przyszłości najczęściej stosowane obok pieców elektrycznych oporowych i indukcyjnych. O wyborze rodzaju pieca do topienia i wytrzymywania decyduje wielkość zapotrzebowania na ciekły metal. Poza wymienionymi, gaz łupkowy mógłby być efektywnie stosowany we wszystkich procesach pomocniczych w odlewni, takich jak: wygrzewanie kadzi, suszenie i podgrzewanie wsadu metalowego, podgrzewanie oprzyrządowania metalowego (formy ciśnieniowe, kokile itp.). Wnioski Gaz łupkowy staje się wielką szansą również dla polskiego odlewnictwa zarówno w efektywnym wykorzystaniu w procesach odlewniczych, jak i w nowych zastosowaniach odlewów jako komponentów urządzeń do jego wydobywania i eksploatacji. Literatura: 1. Industrial Technologies Programme. US Department of Energy. Energy Efficiency and Renewable Energy. February 2005 2. „Metal Casting Industry of the Future” – Annual Report 2004 3. Ductile Iron Data for Design Engineers Publisher by Rio Tinte and Titanium, a member of Ductile Iron Marketing Group Revised and Reprinted, 1998 4. Tybulczuk J., Franaszek T.: Energia w procesie produkcji odlewów, Instytut Odlewnictwa 2011 5. Praca zbiorowa pod red. J. Tybulczuka.: Foresight Technologiczny Odlewnictwa Polskiego, Instytut Odlewnictwa, Kraków, 2009 6. http://www.lupkipolskie.pl/lupki-w-polsce/obszary-perspektywiczne 7. WNP.pl, Dariusz Malinowski, 15.05.2013 8. „U.S. Metalcasters Emerge from Recession”, Modern Casting January 2013, s. 22 9. http://www.wnp.pl/drukuj/211068_1.html 10. Modern Casting, January 2012

17


Informacja naukowo-techniczna

WYBÓR INFORMACJI Z CZASOPISM NAUKOWO-TECHNICZNYCH 01. ZAGADNIENIA OGÓLNE Trendy rozwojowe w obszarze jednorodnych mas formierskich stosowanych w procesie produkcji odlewów żeliwnych Vyvojove trendy u jednotnych formovacich smesi pro litinove odlitky. Development trends of unit moulding mixtures for iron castings. Slevarenstvi 2012, Roc. 60 cis. 3-4, s. 71-74.

W przypadku rur żeliwnych nie jest konieczne stosowanie wyłożenia piaskowego w miejscu ich układania. Rury ż żeliwa sferoidalnego wytrzymują znaczne obciążenia. W artykule opisano przykłady układania ciągów rur w aspekcie występowania różnego podłoża i ochrony środowiska. Od ręcznej do przemysłowej produkcji form. Vom handwerklichen zum industriellen Werkzeugbau. Giesserei 2012, Jg. 99, H. 1, s. 98-101.

Autor: Neudert A.

Autor: Roeders G.

W artykule przedstawiono tendencje rozwojowe w zakresie mas formierskich stosowanych przy produkcji odlewów żeliwnych. Tendencje dotyczyły zmiany właściwości, wymagań wyjściowych mieszanin mas formierskich, stosowanych spoiw (bentonitów) i dodatków do mas.

Opisano historię i działalność firmy G. A. Roeders w Soltau (Niemcy), w której produkowane są trwałe formy odlewnicze. W początkach działalności produkowane były one ręcznie i w miarę postępu techniki oraz zastosowania nowoczesnych technologii, a także nowoczesnego oprogramowania i robotów oraz nowoczesnych narzędzi obróbczych proces ten został w pełni zautomatyzowany. Dzięki automatyzacji poprawiono dokładność wykonania form, obniżono koszty i skrócono czas produkcji. Omawiając proces i rozwój produkcji form zwrócono także uwagę na współpracę producentów form i odlewni.

Ciągi rur żeliwnych: ekologiczne układanie. Od rur z żeliwa szarego do nowoczesnych z żeliwa sferoidalnego. Duktile Gussrohrsysteme: nachhaltig ueberlegen. Vom Graugussrohr zum modernen duktilen Gussrohr. Giesserei-Erfahrungsaust. 1+2, s. 24-28.

2012,

nr

Autor: Paessler U. W artykule opisano zalety zastosowania żeliwa sferoidalnego jako tworzywa na armatur i rury np. do przesyłania wody pitnej. Omówiono zalety ekonomiczne stosowania żeliwa sferoidalnego na ciągi rur, które uprzednio wykonywano z żeliwa szarego, a także z tworzywa sztucznego.

Porównawcze przedstawienie europejskiego przemysłu odlewnictwa ciśnieniowego. Die Europaeische Druckgussindustrie im globalen Vergleich. Giesserei 2012, Jg. 99, H. 1, s. 74-82, 84-87. Autor: Meier R.


Odlewnictwo Współczesne

W artykule w sposób przekrojowy przedstawiono historię i etapy rozwoju przemysłu odlewnictwa ciśnieniowego. Przedstawiono krótki rys historyczny rozwoju maszyn ciśnieniowych oraz coraz większe znaczenie tego przemysłu, przede wszystkim w przemyśle motoryzacyjnym i budowie maszyn. Szybki rozwój tego przemysłu wynika także z postępującej globalizacji tych gałęzi przemysłu, w których ta metoda wykonywania odlewów jest najbardziej przydatna i rozpowszechniona. Przedstawiono działania strategiczne dostawców odlewów w celu sprostania rosnącemu zapotrzebowaniu na odlewy ciśnieniowe. Sprostanie rosnącym wymaganiom wymaga zmian organizacyjnych w odlewniach. Konieczne jest także wykorzystanie innowacyjnych rozwiązań w obszarze konstrukcji maszyn i form ciśnieniowych. Rosnące zapotrzebowanie na odlewy ciśnieniowe i różne ich obszary zastosowania, gdzie występują różne profile obciążeń wiąże się z koniecznością opracowywania nowych wytrzymałych stopów. Do opracowywania nowych konstrukcji wykorzystywana jest powszechnie symulacja, a nowoczesne maszyny ciśnieniowe są w pełni zautomatyzowane i współpracują z robotami. W artykule poruszono zagadnienie specjalizacji odlewni w produkcji odlewów i poprawy pracy odlewni pod kątem organizacyjnym przepływu informacji i surowców, co sprzyja poprawie jakości wyrobów. Produkcję odlewów w świecie podzielono na regiony i porównano je. Scharakteryzowano produkcję odlewów ciśnieniowych w świecie.

Slevarenstvi 2012, Roc. 60, cis. 5-6, s. 161-165. Autor: Strobach V. i in. Przeprowadzono studia eksperymentalne wpływu warunków cieplnych formy na jakość wewnętrznej struktury odlewów ze stopu aluminium AlSi9Cu3(Fe) wykonanych technologią odlewania ciśnieniowego i przy użyciu oprogramowania MAGMAsoft w konfrontacji z warunkami rzeczywistymi. Złożona metodologia projektowania i obliczeń pozwoliła na określenie procentowego wpływu poszczególnych parametrów na wady wewnętrzne w analizowanych odlewach. Zautomatyzowane śledzenie produkcji. Nowa metoda dokumentacji umożliwia precyzyjny przepływ półwyrobów na każdym etapie ich obróbki. Automatisierte Fertigungsverfolgung. Neue Dokumentationstechnik ermoeglicht detalliertes Halbteilemanagement fuer jeden Bearbeitungsschritt. Giesserei-Erfahrungsaust. 2012, nr 1+2, s. 20-22. Autor: Gassel Ch. i in.

Badanie wewnętrznej jakości odlewów ze stopu AlSi9Cu3(Fe) z zastosowaniem obliczeń i symulacji.

Artykuł dotyczy oprogramowania do zarządzania przepływem półwyrobów (komponentów do wyrobów gotowych) oraz gotowych do wysyłki wyrobów. Oprogramowanie opracowała firma konsultingowa zajmująca się elektronicznym przetwarzaniem danych „Wuehler & Gebauer”. Oprogramowanie to umożliwia śledzenie etapów produkcji oraz ocenę stanu ilościowego magazynu wyrobów, co ułatwia planowanie dostaw i sprzedaż. Opisano zastosowanie praktyczne oprogramowania i sposób wykorzystania, a także jego zalety praktyczne.

Sledovani vnitrni jakosti tlakovych odlitku ze slitiny AlSi9Cu3(Fe) pomoci simulacnich vypoctu.

Heurystyczne modele procesu cieplnego ulepszania właściwości stopów metali nieżelaznych.

Study of internal quality of the castings from the AlSi9Cu3(Fe) alloy with the aid of simulation calculations.

Heuristic models of the toughening process to improve the properties of non-ferrous metal alloys.

02. ZASTOSOWANIE SYMULACJI KOMPUTEROWEJ W ODLEWNICTWIE

19


Odlewnictwo Współczesne

Arch. Metallurgy and Materials 2013, Vol. 59, nr 3, s. 849-852. Autor: Górny Z., Kluska-Nawarecka S., Wilk-Kołodziejczyk D. Przedmiotem prowadzonych badań eksperymentalnych było określenie właściwości fizycznych stopu BA1044 poddanego kilku rodzajom ulepszania cieplnego oraz przy różnych warunkach modyfikacji. Celem eksperymentu było określenie, które ze wspomnianych zabiegów technologicznych posiadają największy wpływ na wartości badanych parametrów metalu oraz w jaki sposób należy dobierać te działania aby uzyskać metal o pożądanych właściwościach przy ograniczonej liczbie eksperymentów. Algorytmy planowania partii produkcyjnych w zautomatyzowanej odlewni. Optimization Methods for Lot-Sizing Problem in an Automated Foundry. Arch. Metallurgy and Materials 2013, Vol. 59, nr 3, s. 863-866. Autor: Duda J. , Stawowy A. W pracy przedstawiono problem planowania produkcji w odlewni średniej wielkości, która dostarcza odlewy na zamówienie dla dużej liczby klientów. W takim problemie konieczne jest określenie wielkości partii produkcyjnej oraz ilości i gatunku metalu w każdym okresie skończonego horyzontu planowania, który jest podzielony na mniejsze podokresy. Przy założeniu, że wąskim gardłem jest piec do topienia metalu, zaproponowano programowanie całkowitoliczbowe mieszane (Mixed-Integer Programming - MIP) jako model planowania i harmonogramowania produkcji w odlewni. Jako że użycie zaawansowanych komercyjnych solverów może być niepraktyczne dla złożonych problemów, zaproponowano i porównano trzy heurystyki inteligencji obliczeniowej, tj. tabu search, algorytm genetyczny i ewolucja różnicowa. Eksperymenty obliczeniowe wykazały, że algorytmy heurystyczne zapewniają zadowalającą szybkość i jakość rozwiązań.

20

03. OCHRONA ŚRODOWISKA I BHP Organiczne spoiwa mogą być ekologiczne i przyjazne dla otoczenia. Iorganicka pojiva mohou byt ekologicky prizniva. Even organic binders can be environmental friendly ones. Slevarenstvi 2012, Roc. 60, cis.3-4, s. 75-78. Autor: Cupak P. Bazując na wynikach wcześniejszych badań podjęto zagadnienie możliwości wykorzystania substancji organicznych w odlewnictwie. Produkcja organicznych spoiw może być z punktu widzenia ekologicznego i ekonomicznego interesującą alternatywą przy produkcji rdzeni metodą gorącej rdzennicy. Ocena szkodliwości żywic stosowanych jako nośniki węgla błyszczącego w masach z bentonitem. Harmfulness assessment of resins used as lustrous carbon carriers in bentonite moulding sands. Arch. Metallurgy and Materials 2013, Vol. 59, nr 3, s. 817-822. Autor: Holtzer. i in. W artykule dokonano oceny szkodliwości dwóch żywic stosowanych jako częściowy zamiennik pyłu węglowego w masach z bentonitem. Jako kryterium przyjęto wielkość emisji związków z grupy WWA oraz BTEX. Zbadano również mieszanki typu Kormix sporządzane z dodatkiem tych żywic. Badania przeprowadzono w atmosferze argonu w zakresie temperatury 500‒1300°C. Uzyskane wartości wielkości emisji tych związków zostały przeliczone na 1% zawartości węgla błyszczącego w każdym z nośników. Do obliczeń np. przyjęto, że nośniki NW 1 i NW 2 zawierają około 55% węgla błyszczącego, a mieszanki Kormix około 15%. Dla nośnika NW 1 temperatura krytyczna tworzenia się WWA jest 900°C, a dla noś-


Odlewnictwo Współczesne

nika NW 2 temperatura 1100°C (jest to temperatura, w której gwałtownie wzrasta emisja). W przypadku tworzenia się BTEX temperaturą krytyczną, dla obu nośników węgla błyszczącego jest temperatura 900°C.

04. WYTYCZNE PROJEKTOWANIA TECHNOLOGII ODLEWNICZYCH Problem zasilania odlewów ze stopów aluminium odlewanych do skorupowych form ceramicznych. K problematice vtokovych soustav pro odlitky ze slitin Al odlevanych do keramickych skorepinovych forem. To the problems of gating systems for castings from Al alloys cast in ceramic shell moulds. Slevarenstvi 2012, Roc. 60, cis. 9-10, s. 353-357. Autor: Stachovec I., Horacek M., Zemcik L. Artykuł dotyczy zasilania odlewów ze stopów aluminium odlewanych grawitacyjnie do form skorupowych. W przeciwieństwie do odlewów odlewanych do form piaskowych, gdzie metody obliczeń układów wlewowych są dobrze opanowane ‒ w przypadku form skorupowych konieczne jest dopracowanie metody. W artykule omówiono między innymi: zagadnienie układów wlewowych w technologii wytapianych modeli; układy wlewowe w odlewach dużych; układy wlewowe a rozkład temperatury w odlewie; symulacja zasilania odlewów, optymalizacja. Możliwości metod RP w aspekcie odlewania precyzyjnego z zastosowaniem metody wytapianych modeli. Moznosti metod RP v kombinaci s technologii vytavitelneho modelu. Possibilities of RP methods in combination with the investment casting technology. Slevarenstvi 2012, Roc. 60, cis. 9-10, s. 323-328. Autor: Macku M., Horacek M.

