Odlewnictwo Współczesne Polska i Świat 4/2017

Page 1

ODLEWNICTWO WSPÓŁCZESNE POLSKA I ŚWIAT MODERN FOUNDRY POLAND AND THE WORLD

4/2017 ISSN 1898-7257

ODLEWY STRUKTURALNE – SZANSĄ NA ROZWÓJ INNOWACJI W KRAJOWYM ODLEWNICTWIE POD WYSOKIM CIŚNIENIEM PODSTAWOWE INFORMACJE NA TEMAT OBRÓBKI CIEPLNEJ STALI NARZĘDZIOWYCH Informacja naukowo-techniczna

Wesołych Świąt Bożego Narodzenia oraz szczęśliwego Nowego 2018 Roku!!!


Wydawca/Publisher: INSTYTUT ODLEWNICTWA w Krakowie

REDAKTOR NACZELNY/ EDITOR IN CHIEF: Andrzej BALIŃSKI

ZESPÓŁ REDAKCYJNY/TEAM: Jerzy J. SOBCZAK, Piotr DUDEK, Katarzyna POTĘPA, Anna SAMEK-BUGNO, Joanna MADEJ PROJEKT OKŁADKI/COVER DESIGN: Katarzyna POTĘPA RADA PROGRAMOWA/PROGRAM BOARD: Zbigniew RONDUDA (Przewodniczący), Mariusz HOLTZER (Z-ca Przewodniczącego), Tadeusz BOGACZ, Józef DAŃKO, 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


Kwartalnik naukowo-techniczny Rocznik 10, nr 4/2017 BADANIA I STUDIA

STUDIES AND RESEARCH

Odlewy strukturalne – szansą na rozwój innowacji w krajowym odlewnictwie pod wysokim ciśnieniem...................................................6

Structural castings - an opportunity for innovation in domestic high pressure die casting....................................................6

Podstawowe informacje na temat obróbki cieplnej stali narzędziowych............................19

Basic information on heat treatment of tool ste els........................................................19

INFORMACJA NAUKOWO-TECHNICZNA.......................................................27

SCIENTIFIC AND TECHNICAL INFORMATION..............................................27

Ekspresowa informacja naukowo-techniczna z wybranych czasopism............................59

Express scientific and technical information from selected journals..............................59

WYDARZENIA..................................63

EVENTS...........................................63

PUBLIKACJE........................................74

PUBLICATIONS..................................74


Wesołych Świąt Bożego Narodzenia

Naszym Przyjaciołom, Partnerom ze świata nauki i przemysłu życzymy, ciepłych pełnych radości i spokojnych

Świąt Bożego Narodzenia

a w nadchodzącym Nowym 2018 Roku wspaniałych przeżyć, odkrywczych pomysłów, pionierskich przedsięwzięć oraz wielu osobistych sukcesów Redakcja czasopisma „Odlewnictwo Współczesne - Polska i Świat”

Drodzy Czytelnicy czasopisma „Odlewnictwo Współczesne Polska i Świat"

5


Badania i studia

ODLEWY STRUKTURALNE – SZANSĄ NA ROZWÓJ INNOWACJI W KRAJOWYM ODLEWNICTWIE POD WYSOKIM CIŚNIENIEM STRUCTURAL CASTINGS - AN OPPORTUNITY FOR INNOVATION IN DOMESTIC HIGH PRESSURE DIE CASTING Piotr Dudek Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

Streszczenie W artykule przedstawiono prognozy zastosowania odlewów ciśnieniowych w budowie samochodów. Szczególną uwagę zwrócono na nowe stopy do odlewania pod wysokim ciśnieniem, podano ich skład chemiczny i parametry obróbki cieplnej. Opisano cykl produkcyjny procesu wykonywania odlewów ciśnieniowych dla branży samochodowej, począwszy od projektu formy aż po pakowanie i wysyłkę odlewów z konieczną na każdym etapie produkcji kontrolą niezbędnych parametrów procesu (Quality Gate). Słowa kluczowe odlewanie pod wysokim ciśnieniem, odlewy strukturalne, stopy aluminium, systemy jakości, motoryzacja Abstract The article presents the forecasts of the use of die castings for the construction of cars. Particular attention was paid to the new high pressure die casting alloys, their chemical composition and heat treatment parameters. The production cycle of the die casting process for the automotive industry has been described, starting with

the mold design for packing and dispatching of castings with the necessary process parameters (Quality Gate) required at each production step. Key words high pressure die casting, structural castings, aluminum alloys, quality systems, automotive Wprowadzenie Odlewy strukturalne są to elementy konstrukcyjne głównie pojazdów samochodowych, w tym karoserii, ale również statków morskich, motocykli i pojazdów rekreacyjnych. W skład elementów konstrukcyjnych wchodzą nie tylko odlewy, ale również części uzyskane na drodze przeróbki plastycznej, zarówno z aluminium, magnezu jak również ze stopów żelaza, włókien węglowych i tworzyw sztucznych. Odlewy strukturalne wykonuje wg następujących technologii: • odlewanie kokilowe; • odlewanie pod niskim ciśnieniem; • odlewanie pod ciśnieniem z wykorzystaniem obniżonego ciśnienia we wnęce formy;


Odlewnictwo Współczesne

• prasowanie w stanie ciekłym – squeeze casting; • odlewanie w stanie stało - ciekłym – thixocasting; • New rheocasting. W związku z koniecznością zmniejszenia emisji CO2, co związane jest z obniżeniem konsumpcji paliw płynnych przez sa-

mochody, konieczne jest obniżenie masy całego pojazdu. Do 2020 roku koncerny nie będą mogły produkować samochodów, których średnia (w całym wolumenie produkcji) emisja CO2 będzie większa niż 95 gram na każdy kilometr. Wymusza to zmniejszenie zużycia paliwa przez pojazd (rys. 1).

Rys. 1. Zmiana średniego indywidualnego poziomu emisji CO2 w odniesieniu do producenta pojazdów [1]

Od lat 60-tych ubiegłego wieku, średnia masa samochodu osobowego wzrosła o ponad 60%. W tabeli 1 podano wzrost masy i gabarytów na przykładzie Volkswa-

gena Golfa na przełomie lat 1974–2010, a na rysunku 2 wzrost masy pojazdów francuskich.

Tabela 1. Dane techniczne samochodu Volkswagen Golf na przełomie lat 1974–2010 [2] Model

Lata produkcji

Masa własna, kg

Długość, mm

Szerokość, mm

Wysokość, mm

Rozstaw osi, mm

I

1974-1983

775

3815

1610

1410

2400

II

1983-1992

875

3985

1665

1415

2475

III

1991-1997

1030

4020

1695

1425

2475

IV

1997-2003

1174

4149

1735

1439

2511

V

2003-2008

1154

4204

1759

1485

2578

VI

2008

1278

4200

1781

1479

2578

VI PLUS

2010

1318

4206

1759

1580

2578

7


Masa pojazdów, kg

Odlewnictwo Współczesne

Rys. 2. Wzrost masy pojazdów francuskich [3]

Wzrost masy pojazdów nie wynika jedynie ze wzrostu ich gabarytów lecz związany jest m.in. ze zwiększeniem bezpieczeństwa pasażerów. Poduszka powietrzna waży ok. 1,5 kg, ABS – co najmniej 3 kg, w konstrukcji pojazdów dodano wzmocnienia czołowe i boczne, dużą ilość elektroniki (czujniki, sterowniki, kable), silniczki realizujące np. otwieranie szyb bocznych czy klapy bagażnika. Ponadto jednostki napędowe są coraz mocniejsze. 20 lat temu przeciętna moc silnika w nowych autach sprzedawanych w Niemczech wynosiła 95 KM, w 2015 roku osiągnęła już 140 KM. Większa moc pojazdu wpływa na jego większą masę. Mocniejsze silniki wymagają odpowiednich środków, żeby moc można było kontrolować. Zwiększają się średnice tarcz hamulcowych, które potrzebują większych zacisków. Dla przeniesienia większych mocy niezbędne są większe średnice kół. 20 lat temu koła samochodowe w poszczególnych klasach były przeciętnie o dwa cale mniejsze – dziś nawet małe miejskie samochody mają średnicę 15 cali. Większe koła wymagają większych wahaczy, amortyzatorów, a od karoserii wymaga się większej sztywności. Samochody są sztywniejsze, ale sporo cięższe. Paradoksalnie systemy mające na celu zmniejszenie emisji szkodliwych substancji zwiększają masę ogólną pojazdu i wpływają na wielkość

8

tej emisji. Każdy zaoszczędzony gram w emisji spalin oznacza większą masę auta. Najlepszym przykładem jest Mercedes GL (w wersji diesel), w którym systemy oczyszczania spalin ważą 70 kg! W najbliższej przyszłości rozbudowane systemy oczyszczania spalin będą miały także auta z jednostkami benzynowymi (z bezpośrednim wtryskiem). Do wzrostu masy pojazdów przyczyniają się również intercoolery, turbosprężarki, katalizatory, coraz większe akumulatory i mocniejsze rozruszniki oraz alternatory, które są obecne w standardowym wyposażeniu samochodów [4]. W chwili obecnej ten niekorzystny trend stale wzrastającej masy pojazdów jest wyhamowywany, prowadzone są przez koncerny samochodowe projekty mające na celu w najbliższym czasie zmniejszenie masy pojazdów o 20% (ok. 250 kg), co odpowiada redukcji emisji o 20 g CO2/ km. Pojazdy są dziś w 75% produkowane z materiałów metalowych [5], w tym z aluminium i jego stopów ok. 130 kg, co stanowi około 10% jego całkowitej masy [6]. Do 2025 roku planuje się zwiększenie udziału tego tworzywa do około 20–30%. Wymogiem najbliższych lat jest stworzenie lekkiego pojazdu (Super Light Car – SLC) dzięki zastosowaniu zaawansowanych, lekkich materiałów konstrukcyjnych (Automotive Lightweight Materials),


Odlewnictwo Współczesne

w skład których wchodzą: aluminium i jego stopy, stal wysokiej wytrzymałości (High Strength Steel – HSS), zaawansowane stale o wysokiej wytrzymałości (Advanced High Strenght Steel – AHSS), blachy nadwozia (Automotive Body Sheet – ABS), tworzywa sztuczne wzmacniane włóknami węglowymi (Carbon Fiber Reinforced Plastic – CFRP) oraz kompozyty wzmacniane włóknami z tworzywa sztucznego (Fiber Reinforced Plastic – FRP). Nie jest to zadanie łatwe, bowiem koncerny samochodowe stosują bardzo wyśrubowane normy w zakresie bezpieczeństwa konstrukcji samochodu. Ponieważ odlewy strukturalne stanowią nie tylko elementy konstrukcji ramy samochodu, ale pełnią również rolę elementów bezpieczeństwa, muszą spełniać rygorystyczne wymagania dotyczące właściwości mechanicznych. Przykładowo, w przypadku kolizji takie elementy jak podłużnice nie powinny pękać, tylko ulegać deformacji przejmując część energii mechanicznej zderzenia. Stąd wymagane jest dość wysokie wydłużenie – ogólnie można przyjąć, że powyżej 10%. Dodatkowo odlewy strukturalne odgrywają rolę w przenoszeniu obciążeń związanych z użytkowaniem samochodu [7]. Na rysunku 3 przedstawiono wymagania wytrzymałościowe odnośnie konstrukcji samochodu Honda.

W 2012 roku Mercedes zaprezentował model SL, w którym 44% konstrukcji podwozia stanowią odlewy ze stopów aluminium (rys. 4), z których 34 zostały wykonane wg technologii odlewania pod wysokim ciśnieniem z wykorzystaniem „próżni” (rys. 5).

Rys. 4. Tworzywa konstrukcyjne podwozia Mercedesa model SL (styczeń 2012) [9]

Rys. 5. Odlewy ze stopu aluminium w Mercedesie model SL [9]

Również firma Audi coraz częściej stosuje odlewy ciśnieniowe w konstrukcji swoich pojazdów. Na rysunku 6 przedstawiono model Audi A8 z wyróżnionymi odlewami wykonanymi pod wysokim ciśnieniem.

Rys. 6. Odlewy wykonane pod wysokim ciśnieniem w Audi A8 [10]

Rys. 3. Wymagania wytrzymałościowe odnośnie konstrukcji samochodu Honda Pilot SUV (2016 r.) [8]

Przykładowym stopem przeznaczonym na samoutwardzalne odlewy jest stop Trimal 41, którego twardość zmienia się tak jak przedstawiono na rysunku 7.

9


Odlewnictwo Współczesne

Rys. 7. Zmiana twardości stopu Trimal 41 w czasie [11]

Aktualne wykorzystanie odlewów ciśnieniowych w konstrukcji pojazdów osobowych przedstawiono na rysunku 8.

Rys. 8. Aktualne wykorzystanie odlewów ciśnieniowych w konstrukcji pojazdów osobowych [12]

10


Odlewnictwo Współczesne

Rys. 9. Mikrostruktura odlewu ciśnieniowego ze stopu A380 [13]

W początkach lat 90. ubiegłego wieku w niemieckiej firmie Rheinfelden opracowano pierwszy stop przeznaczony dla odlewów strukturalnych o małej zawartości żelaza (max. 0,15%). Ta niewielka, z punktu widzenia odlewania pod ciśnieniem zawartość żelaza została skompensowania manganem w ilości 0,5–0,8%, która okazała się wystarczająca do zapobiegania przywieraniu odlewu do formy. Tym stopem jest stop Silafont 36 (AA356). Alcoa opracowała podobny stop (C601 i C611), ale korzystała z niego tylko we własnych odlewniach. Następnie Alusuisse/Alcan opatentowały komercyjny stop (Aural), Pechiney (Calypso), w których zawartość żelaza wynosi do 0,2% i około 0,5% manganu. W Japonii firma Ryobi opracowała stop ADC3SF (W3), który zawiera 0,3–0,4% Mn. Pod koniec dekady Mercury Marine opracowała stop z dodatkiem strontu pod nazwą handlową Mercalloy (modyfikacja stopów AA367, 368 i 362), w których mangan stanowi 0,3% składu. Ogólnie stopy aluminium na odlewy strukturalne można podzielić na dwie grupy: 1. Stopy aluminium Al-Si o zawartości Si 6–12% oraz do 0,7% magnezu: a. Silafont 36 i Castasil 37 – Rheinfelden; b. Aural 2/3/5/ – Magna BDW; c. C601/611 – Alcoa; d. Mercalloy 367, 368 I 362 – Mercury Marine e. Trimal 0,4; 0,5; 37 i 41 – Trimet Aluminium SE

2. Stopy aluminium Al-Mg-Si o zawartości Mg 4–6% i do 3% Si: a. Magsimal 59 – Rheinfelden; b. Aural 11 – Magna BDW; c. C446 – Alcoa; d. Calypso 43 oraz 53 i 54 SM – Pechiney e. MAXXALLOY-54 – SAG Aluminium Lend GmbH + Co KG Typowa zawartość Si w klasycznych stopach do odlewania pod ciśnieniem (7,5–12%), sprawia, że stop ten ma dużą lejność. Jednak im mniejsza zawartość krzemu w stopie tym większa plastyczność odlewu. Magnez silne wpływa na wytrzymałość i twardość odlewów, szczególnie po obróbce cieplnej T5 i T6 (optymalna zawartość Mg – 0,7%). Większa zawartość magnezu powoduje, że w stopie należy zastosować większą ilość manganu, aby obniżyć skłonność do przywierania odlewów w stopach o małej zawartości żelaza. Z kolei większa zawartość manganu w stopie powoduje większą skłonność do tworzenia się żużla w podwyższonej temperaturze. W przypadku niektórych odlewów strukturalnych (ze względu na korozję) wymaga się ograniczenia miedzi do 0,03%, jednak typowo nie powinna przekraczać 0,25%. Stopy te można modyfikować za pomocą strontu w ilości 0,01–0,02%. Większa zawartość tego pierwiastka wpływa na zagazowanie odlewów. Zawartość w granicach 0,05–0,07% zmniejsza jednak przywieranie odlewu do formy. Przykładowe stopy aluminium o zawartości krzemu w ilości 7,5–12% i obniżonej

11


Odlewnictwo Współczesne

zawartości żelaza wraz z ich obróbką cieplną przedstawiono w tabelach 2–5. Na ry-

sunku 10 pokazano zastosowanie w konstrukcji samochodu.

Tabela 2: Skład chemiczny (% mas.) stopu Mercalloy 367 i 368 [12] Inne Mercalloy

Si

Fe

Cu

Mn

Mg

Zn

Ti

Sr każdy

suma

368

8,5-9,5

0,25

0,25

0,25-0,35

0,10-0,30

0,10

0,20

0,05-0,07

0,05

0,15

367

8,5-9,5

0,25

0,25

0,25-0,35

0,30-0,50

0,10

0,20

0,05-0,07

0,05

0,15

Tabela 3. Właściwości mechaniczne odlewów ze stopów Mercalloy 368 i 367 w zależności od obróbki cieplnej [12]

Stan

Parametry procesu starzenia

Wytrzymałość na rozciąganie Rm', MPa

Umowna granica plastyczności Rp0,2, MPa

Wydłużenie, %

Właściwości mechaniczne (MPa) przy zawartości 0,2% Mg F

-

260-275

125-140

10-12

T6

6 h w 160°C

280-295

185-200

14-16

Właściwości mechaniczne przy zawartości 0,4% Mg F

-

270

115

8,1

T5

2 h w 170°C

295

170

5,0

T5

4 h w 170°C

300

190

6,7

T5

6 h w 170°C

310

200

8,2

T5

8 h w 170°C

310

205

9,0

T4

3 h w 490°C + chłodzenie w wodzie

245

150

15

T6

2 h w 170°C

295

230

10,3

T6

4 h w 170°C

310

240

8

T6

6 h w 170°C

300

245

7,8

T6

8 h w 170°C

285

230

9,5

12


Odlewnictwo Współczesne

Tabela 4. Skład chemiczny (% mas.) stopu Aural 2 i 3 [12] Inne Aural

Si

Fe

Cu

Mn

Mg

Ti

Sr (ppm) każdy

suma

2

9,5-11,5

0,15-0,22

0,03

0,45-0,55

0,27-0,33

0,08

100-160

0,03

0,10

3

9,5-11,5

0,15-0,22

0,03

0,45-0,55

0,40-0,60

0,08

100-160

0,03

0,10

Tabela 5. Właściwości mechaniczne odlewów ze stopów Aural 2 i 3 w zależności od obróbki cieplnej [12]

Aural

2

3

Stan

Wytrzymałość na rozciąganie Rm', MPa

Umowna granica plastyczności Rp0,2, MPa

Wydłużenie, %

F

250-310

120-150

5-10

T5

270-300

150-190

6,5-9

Auraltherm-2

200-220

120-140

14-18

F

250-310

130-160

4-8

T5

300-340

190-240

4-6,5

Auraltherm-3

201-280

140-220

6-14

Rys. 10. Zastosowanie stopu Aural w konstrukcji samochodu [14]

Dla każdej kompozycji pierwiastków stopowych opracowywana jest indywidualna obróbka cieplna. Na rysunku 11

przedstawiono parametry obróbki cieplnej dla stopu Aural 2 a na rysunku 12 – mikrostrukturę stopu po obróbce cieplnej.

13


Odlewnictwo Współczesne

Rys. 11. Obróbka cieplna stopu Aural 2 [15]

Rys. 12. Fazy AlFeMnSi w stopie Aural 2 po obróbce cieplnej Auraltherm [15]

Ponadto, firmy z branży automotive prowadzą szereg badań nad składami chemicznymi stopów w zakresie ich optymalizacji w obrębie znanych zawartości pierwiastków składowych. Przykładowo w firmie RYOBI Die Casting Inc. prze-

14

prowadzone badania nad optymalizacją składu chemicznego stopu Silafont-36 doprowadziły do opracowanie nowego stopu znanego pod komercyjną nazwą RYOBI HD-3SF. Skład chemiczny tego stopu przedstawiono w tabeli 6.


Odlewnictwo Współczesne

Tabela 6: Skład chemiczny (% mas.) stopu RYOBI HD3SF [16] Stop RYOBI HD3SF

Si

Fe

Mn

Mg

Zn

Ni

7,75-8,25 0,05-0,15 0,325-0,375 0,225-0,275 <0,04 <0,02

Kontrola jakości Wykonywanie odlewów strukturalnych jest zadaniem bardzo trudnym, wymuszającym szereg zmian w stosunku do klasycznego procesu odlewania pod ciśnieniem. Oprócz zastosowania nowych stopów, maszyn i urządzeń niezmiernie ważnym zagadnieniem jest kultura techniczna całości produkcji. Szczególnie należy zwrócić uwagę na jakość ciekłego metalu, w tym kontrolę zawartości tlenków, wodoru, żużla, wtrąceń niemetalicznych, temperaturę metalu, unikanie nadmiernej turbulencji metalu, zabezpieczenia kąpieli metalowej właściwymi topnikami, stosowanie procesów rafinacji i modyfikacji oraz filtrowania ciekłego metalu. Niebagatelne znaczenie ma również zastosowanie programów symulacyjnych i właściwa konstrukcja formy ciśnieniowej. Jednym z końcowych etapów produkcji odlewów strukturalnych jest ich nieniszcząca kontrola za pomocą badań RTG i/lub CT (tomografii komputerowej). W przeciwieństwie do badań niszczących określających poziom właściwości mechanicznych, a także stan mikrostruktury, badania nieniszczące nie wymagają specjalnego przygotowania próbek i nie ingerują w strukturę, nie naruszają kształtu wyrobów gotowych. Są zatem wygodne i pozwalają na szybką diagnozę. Celem badań rentgenowskich jest ujawnienie makroskopowych wad odlewniczych w postaci pęknięć, rzadzizn i pęcherzy gazowych. Kontrola jakości przy użyciu urządzenia RTG pozwala w sposób powtarzalny i wiarygodny określić poziom wad odlewniczych, dzięki czemu możliwe jest już na tym etapie odseparowanie odlewów wadliwych i niedopuszczenie ich do dalszej obróbki (mechanicznej lub cieplnej). Dzięki takiemu rozwiązaniu możliwe jest zmniejszenie ilości braków produkcyj-

Sn <0,02

Cr

Sr

<0,02 <0,01-0,02

nych, a zatem wydatne obniżenie kosztów wytwarzania odlewów. Dla uzyskania odlewów strukturalnych niezbędna jest zatem kontrola całego procesu wytwórczego. Firmy motoryzacyjne korzystają między innymi z systemu Q-Gate (Quality Gates) – Bramka Kontroli Jakości. Jest to specjalny kamień milowy w projekcie. Bramki kontroli jakości są umieszczane pomiędzy tymi fazami projektu, które są silnie zależne od wyników poprzedzających je faz. Bramka Kontroli Jakości zawiera formalną kontrolę dokumentów z poprzedzającej fazy [17]. Firmy motoryzacyjne często stosują opracowane na własne potrzeby modyfikacje systemu Q-Gate. I tak BMW używa terminów Gateway i Synchropunkt, Audi – Q-Checks, General Motors - Readiness Review i Moments of Truth, a Daimler-Benz – Quality Gate [18]. Typową kontrolę procesów produkcyjnych według metody Q-Gate dla otrzymywania odlewów strukturalnych przedstawiono na rysunku 13.

15


Odlewnictwo Współczesne

Q-Gate

Obróbka cieplna

Q-Gate

Wysokojakościowe odlewanie i obcięcie odlewów

Q-Gate

Prostowanie

Próby wytrzymałościowe

Obróbka wykańczająca

Badanie gęstości

Odlew gotowy do wysyłki

Kontrola wizualna i wymiarowa

Q-Gate

RTG, CT, spawalność, pęknięcia

Właściwa obróbka ciekłego metalu i jego transfer Q-Gate

Topienie wysokiej jakości metalu

Badanie składu chemicznego za pomocą spektrometru

Wysokiej jakości gąski o zoptymalizowanym składzie chemicznym

Filtrowanie, odgazowanie, małe turbulencje przy przelewaniu metalu do komory prasowania, minimalna i stała temperatura

 Optymalny wybór maszyny  Wysoka próżnia  Całkowita kontrola procesu  Kontrola temperatury formy  Właściwa ilość i jakość powłok i smaru

Rys. 13. Łańcuch kontroli przy wykonywaniu odlewów strukturalnych pod wysokim ciśnieniem według metody Q-Gate [12].

