Slevarenstvi rocnik lxiv 2016 03 04 by INA SPORT spol. s r.o.

SLÉVÁRENSTVÍ č. 3– 4/ 2016

3–4/2016

Přinášíme dlouhodobou záruku rentability

Jsme pyšní na své dědictví, které vám umožňuje profitovat z bohatství odborných znalostí již více než sedm desetiletí. Během této doby jsme podporovali průmyslový rozvoj po celém světě, výsledkem čehož je specializovaný tým, strategicky rozmístěný napříč celou zeměkoulí. Dnes neexistuje mnoho výzev, kterých bychom nedosáhli nebo je nevyřešili. Takže pokud potřebujete naši podporu, buďte si jisti, že se můžete těšit na okamžitou a efektivní odezvu ze strany zkušených slévárenských profesionálů ať jste kdekoli po celém světě. Využijte svůj skutečný potenciál: Foseco. Přidej se k nám.

+ Partnerství + Globální Technologie – Lokálně Dodávané + Kreativní, Novátorská řešení + Odborné poradenství + Spolehlivost + Vůdčí odborné postavení Telefon: +420 595 221 412 Fax: +420 595 221 417 www.foseco.cz

Odlitky ze slitin neželezných kovů

Foseco. Přidej se k nám.

Navštivte nás na veletrhu FOND-EX Brno, 3.10. – 7.10.2016

www.ask-chemicals.com

SPRÁVNÁ ROZHODNUTÍ !

Odlévání je složitý výrobní proces, který zahrnuje mnoho kritických proměnných. Kombinace simulace slévárenského procesu a Vašich technických znalostí i zkušeností vede k rozhodnutím, která odhalí správná řešení již v předvýrobní etapě. V současnosti je nezbytné kontrolovat a systematicky optimalizovat všechny výrobní procesy a parametry, aby bylo dosaženo vysoké stability výroby. MAGMA GmbH K Vinici 1256 53002, Pardubice Czech Republic +420 773 154 664 p.kotas@magmasoft.cz www.magmasoft.de

ZICI LE GY N A P O O K E M Á D E L MY H

O LOo G T E C rHg N tlakovéh lití metalu

POPIS PRÁCE ●

● ● ●

spolupráce na přípravě konceptu licích forem a ostřihovacích řezů, vzorkování licích forem a ostřihovacích řezů, optimalizace procesu lití i následných procesů, zavádění a ověřování nových technologií.

POŽADUJEME vzdělání

VŠ/SŠ technického směru (nejlépe slévárenství či metalurgie)

znalost ●

●

● ●

teorie tlakového lití, návazných procesů a metalurgie slitin hliníku, provozu a seřizování tlakových licích strojů a jejich periferií, funkce a konstrukce tlakových či nízkotlakých forem, angličtiny výhodou.

zkušenosti ● ● ●

s metalurgií slitin hliníku, s vývojem strojírenských součástí výhodou, s technologií tlakového či nízkotlakého lití výhodou.

dvě století zkušeností

schopnost ● ● ●

samostatné práce, učit se novým metodám a rozvíjet je, plánovat, provádět či vést a vyhodnocovat experimenty.

NABÍZÍME ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

●

možnost kariérního postupu, práci se špičkovou technologií, možnost podílet se na vývojových projektech, jazykové kurzy a další vzdělávání, zajímavé finanční ohodnocení, výplatu pravidelně a včas, pět týdnů dovolené, příspěvek na dopravu (od vzdálenosti 15 km), telefonování za zvýhodněný tarif, závodního lékaře v areálu firmy, závodní jídelnu a příspěvek na stravování, příspěvek na pojištění odpovědnosti za škody (po odpracování 12 měsíců), věrnostní odměny.

JSME RODINNÁ FIRMA S DLOUHOLETOU TRADICÍ. NAŠE TLAKOVÁ SLÉVÁRNA POSKYTUJE ZÁKAZNÍKŮM KOMPLETNÍ ŘEŠENÍ JEJICH POTŘEB, OD VÝVOJE DÍLŮ, PŘES KONSTRUKCI A VÝROBU NÁŘADÍ, AŽ PO VÝROBU ODLITKŮ Z HLINÍKOVÝCH SLITIN A JEJICH MECHANICKÉ OPRACOVÁNÍ. HITEM NAŠÍ SLÉVÁRNY JE NOVÁ TECHNOLOGIE POLOTUHÉHO LITÍ METODOU SEED – RHEOCASTING. SLÉVÁRENSTVÍ MÁ STÁLE VELKOU BUDOUCNOST A MNOHO NEPROZKOUMANÝCH ODVĚTVÍ, A NÁS BAVÍ JE OBJEVOVAT...

hrdě a se ctí pokračujeme v tradici

DALŠÍ VOLNÁ MÍSTA

Obsluha CNC Nástrojař Obsluha průmyslových zařízení Pracovník balení Trenér odborné výchovy Manipulační dělník Kontrola CSL Provozní zámečník Elektronik Brusič

V případě zájmu nás kontaktujte se svým životopisem.

lení Personální oddě KOV a. s. KOVOLIS HEDVI ce 8 43 Třemošni Hedvikov 1, 53 1 217 vá, tel.: 773 77 Zuzana Pošíko cz volis-hedvikov. z.posikova@ko

www.kovolis-hedvikov.cz

Časopis Slévárenství získal osvědčení o zápisu ochranné známky. Dne 28. 11. 2014 byl Radou pro vědu, výzkum a inovace zařazen do aktualizovaného seznamu recenzovaných neimpaktovaných periodik vydávaných v ČR (www.vyzkum.cz). Odborné články jsou posuzovány dvěma recenzenty. Recenzní posudky jsou uloženy v redakci. Časopis a všechny v něm obsažené příspěvky a obrázky jsou chráněny autorským právem. S výjimkou případů, které zákon připouští, je využití bez svolení vydavatele trestné. Vydavatel není dle zákona č. 46/2000 Sb. § 5 zodpovědný za obsah reklam. Firemní materiály nejsou lektorovány. Texty reklam nejsou bez vyžádání zadavatele korigovány. SDO.

časopis pro slévárenský průmysl foundry industry journal

r o č n í k L X I V . 2016 . č ís l o 3 – 4

Vydávání časopisu se řídí zásadami publikační etiky. Časopis je registrován v Ulrich’s International Periodicals Directory. ISSN 0037-6825 Číslo povolení Ministerstva kultury ČR – registrační značka – MK ČR E 4361

tematické zaměření: odlitky ze slitin neželezných kovů topic: castings from non-ferrous metals odborný garant | exper t guarantee | Ing. Ivo L ána, Ph.D.

Vydává © Svaz sléváren České republiky IČ 44990863

obsah

Redakce / editorial office: CZ 616 00 Brno, Technická 2896/2 tel.: +420 541 142 664, +420 541 142 665 redakce@svazslevaren.cz slevarenstvi@svazslevaren.cz www.slevarenstvi.svazslevaren.cz

ÚVODNÍ SLOVO l Introductory word 81

L ÁNA, I.

ODLITKY ZE SLITIN NEŽELEZNÝCH KOVŮ Castings from non-ferrous metals 82

B RY K S Í S T U N OVÁ , B . – H E N Z L , D.

Slitiny hliníku pro písty spalovacích motorů a kompresorů Aluminium alloys for combustion engines and compressors pistons Předplatné l subscription Rozšiřuje Svaz sléváren ČR. Informace o předplatném podá a objednávky přijímá redakce. Cena čísla 80 Kč. Roční předplatné 480 Kč (fyzické osoby) + DPH + poštovné + balné. Cena čísla 130 Kč. Roční předplatné 780 Kč (podniky) + DPH + poštovné + balné. Objednávky do zahraničí vyřizuje redakce. Předplatitelé ze Slovenska si mohou časopis objednat na adrese: SUWECO, spol. s r. o., Klečákova 347, 180 21 Praha, tel.: +420 242 459 202, 242 459 203, suweco@suweco.cz. Subscription fee in Europe: 80 EUR (incl. postage). Subscription fee in other countries: 140 USD or 90 EUR (incl. postage) Vychází 6krát ročně l 6 issues a year Číslo 3–4 vyšlo 28. 4. 2016.

Problematika odlévání drobných dílů pro hudební průmysl 93

Ž I H A LOVÁ , M . – B O L I B R U CH OVÁ , D.

Vplyv pridávania korektorov železa na kryštalizáciu zliatiny AlSi10MgMn so zvýšeným obsahom železa Influence of adding the iron correctors on crystallization of the AlSi10MgMn alloy with increased iron content

Do sazby 17. 3. 2016, do tisku 15. 4. 2016 Náklad 500 ks Inzerci vyřizuje redakce

redaktorka l editor Mgr. Milada Písaříková

B R I CÍ N , D. – K Ř Í Ž , A . – H Á L A , M . Problematic of casting of small parts for music industry

Sazba a tisk l typeset and printed by Reprocentrum, a. s., Bezručova 29 CZ 678 01 Blansko, tel.: +420 516 412 510 rybkova@reprocentrum.cz

vedoucí redaktorka l editor-in-chief Mgr. Helena Šebestová

P O D P R O CK Á , R . – M A L I K , J . – B O L I B R U CH OVÁ , D.

PŘEHLEDOVÉ RECENZOVANÉ ČLÁNKY Overview peer-reviewed articles 97

P TÁČEK , J .