Badania miały na celu opracowanie prototypu będącego odwzorowaniem rysunku dokumentacyjnego i pozwalającego na wykonanie właściwego odlewu. Do wykonania modelu 3D wykorzystano metodę elementów skończonych. Głównym celem było określenie wymiarów i wprowadzenie ewentualnej zmiany podczas projektowania, począwszy od wydruku 3D poprzez wykonanie formy silikonowej, wykonanie oprzyrządowania (modelu) woskowego, wykonanie formy skorupowej, wytopienie wosku i wykonanie właściwego odlewu. Problematyka symulacji zachowania się woskowych modeli. Problematika simulaci chovani voskovych modelu. Problems of simulating the behaviour of wax patterns. Slevarenstvi 2012, Roc. 60, cis. 9-10, s. 342-345. Autor: Herman A., Cesal M., Pisa V. W artykule omówiono wpływ parametrów technologicznych na dokładność modelu i odlewu podczas odlewania precyzyjnego. Artykuł poświęcony jest szczególnie dokładności modeli woskowych. Jako odlew do badań wybrano łopatkę wirnika. Przeprowadzono symulację wykonania odlewu przy użyciu oprogramowania ProCast. Symulacja warunków krzepnięcia wysokojakościowych odlewów dla przemysłu górniczego. Simulation of solidification conditions in high quality castings for mining industry. Arch. Metallurgy and Materials 2013, Vol. 59, nr 3, s. 791-794. Autor: Głownia J. i in. W celu opracowania właściwej technologii odlewania jarzm dla przemysłu górniczego wykorzystano komputerową symulację zapełniania wnęki formy i krzepnięcia odlewu. Analiza procesu krzepnięcia odlewu wykazała, że zastosowana typowa technologia odlewania musi być zmieniona. Syfonowy układ wlewo-

21


Odlewnictwo Współczesne

wy zastąpiono doprowadzeniem metalu z boku u dołu formy, co zapewniło spokojne wypełnienie wnęki formy. Zmodyfikowany układ zasilający zapewnił odpowiednie zasilenie, co gwarantuje wysoka jakość odlewu i wyeliminowanie wad.

05. TECHNOLOGIA ODLEWANIA DO FORM WYKONANYCH Z ZASTOSOWANIEM OGNIOODPORNEJ OSNOWY ZIARNOWEJ Przyczynek do regeneracji samoutwardzalnych mas formierskich oliwinowo-rezolowych. Prispevek k regeneraci olivin-rezolovych ST smesi. Contribution to reclamation of olivine-resol self-setting mixtures. Slevarenstvi 2012, Roc. 60, cis. 7-8, s. 289-292. Autor: Jelinek P. i in. W artykule dokonano analizy przebiegu reakcji soli alkalicznych w procesie regeneracji. Przedstawiono skutki oddziaływania ciepła na właściwości mas samoutwardzalnych. Omówiono rozwój metod poprawy ich jakości. Przedstawiono także efekty ekonomiczne omawianych metod. Rozpuszczalne w wodzie rdzenie do odlewów precyzyjnych ze stopów aluminium wykonywanych z zastosowaniem metody wytapianych modeli. Vodou vyplavitelna jadra pro hlinikove odlitky lite na vytavitelny model. Water soluble cores for aluminium investment castings. Slevarenstvi 2012, Roc. 60, cis. 9-10, s. 358-364. Autor: Tomek L. i in. W ramach realizowanych badań opracowano odpowiednie spoiwo i materiał ogniotrwały, który najlepiej się wypalał, osadzał i impregnował. Zbadano zależność tych trzech parametrów. Podjęto próbę

22

znalezienia równowagi pomiędzy wytrzymałością, skurczem a rozpuszczalnością. Badania przeprowadzono na wybranych odlewach ze stopów Al, skupiając się na procesie wytapiania wosku w autoklawie, wyżarzaniu, zalewaniu i usuwaniu rdzeni. Następnie przeprowadzono badania oceniające wzajemne zależności pomiędzy materiałem rdzenia, stopem aluminium i chropowatością powierzchni. Alternatywne zastosowanie mas rdzeniowych, część II: technologia CO2 rezol i technologia Croninga. Alternativni vyuziti jadrovych smesi, cast II: CO2-rezol, croning. Alternative use of core mixtures, part II: CO2-rezol, croning. Slevarenstvi 2012, Roc. 60. cis. 3-4, s. 90-94. Autor: Beno J. i in. W procesie wytwarzania form stosuje się powszechnie masy z bentonitem. Natomiast w produkcji rdzeni stosuje się na ogół spoiwa w postaci żywic syntetycznych. W wyniku badań stwierdzono wpływ wzajemnego oddziaływania tych spoiw na właściwości fizykochemiczne i właściwości technologiczne mas formierskich i określono możliwości stosowania mas rdzeniowych jako zamienników do nowych mieszanin mas. Wpływanie na właściwości wytrzymałościowe rdzeni solnych rozpuszczalnych w wodzie. Ovlivnovani pevnostnich charakteristik solnych, ve vode rozpustnych jader. Inflencing the strength characteristics of salt cores soluble in water. Slevarenstvi 2012, Roc. 60, cis. 3-4, s. 85-89. Autor: Jelinek P., Miksovsky F., Adamkova E. W artykule opisano badania dotyczące określania wytrzymałości (w pro-


Odlewnictwo Współczesne

cesach realizowanych na zimno i na gorąco) rdzeni solnych rozpuszczalnych w wodzie, wykonanych metodą prasowania (100x103N) z mieszanek solnych KCl i NaCl zawierających ponadto alfa-Al2O3, ZrSiO4, SiO2. Celem pracy było zbadanie możliwości zastosowania tej technologii w obszarze metali wysokotopliwych i zbadanie obciążenia rdzeni w procesie odlewania ciśnieniowego. Nowe informacje na temat pokryć wodnych. Charakterystyka dopuszczalnych wartości przy stosowaniu pokryć wodnych w obszarze odlewów zamawianych. Neue Erkenntnisse zu den Wasserschlichten. Grenzwertbeschreibung beim Einsatz von Wasserschlichten im Kundengusssektor. Giesserei-Erfahrungsaust. 2012, nr 1+2, s .4-6, 8-9. Autor: Schuetze U., Ansorg M. Artykuł dotyczy zastosowania i badań pokryć wodnych na formy i rdzenie. Dotychczas nie zajmowano się problemem suszenia pokryć naniesionych na formy i rdzenie. Proces suszenia musi być tak prowadzony by uniknąć wad odlewów (pęcherzy lub nakłuć). Przeanalizowano proces suszenia następujących pokryć: alkoholowe Teno CoatingZBBP16, cyrkonowo-krzemowe Semco Zir 7300B, mieszane krzemowe Semco Tec ZR 7000A i pokrycie z tlenku aluminium Semco Coating 7700 A. Porównanie wypadło na korzyść pokryć cyrkonowo-krzemowych. Pokrycia mieszane cyrkonowe okazały się tylko nieznacznie gorsze. Pozostałe materiały wypełniające, takie jak: krzemiany aluminium i tlenki aluminium wymagają dłuższego suszenia. Przeprowadzając badania pokryć wykorzystano odlewy z następujących rodzajów stopów: żeliwo szare (GJL), żeliwo sferoidalne (GJS) i staliwo (GS). Uwzględniono także inne czynniki, z którymi możemy mieć do czynienia w praktyce. W podsumowaniu artykułu podano niektóre zalecenia dotyczące warunków suszenia pokryć wodnych

w powietrzu przy produkcji z ww. gatunków stopów.

odlewów

Masa rdzeniowa, otrzymana metodą osadzania spoiwa na ziarnach piasku. Prigotovlenie formovochnykh smesej putem osazhdenija svjazujushhikh na zerna peska. Core Sand Made by the Method of Binder Deposition on Sand Grains. Lit.Proiz. 2011, nr 6, s. 29-30. Autor: Gruzman V.M., Kuznetsov I.A., Kurdakov K.A. Przy osadzaniu spoiwa na ziarnach piasku nie ma ograniczeń co do możliwości rozmieszczenia małych ilości spoiwa na ziarnach piasku. W zasadzie, w złożu fluidalnym można osadzić na ziarnach piasku warstwę spoiwa grubości kilku molekuł. W pracy porównano właściwości masy otrzymanej metodą osadzania spoiwa w złożu fluidalnym i podczas mechanicznego mieszania. Właściwości mas ze spoiwami solnymi. Svojstva smesej s solevymi svjazujushhimi. Sand Families with Salt Binders. Lit.Proiz. 2011, nr 5, s. 11-13. Autor: Jevstignejev A.I. i in. W artykule przedstawiono badania właściwości mas z wykorzystaniem siarczanów w charakterze spoiw. Przedstawiono dane o wpływie wyjściowej (początkowej) wilgotności i temperatury suszenia na wytrzymałościowe właściwości utwardzanej masy. Stwierdzono m. in., że: wytrzymałość masy ze spoiwem na osnowie siarczanu magnezu zależy od zawartości w niej wody; maksymalną wytrzymałość posiada masa z uwodnionym siarczanem magnezu, przy temperaturze suszenia masy 150°C. Pełne uwodnienie MgSO4 przy wyższych temperaturach suszenia obniża wytrzymałość masy; przy

23


Odlewnictwo Współczesne

wprowadzeniu w skład spoiwa MgSO4 dodatku 30% Na2SO4 wytrzymałość szybko rośnie, termostabilność jest zła. Tak więc z podwyższeniem temperatury do 350°C wytrzymałość masy ze spoiwem MgSO4-Na2SO4 obniża się do 60%. Zintegrowany proces recyklingu osnowy organicznych mas formierskich. Integrated recycling process of matrices of organic moulding sands. Arch. Metallurgy and Materials, 2013, Vol. 58, nr 3, s. 809-812. Autor: Dańko R. W publikacji przedstawiono koncepcję oraz weryfikację doświadczalną założeń zintegrowanego procesu recyklingu osnowy jednolitych samoutwardzalnych mas formierskich z żywicami syntetycznymi, zapewniającego uzyskanie osnowy mas formierskich o oczekiwanej jakości. Podstawę przedstawionego procesu stanowi skojarzenie metody prognozowania autogennych, wywołanych wysoką temperaturą, uśrednionych strat prażenia masy po procesie wykonania odlewu i zdefiniowaniu zakresu dalszej niezbędnej obróbki regeneracyjnej osnowy w celu pełnego jej recyklingu. Równocześnie została uwzględniona empirycznie wyznaczona zależność ilości pyłów emitowanych w czasie procesu odzysku osnowy z danej masy zużytej od wartości strat prażenia, będącego najbardziej właściwym wskaźnikiem oceny jakości uzyskanego regeneratu. Elementem koncepcji i weryfikacji jej założeń jest realizacja stanowiska doświadczalnego do badań procesu recyklingu osnowy. Stanowisko zostało wyposażone w system bieżącej kontroli on-line stopnia oczyszczenia ziaren osnowy z pozostałości organicznego spoiwa. W systemie wykorzystano wyniki badań własnych pozwalających na powiązanie wartości strat prażenia w masie zużytej po wybiciu odlewu z ilością generowanych pyłów podczas mechanicznej obróbki regeneracyjnej tej masy.

24

06. TECHNOLOGIA ODLEWANIA KOKILOWEGO I NISKOCIŚNIENIOWEGO -----------------------07. TECHNOLOGIA ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO Zmęczenie cieplne wybranych stali narzędziowych stosowanych na elementy form metalowych w odlewnictwie ciśnieniowym. Thermal fatigue of the selected tool steel applied for metal moulds elements in die casting of metals. Arch. Metallurgy and Materials 2013, Vol. 58, nr 3, s. 757-761. Autor: Zych J. W pracy prezentowane są wyniki badań odporności na zmęczenie cieplne czterech gatunków stali stopowych stosowanych na elementy form ciśnieniowych. Badania zmęczenia cieplnego wykonano na oryginalnym stanowisku badawczym stosując metodę L.F. Coffina ‒ oporowe nagrzewanie próbek. Stale zawierają dodatki stopowe w ilości: Cr = 5,0‒5,3%, Mo = 1,30‒3,0% oraz V = 0,50‒1,0%. Zmęczenie cieplne badano przy cyklu temperatury: Tmin = 200°C; Tmax = 700‒750°C. W opisanym zakresie temperatury próbki wytrzymywały od kilku do kilkunastu tysięcy cykli cieplnych. Największą odporność wykazywała stal z maksymalną zawartością wanadu. Wykonywanie gwintów wewnętrznych w ciśnieniowych odlewach ze stopów cynku za pomocą rdzeni składanych. Fertigung von Innengewinden Zinkdruckguss durch Einfallkerne.