Rys. 13. Łańcuch kontroli przy wykonywaniu odlewów strukturalnych pod wysokim ciśnieniem według metody Q-Gate [12]

16


Odlewnictwo Współczesne

Kontrola procesu na każdym etapie jest bezpośrednią konsekwencją wynikającą z norm obowiązujących w przemyśle motoryzacyjnym. Globalny przemysł motoryzacyjny opiera się bowiem na rygorystycznych i szczegółowych normach jakości dla pojazdów, producentów oryginalnego wyposażenia (OEM) oraz dostawców produktów i materiałów produkcyjnych. W celu wyeliminowania potrzeby wielokrotnych certyfikacji i spełnienia wymagań klienta, normy systemów jakości w branży motoryzacyjnej, zostały ujednolicone w obrębie globalnego przemysłu motoryzacyjnego. Wymagania systemów zarządzania z międzynarodowymi wymaganiami motoryzacyjnymi zawarte są w specyfikacji technicznej ISO/TS/IATF 16949:2016, która łączy w sobie normy: • VDA 6.1 (niemieckiego przemysłu motoryzacyjnego) • QS-9000 (amerykańskiego przemysłu motoryzacyjnego) • EAQF (francuskiego przemysłu motoryzacyjnego) • AVSQ (włoskiego przemysłu motoryzacyjnego). Norma ISO TS została opracowana przez IATF (International Automotive Task Force), w skład którego wchodzą reprezentanci producentów samochodów: BMW, Daimler-Chrysler, Fiat, Ford, GM, PSA-Peugeot-Citroën, Renault SA, Volkswagen oraz stowarzyszeń samochodowych: AIAG (USA), ANFIA (Włochy), FIEV (Francja), SMMT (UK), VDA-QMC (Niemcy) [19]. Podsumowanie Analiza prognoz na najbliższe lata w budowie samochodów wskazuje dalszy wzrost udziału odlewów ciśnieniowych ze stopów aluminium i magnezu. Wynika to z ogólnych wytycznych mających na celu zmniejszenie emisji do środowiska szkodliwych substancji emitowanych przez pojazdy spalinowe. Obecna perspektywa finansowa na lata 2014–2020 priorytetowo traktuje wzmocnienie innowacyjności, konkurencyjności

i trwałości przedsiębiorstw, zbliżenie nauki i biznesu oraz zrównoważony wzrost gospodarczy. NCBiR ogłasza szereg projektów do realizacji powyższych celów. Polski przemysł (w tym przemysł odlewniczy) już obecnie ma ugruntowaną, dobrą pozycję jako kluczowy dostawca części do samochodów produkowanych w innych państwach UE, głównie w Niemczech. W 2016 r. Polska wyeksportowała części i akcesoria samochodowe za 10,2 mld euro [20]. Inwestycje w rozwój i innowację z pewnością przyczynią się do dalszego rozwoju branży odlewniczej, głównie odlewnictwa pod wysokim ciśnieniem. Literatura: 1. Steve Udvardy, State of the Industry Report and Research & Development, Shanghai Automotive and Die Casting Exhibition, October 31, 2013 2. http://mechanikaruchupojazdow. blogspot.com 3. www.car-engineer.com 4. http://www.auto-swiat.pl/porady/nasze-auta-sa-zbyt-ciezkie-body-mass-index-dla-samochodow/khr352 5. http://www.car-engineer.com/3-innovation-projects-to-reduce-vehicle-weight 6. http://autokult.pl/4985,materialy-konstrukcyjne-w-nowoczesnych-pojazdach-samochodowych-cz-1 7. M. Łuszczaka, R. Dańko, Stan zagadnienia w zakresie odlewania dużych odlewów strukturalnych ze stopów aluminium. ARCHIVES of FOUNDRY ENGINEERING, 3/2013 8. h t t p : / / w w w. r e p a i r e r d r i ve n n e w s . com/2015/06/24/2016-honda-hr-v- i s - u l t ra - p o p u l a r - a n d - 2 7 - p e r cent-ultra-high-strength-steel 9. dr Lutz Storsberg, Mercedes-Benz Cars, Structural Symposium Buhler AG, Hamilton, Canada, 1 October, 2013

17


Odlewnictwo Współczesne

10. Harald Eibisch, High pressure die casting components and casting simulation methods as key to lightweight car body structures, LIGHter 2015, Gothenburg 17.11.2015 11. http://www.trimet.eu/en/produkte/ trimet_legierungen/trimal-41 12. Martin Hartlieb, High Integrity Diecasting for Structural Applications, iMdc meeting, WPI, Worcester, MA December 12, 2013 na: [http://www.visi-trak.com/pdf/High%20Integrity%20 Die%20Casting%20-%20iMdc%20 Dec%202013.pdf] 13. https://www.mercalloy.com/aluminum-alloys-101/ 14. Aluminium. Your guide to automotive innovation. November 2016 riotinto. com 15. Jack Branden, Innovative Vacuum High Pressure Diecasting Technology High-Q-Cast™ na: www.Visi-Trak.com 16. Ahmmed, Kazi, "Effect of Thermal Treatment on Tensile Properties of a Vacuum Die Cast Hypoeutectic Al-Si Alloy" (2009). Electronic Theses and Dissertations. Paper 169 17. http://testerzy.pl/slownik/bramka-kontroli-jakosci 18. https://de.wikipedia.org/wiki/Quality_Gate 19. http://www.automotiveaudit.eu/historia-i-wymagania-motoryzacji/wymagania 20. http://biznes.onet.pl/wiadomosci/ kraj/eksport-aut-i-czesci-z-polski-dane-za-2016-rok/xnb3he

18


PODSTAWOWE INFORMACJE NA TEMAT OBRÓBKI CIEPLNEJ STALI NARZĘDZIOWYCH BASIC INFORMATION ON HEAT TREATMENT OF TOOL STEELS Tomasz Fabisiewicz Böhler Uddeholm Polska sp. z o.o., ul. Kolejowa 291, 05-092 Łomianki

Streszczenie Celem tej publikacji jest dostarczenie ogólnych i podstawowych informacji o obróbce cieplnej stali narzędziowych (hartowanie i odpuszczanie, odprężanie, podgrzewanie do temperatury hartowania) oraz jak takie stale zachowują się podczas tego procesu. Szczególną uwagę zwrócono na twardość, udarność i stabilność wymiarową. Stale narzędziowe są to wysokiej jakości stale z kontrolowanym składem stopowym i procesem wytwarzania, który ma na celu uzyskanie takich właściwości, które mogą być wykorzystane do formowania i kształtowania innych materiałów. Zawartość węgla może się wahać od bardzo niskiej, poniżej 0,1% do wysokiej, nawet dochodzącej do 3% oraz może zawierać dodatki stopowe takie jak przykładowo chrom, molibden, wanad, wolfram, nikiel. Stale narzędziowe są wykorzystywane w takich zastosowaniach, jak wykrawanie i tłoczenie, formy wtryskowe, odlewanie ciśnieniowe Al i Mg oraz kucie. Kluczem do uzyskania najlepszych właściwości, typowych dla stali narzędziowych, jest specjalnie zaprojektowany skład stopowy, przebieg wytopu stali i specjalistyczna obróbka cieplna. Przy innych zastosowaniach niż czysto narzędziowe istotna też jest trwałość, wytrzymałość, odporność na korozję i wysoka stabilność na temperaturę. Dlatego też stal narzędziowa jest często lepszym rozwiązaniem niż stal konstrukcyjna w wielu dziedzinach przemysłowych. Bardziej zaawansowane materiały w rezultacie dają niższe koszty napraw, mniejszy ciężar detalu, większą precyzję i niezawodność działania. Stale narzędziowe dostarcza się zwykle

w stanie zmiękczonym. To sprawia, że materiały bardzo łatwo dają się obrabiać narzędziami skrawającymi, po czym można przeprowadzić obróbkę cieplną. Struktura stali w stanie zmiękczonym składa się z miękkiej osnowy, w której osadzone są węgliki chromu (Cr), molibdenu (Mo), wolframu (W), lub wanadu (V) w zależności od składu stopowego. Węgliki to związki węgla z w/w pierwiastkami węglikotwórczymi, które charakteryzują się wysoką twardością. Większa zawartość węgla wiąże się z większą odpornością na zużycie ścierne. W stalach narzędziowych używa się również pierwiastków stopowych takich jak kobalt (Co) i nikiel (Ni), które nie tworzą wydzieleń węglikowych, a są rozpuszczone w osnowie stali. Zadaniem kobaltu w stali jest zwykle podniesienie odporności na tzw. „red hardness” – odporności na odpuszczanie w stalach szybkotnących, podczas gdy nikiel użyty jest w celu poprawienia hartowności stali, czyli hartowania na wskroś, jak również podniesienia ciągliwości w stanie ulepszonym (hartowanie + odpuszczanie). Hartowanie i odpuszczanie W stanie zmiękczonym (wyżarzonym) większość pierwiastków węglikotwórczych jest w postaci związku z węglem. W przypadku, gdy podgrzewamy stal do temperatury hartowania następuje przemiana struktury stali z ferrytycznej w austenityczną. To oznacza, że atomy żelaza (Fe) zmieniają swoją pozycję w sieci tworząc nową sieć o innym uporządkowaniu.


w postaci związku z węglem. W przypadku, gdy podgrzewamy stal do temperatury hartowania następuje przemiana struktury stali z ferrytycznej w austenityczną. Odlewnictwo Współczesne

To oznacza, że atomy żelaza (Fe) zmieniają swoją pozycję w sieci tworząc nową sieć o innym uporządkowaniu.

Pojedyncza komórka

Pojedyncza komórka

w krysztale ferrytu (BCC)

w krysztale austenitu (FCC)

Pojedyncza komórka w krysztale martenzytu Sześcian

= Atom żelaza (Fe) = Prawdopodobne położenie atomu węgla (C)

Austenit ma wyższy limit rozpuszczalności dla węgla i pierwiastków stopowych dlatego

Austenit ma wyższy limit rozpuszczalgrzewania oraz z wolniejszym studzeniem też węgliki rozpuszczają się w osnowie do pewnego stopnia. W ten sposób osnowa ności dla węgla i pierwiastków stopo(hartowaniem). zawartość stopowych tworzących węgliki dając wychprzejmuje dlatego też węglikipierwiastków rozpuszczają się Po hartowaniu stal efekt ma mikrostruktuw osnowie do pewnego stopnia. W ten rę martenzytu, austenitu szczątkowego utwardzenia. sposób osnowa przejmuje zawartość pieri węglikową. Takiej strukturze nieodłącznie Jeśli teraz stal jest gwałtownie studzona (hartowana) w procesie obróbki cieplnej wiastków stopowych tworzących węgliki, towarzyszą naprężenia, które z łatwością wówczas atomy węgla nie mają wystarczjącego czasupowodować do zmiany swojego położenia w temu dając efekt utwardzenia. mogą pęknięcia. Można Jeśli stal jest gwałtownie studzona zapobiec jeśli podgrzejemy stal do pewnej celu powrotu do ferrytu z austenitu, jak np. miałoby to miejsce podczas wyżarzania (hartowana) w procesie obróbki cieplnej, temperatury, która zmniejsza naprężenia zmiękczającego. Zamiast one „zamrożone” w miejscu, w którym w rzeczywistości wówczas atomy węgla nie tego mająsąwystari w pewnym stopniu, zależnie od tej tempeczającego czasu do zmiany swojego połoratury, przekształca austenit szczątkowy. nie mają dla siebie wystarczająco dużo miejsca, co w rezultacie prowadzi do wysokich żenia w celu powrotu do ferrytu z austeTen proces podgrzewania po hartowaniu naprężeń w skali mikro i wzrostu twardości. Ta twarda struktura zwana jest nitu, jak np. miałoby to miejsce podczas nazywa się odpuszczaniem. Odpuszczanie martenzytem. Dlatego też, Zamiast martenzyt można uważać za następować wymuszone uwięzienie wyżarzania zmiękczającego. tego powinno natychmiast po prosą one „zamrożone” w miejscu, w któ- W przypadku cesie hartowania. też wówczas podkreślić, przesyconego roztworu węgla w ferrycie. gdy stal jestNależy hartowana rym w rzeczywistości nie mają dla siebie że odpuszczanie w niskiej temperaturze osnowa nie w całości przekształca się w martenzyt. Zawsze jest jakaś pozostałość wystarczająco dużo miejsca, co w rezulwpływa na martenzyt, podczas gdy odaustenitu, który pozostaje w strukturze, który zwany jest austenitem szczątkowym. tacie prowadzi do wysokich naprężeń puszczanie w wysokiej temperaturze ma w skali mikro i wzrostu twardości. Ta twarwpływ również na austenit szczątkowy. Po Zawartość austenitu szczątkowego rośnie wraz ze wzrostem ilości węgla, pierwiastków da struktura zwana jest martenzytem. pierwszym odpuszczaniu w wysokiej temDlatego też, martenzyt można uważać za peraturze mikrostruktura składa się z odwymuszone uwięzienie przesyconego rozpuszczonego martenzytu, nowo powstatworu węgla w ferrycie. W przypadku gdy łego martenzytu, jakiejś ilość austenitu stal jest hartowana wówczas osnowa nie szczątkowego i z węglików. w całości przekształca się w martenzyt. Wydzielone węgliki wtórne (nowo utwoZawsze jest jakaś pozostałość austenirzone) i nowo utworzony martenzyt może tu, który pozostaje w strukturze, zwapodnieść twardość podczas odpuszczania nym austenitem szczątkowym. Zawarw wysokiej temperaturze. Takie zachowatość austenitu szczątkowego rośnie wraz nie się stali nazywamy twardością wtórną, ze wzrostem ilości węgla, pierwiastków występuje ona w stalach szybkotnących stopowych, wzrostem temperatury hari wysokostopowych. towania, wraz z wydłużeniem czasu wy-

20


Wydzielone węgliki wtórne (nowo utworzone) i nowo utworzony martenzyt może podnieść twardość podczas odpuszczania w wysokiej temperaturze. Takie zachowanie się

Odlewnictwo Współczesne

stali nazywamy twardością wtórną, występuje ona w stalach szybkotnących i wysoko stopowych. W każdym zastosowaniu stali potrzebna jest różnych zwykle określona jej twardość. W każdym zastosowaniu stali potrzebkilku parametrów, międzyDlatego innymiteż, na jest zwykle określona jej twardość. od ilości obróbki węgla cieplnej, w strukturze martenzytu, w jakimś zakresie można tak dobrać parametry aby uzyskać właściwą Dlatego też, w jakimś zakresie można tak mikronaprężeń zawartych w materiale, twardość obróbki stali. Warto mieć na aby uwadze, ilości że twardość zależy od kilku różnych parametrów, dobrać parametry cieplnej, austenitu szczątkowego i wydzieleń uzyskać właściwą twardość stali. Warto węglikowych powstałych podczas odpuszmiędzy innymi od ilości węgla w strukturze martenzytu, mikro naprężeń zawartych mieć na uwadze, że twardość zależy od czania. w materiale, ilości austenitu szczątkowego i wydzieleń węglikowych powstałych podczas odpuszczania. Twardość

Temp. odpuszczania A=

odpuszczanie martenzytu

B=

wydzielenia węglików

C=

transformacja austenitu szczątkowego w martenzyt

D=

wykres odpuszczania dla stali szybkotnących i wysokostopowych stali narzędziowych

A+B+C = D

Wykorzystując różne kombinacje tych czynników możliwe jest uzyskanie tej samej twardości końcowej. Każda z kombinacji tych parametrów związana jest ze szczególnym procesem obróbki cieplnej. Jednakże przy tej samej twardości nie każdy proces obróbki cieplnej gwarantuje uzyskanie optymalnych parametrów wytrzymałościowych stali. Innymi słowy, właściwości stali zależą od jej struktury, a ta zależy od szczególnego cyklu obróbki cieplnej, a nie od uzyskanej twardości końcowej. Jakościowa obróbka cieplna powinna zagwarantować nie tylko oczekiwaną twardość lecz również zoptymalizowane właściwości materiału pod kątem konkretnej aplikacji. Stale narzędziowe powinny być zawsze co najmniej dwukrotnie odpuszczane. Drugie odpuszczanie jest odpowiedzialne za nowo utworzony martenzyt podczas hartowania i po pierwszym odpuszczaniu.

Trzy odpuszczania są zalecane w przypadku obróbki cieplnej: • stali szybkotnących, • stali do pracy na gorąco mocno obciążonych, w szczególności do ciśnieniowego odlewanie aluminium lub magnezu, • dużych form do tworzyw, • gdy wymagana jest wysoka stabilność wymiarowa. Odprężanie Podczas obróbki cieplnej należy się liczyć z odkształceniami wynikającymi z obróbki maszynowej. Obróbka maszynowa zwykle wprowadza w materiale mocno osadzone termiczne i mechaniczne naprężenia. W przypadku prostych i symetrycznych kształtów może nie sta-

21


Odlewnictwo Współczesne

więc bardzo powolne nagrzewanie, zwykle kilka stopni n

nagrzewania do temperatury hartowania powinien odbyw

z przystankami, zwanymi zwyczajowo „izotermami”. Izo

nowić to takiego problemu, jak w przypadku niesymetrycznych, skomplikowanych kształtów i bardzo zróżnicowanych przekrojów. Dlatego też proces odprężania stali jest zalecany przed zasadniczą obróbką cieplną. Odprężanie wykonuje się poprzez pełne dogrzanie detalu, zwykle do temp. 550–700°C i utrzymanie w czasie 2–3 godz. zaraz po obróbce maszynowej, a przed hartowaniem. Potem materiał powoli jest schładzany do temperatury ok. 350–500°C, dalej na zewnątrz pieca – w powietrzu. Powolne studzenie ma duże znaczenie w tym procesie – należy nie dopuścić do powstania nowych naprężeń, które mogą mieć swoje źródło w podwyższonej temperaturze. Zwykle, słaby jest argument, że odprężanie trwa zbyt długo. Jeśli uwzględni się zagrożenie wystąpienia pęknięcia podczas hartowania – koszt wykonania nowego narzędzia, koszt nowego materiału, koszt ponownej obróbki mechanicznej, powstałe opóźnienie itd. to te składniki będą miały bardziej „bolesne” konsekwencje.

wytrzymania wokreślonej temperaturze w Czas dalszym nagrzewaniu w temperaturze. Tak

hartowania

wyrównanie temperatur na powierzchni i w rdzeniu. Typ

Generalnie, w takich opracowaniach nie sposób jest omówić wszystkie czynniki dużych narzędzi, lub narzędzi o skomplikowanym kształ jakie mogą mieć wpływ na różne sytuacje wprzekroi związku z procesem obróbki cieplnej. zaleca się wykonanie trzeciego przystanku blisk Takie elementy jak: typ pieca, temperatura hartowania, masa wsadu w relacji do wielkości pieca, kształty i zróżnicowane Czas wytrzymania w temperaturze hartowania przekroje poszczególnych detali we wsaGeneralnie, w takich opracowaniach nie sposób jest omó dzie, etc. należy uwzględniać każdorazowo mogą mieć wpływ na różne sytuacje w związku z proces indywidualnie i niezależnie. Temperatura podczas procesu i kontroloelementy jak: typnadzorowana pieca, temperatura hartowania, waga wana jest przez tzw. termopary. Przystapieca, kształty i zróżnicowane przekroje poszczególnych nek w temperaturze hartowania zaczyna uwzględniać każdorazowo indywidualnie i niezależnie. Pr się jeśli termopara umieszczona w rdzeniu detalu osiągnie zadaną nadzorowany i kontrolowany jest przez tzw. termopary.

zwykle wykonuje się przystanek – izotermę są: 600-650

hartowania zaczyna się jeśli termopara umieszczona w

Podgrzewanie do temperatury hartowania Jak już wcześniej wyjaśniliśmy, naprężenia wewnętrzne w materiale mogą skutkować odkształceniami podczas obróbki cieplnej. Dlatego też należy unikać powstawania naprężeń również podczas podgrzewania. Fundamentalną zasadą przy podgrzewaniu jest więc bardzo powolne nagrzewanie, zwykle kilka stopni na minutę. Sam proces nagrzewania do temperatury hartowania powinien odbywać się stopniowo, tzn. z przystankami, zwanymi zwyczajowo „izotermami”. Izotermy oznaczają przerwy w dalszym nagrzewaniu w określonej temperaturze. Taka przerwa ma na celu wyrównanie temperatury na powierzchni i w rdzeniu. Typowym zakresem temperatury, w jakim zwykle wykonuje się przystanek – izotermę są: 600–650°C i 800–850°C. W przypadku dużych narzędzi lub narzędzi o skomplikowanym kształcie bądź dużym zróżnicowaniu przekroiów zaleca się wykonanie trzeciego przystanku blisko temperatury austenityzacji.

22

temperaturę, zwykle wówczas, gdy ∆t=Tpow.-Trdz. =8°C.

temperaturę, zwykle gdy ∆t = wytrzymania 30 minut.wówczas, Dla stali szybkotnących, lub gdy Tpow. – Trdz. = 8°C. Z reguły, zaleca się wyższa niż 1 100°C czas wytrzymania jest krótszy. Jeśli czas wytrzymania 30 minut. Dla stali szybwówczas pojawi się problemem związanym kotnących, lub gdy temperatura hartowa-z mikrostruk nia jest wyższa niż 1100°C czas wytrzymania jest krótszy. Jeśli wydłuży się czas Studzenie wówczas - hartowanie wytrzymania, pojawi się problem związany z mikrostrukturą, jak np. rozrost Wybór prędkości hartowania – szybkiego lub wolniejszeg ziaren.

kompromisem. Najlepszą strukturę stali i jej najlepsze w

w przypadku studzenia z dużą prędkością. W celu jedna

Studzenie - hartowanie

zaleca się wolniejsze studzenie. Hartowanie z mniejszą p

Wybór prędkości hartowania – szybkieróżnicę temperatur na jest powierzchni gomniejszą lub wolniejszego studzenia zwykle i w rdzeniu trudnym kompromisem. Najlepszą strukrozkład temperatur w detalach o mocno zróżnicowanych turę stali i jej najlepsze właściwości użytkowe uzyskuje się w przypadku studzenia z dużą prędkością. W celu jednak zminimalizowania odkształceń zaleca się wol-


Odlewnictwo Współczesne

niejsze studzenie. Hartowanie z mniejszą prędkością daje w efekcie mniejszą różnicę temperatury na powierzchni i w rdzeniu oraz bardziej równomierny rozkład temperatury w detalach o mocno zróżnicowanych przekrojach.

Szczególne znaczenie ma hartowanie w zakresie przejścia przemiany martenzytu, poniżej temperatury Ms.

Szczególne znaczenie ma hartowanie w zakresie przejścia przemiany martenzytu, poniżej temperatury Ms. Temperatura

Hartowanie wg diagramu CCT To jest również powód dlaczego studzenie należy przerwać przed osiągnięciem stankami izotermicznymi. Pierwszy przyTo jest również powód dlaczego stupokojowej, następuje to zwyklewykonuje w zakresie się 50-70°C. dzenie należytemperatury przerwać przed osiągnięstanek zwykle w zakresie temperatur 680–450°C, szczególności ciem temperatury pokojowej, następuje Jeśli prędkość studzenie jest jednak zbyt wolna, w szczególnościwdla dużych gabarytów przy dużych detalach wykonanych ze stali to zwykle w zakresie 50–70°C. Jeśli stui przekroi, to mogąwzajść w strukturze przemiany, miały wpływ do niepożądane pracy na gorąco (H11, które H13 ibędą modyfikadzenie jest jednak zbyt wolne, szczególności dla dużych gabarytów i przekrojów, cje tych gatunków). Po czym kontynuuje na znacznie gorsze parametry użytkowe narzędzia. to mogą zajść w strukturze niepożądane się hartowanie do uzyskania temperatury Jak już wspomnieliśmy, podczas hartowania zawsze występuje ryzyko wystąpienia Ms na powierzchni detalu. Tu wykonuje przemiany, które będą miały wpływ na odkształceń i deformacji oraz co jest oczywiście bardziej problematyczne pęknięć się ponownie przystanek mający -na celu znacznie gorsze parametry użytkowe nawyrównanie się temperatury w rdzeniu rzędzia. hartowniczych. Takie zagrożenie występuje w szczególności przy hartowaniu dużych Jak już wspomnieliśmy, podczas hari na powierzchni elementu, co pozwala na detali, elementów mocno zróżnicowanych celu więc zminimalizowania zajścieprzekrojach. przemianyW martenzytu w mniej towania zawsze występuje ryzyko wywięcej tym samym czasie w rdzeniu i na stąpienia odkształceń i tych deformacji oraz wystąpienia problemów wykonuje się często hartowanie z jednym lub dwoma powierzchni ze zminimalizowanymi naprę– co jest oczywiście bardziej problemaprzystankami izotermicznymi. Pierwszy przystanek wykonuje się zwykle w zakresie tyczne – pęknięć hartowniczych. Takie żeniami termicznymi. Maksymalna prędtemperatur w 680-450°C, w szczególności dużych detalach wykonanych ze stali do zagrożenie występuje szczególności kość przy studzenia jaką można zrealizować zależytych od gat.). przewodności cieplnej stali, od przy hartowaniu dużych detali, pracy na gorąco (H11,elemenH13 i modyfikacje Po czym kontynuuje się hartowanie pojemności cieplnej – dynamiki medium tów o mocno zróżnicowanych przekrojach. do uzyskania temperatury Ms na powierzchni detalu. Tu wykonuje się ponownie hartowniczego oraz od zróżnicowania W celu więc zminimalizowania wystąpieprzystanek mający się na celu wyrównanie się temperatur nia tych problemów wykonuje często przekroju detalu. w rdzeniu i na powierzchni hartowanie z elementu. jednym lub dwoma przyTo pozwala na wyrównanie się temperatur w rdzeniu i na powierzchni i zajście przemiany martenzytu w mniej więcej tym samym czasie w rdzeniu i na powierzchni ze zminimalizowanymi naprężeniami termicznymi. Maksymalna prędkość studzenia jaką 23

można zrealizować zależy od przewodności cieplnej stali, od pojemności cieplnej –


dynamiki medium hartowniczego oraz od zróżnicowania przekroju detalu. Odlewnictwo Współczesne Niska prędkość hartowania może prowadzić do tworzenia się wydzieleń węglikowych na granicy ziaren w rdzeniu detalu, co ma w konsekwencji kluczowy wpływ na obniżenie