Modifikace slitin hliník-křemík očima literatury Modification of aluminium-silicium alloys through the eyes of literature

jazyková spolupráce l language collaboration Edita Bělehradová Mgr. František Urbánek redakční rada l advisory board prof. Ing. Dana Bolibruchová, Ph.D. Ing. Jan Čech, Ph.D. Ing. Martin Dulava, Ph.D. prof. Ing. Tomáš Elbel, CSc. Ing. Štefan Eperješi, CSc. Ing. Jiří Fošum Ing. Josef Hlavinka prof. Ing. Milan Horáček, CSc. Mgr. Ivan Hostaša Ing. Jaroslav Chrást, CSc. prof. Ing. Petr Jelínek, CSc., dr. h. c. Richard Jírek Ing. Václav Kaňa, Ph.D. Ing. Radovan Koplík, CSc. doc. Ing. Antonín Mores, CSc. prof. Ing. Iva Nová, CSc. Ing. Radan Potácel doc. Ing. Jaromír Roučka, CSc. prof. Ing. Karel Rusín, DrSc. prof. Ing. Augustin Sládek, Ph.D. prof. Ing. Karel Stránský, DrSc. Ing. František Střítecký doc. Ing. Jaroslav Šenberger, CSc. Ing. Jan Šlajs Ing. Ladislav Tomek Ing. Zdeněk Vladár, předseda

Finální obrobek litého pístu (s. 85)

Blok motoru Ford (s. 133)

SLÉVÁRENSTVÍ č. 3– 4/ 2016

5 – 6 / 2016 | v š e o b e cn é z am ě ř e ní | g e n e ral to p i c num b e r

3–4/2016

Přinášíme dlouhodobou záruku rentability

Fig. 1.

Obr. 3. Fig. 3.

Obr. 12. Finální obrobek litého pístu Fig. 12. A final workpiece of the cast piston

Fig. 8.

Mikropórovitost (řediny až kombinované póry) ve slitině AlSi12CuNiMg, pův. zvětšení 50× Microporosity (shrinkage porosity to combined pores) in the AlSi12CuNiMg alloy, original magnification 50×

Obr. 5.

Porovnání pórovitosti u odlitků s různou vzájemnou vzdáleností Comparison of porosity in castings with varying mutual distances

Fig. 5.

Z ávě r Pístové slitiny tvoří specifickou skupinu ve velké rodině slévárenských slitin hliníku. Zároveň vyžadují specifický přístup z pohledu metalurgie, technologie odlévání a tepelného zpra-

[1] [2] [3]

[4]

Země Brazílie Čína

LLG 3 392 723

LKG 1 665 132

23 900 000 13 600 000

Finsko

35 854

Francie

3 043 260A

83 183 –

slitiny neželezných kovy

ocel

–

1 353 683

1 979 169

640 000

9 500 000

35 284 000

– –

celkem 8 390 707 82 924 000

85 929

–

300 951 5 911 260

–

18 000 000

–

4 410 000

7 123 600

4 197 000

177 000

1 166 000

10 002 000

19 366 000

–

630 000

Německo

5 410 522A 63 200 54 784

– 89 800 128 169 –

– – –

–

4 544 771

32 700

808 000

2 749 920

1 150 000

50 000

500 000

2 230 000

4 880 000

336 000

99 000

1 653 000

2 384 500

5 432 500

USA

4 447 150

6 119 880

CELKEM

50 307 713 27 369 164

–

994 000

429 300

154 200

7 953 600

12 114 810

30 789 640

1 120 200

22 737 329

77 027 054

198 609 372

Production Shipment Trends (metric tons) Country

Fig. 6.

Povrchová pórovitostí v odlitcích způsobená vzájemnou interakcí mezi materiálem formy a odlévaným kovem Surface porosity in castings caused by mutual interaction between the mould material and the cast metal

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

* 2013 Results ** 2011 Results

The worldwide market expanded in 2014, but plotting this year’s data against the total production figures from 2013 and 2009 can highlight specific trends. Global changes over the course of the last year can be seen in the world map on these pages. Countries in red experienced a decrease in total casting production, with the degree of loss shown by various shades of red. Similarly, blue signifies a nation’s market expanded in 2014 when compared to the previous year. Asian and North American markets grew modestly, with the U.S., China, India and Russia reporting growth rates below 5%. Curiously,

Odlitek olejové vany Porsche

2013 Total

+/-% 2014 vs. 2013 0.4 7.2 40.7 -10.9 5.2 3.8 -16.7 1.9 -1.3 -9.6 -1.1 1.2 8.1 2.2 2.7 2.7 -22.0 5.7 -16.4 12.6 5.2 2.4 -35.9 -19.2 3.1 2.7 -7.5 -5.1 14.0 13.4 14.3 3.8 1.6 2.3

2009 Total 243,468 79,812 16,669 2,296,916 735,105 35,300,000 53,797 270,961 87,604 75,741 1,736,704 3,901,665 132,303 7,443,200 1,668,802 4,385,998 2,135,000 1,485,324 72,535 770,000 127,043 89,894 4,200,000 89,145 140,494 493,222 902,078 194,600 68,134 914,683 304,100 1,030,500 1,000,000 389,900 7,408,281 80,343,266

Obr. 2.

Dávkovací pec firmy Krown

Obr. 9.

Blok motoru Ford

+/-% 2014 vs. 2009 30.6 -3.2 93.8 19.2 0.9 30.9 22.3 53.6 -5.4 -7.2 -0.4 34.5 47.0 34.6 21.3 26.3 23.2 11.2 -35.7 37.4 23.2 20.6 0 -37.8 41.2 -22.9 26.6 34.2 -3.7 44.2 4.0 69.8 56.0 28.8 61.9 30.9

Dnes neexistuje mnoho výzev, kterých bychom nedosáhli nebo je nevyřešili. Takže pokud potřebujete naši podporu, buďte si jisti, že se můžete těšit na okamžitou a efektivní odezvu ze strany zkušených slévárenských profesionálů ať jste kdekoli po celém světě. Note: The total production may differ from aggregate of national totals because countries with only one reported year were excluded.

Obr. 6. Expozice firmy StrikoWestofen Využijte svůj skutečný potenciál: Foseco. Přidej GmbH se k nám.

Brazil’s market experienced a significant drop in production, making it the only BRICS country to report diminished production. The European market proved especially varied in its growth rates. Established markets generally experienced slight growth or contraction, while nations in the east and southeast proved much more volatile. Croatia, Serbia and Slovenia had difficult years, while Ukraine and Turkey were among the world’s leaders in growth rate. Another notable trend was the difficult years for northern Europe, with Norway, Sweden, Finland and Denmark all

30 | MODERN CASTING December 2015výroby odlitků v letech 2013–2014 Obr. 2. Celosvětový vývoj

Obr. 8.

Jsme pyšní na své dědictví, které vám umožňuje profitovat z bohatství odborných + Partnerství znalostí již více než sedm desetiletí. Během této doby jsme podporovali průmyslový hořčíkových odlitků Obr. 3. Udržovací pec firmy MELTEC GmbH Obr. 7. Odlitek převodové skříně Iveco Globální Technologie – Lokálně Dodávané rozvoj po celém světě, výsledkem čehož je specializovaný tým, strategicky rozmístěný Obr. 10.+Soubor napříč celou zeměkoulí. + Kreativní, Novátorská řešení

Metalcasting Trends

Řešení problematiky ředin a staženin v odlitcích bylo navrženo za pomoci simulačního programu ProCAST. Tento software, stejně jako jemu podobné, získává ve slévárenských procesech stále větší uplatnění. Díky nim je možné rychle navrhnout konstrukci odlitku bez nutnosti zkušebních taveb, s možností odzkoušet v krátkém časovém intervalu více možných variant řešení, což ve svém důsledku vede ke značným úsporám v provoze. Program ProCAST využívá k nalezení míst s pórovitostí modul shrinkage porosity, který díky vloženým matematickým modelům dokáže na základě znalosti proměnných faktorů (chování tekutého kovu během tuhnutí, teploty a tlaku během lití

Odplyňovací zařízení firmy Foseco

Foseco. Přidej se k nám.

růst mezi 5–9,9 % růst o více než 10 %

Protože odlitky s odkrytými podpovrchovými vadami by omezily prodejnost dechového nástroje, bylo nutné odlitky s vadami na povrchu a v jeho těsné blízkosti odstranit již během výroby.

Obr. 6.

2014 Total

Austria 317,954 316,795 Belgium 77,242 72,046 Bosnia & Herzegovina 32,310 22,956 Brazil 2,737,200 3,071,400 Canada 741,757 705,037 China 46,200,000 44,500,000 Croatia 65,808 79,011 Czech Republic 416,206 408,358 Denmark 82,857 83,935 Finland 70,320 77,800 France 1,729,405 1,748,166 Germany 5,246,557 5,186,727 Hungary 194,516 179,905 India 10,021,000 9,810,000 Italy 2,024,851 1,970,968 Japan* 5,538,037 Korea 2,630,900 2,562,000 Mexico** 1,651,679 Norway 46,630 59,763 Pakistan 232,500 220,000 Poland 1,058,300 1,266,100 Portugal 156,455 138,927 Romania 108,368 103,038 Russia 4,200,000 4,100,000 Serbia 55,457 86,497 Slovenia 198,353 245,571 South Africa 380,300 375,000 Spain 1,141,741 1,112,045 Sweden 261,078 282,200 Switzerland* 65,617 69,113 Taiwan 1,319,221 1,157,550 Thailand* 316,400 Turkey 1,750,000 1,543,000 Ukraine 1,560,000 1,365,000 U.K. 502,332 483,750 U.S. 11,997,430 11,807,000 TOTAL 105,174,781 102,780,514

China, Japan and Korea posted upticks in total production.