aus


Odlewnictwo Współczesne

Giesserei 2012, Jg. 99, H. 1, s. 66-69. Autor: Ziegler H., Schwab U. W firmie A. Foehl GmbH + Co.KG w Rudersberg (Niemcy), producenta odlewów ciśnieniowych ze stopów cynku i wyrobów z tworzyw sztucznych wytwarzanych na wtryskarkach, zastosowano technologię tzw. rdzeni składanych w zastosowaniu do odlewów ciśnieniowych ze stopów cynku w celu wykonania gwintów wewnętrznych i podcięć. Metoda ta stosowana jest już od dawna przy produkcji wyrobów z tworzyw sztucznych. Dotychczas gwinty i podcięcia wykonywano między innymi metodą pracochłonnej obróbki mechanicznej lub stosowania wypychaczy. Wykręcanie gwintu w przypadku odlewów ze stopów cynku w przeciwieństwie do wyrobów z tworzyw sztucznych rzadko się udaje. Wspólnie z dostawcą form ciśnieniowych i producentem rdzeni składanych opracowano wkładkę mosiężną dopasowaną do rdzenia odlewu ciśnieniowego i konstrukcji formy. W ramach dopracowywania rozwiązania i prób przemysłowych wykonano, wykorzystując jedną tak skonstruowaną formę i rdzeń składany, więcej niż 30 000 „strzałów”. Wyniki prób pokazały, że za pomocą rdzeni składanych można wykonywać dokładnie w sposób powtarzalny podcięcia i wyeliminować w ten sposób pracochłonną obróbkę mechaniczną. Uzyskuje się wyraźną obniżkę kosztów rzędu 30%. FGS – Odlewanie ciśnieniowe bez nadlewu? FGS - Druckgiessen ohne Anguss? Giesserei 2012, Jg. 99, H. 1, s. 42-46. Autor: Erhard N., Gerwig D. W firmie Oskar Frech GmbH + Co KG opracowano metodę wykonywania odlewów o dużych powierzchniach z metali nieżelaznych. W tradycyjnej metodzie odlewania występują niekorzystne proporcje odlewu do nadlewu. System FGS pozwala na znaczne zmniejszenie ilości materiału odpadowego a tym samym również wszystkich związanych z tym nakładów

produkcyjnych. Aby wyeliminować problemy związane z zasilaniem, w systemie FGS zastosowano znaną i sprawdzoną metodę zasilania. Idea jest prosta: w okolicy wlewu odlewanego elementu metal, dzięki odpowiedniemu prowadzeniu procesu, występuje w postaci ciekłej. Aby uzyskać ten stan, z jednej strony w formie zastosowano podgrzewane moduły rozdzielające FGS w postaci kanałów, a z drugiej strony w celu wykonania elementu dobrano odpowiednio parametry pracy maszyny ciśnieniowej. W praktyce nowa metoda pozytywnie wpływa na bilans materiałowy całego procesu odlewania ciśnieniowego. Nowy system FGS jest, więc nie tylko metodą odlewania ciśnieniowego „praktycznie” bez przelewu, ale stwarza „nowy wymiar” odlewania ciśnieniowego. Nowość dla odlewników ciśnieniowych: zawór próżniowy ProVac Ultra-Sonic. Neues fuer den Druckgiesser: ProVac Ultra-Sonic-Vakuumventil. Giesserei 2012, Jg. 99, H. 1, s. 94-97. Autor: Bagnoud Ch., Bigger R. Opisano zastosowanie nowoczesnego zaworu próżniowego ProVac Ultra-Sonic firmy VDS Chailly/Montreux (Szwajcaria), stosowanego w maszynach ciśnieniowych. Opisano jego konstrukcję i zasadę działania oraz korzyści wynikające z jego zastosowania. Lekkie skrzydła do modelu Phaeton samochodu Volkswagen. Leichte Fluegel fuer den Phaeton. Giesserei 2012, Jg. 99, H. 1, s. 70-72. Autor: Chieco M. Artykuł dotyczy odlewania ciśnieniowego lekkich strukturalnych konstrukcji (odlewów) ze stopów aluminium na potrzeby motoryzacji. Omówiono produkcję takich odlewów w odlewni w Kassel (Niemcy) produkującej odlewy dla firmy Volkswagen w liczbie 372 700. Szcze-

25


Odlewnictwo Współczesne

gólnie skoncentrowano się na produkcji elementów drzwi do luksusowego modelu VW Phaeton. Opisano pracę odlewni. W produkcji odlewów stosuje się maszynę ciśnieniową firmy Buehler Carat 440 o sile zwierania 44 000 kN.

08. TECHNOLOGIA ODLEWANIA PRECYZYJNEGO. PRASOWANIE W STANIE CIEKŁYM. ODLEWANIE W FORMACH SKORUPOWYCH Symulacja numeryczna procesu wtryskiwania wosku. Numericna simulacija procesa vbrizgavanja voscenih modelov. Numerical simulation of the wax injection process. Liv. Viestn. 2012, R. 59, nr 4, s. 234243. Autor: Subasic T., Buehring-Polaczek A. W Instytucie Odlewnictwa RWTH w Akwizgranie prowadzono prace badawcze dotyczące odlewania precyzyjnego o szerokim zakresie począwszy od prac laboratoryjnych po opracowanie technologii i produkcję odlewów. Symulacja numeryczna procesu wtryskiwania wosku, jako element cyklu technologicznego odlewania precyzyjnego, była obszarem badań naukowych w celu oszacowania w przybliżeniu parametrów procesu, których dobór zapewni odpowiednią jakość modelu woskowego. W omawianej pracy, z pewnej ilości pobranego wosku wykonano szereg modeli i symulowano ich powstawanie. Nienewtonowskie zachowanie się wosku odpowiadało rzeczywistym warunkom przebiegu procesu (wtryskiwanie pod ciśnieniem; stan początkowy kleisty). Uzyskane wyniki zaprezentowano przedstawiając rozkład temperatury w wosku podczas wtryskiwania. Przedstawiono także porównanie wyników symulacji z wynikami eksperymentalnymi.

26

Właściwości cieplne form skorupowych (ceramicznych) na bazie białego korundu. Tepelne vlastnosti skorepin pro presne liti na bazi taveneho bileho korundu. Thermal properities of investment casting shells based on White Fused Alumina. Slevarenstvi 2012, Roc. 60, cis. 9-10, s. 346-352. Autor: Krumrei T., Frulli D. W artykule przedstawiono metodę kontroli form skorupowych Laser Flash stosowaną w odlewnictwie precyzyjnym. Metoda ta pozwala na uzyskanie informacji odnośnie dyfuzji i przewodnictwa cieplnego form skorupowych w funkcji temperatury. Ponadto, porównano odporność na pełzanie form skorupowych zawierających krzemian aluminium i form skorupowych z białego korundu. Następnie przedstawiono stabilność mineralogiczną form (ziaren) w wysokiej temperaturze z wykorzystaniem dyfrakcji promieni rentgena. Dokonano analizy różnych składów - przy pomocy bezkontaktowej dyfrakcji rentgenowskiej i analizy SEM-EDS ‒ form skorupowych. Zawansowane metody badań wosków i wpływ tych metod na ich dalszy rozwój. Pokroky pri testovani vosku ovlivnujici jejich dalsi rozvoj. Advances in wax testing influencing their further development. Slevarenstvi 2012, Roc. 60, cis. 9-10, s. 337-341. Autor: Bond D. i in. Nowoczesny przemysł zmienia się i rozwija bardzo szybko i wymaga, szczególnie w obszarze przemysłu lotniczego i kosmonautyki, a także stosowanych w przemyśle turbin gazowych, lekkich i wytrzymałych podzespołów, do których wykonania stosuje się rdzenie o skomplikowanym kształcie i gdzie stosuje się dobrej jakości woski i zaawansowane two-


Odlewnictwo Współczesne

rzywa. Omówiono trzy zaawansowane, ważne metody badań wosków na modele: metodę transformacji Fouriera w podczerwieni, metodę kalorymetryczną skanowania różnicowego i metodę reometryczną. Omówiono też rozwój technologii materiałowych. Odlewy części samolotowych wykonane z zastosowaniem metody zgazowywanych modeli. Aviacionnye otlivki, poluchenie lit’em po gazificiruemym modeljam. Aircraft Castings Made by Lost Foam Casting Process. Lit.Proiz. 2011, nr 6, s. 21-23. Autor: Goncharenko E.S., Kornysheva I.S. Przeprowadzono badania porównawcze części i próbek z wysokojakościowych stopów aluminium odlewanych w formach piaskowych i z zastosowaniem zgazowywanych modeli. Stwierdzono, że jest możliwe stosowanie do tego procesu modeli styropianowych. Omówiono zmiany struktury i właściwości stopu aluminium AL4MS (układu Al-Si-Cu-Mg) przy odlewaniu oboma sposobami. Stwierdzono, że technologia zgazowywanych modeli (Lost Foam) poprawia dokładność odlewów, zmniejsza chropowatość powierzchni, obniża masę odlewu o 3 do 10% w porównaniu z odlewami wykonanymi w formach piaskowych.

rozję metodą zamrażania bezpośredniego w ciekłym metalu. Opisano technologiczne możliwości uzyskania mono- i bimetalicznych odlewów, przedstawiono parametry procesu, w tym parametry temperaturowe ciekłego stopu i krystalizatora, czas przetrzymywania ciekłego stopu, charakterystyki chłodzenia odlewów bimetalicznych. Podano składy topników i ogniotrwałych powłok, dane porównawcze dotyczące właściwości i charakterystyk eksploatacyjnych wyrobów. Określono fizyczne (w tym mechaniczne) właściwości odlewów otrzymanych metodą namrażania, porównano je z właściwościami wyrobów otrzymanych innymi metodami (odlewnie kokilowe, walcowanie). Określenie optymalnych parametrów procesu namrażania z punktu widzenia jakości i właściwości mechanicznych oraz szczególnych właściwości metalu pozwoliło zbudować przemysłowe i laboratoryjne urządzenie dla wykonywania odlewów metodą namrażania (pokazano urządzenie do otrzymywania tą metodą odpornych na zużycie żeliwnych lemieszy).

10. TOPIENIE QD: Szybkie suszenie – nowa generacja ciekłych mas ogniotrwałych: Zawansowana (nowoczesna) metoda szybkiego suszenia ciekłych mas ogniotrwałych nakładanych na łyżki odlewnicze.

Otrzymywanie mono- i bimetalicznych odlewów metodą namrażania z ciekłego metalu.

QD: Quick drying (hitro susenje) – nova generacija livnih ognjevzdrznih materialov: Prednosti hitro susecih se livnih ognjevzdrznih materialov za livarskie lonce. QD; Quick Drying – A New Generation of Castable: The Advantage of QD Castable in Foundry Ladle.

Polucheniye mono- i bimetallicheskikh otlivok namorazhivanijem iz rasplava.

Liv.Vestn. 2012, Roc. 59, cis. 3, s. 118-129.

Processy lit’ja 2012, nr 5, s. 61-67.

Autor: Oldin J.

09. INNE TECHNOLOGIE ODLEWANIA

Autor: Kirijevskij B.A., Aleksandrova E. N. Omówiono aktualne technologie otrzymywania półfabrykatów z brązu, mosiądzu i żeliwa odpornego na zużycie i ko-

Szybka metoda suszenia ciekłej masy ogniotrwałej nakładanej na łyżki odlewnicze ma istotne zalety w porównaniu z tradycyjną metodą suszenia. Możliwe jest skrócenie czasu suszenia (nakłada-

27


Odlewnictwo Współczesne

nia) masy ogniotrwałej do kilku dni. Powoduje to, że łyżki są łatwiej dostępne (szybciej można je ponownie używać). Metoda jest bardziej energooszczędna. Masa jest odporna na szoki cieplne, cykl jej spiekania jest krótszy. Kryteria i przykłady zastosowania pieców indukcyjnych do gromadzenia i wytrzymywania ciekłego metalu. Einsatzkriterien und Anwendungsbeispiele von Induktionsoefen zum Speichern und Warmhalten von fluessigem Eisen. Typical Applications and Criteria for Use of Induction Furnaces for Storage and Holding of liquid Iron. Giesserei-Rund. 2012, Jg. 59, H. 1-2, s. 6-10. Autor: Trauzeddel D. Stwierdzono, że stosowanie odpowiednich pieców indukcyjnych do wytrzymywania i gromadzenia ciekłego metalu przyczynia się do otrzymywania wysokojakościowych odlewów oraz do zmniejszenia liczby przestojów i skrócenia czasu ich trwania. W topialni, w której stosuje się żeliwiaki nie ma alternatywy dla stosowania pieca indukcyjnego kanałowego (rdzeniowego) jako pieca do magazynowania i wytrzymywania ciekłego metalu. W topialniach, w których eksploatuje się elektryczne urządzenia do topienia i wytrzymywania metalu stosuje się piece tyglowe - szczególnie wówczas, gdy konieczna jest większa elastyczność pracy topialni i na przykład konieczna jest większa ilość ciekłego metalu. W artykule przedstawiono przykłady różnego zastosowania i wykonania (wyposażenia) indukcyjnych pieców tyglowych do wytrzymywania i gromadzenia ciekłego metalu. Badanie odgazowania ciekłych stopów aluminium. Wpływ konstrukcji wirujących na efektywność usuwania wodoru. Untersuchungen zur Entgasung von Aluminiumschmelzen. Einfluss des Rotordesigns auf die Effektivitaet der Wasserstoffentfernung.

28

Giesserei 2012, Jg. 99, H. 1, s. 48-52, 54-55. Autor: Simon R. in. Stosowanie wirników do odgazowania stopów aluminium jest powszechnie stosowaną metodą wpływania na zawartość wodoru, metali alkalicznych i wtrąceń w ciekłym metalu przed odlaniem. W ostatnich dwudziestu latach znacznie rozwinęła się wiedza teoretyczna odnośnie wyjaśnienia i zrozumienia techniki odgazowania. Mało jest natomiast informacji na temat badań i doświadczeń czy też wyników badań z tego zakresu. Wyniki badań są niekompletne i nie zawsze potwierdzają teoretyczne założenia odnośnie odgazowania. Główne czynniki wpływające na proces odgazowania to na przykład sprawność (intensywność) mieszania ciekłego metalu, wielkość pęcherzy, współczynnik dyfuzji. Niedokładności tych wielkości utrudniają często bezpośrednie przeniesienie wiedzy teoretycznej do praktyki odlewniczej. W tym artykule omówiono dobór różnych wirników firmy Foseco Foundry Division w Borken (Niemcy) do odgazowywania ciekłego metalu. Wirniki te scharakteryzowano przeprowadzając szereg testów. Wyniki prób są podstawą strony www dotyczącej symulacji procesów odgazowania. W artykule przedstawiono zagadnienie występowania gazu w ciekłym metalu oraz problemy z tym związane, sposoby jego usuwania przez wirowanie. Przedstawiono także charakterystykę oprogramowania do symulacji procesu. Wpływ elektromagnetycznego pola na fizyko-mechaniczne właściwości odlewanego chromu. Vlijanie ehlektromagnitnogo polja na fizyko-mekhanicheskije svojstva litogo khroma. Effect of Electromagnetic Field on Physical-and-Mechanical Properties of Cast Chromium). Lit.Proiz. 2011, nr 7, s. 15-18. Autor: Konokotin S.P.