Mała prędkość hartowania może proObecnie stosuje się następujące media własności mechanicznych stali. Niska prędkość hartowania ma również wpływ na hartownicze: wadzić do tworzenia się wydzieleń węglikońcową twardość stali, w szczególności przy hartowaniu dużych detali. W takim kowych na granicy ziaren w rdzeniu deta• olej hartowniczy, lu, co ma w konsekwencji wpływz rdzenia na powierzchnię daje efekt dogrzewania i w przypadku, kluczowy transport ciepła • roztwór polimerowy, na obniżenie właściwości mechanicznych rezultacie niższą twardość. stali. Mała prędkość hartowania ma rów• kąpiel solna, używa się następujące nież wpływ na Obecnie końcową twardość stali, media hartownicze: • powietrze, w szczególności przy hartowaniu dużych  olej hartowniczy, detali. W takim przypadku, transport cie• gaz.  roztwór polimerowy, pła z rdzenia na powierzchnię daje efekt dogrzewania i w rezultacie twar kąpielmniejszą solna, dość. 

powietrze,

gaz

Temperatura

Czas

Obróbka cieplna w piecach próżniowych

go też po hartowaniu w piecu próżniowym Obróbka cieplna w piecach próżW wysokiej temperaturze stal ma tendencję utleniania się oraz do czyszczowystąpienia niowych detale niedo muszą być ponownie ne.– odwęglenie Dodatkowolubtaka technologia oferuje zróżnicowania zawartości węgla (C) nawęglenie. Odwęglenie wiąże się z W wysokiej temperaturze stal ma tenbardzo dobrą kontrolę procesu i możliwość dencję do utleniania się oraz do wystąpieobniżeniem twardości końcowej oraz zeautomatyzacji, wzrostem ryzyka powstania pęknięć jego a także cechuje się ninia zróżnicowania zawartości węgla (C) skimmoże kosztem napraw orazproblemami: czystością dla hartowniczych. Nawęglenie natomiast skutkować dwoma – odwęglenie lub nawęglenie. Odwęglenie środowiska. Z tych też powodów technolozróżnicowaniem twardości na powierzchni oraz z wyższą zawartością austenitu wiąże się z obniżeniem twardości końcogia obróbki cieplnej w piecach próżniowych wej oraz ze wzrostem ryzyka powstania szczątkowego na powierzchni. jest obecnie bardzo popularna i powszechpęknięć hartowniczych. Nawęglenie nana, w szczególności obróbki cieplnej detali W związku z tym najlepszym tomiast może skutkować dwoma prob- rozwiązaniem jest stosowanie atmosfery ochronnej lub wykonanych z wysokogatunkowych stali lemami: zróżnicowaniem twardości na użycie pieca próżniowego. Technologia obróbki cieplnej w piecach próżniowych jest narzędziowych. Przebieg procesu obróbpowierzchni oraz z większą zawartością procesem czystym i wygodnym. Dlatego też po w piecu próżniowym ki cieplnej w hartowaniu piecu próżniowym składa się detale austenitu szczątkowego na powierzchni. z następujących kroków: być ponownie czyszczone. Dodatkowo taka technologia oferuje bardzo dobrą W związku z nie tymmuszą najlepszym rozwiąza• po załadowaniu pieca wsadem i zaniem jest stosowanie atmosfery ochronnej lub użycie pieca próżniowego. Technologia mknięciu go pompa wypompowuje poobróbki cieplnej w piecach próżniowych wietrze z komory hartowniczej w celu jest procesem czystym i wygodnym. Dlateniedopuszczenia do odwęglenia stali;

24


Odlewnictwo Współczesne

• do komory pieca wprowadza się gaz obojętny, zwykle azot (N) do osiągnięcia ciśnienia ok. 1–1,5 bar w komorze; • włącza się proces grzania; • gaz jest przenośnikiem ciepła na zasadzie konwekcji z elementów grzewczych do umieszczonych w piecu detali; taki proces trwa do momentu uzyskania przez detal temperatury w zakresie ok. 650–850°C; w trakcie grzania wykonuje się przystanki temperaturowe w celu wyrównania się temperatury na powierzchni i w rdzeniu detalu; • gdy piec osiągnie temp. ok. 650-850°C (zależy od typu pieca) wówczas zmniejsza się ciśnienie azotu do ok. 7 mbar ze względu na to, że większy wpływ na grzanie ma radiacja niż konwekcja; powodem pozostawienia minimalnego ciśnienia azotu jest niedopuszczenie do sublimacji pierwiastków stopowych ze stali do próżni; • po osiągnięciu temperatury austenityzacji następuje hartowanie – gwałtowne studzenie wywołane dynamicznym

doprowadzeniem gazu obojętnego, najczęściej azotu; wartość nadciśnienia gazu jest zaprogramowana w piecu do danego procesu w zależności o wymaganej prędkości hartowania; • hartowanie następuje do osiągnięcia przez detale temperatury ok. 50–70°C, po czym natychmiast rozpoczyna się pierwsze odpuszczanie; • dla stali narzędziowych wymaga się minimum dwukrotnego proces odpuszczania; zaleca się trzykrotne odpuszczanie w przypadku obróbki cieplnej stali szybkotnących, przy obróbce cieplnej dużych bloków, przy mocno zróżnicowanych przekrojach, przy wysokich wymaganiach dużej stabilności wymiarowej, dla stali do pracy na gorąco pracujących w procesach pod dużym obciążeniem i w wysokiej temperaturze, w szczególności do ciśnieniowego odlewania Al lub Mg. Poniżej zobrazowane są przemiany jakie zachodzą w poszczególnych etapach procesu:

Poniżej zobrazowane są przemiany jakie zachodzą w poszczególnych etapach procesu:

Jest niezmiernie wiele czynników, które należy wziąć pod uwagę przygotowując wsad do 25

pieca. Należy też pamiętać, że jakiekolwiek niepowodzenie w obróbce cieplnej wiązać się


Odlewnictwo Współczesne

Jest niezmiernie wiele czynników, które należy wziąć pod uwagę przygotowując wsad do pieca. Należy też pamiętać, że jakiekolwiek niepowodzenie w obróbce cieplnej wiązać się może z koniecznością wykonania nowego narzędzia, a są to koszty nie tylko związane z zakupem nowego kawałka stali, ale przede wszystkim zainwestowane pieniądze w obróbkę mechaniczną. Dlatego też niezmiernie ważne jest, aby: 1. dokonać właściwego wyboru gatunku stali i dostawcy, 2. przygotować dobry projekt narzędzia, 3. opracować właściwą technologię wykonania narzędzia, 4. dobrać stosowną twardość narzędzia, 5. zlecić obróbkę cieplną doświadczonej hartowni z dobrym wyposażeniem, 6. wykonać właściwie obróbkę wykańczającą narzędzia.

26


Informacja naukowo-techniczna

WYBÓR INFORMACJI Z CZASOPISM NAUKOWO-TECHNICZNYCH 01. ZAGADNIENIA OGÓLNE Przyszłość należy do dużych odlewów. Die Zukunft Liegt im Grossen. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 2, s. 65-66. Autor: Paarmann R. W artykule opisano odlewnie należącą do grupy Global Casting odlewni Casting Technology Stade (CTS) w Stade (Niemcy). W odlewni tej produkowane są duże odlewy do elektrowni wiatrowych. W artykule szczególnie zwrócono uwagę na proces śrutowania dużych odlewów o masie rzędu 20–60 t. Początkowo do śrutowania odlewów stosowano śrut kulisty, ale w celu poprawy jakości powierzchni zmieniono dostawcę i zaczęto stosować mieszaninę śrutu kanciastego (Grit) i kulistego (Shot). Przeprowadzono badania efektów śrutowania i śrut „mieszany” okazał się bardziej odpowiedni. Uruchomienie odlewni „3plus” u M. Buscha w Wehrstapel. Inbetriebnahme der Giesserei 3plus bei M. Busch in Wehrstapel. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 4, s. 72-74. Autor: Geisweid S., Wolzenburg D. W artykule opisano modernizację odlewni M. Busch GmbH + CO. KG w Wehrstapel (Niemcy), w ramach której między innymi zainstalowano i uruchomiono nowoczesną linię formierską DFA-SD Seiatsu plus wraz z agregatem odlewniczym typu P-30-M firmy Heinrich Wagner Sinto GmbH (HWS), przy czym postawiono warunek,

aby w nowym agregacie formierskim było możliwe wykorzystanie istniejących płyt podmodelowych i skrzynek formierskich. W artykule scharakteryzowano wyposażenie techniczne odlewni i opisano jej działalność. Odlewnia Schmiedeberger jest dostawcą podzespołów. Schmiedeberger Giesserei – auf dem Weg zum Komponentenlieferant. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 4, s. 82-85. Autor: Vehreschild M. Opisano działalność odlewni „Schmiedeberger”, w której zainstalowano system do zarządzania produkcją (surowcami – przepływem materiałów) ERP (Enterprise Resource Planning System). Opisano działania modernizacyjne w odlewni, zwracając szczególną uwagę na automatyzację procesów technologicznych (zastosowanie urządzeń sterowanych numerycznie – obróbka materiałów), wykorzystanie robotów, technologii szybkiego wykonywania prototypów i drukarek 3D. Działanie odlewni nastawione jest na produkcję gotowych podzespołów. Możliwości wykonywania lekkich konstrukcji odlewanych na potrzeby pojazdów elektrycznych. Leichtbaupotenzial von Guss fuer die Elektromobilität. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 5, s. 80-83. Autor: Rau G. Elektromobilność zmienia świat, w tym także dostawców części do samochodów.


Odlewnictwo Współczesne

Dotyczy to wszystkich dostawców elementów silnika spalinowego i układu napędowego. Należą do nich na przykład głowica cylindrów, skrzynia korbowa i wał korbowy. Części te w przypadku napędu elektrycznego są całkowicie wyeliminowane. Od pozostałych elementów pojazdów wymaga się, aby były możliwie lekkie. Wynika to z faktu, że zarówno pojazdy hybrydowe, jak i elektryczne muszą być lżejsze, aby skompensować dodatkowy ciężar akumulatora i rozszerzyć ich zasięg. Odlew jako konstrukcja i proces odlewania jako metoda nadawania kształtu daje szerokie możliwości zastosowania i w zmieniającym się świecie jest atrakcyjny w zastosowaniu między innymi w motoryzacji. Nowe tworzywa, nowe idee konstrukcyjne i nowoczesne metody wytwarzania stanowią na przyszłość podstawę do wytwarzania lekkich konstrukcji, które będą konkurencyjne na rynku. Należy oczekiwać szczególnie, że stopy odlewnicze łatwe są do odzyskania i dzięki temu ekologiczne. Aby w dalszym ciągu w przyszłości było możliwe stosowanie w przemyśle motoryzacyjnym lekkich konstrukcji odlewanych, należy poszukiwać nowych rozwiązań. Pomocne wytwarzaniu lekkich konstrukcji będą nowoczesne tworzywa o podwyższonych właściwościach mechanicznych w połączeniu z możliwością wytwarzania z nich odlewów o możliwie cienkich ściankach. Rozsądny dobór różnych tworzyw przy opracowywaniu nowych konstrukcji i rozwiązań technicznych może otworzyć nowe możliwości tworzenia lekkich konstrukcji. Smart Die Casting – zarządzanie danymi technologicznymi jako wyzwanie i szansa. Smart Die Casting – Technologiedatenmanagement als Herausforderung und Chance. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 5, s. 8490. Autor: Koszyk S., Gerth N., Weller J., Dietz G. W ramach pilotażowego projektu opracowano sposób postępowania zapewnia-

28

jący odpowiednie zarządzanie danymi technologicznymi, które szczególnie w odniesieniu do informacji dotyczących wyrobu stanowią dla klienta istotną informację. Przejrzystość danych i odpowiednie ich wykorzystanie pociąga za sobą wiele korzyści. Jest pomocna w pracach rozwojowo-konstrukcyjnych, ułatwia planowanie produkcji, jak i pozwala zwiększyć wydajność procesów produkcyjnych. Techniczne, organizacyjne, a także kulturalne wyzwania wyzwalają zmieniające się w wzloty i upadki w funkcjonowaniu przedsiębiorstw w realizacji produkcji. Podsumowując, należy stwierdzić, że zarządzanie danymi technologicznymi musi iść w parze z odpowiednią organizacją przedsiębiorstwa. Dalsze istotne zadania opracowuje się na przykład w obszarze: technik informatycznych czy automatyzacji.

02. ZASTOSOWANIE SYMULACJI KOMPUTEROWEJ W ODLEWNICTWIE Ekonomiczne i wydajne sieciowe przetwarzanie danych w firmie EIRICH producenta urządzeń do przeróbki mas formierskich. Wirtschaftlichkeit und Datenvernetzung in EIRICH-Formsandaufbereitungsanlagen. Economic efficiency and data networking in molding sand preparation plants from EIRICH. Giesserei Rundschau 2017, Jg. 64, H. 3-4, s. 62-63. Autor: Feuerstein G. W artykule przedstawiono: krótką historię firmy Maschinenfabrik Gustav EIRICH; wymagania odlewni co do jakości mas (materiałów) formierskich; zagadnienie sterowania, pomiarów i dokumentacji parametrów masy formierskiej podczas jej przepływu w odlewni podczas realizacji produkcji; prewencyjne sterowanie parametrami masy formierskiej; ciągła analiza stanu urządzeń do przeróbki masy (monitoring).


Odlewnictwo Współczesne

Oprogramowanie ANSYS SpaceClaim umożliwia szybsze opracowanie koncepcji. Mit ANSYS SpaceClaim Scheller zum Konzept. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 2, s. 6870. Autor: Tosse T. Artykuł dotyczy pracy zakładu metalurgicznego Eisenwerk Erla GmbH w Schwarzenbergu (Niemcy). Odlewnia produkuje podzespoły do turboładowarek i elementy układu wydechowego (odlewy motoryzacyjne). Odlewy o masie 0,1–40 kg produkowane są między innymi z żeliwa sferoidalnego, szarego żeliwa stopowego typu SiMo oraz żeliwa Ni-Resist. Odlewnia stosuje na szeroką skalę oprogramowanie do projektowania odlewów i symulacji ich wytwarzania. W artykule omówiono wykorzystanie oprogramowania ANSYS SpaceClaim do wszechstronnej analizy zamówień klientów. Za pomocą tego oprogramowania można opracować optymalny model odlewu z wyznaczeniem optymalnej liczby rdzeni. Możliwe jest także uzyskanie danych w formacie STL do zasymulowania procesu odlewania za pomocą oprogramowania WinCast. W przyszłości za pomocą tego oprogramowania będzie możliwe wykonywanie rysunków odlewów. Na drodze do „odlewu 4.0”. Inżynieria odwrotna i drukowanie 3D pomagają w realizacji planów. Auf dem Weg zu „Guss 4.0”. Reverse Engineering und 3-D-Druck helfen bei der Realisierung. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 1, s. 6263. Autor: Dizdarevic M. Świat rzeczywisty i wirtualny rozwijają się równolegle i bardzo szybko. Przemysł 4.0 to połączenie nowoczesnych metod (technik) informacji i komunikowania się z procesem produkcji. Szwajcarska odlewnia Christenguss AG w Aargau rozwija się właśnie w tym kierunku. Stale się

modernizuje i optymalizuje przebieg procesów technologicznych. Tak na przykład oprzyrządowanie modelowe (formy i rdzenie) wykonywane są metodą druku 3D. Do tego celu stosuje się drukarki firmy ExOne. Stała modernizacja odlewni i stosowanie nowoczesnych rozwiązań sprawia, że odlewnia jest jedną z najnowocześniejszych w Europie. Dąży się do pełnej digitalizacji procesów. W celu optymalizacji procesów stosuje się symulacje. Sprawia to, że otrzymywane odlewy są dobrej jakości. Poprawia to także bezpieczeństwo przebiegu produkcji. W odlewni wykonuje się też odlewy z wykorzystaniem inżynierii odwrotnej. W praktyce wykorzystuje się także tomografię komputerową. Skrócenie czasu uruchamiania. Całościowe podniesienie efektywności poprzez programowanie offline robotów do produkcji rdzeni. Reduzierung von Inbetriebnahmezeiten. Steigerung der Gesamteffektivitaet durch Offline-Programmierung von Roboteranlagen in der Kernfertigung. Giesserei-Erfahrungsaustausch 2015, nr 5-6, s. 10-12. Autor: Wintgens R. Rosnący stopień skomplikowania odlewów powoduje, że konieczna jest dalsza automatyzacja procesów wytwarzania. Dlatego też w przyszłości programowanie offline będzie elementem planowania i organizacji produkcji. Programowanie offline będzie zyskiwać na znaczeniu. Przy coraz większej, lepszej dostępności danych i dalszej optymalizacji programów planowania ryzyko popełnienia błędu maleje. Specjaliści od spraw organizacji produkcji i programowania będą mogli na krótko i rzadziej wizytować miejsca, w których zorganizowali i uruchomili produkcję. Na co dzień widoczne jest, że poziom skomplikowania odlewów stale wzrasta. Odlewy mają wiele zintegrowanych funkcji, a wymagana coraz częściej redukcja grubości ścianki powoduje, że w przyszłości coraz częściej konieczne będzie stosowanie pakietów rdzeni. Takiemu wyzwaniu będą musiały stawić czoła odlewnie sterowane

29


Odlewnictwo Współczesne

i zarządzane na odległość, w których często na dużą skalę wykorzystuje się roboty. Często przy braku wykwalifikowanego personelu do obsługi kompensowany jest on, przynajmniej częściowo, przez stosowanie programowania offline i obsługi na odległość.

prawić opłacalność druku 3D w piasku dla zróżnicowanej wielkości produkcji i złożoności projektu odlewu.

Określenie roli złożoności projektu odlewu przy użyciu druku 3D do piaskowych form i rdzeni.

Innowacja to standard. Specjalista od recyklingu opracował i wypróbował nowe rozwiązania techniczne w dziedzinie rozdrabniania.

Quantifying the role of part design complexity in using 3D sand printing for molds and cores. International Journal of Metalcasting 2016, Vol. 10, No. 3, s. 240-252. Autor: Almaghariz Eyad S., Conner Brett P., Lenner L., i in. Drukowanie 3D z piasku umożliwia wykonywanie form i rdzeni bez potrzeby wytwarzania modeli i rdzennic. Ważne jest zrozumienie, kiedy warto korzystać z tej rozwijającej się zaawansowanej technologii w przeciwieństwie do tradycyjnego wytwarzania rdzeni. W analizie tej oceniono tę kwestię, analizując koszty form i rdzeni w zależności od stopnia złożoności odlewu określonego przez współczynnik złożoności. Przedstawiono dwa stadia przypadku, w których metodycznie zmieniana jest złożoność odlewów przez zmianę geometrii i liczby rdzeni. Koszty narzędzi i wytwarzania zostały oszacowane zarówno dla druku 3D z piasku, jak i konwencjonalnego wytwarzania modeli. Zidentyfikowano progi rentowności i wykazano, że drukowanie 3D w piasku jest bardziej opłacalne w przypadku odlewów o wyższych wartościach współczynnika złożoności niż dla progów rentowności. Jeśli chodzi o produkcję małoseryjną takich odlewów, okazuje się, że drukowanie 3D w piasku jest opłacalne w przypadku małej liczby (<45 szt.) odlewów o mniejszej złożoności. Jednakże może być także bardzo opłacalne w przypadku odlewów o większej złożoności, nawet w liczbie 1000 szt. Ponieważ próg rentowności jest wrażliwy na koszt druku 3D w piasku, obniżenie kosztów materiałów i operacji może znacznie po-

30

03. OCHRONA ŚRODOWISKA I BHP

Innovation ist Standard. Recyclingspezialist entwickelt und erprobt neue Zerkleinerungsloesungen. Giesserei-Erfahrungsaustausch 2015, nr 5-6, s. 36-37, 39. Autor: Graf J. W artykule omówiono działalność firmy Erdwich Zerkleinerungssysteme GmbH w Kaufertig (Niemcy) zajmującej się recyklingiem i rozdrabnianiem różnych materiałów. Firma ma również szkołę przyzakładową, w której sprawdzane są nowo opracowane konstrukcje. Każdy rodzaj, mechanizm odzyskiwania, utylizacji jest inny. Surowce, materiały mają różne właściwości i nie zawsze jest możliwe wykorzystanie do recyklingu i utylizacji standardowych urządzeń. Często różne są założenia początkowe procesu, jak i wymagane jego wyniki końcowe. Tak na przykład: wymagana jest różna wielkość rozdrobnienia czy czystość materiału. W artykule opisano pracę firmy, prowadzane w niej badania i doświadczenia praktyczne, sprawdzanie nowych konstrukcji i rozwiązań technicznych opracowanych pod indywidualne zamówienia klientów. Prace i próby nowych rozwiązań prowadzone są we współpracy ze szkołą przyzakładową. Poprawne oczyszczanie spalin obniża koszty. Nowa płuczka do oczyszczania wyziewów VSS w zastosowaniu do technologii cold-box zaprezentowana na Targach GIFA 2015. Richtige Abgasreinigung spart Kosten. Neuer VSS-Abgaswaescher fuer Cold-Box auf der GIFA 2015.


Odlewnictwo Współczesne

Giesserei-Erfahrungsaustausch 2015, nr 5-6, s. 40-42, 44-45. Autor: Hardtke R. Firma VSS-Umwelttechnik GmbH z Troisdorf (Niemcy) zaprezentowała na Targach GIFA 2015 płuczkę do oczyszczania wyziewów w zastosowaniu do technologii cold-box. Przy produkcji form i rdzeni mamy do czynienia z różnymi chemikaliami, które są niebezpieczne dla zdrowia i przykre zapachowo dla otoczenia. Przedstawiona w artykule płuczka przeznaczona jest do oczyszczania wyziewów aminu z technologii cold-box. W artykule przedstawiono opis techniczny płuczki i zasadę jej działania. Omawiając konstrukcję i zasadę działania, zwrócono także uwagę na oszczędność energii, wysoką jej sprawność oczyszczania i bezpieczeństwo eksploatacji. Rozwiązania z zakresu bezpieczeństwa w przemyśle odlewniczym. Sicherheitsloesungen fuer die Giesserei Industrie. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 1, s. 5253, 55. Autor: Bloemker S. Artykuł dotyczy bezpiecznej pracy w odlewniach w aspekcie wykorzystania nowoczesnych automatycznych urządzeń produkcyjnych, rozwoju nowoczesnych technologii wykonywania odlewów i optymalizacji procesów technologicznych pod kątem rozwoju „przemysłu 4.0”. W związku z tak zmieniającym się przemyśle i wykorzystywaniu w nim różnego oprzyrządowania występuje wiele zagrożeń zdrowia i niebezpieczeństw ulegnięcia wypadkowi. W artykule scharakteryzowano wypadki w odlewniach pod kątem statystycznym. Pokreślono konieczność konstruowania urządzeń i opracowywania technologii z uwzględnieniem warunków bhp i bezpiecznej eksploatacji. Omówiono stosowanie różnego rodzaju zabezpieczeń przy szerokim zastosowaniu nowoczesnej elektroniki.

Zastosowanie nowej ekologicznej technologii cold-box. Rezygnacja z substancji wymagających oznaczania w pierwszym etapie produkcji nowego spoiwa cold-box pozwoliło odlewni Dueker GmbH w Laufach (Niemcy) na ograniczenie emisji. Neue, umweltschonendere Cold-Box-Technologie im Einsatz. Der Verzicht auf kennzeichnungspflichtige Stoffe in Teil 1 des neuen Cold-Box-Binder hat es der Dueker GmbH aus Laufach ermoeglicht, ihre Emissionen nachhaltig zu reduzieren. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 2, s. 6063. Autor: Sander V., Neun W., Poetzsch M. Artykuł dotyczy ekologicznej produkcji w odlewni Dueker GmbH w Laufach. W odlewni zastosowano nową ekologiczną technologię cold-box Ecocure-Blue do produkcji rdzeni stosowanych przy produkcji między innymi armatury, rur ciśnieniowych stosowanych do transportu wody pitnej i elementów do odprowadzania zużytego powietrza. W odlewni produkowane są także podzespoły do robotów i odlewy dla przemysłu maszynowego. Przy produkcji odlewów, jak i oprzyrządowania modelowego wykorzystuje się programy symulacyjne. W artykule omówiono szczegółowo produkcję rdzeni w aspekcie ochrony środowiska i ograniczenia emisji substancji szkodliwych. Przedstawiono charakterystykę procesu emisji substancji szkodliwych podczas produkcji rdzeni. Rezygnacja z substancji wymagających oznaczania w pierwszym etapie produkcji nowego spoiwa dla technologii cold-box pozwoliła szczególnie na ograniczenie emisji benzolu o około 66%. Omówiono znaczenie ekonomiczno-ekologiczne tej rezygnacji, do której należy między innymi wspomniana powyżej ograniczona emisja benzolu. Chiny elektryzują świat. Spojrzenie w przyszłość przemysłu motoryzacyjnego. China elektrisiert die Welt. Ein Blick in die Zukunft der Automobilindustrie.

31


Odlewnictwo Współczesne

Giesserei 2017, Jg. 104, H. 5, s. 7679.

Firma „Moneva” eksploatuje odpylacz elektryczny firmy Keller eLine.

Autor: Kriener M.

Moneva setzt auf Keller-Elektroabscheider eLine.