N av r h ova n á ř e š e n í

a staženin z objemu odlitků. Nejdůležitější bylo jejich odstranění z těsné blízkosti povrchu, protože během dalšího zpracování odlitku omíláním nebo broušením docházelo k jejich odkrývání. Takto odkryté vady nebylo možné v dalších fázích výroby zakrýt a to ani při finální povrchové úpravě povrchu odlitků povlakováním.

Obr. 5.

všechny slitiny železných kovů

pokles o méně než 5 %

Recenzenti / Peer-reviewers: Ing. Ivo Lána, Ph.D. prof. Ing. Dana Bolibruchová, PhD.

Modely pro technologii rapid prototyping

1 417 911

Tvar odlitku (a) a místo s pórovitostí (b); výsledky simulačních výpočtů: pro dva zářezy (c), pro jeden zářez o stejné dosazovací schopnosti (d) The casting shape (a) and the place with porosity (b); results of simulation calculations: for two ingates (c), for one ingate of the same feeding capability (d)

Obr. 4.

494 289

–

950 000 960 000

–

Expozice českých firem na veletrhu EUROGUSS

243 300

258 274

508 482 1 512 620

Ukrajina

Obr. 1.

9 955 294

57 600

53 061

Rakousko Španělsko Turecko

–

2 868 000

–

3 824 000

Maďarsko

Portugalsko

–

95 985

– 2 713 600A

Japonsko

Norsko

–

temperovaná litina

Indie Itálie

růst o méně než 5 %

Fig. 4.

Metals Handbook : Volume 15 Casting. Ninth edition. Ohio: ASM International, 1988. 937 s. ISBN 0-87170-007-7. ROUČKA, J.: Metalurgie neželezných slitin. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2004. 148 s. ISBN 80-214-2790-6. Metals Handbook: Volume 7 Atlas of Microstructures of Industrial Alloys. Eigth edition. Ohio: ASM International, 1972. 366 s. ISBN 0-87170-007-7. ČSN EN 1706 (42 1433). Hliník a slitiny hliníku – Odlitky – Chemické složení a mechanické vlastnosti. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, 2010. 28 s.

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

Tab. III. Dodávky odlitků [tis. USD]

pokles o více než 10 %

cování včetně dalších souvisejících procesních činností, jako je konstrukce pístů, kokily nebo třeba tepelné zpracování, obrábění a povrchové úpravy. To se také odráží na počtu výrobců litých pístů (obr. 12) v ČR, kteří by se dali spočítat na prstech jedné ruky, přičemž pouze dva hráči jsou významní z pohledu objemu produkce. L i t e ra t u ra

Porovnání výsledků simulačních výpočtů u slitin s různou vzdáleností od eutektického bodu Comparison of the result of simulation calculations for alloys, with varying distances from the eutectic point

Evropský trh prokázal různorodost tempa růstu v jednotlivých zemích. Země se zavedenými trhy obecně vykazovaly mírný růst nebo pokles, zatímco země na východě a jihovýchodě byly v tomto směru mnohem více nestabilní. Chorvatsko, Srbsko a Slovinsko zažívaly těžká léta, zatímco Ukrajina a Turecko se zařadily, co se tempa růstu týče, mezi světové lídry. Dalším význačným trendem byla těžká léta pro severní Evropu, kdy Norsko, Švédsko a Dánsko hlásily ztráty v celkové produkci. Zatímco výsledky jednotlivých zemí se mohou rok od roku měnit, celý svět se zdá být docela silný a stabilní v porovnání s přehledem výroby odlitků za rok 2009. Ze sloupců vpravo tab. IV je zřejmé, že slévárenský trh byl v roce 2009 stále ovlivněn recesí. Většina zemí světa,

pokles mezi 5–9,9 %

Obr. 4.

Obr. 8.

Řediny nalezené v objemu odlitků pomocí elektronové mikroskopie Shrinkage porosity found in the casting volume using electron microscopy

December 2015 MODERN CASTING

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

Telefon: +420 595 221 412 Fax: +420 595 221 417 www.foseco.cz

| 31 Obr. 11. Odlitky určené pro nákladní automobily

131

+ Odborné poradenství + Spolehlivost + Vůdčí odborné postavení

Obr. 12. Odlitky určené pro osobní automobily

reporting losses in total production. While nations’ fortunes can change from year to year, the global market as a whole looks quite strong when compared to the census of world casting production for 2009. Listed on the right columns of the above chart, the metalcasting market of five years ago was one still in shock from recession. Much of the world, both developing and mature countries, have experienced encouraging growth in the past half-decade. Worldwide output has increased by more than 30%, exceeding totals from before the economically turbulent times.

Navštivte nás na veletrhu FOND-EX Brno, 3.10. – 7.10.2016

www.ask-chemicals.com

Obr. 13. Odlitky bloků motorů

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

133

CAD_ASK_Bremsscheibe_210x297_CZ_FOND-EX.indd 1

133

Z PRAXE | Articles oriented to practice 102

Odlitky ze slitin neželezných kovů

Obr. 10. Nevyhovující struktura odlitku ze slitiny AlSi25CuNiMg – nesprávně naočkován primární křemík (1 – primární krystal křemíku s nevyhovující velikostí, 2 – nežádoucí shluk primárních krystalů křemíku, 3 – dendrity primární fáze α(Al), 4 – eutektikum), pův. zvětšení 100× Fig. 10. Inconvenient structure of a casting of the AlSi25CuNiMg alloy—incorrectly inoculated primary silicium (1—primary crystal of silicium of inconvenient size, 2—undesirable cluster of primary silicium crystals, 3—dendrites of primary phase α(Al), 4—eutecticum), original magnification 100×

Obr. 11. Mikrobrok obalený oxidickou vrstvou ve slitině AlSi12CuNiMg, pův. zvětšení 25× Fig. 11. Micro cold shot coated by oxidic layer in the AlSi12CuNiMg alloy, original magnification 25×

Obr. 2. Fig. 2.

S L É VÁ R EN SK É V EL E T R H Y

Zavalené oxidické blány ve slitině AlSi25CuNiMg, pův. zvětšení 200× Coldshut oxidic films in the AlSi25CuNiMg alloy, original magnification 200×

Fig. 9.

Shluk pórů a vměstků v okolí dutiny staženinového charakteru, pův. zvětšení 200× A cluster of pores and inclusions in the vicinity of the cavity of a shrinkage character, original magnification 200×

Stromečky s různými typy odlitků – po očištění od zbytků formovací směsi tryskáním Clusters with different casting types —after cleaning from the moulding mixture remnants by blasting

S L É VÁ R EN SK Á V Ý RO BA V Z A H R A N I ČÍ

Obr. 7. Fig. 7.

Obr. 9.

Obr. 1.

O D L I T K Y Z E SL I T I N N E Ž EL E Z N ÝCH KOV Ů

Fig. 6.

Vodíkový pór ve struktuře pístu ze slitiny AlSi25CuNiMg, pův. zvětšení 100× A hydrogen pore in the piston structure of the AlSi25CuNiMg alloy, original magnification 100×

S l é v á r e n s k á v ý r o b a v z a h ra n i č í

O D L I T K Y Z E SL I T I N N E Ž EL E Z N ÝCH KOV Ů

Obr. 6.

B . B r y k s í St u n o v á – D. H e n z l

LU Ň Á K , M . – H O R K Ý, K .

N-tým aneb tvorba komplexního katalogu vad hliníkových odlitků N-team or creating a complex catalogue of defects of aluminium castings

FIREMNÍ PREZENTACE | Presentations of companies

in ze r c e

S l i t i ny h l i n í ku p r o p í s t y s p a l o v a c í c h m o to r ů a ko m p r e s o r ů

15.02.2016 19:24:33

OBÁLKA Cover ASK Chemicals Czech, s. r. o., Brno MAGMA GmbH, Pardubice CIPRES FILTR BRNO, s. r. o. FOSECO, Ostrava

105

PEP SET – účinný pojivový systém nezatěžující životní prostředí – zkušenosti ze slévárny Al slitin (ASK Chemicals, s. r. o., Brno)

108

Poctivé pracovní oděvy s dlouhou životností pro náročný průmysl (Altreva, spol. s r. o., Třebíč)

110

Co musí slévárny vědět o 3D tisku (MCAE Systems, s. r. o., Kuřim)

109

112

MORGAN MMS představuje nový kelímek Z2e2 | Měřitelná úspora energie, zvýšená efektivita a životnost (LANIK, s. r. o., Boskovice)

Altreva, spol. s r. o., Třebíč

117

Eurovision, a. s., Brno

115

Chem-Trend GmbH, Maisach/Gernlinden, Německo

KOVOLIS HEDVIKOV, a. s.

113

LANIK, s. r. o., Boskovice

111

MCAE Systems, s. r. o., Kuřim

116

Messer Technogas, s. r. o., Praha

Veletrhy Brno, a. s.