Odlewnictwo Współczesne

Wpływ elektromagnetycznej obróbki na proces krzepnięcia ciekłego chromu w formie umożliwia rozdrobnienie struktury krystalicznej i poprawienie właściwości fizycznych i mechanicznych, zmniejszenie łamliwości odlewu w temperaturze pokojowej, zmniejszenie kruchości na zimno odlewanego chromu. Wyniki przeprowadzonych badań wskazują na to, że stopy chromu mogą konkurować z żaroodpornymi stopami niklu. Wpływ temperatury przegrzania na właściwości odlewów z siluminów. Vlijanie temperatury pregreva na svojstva otlivok iz silumina. Effect of Overheat Temperature on the Properties of Silumin Castings. Lit.Proiz. 2011, nr 7, s. 10-12. Autor: Khosen Ri., Ri Eh.Kh., Khimukhin S.N. i in. Prowadząc badania doświadczalnie stwierdzono, że w zależności od temperatury przegrzania ciekłego metalu zmienia się charakter rozłożenia poszczególnych składników powstającej struktury, co powoduje zmiany właściwości mechanicznych stopu. Zazwyczaj, najwyższe mechaniczne właściwości odpowiadają maksymalnym koncentracjom Mg i Si stopu na skutek krystalizacji wzmacniających faz Mg2Si. Na przykładzie badań stwierdzono także, że anomalny (nieprawidłowy) charakter zmiany koncentracji stopowych dodatków ‒ Mg i Si w powstających strukturach, w zależności od temperatury przegrzania można wykorzystać do podwyższenia mechanicznych właściwości odpowiedzialnych odlewów (np. odlewanych części samolotów, walców, łączników rurowych, dźwigni i innych). Efekty rafinacji w pieco-kadzi stali stosowanej na wielkogabarytowe odlewy dla energetyki. Effects of Steel – Applied for Large-Dimension Castings for the Power Engineering – Refining in The Ladle-Furnace

Arch. Metallurgy and Materials 2013, Vol. 58, nr 3, s. 775-778. Autor: Kalandyk B., Wojtal W. W pracy przedstawiono zmiany zawartości siarki podczas rafinacji w czasie wytapiania stali nisko- i wysokostopowej (G17CrMoV5-10; GX12CrMoNiVNbN9-1) stosowanej na wielkogabarytowe odlewy dla energetyki. Badaną stal wytopiono w technologii odzyskowo-tlenowej z zastosowaniem maksymalnie 70% złomu własnego. Dodatkowo, po wytopieniu stali w piecu łukowym (EAF) przeprowadzono obróbkę pozapiecową w pieco-kadzi (LF). Wykazano, że zastosowanie obróbki pozapiecowej żużlem syntetycznym w pieco-kadzi i argonowania kąpieli metalowej prowadzi do uzyskania w analizie końcowej 0,0043‒0,0046% S (zmniejszenie zawartości S podczas rafinacji w LF sięgało 40%). Uzyskaniu tak niskiej zawartości siarki w stali sprzyja m.in. utrzymanie zawartości FeO w żużlu poniżej 0,8%. Tak niski poziom stopnia utlenienia żużla jest jednym z warunków konieczny do dobrego odsiarczenia kąpieli metalowej. Bez obróbki pozapiecowej zawartość siarki w staliwie niskostopowym wynosiła 0,007%, natomiast dla staliwa wysokostopowego 0,01%. Kontrola zawartości gazów (tlenu i azotu) w czasie wytapiania stali i dokonywana korekta ilości wprowadzanych dodatków (np. odtleniaczy) doprowadziła do uzyskania niskiej zawartości tlenu (poniżej 45 ppm dla dwóch badanych gatunków stali) i azotu (88 ppm dla stali niskostopowej, 330 ppm dla stali wysokostopowej) gwarantująca dobrą kombinację właściwości wytrzymałościowych i plastycznych odlewów. Innowacyjna konstrukcja pokrywy kadzi pośredniej COS o podwyższonym czasookresie pracy. Innovated construction of tundish cover with increased service durability. Arch. Metallurgy and Materials 2013, Vol. 58, nr 3, s. 795-801. Autor: Stachurski W. i in.

29


Odlewnictwo Współczesne

Praca przedstawia rozwiązanie konstrukcyjne pokrywy kadzi pośredniej do urządzenia do ciągłego odlewania stali. Istotę doboru optymalnej konstrukcji oparto na uwzględnieniu istniejących naprężeń cieplnych podczas pracy pokrywy i odkształceń, wywołanych tymi naprężeniami. Zamiast stosowanych dotychczas pokryw wykonanych z żaroodpornego betonu oraz płaskiej konstrukcji, nowe rozwiązanie wprowadza dwa elementy: zwiększenie sztywności całej konstrukcji i wprowadzenie nowego materiału izolacyjnego. Jest on znacznie lżejszy, bardziej odporny na wstrząsy cieplne i plastyczny, co ma duże znaczenie przy wykonaniu pokrywy i jej eksploatacji. W efekcie końcowym zwiększono trwałość pokrywy; mierząc ilością rozlanej stali, nowa pokrywa pracuje przez ponad 90 000 ton przelanej stali, zamiast dotychczas 15-25 000 ton.

11. OCZYSZCZANIE I WYKAŃCZANIE ODLEWÓW Innowacyjny proces oczyszczania głowic cylindrów z żeliwa szarego. Innovatives Putzverfahren guss-Zylinderkoepfe.

fuer

Eisen-

Innovative Fettling Process for Gray Iron Cylinder Heads. Giesserei-Rund. 2012, Jg. 59, H. 1-2, s. 11-13. Autor: Gamisch M. W artykule opisano nowoczesną linię do oczyszczania i wykańczania odlewów żeliwnych głowic. Tę nowoczesną linię zaprojektowała firma „Fill” dla niemieckiego producenta samochodów dostawczych. Linia ta jest w pełni zautomatyzowana i obsługiwana przez roboty. Opisano szczegółowo pełny cykl oczyszczania odlewów (poszczególne etapy procesu). Zastosowanie dyszy szczelinowej ‒ alternatywą dla sprężonego powietrza pozwalającą zaoszczędzić do 85 procent energii. Luftklingentechnologie: Alternativverfahren zu Druckluft spart in Produktionsbe-

30

trieben bis zu 85 Prozent an Energie ein. Giesserei-Prax. 2012, nr 1-2, s. 3031. Firma Spezialmaschinen und Zubehoer GmbH +CO KG w Gehlen (Niemcy) zaprezentowała energooszczędne urządzenie do oczyszczania odlewów motoryzacyjnych i innych elementów (z zanieczyszczeń typu: wióry, emulsja), w którym powietrze oczyszczające nie jest sprężone lecz nadmuchiwane na oczyszczaną powierzchnię. Krótko opisano konstrukcję urządzenia. Sama konstrukcja dmuchawy (typ ACI) ma kształt ostrza noża o długości 250 mm i można nią czyścić powierzchnie o różnym kształcie. Zastosowanie tego urządzenia pozwala znacznie obniżyć koszty energii. W artykule przedstawiono porównanie sposobów oczyszczania za pomocą sprężonego powietrza i powietrza nadmuchiwanego z wykorzystaniem powyższej dmuchawy oraz porównano koszty stosowania tych urządzeń. W celu umożliwienia szybkiego porównania najistotniejsze dane zestawiono w tabeli. Omówiono możliwości zastosowania urządzenia. Oczyszczanie żeliwnych pokryw pierścieni ślizgowych. Elastyczny system gwarantuje najlepszy efekt oczyszczania. Reinigen von Gleitringdeckeln aus Gusseisen. Flexibles System garantiert bestes Reinigungsergebnis. Giesserei-Erfahrungsaust. 2012, nr 1+2, s. 35-37. Autor: Rau I. W artykule przedstawiono urządzenie do optymalnego oczyszczania wodnego odlewów ‒ głównie odlewów żeliwnych pokryw pierścieni ślizgowych i szeregu innych precyzyjnych odlewów maszynowych. Firma KEA Mafac GmbH i K.G. w Alpirsbach (Niemcy) opracowała urządzenie, które zainstalowano u producenta odlewów precyzyjnych z różnych stopów Rich-Praezision-Drehteile GmbH w Riederich (Niemcy). Opisano historię i działalność producenta oraz konstrukcję


Odlewnictwo Współczesne

i eksploatację nowoczesnego urządzenia do oczyszczania na przykładzie żeliwnych pokryw pierścieni ślizgowych.

12. METALOZNAWSTWO I OBRÓBKA CIEPLNA Wpływ głównych pierwiastków stopowych na wielkość ramion dendrytów wtórnych w odlewniczych stopach Al-Si-Cu. Vplyv hlavnych legujucich prkvkov na vel’kost vzdialenosti sekundarnych ramien dendritov v Al-Si-Cu zliatinach v liatom stave. The effect of major alloying elements on the size of the secondary dendrite arm spacing in the as-cast Al-Si-Cu alloys. Slevarenstvi 2012, Roc. 60, cis. 7-8 , s. 276-283. Autor: Djurdjevic M. Grzincic M. Pełna ocena jakości ciekłego metalu jest bardzo ważna w procesie sterowania i produkcji odlewów. Czynniki, które mają wpływ na powstającą strukturę a w konsekwencji na właściwości mechaniczne, to: skład chemiczny, proces obróbki ciekłego metalu, prędkość chłodzenia (gradient temperatury). Prędkość chłodzenia i skład chemiczny stopu to czynniki najważniejsze. W artykule omówiono wpływ głównych składników stopu Al-Si-Cu, krzemu i miedzi na odstępy dendrytów wtórnych. Wykazano, że oba pierwiastki stopu mają istotny wpływ na proces rafinacji i krzepnięcia. Badanie relaksacji naprężeń w żeliwie. Isledovanie relaksacii naprazhenij v chugunie. Research of Stress Relaxation in Cast. Lit.Proiz. 2011, nr 8, s. 7-9. Autor: Isagulov A.Z. i in. Przedstawiono rezultaty badań naprężeń w próbkach żeliwa białego (2,47% C; 1,05% Si; 0,45% Mn; 0,16% P; 0,152% S; 0,003% Cr; 0,007 Al oraz żeliwa austenitycznego (2,7% C; 2,5% Si; 9,8% Mn;

0,31% P; 0,012% S; 1,8% Cr; 1,6% Cu; 0,15% B; 0,93% Al) w zakresie temperatur 350‒800°C. Rezultaty badań mogą być wykorzystywane przy tworzeniu modeli kształtowania (powstawania) naprężeń wewnętrznych w skomplikowanych odlewach i dla obliczenia czasu wyżarzania odprężającego odlewów. Wpływ warunków krystalizacji na właściwości odlewów z brązu BrOS 10-10. Vlijanije uslovij kristalizacii na svojstva otlivok iz bronzy BrOS 10-10. Influence of Crystallization Conditions on Bronze LB2 (C93700) Properties. Lit.Proiz. 2011, nr 6, s. 11-13. Autor: Martjushev N.V. Wymieniono rezultaty badania wpływu szybkości stygnięcia na strukturę i właściwości odlewów z brązu BrOS 1010 czyli CuSn10Pb10 (C93700 wg ASTM). Pokazano, że wzrost szybkości stygnięcia powoduje wzrost twardości, granicy wytrzymałości na rozciąganie odlanych w kokili próbek i obniżenie współczynnika tarcia. zmniejszenie szybkości chłodzenia powoduje zmniejszenie twardości i wytrzymałości, ale tym samym ulega poprawie udarność odlewów. W artykule pokazano wpływ struktury odlewów na właściwości stopów. Przy wykonywaniu odlewów z trzyskładnikowych brązów z cyną i ołowiem, dla otrzymania największej wartości twardości i wytrzymałości na rozciąganie w czasie krzepnięcia trzeba je chłodzić z szybkością większą niż 100 oC/s. Odlewy otrzymane w ten sposób, będą miały mały współczynnik tarcia. Jeśli wymaga się, żeby odlewy miały większe właściwości plastyczne, to należy spowolnić szybkość chłodzenia, np. przez wstępne podgrzanie formy. Kształtowanie się właściwości odlewu w czasie krzepnięcia. Część I. Termodynamiczne warunki krzepnięcia odlewu. Formirovanije svojstv otlivki pri zatverdevaniji. Chast’ 1. Termodinamicheskije uslovjja zatverdevanija otlivki.

31


Odlewnictwo Współczesne

Formation of Casting Properties during Solidification. Part 1. Thermodynamic Conditions of Casting Solidification. Lit.Proiz. 2011, nr 6, s. 5-6. Autor: Semenov V.I. Krzepnięciu i topieniu metali i stopów towarzyszy wydzielanie się lub pochłanianie ciepła. Już dawno stwierdzono, że takie przemiany zachodzą przy określonej temperaturze i że istnieje związane z tym ciepło fazowe. Termodynamiczne badania równowagi fazowej doprowadziły do zrozumienia, że zmiany określają wielkość swobodnej energii a sama zmiana oparta jest na prawie lokalnej równowagi. Struktura i własności odlewanego odśrodkowo wysokostopowego staliwa (25Cr35NiNbTi) po wieloletniej eksploatacji w reformingu parowym. Structure and properties of the centrifugally cast high-alloyed (25Cr35NiNbTi) steel after long-time operation in steam reforming. Arch. Metallurgy and Materials 2013, Vol. 59, nr 3, s. 785-790. Autor: Mikułowski B. i in. W pracy przedstawiono wpływ warunków eksploatacji wysokostopowego staliwa niklowo-chromowego przeznaczonego do pracy w instalacjach reformingu parowego na morfologię oraz ilość faz występujących w materiale rur odlewanych odśrodkowo. Do identyfikacji struktury wykorzystano metody mikroskopii świetlnej i skaningowej. Ponadto, w trzech temperaturach badań (20, 820 i 945°C) określono własności mechaniczne staliwa po eksploatacji w warunkach przemysłowych. Wyznaczono związek pomiędzy ilością faz (węglików pierwotnych i wtórnych), określoną przy wykorzystaniu metody metalografii ilościowej, a umowną granicą plastyczności badanego materiału.