Artykuł dotyczy rozwoju przemysłu motoryzacyjnego i produkcji samochodów elektrycznych w Chinach w odniesieniu do produkcji samochodów w Europie, a w szczególności produkcji w Niemczech. Rząd Chin deklaruje, że z roku na rok będzie się zwiększać liczba elektrycznych samochodów osobowych na rynku chińskim, a tym samym na ulicach chińskich miast. I tak w 2018 roku będzie o 8% więcej elektrycznych samochodów w odniesieniu do 2016 roku (1,4%), w 2019 będzie to o 10%, a w 2020 już o 12%. Problem ten omówiono, jak już wspomniano, głównie na tle produkcji samochodów w Niemczech, ze szczególnym uwzględnieniem produkcji firmy VW, której 40% sprzedaje się do Chin. Globalna tendencja zwiększania produkcji samochodów elektrycznych wymaga opracowywania nowych konstrukcji silników. Dotychczas firma VW przerabiała jedynie silniki spalinowe na silniki elektryczne. W artykule przedstawiono krótko zasady sprzedaży samochodów elektrycznych w oparciu o tzw. „elektropunkty”. Jeden pojazd elektryczny to 4 punkty. Przy sprzedaży około 3 mln samochodów jest to około 240 000 punktów. Chińczycy mają własną fabrykę produkującą o nazwie BYD (Build Your Dreams); fabryka produkuje zarówno elektryczne samochody osobowe, jak i autobusy. Ze względu na znaczący eksport samochodów osobowych do Chin, aby zapobiec kryzysowi, Niemcy tworzą z chińskimi firmami spółki Joint Venture. Rozwój elektromotoryzacji jest dla Chin celem strategicznym. W ramach omawiania rozwoju elektromotoryzacji poruszono zagadnienie zanieczyszczenia środowiska i zagrożenie smogiem. Dla rozwoju elektromotoryzacji istotne jest opracowanie odpowiednich akumulatorów pozwalających na pokonywanie znacznych odległości. Dzisiaj przeciętny zasięg pojazdu elektrycznego to odległość rzędu 350–4000 km. Wszystkie liczące się koncerny samochodowe deklarują zwiększenie liczby produkowanych samochodów elektrycznych.

32

Giesserei 2017, Jg. 104, H. 5, s. 102103. Autor: Ostendorf-Servissoglou E. Artykuł dotyczy zastosowania elektrycznego odpylacza powietrza firmy Keller eLine w odlewni ciśnieniowej aluminium Moneva GmbH + Co KG w Winterbach (Niemcy). Odlewnia produkuje odlewy ciśnieniowe na potrzeby przemysłu motoryzacyjnego. Odlewy wykonuje na maszynach firmy Frech. Eksploatowany odpylacz elektryczny do oczyszczania powietrza ma wysoką sprawność. Omówiono eksploatację urządzenia i zwrócono uwagę na konieczność oczyszczania powietrza w odlewni. Odlewy formowane ręcznie – zalety ekologiczne i o charakterze jakościowym dzięki spoiwu o ograniczonej zawartości siarki. Handformguss – Qualitaets- und Umweltvorteile dank schwefelreduziertem Bindersystem. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 2, s. 5053. Autor: Umla-Latz S. Przestawienie się odlewni na nowe spoiwo stosowane przy produkcji form i rdzeni stanowi dla niej pewne wyzwanie. Oznacza to istotną zmianę w prowadzeniu procesu produkcji i podejmowane jest tylko, gdy zagwarantuje to konkretne, wymierne korzyści. W celu poprawienia i rozszerzenia czołowej pozycji w obszarze produkcji dobrej jakości odlewów odpowiedzialnych odlewnia Franz Kleinken GmbH w Dorsten (Niemcy) podjęła to wyzwanie i we współpracy z Huettenes-Albertus wprowadziła spoiwo na bazie żywicy furanowej o ograniczonej ilości siarki, którego wprowadzenie przyniosło korzyści w postaci lepszej jakości odlewów i poprawy w obszarze ochrony środowiska, a także pozwoliło na obniżkę kosztów produkcji.


Odlewnictwo Współczesne

04. WYTYCZNE PROJEKTOWANIA TECHNOLOGII ODLEWNICZYCH --------------------

05. TECHNOLOGIA ODLEWANIA DO FORM WYKONANYCH Z ZASTOSOWANIEM OGNIOODPORNEJ OSNOWY ZIARNOWEJ Bezpieczna produkcja lekkich rdzeni. Wykonanie wytrzymałego rdzenia piaskowego do bloków cylindrów za pomocą oprogramowania MAGMA C+M. Sichere Produktion leichter Kerne. Robuste Herstellbarkeit eines Sandkernes fuer Zylinderbloecke mit MAGMA C+M. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 2, s. 5659. Autor: Baosheng L. Artykuł przedstawia metody wykonywania rdzeni do bloków cylindrów w odlewni FAW Foundry w Ilin (Chiny). Produkcja wytrzymałych rdzeni jest podstawowym warunkiem wykonania jakościowo dobrych odlewów. Rdzenie w tej odlewni wykonywane są metodą cold-box. W odlewni przy produkcji rdzeni wykorzystuje się oprogramowanie MAGMA C+M. Odlewnia ma do dyspozycji różnego typu strzelarki do rdzeni o różnych typach głowic. Dlatego też zastosowanie oprogramowania MAGMA było pomocne przy odpowiedniej konfiguracji warunków produkcji rdzeni i opracowania ich konstrukcji. W artykule omówiono opracowanie dwóch rodzajów rdzeni do bloków cylindrów. Każdorazowo symulowano ich wytwarzanie, wykorzystując oprogramowanie. Symulacja utwardzania rdzeni pozwoliła na dokładną analizę tego procesu. FRIODUR 650 – wysokowydajne spoiwo Cold-box na bazie rozpuszczal-

ników bez związków aromatycznych najnowszej generacji z firmy FURTENBACH. FRIODUR 650 – ein hocheffizientes Cold Box Bindersystem auf Basis aromatenfreier Loesemittel der neusten Generation von FURTENBACH. FRIODUR 650 – New Generation of high performance non-aromatic solvents born cold-box binder from FURTENBACH. Giesserei Rundschau 2017, Jg. 64, H. 1-2, s. 2-4. Autor: Sipos M. M. Pozbawione aromatycznych rozpuszczalników spoiwa FRIODUR 650A+ i FRIODUR 650B mają dużą zdolność zwilżania, pokrycie (na formy i rdzenie) ma bardzo dobrą wytrzymałość, ograniczoną emisyjność substancji szkodliwych i są praktycznie bez zapachu. Przy nowym składzie poziom dymienia podczas suszenia rdzeni w piecu został znacznie ograniczony. Spoiwo FRIODUR 650A+ i FRIODUR 650B może być stosowane zarówno z piaskiem kwarcowym, jak i osnowami specjalnymi. Dzięki bardzo dużej zdolności do zwilżania istnieje możliwość dalszego obniżania ilości spoiwa, a tym samym ograniczenie emisji substancji szkodliwych. Wydajność spoiw FRIODUR 650A+ i FRIODUR 650B została potwierdzona w praktyce odlewniczej. Szybko schnące pokrycie wodne – przestawienie się z pokryć na bazie rozpuszczalników na pokrycia wodne. Schnelltrockende Wasserschlichte – Die Umstellung von loesungsmittelbasierten auf wasserhaltige Schlichten. Fast drying coating – The conversion from solvent to water-based foundry coatings. Giesserei Rundschau 2017, Jg. 64, H. 1-2, s. 6-7. Autor: Genzler Ch. Mniejsze zużycie energii oznacza istotną obniżkę kosztów dla odlewni. W przypadku zastosowania pokryć wodnych oznacza to, że stosując produkty o wy-

33


Odlewnictwo Współczesne

sokim udziale cząstek stałych, jak SEMCO FDC, w połączeniu ze zoptymalizowanym procesem suszenia oznacza znaczne oszczędności. Tego typu zalety korzystne są także dla otoczenia, ponieważ przyczyniają się do obniżenia emisji CO2. Ponadto, zamiana produktów z zawierających rozpuszczalniki na produkty bazujące na wodzie przyczyniają się do ograniczenia emisji substancji szkodliwych (VOC), co sprawia, że praca jest mniej uciążliwa. Nanoszenie pokryć jako przyczyna wad odlewów – rozpoznawanie i skuteczne zapobieganie im. Fehlerquellen beim Schlichteauftrag erkennen und wirksam vermeiden. Coating application as source of casting defects. Giesserei Rundschau 2017, Jg. 64, H. 1-2, s. 12-16. Autor: Vorrath M. Poprawnie nałożone pokrycie może spełnić cały szereg zadań. Podczas rozważania tego zagadnienia należy uwzględnić wiele czynników i jeżeli chcemy zapobiec wadom odlewów wywołanym niepoprawnym nakładaniem pokryć. Istotnym warunkiem optymalnego wykorzystania pokryć jest stosowanie pokryć jednorodnych. Skuteczność działania pokrycia zależy w sposób istotny także od stopnia rozcieńczenia. Stosowane metody pomiaru pomagają w sterowaniu procesem nakładania powłok. Spoiwa cold-box na jutro – stosowanie indywidualnych rozwiązań zamiast stosowania spoiw seryjnych. Cold-Box-Binder von morgen – Individuelle Loesungen statt Serienbinder. Giesserei 2016, Jg. 103, H. 11, s. 4043. Autor: Sipos M.M., Eder G. Warunki produkcji ulegają ciągłym zmianom, które wynikają z oddziaływania wielu czynników. Następują różnego rodzaju zmiany strukturalne, które wymu-

34

szane są kryzysami, stagnacją, zmianami cen surowców, które wynikają z kurczenia się zasobów surowcowych. Wszelki zmiany są wyzwaniem dla przemysłu odlewniczego i są siłą napędową jego rozwoju, opracowywania nowych technologii i zmian w przemyśle odlewniczym. Poprzez komputeryzację i digitalizację procesów odlewniczych zyskały one „inny wymiar”, łatwiej jest je kontrolować i w miarę konieczności optymalizować na bieżąco. Produkowane odlewy są coraz bardziej skomplikowane o wysokim stopniu dokładności wykonania. Firma Furtenbach w Wiener Neustadt (Austria), zajmująca się produkcją spoiw, opracowała strategię rozwoju i dostosowała się do wspomnianych zmian występujących na rynku i rosnących wymogów co do jakości odlewów i zmian w samym procesie produkcji, możliwości jej optymalizacji na bieżąco. W całym cyklu produkcji bardzo ważną rolę odgrywa jakość materiałów formierskich, spoiw. W artykule zaprezentowano następujące zagadnienia: mechanizmy oddziaływania spoiw cold-box, zależności między reakcjami na poziomie cząsteczek a właściwościami makroskopowymi, zwiększenie efektywności oddziaływania nowoczesnych spoiw, wyniki stosowania indywidualnego doboru spoiw. Rozpoznawanie i skuteczne zapobieganie: źródła (przyczyny) błędów przy nakładaniu pokrycia. Erkennen und wirksam vermeiden: Fehlerquellen beim Schlichteauftragen. Giesserei 2016, Jg. 103, H. 11, s. 5257. Autor: Vorrath M. Pokrycia stosowane są jako powłoki na formy i rdzenie w celu zapobieżenia wadom odlewów. Decydujący jest tu nie tylko dobór odpowiedniego produktu, ale także jego odpowiednie zastosowanie. W artykule tym omówiono błędy, jakie mogą zostać popełnione przy nakładaniu pokrycia i jak należy im zapobiegać. Omówiono następujące zagadnienia: funkcja pokryć; kontrola i dokumentacja parame-


Odlewnictwo Współczesne

trów procesu nakładania pokryć; dokładne przygotowanie pokrycia przed jego nałożeniem; skutki nieprawidłowego przygotowania pokrycia – przykład; wpływanie na lepkość i płynność pokrycia; wpływ temperatury na właściwości pokrycia; wpływ warunków „higieny” w odlewni na właściwości pokrycia; masa formierska i żaroodporność pokrycia; zapobieganie wadom (błędom) poprzez odpowiednie pomiary; automatyczne przygotowanie, przeróbka i pomiary gwarantują optymalne parametry pokrycia. Wirtualne planowanie badań i optymalizacja produkcji rdzeni. Virtuelle Versuchsplanung und Optimierung der Kernfertigung. Giesserei 2016, Jg. 103, H. 12, s. 3645. Autor: Wagner I., Sturm J.C. Symulacja procesu wytwarzania rdzeni znajduje w praktyce coraz szersze zastosowanie. Możliwość przewidzenia poprawnego przebiegu procesów wstrzeliwania rdzeni i ich utwardzania w przypadku stosowania typowych spoiw umożliwia efektywne skonstruowanie nowego oprzyrządowania (form) i precyzyjne rozwiązywanie problemów produkcyjnych. Obecnie w przypadku produkcji rdzeni mamy do dyspozycji szereg możliwości do systematycznego, wirtualnego przeprowadzania eksperymentów i autonomicznej optymalizacji na bazie dostępnych programów symulacyjnych. Za pomocą tego typu oprogramowania można prześledzić sposób osiągania różnych celów. Można ocenić jednocześnie za pomocą kryteriów jakościowych i ilościowych cały szereg parametrów. Autonomiczna optymalizacja łączy (grupuje) różny charakter oddziaływania parametrów urządzeń i parametrów procesu z oczekiwaną jakością rdzenia. W ten sposób praktycy są w sposób efektywny wspierani podczas etapu konstruowania wytrzymałego oprzyrządowania i ustalania stabilnych okien technologicznych do realizacji bezpiecznych i opłacalnych procesów technologicznych. Jest to więc istotny czynnik do stworzenia przej-

rzystego przebiegu procesów i cyfrowego odtworzenia produkcji rdzeni. Metoda laminowania rdzeni wykonanych metodą drukowania 3D. Zastosowanie rdzeni rozpuszczalnych w wodzie do odlewów kompozytowych wzmacnianych włóknami w konstrukcjach lekkich. Laminierverfahren mit 3-D-gedruckten Kernen. Verwendung wasserloeslicher Kerne fuer Koerper aus Fasserverbundwerkstoff in Leichtbauweise. Giesserei-Erfahrungsaustausch 2015, nr 7-8, s. 17-19. Autor: Guenther D. W artykule opisano zastosowanie rdzeni otrzymanych metodą drukowania 3D do tworzyw (kompozytów), elementów konstrukcji lekkich wzmacnianych włóknami. Dzięki możliwości szybkiego wykonania elementów laminowanych metoda ta nadaje się do szybkiego wykonywania prototypów i małych serii odlewów do lekkich konstrukcji. W artykule opisano metodę laminowania rozpuszczalnych w wodzie rdzeni wykonanych z ekologicznego tworzywa. Nie ma rzeczy niemożliwych – postępy w dziedzinie spoiw nieorganicznych. Nothing is impossible – advancements in the field of inorganic binder systems. Foundry Trade Journal International 2016, Vol. 190, nr 3731, s. 26-30. Autor: Mueller J., Deters H., Oberleitner M. Bezwonna produkcja rdzeni, ograniczone powstawanie odorów w trakcie odlewania, lepsza wydajność i produktywność oraz inne korzyści pod względem odlewu, takie jak szybsza krystalizacja wskutek obniżonej temperatury formy – są to powszechnie uznane zalety technologii INOTEC™. Mimo to, nieorganiczne spoiwo zawsze będzie porównywane z istniejącymi technologiami, takimi jak cold-box. Dlatego też krytykowano w przeszłości jakość powierzchni za większą chropowatość

35


Odlewnictwo Współczesne

oraz gorszy stopień rozkładu termicznego masy rdzenia po zalaniu formy, niż przy stosowaniu spoiw organicznych. Jednak ostatnie osiągnięcia mogą dowieść, że nieorganiczne spoiwa znacznie się poprawiły, a w niektórych zastosowaniach wykazały nawet potencjał do optymalizacji. Przy zastosowaniu nowo opracowanej generacji spoiw INOTECH nawet obszary wysoce podatne na penetrację metalu, takie jak obszar układu wlewowego, mogą zostać odtworzone, z pominięciem dodatk wego pokrywania rdzeni. Nie wytwarzają się dymy podczas procesu zalewania. Elementy odlewane wyprodukowane z zastosowaniem rdzeni wytwarzanych w technologii cold-box, wykazały znacznie gorszą jakość powierzchni. W przeszłości usuwanie z odlewów rdzeni wykonanych z wykorzystaniem spoiw nieorganicznych było często dużym wyzwaniem. Produkt INOTEC™ Promoter WJ 4000 znacznie polepszył wybijalność, wskutek czego nawet złożone i filigranowe rdzenie odtwarzające płaszcz wodny mogą zostać bezpiecznie usunięte z odlewu. Kolejne udoskonalenia, takie jak: poprawa stabilności w obecności wilgoci albo wykorzystywanie spoiw nieorganicznych poza obszarem odlewnictwa metali lekkich, zmniejszają różnicę w zakresie stosowania tych spoiw oraz konwencjonalnych spoiw organicznymi. Nowoczesny sprzęt badawczy do określania właściwości spoiw oraz rosnące zrozumienie zachodzących procesów doprowadziły do bardziej efektywnych koncepcji formuł nowych spoiw oraz znacznie szybszego niż kiedykolwiek wcześniej przekraczania granic. Pomimo wszystkich przyszłych wyzwań stojących przed zarówno organicznymi, jak i nieorganicznymi spoiwami, jedno jest niewątpliwe – nieorganiczne spoiwa są dużo bardziej przyjazne dla środowiska. Zostało to potwierdzone przez TÜV Rheinland w przeprowadzonej porównawczej ocenie trwałości dla cold-boxu oraz INOTEC. Modyfikowane spoiwa krzemianowe – nowe osiągnięcia i zastosowania. Modified silicate binders new developments and applications.

36

International Journal of Metalcasting 2016, Vol. 10, No. 1, s. 88-99. Autor: Zaretskiy L. W artykule omówiono ostatnie postępy w technologii i zastosowaniu mas wiązanych uwodnionym krzemianem sodu (szkłem wodnym). Na podstawie analizy różnych właściwości rdzeni i odlewów piaskowych pokazano zalety i korzyści nowych spoiw krzemianowych. Szczególną uwagę zwraca się na wspomagany powietrzem proces gorącej rdzennicy z jedno- lub dwuskładnikowymi spoiwami nieorganicznymi, który skutecznie zastąpił szeroko stosowany proces cold-box i organiczne spoiwa w masowej produkcji odlewów aluminiowych do silników samochodowych. Omówiono inne nowatorskie technologie oparte na zmodyfikowanych spoiwach nieorganicznych. Wśród nich jest produkcja form i rdzeni piaskowych ze spoiwem geopolimerowym stosowanym efektywnie zamiast tradycyjnego szkła wodnego oraz proces ablacji, który pozwala na kontrolowanie krystalizacji metalu w formie przez wykorzystanie właściwości wysoce rozpuszczalnego nieorganicznego spoiwa w celu zapewnienia szybkiego chłodzenia odlewu w formie. Żele typu „aero” (Aerogele) jako dodatki do rdzeni piaskowych dla poprawy jakości odlewów. Aerogele als Sandkernadditive zur Verbesserung der Gussteilqualitaet. Giesserei 2016, Jg. 103, H. 10, s. 3237. Autor: Meyer E., Barowski A., Schestakow M. i in. Dział „aerogele” w Instytucie Badań Tworzyw w Niemieckim Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki w Kolonii zajmuje się syntezą, optymalizacją i zastosowaniem tworzyw „aerogelowych”. Tego typu żele posiadają nietypowe połączenie właściwości, jak na przykład skrajnie małe przewodnictwo cieplne i dużą powierzchnię właściwą. Artykuł stanowi krótki przegląd informacji na temat żeli „aero”. Omówiono w nim zalety i możliwości zastosowania


Odlewnictwo Współczesne

żeli „aero” w przemyśle odlewniczym. Powszechne zastosowanie dodatków różnego typu pokazuje konieczność optymalizacji procesów odlewniczych np. w postaci stosowania „traconych rdzeni”. Dodatek granulatu żelu „aero” do mieszanin mas rdzeniowych pozwala poprawić jakość odlewów i ograniczyć ilość braków. Dodatki w postaci żeli „aero” zwiększają gazoprzepuszczalność masy, co umożliwia ewakuację gazów odlewniczych. Ograniczone przewodnictwo cieplne tych żeli ułatwia wykonanie cienkościennego odlewu. Otrzymanie gotowego wyrobu szybko, elastycznie i korzystnie cenowo. Technologia RapidVacMold – (R)Ewolucja w produkcji form. Schnell, flexibel und kostenguenstig zum fertigen Produkt. „RapidVacMold – eine (R)Evolution im Formenbau. Giesserei-Erfahrungsaustausch 2014, nr 9-10, s. 20-21. Autor: Dietze F. Firma WeightWorks zaprezentowała nową technologię produkcji form odlewniczych i prototypów w małych seriach. Jest to technologia próżniowa o nazwie „RapidVacMold”. W technologii tej można bardzo szybko nadawać kształt materiałom sypkim. Materiałowi w postaci granulatu znajdującemu się zamkniętej przestrzeni nadawany jest żądany kształt przez oddziaływanie nań próżni – odciągnięcie powietrza przez układ filtrów. W ten sposób wykonany, utwardzony próżniowo „negatyw” przez cały proces produkcji zachowuje swój kształt. Następnie jest niszczony i może być wykorzystany ponownie. W artykule opisano wykonywanie różnych elementów jednakowych bądź różnych. Metoda ta pozwala na tworzenie z elementów pojedynczych jedną większą całość. Metoda jest bardzo opłacalna. Technologiczny skok na przykładzie żywicy odlewniczej stosowanej przy produkcji rdzennic. Nowa żywica Biresin U1320NT sprawdziła się podczas próby twardości.

Technologischer Quantensprung bei Kernkasten-Giessereiharz. Neues Giessharz Biresin U1320NT hat den „Haertetest bestanden. Giesserei-Erfahrungsaustausch 2014, nr 5-6, s. 22-25. Autor: Mueller A. W artykule zaprezentowano nowy gatunek żywicy odlewniczej Biresin U1320NT, która jest aktualnie stosowana w 50 odlewniach. Właściwości żywicy sprawdzono w szeregu przypadkach zastosowania w praktyce. Stwierdzono między innymi, że: żywica łatwo się przerabia, sprawdza się przy wytwarzaniu modeli, produkcji rdzennic i płyt podmodelowych. Żywicę tą można stosować także przy produkcji odlewów ze stopów aluminium. Spoiwa samoutwardzalne. Ekologiczne i wysokowydajne spoiwa samoutwardzalne – doświadczenia praktyczne. Bindersysteme fuer die Selbsthaertung. Umweltfreundliche und hocheffiziente Selbsthaertende-Bindersysteme – Praxiserfahrungen. Giesserei-Erfahrungsaustausch 2014, nr 7-8, s. 23-25. Autor: Gieniec A. Wymagania dotyczące spoiw nie ograniczają się dzisiaj tylko do ich wykonania, a więc właściwości technologiczno-odlewniczych, ale także właściwości istotnych dla otoczenia. Ze względu na coraz ostrzejsze przepisy z zakresu ochrony środowiska konieczna staje się zmiana technologii na bardziej ekologiczną. Opisano przestawienie produkcji w holenderskiej odlewni żeliwa Componenta w Heerlen na bardziej ekologiczną, ograniczenie emisji substancji szkodliwych oraz przykrego zapachu przez zastosowanie ekologicznego spoiwa. W odlewni produkuje się rocznie 23 000 t żeliwa. Krótko scharakteryzowano wyposażenie techniczne odlewni. Dużym wyzwaniem była emisja zanieczyszczeń i uciążliwy zapach wyziewów odlewniczych. W pierwszym etapie postanowio-

37


Odlewnictwo Współczesne

no zwiększyć wysokość komina do 100 m i zastosować oleje eteryczne, ale to nie dało pożądanych rezultatów. Zastosowano więc w produkcji spoiwo o ograniczonej zawartości siarki i połączeń aromatycznych. Przeprowadzono badania, stosując technologię „Askuran-RS” w celu ograniczenia emisji tlenków azotu i tlenków siarki. Opisano korzyści wynikające z przestawienia produkcji na nową technologię „Askyran-RS”, w wyniku czego uzyskano ograniczenie emisji.

06. TECHNOLOGIA ODLEWANIA KOKILOWEGO I NISKOCIŚNIENIOWEGO Odlewnia Marsberger Metallguss stosuje znormalizowane podzespoły firmy HASCO. Marsberger Metallguss setzt auf Normalien von HASCO. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 4, s. 6869, 71. Autor: Thielen M. Odlewnia Marsberger Metallguss od wielu lat produkuje odpowiedzialne odlewy motoryzacyjne w formach piaskowych ze stopów aluminium. Ze względu na zwiększone zapotrzebowanie na tego typu odlewy oraz w celu zapewnienia perspektyw rozwojowych zaplanowano poszerzenie portfolio tej odlewni o odlewy kokilowe ze stopów aluminium. Dla zrealizowania powyższych zamiarów zaproszono do współpracy firmę HASCO, producenta kokil i innych form oraz znormalizowanych podzespołów do różnego rodzaju oprzyrządowania do odlewania niskociśnieniowego i kokilowego. Opisano rozwój odlewni Marsberger Metallguss w Marsbergu (Niemcy) i zastosowanie rozwiązań technicznych, wyrobów (form) podzespołów oraz oprzyrządowania firmy HASCO. Indywidualne rozwiązania przy produkcji kół odlewanych – niskociśnieniowe odlewanie kół ze stopów aluminium.