114

Mazání minimálním množstvím maziva snižuje náklady, zlepšuje ochranu životního prostředí a bezpečnost práce | Díky novému mazivu pro písty Micro Dose™ lze výrazně snížit spotřebu, prodloužit životnos t a zvýšit kvalitu dílů (Chem-Trend GmbH, Maisach/Gernlinden, Německo)

116

Kryogenní odstraňování otřepů z kovových odlitků (Messer Technogas, s. r. o., Praha)

117

Podpořte rozvoj Vaší firmy na všech úrovních! (Eurovision, a. s., Brno)

RUBRIKY | Sections 118

Roční přehledy | Annual overviews

122

Zprávy Svazu sléváren České republiky | News from the Association of Foundries of the Czech Republic

125

Zprávy České slévárenské společnosti | News from the Czech Foundrymen Society

128

Slévárenská výroba v zahraničí | Foundry production abroad

132

Slévárenské veletrhy | Foundry fairs

134

Aktuality | News

135

Vysoké školy informují | Information from universities

136

Transactions AFS 2015

137

Zahraniční slévárenské časopisy | Foreign foundry journals

139

Ze zahraničních časopisů | From the foreign journals

141

Blahopřejeme | Congratulations

141

Umělecké odlitky | Art castings

142

Z historie | From the history

INZERCE Advertisements

16. mezinárodní slévárenský veletrh

MSV 2016

I MT 2016

Stále se můžete přihlásit!

3.–7. 10. 2016 MSV 2016

Brno – Výstaviště 80

www.bvv.cz/fondex

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

Ivo Lána

ÚVODNÍ SLOVO

Úvodní slovo

Ing. Ivo Lána, Ph.D. Slévárna a modelárna Nové Ransko, s . r. o ., Ž d í r e c n a d D o u b r a v o u

Na 6. Holečkovu konferenci, která byla zaměřena

Příspěvky zařazené do sekce Odborné články

na metalurgii a vlastnosti neželezných kovů, slévá-

se týkají slitin hliníku pro písty spalovacích motorů

renské technologie, tepelné zpracování, metalografii

a kompresorů, vlivu teplotních faktorů na kvalitu

a obrazovou analýzu, stroje a zařízení a moderní

odlitků odlévaných pod tlakem, problematiky odlévání

postupy výroby kovových pěn a 3D tisku, naváže

drobných dílů pro dechové nástroje a vlivu přidávání

v příštím roce 7. Holečkova konference. Zaměří se

korektorů železa na krystalizaci slitiny AlSi10MgMn

na aktuální témata, která budou během roku 2016

se zvýšeným obsahem železa.

prezentována nebo připravována.

V oddílu Přehledové články je předložen příspěvek

Články, které čtenářům v čísle 3– 4/2016 časopisu

na téma modifikace slitin Al-Si očima literatury a její

Slévárenství předkládáme, jsou vybrány jednak

možnosti ovlivnění mechanických vlastností kovů.

z přednášek, které na 6. Holečkově konferenci zazněly, a nebyly ještě publikovány, a dále nové aktuální články, které byly pro tento účel připraveny. Jsme přesvědčeni, že články zaujmou čtenáře, kteří se zabývají problematikou výroby odlitků ze slitin neželezných kovů a novinkami vědy a výzkumu v této oblasti. Domníváme se, že rozsáhlá problematika slévárenství neželez-

V následující sekci Z praxe jsou popsány zkušenosti N-týmu s tvorbou komplexního katalogu vad hliníkových odlitků. Tematicky orientovaný byl i výběr překladu z časopisu Giesserei – v rubrice Roční přehledy najdete informace o odlitcích z lehkých neželezných kovů odlévaných do pískových a do kovových forem se zaměřením na odlitky ze slitin hořčíku.

ných kovů je aktuální jak pro odborníky z praxe,

Závěrem bych chtěl pozvat všechny slévárenské

tak pro pedagogy a jejich studenty z českých

odborníky, kteří se zajímají o problematiku

a slovenských vysokých škol.

výroby odlitků ze slitin neželezných kovů, na další, a to již 7. Holečkovu konferenci, která se uskuteční v prvním čtvrtletí 2017.

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

O D L I T K Y Z E SL I T I N N E Ž EL E Z N ÝCH KOV Ů

B . B r y k s í St u n o v á – D. H e n z l S l i t i ny h l i n í ku p r o p í s t y s p a l o v a c í c h m o to r ů a ko m p r e s o r ů

Slitiny hliníku pro písty spalovacích motorů a kompresorů Aluminium alloys for combustion engines and compressors pistons Received: 22.02.2016 Received in revised form: 08.03.2016 Accepted: 09.03.2016 669.715 : 669.017 : 669.011 : 621.875 Al alloys— chemical composition—metallurgy—heat treatment

Specific applications of aluminium castings, such as combustion engines pistons or compressor pistons and especially top castings of aircraf t pistons, require specific manufac turing approach. Raw material with specific chemical composition and purit y is on the beginning and fur ther follow it s metallurgical treatment up to the casting process, heat treatment and machining of castings. This contribution shows the prac tise of pistons produc tion in the foundr y ALMET, a. s., that is specialized in complex produc tion of combustion engines pistons or compressors pistons.

Ing. Barbora Bryksí Stunová, Ph.D. ČV U T v Praze, Fakulta strojní, Ústav strojírenské technologie, skupina slévání C z e c h Te c h n i c a l U n i v e r s i t y i n P r a g u e, Fa c u l t y o f M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g , D e p a r t m e n t o f M a n u f a c t u r i n g Te c h n o l o g y, G r o u p o f F o u n d r y Te c h n o l o g y

Ing. David Henzl A L M E T, a . s . ( j o i n t - s t o c k c o m p a n y ) , Hradec Králové

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

Ú vo d Specifické aplikace odlitků ze slitin hliníku, jako jsou písty spalovacích motorů nebo kompresorů a zejména pak špičkové odlitky pístů do motorů letadel, vyžadují zvláštní přístup při jejich výrobě, ať už jde o vlastní materiál z pohledu chemického složení a čistoty, o jeho metalurgické zpracování, technologii odlévání až po procesy tepelného zpracování a obrábění. Tento článek je věnován výrobě odlitků pístů ve slévárně královéhradecké společnosti ALMET, a. s., která se specializuje na kompletní výrobu pístů do spalovacích motorů a kompresorů. C h e m i c ké s l o ž e n í Pro zmíněné specifické aplikace, jako jsou písty spalovacích motorů nebo kompresorů, se používají zejména siluminy s vyšším obsahem křemíku a s obsahem charakteristických legur kvůli lepším mechanickým, fyzikálním a užitným vlastnostem ve srovnání s běžnými slévárenskými slitinami Al-Si. Mezi tyto vlastnosti lze zařadit obecně vyšší mez kluzu a pevnosti i za zvýšených teplot, vyšší tvrdost, nižší součinitel tepelné roztažnosti, vyšší součinitel tepelné vodivosti a například lepší kluzné vlastnosti či odolnost proti opotřebení, při zachování dobrých slévárenských vlastností. Typické jsou slitiny eutektického až nadeutektického složení, ale obecně lze říci, že obsah křemíku v těchto slitinách variuje od 10 do 25 %. Tyto slitiny jsou oproti jiným slévárenským siluminům legovány zejména niklem, mědí a hořčíkem v různém poměru, což od sebe jednotlivé typy slitin odlišuje. Nikl bývá přítomen převážně v kombinaci s mědí a v těchto slitinách zapříčiňuje nižší součinitel teplotní roztažnosti a zlepšení mechanických vlastností i za vyšších teplot [1]. Jeho obsah však zhoršuje slévárenské vlastnosti. Měď obecně zvyšuje pevnost, tvrdost a obrobitelnost na úkor slévatelnosti a odolnosti proti korozi a zvětšuje sklon k tvorbě trhlin za tepla [1]. Hořčík v těchto slitinách vždy v kombinaci s niklem nebo s niklem a mědí zvyšuje pevnost a tvrdost po tepelném zpracování vlivem precipitačního vytvrzení. Překvapivě mají tyto slitiny povolen poměrně vysoký obsah železa. Kromě prvků definovaných v normě ČSN EN 1706 je u některých slitin navíc definován obsah např. vápníku, sodíku, kobaltu, vanadu a zirkonia. Tyto a další legující, doprovodné a nežádoucí prvky jsou pak specifikovány jednotlivými normami či odběrateli, což dává vzniknout poměrně široké škále materiálových předpisů (tab. I a II). Samotná norma ČSN EN definuje pouze dvě slitiny tohoto typu – slitinu EN AC-48 000 (EN AC-AlSi12CuNiMg) a slitinu EN AC-48 100 (EN AC-AlSi17Cu4Mg). Výjimkou ve skupině v ýše zmíněných slitin je slitina AlCu4Ni2Mg2, kde není hlavním přísadovým prvkem slitiny křemík, ale měď. Tímto základem je slitina předurčena k vyšší pevnosti a tvrdosti včetně použití za vyšších teplot za předpokladu tepelného zpracování, kde se jako vytvrzovací uplatní fáze mědi. Ze slévárenského pohledu však tato slitina nemá dobré vlastnosti, což je dáno zejména širším dvoufázovým pásmem. Vliv ostatních prvků je obdobný jako u slitin popsaných výše. Tato slitina také není zanesena v ČSN EN 1706. St r u k t u r y s l i t i n Přestože se jedná o eutektické až nadeutektické slitiny, vlivem dalších obsažených prvků bývá struktura slitin tvořena dendrity primárního tuhého roztoku α(Al). V mezidendritických prostorech nacházíme zrnité eutektikum β, krystaly primárního křemíku a intermetalické fáze (obr. 1, 2 a 3). Množství, typ a morfologie intermetalických fází jsou dány obsahem a poměrem legujících prvků.