13. ŻELIWO I ODLEWY ŻELIWNE Zaawansowany proces metalurgiczny i zastosowanie żeliwa ADI.

32

Napredki v metalurgiji in pri uporabi bainitno poboljsane duktilne litine. Advances in the metallurgy and aplications of ADI. Liv.Vestn. 2012, Roc. 59, cis. 4, s. 182-221. Autor: Nofal A. Połączenie szeregu cech w żeliwie ADI otwarło nowe horyzonty dla tego tworzywa i umożliwiło zastąpienie elementów staliwnych i elementów kutych tym żeliwem w szeregu rozwiązań konstrukcyjnych, przy jednoczesnej obniżce kosztów. Dzięki obszernym badaniom opracowano nowe procesy, które pozwoliły na uzyskanie i połączenie w jednym tworzywie szeregu korzystnych właściwości: dużej wytrzymałości, plastyczności, odporności na obciążenia dynamiczne (ciągliwości), odporności na zużycie, dobrej obrabialności. W artykule przeprowadzono szczegółową analizę procesów technologicznych dotyczących wytwarzania żeliwa ADI i wynikających z tego możliwości jego zastosowania. W pierwszej kolejności omówiono mechanizm umacniania żeliwa ze szczególnym uwzględnieniem procesów TRIP (Transformation Induced Plasticity = plastyczność wywołana przemianami fazowymi) połączonych z deformacją. Wytrzymałość i ciągliwość można poprawić przez przeprowadzenie pewnych procesów obróbki mechanicznej i typową obróbkę cieplną; hartowanie z przemianą izotermiczną, a także prasowanie w stanie ciekłym, gdzie poprawę jakości odlewów z żeliwa ADI uzyskuje się przez prasowanie metalu w stanie półzakrzepłym w formie metalowej i prowadzenie obróbki cieplnej odlewu po wybiciu, hartowanie w kąpieli solnej, a także dwa sposoby (etapy) hartowania z przemianą izotermiczną w celu uzyskania drobnego ausferrytu poprzez szybkie przechłodzenie podczas ausferrytyzacji. W dużej wartości temperatury w pierwszej kolejności powstaje węglik o dużej zawartości austenitu. Obrabialność i plastyczność żeliwa ADI może być znacznie zwiększona przez „wytworzenie” mikrostruktury o podwójnej fazie przy częściowej austenityzacji


Odlewnictwo Współczesne

przez hartowanie z przemianą izotermiczną. Odporność na zużycie można znacznie zwiększyć przez wytworzenie węglików w strukturze ADI. Wytrzymałość, odporność na zużycie można zwiększyć także przez wytworzenie w żeliwie ADI struktury bainityczno-martenzytycznej zawierającej mniej drogich pierwiastków stopowych, jak krzem, mangan w ilości od 2,5 do 3%.

badań, która uwzględnia specyfikę tworzywa. W ramach prowadzenia dalszych badań zostanie określona zależność pomiędzy grubością próbki a dynamiczną wartością inicjacji pęknięcia (początku procesu pękania).

Wyznaczanie i definicja wskaźników dynamicznej odporności na pękanie dla ferrytycznych gatunków żeliwa.

Autor: Najdek Gavriljuk V.P.

Ermittlung und Definition dynamischer Bruchzaehigkeitswerte fuer ferritische Gusseisenwerkstoffe. Review of fracture toughness of dynamic loaded ductile cast iron. Giesserei-Prax. 2012, nr 1-2, s. 1013. Autor: Ludwig A. i in. Dla potrzeb prowadzenia doświadczeń i oceny ich wyników konieczne jest uwzględnienie specyficznych właściwości tworzyw, a więc doświadczalne wyznaczenie wartości dynamicznych wytrzymałości na pękanie na małych próbkach poprzez wyznaczenie krzywych „oporu powstawania pęknięć”. Brak dostępu do jednolitych wytycznych (przepisów) prowadzenia badań dotyczących przypadków obciążenia dynamicznego jest przyczyną tego, że przytaczane w normach kryteria odnoszą się do przypadków obciążenia statycznego i są transponowane do przypadków obciążenia dynamicznego. W przypadku obciążenia dynamicznego stowarzyszenie ESIS (European Structural Integrity Society) dla określenia wskaźników mechaniki pękania zaproponowało (opracowało) wykonanie próby udarności i zginania próbek typu SE(B) z uwzględnieniem pęknięcia w wyniku zmęczenia. Aktualne wydanie dyrektywy ESIS TC5 odnosi się jednoznacznie do stali. Koncepcja kolejnych zadań zmierza do określenia dynamicznych wskaźników odporności na pękanie dla ferrytycznych gatunków żeliwa na bazie opracowywanej wytycznej do

Grafit sferoidalny w żeliwach. Sharovidnyj grafit v chugunakh. Processy lit’ja 2012, nr 5, s. 33-42. V.L., Heizhko I.G.,

Przedstawiono podstawowe założenia teorii powstawania wydzieleń grafitu w czasie krystalizacji żeliwa. Powstawanie grafitu zależy od dwóch czynników: energii międzyfazowej i wpływu pierwiastków powierzchniowo czynnych. Grafit sferoidalny wydziela się (krystalizuje) w rezultacie rafinacji i neutralizacji powierzchniowoczynnych pierwiastków (siarka, tlen i in.). Wpływ cyrkonowej zaprawy na proces krystalizacji żeliwa szarego i właściwości odlewów. Vliyanije cirkonijevoj ligatury na processy kristallizacii serogo chuguna i svojstva otlivok. Zirconium addition alloy effect no the melt structure, crystallization processes physical and mechanical properties of grey cast iron. Lit.Proiz. 2011, nr 6, s. 7-10. Autor: Belous T.V., Khosen Ri. W pracy przedstawiono rezultaty badania wpływu syntetycznych zapraw cyrkonowych na parametry ciekłego metalu, procesy krystalizacji i powstawania struktury, fizykochemiczne właściwości żeliwa. Modyfikowanie żeliwa odlewanego kokilowo efektywnie wpływa na usunięcie brzegowego zabielenia w cienkościennych odlewach (12 mm), otrzymanie drobnoziarnistej metalowej struktury osnowy i wydzieleń grafitu gwiazdkowego oraz podwyższenie właściwości wytrzymałościowych odlewu.

33


Odlewnictwo Współczesne

Wytwarzanie odlewów z żeliwa sferoidalnego w technologii Inmold i Lost Foam. Ductile cast iron obtain by lost foam process and inmold method Arch. Metallurgy and Materials 2013, Vol. 58, nr 3, s. 823-826. Autor: Kaczorowski R., Just P., Pacyniak T. W pracy przedstawiono technologie otrzymywania odlewów z zeliwa sferoidalnego metodą Inmold z wykorzystaniem procesu pełnej formy. Sferoidyzacje prowadzono z użyciem zaprawy sferoidyzujaco-modyfikujacej w ilości 1,5% na masę sferoidyzowanego żeliwa. Przeprowadzono badania wpływu konfiguracji układu wlewowego oraz kształtu komory reakcyjnej na stopień sferoidyzacji żeliwa, który określono na podstawie wskaźnika kształtu grafitu. Badania wykazały, że największy wpływ na stopień sferoidyzacji żeliwa ma położenie wlewu doprowadzającego względem odlewu i komory reakcyjnej, oraz kształt komory reakcyjnej.

14. STALIWO I ODLEWY STALIWNE Symulacja numeryczna produkcji staliwa w postaci wlewków. Numericna Simulacija Jeklenga Ingolta. Numerical simulation of steel ingots. Liv. Viestn. 2012, R. 59, nr 4, s. 222233. Autor: Kovac M. i in. Podczas procesów zalewania i krzepnięcia staliwa) we wlewkach może powstać szereg wad. W artykule skoncentrowano się na jednym, ale bardzo ważnym problemie, a mianowicie na powstawaniu porowatości. Możliwość zmniejszania porowatości odlewanego staliwa zależy od jego składu chemicznego, zakresu krzepnięcia, rozmiarów wlewka, stosunku wysokości do średnicy, kształtu kokili i grubości jej ścianek. Podjęto próbę określenia i opi-

34

sania wpływu najważniejszych czynników wpływających na porowatość. Pozwala to zrozumieć proces krzepnięcia i pozwoli na optymalizację wlewnic. Opracowanie nowych powinno mieć pozytywny wpływ na proces krzepnięcia metalu i spowodować w konsekwencji ograniczenie porowatości. W artykule opisano proces wypełniania wlewnicy i proces krzepnięcia metalu. Symulacja może być wykorzystana do optymalizacji produkcji wlewków i poprawy ich jakości oraz zmniejszenia strat metalu. Oddziaływanie dodatków mikrostopowych na ciekłe staliwo. Vozdejstvie na rasplaw stali mikrolegirujushhikh dobavok. Effect of Microalloying Additions on Steel Melt. Lit.Proiz. 2011 nr 7, s. 6-9. Autor: Korovin V.A. i in. W artykule rozpatrzono pytania dotyczące wyboru dodatków stopowych i ich wpływu na zmiany struktury, właściwości mechanicznych stali konstrukcyjnych. Omówiono jak poszczególne małe ilości aktywnych pierwiastków (V, Mo, Zr, B) odziaływują na jakość otrzymanego metalu i odlewów poprzez poprawę właściwości fizykochemicznych i otrzymanie odpowiedniej struktury. Określono także, w którym momencie procesu (wytopu) dodaje się pierwiastki i jaki jest wzajemny ich wpływ na poszczególne właściwości i proces powstawanie struktury. Optymalizacja stopnia odtleniania i modyfikacji stali na poprawę własności w niskich temperaturach. Optimisation of the deoxidation degree and modification on the cast steel properties improvement at low temperatures. Arch. Metallurgy and Materials 2013, Vol. 58, nr 3, s. 763-767. Autor: Sierant Z. Przedstawiono przemysłowe warunki otrzymywania grubościennych i kształto-


Odlewnictwo Współczesne

wych odlewów, przeznaczonych do pracy w temperaturze -40oC do -60oC. Dobór gatunku staliwa oparto o znane prace, jednak ze względu na grubość ścianek odlewów (70‒240 mm), opracowano sposób przygotowania ciekłego metalu (głębokie odtlenianie i modyfikacja, argonowanie w kadzi) oraz warunki zapełnienia wnęki formy (układ wlewowy zapewniający spokojne wypełnianie, kierunkowe krzepnięcie i unikanie tworzenia zbędnych węzłów cieplnych), dla zapewnienia wymaganej udarności. Zachowanie tych parametrów, jak również dobór obróbki cieplnej dla produkowanych masywnych odlewów, pozwoliły na uzyskanie udarności w -40°C wynoszącej powyżej 50 J/cm2. Wartość tą otrzymano dla ścianek o różnej grubości. Segregacja pierwiastków w odlewach kwasoodpornych o zróżnicowanych grubościach ścianek. Segregation of elements in corrosion resistant castings of diversified wall thickness. Arch. Metallurgy and Materials 2013, Vol. 58, nr 3, s. 775-778. Autor: Malatyńska P. Zbadano segregację pierwiastków w dwóch gatunkach staliwa kwasoodpornego Cr18-Ni9-Mo, bezpośrednio w odlewach o grubościach ścianek 7, 15 i 30 mm. Wyniki wskazują analogiczny przebieg krzywych zawartości Fe, Cr, Ni, Mo i C, określonych w różnych grubościach ścianek. Spadek zawartości odnotowano w ferrycie delta dla Fe (od 2 do 3% wag.), Ni (od 3,5 do 5% wag.) oraz C (około 1%), natomiast w przypadku Mo oraz Cr stwierdzono wzrost zawartości o odpowiednio 2% mas. i około 6% mas., w przypadku dwóch badanych staliw. Dla badanego staliwa Q1 o zawartości węgla 0,054% mas. stwierdzono występowanie węglików w postaci białych wydzieleń na granicy ferrytu delta. Spowodowało to występowanie pików na linii analizy rozkładu pierwiastków zwłaszcza dla molibdenu, żelaza oraz węgla, co zostało uwidocznione na wykresach segregacji dla różnych grubości ścianek.

15. STOPY METALI NIEŻELAZNYCH I ODLEWY Z TYCH STOPÓW Wydłużenie efektu modyfikacji poprzez dodanie berylu do stopu AlSi7Mg0,3. Prodlouzeni modifikacniho ucinku pomoci beryllia u slitiny AlSi7Mg0,3. Extension of the modification effect with the aid of beryllium for the AlSi7Mg0,3 alloy. Slevarenstvi 2012, Roc. 60, cis. 5-6, s. 158-160. Autor: Weiss V. Artykuł ten ma na celu przegląd i ocenę wpływu berylu na wydłużenie procesu modyfikacji w stopie AlSi7Mg0,3. Celem jest wydłużenie czasu efektu modyfikacji Sr w stopie AlSi7Ng0,3 przez dodatek odpowiedniej ilości berylu i ograniczenie poziomu utleniania się ciekłego metalu i w ten sposób przedłużenie czasu działania modyfikatora dla uzyskania odlewu o dobrych właściwościach mechanicznych bez zmiany struktury. Możliwe sposoby uzyskiwania z nietypowych odpadów aluminiowych (puszek po napojach) stopów aluminium. Mozne cesty ziskani hlinikove slitiny zapracovanim netradicnich odpadu hlinikovych napojovych obalu. Possible ways to obtain an aluminium alloy from processing of non-traditional waste from aluminium beverage containers (cans). Slevarenstvi 2012, Roc. 60, cis. 5-6, s. 166-169. Autor: Michna S., Majrich P. Istotą pracy jest omówienie możliwości utylizacji odpadów aluminium w postaci puszek aluminiowych. Opisano proces ich topienia i uzyskania w ten sposób stopu aluminium o określonym składzie chemicznym. Następnie materiał ten pod-

35


Odlewnictwo Współczesne

dano badaniom metalograficznym. Analizowano też skład chemiczny. Przeprowadzono trzy próby topienia. Wsad składał się w 100% ze zużytego aluminium. Wodór w stopach aluminium. Vodik ve slitinach hliniku. Hydrogen in aluminium alloys. Slevarenstvi 2012, Roc. 60, cis. 5-6, s. 154-157.