38

Kundenspezifische Loesungen fuer den Raederguss. Aluminium low-pressure wheel production – end to end solutions. Giesserei Rundschau 2017, Jg. 64, H. 3-4, s. 56-61. Autor: Kendrick R.S. Muneratti G., Freyn M. i in. Artykuł dotyczy niskociśnieniowego (kokilowego) odlewania kół ze stopów aluminium w aspekcie doboru indywidualnych rozwiązań pod kątem wymagań klientów. We wstępnej części artykułu opisano ogólne wymagania klientów dotyczące produkowanych kół między innymi: wytrzymałość mechaniczna, stabilność wymiarowa, estetyczny wygląd, dobra jakość powierzchni. Ponadto omówiono następujące zagadnienia: dobór stopu, proces topienia, transport ciekłego metalu, obróbkę ciekłego metalu, zalewanie metalu do pieca do odlewania niskociśnieniowego, proces odlewania. W podsumowaniu zwrócono uwagę na: wydajność produkcji, oszczędność energii i efektywne wykorzystanie ciekłego metalu. Firma Fill opracowała na nowo proces odlewania z przeciwciśnieniem. Fill erfindet das Gegendruckgiessen neu. Fill reinvents counter-pressure casting. Giesserei Rundschau 2017, Jg. 64, H. 3-4, s. 64-66. Autor: Rathner T. Firma Fill produkująca wielu urządzeń dla przemysłu odlewniczego między innymi urządzenia do grawitacyjnego odlewania kokilowego stopów aluminium i urządzenia do usuwania rdzeni, opracowała nową technologię (maszynę) do odlewania niskociśnieniowego z przeciwciśnieniem szczególnie dla stopów aluminium. Opisano konstrukcję i eksploatację nowoczesnego urządzenia, podano i scharakteryzowano jego dane techniczne. Nowe urządzenie gwarantuje uzyskanie odlewów wysokiej jakości.


Odlewnictwo Współczesne

07. TECHNOLOGIA ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO Systemowy sposób postępowania przy optymalizacji procesu pracy gniazda do odlewania ciśnieniowego. Systematische Vorgehensweise bei der Prozessoptimierung einer Druckgiesszelle. A systematic approach to process optimization of a die casting cell. Giesserei Rundschau 2017, Jg. 64, H. 3-4, s. 46-50. Autor: Fuchs M. Wydajność procesów jest decydująca w osiąganiu sukcesów odlewni ciśnieniowych. Dlatego też producenci próbują optymalizować na bieżąco procesy przebiegające w odlewniach ciśnieniowych i w ten sposób podnieść jakość wytwarzanych odlewów i zwiększyć zyski. Na proces produkcyjny wpływa wiele czynników, w związku z tym istnieje wiele metod działania prowadzących do celu. Dlatego też w celu realizacji ekologicznej produkcji zaleca się działania o charakterze systemowym. W artykule omówiono następujące zagadnienia: zasady systemowego podejścia do ekologicznej produkcji odlewów ciśnieniowych; problem podniesienia jakości i ograniczenie braków; lepsze wykorzystanie urządzeń i ograniczenie przestojów (analiza danych z przebiegu produkcji); efektywna zmiana produkcji; skrócenie cykli; „gospodarka cieplna” maszyny ciśnieniowej; chłodzenie wzdłuż konturów; natryskiwanie form; procesy równoległe. Badanie wpływu chłodzenia, doprasowania oraz parametrów stopu na właściwości odlewów ciśnieniowych. Untersuchung der Einflussgroessen Kuehlung, Nachverdichtung auf die Gefuegeeigenschaften von Druckgussbauteilen. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 1, s. 2631. Autor: Hofer P., Tucan K.-P., Geschwandtner R. i in.

W ramach realizowanego w Instytucie Odlewnictwa w Austrii (OGI) i dofinansowywanego przez Austriackie Stowarzyszenie Naukowców projektu badawczego, badano możliwość miejscowej poprawy struktury w odlewach ciśnieniowych przez stosowanie różnych metod: mechanicznych, cieplnych, metalurgicznych. Celem projektu było usystematyzowana jakościowa i ilościowa charakterystyka technicznych możliwości wpływania na proces technologiczny w celu otrzymania dobrej jakości odlewu i odpowiedniej struktury, poprawności (bezpieczeństwa) przebiegu procesu, jak i poprawienia metod numerycznych wirtualnego rozwoju procesu. Na stanowiskach badawczych przeprowadzono szereg badań z zakresu odprowadzania ciepła za pomocą różnych mediów chłodzących. Wpływ miejscowego doprasowania na porowatość i powstawanie struktury zbadano na odlewach próbnych. Skonstruowano i wykonano formę ciśnieniową, za pomocą której możliwe było zbadanie zarówno wpływu kierunkowego chłodzenia, jak i miejscowego doprasowania na jakość odlewu. Formę tę wykonano jako formę dwuwnękową, w której wykonano próbkę i odlew odniesienia jednocześnie. Dzięki temu możliwe było określenie wpływu każdego z czynników przez bezpośrednie porównanie. Klasyfikacji porowatości odlewów w aspekcie wyrównania temperatury formy ciśnieniowej i dogęszczania dokonano za pomocą metod metalograficznych i radioskopowych. W artykule zaprezentowano wyniki pierwszych prób odlewania. Wytwarzanie wysokojakościowych rdzeni solnych za pomocą gorącokomorowej maszyny ciśnieniowej. Herstellung hochwertiger Salzkerne durch Warmkammer-Druckgiessen. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 1, s. 3233, 35-37. Autor: Vollrath K. Odlewanie ciśnieniowe stopów metali nieżelaznych, takich jak: cynk, aluminium, magnez jest bardzo efektywne, a odlewy są bardzo dobrej jakości. Technologicz-

39


Odlewnictwo Współczesne

nie uwarunkowanym etapem krytycznym było dotychczas to, że praktycznie nie było możliwe odtworzenie skomplikowanych wnęk za pomocą „traconych” rdzeni. Stosowane przy odlewaniu do form piaskowych i kokil rdzenie nie wytrzymywały skrajnie trudnych warunków panujących podczas odlewania ciśnieniowego. Stosowanie rdzeni solnych w maszynach ciśnieniowych zimnokomorowych nie dawało zadowalających wyników. Alternatwą są maszyny gorącokomorowe. W artykule opisano wykonywanie rdzeni za pomocą maszyn ciśnieniowych gorącokomorowych. Technologię sprawdzono na skalę przemysłową w ramach współpracy z odbiorcą odlewów ciśnieniowych. Omówiono zalety rdzeni wykonywanych tą metodą. Opracowanie koncepcji powierzchni formy ciśnieniowej do odlewania stopów aluminium w oparciu o pokrycia ochronne w celu wyeliminowania materiału oddzielającego i rezygnacji z natryskiwania ochładzającego. Entwicklung eines Oberflaechenkonzeptes fuer Aluminiumdruckgiessformen mittels Verschleissschutzschichten zur Reduzierung von Trennmittelauftrag und Spruehkuehlung auf ein Nullniveau. Giesserei Special 2017, Jg. 104, H. 1, s. 54-61. Autor: Adam M., Gebauer-Teichmann A., Fehlbier M. Istotnym elementem w przemyśle motoryzacyjnym jest opracowywanie lekkich konstrukcji w celu realizacji koncepcji „auto przyszłości”. Przy rosnącej dostępności samochodów należy przede wszystkim zmniejszyć zużycie paliwa. W tym przypadku metoda wytwarzania, jakim jest między innymi odlewanie ciśnieniowe stopów aluminium daje taką możliwość. Metoda ta pozwala na zmniejszenie masy pojazdu, jego podzespołów, w tym karoserii. Decydującym przy opłacalnym wytwarzaniu lekkich konstrukcji jest efektywność procesu odlewania. Ważny przy tym jest także stan powierzchni formy ciśnieniowej. Forma ciśnieniowa ulega uszkodzeniu, zużywa się na skutek chemiczne-

40

go i termicznego oddziaływania czynników procesu. Podlega też zużyciu mechanicznemu na skutek występujących podczas przebiegu procesu obciążeń. Bardzo duże uszkodzenia powierzchni występują na skutek aplikacji środków chłodzących i oddzielających na gorącą powierzchnię formy. Powstające naprężenia na powierzchni formy wywołują termomechaniczne pęknięcia, co stanowi 80% uszkodzeń formy. Nanoszenie pokryć w aktualnie realizowanych procesach jest niezbędne, aby regulować temperaturę formy i wyeliminować przyczepianie się stopów aluminium do powierzchni formy. Wynikiem tego jest powstawanie pęknięć. Dlatego eliminacja wywołujących uszkodzenia środków chłodzących i oddzielających i zastąpienie ich innymi mechanizmami umożliwiającymi chłodzenie i oddzielanie powierzchni formy od działania ciekłego metalu wpłynęłaby na jej większą trwałość. Badanie przydatności w produkcji seryjnej procesu transplantacji pokryć do produkcji powlekanych odlewów ciśnieniowych. Untersuchung der Serientauglichkeit des Schichttransplantationsprozesses zur Herstellung von beschichteten Druckgussbauteilen. Giesserei Special 2017, Jg. 104, H. 1, s. 74-78, 80-82, 84-86, 88-89. Autor: Otten M., Klose Ch., Moehwald K., Knoedler P., Maier H.J. W artykule tym przedstawiono wyniki badań uzyskane podczas realizacji projektu dotyczącego badań przydatności w produkcji seryjnej procesu transplantacji pokryć do produkcji powlekanych od wewnątrz odlewów ciśnieniowych. Badania przeprowadzono za pomocą wykonanych odlewów demonstracyjnych różnej konstrukcji. Chodziło tu między innymi o obudowę korpusu silnika, gdzie zastosowano proces transplantacji pokrycia na powierzchnię pracy tłoka, jak i odlew demonstracyjny, gdzie również dokonano transplantacji pokrycia, tym razem na wewnętrzną powierzchnię łożyska ślizgowego.


Odlewnictwo Współczesne

Thixomolding 2.0 – ekologiczna metoda odlewania z perspektywami na przyszłość. Thixomolding 2.0 – umweltfreudliches Gussverfahren mit Zukunft. Thixomolding 2.0 – environment-friendly casting technology for the future. Giesserei-Praxis 2015, Jg. 66, nr 12, s. 604-607. Autor: Platzer Ch. Thixomolding to technologia odlewania, w której stop magnezu podawany jest do formy w stanie stało-ciekłym. Firma LTC GmbH w ostatnich latach unowocześniła tę technologię, stosując dwie innowacje. Po pierwsze obniżono koszty produkcji, wykorzystując bardziej efektywnie czas natryskiwania – skracając go. Po drugie przez zastosowanie rozbudowanych systemów kanałów grzewczych można było ograniczyć liczbę nadlewów. Możliwość ograniczenia zużycia materiału przypadającego na jeden cykl procesu i mniejsze powierzchnie projektowanych odlewów umożliwiają pracę maszyn ciśnieniowych przy użyciu mniejszych sił zwierania. Planuje się zastosowanie do tej technologii maszyn ciśnieniowych o siłach zwierania do 2000 T. Zaawansowane maszyny do technologii thixomolding (ATM) należy także stosować do produkcji odlewów skomplikowanych. W praktyce stosuje się maszyny o sile zwierania rzędu 4000 T. Rozwój technologii thixomolding dla stopów magnezu. Entwicklung fuer das Magnesiumspritzgiessen. Developments for magnesium injection molding (Thixomolding). Giesserei-Praxis 2015, Jg. 66, nr 12, s. 608-613. Autor: Lohmueller A., Hibinger M., Franke M. Firma Neue Materialien (NMF) GmbH w Fuerth (Niemcy) jest ośrodkiem badań

i rozwoju świadczącym także usługi m.in. w zakresie technologii thixomolding w zastosowaniu do stopów magnezu. W artykule przedstawiono stan techniki w tym zakresie i omówiono zalety technologii thixomolding w zastosowaniu do stopów magnezu w aspekcie dobrej jakości otrzymywanych odlewów i opłacalności ich wykonania. W oparciu o odlewy demonstracyjne i prototypy zaprezentowano etapy rozwoju i postępu w technologii thixoforming, badań rozwojowych w firmie NMF w zakresie konstrukcji form, techniki i konstrukcji kanałów w technologii thixoforming i umacniania cząsteczkami i włóknami odlewów otrzymywanych tą metodą. Wydajna materiałowo i oszczędna surowcowo produkcja skomplikowanych elementów hybrydowych z zastosowaniem formowania thixotropowego. Material- und ressourceneffiziente Herstellung komplexe (Hybrid-)Bauteile mittels Thixo-Schmieden. Material- and resource-efficient manufacturing of complex (hybrid) components by using thixoforming technology. Giesserei-Praxis 2015, Jg. 66, nr 12, s. 618-621. Autor: Liewald M., Riedmueller K.R. Formowanie thixotropowe to nadawanie kształtu tworzywom metalowym (stopom metali) w zakresie temperatury pomiędzy solidus a likwidus. Stopy metali w tym wąskim zakresie temperatury znajdują się w stanie stało-ciekłym i posiadają bardzo dobrą zdolność płynięcia. Lejność tych stopów pozwala na produkcję skomplikowanych, zbliżonych do kształtu ostatecznego wyrobów (odlewów), jak też konstrukcji hybrydowych. Jednocześnie w przypadku laminarnego przepływu stopu można zapobiec lub ograniczyć takie wady odlewów, jak porowatość czy powstawanie jam skurczowych, które mogą powstawać w procesach konwencjonalnego odlewania, a ponadto uzyskać właściwości, które zbliżone są do właściwości elemen-

41


Odlewnictwo Współczesne

tów kutych. W Institut für Umformtechnik Uniwersytetu w Stuttgarcie od ponad dwudziestu lat prowadzone są badania w dziedzinie nadawania kształtu w stanie stało-ciekłym. W tym przypadku zwrócono główną uwagę na różne warianty technologii formowania thixotropowego i dalszy rozwój urządzeń do tej technologii, a także urządzeń do podgrzewania materiału. W artykule tym omówiono także podstawy fizykochemiczne mechanizmów formowania tfixotropowego. Scharakteryzowano też pokrótce dwa projekty realizowane w instytucie z tego zakresu. Nietypowa wada w odlewach ciśnieniowych – rozważania dotyczące genezy jej powstawania. Ein nichtalltaeglicher Fehler im Druckguss- Gedanken zu dessen Genese. A nonstandard defect in die casting parts ideas on its genesis. Giesserei-Praxis 2015, Jg. 66, nr 12, s. 622-626. Autor: Ambos E., Heyse H., Froelich M. i in. Wada w postaci „zimnych kropli” w odlewach ciśnieniowych spotykana jest rzadko. Wady te można zaobserwować tylko po obróbce skrawaniem odlewu albo – tak jak w badanym przypadku – na powierzchni przełomu podczas badań wytrzymałościowych odlewu ciśnieniowego po przekroczeniu dopuszczalnego obciążenia. Wygląd wady był powodem podjęcia badań i prowadzenia rozważań odnośnie przyczyn jej powstania. Prowadzący badania zastanawiali się nad przedwczesnym krzepnięciem metalu i brakiem możliwości ponownego przetopienia cząstek płynącego strumienia (strumienia podczas odlewania), jak też transportu pęcherzy w strumieniu metalu. W artykule omówiono prawdopodobny proces powstawania wady. Wadliwe miejsce w odlewie zbadano dokładnie za pomocą mikroskopu elektronowego.

42

08. TECHNOLOGIA ODLEWANIA PRECYZYJNEGO. PRASOWANIE W STANIE CIEKŁYM. ODLEWANIE W FORMACH SKORUPOWYCH Opracowanie technologii Near Net Shape do produkcji kół turbinowych ze stopu TiAl w procesie odlewania precyzyjnego. Prozessentwicklung fuer Near Net Shape-TiAl-Turbinenraeder im Feingiessverfahren. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 1, s. 3845. Autor: Gussfeld A., Michels H. W celu podniesienia sprawności silników spalinowych opracowuje się nie tylko lekkie konstrukcje, ale stosuje się też turbodoładowanie. Koła turbinowe z wysokowytrzymałych stopów, takich jak np. stop tytanu i aluminium (TiAl) ze względu na dobre właściwości wytrzymałościowe i małą masę są stosowane przy opracowywaniu różnych lekkich konstrukcji. Ze względu na wysoką reaktywność ciekłego stopu TiAl trudno odlać ten stop metodą odlewania precyzyjnego. Wykonanie skomplikowanych geometrycznie odlewów wymaga stosowania drogich materiałów formierskich. W ramach dofinansowywanego projektu przez Niemieckie Ministerstwo ds. Badań i w ramach partnerskiej współpracy z przemysłem opracowano technologię odlewania precyzyjnego kół turbinowych turboładowarki ze stopu TiAl. Istnieje także perspektywa transferu technologii do seryjnej produkcji. Dotychczas wyprodukowano 2500 kół turbinowych zgodnie ze specyfikacją technologiczną w ustabilizowanym oknie procesu. Podstawą wykonania były, oprócz know-how, odpowiednio skonstruowane urządzenia i oprzyrządowanie oraz optymalizacja procesu z wykorzystaniem symulacji.


Odlewnictwo Współczesne

Koncepcja Hyperloop opracowana w oparciu o ideę, która zrodziła się w kuźni pomysłów na uniwersytecie w Delfcie. Hyperloop- Koncept aus der Ideenschmiede der Uni Delft. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 5, s. 98101. Autor: Kramer M. Na holenderskim Uniwersytecie Technicznym w Delfcie realizowano projekt futurystycznej kapsuły transportowej Hyperloop. W projekcie tym uczestniczyła także między innymi firma voxeljet produkująca i dostarczająca modele i formy odlewnicze wykonywane metodą druku 3D. Firma ta dostarczyła modele podzespołów do kapsuły transportowej oraz formy na ich wykonanie. Modele i formy wykonano z metakrylanu metylu (poliamidu). Skrótowa nazwa tworzywa to PMMA. Zaletą tego tworzywa jest mała zawartość w nim popiołu. Odlewy podzespołów do kapsuły transportowej wykonano ze stopów aluminium metodą wytapianych modeli; wykonała je firma RP2. Zaprojektowana kapsuła o areodynamicznym kształcie została wykonana w skali 1:2, miała masę 149 kg. W ramach prób rozpędzono ją do 400 km/h. Kapsuła przemieszcza się w specjalnej rurze. Przedstawiono pokrótce możliwości praktycznego zastosowania takiej kapsuły do transportu ludzi i towarów.

09. INNE TECHNOLOGIE ODLEWANIA Wrażliwość na powstawanie pęknięć w żeliwie EN-GJS-400-18C-LT. Rissempfindlichkeit von EN-GJS-400-18CLT. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 4, s. 3845. Autor: Dobi D., Feyer M., Gaedke A., Junghans E. W procesie odlewania ciągłego żeliwa EN-GJS-400-18C-LT wyznaczono i ocenio-

no jego właściwości mechaniczne. Wykorzystując w badaniach stale walcowane/ kute, zdefiniowano tak zwaną wrażliwość na powstawanie pęknięć i stosownie do tego ją zastosowano. W przedstawionej pracy wyznaczono wrażliwość na powstawanie pęknięć ww. żeliwa. Dokonano tego w ten sposób, że wykonano i zbadano szereg próbek z karbem do prób udarności/ zginania, które posiadały pęknięcia zmęczeniowe o różnej głębokości. Wartości wrażliwości na powstawanie pęknięć następnie porównano z wartościami wrażliwości na powstawanie pęknięć dla kilku gatunków stali walcowanych/kutych mających różny charakter struktury, co powodowało, że miały różną wrażliwość na powstawanie pęknięć. Zbadane właściwości połączono z analizą struktury.

10. TOPIENIE Piec łukowy DS w odlewni staliwa. Możliwości większej efektywności energetycznej podczas topienia. Der DS.-Lichtbogenofen in der Stahlgiesserei. Moeglichkeiten zu hoeherer Energieeffizienz beim Schmelzen. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 2, s. 4248. Autor: Kuhlow P., Sachse G. Historyczny rozwój, pozycja i aktualne znaczenie pieców indukcyjnych w Niemczech ze względu na ich nowoczesną konstrukcję doprowadziły do tego, że piece łukowe zostały nieco zapomniane. W odlewniach staliwa i w odlewniach walców na terenie Niemiec eksploatuje się jeszcze piece łukowe o pojemności znamionowej od 3 do 50 t. Są to jednak piece stare i wymagające modernizacji. W ostatnich latach w konstrukcji pieców łukowych wprowadzono wiele istotnych zmian konstrukcyjnych, które spowodowały istotne zmiany ich parametrów techniczno-technologicznych. Duże wymagania w zakresie efektywności energetycznej spowodowały, że zaczęto je porównywać z piecami indukcyjnymi tyglowymi. W artykule tym zestawiono i skomentowano porównanie

43


Odlewnictwo Współczesne

parametrów technicznych pieców łukowych i indukcyjnych pieców tyglowych, zwracając szczególną uwagę na oszczędność energii i efektywność topienia. Omówiono następujące zagadnienia: dotyczące mocy pieca i efektywności energetycznej, scharakteryzowano czynniki wpływające na efektywność energetyczną urządzeń do topienia. Omówiono zagadnienie kontroli i nadzoru pracy urządzeń oraz prawidłowego serwisu. Poruszono zagadnienie optymalizacji pracy. Nagrzewanie kadzi w aspekcie efektywności energetycznej i obniżki kosztów. Pfannenaufheizen unter den Aspekten Energieeffizienz und Kosteneinsparung. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 2, s. 7481. Autor: Kadelka H., Weber M. W artykule omówiono badania porównawcze układów grzewczych do podgrzewania kadzi. Porównania dokonano podczas ich eksploatacji przemysłowej. Badania przeprowadziła firma Linde Gas we współpracy z odlewnią Gienanth w Eisenbergu (Niemcy). Przeprowadzone, szeroko opisane w artykule, badania polegały na porównaniu mocy (sprawności) palników bezpłomieniowych („porowatych”) i palników tlenowych na gaz ziemny przy podgrzewaniu kadzi odlewniczych i do obróbki ciekłego żeliwa: szarego, sferoidalnego, jak też wermikularnego. Podsumowując, stwierdzono, że zastosowanie palników bezpłomieniowych ma w odlewni ograniczone zastosowanie i jest możliwe w przypadku: niskiej temperatury spustu żeliwa, w procesach suszenia kadzi. Palniki gazowe nadają się lepiej do podgrzewania kadzi i ich stosowanie do tego celu jest z punktu widzenia energetycznego opłacalne. Filtr Stelex ZR Ultra – nowa generacja filtrów ceramicznych o pianowej strukturze do odlewania staliwa. Stelex ZR Ultra – die neue Generation keramischer Filter In Schaumstruktur fuer das Stahlgiessen.

44

Giesserei 2017, Jg. 104, H. 4, s. 6267. Autor: Child N. Filtry ceramiczne o strukturze pianowej zastosowano po raz pierwszy w latach 80. XX w. odlewniach staliwa. Od tego czasu nastąpił ich znaczny rozwój, zmieniła się i rozwinęła także technologia ich stosowania. Dzisiaj ceramiczne filtry o strukturze pianowej stosowane są między innymi do wytwarzania małych odlewów, w których już minimalna ilość wtrąceń prowadzi do powstania braków. Obszar zastosowania tych filtrów obejmuje także odlewy powyżej 40 t. W ramach badania rynku stwierdzono, że rozwój filtrów o strukturze pianowej stosowanych w odlewniach staliwa ma duże znaczenie. Profil jego zastosowania obejmuje szczególnie poprawę ich właściwości, które mają duże znaczenie podczas wypełniania formy. Badania rynku pokazały także wyraźnie, że filtry ceramiczne o strukturze pianowej lepiej filtrują metal niż typowe filtry 10 ppi. Przez połączenie zamkniętej przestrzeni i lepszej „struktury ceramicznej” w firmie Foseco udało się opracować filtry Stelex ZR Ultra 10 i 15, co stanowi uzupełnienie dla filtrów Stelex ZR, Stelex PrO oraz Kalpur i Hollotex. Efektywnie zoptymalizowana eksploatacja pieców obrotowych bębnowych. Effizienzoptimierter trommeloefen.

Betrieb

von

Dreh-

Giesserei 2017, Jg. 104, H. 5, s. 5257. Autor: Bloemen K., Hesselbach J. W ramach współpracy Uniwersytetu w Kassel z producentem samochodów Volkswagen opracowano metodę w dziedzinie ekologicznych wyrobów i procesów, za pomocą której można skrócić czas topienia zanieczyszczonych materiałów wstępnych i zmniejszyć zapotrzebowanie na energię, stosując stały piec obrotowy bębnowy. Konstrukcja tego typu pieca utrudnia techniczny nadzór i pomiary rea-


Odlewnictwo Współczesne

lizowanego procesu topienia. Eksploatacja pieca przebiega w sposób konwencjonalny w oparciu o posiadane doświadczenie i ocenę wzrokową ciekłego metalu. Przez to zmieniają się znacznie czas trwania procesu topienia i zapotrzebowanie na energię. Podczas badań na stałym piecu obrotowym bębnowym opalanym gazem za pomocą elektrycznego miernika poboru mocy napędu pieca wyznaczono wielkość, za pomocą której możliwa jest bezinwazyjna ocena stanu ciekłego metalu i efektywny dobór czasu ładowania wsadu. Wykorzystując elektryczny miernik poboru mocy w procesie doboru czasu załadowywania pieca, skrócono czas topienia o 16,3%, jak i ograniczono zużycie energii o 18,5%. Poprawa przebiegu procesu przez zastosowanie specjalnych filtrów ceramicznych o strukturze pianowej. Prozessverbesserung durch spezielle keramische Filter mit Schaumstruktur. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 5, s. 9295, 97. Autor: Voigt U., Vietoris P. Zastosowanie filtrów o strukturze pianowej w procesie odlewania w przemyśle odlewniczym należy dzisiaj do stanu techniki i trudno sobie wyobrazić wyeliminowanie filtrów z codziennej praktyki odlewniczej. Na rynku oferowane są różne typy filtrów o zróżnicowanych kształtach i możliwościach zastosowania w zależności od parametrów technologicznych procesu, w których się stosuje. Chodzi tu głównie o ilość przepływającego metalu, jak i możliwości ich umieszczania w układzie wlewowym czy zasilającym. Właśnie w tym obszarze możliwe jest osiągnięcie istotnych oszczędności, szczególnie w procesach odlewania bezpośredniego. Omówiono zalety stosowania filtrów, sposób ich umieszczania przeważnie w układzie zasilającym. Głównym tworzywem na filtry ceramiczne są tlenek cyrkonu oraz tlenek aluminium w połączeniu z węglem. Omówiono problemy techniczne występujące przy zastosowaniu filtrów i sposoby ich usuwania oraz zapobiegania im.