S l i t i ny h l i n í ku p r o p í s t y s p a l o v a c í c h m o to r ů a ko m p r e s o r ů

Tab. I. Tab. I.

B . B r y k s í St u n o v á – D. H e n z l

AlSi10CuMg

KS 270

AlSi12NiMg

KS 1275 S ČSN 424336 KS 1275 M 124

Obr. 1.

GK-K12 AlSi12CuNiMg

AE.109 AXP FM 120 424336 S KS 1275.2 AK 12

AlSi12Cu3Ni2Mg

M 142

Fig. 1.

Eutektikum a charakteristické intermetalické fáze ve slitině AlSi12CuNiMg (1 – fáze hořčíku, 2 – fáze mědi a niklu, 3 – eutektický křemík), pův. zvětšení 100× Eutectics and characteristic intermetallic phases in the AlSi12CuNiMg alloy, (1—magnesium phase, 2—copper and nickel phase, 3—eutectic silicium), original magnification 100×

Obr. 2.

Fig. 2.

Intermetalické fáze hořčíku (1), mědi a niklu (2), železa a manganu (3) a zrnitý eutektický křemík (4) vč. jednoho primárního krystalu (5), pův. zvětšení 200× Intermetallic phases of magnesium (1), copper and nickel (2), iron and manganese (3) and granular eutectic silicium (4) including one primary crystal (5), original magnification 200×

AK 12 M M 174+

Nikl jako třetí nejvýznamnější legura těchto slitin tvoří fáze Al3Ni (NiAl3), kteAlSi15Cu3Ni2Mg M 145 ré bývají při sledování ve světelném miAlSi16CuNiMg M 126 kroskopu viditelné jako tmavě šedé čás424386 S tice. Rozpustnost niklu v hliníku je velmi KS 281.1 malá a omezená, při okolní teplotě menAlSi18CuNiMg M 138 ší než 0,01 % [2]. Fáze Al3Ni má teplotu FM 180 tuhnutí 640 °C [2]. AlSi20Cu2NiMgMn ČSN 424386 Za přítomnosti mědi a železa vznikají AlSi21CuNiMg KS 280 s niklem vícesložkové fáze, např. (Ni,Cu)2 AlSi25CuNiMg FeAl7. Tyto fáze mají dobrou tepelnou AlSi25CuNiMg KS 282 Obr. 3. Charakteristická struktura slitiny stabilitu, proto si slitiny s obsahem 1–2 % AlSi25CuNiMg, (1 – primární křemík, M 244 Ni zachovávají dobré mechanické vlast2 – eutektický křemík, 3 – intermeČSN 424315 talické fáze), pův. zvětšení 200× nosti i za zvýšených teplot [2]. V pístoAlCu4Ni2Mg2 Fig. 3. Characteristic structure of the AlSiKS Y vých slitinách vzniká nejčastěji fáze 25CuNiMg alloy (1—primary silicium, Pozn.: Označení dle zákazníka či interního předpiCu3NiAl6, která se na výbrusu při sledo2—eutectic silicium, 3—intermetallic su výrobce pístů: KS – Kolbenschmidt; M – Mahle; phase), original magnification 200× vání ve světelném mikroskopu jeví jako GK – Seco; AE – Man; FM – Federal Mogul; AK – GOST světle šedé spojité až kostrovité útvary. U nadeutektických slitin je ve struktuře přítomný také primární křemík. Přirozeně by při dané rychlosti ochlazování Charakteristické jsou intermetalické fáze hořčíku Mg 2Si a tuhnutí krystalizoval ve formě masivních plošných podlou(obr. 1 a 2, pozice 1), které se tvoří při obsazích hořčíku větších, hlých útvarů, vzhledem k očkování fosforem (viz dále) je než je jeho rozpustnost v tuhém roztoku. Ta je při vysokých formován do polyedrických drobnějších homogenně rozteplotách vysoká, s klesající teplotou se však snižuje (např. při ptýlených útvarů (obr. 3). Velikost těchto útvarů často 200 °C je cca 2,9 % a vlivem obsahu dalších přísadových upravuje požadavek zákazníka, kdy např. průměrná hodprvků je snížení ještě významnější [2]). Fáze Mg2Si, která je ve nota na sebe kolmých rozměrů částice křemíku a největší výsledku přítomná téměř vždy, tvoří eutektikum Al-Si-Mg2Si rozměr částice nesmí překročit stanovenou velikost v µm. s teplotou tuhnutí asi 555 °C [2]. Toto eutektikum tvoří ve Za tímto účelem se provádí metalografické měření těchto struktuře drobné tmavé kostrovité útvary (obr. 1). Hořčík částic a jejich statistické vyhodnocení. tvoří také fáze s mědí, ve slitinách bez mědi reaguje se železem Ve struktuře se vyskytují také nežádoucí intermetalika, a tvoří komplexní eutektikum s dalšími prvky [2]. zejména fáze železa, ve kterých je většinou přítomen Další typické fáze, nalézající se ve struktuře těchto slitin, jsou i mangan. Na výbrusech se jeví jako šedé útvary, jejichž fáze mědi Al2Cu (CuAl2), které se na výbrusu při sledování ve morfologie se různí od jehlicovitého tvaru, který je nežásvětelném mikroskopu jeví jako hnědé až narůžovělé kostrodoucí, až po kostrovité útvary, což je odvislé od typu intervité útvary, často tvořící kapkovitý tvar, nezřídka prorostlý fází metalika, resp. jeho chemického složení. Mg2Si. Měď má v hliníku omezenou rozpustnost, při jejímž M e t a l u r g i c ká p ří p rava s l i t i n překročení se tvoří tyto fáze jako součást potrojného eutektika Al-Si-CuAl2 s rovnovážnou teplotou tuhnutí 524 °C [2]. Ve slitinách Slitiny jsou v předepsaném složení nakupovány v blocích jsou tyto fáze přítomné vždy, je-li obsah mědi alespoň 1 % [2]. a jejich chemické složení je průběžně sledováno vstupní konJe-li ve slitině přítomen jak hořčík, tak měď, tvoří se vícesložtrolou. V provozu slévárny dochází k jejich natavení v plyková eutektika, zejména eutektikum Al-Si-CuAl2-Al5Mg8 Cu2Si6 nových pecích MORGAN (obr. 4) o objemu 520 až 620 kg s rovnovážnou teplotou tuhnutí 507 °C, které však při reálné a k eventuálnímu dolegování. Pro zjemnění primárního rychlosti ochlazování tuhne až při teplotě kolem 480 °C [2]. AlSi12Cu4Ni2Mg

KS 1295

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

O D L I T K Y Z E SL I T I N N E Ž EL E Z N ÝCH KOV Ů

Přehled základních slitin a z nich vycházejících předpisů výrobců a odběratelů pístů Overview of basic alloys and regulations for manufacturers and purchasers of the pistons based on them

B . B r y k s í St u n o v á – D. H e n z l S l i t i ny h l i n í ku p r o p í s t y s p a l o v a c í c h m o to r ů a ko m p r e s o r ů

O D L I T K Y Z E SL I T I N N E Ž EL E Z N ÝCH KOV Ů

Tab. II. Tab. II.

Chemické složení vybraných slitin [hm. %] Chemical composition of chosen alloys [weight %]

Základ

předpis

AlSi10CuMg

KS 270

9–10,5

0,9

2,5–3,5

0,5

0,7–1,2

0,5

0,8

0,2

AlSi12NiMg

0,2

0,2–0,3

1,3–1,7

0,8–1,2

0,2

11–13

0,6

0,8–1,5

0,3

0,8–1,3

0,15

0,2

AlSi12Cu3Ni2Mg

M 142

11–13

0,7

2,5–4

0,3

0,5–1,2

0,05

1,75–3

0,3

0,2

0,18

0,2

AlSi12Cu4Ni2Mg

M 174+

11–13

0,7

3–5

0,3

0,5–1,2

0,05

1–3

0,3

0,2

0,18

0,2

AlSi15Cu3Ni2Mg

M 145

14–16

0,7

2,5–4

0,3

0,5–1,2

0,05

1,75–3

0,3

0,2

0,18

0,2

AlSi16CuNiMg

M 126

14–18

0,7

0,8–1,5

0,2

0,8–1,8

0,05

0,8–1,3

0,3

0,2

AlSi18CuNiMg

11,5–12,5 0,7

ČSN 424336

AlSi12CuNiMg

KS 1275 S

424386 S

17–19

0,7

0,8–1,5

0,2

0,8–1,3

0,2

ČSN 424386

19–22

0,6

1,5–2

0,1–0,4

0,75–1,1

0,5–1

0,1

0,2

AlSi21CuNiMg

KS 280

20–22

0,7

1,4–1,8

0,4–0,6

AlSi25CuNiMg

23–26

0,7

0,8–1,5

0,2

0,8–1,3

AlCu4Ni2Mg2

ČSN 424315

0,6

AlSi20Cu2NiMgMn

0,7 3,75–4,5

1,25–1,75

0,6

1,4–1,6

0,2

0,8–1,3

0,2

1,75–2,25

0,1

0,2

0,005 min. 0,7

Pozn.: Není-li uveden rozsah, číslo značí maximální přípustný obsah; není-li uvedena žádná hodnota, prvek není definován; není-li prvek přípustný, je uvedena 0