ści badano te same wielkści dla eutektycznego stopu AlSi12 i czystego aluminium Al99,5. Porównano zmiany rozszerzalności różnych odlewów podczas krzepnięcia i chłodzenia w zależności od takich parametrów, jak temperatura zalewania, grubość jego ścianki i materiał formy. Odlewy ze stopów cynku. Odlitky ze slitin zinku. Castings from Zn alloys.

Autor: Zemcik L.

Slevarenstvi 2012, Roc. 60. cis. 5-6, s. 140-144.

Omówiono powstawanie pęcherzy podczas krzepnięcia odlewów ze stopów aluminium odlewanych do form ceramicznych w procesie wytwarzania odlewów precyzyjnych w przypadku występowania wysokiej rozpuszczalności wodoru w krzepnącym stopie. Jeżeli stężenie wodoru osiąga stan niezbędnego przesycenia to występuje on w postaci pęcherzy. Artykuł jest poświęcony rozpuszczalności wodoru w stopach aluminium.

Autor: Machuta J., Nova I.

Obserwacja właściwości stopów aluminium stosowanych do produkcji tłoków. Sledowani vlastnosti slitin hlinku pouzivanych pro vyrobu pistu spalovacich motoru. Observing the properties of aluminium alloys used for making the pistons of combustion engines. Slevarenstvi 2012, Roc. 60, cis. 5-6, s. 145-149. Autor: Horacek J., Moravek J. W artykule opisano, właściwości stopów aluminium stosowanych do produkcji tłoków do silników spalinowych. Przeprowadzono obserwację rozszerzalności, właściwości technologicznych, strukturalnych i mechanicznych stopu aluminium Al12CuNiMg przeznaczonego na tłoki. Badania przeprowadzono podczas krzepnięcia i chłodzenia odlewów w zależności od parametrów odlewania. W celu porównania określonych właściwo-

36

Artykuł stanowi przegląd różnego rodzaju stopów cynku o małej i dużej zawartości aluminium. Zwrócono również uwagę na specjalny stop cynku i różne sposoby jego odlewania (odlewanie pod wysokim ciśnieniem, odlewanie grawitacyjne, odlewanie odśrodkowe, odlewanie do form piaskowych. O zastosowaniu modyfikatorów aluminiowych o wysokim stopniu dyspersji. O primenenii vysokodispersnogo aljuminievogo modifikatora. Application of a Highly Dispersed Aluminium Inoculant. Lit.Proiz. 2011, nr 7, s. 13-14. Autor: Stecenko V.Ju., Gutev A.P. Wiadomo, że na dyspersję fazowych komponentów stopów Al-Si istotny modyfikujący wpływ wykazują antymon i tytan. Podwyższenie stopnia dyspersyjności struktury modyfikatorów aluminiowych z dodatkami Sb i Ti pozwala jeszcze bardziej rozdrobnić strukturę odlewów ze stopów Al-Si. Celem prowadzonych badań było określenie najlepszych składów modyfikatorów o dużym stopniu dyspersji ich struktury, zawierających dodatki Sb i Ti, koncentrację tych dodatków, bezpieczne maksymalne rozdrobnienie struktury nadeutektycznego siluminu AK18. Pokazano, że dla osiągnięcia maksymal-


Odlewnictwo Współczesne

nego efektu modyfikowania struktury stopu AK18 koniecznie jest użycie bardzo dyspersyjnego aluminiowego modyfikatora AlSi12Sb15Ti5 w ilości 0,1% mas. w stosunku od masy ciekłego metalu, albo AlSb5Ti3 w ilości 0,5% mas. Właściwości i otrzymywanie siluminów na łożyska. Svojstva i poluchenije antifrikcionnogo silumina. Properties and Production of Antifriction Silumin. Lit.Proiz. 2011, nr 6, s. 14-16. Autor: V.Ju. .

Marukovich

E.I.,

Stecenko

Opracowano stop łożyskowy (silumin), który swoimi mechanicznymi i trybologicznymi właściwościami przewyższa tradycyjne brązy. Przeprowadzono badania porównawcze właściwości trybologicznych i mechanicznych siluminów (o zawartości Si powyżej 12%), stopów miedzi z zawartością 5% cyny, cynku i ołowiu (brązu BrOSC 5-5-5) i stali 45 w warunkach suchego tarcia. Opracowano bezpieczną ekologicznie technologię odlewania wyrobów o średnicy 30‒300 mm. Ich koszt jest 2‒3 razy mniejszy niż analogicznych odlewów z brązów.

16. KOMPOZYTY Cechy jakości odlewów z metalowych materiałów kompozytowych. Quality features of metal matrix composite castings. Arch. Metallurgy and Materials 2013, Vol. 58, nr 3, s. 659-662. Autor: Gawdzińska K. Stwierdzono, że zbiór cech jakości metalowych odlewów kompozytowych różni się od zbioru cech jakości odlewów z materiałów klasycznych, choć niektóre cechy są zbieżne dla obu tych grup materiałowych. Cechy te (należące do zbio-

ru cech jakości odlewów kompozytowych) nazwano specyficznymi, nie były one dotychczas określone, a opis jakości materiałów powinien odbywać się na zasadzie opisu cech jakości tego wyrobu. Określono zatem ten zbiór cech. Zaproponowano, aby do zbioru specyficznych cech jakości odlewów kompozytowych zaliczyć: materiał osnowy, materiał zbrojenia, połączenie pomiędzy komponentami i porowatość odlewu kompozytowego. W zbiorze tym określono również podzbiór cech jakości odlewów kompozytowych. Strefy kompozytowe otrzymywane in situ w odlewach staliwnych. Composite zones obtained by in situ synthesis in steel cast. Arch. Metallurgy and Materials 2013, Vol. 58, nr 3, s. 769-773. Autor: Olejnik E. i in. W odlewie z ferrytycznego staliwa o małej zawartości węgla, otrzymano strefy kompozytowe. Fazą wzmacniającą strefy kompozytowej był węglik tytanu TiC, uzyskany w wyniku syntezy in situ substratów, wprowadzonych do formy w postaci wyprasek. Przeprowadzono badania metalograficzne stref kompozytowych w celu określenia jednorodności otrzymanej strefy kompozytowej oraz charakteru obszaru przejściowego: strefa kompozytowa ‒ rdzeń odlewu. Obszar przejściowy, pomiędzy strefą kompozytową, a rdzeniem odlewu, charakteryzował się gradientowym rozkładem TiC oraz brakiem nieciągłości. W celu potwierdzenia prawidłowego przebiegu procesu syntezy TiC, przeprowadzono analizę fazową stopu bazowego oraz otrzymanej strefy kompozytowej. Potwierdzono, że w obrębie strefy kompozytowej występują dwie fazy, tj. α Fe i TiC, a stop bazowy zawiera wyłącznie α Fe. Analizowano zmiany mechaniczne w obrębie otrzymanej strefy kompozytowej, badając jej twardość HV. Średnia wartość twardości stopu bazowego oraz strefy kompozytowej wynosiła odpowiednio 175 ±4 i 696 ±201 HV.

37


Odlewnictwo Współczesne

17. SYSTEMY ZAPEWNIANIA JAKOŚCI, STATYSTYCZNA KONTROLA PROCESU (SPC), CERTYFIKACJA, KONTROLA JAKOŚCI, BADANIA ODBIORCZE Możliwości oceny porowatości w odlewach ze stopów aluminium. Moznosti hodnoceni porovitosti u tlakove litych Al slitin. Possibilities of evaluating the porosity in die-cast Al alloys. Slevarenstvi 2012, Roc. 60, cis. 5-6, s. 150-153. Autor: Cech J., Rihova M., Havlickova J. Na bazie złożonej oceny eksperymentu, badań bloku silnika odlanego ciśnieniowo ze stopu AlSi9Cu3 pobrano próbki z dolnej jego części, w której nie zastosowano miejscowego prasowania w stanie ciekłym. Podsumowując badania można powiedzieć, że odlewy wykonane bez stosowania prasowania w stanie ciekłym wykazują maksymalną porowatość w kierunku osiowym. Obszary, w których nie stosowano miejscowego prasowania w stanie ciekłym wykazują pewien spadek właściwości mechanicznych, a porowatość jest większa niż 5%. Takie badania są standardem w Spółce SKODA AUTO. Odtlenianie duplex.

nierdzewnego

staliwa

Dezoxidace duplexnich korozivzdornych oceli. Deoxidation of duplex stainless steels. Slevarenstvi 2012, Roc. 60, cis. 7-8, s. 284-288. Autor: Dulava M., Senberger J., Zadera A. W procesie wytwarzania staliwa G2607Cu (wg AST14) powstałą wadę sklasyfikowano jako błonę. W wyniku analizy składu powstałej błony stwierdzo-

38

no, że składa się ona z tlenków chromu i zawiera ponadto mangan i niewielkie ilości krzemu. Celem pracy było opracowanie takiej metody odtleniania, która pozwoli na wyeliminowanie wad w postaci błon tlenkowych. Pomiar – kompleksowa ocena. Rozwiązanie systemowe problemu efektu paczenia się i skurczu. Eine Messung – ganzheitliche Auswertung. Systemloesung zur Kompensation von Schwund und Verzug. Giesserei-Erfahrungsaust. 2012, nr 1+2, s. 30-31. Autor: Hochrein S. Firma Wenzel Group GmbH + C.O. KG Wiesthal (Niemcy) opracowała systemowe rozwiązanie problemu efektu skurczu i paczenia się odlewów oraz form. Pakiet danych rzeczywistych odlewu wykonanego w oparciu o jego pakiet danych CAD wyznaczany jest za pomocą tomografii komputerowej (tomograf exa) i na tej podstawie za pomocą oprogramowania PointMaster porównuje się wielkości rzeczywiste i zaprojektowane, co pozwala na kompensację efektu paczenia się i zanikania. W artykule opisano wyznaczanie danych (parametrów) rzeczywistych za pomocą tomografii komputerowej oraz metodę kompensacji.

18. MASZYNY I URZĄDZENIA Efektywne odlewanie ciśnieniowe za pomocą odpowiednio dobranych urządzeń. Effizientes Druckgiessen mit abgestimmten Anlagen. Efficient Die Casting with carefully matched System Components. Giesserei-Rund. 2012, Jg. 59, H. 1-2, s. 2-5. Autor: Fabbroni M. W artykule zawarto charakterystykę techniczną dwupłytowej maszyny ciśnie-


Odlewnictwo Współczesne

niowej model „Carat”, która produkowana jest w kilku wersjach o różnej sile zwierania od 10500 do 44000 kN. Maszyny te mają zwartą konstrukcję i w związku z tym ich instalacja nie wymaga dużych przestrzeni. Ich istotną cechą charakterystyczną jest także mała liczba części ruchomych, co jest korzystne bo liczba części zużywających się mechanicznie jest mała i koszty eksploatacji są mniejsze. W maszynach tego typu istnieje możliwość indywidualnego, w zależności od rodzaju odlewu, doboru siły zwierania. W artykule scharakteryzowano niektóre dane techniczne nowoczesnych maszyn ciśnieniowych i omówiono korzyści eksploatacyjne, jak na przykład ograniczenie skłonności do powstawania zalewek, możliwość szybkiej wymiany form, skrócenie cyklu pracy maszyny. Omówiono proces sterowania urządzeniem, a także urządzenia peryferyjne do powyższych maszyn. Przedstawiono też usługi serwisowe firmy Buehler. Duże możliwości formowania bezskrzynkowego. Zainteresowanie odlewni formierką firmy DISA Das kastenlose Formen mit weltweiten Potentialen. DISA-Formanlagen im Fokus der Giessereien.

19. HISTORIA ODLEWNICTWA I ODLEWY ARTYSTYCZNE Masy formierskie i spoiwa na osnowie gipsu. Formochnyje smesi i svjazujushhije na osnove gipsa. Sand and connecting on the basis of gypsum. Lit.Proiz. 2011, nr 5, s. 14-16. Autor: Illarionov I.E., Mihajlov A.A. Omówiono masy formierskie i spoiwa na osnowie siarczanu wapnia i ich zastosowanie w jednostkowej (małoseryjnej) produkcji artystycznych i jubilerskich odlewów. Badano masy o różnym składzie, temperaturę zalewania metalu, sposoby suszenia gotowych form, różne dodatki, skład ceramicznej skorupy otrzymanej z masy na bazie gipsu (siarczanu magnezu) przy wykonywaniu odlewów artystycznych. Właściwości otrzymanych mas, to: krótki czas wiązania, dobra formowalność, odpowiednio porowata struktura; poprawa wartości cieplno-izolacyjnych; dobra ognioodporność, dobra obrabialność i małe nakłady produkcyjne.