Od symulacji do zoptymalizowanej pracy pieca. Do 15% oszczędności energii dzięki optymalizacji pracy pieca do topienia aluminium. Von der Simulation zum optimierten Ofen. Bis zu 15-prozentige Energieeinsparung durch Prozessoptimierung bei einem Aluminiumschmelzofen. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 5, s. 104105, 107. Autor: Kuhnert B. Artykuł dotyczy oszczędności energii w procesie topienia aluminium i ograniczenia zgaru podczas tego procesu. Producent pieców do topienia firma ZPF GmbH w Siegelsbach (Niemcy) wraz z firmą BMW współfinansującą projekt opracowała w ramach realizowanego projektu nowoczesny system kontroli i sterowania procesem topienia aluminium. Realizacja projektu pozwoliła na skrócenie czasu topienia i na zaoszczędzenie energii do 15%. W realizowanym projekcie skoncentrowano się na sensorowej metodzie pomiaru parametrów w całej przestrzeni pieca. Badaniem w zakresie realizacji pomiarów i automatyzacji procesu topienia w aspekcie zużycia energii zajął się Uniwersytet w Hanowerze. Opracowano system czujników z układem kamer, co dodatkowo ułatwiło ciągły nadzór i kontrolę procesu topienia. Opracowano także algorytm do oceny danych pomiarowych. Omówiono analizę obrazu pochodzącego z kamer. W artykule opisano także symulację pracy dynamicznego układu palników. Badania i pomiary zostały potwierdzone w praktyce. Omówiono zastosowanie praktyczne badań realizowanych w projekcie. Przetapianie wtórnego aluminium jest ze względu na dużą energochłonność, która wynosi 50% całkowitego zapotrzebowania energetycznego, w centrum zainteresowania podczas prowadzonych badań, w aspekcie obniżenia zużycia energii i zwiększenia efektywności energetycznej. W kontekście zmian energetycznych, ograniczenia zużycia energii oraz związanym z tym dążeniem do wzrostu efektywności surowcowej i energetycznej w szkole wyższej zajmującej się naukami

45


Odlewnictwo Współczesne

stosowanymi w Ansbach (Niemcy) realizowano projekt badawczy Smart Melting wraz z projektem Green Factory Bavaria. Na pierwszym etapie projektu badawczego przeanalizowano w aspekcie całościowym, a także szczegółowo topialnię i odlewnię ciśnieniową współpracującą przy realizacji projektu partnera, nie pomijając przy tym istotnych procesów (urządzeń), jak opalane gazem agregaty do topienia, które były istotą realizowanego studium. Ocena danych pomiarowych z pieca szybowego do topienia pokazuje, że jego jednostkowe zużycie energii wynosi 25% powyżej wartości podanej przez producenta, a sprawność bliska jest dolnej granicy podanej przez producenta. Przyczyną uzyskania złych danych dotyczących sprawności jest brak ciągłości przy załadunku pieca, względnie sposób eksploatacji na skutek zmiennego zapotrzebowania na aluminium. Uzyskane dane pomiarowe i wynikające z nich informacje wykorzystano ostatecznie do opracowania i porównania (zbadania) modelu symulacyjnego. Model ten wykorzystano do tego, aby móc określić, potwierdzić zależność wydajności pieca od (charakteru) załadunku i aby zbadać oraz ocenić możliwości poprawy eksploatacji pieca bez ingerencji w bieżącą produkcję, a także aby nie ponosić dodatkowych kosztów. Za pomocą opracowanego modelu pokazano, że charakter załadunku wpływa istotnie na jednostkowe zużycie energii i sprawność pieca. Przez zmianę charakteru załadunku można poprawić sprawność pieca o 50%, a zużycie energii zmniejszyć o 30%. Na koniec zbadano za pomocą symulacji możliwość wykorzystania gazów z pieca do podgrzewania wsadu do pieca w postaci gąsek. Tygiel do transportu ciekłego aluminium. Firma Bartz nową miarą w dziedzinie transportu ciekłego aluminium. Transporttiegel fuer Fluessigaluminium. Bartz setzt neuen Massstab im Bereich des Fluessigmetalltransportes. Giesserei-Erfahrungsaustausch 2015, nr 3-4, s. 38-39. Autor: Termin S.

46

Firma Bartz Maschinenbau GmbH w Mayen (Niemcy) produkuje tygle do transportu ciekłego aluminium. Są to tygle o pojemności od 5 do 15 t. Temperatura transportowanego aluminium to 780°C. Transport ciekłego aluminium przynosi korzyści ekologiczne i ekonomiczne w postaci zaoszczędzenia energii topienia rzędu 700–1200 kWh, nie ma strat zgaru i utleniania podczas przelewania od 2 do 5%, redukcja emisji CO2 rzędu 141–242 kg/t aluminium. W artykule omówiono standardy bezpieczeństwa, jakie spełniają tygle wg TüV oraz problem strat cieplnych podczas transportu ciekłego aluminium. Badanie zachowania krzywej krystalizacji oraz udarności i twardości stopu Al-Zn po recyklingu. Study on cooling curve behavior during solidification and investigation of impact strength and hardness of recycled Al-Zn aluminum alloy. International Journal of Metalcasting 2016, Vol. 10, No. 4, s. 452-456. Autor: Akhyar H. i in. Wlewek recyklingowanego aluminium został użyty jako materiał bazowy do wytworzenia próbek do badań udarności i twardości. Próbki odlano grawitacyjnie do formy metalowej. Temperatura zalewania wyniosła 760°C, a temperatura formy 220°C. Próbki udarnościowe z karbem V były zgodne z normą ASTM 23. Krzywą krystalizacji otrzymano przez akwizycję danych. Udarność określono w metodzie Charpy'ego, a twardość metodą Brinella. W badanym stopie Al-Zn uzyskano udarność na poziomie 7 J/cm2, a twardość wynosiła 38,43 HBW. Wykrywanie wtrąceń w ciekłym aluminium: aktualna wiedza oraz nowe ścieżki analizy in situ. Inclusion detection in molten aluminum: Current art and new avenues for in situ analysis. Giesserei-Erfahrungsaustausch 2015, nr 3-4, s. 24-26, 28-29. International Journal of Metalcasting 2016, Vol. 10. No. 3, s. 289-305.


Odlewnictwo Współczesne

Aby metale lekkie spełniały wymagania stawiane przez szczególnie wymagający przemysł motoryzacyjny i lotniczy, należy uzyskać ścisłą kontrolę nad składem chemicznym i czystością metalu przed odlewaniem. Czystość metalu przejawia się głównie w ilości obecnych wtrąceń. Przedstawiono przegląd aktualnego stanu techniki w wykrywaniu i określaniu ilości wtrąceń cząstek stałych. Szybka analiza składu stopu i jego jakości, przeprowadzona in situ, ma duże znaczenie podczas operacji odlewania. Tak szybkie pomiary w cieczy zaspokajają potrzebę analizy próbek w stanie stałym, zwiększając tym samym wydajność. Omówiono zastosowanie spektroskopii emisyjnej wzbudzanej laserem jako nowego narzędzia do ilościowego oznaczania in situ czystości stopu.

11. OCZYSZCZANIE I WYKAŃCZANIE ODLEWÓW Spawanie laserowe odlewów ciśnieniowych ze stopów aluminium przy użyciu wiązki oscylującej z wysoką częstotliwością i zastosowaniu źródła lasera o bardzo dobrej jakości wiązki. Laser beam welding of atmosphere aluminium die cast material using high frequency beam oscillation and brilliant beam sources. Giesserei Special 2017, Jg. 104, H. 01, s. 90-96. Autor: Dittrich D., Jahn A., Standfuss J. i in. W seryjnej produkcji komponentów do zastosowań motoryzacyjnych, takich jak systemy chłodzenia i klimatyzacji, często stosuje się ciśnieniowe odlewy ze stopów aluminium za względu na ich bardzo dobre odwzorowanie kształtu. Nawet w przypadku złożonych elementów konstrukcyjnych można zastosować cienkościenne, lekkie elementy. Jednak odlewy są bardzo często łączone z innymi komponentami, takimi jak profile lub rury. Połączenia takie muszą być szczelne. Sposób łączenia odlewów ciśnieniowych z tymi elementami musi być bardzo wy-

dajny, dla podniesienia ich funkcjonalności i obniżenia kosztów konstrukcji. Szczególnie odpowiednie do tych zadań jest spawanie wiązką laserową. Ze względu na proces produkcyjny odlewy ciśnieniowe mają ograniczoną lub praktycznie żadną spawalność. Powodem tego są uwięzione w odlewie gazy tworzące pory. Ponadto środki ułatwiające wyjmowanie odlewów z formy w procesie odlewania ciśnieniowego (powłoki antyadhezyjne) są nieodpowiednie do uzyskania jednorodnych i zdrowych szwów spawalniczych. W konsekwencji występuje duża ilość porów w spawach. Aby rozwiązać ten problem, w Instytucie Fraunhofera opracowano nową technikę spawania, remoweld®T. Ta wyjątkowa metoda została gruntownie przetestowana i wdrożona do seryjnej produkcji. Decydującym krokiem było wykorzystanie źródeł laserowych o doskonałej jakości wiązki w połączeniu z oscylacją wiązki wysokiej częstotliwości w obrębie jeziorka. W artykule zaprezentowano technologiczny opis tej metody. Metodą remoweld®T po raz pierwszy udało się uzyskać homogeniczne szwy spawalnicze o niskiej porowatości i znacznie zredukowane naprężenia. Większa sprawność procesu śrutowania, zwiększona trwałość i łatwa konserwacja. Nowa uniwersalna turbina do śrutowania i optymalnej obróbki powierzchni. Hoehere Strahlleistung, Standzeit und kostenoptimierte Oberflaechenbearbeitung. Giesserei-Erfahrungsaustausch 2015, nr 5-6, s. 30-31. Autor: Mueller B. Artykuł dotyczy wykańczania powierzchni odlewów. W artykule zaprezentowano nową turbinę do śrutowania firmy Roesler Oberflaechentechnik GmbH w Untermerzbach (Niemcy). W artykule przedstawiono charakterystykę techniczną tej turbiny i omówiono jej eksploatację. Turbina o symbolu Gemma 400 G ma dużą sprawność śrutowania, jest trwała i łatwa w obsłudze.

47


Odlewnictwo Współczesne

Poprawa ergonomii przez automatyzację. Zautomatyzowane oczyszczanie odlewów jest ułatwieniem dla odlewników. Verbesserung der Ergonomie durch Automatisierung. Automatisiertes Gussputzen entlastet Giessereimitarbeiter. Giesserei-Erfahrungsaustausch 2015, nr 5-6, s. 32-34. Autor: Strauss L. W artykule zaprezentowano wspomagany robotem agregat do oczyszczania i wykańczania odlewów firmy Boll Automation GmbH w Kleinwallstadt (Niemcy). W agregacie tym połączono zasady robotyki (pracę robota) z cyfrową analizą obrazu i uzyskano w ten sposób możliwość rozpoznawania konturów oczyszczanego odlewu, a dzięki temu precyzję w usuwaniu zalewek niezależnie od ich rodzaju oraz możliwość dokładnego szlifowania. W urządzeniu wykorzystano roboty firmy KUKA. Nowością jest wykorzystanie technik wizualizacji 2D i 3D przez zastosowanie nowoczesnego panelu „touch”. Pozwala on na podgląd pracy całego urządzenia. Przy konstruowaniu tego urządzenia zwrócono uwagę na aspekt bezpieczeństwa i komfortowej obsługi. W artykule opisano jego eksploatację eksponując przy tym jego zalety. Usuwanie zalewek w odlewach ciśnieniowych ze stopów cynku z wykorzystaniem azotu. Entgraten von Zinkdruckguss mit Stickstoff. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 3, s. 5657. Autor: Bockstegers A. W procesach odlewania ciśnieniowego stopów cynku jest praktycznie niemożliwe uniknięcie tego, aby małe ilości ciekłego metalu nie dostały do szczelin pomiędzy części formy ciśnieniowej. W gotowym odlewie można zaobserwować cienkie zalewki, które należy usunąć. Można to zrobić automatycznie, nie uszkadzając odlewu za

48

pomocą ciekłego azotu i miękkiego śrutu. Usuwanie zalewek z odlewów ciśnieniowych ze stopów: cynku, aluminium, tytanu i magnezu nie jest trudne, pozwala obniżyć koszty i liczbę braków. W artykule opisano metodę usuwania zalewek w odlewach z ww. stopów oraz omówiono jej zalety. Podniesienie jakości odlewów i obnożenie kosztów ich produkcji przez innowacyjne oczyszczanie odlewów. Qualitaetssteigerung und Kostensenkung durch innovatives Gussputzen. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 3, s. 5859, 61. Autor: Patalocchi M., Ermert S. Artykuł dotyczy przedsiębiorstwa Q Design z Lugano Vicopisano (Włochy), gdzie opracowano współpracujący ze sobą system robotów do wykańczania odlewów i poprawy ich ogólnego wyglądu przed dostarczeniem ich do końcowego odbiorcy. Istotą zaproponowanego nowoczesnego rozwiązania jest oprogramowanie ROBOmove do optymalizacji i symulacji procesów oraz wykańczania odlewów. Oprogramowanie to jest kompatybilne z pakietem oprogramowania CAD/CAM. Dzięki skonstruowaniu dodatkowo interfejsowi (HMI) OD CNC możliwe jest stosowanie tego oprogramowania do urządzeń do obróbki odlewów sterowanych numerycznie (CNC). W artykule opisano praktyczne zastosowanie tego oprogramowania, które pozwoliło między innymi na ograniczenie braków.

12. METALOZNAWSTWO I OBRÓBKA CIEPLNA Wspomaganie procesu obróbki cieplnej symulacją Simulationsunterstuetzung im Waermebehandlungsprozess. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 5, s. 5860, 62-66. Autor: Thiele I., Seidl S., Greif D.


Odlewnictwo Współczesne

W procesie projektowania elementów napędów i podzespołów samochodowych symulacja odgrywa istotną rolę. Ułatwia ona w istotny sposób projektowanie elementów, które podlegają obciążeniom, jak na przykład głowice cylindrów czy korpusy silników ze stopów aluminium. Odlewy te wykonywane są metodą odlewania ciśnieniowego i w celu usunięcia naprężeń własnych i procesu paczenia się muszą być poddane obróbce cieplnej. Dla potrzeb odlewania i krzepnięcia odlewu są do dyspozycji odpowiednie programy symulacyjne, natomiast dla wyznaczenia naprężeń własnych takiego oprogramowania dotychczas nie ma, ponieważ dla ich wyznaczenia niezbędnym warunkiem jest możliwość obliczenia warunków przepływu ciepła, a więc lokalnego rozkładu temperatury w odlewie w funkcji czasu w ciągu całego procesu. Wymaga to uwzględnienia różnorakich zjawisk fizycznych w procesie symulacji za pomocą specjalnych modeli. W artykule tym omówiono „przepływowe narzędzie symulacyjne”, które stanowi wypełnienie istniejącej w tym zakresie luki w łańcuchu programów symulacyjnych. Pozwala dokładnie obliczyć naprężenia i stwarza możliwość optymalizacji parametrów procesu typu: kierunek zanurzania czy czas hartowania.

13. ŻELIWO I ODLEWY ŻELIWNE Podniesienie trwałości głowic cylindrów z żeliwa szarego z grafitem wermikularnym ze szczególnym uwzględnieniem termomechanicznego zmęczenia materiału. Werkstoffseitige Steigerung der thermomechanischen Ermuedungs-łebensdauer von Zylinderkoepfen aus Gusseisen mit Vermiculargrafit. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 5, s. 6875. Autor: Gelmedin D., Scheibe L. Związane z efektywnością wysokie ciśnienie (naciski) na głowicę cylindra doprowadziło do tego, że żeliwo z grafi-

tem płatkowym (GJL) musiało zostać zastąpione wysokowytrzymałym żeliwem z grafitem wermikularnym (GJV). Zamiana żeliwa GJL na GJV jako tworzywa przeznaczonego na głowicę cylindra może się jednak okazać niekorzystna, dlatego też niezbędne są działania pod kątem zmian konstrukcji, które doprowadzą do wzrostu trwałości w aspekcie termomechanicznego zmęczenia materiału (TMF). Dzięki zmianom konstrukcyjnym wzrasta trwałość także z punktu widzenia rodzaju stopu. Dlatego zastosowana na głowice cylindrów klasa tworzywa: żeliwo EN-GJV-450 zostało zoptymalizowane. Dla porównania zoptymalizowanego z punktu widzenia właściwości TMF żeliwa GJV zlecono zewnętrznemu instytutowi badawczemu przeanalizowanie zachowania się próbek z tego żeliwa pod kątem zmęczenia termomechanicznego z punktu widzenia zawodności głowic. W takich samych warunkach prowadzenia badań zoptymalizowane z punktu widzenia TMF żeliwo EN-GJV-450 wykazuje większą niż dwukrotną trwałość, niż żeliwo EN-GJV-450 innego dostawcy (nieoptymalizowanego). Wzrost trwałości wynika głównie ze znacznie mniejszych naprężeń. Dlatego też zastosowanie żeliwa EN-GJV-450 zoptymalizowanego pod kątem TMF przyczynia się do zwiększenia trwałości głowic cylindrów w aspekcie materiałowym. Teoria powstawania zarodków krystalizacji grafitu w żeliwie szarym. Theory of graphite nucleation in lamellar graphite cast iron. Giesserei Special 2017, Jg. 104, H. 1, s. 28-34, 36-37. Autor: Stark A., Tonn B. Dokładna wiedza z zakresu powstawania zarodków krystalizacji jest podstawą do realizacji prawidłowego procesu produkcji i wytwarzania wysokiej jakości odlewów. W większości odlewni optymalizacja procesu produkcji oparta jest na doświadczeniu, a nie na precyzyjnej wiedzy teoretycznej. W artykule opisano badania dotyczące powstawania zarodków krystalizacji grafitu w żeliwie z grafitem

49


Odlewnictwo Współczesne

płatkowym. Wynikiem badań mikroskopowych było pokazanie procesu powstawania pierwszych zarodków płatków grafitu. Występowały one w cząstkach MnS. Zarodkowanie grafitu na cząstkach MnS było zgodne z symulacją powstawania mikrostruktury. Studium dotyczące badania wpływu Mn i S na ziarnistość struktury pokazało, że zawartość obu pierwiastków ma istotny wpływ na ziarnistość struktury. Przeprowadzono modyfikację ciekłego metalu niewielką ilością modyfikatora zawierającego Mg (modyfikatorem MnSMg). Modyfikacja przyczyniła się do poprawy właściwości struktury i obniżki kosztów produkcji.

kinetykę krzepnięcia: oddzielny rozrost grafitu sferoidalnego (model powstawania, rozrostu GJS) i sprzężony (połączony) z ciekłym metalem rozrost grafitu „chunky” (model rozrostu CHG). Tu wskazano po raz pierwszy, że ze wzrostem zawartości niklu w warunkach występowania „powłoki” austenitycznej powstają warunki, które spowalniają znacznie strumień dyfuzji węgla w kierunku tworzenia się sferoidów, co spowalnia kinetykę tworzenia się rozrostu GJS. Powstałe kinetyczne preferencje i występujące termodynamiczne warunki brzegowe sprzyjają zmianie morfologii w kierunku powstawania CHG.

Chemiczno-fizyczne przyczyny powstawania grafitu „chunky” w austenitycznym żeliwie sferoidalnym.

Ocena wytrzymałości zmęczeniowej żeliwa sferoidalnego, w którym występują jamy skurczowe za pomocą zdjęć rentgenowskich.

Chemisch–physikalische Ursachen fuer die Ausbildung von Chunky–Grafit In austenitischem Gusseisen mit Kugelgrafit.

Beurteilung der Schwingfestigkeit von lunkerbehaftetem Gusseisen mit Kugelgrafit aus Roentgenbildern.

Giesserei Special 2017, Jg. 104, H. 1, s. 38-43. Autor: Pustal B., Buehrig-Polaczek A. Grafit „chunky” (CHG) jest znanym zjawiskiem i występuje w odlewach z żeliwa sferoidalnego o grubych ściankach albo w odlewach z żeliwa sferoidalnego stopowego. Grafit „chunky” powoduje obniżenie właściwości mechanicznych, a szczególnie wydłużenia. Mimo prowadzonych wielu badań właściwa przyczyna jego powstawania jest nieznana. W publikacjach, w których przedstawiono za pomocą próbek do badań procesu hartowania poszczególne stadia jego powstawania, przypuszcza się, że dyfuzja węgla przez austenit jest blokowana ze względu na duże ziarna eutektyczne i na skutek przesycenia węglem występuje proces zarodkowania grafitu „chunky” na granicach ziarn. Inne przyczyny wskazują na to, że także bez procesu zarodkowania nie w pełni ukształtowane sferoidy grafitu mogą być połączone z grafitem „chunky”. Za pomocą termodynamiczno-kinetycznej symulacji tworzyw odtworzono dwie morfologie w celu przeprowadzenia symulacji ich wpływu na

50

Giesserei Special 2017, Jg. 104, H. 1, s. 44-53. Autor: Bleicher Ch. Poddano ocenie w oparciu o linie Woehlera i za pomocą zdjęć RTG wytrzymałość zmęczeniową trzech gatunków żeliwa: EN-GJS-400-18U-LT, EN-GJS-450-18 i EN-GJS-700-2, w których występowały jamy skurczowe. Okazało się, że działanie karbu w obszarze jam skurczowych umożliwia ocenę stopu (linii Woehlera) wykraczającą poza sferę materiałową badanych trzech gatunków żeliwa, w których występowały jamy skurczowe. Szczególnie uwzględnienie orientacji jamy skurczowej w kierunku obciążenia pozwoliło na lepszą ocenę wytrzymałości zmęczeniowej i mniejszy rozrzut. Metalurgiczne wyzwania i ich rozwiązanie przy produkcji małych serii i pojedynczych odlewów z żeliwa sferoidalnego. Metallurgische Herausforderungen Und Loesungen bei der Herstellung von Einzelstuecken und Kleinserien aus Gusseisen mit Kugelgrafit.