křemíku je tavenina dotčených slitin očkována fosforem. Pro očkování se používá přípravek FOSFORAL (ve formě tablet) nebo směs přípravků FOSFORAL (ve formě tablet) a DURSALIT CuP8 (ve formě broků) v poměru 1 : 1. Pro přeočkování slitin s obsahem Si 20–25 % se používá přípravek PROBAT-FLUSS VLP 200 (ve formě tyčí). Dávkování přípravků se liší dle množství nataveného materiálu a předpisů pro jednotlivé slitiny. Tavenina o objemu cca 280 kg je odplyněna a rafinována rotačním plynovým zařízením po dobu 7 min za použití kombinace dusíku s průtokem 0,1 l/min s chlorem 0,19 kg/h a s rafinační solí PYROFLUX GRDR 212. Po distribuci do udržovacích pecí je odplyněna přenosným odplyňovacím zařízením za použití dusíku a přípravku FUSAL 1956 k odstranění vměstků. Cílová hodnota DI je 1 až 3 v závislosti na druhu materiálu a typu odlévaného pístu. Předpis teplot přehřátí při tavení a předpis udržovacích teplot respektuje jednotlivé slitiny dle obsahu křemíku v relaci s rovnovážným diagramem Al-Si. Te c h n o l o g i e l i t í a t e p e l n é z p ra c ová n í Písty jsou odlévány technologií gravitačního lití do kovových forem na plně robotizovaném licím stroji a na mechanizovaných licích strojích (obr. 5). V případě malých sérií jsou využívány manuálně ovládané kokily. Vzhledem ke specifické konstrukci odlitku, jakou je jeho nejednotná tloušťka stěny, relativní silnostěnnost a symetričnost, je specifická i konstrukce kokil, vtokových soustav a způsobu lití. Nezřídka jsou kokily konstru-

Obr. 4. Fig. 4.

Tavírna – plynové pece o objemu 520–620 kg A melting shop—gas furnaces with capacity of 520 – 620 kg

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

ovány jako sklopné. Zcela zásadní vliv na výslednou jakost odlitku má vhodné řízení teplotního pole formy, tzn. její předehřev a chlazení, ale například i nástřik jednotlivých částí dutin kovových forem. Do vtokových soustav jsou vkládána sítka z důvodu hrubé filtrace a usměrnění proudění. Sítka se používají tkaninová ze skelných vláken nebo drátěná. U některých druhů pístů jsou do odlitku zalévány dilatační zálitky, nirezistové nosiče prvního pístního kroužku, kovové zálitky chladicích dutin nebo netrvalá, vodou rozpustná jádra tvořící chladicí dutiny. Odlitky jsou následně podrobeny jednomu z režimů tepelného zpracování T5 nebo T6. C h a ra k t e r i s t i c ké va d y o d l i t k ů Přestože jsou tyto slitiny specifické, ani odlitkům z těchto slitin se nevyhnou slévárenské vady. Lze jmenovat typické neshody slitin hliníku, jako je vodíková (obr. 6), staženinová či kombinovaná pórovitost nebo např. zavalené oxidické blány (obr. 7), eventuálně jiné oxidické či další endogenní vměstky (obr. 8 a 9). Mezi charakteristické vady těchto slitin patří nevyhovující struktura, např. z pohledu velikosti zrn primárního křemíku (obr. 10). Vodíková pórovitost je v provozu slévárny účinně eliminována dvojím odplyněním (viz kapitola o technologii). Staženiny, řediny a mikrostaženiny jsou minimalizovány vhodným nálitkováním v relaci s konstrukcí a zaústěním vtokové soustavy s podporou vhodného řízení teplotního pole kokily. Vměst-

Obr. 5. Fig. 5.

Plně robotizované pracoviště Fully robotized workplace

S l i t i ny h l i n í ku p r o p í s t y s p a l o v a c í c h m o to r ů a ko m p r e s o r ů

Fig. 6.

Obr. 7. Fig. 7.

Obr. 8. Fig. 8.

Vodíkový pór ve struktuře pístu ze slitiny AlSi25CuNiMg, pův. zvětšení 100× A hydrogen pore in the piston structure of the AlSi25CuNiMg alloy, original magnification 100×

Obr. 9.

Zavalené oxidické blány ve slitině AlSi25CuNiMg, pův. zvětšení 200× Coldshut oxidic films in the AlSi25CuNiMg alloy, original magnification 200×

Fig. 9.

Obr. 11. Mikrobrok obalený oxidickou vrstvou ve slitině AlSi12CuNiMg, pův. zvětšení 25× Fig. 11. Micro cold shot coated by oxidic layer in the AlSi12CuNiMg alloy, original magnification 25×

Obr. 12. Finální obrobek litého pístu Fig. 12. A final workpiece of the cast piston

kům je snaha předcházet v celém procesu výroby, k jejich eventuálnímu zachycení slouží sítka umístěná ve vtoku. Z pohledu nevyhovující velikosti primárních zrn křemíku je nutné prověřit proces očkování fosforem. Výjimečně byly při analýzách nalezeny další vady, např. mikrobroky (obr. 11). Vzhledem k charakteru konstrukce odlitku je možné se občas setkat s trhlinami, resp. prasklinami ať už ve stavu po odlití, po tepelném zpracování nebo při obrábění. Z ávě r Pístové slitiny tvoří specifickou skupinu ve velké rodině slévárenských slitin hliníku. Zároveň vyžadují specifický přístup z pohledu metalurgie, technologie odlévání a tepelného zpra-

[1] [2] [3]

[4]

Recenzenti / Peer-reviewers: Ing. Ivo Lána, Ph.D. prof. Ing. Dana Bolibruchová, PhD. S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

O D L I T K Y Z E SL I T I N N E Ž EL E Z N ÝCH KOV Ů

Obr. 6.

B . B r y k s í St u n o v á – D. H e n z l

O D L I T K Y Z E SL I T I N N E Ž EL E Z N ÝCH KOV Ů

R . P o d p r o c k á – J . M a l i k – D. B o l i b r u c h o v á

Vp l y v te p l otných fak to rov na v ý sk y t chy by n e d o liatia o dliatku Stir np lat te 033...

Vplyv teplotných faktorov na výskyt chyby nedoliatia odliatku Stirnplatte 033 montovaného do hydraulických čerpadiel používaných v automobilovom priemysle Influence of temperature factors on the occurrence of the misrun defect in a Stirnplatte 033 casting fitted to the hydraulic pumps used in the automotive industry Received: 11.02.2016 Received in revised form: 30.03.2016 Accepted: 07.04.2016 669.2/.8 : 621.74.043.2 : 621.744.342 : 536.1 non-ferrous alloys— die-casting— dies—temperature distribution in body

Ing. Radka Podprocká Žilinská univer zita v Žiline, Strojnícka fakulta, Katedra technologického inžinierst va Universit y of Žilina, Facult y of Mechanical Engineering, D e p a r t m e n t o f Te c h n o l o g i c a l E n g i n e e r i n g , S l o v a k i a

doc. Ing. Jozef Malik, CSc. Te c h n i c k á u n i v e r z i t a v K o š i c i a c h , H u t n í c k a fakulta, Ústav metalurgie, Oddelenie hutníctva a zlievarenstva Te c h n i c a l U n i v e r s i t y o f K o š i c e , F a c u l t y o f M e t a l l u r g y , I n s t i t u t e o f M e t a l l u r g y, D e p a r t m e n t o f M e t a l l u r g y a n d F o u n d r y E n g i n e e r i n g

Ú vo d Výroba odliatkov liatych pod tlakom sa charakterizuje veľkou produktivitou práce, ale zároveň s ňou súvisí riziko nezhodných odliatkov. Tlakové odlievanie je závislé od radu faktorov, ktoré majú významný vplyv na kvalitu odliatku. Dôležitým technologickým prvkom je tiež dodržiavanie optimálnych teplôt odlievanej zliatiny, teploty formy a teploty plniacej komory. Na povrchovú kvalitu odliatku má vplyv hlavne dodržanie správnej teploty liacej formy. Teplotné pomery v tlakovej liacej forme a dodržiavanie optimálnej teploty povrchu formy sú dôležitým predpokladom výroby kvalitných odliatkov [1]. Pri odlievaní taveniny s nevhodnou teplotou formy nastáva predčasné zníženie teploty formy. Tým dochádza k tvorbe povrchových chýb odliatku, napr. studené spoje a vnútorné pnutia. Pri liatí neželezných kovov sa doporučuje udržovať teplotu povrchu formy na cca 200 až 250 °C. Správnu teplotu formy počas cyklu tuhnutia a chladnutia odliatku zabezpečuje temperovacie zariadenie a vodné chladenie formy [2], [3]. Experimentálna časť Experimentálna časť bola zameraná na chybu typu nedoliatia a jej elimináciu (obr. 1), ktorá vzniká na hrane prietokového otvoru odliatku tzv. Stirnplatte 033. Ide o chybu, pri ktorej niektoré časti odliatku nie sú úplne vyplnené. Sú to obyčajne miesta nachádzajúce sa najďalej od vtokového zárezu, ktoré nie sú dostatočne odvzdušnené alebo sú prúdiacim kovom zanesené zvyšky mastív, ktoré neboli odvedené do prietokov [4]. Výskyt tejto chyby spôsobuje problémy po mechanickom opracovaní súčiastky a v mieste vzniku chyby je zvýšené riziko netesnosti. Stirnplatte 033 sa montuje do hydraulických čer-

Tab. I. Tab. I.

Nastavené technologické parametre pri odlievaní Stirnplatte 033 Set technological parameters during casting of the Stirnplatte 033

prof. Ing. Dana Bolibruchová, Ph.D.