Giesserei-Erfahrungsaust. 2012, nr 1+2, s. 10-12, 14. Autor: Colditz M. Opisano nowoczesne agregaty formierskie do bezskrzynkowego formowania firmy DISA, które zaprezentowano na targach GIFA. Przedstawiono charakterystykę techniczną agregatu DISA 231 FAST szeregu „Disamatic” do wykonywania form z pionowym podziałem, o dużej wydajności 555 form piaskowych na godzinę. Następnie omówiono różne możliwości jego zastosowania. Ponadto opisano i omówiono charakterystykę techniczną agregatu DISA Match. Omówiono możliwości zastosowania technologii Disamatic (zagęszczanie sprężonym powietrzem) w technologii odlewania niskociśnieniowego.

Opracowanie: Aleksander Welkens, Joanna Dziaduś-Rudnicka.

39


Ekspresowa informacja naukowo-techniczna z wybranych czasopism TYTUŁ CZASOPISMA, NUMER

WYBRANE ARTYKUŁY AUTORZY

GIESSEREI RUNDSCHAU 2013, Vol. 60, Nr 7/8 P. Hofer i in.

E. Ambos i in.

Ch. Herrmann i in.

F. Ernst i in.

SLÉVÁRENSTVÍ 2013, Vol. 61, Nr 5–6 A. Klenotičowá i in.

K. Stránský i in.

J. Horáček

40

TYTUŁ ARTYKUŁU Examination of the Effects of local Cooling and local Squeezing on the microstructural Properties of High-pressure Diecastings Badania wpływu lokalnego doprasowania oraz lokalnego chłodzenia na właściwości mikrostruktury odlewów ciśnieniowych

A Way to produce Light Weight Diecast Parts for Cars Metoda produkcji lekkich elementów na potrzeby motoryzacji przy użyciu odlewania ciśnieniowego

Methods for Evaluation and Increasing Resource Efficiency in Aluminium Die Casting Metody oceny i optymalizacji wykorzystania zasobów w ciśnieniowym odlewnictwie stopów aluminium

Castings Requirements for Aluminium Crankcases thermally sprayed Iron-based Bore Coatings

for

Wymagania dotyczące aluminiowych odlewów bloków silnika z tulejami cylindrowymi pokrywanymi przez powłoki natryskiwane termicznie oparte na stopach żelaza

Properties of castings for production of gradient tubes in preheating systems Właściwości odlewów do produkcji rur w instalacjach wstępnego podgrzewania

Physical and chemical similarity at mining and metallurgical treatment of polymetallic and iron ores Fizyczne i chemiczne podobieństwa w górnictwie i obróbce metalurgicznej polimetalicznych i metalicznych rud żelaza

Use of the QuickCAST simulation program in foundry industry Zastosowanie programu w pdlewnictwie

do

symulacji

QuickCAST


Odlewnictwo Współczesne

TYTUŁ CZASOPISMA, NUMER

WYBRANE ARTYKUŁY AUTORZY

GIESSEREI PRAXIS 2013, Nr 6 M. Rische i in.

A. Barbakadze i in.

GIESSEREI PRAXIS 2013, Nr 7-8 A. M. A Mohamed i in.

F. Binczyk i in.

Ch. Thoma i in.

A. Hermann i in.

TYTUŁ ARTYKUŁU

Higher economic efficiency in melting through modern induction technology Zwiększenie efektywności poprzez zastosowanie nowoczesnej technologii topienia indukcyjnego

Development of a new method for pressure measurement into the pattern decomposition crack in the low pressure lost foam process Opracowanie nowej metodyki pomiaru prowadzącego do pękania modelu w zgazowywanych modeli

ciśnienia metodzie

Assessment of the Effect of Mg Addition on the Solidification Behavior of Al-Si-Cu Cast Alloys Badania wpływu dodatku Mg na krystalizację odlewniczych stopów Al-Si-Cu

Evaluation of the metallurgical quality of master heat IN-713 nickel alloy ingots Ocena jakości metalurgicznej wlewków ze stopu niklu IN-713

Simulation based optimization of the dimensional accuracy for thin-walled structural components in aluminum high pressure die castings Poprawa dokładności wymiarowej cienkościennych strukturalnych odlewów ciśnieniowych oparta na symulacji komputerowej

The Decreasing of Die Cracking for HDPC technology by Changing Parameters of Heat Treatment Zmniejszenie ilości pęknięć form ciśnieniowych w technologii HPDC poprzez zmianę parametrów obróbki cieplnej form

41


Odlewnictwo Współczesne

TYTUŁ CZASOPISMA, NUMER

LIVARSKI VESTNIK 2013, Vol. 60, No. 3

WYBRANE ARTYKUŁY AUTORZY

M. Horacek i in.

A. Megušar i in.

S. Marković i in.

CHINA FOUNDRY 2013, Vol. 10, No. 4

L. Zhongli i in.

T. Jianquan i in.

M. Long i in.

L. Jiqiang i in.

L. Ri i in.

TYTUŁ ARTYKUŁU Research and Development of Technology For Large – Thin Wall – High Quality Aluminum Castings for Aircraft Industry Badania i rozwój technologii produkcji dużych cienkościennych odlewów aluminiowych o wysokiej jakości dla przemyslu lotniczego

Application of Jet-Cooling System for Local Directional Solidification of Aluminium-Alloy Castings Zastosowanie szybkiego systemu chłodzenia w celu kierunkowego krzepnięcia odlewów ze stopów aluminium

Effect of Use of Low-Frequency Electromagnetic Field on the Production and Properties of Direct Chill Cast 6060 Aluminium Alloy Wpływ pola elektromagnetycznego o małej częstotliwości na produkcję i właściwości stopu aluminium 6060 odlewanego półciągle

Effect of inter-critical quenching on mechanical properties of casting low-alloy steel Wpływ chłodzenia na właściwości mechaniczne odlewów ze staliwa niskostopowego

Microstructure evaluation of an Mg-Zn-Nd-Zr magnesium alloy during recrystalisation and partial remelting process Ocena mikrostruktury stopu magnezowego, Mg-ZnNd-Zr podczas procesu rekrystalizacji i częściowego przetapiania

Effect of ultrasonic treatment and Sr addition on mirostructure of Al-20%Si alloy Wpływ obróbki ultradźwiękowej oraz dodatku stopowego Sr na mikrostruturę stopu Al-20%Si

Study on typical hole defects in AZ91D magnesium alloy prepared by low pressure lost foam casting Badania defektów w odlewach ze stopu magnezu AZ91D wytwarzanych metodą zgazowywanych modeli pod obniżonym ciśnieniem

Feature study of body-fitted Cartesian grids used in casting numerical simulation Badanie funkcji w układzie kartezjańskim przy użyciu symulacji numerycznej

Opracowanie: Tomasz Dudziak, Tomasz Reguła 42


Informacja patentowa

Wykaz udzielonych przez UPRP patentów i zgłoszenia do Urzędu Patentowego RP w 2013 r. Patenty uzyskane w 2013 roku: 1. „Lemiesz do pługów ciągnikowych obracalnych i zagonowych i sposób jego wykonywania” Twórcy: Zenon Pirowski, Jerzy Olszyński, Marek Gościański, Marek Łabędzki, Dorota Kapcińska Właściciel: Instytut Odlewnictwa, Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych Patent nr 213450 2. „Sposób modyfikacji stopów metali w formie odlewniczej” Twórca: Jerzy Tybulczuk, Edward Czekaj, Krzysztof Jaśkowiec, Igor Tybulczuk, Zenon Pirowski Właściciel: Instytut Odlewnictwa Patent nr 215772 3. „Aparat do pomiaru wytrzymałości cienkich próbek ceramicznych” Twórcy: Wojciech Leśniewski, Aleksander Karwiński, Piotr Wieliczko Właściciel: Instytut Odlewnictwa Nr zgłoszenia: P.396047 4. „Regenerator wibracyjno-fluidyzacyjny” Twórcy: Irena Izdebska-Szanda, Andrzej Kopciński, Franciszek Pezarski Właściciel: Instytut Odlewnictwa Nr zgłoszenia: P.395800 5. „Sposób wytwarzania odlewów precyzyjnych” Twórcy: Edward Czekaj, Aleksander Karwiński Właściciel: Instytut Odlewnictwa Nr zgłoszenia: P. 396030

44

Zgłoszone do Urzędu Patentowego RP w 2013 1. „Kompozycja warstwy ceramicznej do wytwarzania formy odlewniczej i innych wyrobów” Twórcy: Zbigniew Stefański, Aleksander Karwiński, Irena Izdebska-Szanda Właściciel: Instytut Odlewnictwa Nr zgłoszenia: P. 404355 2. „Urządzenie do usuwania masy formierskiej z odlewu i jego chłodzenia” Twórca: Piotr Dudek, Aleksander Fajkiel, Krzysztof Saja, Tomasz Reguła, Jacek Bochenek Właściciel: Instytut Odlewnictwa, Jacek Bochenek Nr zgłoszenia: P. 404518 3. „Sposób wytwarzania ekologicznego paliwa dla przemysłu metalurgicznego” Twórcy: Jan Pielichowski, Krzysztof Pielichowski, Edyta Hebda, Jerzy Sobczak, Zdzisław Żółkiewicz, Aleksander Karwiński Właściciel: Instytut Odlewnictwa Nr zgłoszenia: P.404571 4. „Sposób i urządzenie do wykonywania wlewków metalowych o strukturze tiksotropowej, zwłaszcza z żeliwa i ze stopów wysokotopliwych” Twórcy: Wojciech Wierzchowski, Krzysztof Jaśkowiec, Krystyna Rabczak, Marek Kranc, Zenon Pirowski, Andrzej Gwiżdż, Łukasz Boroń, Tadeusz Grochal Właściciel: Instytut Odlewnictwa Nr zgłoszenia: P. 40511 5. „Łyżka do zalewania stopów, zwłaszcza stopów łatwo utleniających się”


Odlewnictwo Współczesne

Twórcy: Paweł Darłak, Piotr Długosz Właściciel: Instytut Odlewnictwa Nr zgłoszenia: P.405118 6. „Reaktor ciśnieniowy wytwarzający materiały o ukierunkowanej porowatości” Twórcy: Jerzy J. Sobczak, Natalia Sobczak, Piotr Długosz, Paweł Darłak, Vladimir Shapovaliv, Ludmila Bojko Właściciel: Instytut Odlewnictwa Nr zgłoszenia P. 405760

45


Wydarzenia

Spotkania X Konferencja Dyrektorów Instytutów Badawczych - spotkanie w Instytucie Odlewnictwa 18 października 2013 r. odbyło się w naszym Instytucie spotkanie, zorganizowane w ramach X Konferencji Dyrektorów Instytutów Badawczych nadzorowanych przez Ministra Gospodarki. Organizatorami tegorocznej konferencji były krakowskie jednostki naukowo-badawcze: Instytut Nafty i Gazu, Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania i Instytut Odlewnictwa. Wśród przybyłych gości obecny był m.in. p. Jerzy Majchrzak, dyrektor Departamentu Innowacji i Przemysłu MG, p. Mieczysław Borowski, prezes Urzędu Dozoru Technicznego, przedstawiciele urzędów centralnych i dyrektorzy wiodących instytutów badawczych w kraju. Przybyłych uroczyście powitał Dyrektor Instytutu Odlewnictwa prof. dr hab. inż. Jerzy J. Sobczak, który następnie dokonał multimedialnej prezentacji Instytutu. Z ramienia IOd w spotkaniu również wzięli udział: dr inż. Józef Turzyński ‒ Zastępca Dyrektora ds. Badawczo-Technicznych, mgr Grzegorz Sęga ‒ Zastępca Dyrektora ds. Organizacyjno-Prawnych oraz p. Barbara Lis, Główna Księgowa. Goście zwiedzili Zespół Akredytowanych Laboratoriów Badawczych, w szczególności stanowiska do badań nieniszczących metodą tomografii komputerowej, Centrum Badań Wysokotemperaturowych z uniwersalnym zestawem aparaturowym do kompleksowych badań właściwości ciekłych metali i stopów w wysokiej temperaturze oraz Zakład Stopów Metali Nieżelaznych z nowoczesnym stanowiskiem do wykonywania odlewów tiksotropowych i prasowanych w stanie ciekłym. Z zainte-

resowaniem obejrzeli także multimedialną wystawę „Odlewnictwo jest jasne!”, stanowiącą pomocne narzędzie do prezentacji technologii odlewniczych i specyfiki branży, metod nowoczesnych badań i innowacyjnych materiałów.

47


Odlewnictwo Współczesne

Podpisanie umowy z Europejską Agencją Kosmiczną 24 października 2013 r. w Ministerstwie Gospodarki odbyło się podpisanie umów z polskimi wykonawcami projektów na rzecz Europejskiej Agencji Kosmicznej (The European Space Agency) ‒ ESA, którą reprezentował jej dyrektor, p. Eric Morel de Westgaver. W uroczystości wzięli udział: p. Grażyna Henclewska, podsekretarz stanu w Ministerstwie Gospodarki, p. prof. Jacek Guliński, podsekretarz stanu w Ministerstwie Nauki i Szkolnictwa Wyższego, parlamentarzyści, dziennikarze i zaproszeni goście. Pani minister G. Henclewska w swoim wystąpieniu podkreśliła, że „[...] Wstąpiliśmy do Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), by mieć swój udział w rozbudowie przemysłu wysokich technologii i innowacji. Zawarte dziś kontrakty z polskimi podmiotami to ogromny sukces naszych przedsiębiorców i naukowców oraz szansa na rozwój gospodarki opartej na wiedzy”. W pierwszym konkursie ogłoszonym przez ESA złożono aż 73 projekty, z których 35 zostało zakwalifikowanych do realizacji. Pierwsze umowy podpisały już

48

następujące firmy i jednostki naukowo-badawcze: -- Adaptronica -- Astronika -- Instytut Odlewnictwa -- Firma ITTI -- Firma PikTime -- Sener, -- Uniwersytet Warmińsko-Mazurski. Po przedstawieniu głównych założeń projektu, poprzedzonym wyczerpującą informacją o działalności Centrum Polskiego Odlewnictwa, umowę na realizację zadania New generation light-weight materials for advanced space applications podpisał w imieniu Instytutu Odlewnictwa dyrektor, prof. dr hab. inż. Jerzy Sobczak.