Odlewnictwo Współczesne

Giesserei 2017, Jg. 104, H. 4, s. 4651. Autor: Lomina L. Odlewnia żeliwa Franz Kleinken GmbH w Dorsten (Niemcy) produkuje odlewy formowane ręcznie ze wszystkich możliwych gatunków żeliwa ze szczególnym uwzględnieniem żeliwa, sferoidalnego. Głównymi odbiorcami są: przemysł maszynowy, producenci narzędzi, oprzyrządowania do transportu (urządzeń transportowych), napędów, przemysł energetyczny i przemysł okrętowy. Coraz większe zapotrzebowanie klientów na dostarczanie bezpośrednio do produkcji (just in time), dobrej jakości i obrobionych na gotowo, po korzystnej cenie odlewów, które spełniają jednocześnie wysokie wymagania materiałowo-wytrzymałościowe stało się wyzwaniem dla odlewni, jeśli chodzi o technologię produkcji w celu ich wykonania. W artykule tym zwrócono szczególną uwagę na zapewnienie zwiększonego bezpieczeństwa przebiegu procesu uzyskiwania ciekłego żeliwa sferoidalnego (GJS) z wykorzystaniem pieców do topienia i innych urządzeń pomiarowo-analitycznych będących do dyspozycji topialni. Przedstawiono i przedyskutowano doświadczenia w zakresie zastosowania analizy termicznej i spektralnej, wyniki badań wpływu poszczególnych parametrów technologicznych w procesie sferoidyzacji żeliwa, jak i wpływ stanu modyfikacji na właściwości mechaniczne wytwarzanego żeliwa. Przegląd – Analiza rozrostu grafitu z płaszczyzny atomu. Ueberblick – die Analyse des Graphitwachstums auf atomarer Ebene. A Review: Atomic level analysis of graphite growth morphology. Giesserei-Praxis 2015, Jg. 66, nr 12, s. 557-564. Autor: Qing J., Richards V. W pracy zaprezentowano przegląd literatury na temat struktury atomu w układach Fe-C-Si i Ni-C. Dzięki nowoczesnym metodom badań (jak na przykład wyso-

korozdzielcza transmisyjna mikroskopia elektronowa (HRTEM), mikroskopia sił atomowych (AFM), skaningowa mikroskopia tunelowa (STM) i badania na poziomie atomu) ułatwione są badania struktury grafitu na poziomie atomu. Dzięki badaniom HRTEM okazało się, że w żeliwie sferoidalnym występuje grafit Bernala (warstwa ABAB) i grafit romboidalny (warstwa ABCABC). Wykorzystując badania HRTEM, scharakteryzowano wady krystalograficzne w cząsteczkach grafitu. Otaczająca grafit powłoka austenitu wpływa na jego powstawanie i rozrost. Autorzy skonstruowali kulistą formę odlewniczą do badań procesu chłodzenia (hartowania), aby określić kinetykę rozrostu grafitu. W celu zbadania orientacji krystalograficznej i rozkładu ziarn austenitu wokół grafitu zastosowano metodę dyfrakcji zwrotnego (wstecznego) rozrzutu elektronów (EBSD). Nowoczesne metody obliczeń, jak teoria funkcjonału gęstości (DFT), wskazują sposób badań energii rozrostu grafitu na poziomie atomowym. Można by zastosować metodę teoretycznego modelowania i metody badań wysokiej rozdzielczości w celu określenia czynników ograniczających rozrost grafitu. Żeliwo stopowe – Część 20. Zmiany struktury poniżej 500°C. Legiertes Gusseisen – Teil 20. Gefuegeaenderungen unterhalb von 500°C. Alloy Cast Irons – Part 20. Structural changes and tranformations below 500°C. Giesserei-Praxis 2015, Jg. 66, nr 12, s. 568-573. Autor: Roehrig K. Jest to kolejny, już 20. artykuł z serii dotyczącej gatunków żeliwa stopowego poddawanych obróbce cieplnej. Tym razem omówiono zmiany struktury poniżej 500°C. Jeżeli chcemy wykorzystać wysoką twardość struktury martenzytycznej pod kątem odporności na zużycie i poprawy wytrzymałości zmęczeniowej, preferowane jest utwardzanie przypowierzchniowe. Ponieważ utwardzona zostaje jedynie warstwa o grubości od 2 mm czasami do 20 mm i pozostanie duża liczba ciągliwych ziarn, niebezpieczeństwo pęknięcia

51


Odlewnictwo Współczesne

jest małe. Uzyskana twardość powierzchni wynosi 45–60 HRC. Odpowiada to mniej więcej twardości stali narzędziowej. W pierwszej części omówiono szczegółowo właściwości struktury w wyniku odpuszczania, a także warunki austenityzacji i właściwości struktury oraz jej skład chemiczny. Scharakteryzowano postacie węgla i wskazano, która jest najbardziej korzystna dla uzyskania żądanych właściwości. Omówiono znaczenie pierwiastków Mn i Cu, które między innymi zwiększają hartowność żeliwa. Omówiono sposoby zwiększania hartowności żeliwa. W drugiej części artykułu omówiono powstawanie ausferytu i bainitu przez ulepszanie cieplne. W obszarze pomiędzy końcem przemiany eutektycznej i powstawania perlitu a temperaturą powstawania martenzytu możliwa jest na krótkim odcinku dyfuzja węgla, co prowadzi do powstania bainitu i ausferrytu. Powstawanie osnowy bainitycznej albo ausferrytycznej ma w przypadku żeliwa sferoidalnego duże znaczenie, powstaje wówczas żeliwo sferoidalne ausferrytyczne (żeliwo ADI). Żeliwo ADI jest znormalizowane i omówione w wielu publikacjach. Proces powstawania bainitu w żeliwie jest procesem skomplikowanym. Na proces ten ma wpływ szereg pierwiastków stopowych, których wpływ jest trudny do określenia i nie został jeszcze dokładnie zbadany. Autor podjął próbę scharakteryzowania tego procesu, omawiając szczegółowo właściwości struktury i zmiany w niej następujące w wyniku oddziaływania poszczególnych pierwiastków stopowych.

właściwości, które ma wyprodukowane żeliwo. Programy obliczeniowe służące do zaprojektowania właściwości, które powinien spełniać wyprodukowany odlew zależą w dużej mierze od jednorodności stopu. Jest to zrozumiałe, ponieważ dotychczas nie było możliwości wyznaczania lokalnych właściwości. Tu pokazano po raz pierwszy, jak wykorzystując diagramy przemiany, można zasymulować rzeczywiste dane, które mogą stanowić dla konstruktora odlewu dane wyjściowe. W tym leży istota szybkiego wykorzystania niezbędnych informacji pochodzących z wykresu CTP, które można szybko i precyzyjnie wyznaczyć za pomocą przedstawionej metody. Dzięki temu można z wykorzystaniem symulacji przewidzieć specjalne, a specyficzne (niezbędne) dla przedsiębiorstwa właściwości projektowanego odlewu.

Otrzymywanie lekkich konstrukcji żeliwnych dzięki możliwości przewidzenia lokalnej wytrzymałości.

Autor: Kattwinkel J.

Leichtbau mit Gusseisen durch Moeglichkeiten der lokalen Festigkeitsvorhersagen. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 3, s. 3846. Autor: Schnelting I., Wollhoever K., Weiss K.

Eimers

S.,

Miejscowe właściwości, jakie są powszechnie pożądane w odlewach, to takie

52

14. STALIWO I ODLEWY STALIWNE Pokrycie wodne – o zawartości substancji stałej powyżej 60% jako warstwa ochronna/oddzielająca chroniąca przed przywieraniem skrzepów w kadzi transportowej do transportu staliwa o poj. 40 ton. Cating auf Wasserbasis- mit einem Feststoffgehalt von ueber 60% als Schutzschicht/Trennschicht vor Anhaftungen in einer 40-t-Transport-Stahlpfanne. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 2, s. 7273.

Artykuł dotyczy opracowania nowego wodnego pokrycia ochronnego do kadzi transportowych ciekłego metalu (staliwa) opracowanego przez firmę Knoellinger Keramische Verschleissteile GmbH w Hillscheid (Niemcy). Pokrycie to zawiera ponad 60% substancji stałej, opracowane zostało na bazie SiO2 (ma symbol Sil Coat 90 B) i jest alternatywą dla „Mag Coat 45 B”. Nowe pokrycie ochronne może być nakładane zarówno na powierzchnie metalowe, jak i ceramiczne materiały ogniotrwa-


Odlewnictwo Współczesne

łe w temperaturze do 800°C, a stosowane do temperatury 1600°C. Stosowanie tego pokrycia powoduje, że można ograniczyć liczbę napraw i częstotliwość czyszczenia kadzi transportowych. Trwałość kadzi wydłuża się. Pokrycie to sprawdzono w praktyce. W artykule omówiono jego zastosowanie praktyczne.

15. STOPY METALI NIEŻELAZNYCH I ODLEWY Z TYCH STOPÓW Efektywna i szybka obróbka wykańczająca odlewy ciśnieniowe ze stopów aluminium. Aluminium-Druckgussteile schnell und effizient bearbeiten. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 3, s. 6263. Autor: Leistner J. Artykuł dotyczy odlewni ciśnieniowej aluminium Kovolis Hedvikow w Tremosnice (Republika Czeska). Odlewnia produkuje odlewy motoryzacyjne o masie od 200 g do 8 kg: tarcze hamulcowe, elementy układu kierowniczego i inne. Odlewy wykonuje się metodą Rheocast i metodą próżniową. W artykule omówiono ekologiczną obróbkę odlewów, a także realizowane inwestycje (opis urządzeń i charakterystyka parku maszynowego do oczyszczania odlewów) w celu poprawy efektywności oczyszczania. Opisano eksploatację urządzeń. Wpływ mikrostruktury na wytrzymałość na ściskanie pian aluminiowych. Einfluss der Mikrostruktur auf die Druckfestigkeit von Aluminium Schaeumen. Giesserei Special 2017, Jg. 104, H. 1, s. 62-72. Autor: Fischer S.F., Luthe P., Buehrig-Polaczek A., Schueler P., Fleck C. Mimo bardzo dobrych właściwości pian metalowych ich zastosowanie przemysłowe w postaci wielko powierzchniowych podzespołów do ochrony przed zniszczeniem do tej pory nie ma miejsca. Z punk-

tu widzenia technicznego może to wynikać z braku do dyspozycji odpowiedniego modelu takiego tworzywa. Zmierzona wytrzymałość na ściskanie materiału pianowego odbiega często znacznie od wytrzymałości prognozowanej takiego materiału, która wynikałaby ze stosowanych badań modelowych wytrzymałości na ściskanie struktur pianowych. Celem przedstawionego w tym artykule studium jest lepsze zrozumienie wpływu mikrostruktury pian metalowych z aluminium na ich wytrzymałości na ściskanie w procesie ich odlania metodą odlewania precyzyjnego. Zrozumienie tego powinno się przyczynić do precyzji badań modelowych wytrzymałości na ściskanie takich pian metalowych. W tym celu zmieniano strukturę osnowy. Poddano ocenie wpływ struktury osnowy i wpływ faz wtórnych na wytrzymałość na ściskanie przez zmianę parametrów procesu i stopu. Ochrona ciekłego magnezu. Schutz von magnesiumschmelzen. Protection of magnesium Melt. Giesserei-Praxis 2015, Jg. 66, nr 12, s. 601-603. Autor: Wiese B., Hort N., Dieringa H. Kainer U. Magnez w stanie ciekłym wykazuje duże powinowactwo do tlenu. Tak długo jak zawartość tlenu w atmosferze przekracza 4% magnez ulega zapaleniu. Dlatego też konieczna jest ochrona ciekłego magnezu. Aktualnie standardowo stosuje się SF6 podczas wytwarzania i przeróbki ciekłego stopu magnezu. Niestety, SF6 jest gazem wywołującym efekt cieplarniany, około 23 000 razy bardziej niż CO2, dlatego też należy uwzględnić działanie SF6 przy ocenie trwałości np. pojazdów. Stosowanie innych gazów ochronnych, jak na przykład SO2 albo fluorowane węglowodory, jak: HFC 134a, Novec 612 albo AMCover jest na etapie dyskusji. Ponadto jest cały szereg soli ochronnych, za pomocą których można chronić ciekły magnez. Jednakże sole mają pewne wady, a na temat stosowania fluorowanych gazów w UE

53


Odlewnictwo Współczesne

się dyskutuje. Aktualne postanowienia dotyczące stosowania SF6 w Europie przewidują, że od 2018 roku będzie można stosować SF6 tylko w ograniczonym zakresie. Podobna dyskusja toczy się odnośnie zastosowania fluorowanych gazów. Dlatego konieczna jest ponowna ocena stosowanych powszechnie środków i metod ochrony ciekłego magnezu lub też konieczne jest opracowanie nowych metod ochrony. Zmiana właściwości różnych taśm magnezowych wykonanych metodą polegającą na połączeniu procesu odlewania i walcowania oraz walcowania. Eigenschaftsentwicklung verschiedener Magnesiumbaender hergestellt durch kombiniertes Giess- und Bandwalzem. Property evolution of several magnesium strips produced via twin roll casting and strip rolling. Giesserei-Praxis 2015, Jg. 66, nr 12, s. 614-617. Autor: Neh K., Ulmann M., Kawalla R. W Instytucie Przeróbki Metali Technicznego Uniwersytetu Akademii Górniczej we Freibergu we współpracy z firmą Magnesium Flachprodukte GmbH opracowano technologię produkcji płaskich wyrobów ze stopów magnezu przez połączenie procesu odlewania i walcowania taśm. Przez ograniczenie liczby etapów procesu ta ścieżka produkcji jest bardzo oszczędna i wydajna energetycznie. W artykule tym zestawiono spektrum właściwości różnych stopów magnezu (wyrobów) wykonanych przez połączenie procesu odlewania i walcowania taśm. Obok komercyjnie dostępnych stopów magnezu zawierających aluminium typu AZ31 i AM 50 zbadano także stopy zawierające pierwiastki ziem rzadkich, jak ZE10 i WE43, które cechuje wysoka wytrzymałość i odporność na korozję oraz odporność na pełzanie. Pierwsze próby walcowania pokazały, że wskazana ścieżka produkcji jest odpowiednia do wytwarzania cienkich wyrobów o bardzo dobrych właściwościach mechanicznych w zależności od składu stopu.

54

16. KOMPOZYTY Wysokowytrzymałe stopy na bazie wolframu powodują, że proces odlewania jest bardziej opłacalny i jakościowo lepszy. Hochleistungswerkstoffe auf Wolframbasis ermoeglichen kostenguenstigeren Und qualitativ verbesserten Giessereiprozess. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 1, s. 5657. Autor: Strunz A. Odlewnia Bayerische Metallwerke GmbH w Dachau (Bawaria, Niemcy) oferuje jeden ze stopów grupy „Triamet A”, ponieważ stop na bazie wolframu jest ekonomiczną i ekologiczną alternatywą dla innych stopów, bo nie występują w nim wady typu pęknięcia na gorąco czy korozja, które są przyczyną uszkodzeń form odlewniczych i pogarszają w ten sposób jakość odlewów. Ilość wolframu w tym stopie, a także w innych stopach tej grupy, wynosi do 98%. Tak wysoka zawartość wolframu powoduje, że stop ten wytrzymuje wysokie obciążenia cieplne i jest odporny na korozję. Stopy te wykorzystywane są do produkcji form ciśnieniowych, są odporne na działanie ciekłego aluminium i magnezu. Formy z tych stopów są bardzo trwałe. W artykule omówiono między innymi niektóre właściwości stopu i porównano go ze stalą narzędziową do pracy na gorąco stosowaną na formy ciśnieniowe.

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


Odlewnictwo Współczesne

18. MASZYNY I URZĄDZENIA Wspomagane robotem zautomatyzowane działania w kierunku rozwoju „przemysłu 4.0”. Robotergestuetzt und vollautomatisch in Richtung Industrie 4.0. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 1, s. 5051. Autor: Kircher M. Artykuł dotyczy wykańczania lekkich konstrukcji odlewanych ze stopów aluminium. W procesach wykańczania odlewów korzystne jest i pomocne zastosowanie robotów. Firma SHL AG w Boettingen (Niemcy) specjalizuje się w obróbce aluminium i opracowała linię technologiczną do tego celu, przyczyniając się w ten sposób do „sieciowej produkcji” w kontekście tworzenia i rozbudowy „przemysłu 4.0”. Za pomocą robotów przemysłowych wykańczane są (szlifowane) skomplikowane odlewy strukturalne i konstrukcje odlewane. Przeprowadzana jest także ewentualnie obróbka skrawaniem (nawiercanie, frezowanie). Artykuł poświęcony jest opracowanej przez firmę SHL zrobotyzowanej linii technologicznej wykańczania odlewów, głównie motoryzacyjnych. Przed rozpoczęciem automatycznej obróbki w tym usuwania zalewek odlewom nadawany jest specjalny kod (Data Matrix Code), który automatycznie ukierunkowuje przesunięcie odlewu do kolejnych koniecznych procesów obróbki. System automatycznie wyklucza z obróbki odlewy wadliwe. Dynamiczne sterowanie produkcją w celu opanowania przebiegu złożonych procesów produkcyjnych w odlewniach. Dynamische Fertigungsregelung zur Beherrschung von komplexen Fertigungsablaeufen in Eisengiessereien. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 4, s. 5261. Autor: Kostgeld A., Buehrig-Polaczek A.

Hartmann

D.,

Zapewnienie bezpiecznej przyszłości pod względem rozwoju wymaga opracowywania nowoczesnych technologii, procesów oraz możliwości ich kontroli pod kątem inteligentnych, dających się zaadaptować w sposób elastyczny w praktyce w różnych procesach technologii wytwarzania. Z tego wynika definicja celu badań: dynamiczne planowanie i reagowanie na szybko zmieniające się wymagania produkcyjne i sytuacje przebiegu procesu, jak i wydajna oraz niezawodna samooptymalizacja i konfigurowanie całościowego procesu przebiegającego w odlewni. Przez opracowanie inteligentnego monitoringu i systemów decyzyjnych, które obejmują i przetwarzają wszystkie istotne parametry procesu możliwa jest regulacja procesów kreacji wartości wyrobów gotowych stosownie do warunków produkcji. Funkcjonalność tej samooptymalizującej się regulacji polega na tym, że każdemu odlewowi można przyporządkować indywidualnie parametr procesu. Dzięki temu w każdym momencie powstawania (odlewu) można stwierdzić, jak są (jak muszą być) skonfigurowane następujące po sobie etapy procesu, aby można było uzyskać stabilne pożądane profile właściwości metalurgicznych. Regulacja „rozpoznaje”, więc pożądane wartości wejściowe, co umożliwia uzyskanie optymalnych wartości wyjściowych. Jeśli chodzi o te wymagania, nie dysponujemy wystarczającą liczbą rozwiązań dotyczących zakresu możliwości dynamicznej regulacji procesu wytwarzania, podczas gdy aktualne będące do dyspozycji oprzyrządowanie do symulacji wskazuje głównie na możliwości planowania, a tymczasem regulacja musi obejmować całościowo łańcuch produkcji (wytwarzania) w zależności od bieżących parametrów technologicznych, aby w razie potrzeby móc ewentualnie na bieżąco przeciwdziałać występującym zakłóceniom. Opracowanie tych możliwości stwarza dla odlewni nowy potencjał procesów wytwarzania i ich kontroli. Rozwój następuje przez połączenie wirtualnych metod optymalizacji procesu symulacji z innowacyjnymi metodami analizy danych procesu i procesem jego prognozowania. W efekcie końcowym zostaje stworzony szybki

55


Odlewnictwo Współczesne

łańcuch optymalizacyjny, który można zastosować w praktyce odlewniczej i służy on do szybkiego przewidywania i ustalania właściwości metalurgicznych. Integracja tej w pełni nowoczesnej metodyki pozwala na bardziej efektywne planowanie i sterowanie złożonymi i występującymi często w postaci segmentów procesami wytwarzania w odlewni. W artykule tym przedyskutowano zarówno wyniki stosowania tej metodyki, jak i zasady jej realizacji. Nowa generacja dysz energooszczędnych. Die neue Energiesparduesengeneration. Giesserei 2017, Jg. 104, H. 4, s. 7678. Autor: Golibrzuch A. Opisano konstrukcję i zastosowanie energooszczędnej dyszy wlewowej. Dysze tego typu stosuje się w ciśnieniowych maszynach gorącokomorowych. Zastosowanie takich dysz przynosi wiele korzyści, między innymi: pozwala na ograniczenie ilości materiału odpadowego (metalu), pozwala na zmniejszenie wtrąceń powietrza w odlewie czy zmniejszenie wielkości układu wlewowego. Producentem takich dysz jest firma G-S-D Gerhard Schoch Druckgiesstechnik w Goerlitz (Niemcy). W artykule omówiono charakterystykę techniczną (energetyczną) takiej dyszy, opisano szczegółowo sposób jej instalacji i zasadę działania. Nowe urządzenie formierskie firmy HWS umożliwia większą elastyczność produkcji i lepszą jakość odlewów. Neue HWS-Formanlkage ermoeglicht mehr Flexibilitaet Und hoehre Qualitaet. New HWS-moulding plant enables more flexibility and higher quality. Giesserei Rundschau 2017, Jg. 64, H. 3-4, s. 51-55. Autor: Vollrath K. Artykuł dotyczy instalacji nowoczesnej linii formierskiej firmy HWS w odlewni Olsberg GmbH. Przedstawiono historię odlewni w aspekcie jej modernizacji; insta-

56

lacji nowoczesnej linii formierskiej firmy HWS. Scharakteryzowano profil produkcji oraz firmy będące odbiorcami wyrobów odlewni. Przedstawiono charakterystykę techniczną linii formierskiej, omówiono jej eksploatację. Opisano kryteria wyboru linii formierskiej. Sposób zastąpienia niebezpiecznego sprężonego powietrza. Nowa kabina do oczyszczania pozwala bezpiecznie usunąć pył z wykorzystaniem sprężonego powietrza pod ciśnieniem tylko 172 mbar. Ersatz fuer gefaehriche Druckluftanwendungen. Neue Reinigungskabine entfernt Staub zuverlaessig mit nur 172 mbar. Giesserei-Erfahrungsaustausch 2014, nr 7-8, s. 30-32. Autor: Gehard I. Artykuł dotyczy konstrukcji i wykorzystania specjalnej kabiny, w której usuwa się zanieczyszczenia, w postaci kurzu i pyłu z garderoby roboczej pracowników pracujących w przemyśle (odlewni) za pomocą sprężonego powietrza pod stosunkowo niskim ciśnieniem (rzędu 172 mbar). Rozwiązanie takie zaproponowała firma Air Control Industries (ACI). Zastosowanie do tego celu sprężonego powietrza pod niskim ciśnieniem nie niesie ze sobą ryzyka poniesienia uszczerbku na zdrowiu. W kabinie zastosowano dmuchawy (zamiast sprężonego powietrza), w których strumień podawanego powietrza ma dużą prędkość (152 m/s) i dzięki temu czyszczenie wierzchniej odzieży jest szybkie i dokładne. W artykule opisano konstrukcję tej kabiny oraz jej wyposażenie, a także sposób użytkowania. Zastosowanie nowego rozwiązania wykorzystania powietrza do oczyszczania odzieży pozwoliło na obniżenie kosztów. Kabina może być użytkowana jako system mobilny ze specjalnym wyposażeniem. Inwestycja w przyszłość. Sprawozdanie z budowy nowej topialni. Investition in die Zukunft. Erfahrungsbericht zu einem Schmelzbetriebsneubau.


Odlewnictwo Współczesne

Giesserei-Erfahrungsaustausch 2014, nr 7-8, s. 6-8. Autor: Riedwyl Ch. Artykuł dotyczy budowy topialni w odlewni żeliwa w Kallnach (Szwajcaria). W odlewni produkowane są między innymi odlewy pokryw do studzienek ulicznych oraz klocki hamulcowe do pojazdów szynowych dla kolejnictwa. Nowy właściciel postanowił odlewnię zmodernizować i dzisiaj odlewnia ma możliwość produkowania skomplikowanych odlewów ze wszystkich gatunków żeliwa o znacznej masie jednostkowej; rzędu 3 t. W artykule przedstawiono historię odlewni. W ramach inwestycji między innymi rozbudowano i unowocześniono formiernię, w topialni zainstalowano nowy 8,5 ‑ tonowy piec łukowy, a ponadto zainstalowano system indukcyjny do topienia „Twinpower” firmy ABP Induction System GmbH z Dortmundu, w który wchodzą dwa piece indukcyjne o pojemności 3 t, każdy o mocy 2 MW. Usprawniono, zautomatyzowano transport złomu i jego załadunek. Docelowo zamierza się przetapiać 4 t żeliwa na godzinę. Modernizując odlewnię, zwrócono uwagę na oszczędność energii. W odlewni zadbano także o ochronę środowiska. Przy piecach zainstalowano układy odciągowe. Po modernizacji w odlewni zwiększono ilości przetapianego metalu i aktualnie odlewnia, która jest w pełni zautomatyzowana, produkuje 3000 t odlewów rocznie. Specjalne urządzenie (system) chwytające do manipulacji rdzeniami. Manipulator do „obsługi” rdzeni umożliwia manipulowanie dziewięcioma różnymi typami rdzeniami do pokryw. Spezifische Greifvorrichtung fuer Kerne-Handling. Handhabungsmanipulator erlaubt Handling von neun verschiedenen Deckelkerntypen. Giesserei-Erfahrungsaustausch 2015, nr 1-2, s. 22-23, 25. Autor: Gehard I. W celu poprawy manipulacji rdzeniami do pokryw, przyspieszenia i usprawnienia jej odlewnia żeliwa Fritz Winter GmbH

Co. KG w Stadtallendorf (Niemcy) zleciła firmie Dalmec GmbH w Aying koło Monachium skonstruowanie i wykonanie specjalnych manipulatorów, będących dzisiaj w eksploatacji ww. odlewni, umożliwiających chwytanie i obracanie o 180° rdzeni (9 różnych typów rdzeni do pokryw) i odkładanie ich na specjalny stojak. W artykule scharakteryzowano odlewnię żeliwa Fritz Winter, która jest dzisiaj dużym koncernem, należy do niej również odlewnia w Laubach (Niemcy). Scharakteryzowano asortyment produkcji, w odlewni wykonywane są różnego typu odpowiedzialne odlewy z wielu gatunków żeliwa (np. szarego, sferoidalnego). W odlewni są w eksploatacji dwa manipulatory typu Partner Equo PEF. Opisano ich praktyczne zastosowanie i eksploatację. Omówiono ich konstrukcję i niektóre szczegóły techniczne, uwypuklając ich zalety. To są manipulatory pneumatyczne. Postawić na efektywność. Liniowe układy pozycjonujące, jako opłacalna alternatywa dla robotów. Auf Effizienz gesetzt. Linearpositioniersysteme als wirtschaftliche Handhabungsalternative zu Roboten. Giesserei-Erfahrungsaustausch 2015, nr 1-2, s. 26-27, 29. Autor: Fischer L. Artykuł dotyczy alternatywnego sposobu automatyzacji procesów w odlewni. Jeśli chodzi o manipulatory stosowane w przemyśle, użytkownik ma do wyboru roboty lub układy pozycjonujące, które zbudowane są ze standardowych jednostek liniowych. Często stosowanie takich układów pozycjonujących jest bardziej efektywnym rozwiązaniem. Firma IEF-Werner GmbH w Furtwangen (Niemcy) oferuje takie właśnie układy, które pozwalają użytkownikowi usprawnić produkcję. Układy liniowe nadają się szczególnie do określonych zadań przy produkcji odlewów. Układy liniowe stosowane są do transportu różnych elementów do poszczególnych etapów produkcji np. w odlewni. W artykule scharakteryzowano asortyment produkcji firmy IEF-Werner.