Čas plnenia

Žilinská univerzita v Žiline, Strojnícka fakulta, Katedra technologického inžinierst va

Rýchlosť piesta

Universit y of Žilina, Facult y of Mechanical Engineering, D e p a r t m e n t o f Te c h n o l o g i c a l E n g i n e e r i n g , S l o v a k i a

To meet the required quality of castings it is important to ensure the stability of the casting process. Ensuring the die casting stability also includes keeping the optimum temperatures, e.g. the temperature of pressure moulds used for die casting, casting temperature of the alloy and the temperature of the filling chamber. This study deals with the influence of temperature changes on the formation of a defect of a misrun type, which occurs on the edge of the flow opening. Experiments were carried out on the so called Stirnplatte 033 casting, which is a part of hydraulic pumps in the car with investigating mechanical properties and X-ray analysis. From the analysis it can be concluded that the infringement of optimum temperature of the mould working surface results in an increase of the misrun number.

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

15 ms 4,8 m · s−1

Tlak

916 bar

Uzatváracia sila

6500 kN

Vp l y v te p l otných fak to rov na v ý sk y t chy by n e d o liatia o dliatku Stir np lat te 033... R . P o d p r o c k á – J . M a l i k – D. B o l i b r u c h o v á

Obr. 1.

Odliatok Stirnplatte 033 a miesto výskytu chyby (červená farba), vonkajší priemer odliatku je 64,8 mm The Stirnplatte 033 casting and the location of the defect (red colour), outer diameter of the casting is 64.8 mm

Fig. 1.

Obr. 3. Fig. 3.

Schéma ohrevu a chladenia formy Scheme of mould heating and cooling

Rozloženie jednotlivých hniezd vo forme Types of individual nests in the mould

250

230

teplota [°C]

Obr. 2. Fig. 2.

210

190

odlievania zliatiny bola nastavená na minimálne 670 °C ± 5 °C a maximálne 680 °C ± 5 °C. Analyzované skúšobné odliatky sa odlievali po 100 zdvihoch v osemnásobnej forme pri konštantných technologických parametroch (tab. I) zo zliatiny AlSi12CuNiMg, podľa normy EN AC 48000. Pri každom experimente sa vždy menil iba jeden parameter, napr. teplota formy, parametre pri ošetrení formy atď. Zmena jedného parametra nám presnejšie určuje ovplyvnenie kvality odliatkov a percento nezhodných odliatkov. V priebehu odlievania sa merala teplota pevnej a pohyblivej časti formy po postreku formy. Namerané teploty pevnej a pohyblivej časti formy sú zobrazené na obr. 4 a 5. Na skúšobných odliatkoch z jednotlivých experimentov sa následne realizovali mechanické skúšky na tyčkách vyrobených z vtokového kanála určujúce medzu pevnosti v ťahu Rm, ťažnosť A5. Na náhodne vybratých odliatkoch sa merala tvrdosť HBS.

210

190

170

150

150 16

EXP. 1

Obr. 4. Fig. 4.

EXP. 2

EXP. 3

no. NEST

EXP. 4

EXP. 1

EXP. 5

Priemerné namerané teploty pevnej časti formy po postreku Average measured temperatures in the fixed part of the mould after spraying

Obr. 5. Fig. 5.

EXP. 2

EXP. 3

EXP. 4

EXP. 5

Priemerné namerané teploty pohyblivej časti formy po postreku Average measured temperatures in the movable part of the mould after spraying

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

O D L I T K Y Z E SL I T I N N E Ž EL E Z N ÝCH KOV Ů

padiel a je súčasťou servoriadenia v automobiloch, napr. Audi. V prípade použitia súčiastky s chybou nedoliatia by mohlo dôjsť k erodovaniu stien dielca spôsobeného prúdením oleja v prietokovom otvore. Na základe teoretických poznatkov boli vykonané experimenty v podmienkach sériovej výroby na horizontálnom tlakovom stroji FRECH DAK 580 so studenou komorou. Uzatvárací mechanizmus je horizontálny s mechanickým kĺbovým uzáverom. Tlakový stroj je štvorstĺpovej konštrukcie s multiplikátorom a má hydraulický pohon. Ohrev formy bol zabezpečený temperovacím zariadením značky Thermobiehl o výkone 2 × 12 kW. Chladenie formy bolo zabezpečované priemyselne upravenou vodou. Chladila sa iba pohyblivá časť formy. Schéma zapojenia ohrevu a chladenia jednotlivých častí formy je znázornená na obr. 2. Najčastejšie sa nedoliatky vyskytujú na hniezdach (NEST) číslo 10, 12 (obr. 3). Priemerná zmätkovitosť pri konštantných parametroch je okolo 5 %. Teplota

Vp l y v te p l otných fak to rov na v ý sk y t chy by n e d o liatia o dliatku Stir np lat te 033...

Cieľom práce bola analýza príčin chýb odliatku Stirnplatte 033. Prehľad experimentov je znázornený v tab. II. V prvých troch experimentoch sa analyzoval vplyv zmeny teploty formy na kvalitu odliatku. Pri prvom experimente bola teplota formy nastavená na 240 ± 5 °C, pri druhom sa teplota formy znížila z 240 ± 5 °C na 220 ± 5 °C a treťom na 200 ± 5 °C. Štvrtý experiment bol zameraný na vplyv zmeny teploty odlievania zliatiny z 670 ± 5 °C na 680 ± 5 °C. V poslednom experimente sa menili pa-

Rozmery skúšobnej tyče pre skúšku v ťahu Dimensions of a test bar for tension test

200

0,5

190

0,4

180

0,3

A5 [%]

Rm [MPa]

Obr. 6. Fig. 6.

170

160

0,2

0,1

150

č. experimentu

Obr. 7. Fig. 7.

Priemerné namerané hodnoty medze pevnosti v ťahu Rm Average measured values of tensile strength Rm

140

130

120

110

100 1

č. experimentu

Obr. 9. Fig. 9.

Priemerné namerané tvrdosti HBS Average measured values of HBS hardness

Obr. 10. Oblasti najčastejších miest pórovitosti Fig. 10. Areas of the most frequent porosity spots

č. experimentu

150

tvrdosť HBS

O D L I T K Y Z E SL I T I N N E Ž EL E Z N ÝCH KOV Ů

R . P o d p r o c k á – J . M a l i k – D. B o l i b r u c h o v á

Obr. 8. Fig. 8.

Priemerné namerané hodnoty ťažnosti A 5 Average measured values of elongation to fracture A 5

rametre pri ošetrení formy. Používala sa bezvosková emulzia o množstve postreku na jeden zdvih 0,43 (± 10 %) litra a koncentrácii 0,8 %. Objem postreku pri ošetrení formy bol znížený z 0,43 l na 0,23 l pomocou regulácie množstva vzduchu a postreku na proporčnom ventile. Otvorenie proporčného ventila je možno regulovať v rozmedzí 0–100 %. Množstvo fúkaného vzduchu pri ošetrení sa tak znížilo z pôvodných 100 na 70 %. Objem postreku dávkovaný z postrekovej hlavy robota sa znížil zo 70 na 50 %. Znížením množstva postreku pri ošetrení formy sa predpokladalo zvýšenie teploty formy. Mechanické vlastnosti odliatkov sa určovali na základe skúšky v ťahu. Skúška sa vykonávala podľa normy STN EN 10002-1. Z dôvodu konštrukcie súčiastky sa medza pevnosti Rm a ťažnosť A5 merala na tyčkách vyrobených z vtokového kanála na me-

Obr. 11. Štatistické vyhodnotenie množstva nedoliatkov jednotlivých experimentov Fig. 11. Statistical evaluation of the amount of misruns from each test

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

Vp l y v te p l otných fak to rov na v ý sk y t chy by n e d o liatia o dliatku Stir np lat te 033... R . P o d p r o c k á – J . M a l i k – D. B o l i b r u c h o v á

Tab. II. Tab. II.

Prehľad experimentov realizovaných na odliatku Stirnplatte 033 An overview of experiments realized on the casting Stirnplatte 033

1 2 3

teplota temperácie

teplota taveniny

teplota temperácie

prietok postreku

670 °C ± 5 °C 240 °C ± 5 °C 0,43 l (± 10 %) 670 °C ± 5 °C 220 °C ± 5 °C 0,43 l (± 10 %) 670 °C ± 5 °C 200 °C ± 5 °C 0,43 l (± 10 %)

teplota taveniny

680 °C ± 5 °C 240 °C ± 5 °C 0,43 l (± 10 %)

prietok postreku

670 °C ± 5 °C 240 °C ± 5 °C 0,23 l (± 10 %)