Odlewnictwo Współczesne

Instytut Odlewnictwa laureatem „Perły Polskiej Gospodarki” w kategorii „Instytuty Badawcze” 3 grudnia 2013 r. podczas XI Gali Pereł Polskiej Gospodarki na Zamku Królewskim w Warszawie, dyrektor Instytutu Odlewnictwa prof. dr hab. inż. Jerzy J. Sobczak odebrał z rąk wicepremiera, Ministra gospodarki p. Janusza Piechocińskiego przyznane Instytutowi prestiżowe wyróżnienie „Perła Innowacji - Progress 2013”, w kategorii Jednostka Naukowa. Wspomniane wyróżnienie zostało przyznane przez prezesa Polskiej Akademii Nauk prof. Michała Kleibera, prezesa zarządu p. Krystynę Woźniak-Trzosek, redaktor naczelną czasopisma „Polish Market” oraz przewodniczącego Rady Głównej Instytutów Badawczych prof. Leszka Rafalskiego. Konkurs organizowany jest przez „Polish Market”, magazyn ekonomiczny promujący od 1996 r. zagranicą polską naukę, kulturę i gospodarkę oraz Instytut Nauk Ekonomicznych PAN. Szczegółowa relacja z uroczystości: http://polishmarket.home.pl/gala-perel-polskiej-gospodarki/

49


Z historii odlewnictwa...

DYMARKI ŚWIĘTOKRZYSKIE– FESTIWAL NAUKI Jacek Krokosz, Rafał Pabiś, Zdzisław Żółkiewicz Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

STRESZCZENIE Zwrócono uwagę na jeden z dorocznie odbywających się festiwali nauki w Polsce − Dymarki Świętokrzyskie. Podczas organizowanej imprezy prezentowana jest starożytna technologia otrzymywania żelaza z rudy darniowej oraz odbywa się wiele pokazów, takich jak: dawne garncarstwo, oprawa skór itp. Opisano pokrótce piec dymarski i technologię otrzymywania łupki żelaznej. Przedstawiono budowę mielerza ‒ to jest obiektu do wypalania węgla drzewnego. Wskazano na wydawane przez organizatorów pamiątki, takie jak: okolicznościowe medale i piękne karty pocztowe uzupełniane datownikami.

odbywa się wiele imprez towarzyszących, lecz głównym punktem programu jest pokaz otrzymywania żelaza w postaci gąbki w piecu zwanym dymarką. Dymarka (rys. 1) to starożytny piec hutniczy, w którym przez redukcję tlenkowych rud żelaza z użyciem węgla drzewnego otrzymywano żelazo gąbczaste z wydzieleniem żużla.

Wstęp Jak co roku w sierpniu od kilkudziesięciu już lat w Nowej Słupi na Kielecczyźnie, nieopodal Łysej Góry, odbywa się impreza w plenerze, nawiązująca działaniem do dawnej tradycji starożytnego hutnictwa żelaza. Wszystko zaczęło się w 1967 roku i od tego czasu w sposób atrakcyjny, pod gołym niebem próbuje się przybliżyć dawną metalurgię żelaza turystom, licznie odwiedzającym ten region geograficzny. Najważniejszym celem tej imprezy jest zaprezentowanie wyników naukowych badań związanych z historią metalurgii. W czasie trwania tego festiwalu nauki

50

Rys.1 Współcześnie marka [1]

odtworzona „pracująca” dy-

Żelazo będące produktem do wytwarzania, na przykład narzędzi, broni bądź też innych przedmiotów codziennego użytku, otrzymywano poprzez usunięcie żużla z łupki żelazno-żużlowej, stosując wielokrotne jej kucie. Ten proces przekuwania, zwany procesem dymarkowym, znany był od bardzo dawna. I tak na przykład znano go już w Egipcie ok. 3000 r. p.n.e., zaś w Europie od ok. 1000 r. p.n.e. Nieco póź-


Odlewnictwo Współczesne

niej, bo od ok. IV w. p.n.e., zastosowano go na ówczesnych ziemiach polskich. Jak wynika z odkrytych i zachowanych śladów po dymarkach warsztaty hutnicze posiadały od 50 do nawet 200 „piecowisk”. Rudę wydobytą z ziemi przewożono na miejsce i tam dokonywano dalszej jej obróbki. Średnio ilość rudy, którą topiono jednorazowo, wynosiła około 180 do 200 kg. Powstały żużel zbierał się w dolnej części pieca w tzw. kotlince, a łupka żelaza umiejscawiała się nad żużlem. Ówcześni hutnicy łupkę żelaza odkuwali, a pozostałości po procesie technologicznym ‒ w tym głównie żużel ‒ pozostawały w ziemi, co przykładowo przedstawia rysunek 2. Warto zaznaczyć, że dymarka była piecem topialnym, jednorazowym i chcąc dokonać kolejnego wytopu budowano następną obok i proces powtarzano.

Na terenach Zagłębia Staropolskiego odkryto duże ilości piecowisk dymarskich, a elementy ich są eksponowane między innymi w Muzeum Starożytnego Hutnictwa im. Prof. Mieczysława Radwana w Nowej Słupi. Na przestrzeni wieków konstrukcje dymarek, jak i sam proces technologiczny, ulegały istotnym zmianom i w XIX wieku w hutnictwie pojawił się piec hutniczy zwany fryszerką. W piecu tym surówka wielkopiecowa przetwarzana jest na stal dzięki zastosowaniu tzw. świeżenia surówki. Węgiel, mangan i krzem ulegały utlenieniu i dzięki temu surówka stawała się „czystsza”. Paliwem w tym przypadku był węgiel drzewny otrzymywany w mielerzach (rys. 3) poprzez zastosowanie procesu tzw. suchej destylacji drewna.

Rys. 3. Budowa mielerza – przekrój [2]

Rys. 2. Pozostałości po dawnym piecowisku dymarskim

Tereny dawnego Zagłębia Staropolskiego od wieków stanowiły obszar, na którym rozwijała się metalurgia żelaza. Do dziś zachowało się wiele znakomitych obiektów, będących wspaniałymi zabytkami kultury materialnej. Inicjatorem ich budowy był Stanisław Staszic, dyrektor Wydziału Przemysłu i Kunsztów Królestwa Kongresowego w latach 1816‒1824. To on opracował plan budowy przemysłu górniczego, przemysłu hutnictwa żelaza i materiałów budowlanych [3]. Interesującym wydarzeniem tego festiwalu jest to, że organizatorzy emitują

51


Odlewnictwo Współczesne

okolicznościowe medale, będące piękną pamiątką dla kolekcjonerów. Przykłady niektórych z nich przedstawia rysunek 4.

52


Odlewnictwo Współczesne

Rys. 4. Przykładowe medale wyemitowane z okazji corocznych Dymarek Świętokrzyskich

53


Odlewnictwo Współczesne

Niezależnie od tej inicjatywy Poczta Polska wydaje okolicznościowe karty pocztowe (rys. 5) uzupełnione każdorazowo ozdobnym datownikiem (rys.6).

Rys. 5. Przykładowe karty pocztowe wydane z okazji corocznego festiwalu nauki w Nowej Słupi

Rys. 6. Okolicznościowy stempel Poczty Polskiej

54


Odlewnictwo Współczesne

Podsumowanie 1. Dymarki to coroczna impreza kulturalno–naukowa odbywająca się w połowie sierpnia od 1967 roku mająca za zadanie propagowanie dawnej kultury, w szczególności tradycji hutnictwa. 2. Poza pokazem hutnictwa żelaza program obejmuje również inne dziedziny pradziejowej gospodarki, takie jak: kolorowa metalurgia, garncarstwo, rogowiarstwo, plecionkarstwo, obróbka bursztynu, skóry, drewna itp. 3. Starożytne hutnictwo i popularyzacja wiedzy o tym wyjątkowym zjawisku w ramach „Dymarek Świętokrzyskich” stały się synonimem bogatych tradycji przemysłowych regionu świętokrzyskiego. 4. Wśród mieszkańców regionu powstał nawet rodzaj społecznej więzi z tym regionalnym świętem wynikający z poczucia dumy z bogatego dziedzictwa przeszłości Ziemi Świętokrzyskiej, której są mieszkańcami. Literatura 1. http://www.dymarki.pl/kategorie/dymarki_2013/2 2. http://www.niemodlin.org/index. php?id=500&L=0 3. Encyklopedia techniki. Metalurgia, Wydawnictwo „Śląsk”, Katowice 1978

55


INFORMACJA O UZYSKANYCH PROJEKTACH PATENTOWYCH PRZEZ INSTYTUT ODLEWNICTWA

„MIĘDZYNARODOWA OCHRONA PATENTOWA REAKTORA CIŚNIENIOWEGO WYTWARZAJĄCEGO MATERIAŁY O UKIERUNOWANEJ POROWATOŚCI” Projekt realizowany w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, lata 2007-2013 Priorytet 1. Badania i rozwój nowoczesnych technologii Działanie 1.3. Wsparcie projektów B+R na rzecz przedsiębiorców realizowanych przez jednostki naukowe Poddziałanie 1.3.2. Wsparcie ochrony własności przemysłowej tworzonej w jednostkach naukowych w wyniku prac B+R

 Zadaniem projektu jest uzyskanie ochrony praw własności przemysłowej w Polsce, Wielkiej Brytanii, Niemczech, Szwecji, Włoszech, Francji, USA, Kanadzie i Brazylii dla reaktora ciśnieniowego przeznaczonego dla uzyskania materiałów o ukierunkowanej porowatości. Cel ten autorzy zamierzają osiągnąć poprzez przygotowanie i złożenie wniosków – zgłoszeń patentowych dotyczących reaktora ciśnieniowego przeznaczonego dla uzyskania materiałów o ukierunkowanej porowatości w UP RP oraz zagranicznych urzędach patentowych.

 Projekt obejmie następujące prace badawcze i aplikacyjne: Projekt obejmuje prace polegające na przygotowaniu odpowiednich wniosków patentowych w UP RP i wyżej wymienionych krajach. Projekt obejmuje również działania wspierające polegające na promocji rozwiązań przedstawionych we wnioskach patentowych. Działania te skierowane będą do potencjalnych odbiorców przemysłowych, zainteresowanych prezentowanymi rozwiązaniami.

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego INSTYTUT ODLEWNICTWA

ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków tel.: +48 12 26-192, fax: +48 12 266-08-70 www.iod.krakow.pl, piotr.dlugosz@iod.krakow.pl


DOTACJE NA INNOWACJE – INWESTUJEMY W WASZĄ PRZYSZŁOŚĆ

„MIĘDZYNARODOWA OCHRONA PATENTOWA KOMPOZYCJI WARSTWY CERAMICZNEJ DO WYTWARZANIA FORM I WYROBÓW CERAMICZNYCH” Projekt realizowany w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, lata 2007-2013 Priorytet 1. Badania i rozwój nowoczesnych technologii Działanie 1.3. Wsparcie projektów B+R na rzecz przedsiębiorców realizowanych przez jednostki naukowe Poddziałanie 1.3.2. Wsparcie ochrony własności przemysłowej tworzonej w jednostkach naukowych w wyniku prac B+R

 Zadaniem projektu jest uzyskanie międzynarodowej ochrony patentowej w krajach Europy Zachodniej - Niemcy, Anglia, Francja, Włochy oraz Wschodniej - Rosja, Ukraina, a także w Japonii, USA, dla wynalazku „Kompozycja warstwy ceramicznej do wytwarzania formy odlewniczej i innych wyrobów ceramicznych”. Pierwszy etapem realizacji projektu jest zgłoszenie wynalazku w Urzędzie Patentowym RP, a następnie zgłoszenie wynalazku w wyżej wymienionych krajach celem uzyskania jego międzynarodowej ochrony.

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego

INSTYTUT ODLEWNICTWA

ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków tel.: +48 12 26-18-536, fax: +48 12 266-08-70 www.iod.krakow.pl, zbigniew.stefanski@iod.krakow.pl


INWESTUJEMY W WASZĄ PRZYSZŁOŚĆ – DOTACJE NA INNOWACJE

MIĘDZYNARODOWA OCHRONA PATENTOWA ODMIAN KONSTRUKCJI PASYWNEGO KOMPOZYTOWEGO PANCERZA OCHRONNEGO Projekt realizowany jest w ramach: Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, lata 2007 – 2013 Priorytet 1. Badania i rozwój nowoczesnych technologii Działanie 1.3 Wsparcie projektów B+R na rzecz przedsiębiorców realizowanych przez jednostki naukowe Poddziałanie 1.3.2 Wsparcie ochrony własności przemysłowej tworzonej w jednostkach naukowych w wyniku prac B+R

WARTOŚĆ PROJEKTU: 696 000,00 PLN OKRES REALIZACJI: 2012 - 2015 Projekt współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego

ul. Zakopiańska 73 30-418 Kraków, Polska

www.iod.krakow.pl

INWESTUJEMY W WASZĄ PRZYSZŁOŚĆ – DOTACJE NA INNOWACJE

MIĘDZYNARODOWA OCHRONA PATENTOWA SPOSOBU WYTWARZANIA ODLEWÓW PRECYZYJNYCH Projekt realizowany jest w ramach: Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, lata 2007 – 2013 Priorytet 1. Badania i rozwój nowoczesnych technologii Działanie 1.3 Wsparcie projektów B+R na rzecz przedsiębiorców realizowanych przez jednostki naukowe Poddziałanie 1.3.2 Wsparcie ochrony własności przemysłowej tworzonej w jednostkach naukowych w wyniku prac B+R

WARTOŚĆ PROJEKTU: 304 300,00 PLN OKRES REALIZACJI: 2012 - 2015 Projekt współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego

ul. Zakopiańska 73 30-418 Kraków, Polska

www.iod.krakow.pl


59


Odlewnictwo Współczesne - Polska i Świat - 4/2013