57


Odlewnictwo Współczesne

Omówiono przykłady zastosowania różnych typów układów liniowych, podając niektóre szczegóły konstrukcyjne, sposoby pracy i metody sterowania nimi. Koncepcja urządzenia o wzorowej efektywności energetycznej. Śrutowanie różnych kęsów hutniczych w cyklu badania materiałów. Anlagenkonzept mit beispielhafter Energieeffizienz. Unterschiedliche Knueppel im Takt der Materialpruefung Strahlen. Giesserei-Erfahrungsaustausch 2015, nr 1-2, s. 32-33. Autor: Mueller B. W artykule omówiono urządzenie do śrutowania kęsów hutniczych RKL 1237/300 o prędkości śrutowania 60 m/min. Uzyskana chropowatość po procesie śrutowania SA 2,5. Śrutowano między innymi kęsy o wymiarach 300 x 300 mm ze staliwa stopowego, przeprowadzono przy tym również analizę pęknięć, badania ultradźwiękowe w celu przeprowadzenia analizy jakości. Za pomocą urządzenia opisanego w poniższym artykule można śrutować kęsy o masie od 750 kg do 5 t. W artykule opisano urządzenie i przedstawiono jego charakterystykę techniczną. Bardzo blisko klientów. Firma Moessner zaprezentowała się na GIFA 2015 z nowymi produktami i nowymi możliwościami.

tyczne zastosowanie w pełni zautomatyzowanego stanowiska do usuwania zalewek. Opłacalne usuwanie zalewek w odlewach. Efektywne rozwiązanie niezawodnego usuwania zalewek w wałach korbowych. Kostenguenstige Teileentgratung. Effiziente Loesung fuer das zuverlaessige Entgraten von Kurbelwellen. Giesserei-Erfahrungsaustausch 2015, nr 7-8, s. 28-29. Autor: Kircher M. Artykuł dotyczy działalności firmy SHL Automatisierungstechnik AG w Boettingen (Niemcy), która zajmuje się produkcją urządzeń do obróbki powierzchni. W artykule tym szczególną uwagę poświęcono usuwaniu zalewek w wałach korbowych, w przypadku których nie jest niezbędne stosowanie do usuwania zalewek bardzo precyzyjnych urządzeń sterowanych numerycznie. Jest to oczywiście korzystne, ale bardzo drogie. W artykule omówiono wykorzystanie do tego celu tańszych skonstruowanych w firmie robotów. Opisano eksploatację, zasadę działania i konstrukcję specjalistycznego robota do usuwania zalewek o różnym charakterze w wałach korbowych firmy SHL. Opisano dwa warianty robotów (dwa rodzaje konstrukcji) do usuwania zalewek.

Ganz nah am Kunden. Moessner mit neuen Produkten und neuen Moeglichkeiten auf der GIFA 2015.

19. HISTORIA ODLEWNICTWA I ODLEWY ARTYSTYCZNE

Giesserei-Erfahrungsaustausch 2015, nr 7-8, s. 24-27.

--------------------

Autor: Elser A. Firma Moessner zaprezentowała na Targach GIFA 2015 nowoczesne centrum (stanowisko) do usuwania zalewek. W artykule opisano oprzyrządowanie techniczne tego stanowiska. Scharakteryzowano urządzenia znajdujące się na jego wyposażeniu, przedstawiono opis techniczny gniazda. Omówiono eksploatację i prak-

58


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

WYBRANE ARTYKUŁY AUTORZY

LAB 5/2017

PRZEGLĄD ODLEWNICTWA 7-8–2/2017

TYTUŁ ARTYKUŁU

M. Pawlyta i in.

Zastosowanie transmisyjnej mikroskopii w badaniach materiałów inżynierskich

K. Lukaszkowicz i in.

Analiza składu chemicznego i fazowego cienkich warstw metalicznych

elektronowej

Zalety mieszarek simpson multi-mull® o działaniu ciągłym w instalacjach sporządzania mas formierskich średniej i dużej wydajności. Porównanie z mieszarkami o działaniu okresowym (turbinowe)

M. Dyrlaga i in.

Badania w Odlewni Żeliwa Metalpol nad opracowaniem technologii wytwarzania żeliwa wermikularnego techniką PE z użyciem pręta hybrydowego

Z. Stefański i in

Wpływ temperatury ciekłego metalu na efektywność sferoidyzacji przeprowadzonej metodą inmould z zastosowaniem komory reakcyjnej

PRZEGLĄD ODLEWNICTWA 9–10/2017

To tzw. coś w procesie odlewania. Nowe dodatki hybrydowe zapewniające lepszą wydajność i efektywność produkcji odlewów


Odlewnictwo Współczesne

TYTUŁ CZASOPISMA, NUMER

WYBRANE ARTYKUŁY AUTORZY

TYTUŁ ARTYKUŁU

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 4/2017

A. Baran-Sadleja

Mikrostruktura i twardość starzonego stopu tytanu pseudo-β Ti-10V-2Fe-3Al

J. Kasińska

Ocena degradacji perlitu w staliwie dla energetyki po długotrwałej eksploatacji

T. Mikuszewski

Charakterystyka mikrostruktury pierwotnej nadstopu kobaltu Co-Al-W typu γ-γ’

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 5/2017

LIVARSKI VESTNIK 3/2017 M.Vončina i in.

G. Kugler i in.

60

Wpływ wad odlewniczych na właściwości elektryczne odlewów ze stopów Al Influence of Foundry Defects on the electrical properties of Al-castings

Ulepszanie właściwości mechanicznych odlewniczego stopu AM60 Improving the mechanical properties of AM60 foundry alloy


Odlewnictwo Współczesne

TYTUŁ CZASOPISMA, NUMER

WYBRANE ARTYKUŁY AUTORZY

FOUNDRY TRADE JOURNAL INTERNATIONAL 3746/2017

I. Vicario i in.

FOUNDRY TRADE JOURNAL INTERNATIONAL 3748/2017

T. Mizuki i in.

TYTUŁ ARTYKUŁU

Innowacyjny przełom w technologii tarcia powierzchniowego Innovation breakthrough in surface friction technology

Bezpośrednie pomiary i monitoring w procesie odlewania wysokociśnieniowego (HPDC) Direct measurement and process monitoring for high pressure die casting (HPDC) process

Od sztuki do inteligencji. Przegląd przemysłu odlewniczego na świeciej From art to smart. A global review of the metal casting industry

Znaczenie jakości proszku w wytwarzaniu addytywnym The importance of powder quality in additive manufacturing

Stworzenie technologii produkcji odlewów i realizacja „czystego odlewnictwa” poprzez wprowadzenie sztucznego piasku z tlenku aluminium Establishment of casting manufacturing technology and the realization of a clean foundry by introducing alumina artificial sand

61


Odlewnictwo Współczesne

TYTUŁ CZASOPISMA, NUMER

WYBRANE ARTYKUŁY AUTORZY

TYTUŁ ARTYKUŁU

SLÉVÁRENSTVÍ 5–7/2017

R. Williams i R. Hirst

P. Ňuksa i in.

S. Roy i in.

Przegląd światowego rynku odlewów precyzyjnych World investment casting market overview

Wykorzystanie nadstopów kobaltu w produkcji dużych odlewów precyzyjnych tarcz obotowych typu „Spinner” The use of cobalt superalloys for large-sized investment castings of a “Spinner” spinning disc type

Kinetyka przepływu ciekłego metalu w projektowaniu układu wlewowo-zasilającego w technologii odlewów precyzyjnych Kinetics of liquid metal flow in gating design of investment casting production

Opracowanie: Adam Bitka.

62


Wydarzenia

SPOTKANIA Seminarium naukowe w ramach projektu o wymianie akademickiej DAAD 24 października 2017 r. w ramach projektu o wymianie akademickiej DAAD pt. „Modelowanie numeryczne utleniania wewnętrznego nowoczesnych stopów na bazie żelaza i niklu dla zastosowania w nadkrytycznych (USC – Ultra Super Critical) elektrowniach parowych”, Instytut Odlewnictwa odwiedził Prof. dr hab. inż. Ulrich Krupp wraz z Dr Katriną Jahns z Institute for Materials Design and Structural Integrity Faculty of Engineering and Computer Science University of Applied Sciences w Osnabruck, Niemcy. Prof. Ulrich Krupp wygłosił wykład podczas seminarium poświęcony tematyce związanej z inżynierią materiałową, ze szczególnym uwzględnieniem modelowania procesów utleniania wewnętrznego oraz właściwości mechanicznych stopów poddanych wy-


Odlewnictwo Współczesne

KONFERENCJE Konferencja Naukowa „Nowoczesne tworzywa odlewnicze przeznaczone do pracy w trudnych warunkach eksploatacyjnych” W dniach 4-6 października 2017 roku w Zakopanem odbyła się Konferencja Naukowa „Nowoczesne tworzywa odlewnicze przeznaczone do pracy w trudnych warunkach eksploatacyjnych”. Była to III Konferencja z cyklu „Odlewnictwo. Technologia – Praktyka – Ekologia” zorganizowana przez Instytut Odlewnictwa. Tematyka konferencji obejmowała: • Nowoczesne stopy odlewnicze i ich zastosowanie, • Konstruowanie odlewów, • Projektowanie procesów odlewniczych, • Materiały dla odlewnictwa, • Proekologiczne metody wytwarzania, • Utylizacja i wykorzystanie odpadów odlewniczych, • Metale kolorowe, • Kuziennictwo. Nad prawidłowym przebiegiem merytorycznym konferencji czuwał Komitet Naukowy w skład, którego weszli: • dr hab. inż. Grzegorz Gumienny, • prof. dr hab. inż. Jerzy Pacyna, • prof. dr hab. inż. Tadeusz Pacyniak, • prof. dr hab. inż. Jerzy J. Sobczak, dr h.c. • dr hab. inż. Jerzy Zych, prof. AGH. Konferencję podzielono na dwie sesje, podczas których przedstawiono 14 referatów. 4 października odbyła się sesja pierwsza, której przewodniczyli dr inż. Dorota Wilk-Kołodziejczyk i dr hab. inż. Grzegorz Gumienny. Sesję otworzył prof. Jerzy J. Sobczak, który serdecznie powitał uczestników konferencji.

64

Podczas sesji wygłoszono następujące referaty: 1. Konwersja technologiczna stopów niklu pracujących w ekstremalnych warunkach – Zenon Pirowski, Agnieszka Kryczek, Marcin Latałło-Anulewicz (Instytut Odlewnictwa). 2. Alternatywa dla żeliwa ADI – Grzegorz Gumienny, Barbara Kurowska (Politechnika Łódzka). 3. Nowa generacja uniwersalnych wlewnic do odlewania wlewków kuziennych – Andrzej Pytel, Stanisław Pysz, Józef Turzyński (Instytut Odlewnictwa), Mirosław Karbowniczek (AGH – Akademia Górniczo-Hutnicza), Bogdan Zdonek (Instytut Metalurgii Żelaza), Rafał Kolasa, Stanisław Binek, Mariusz Okręt (CELSA Huta Ostrowiec sp. z o.o.). 4. Analiza układu wlewek ‒ wlewnica w technologii produkcji wlewków kuziennych we wlewnicach o zróżnicowanej masie – Stanisław Pysz, Andrzej Pytel, Józef Turzyński (Instytut Odlewnictwa), Stanisław Binek, Rafał Kolasa, Mariusz Okręt (CELSA Huta Ostrowiec sp. z o.o.), Mirosław Karbowniczek (AGH – Akademia Górniczo-Hutnicza). 5. Proekologiczna produkcja ceramicznych filtrów – Maciej Asłanowicz, Andrzej Ościłowski, Grzegorz Pucka (Ferro-Term sp. z o.o.), Barbara Lipowska (Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych), Zbigniew Robak (Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla), Piotr Wieliczko (Instytut Odlewnictwa). 6. Podawanie ochładzalnika na linii formierskiej z pionowym podziałem formy – Krzysztof Dymek (Odlewnia Żeliwa „Drawski” SA). 7. Metoda sferoidyzacji żeliwa Inmold z użyciem komory reakcyjnej dla pionowego podziału formy – Jadwiga Kamińska, Ewa Basińska, Zbigniew Stefański, Michał Angrecki (Instytut Odlewnictwa). 8. Nowoczesne instalacje ekologiczne w odlewni ciśnieniowej – Konrad Wrzała (Odlewnia Silum sp. z o.o.), Wojciech Jasiewicz (KDO Jasiewicz sp.j.).


Odlewnictwo Współczesne

5 października odbyła się sesja druga, której ponownie przewodniczyli dr inż. Dorota Wilk-Kołodziejczyk i dr hab. inż. Grzegorz Gumienny. W czasie sesji wygłoszono następujące referaty: 1. Odlewy aluminiowe wzmacniane warstwą kompozytową o zwiększonej odporności na zużycie w warunkach tarcia ‒ sposób wytwarzania, struktura i właściwości – Anna J. Dolata, Maciej Dyzia (Politechnika Śląska). 2. Przetwarzanie wiedzy dziedzinowej w kontekście wyboru i konwersji technologii – Dorota Wilk-Kołodziejczyk, Stanisława Kluska-Nawarecka, Krzysztof Jaśkowiec (Instytut Odlewnictwa). 3. Wpływ dwustopniowego hartowania izotermicznego na właściwości mechaniczne i odporność na ścieranie żeliwa sferoidalnego z węglikami (CADI) – Adam Bitka, Krzysztof Jaśkowiec (Instytut Odlewnictwa). 4. Próby podwyższenia właściwości wytrzymałościowych i użytkowych żeliwa utwardzonego roztworowo na drodze wprowadzania wybranych pierwiastków stopowych – Mieczysław Kuder, Krzysztof Jaśkowiec, Adam Bitka (Instytut Odlewnictwa). 5. Wpływ Nb na strukturę i właściwości stali szybkotnącej z Ni – Małgorzata Grudzień, Jerzy Pacyna, Zenon Pirowski, Krzysztof Jaśkowiec (Instytut Odlewnictwa). 6. Wykorzystanie metod Rapid Prototyping w procesie formowania w rdzeniach przy wytwarzaniu serii odlewów prototypowych wahaczy pojazdu specjalnego – Krzysztof Wańczyk, Piotr Kowalski, Andrzej Gil, Sebastian Dziedzic (Instytut Odlewnictwa). 6 października odbyła się sesja posterowa, podczas której zaprezentowano 9 posterów: 1. Emilia Wildhirt, Jarosław Jadwiga Kamińska, Michał Metody badań powłok ch stosowanych na formy

Jakubski, Angrecki: ochronnyi rdzenie

odlewnicze. 2. Zenon Pirowski, Krzysztof Jaśkowiec, Waldemar Uhl, Małgorzata Grudzień, Robert Purgert: Rola węgla, tytanu i aluminium w procesie umacniania nadstopu Haynes 282. 3. Izabela Krzak, Adam Tchórz, Zenon Pirowski, Krzysztof Jaśkowiec, Małgorzata Grudzień, Robert Purgert: Tomograficzna ocena jakości odlewów ze stopu H282. 4. Zenon Pirowski, Krzysztof Jaśkowiec, Waldemar Uhl, Małgorzata Grudzień: Zastosowanie stopu H282 na odlewy kształtowe – próba konwersji technologicznej. 5. Małgorzata Grudzień, Rafał Cygan, Łukasz Rakoczy, Zenon Pirowski, Krzysztof Jaśkowiec: Wpływ oddziaływania nanocząstek kobaltu na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne nadstopu niklu Inconel 713C. 6. Dorota Wilk-Kołodziejczyk, Adam Kowalski, Krzysztof Jaśkowiec, Zenon Pirowski, Adam Bitka: Wpływ dodatków miedzi i niklu na wydłużenie odlewów z żeliwa ADI. 7. Marek Gościański, Zenon Pirowski, Jan Szczepaniak, Tadeusz Pawłowski: Wdrażanie nowych technologii i materiałów na części maszyn i urządzeń rolniczych w aspekcie zwiększenia ich jakości i trwałości eksploatacyjnej. 8. Maciej Dyzia, Anna J. Dolata: Odlewy aluminiowe z lokalnym zbrojeniem do pracy w warunkach tarcia. 9. Jadwiga Kamińska, Zbigniew Stefański, Ewa Basińska, Michał Angrecki: Porównanie zawartości tlenu, azotu i wodoru w odlewach wykonanych z żeliwa sferoidalnego oraz ich wpływ na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne. Konferencji towarzyszyły dyskusje dotyczące tematyki przedstawianych referatów oraz problemów związanych z procesem wytwarzania odlewów. Na zakończenie konferencji padło wiele podziękowań pod adresem autorów referatów, prelegentów, organizatorów oraz wszystkich uczestników.

65


Odlewnictwo Współczesne

66


Odlewnictwo Współczesne

Instytut Odlewnictwa Foundry Research Institute

NowoczesNe

t w o r z y wa o d l e w N i c z e

p r z e z N a c z o N e d o p r a c y w t r u d N yc h wa r u N k a c h e k s p lo ata c yj N yc h

4–6

pa ź d z i e r N i k a

2017, z a k o pa N e

Nowoczesne stopy odlewnicze i ich zastosowanie Konstruowanie odlewów Projektowanie procesów odlewniczych

67


Odlewnictwo Współczesne

II Konferencja Naukowa z okazji Dnia Odlewnika 2017 w Instytucie Odlewnictwa 24 listopada 2017 r. w Instytucie Odlewnictwa odbyła się II Konferencja Naukowa z okazji Dnia Odlewnika 2017. Nad prawidłowym przebiegiem merytorycznym konferencji czuwał Komitet Naukowy, w skład którego weszli: • prof. dr hab. inż. Jerzy Józef Sobczak • prof. dr hab. inż. Andrzej Baliński • prof. dr hab. inż. Stanisława Kluska-Nawarecka • prof. dr hab. inż. Natalia Sobczak • dr hab. inż. Zenon Pirowski, prof. IOd • dr hab. inż. Edward Czekaj, prof. IOd • dr hab. inż. Marzanna Książek, prof. IOd. Konferencja była realizowana w dwóch częściach: sesja referatowa oraz sesja posterowa. Konferencję poprowadziła dr inż. Jadwiga Kamińska, przewodnicząca Koła Zakładowego STOP przy Instytucie Odlewnictwa i PIO Specodlew, która powitała uczestników i autorów referatów. Sesję naukową otworzył prof. Jerzy J. Sobczak, który serdecznie powitał uczestników konferencji. Życzenia zgromadzonym złożył również Prezes Stowarzyszenia Technicznego Odlewników Polskich, Pan mgr inż. Tadeusz Franaszek. Przewodniczącymi sesji referatowej byli prof. dr hab. inż. Natalia Sobczak, dr inż. Dorota Wilk-Kołodziejczyk oraz prof. dr hab. inż. Andrzej Baliński. W sesji wygłoszone zostały następujące referaty: 1. Grzejnictwo indukcyjne w zastosowaniu do odlewnictwa i termicznej obróbki metali – wdrożone technologie przez firmę ELKON – Zdzisław Konopka, ELKON sp. z o.o. 2. Podstawy syntezy stopów – pojęcia podstawowe – Jerzy Józef Sobczak, Instytut Odlewnictwa. 3. Dobór materiałów ogniotrwałych w wysokotemperaturowych systemach

68

cieplnego magazynowania i konwersji energii – Wojciech Polkowski, Natalia Sobczak, Instytut Odlewnictwa. 4. Nanokompozyty hybrydowe na bazie żywic utwardzanych chemicznie, do zastosowań w technologii mas formierskich – Angelika Kmita, Agnieszka Roczniak, Wydział Odlewnictwa AGH. Drugą część konferencji stanowiła sesja posterowa, w ramach której zaprezentowano 10 posterów. Sesje zakończyła bardzo ciekawa merytorycznie i ożywiona dyskusja.


Odlewnictwo Współczesne

69


Odlewnictwo Współczesne

SZKOLENIA Szkolenia z zakresu badań metalograficznych stopów odlewniczych W dniach 19 i 20 października 2017 roku w Instytucie Odlewnictwa odbyły się dwa szkolenia z zakresu badań metalograficznych stopów odlewniczych. Prowadzącymi wykłady były dr hab. inż. Małgorzata Warmuzek, prof. IOd oraz dr inż. Adelajda Polkowska. 19 października tematem szkolenia była „Analiza i interpretacja obrazów mikroskopowych mikrostruktury stopów metali nieżelaznych”, natomiast 20 października „Analiza i interpretacja obrazów mikroskopowych mikrostruktury stopów żelaza” Szkolenia miały na celu rozwiązywanie problemów kontroli jakości i warunków odbioru stopów odlewniczych i odlewów, z wykorzystaniem badań mikrostrukturalnych. Zakres mował:

tematyczny

szkoleń

obej-

1. Techniki preparatyki próbek ze stopów metali nieżelaznych do badań metalograficznych, praktyczne aspekty wyboru i stosowania nowoczesnych materiałów polerskich do przygotowania zgładów metalograficznych. 2. Obserwacje mikroskopowe zgładów metalograficznych – podstawy analizy obrazu mikroskopowego. 3. Znormalizowane metody opisu, klasyfikacji i oceny mikrostruktury wg norm w aspekcie kontroli jakości i warunków technicznych odbioru odlewów. Szkolenia były podzielone na część teoretyczną oraz praktyczną, w czasie której uczestnicy prowadzili badania na mikroskopie, również z wykorzystaniem własnych próbek do badań. Wszyscy kursanci otrzymali certyfikaty uczestnictwa w szkoleniu oraz materiały szkoleniowe.

70


Odlewnictwo Współczesne

19 PAŹDZIERNIKA

20 PAŹDZIERNIKA

71


Odlewnictwo Współczesne

Szkolenie pt. „Analiza i interpretacja obrazów mikroskopowych mikrostruktury stopów metali nieżelaznych” W dniu 7 listopada 2017 roku w Instytucie Odlewnictwa odbyło się kolejne szkolenie z zakresu badań metalograficznych stopów odlewniczych pt. „Analiza i interpretacja obrazów mikroskopowych mikrostruktury stopów metali nieżelaznych”. Wykłady prowadzili dr hab. inż. Małgorzata Warmuzek, prof. IOd, dr inż. Adelajda Polkowska oraz mgr inż. Łukasz Boroń. Tematyka szkolenia obejmowała: 1. Techniki preparatyki próbek ze stopów metali nieżelaznych do badań metalograficznych, praktyczne aspekty wyboru i stosowania nowoczesnych materiałów polerskich do przygotowania zgładów metalograficznych. 2. Obserwacje mikroskopowe zgładów metalograficznych – podstawy analizy obrazu mikroskopowego. 3. Znormalizowane metody opisu, klasyfikacji i oceny mikrostruktury wg norm w aspekcie kontroli jakości i warunków technicznych odbioru odlewów. Kurs był podzielony na część teoretyczną oraz praktyczną, w czasie której uczestnicy prowadzili badania na mikroskopie, również z wykorzystaniem własnych próbek do badań. Wszyscy kursanci otrzymali certyfikaty uczestnictwa w szkoleniu oraz materiały szkoleniowe.

72


Odlewnictwo Współczesne

Szkolenie pt. „Ogólne wiadomości o zastosowaniu i krystalizacji rozdrabniaczy ziarna AlTi, AlTiB, AlB. Skład fazowy i mikrostrukturalny. Badania metalograficzne” W dniu 23 listopada 2017 roku w Laboratorium Badań Struktury i Właściwości Instytutu Odlewnictwa w Krakowie odbyło się szkolenie z zakresu badań metalograficznych stopów odlewniczych pt. „Ogólne wiadomości o zastosowaniu i krystalizacji rozdrabniaczy ziarna AlTi, AlTiB, AlB. Skład fazowy i mikrostrukturalny. Badania metalograficzne”. Wykłady prowadzili dr hab. inż. Małgorzata Warmuzek, prof. IOd, dr inż. Adelajda Polkowska oraz mgr inż. Łukasz Boroń. Tematyka szkolenia obejmowała: 1. Podstawowe informacje o procesach modyfikacji mikrostruktury stopów Al. 2. Charakterystyka modyfikatorów na bazie Al3Ti oraz AlB2 – kryteria technologiczne oraz materiałowe. 3. Charakterystyka mikrostruktury modyfikatorów na bazie Al3Ti oraz AlB2. Szkolenia były podzielone na część teoretyczną oraz praktyczną, w czasie której uczestnicy prowadzili badania na mikroskopie, również z wykorzystaniem własnych próbek do badań. Wszyscy kursanci otrzymali certyfikaty uczestnictwa w szkoleniu oraz materiały szkoleniowe.

73


Publikacje

Wydawnictwa: Zenon Pirowski: KOMPENDIUM WIEDZY O 269 STOPACH NIKLU. PODSTAWOWE DANE MATERIAŁOWE

ISBN 978-83-9444902-7-0

Niniejsze opracowanie jest zbiorem podstawowych informacji o danych materiałowych wielu stopów niklu przeznaczonym do praktycznego wykorzystywania przez konstruktorów, producentów i użytkowników elementów wytwarzanych z tych stopów. Zbiór ten jest uzupełnieniem monografii pt. „Stopy niklu jako nowoczesne tworzywo odlewnicze do pracy w ekstremalnych warunkach eksploatacji”, będącej efektem wieloletniej współpracy Instytutu Odlewnictwa w Krakowie z Energy Industries of Ohio, USA. Samo „Kompendium wiedzy” powstało w wyniku realizacji przez Instytut Odlewnictwa projektu pt. „Konwersja technologiczna stopów niklu pracujących w ekstremalnych warunkach” w ramach Konkursu TANGO 2, nr umowy: TANGO 2/340100/NCBR/2017.


75


Turn static files into dynamic content formats.

Create a flipbook
Issuu converts static files into: digital portfolios, online yearbooks, online catalogs, digital photo albums and more. Sign up and create your flipbook.