racom zariadení TINIUS OLSEN H300KU. Na obr. 6 sú zobrazené rozmery skúšobnej tyče pre skúšku v ťahu. Rozmery skúšobných tyčiek a miesto odoberania vzorky pre ťahovú skúšku sa nemenili pre všetky experimenty. Pre každý experiment sa vyrobili 3 skúšobné tyče pre skúšku v ťahu. Z obr. 7 a 8 je zrejmé, že znižovanie teploty pevnej a pohyblivej časti formy má za následok mierny pokles mechanických vlastností oproti vlastnostiam nameraným pri pôvodných parametroch (1. experiment). Najväčší pokles medze pevnosti v ťahu Rm (o 11 %) a ťažnosti A5 (o 40 %) sa zaznamenal pri poslednom experimente, kde sa znižovalo množstvo postreku pri ošetrení formy. Empirické poznatky uvádzajú, že s klesajúcou teplotou sa zvyšujú mechanické vlastnosti odliatkov. Nižšia teplota podporuje vznik jemnozrnnej štruktúry, ktorá dosahuje vyššie mechanické vlastnosti. Výsledky mechanických charakteristík odliatkov túto teóriu nepotvrdili. Pri meraniach mechanických vlastností sa zistilo, že s klesajúcou teplotou sa znižujú mechanické vlastnosti odliatkov. Táto skutočnosť môže byť zapríčinená aj tým, že skúšobne vzorky sa mechanicky opracovávali. Jemnozrnná štruktúra sa nachádza na povrchu materiálu a smerom do vnútra sa zrná zväčšujú. Opracovaním skúšobných vzoriek sa odstránila vrstva, ktorá obsahovala jemnozrnnú štruktúru. Prítomnosť hrubozrnnej štruktúry má za následok pokles mechanických vlastností materiálu. Najnižšie hodnoty medze pevnosti v ťahu a ťažnosti sa namerali pri štvrtom experimente, kde ohrev formy pevnej a pohyblivej časti formy bol nastavený na 240 ± 5 °C a teplota odlievania zliatiny sa zvýšila zo 670 ± 5 °C na 680 ± 5 °C. Namerané tvrdosti vzoriek z jednotlivých experimentov sa výrazne neodlišovali (obr. 9). Vnútorná homogenita odliatkov sa kontrolovala pomocou RTG analýzy na prístroji BOSELLO SRE MAX 70–120, pričom prístroj dokáže odhaliť len stiahnutiny s rozmerom vyšším ako 0,4 mm. Svetlé miesta na obr. 10 zobrazujú stiahnutiny vzniknuté v odliatku v priebehu liatia. Veľkosť stiahnutín je pre daný odliatok zanedbateľná, pretože sa nachádza v hrubom mieste odliatku a neovplyvňuje funkčnosť súčiastky. Pri všetkých experimentoch sa pórovitosť objavovala takmer na rovnakých miestach.

Štatistická analýza pri 800 odliatych kusov pre každý experiment dokázala, že najväčší vplyv na množstvo nedoliatkov má teplota 200 ± 5 °C a 220 ± 5 °C. Zníženie teploty ohrevu formy má za následok zvýšenie množstva nedoliatkov. Do formy s nedostatočnou teplotou sa kov plní s vyšším podielom tuhej fázy na konci plnenia a hrozí riziko vzniku nedoliatkov. Zvýšenie teploty odlievania zliatiny AlSi zo 670 ± 5 °C na 680 ± 5 °C nemalo výrazný vplyv na zvýšenie teploty pevnej a pohyblivej časti formy jednotlivých hniezd aj napriek tomu, že ohrev formy pomocou temperovacieho zariadenia bol nastavený na 240 ± 5 °C. Pri poslednom experimente sa znižovalo množstvo roztoku pri ošetrení formy a ohrev formy bol nastavený na 240 ± 5 °C. Zníženie objemu roztoku pri ošetrení formy ovplyvnilo zvýšenie teploty pohyblivej časti formy, v pevnej časti sa teplota u väčšiny hniezd znížila. Z nameraných mechanických vlastností odliatkov môžeme konštatovať ich mierny pokles so znižujúcou sa teplotou temperácie, čo je vysvetlené v experimentálnej časti. Namerané tvrdosti sa výrazne neodlišovali, z čoho usudzujeme, že zmenená teplota ohrevu nemá vplyv na tvrdosť materiálu. Najväčší výskyt množstva nedoliatkov sa ukázal v hniezde 10 (obr. 11), zriedkavo sa nedoliatky vyskytovali aj v hniezdach 11, 12, 14 a 16 (obr. 11). Zvýšené množstvo nedoliatkov v hniezde 10 môže byť tiež spôsobené nesprávnou konštrukciou formy. Z áve r Na základe údajov z vykonaných experimentov je možné usúdiť, že teplota formy má významný vplyv na počet nedoliatkov. Najväčšie množstvo nedoliatkov sa vyskytovalo pri teplote formy nastavenej na 200 ± 5 °C. Navrhovaným riešením je výmena temperovacieho zariadenia s vyšším výkonom pre dosiahnutie požadovanej teploty pevnej a pohyblivej časti formy. Ďalším návrhom je iné konštrukčné riešenie formy ako z pohľadu zavtokovania odliatkov, ako aj z hľadiska umiestnenia temperačných kanálov po overení počítačovej simulácie liatia. V prípade, že ani takéto riešenie nezabezpečí požadovanú kvalitu odliatku, je nutné sa zamerať i na ďalšie faktory, ktorými môže byť chyba nedoliatia spôsobená, a to napr. odvzdušnenie formy, kvalita taveniny a jej metalurgické spracovanie. L i t e ra t ú ra [1] [2]

[3] [4]

RAGAN, E. a kol.: Liatie kovov pod tlakom. Prešov: FVT, 2007. 392 s. ISBN 978-80-8073-979-9. LAUKLI, H. I.: High pressure die casting of aluminium and magnesium alloys [Ph.D. thesis], Norwegian University of Science and Technology, 2004. VINARCIK, E. J. High integrity die casting processes. New York: Wiley, c2003. ISBN 04-712-0131-6. VALECKÝ, J. a kol.: Lití kovu pod tlakem. Praha: SNTL, 1963. 450 s.

Recenzenti / Peer-reviewers: Ing. Ivo Lána, Ph.D. Ing. Barbora Bryksí Stunová, Ph.D.

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

O D L I T K Y Z E SL I T I N N E Ž EL E Z N ÝCH KOV Ů

Č. menený experiparameter mentu

Diskusia

O D L I T K Y Z E SL I T I N N E Ž EL E Z N ÝCH KOV Ů

D. B r i c í n – A . K ř í ž – M . H á l a

P r o b l e m a t i k a o d l é v á n í d r o b ný c h d í l ů p r o h u d e b n í p r ů m y s l

Problematika odlévání drobných dílů pro hudební průmysl Problematic of casting of small parts for music industry Received: 04.02.2016 Accepted: 22.02.2016 669.356 : 621.74.045 : 681.8 brass—investment casting—musical instruments

The following ar ticle deals with the problems that have been solved in cooperation with Czech producer of wind instrument s AMATI DEMAK Ltd. based in the Kraslice. In cooperation with this company the problems associated with casting of small castings such as clamps for musical instrument s were solved. About this issue and proposed solutions will be discussed in the ar ticle below.

Ú vo d Pozornost článku je zaměřena na odlévání drobných odlitků metodou lití na vytavitelný model, kterou využívají ve společnosti AMATI DEMAK, s. r. o., k výrobě dílů, které po sestavení tvoří systém klapek. Historie společnosti AMATI DEMAK, s. r. o., se datuje již do osmnáctého století, kdy houslařský cech sídlící v Kraslicích a jejich blízkém okolí začal vyrábět kromě smyčcových nástrojů také nástroje dechové. V současné době je výroba v této firmě rozdělena do dvou závodů. První závod sídlí v Hradci Králové, kde se vyrábějí cylindrové dechové nástroje. Druhý hlavní závod sídlí v Kraslicích, kam je soustředěna výroba dřevěných a plechových perinetových dechových nástrojů. Pro všechny tyto dechové nástroje jsou zde vyráběny drobné odlitky metodou lití na vytavitelný model. Těmito odlitky jsou klapky různých typů a provedení (obr. 1). Kov je taven v indukční vakuové peci Inductoterm a odléván do vakua, do stromečku vytvořeného voskovou formou v sádrové směsi. Během dalšího zpracování těchto odlitků, mezi které patří omílání, broušení nebo ohýbání do správných tvarů, docházelo k detekci různých vad, pro které byly odlitky vraceny zpět do slévárny. Prvním krokem v řešení problematiky vad v drobných odlitcích byla identifikace a roztřídění vad. K tomuto účelu posloužily metody nedestruktivního a destruktivního testování, kde za pomoci rentgenu, světelné a elektronové mikroskopie byly vady nalezeny a popsány. Dalším krokem byl návrh vhodného řešení. Navrhované řešení muselo zajistit zachování geometrie odlévaných odlitků – klapek. Tato podmínka byla dána komplikovaností soustav klapek u některých nástrojů, kdy při změně jejich geometrie by muselo být změněno i tělo hudebního nástroje. Díky této okrajové podmínce se návrh řešení soustředil na jiné parametry, které mohly během odlévání zapříčinit vznik defektů v odlitcích. Jednalo se především o změny v nálitkování, změny v umístění odlitků na licím kůlu a návrh nových slitin pro výrobu odlitků. Komplexní řešení problematiky bylo navrženo za pomoci simulačního softwaru ProCAST společnosti MECAS ESI, s. r. o. Hlavním důvodem použití tohoto softwaru bylo urychlení rozhodovacího procesu a zkrácení výpočetních časů spojených s návrhem nových variant řešení. Posledním krokem bylo ověření vhodnosti navrhovaných řešení přímo ve výrobě, kdy na základě výsledků simulačních výpočtů byly pozměněny licí systémy jednotlivých odlitků a došlo ke zkušebnímu odlití nově navržených slitin kovů. Ře š e n á p r o b l e m a t i ka

Ing. David Bricín Západočeská univerzita v Plzni, katedra materiálu a strojírenské metalurgie University of West Bohemia in Pilsen, Department of material science and technology

prof. Dr. Ing. Antonín Kříž Západočeská univerzita v Plzni, katedra materiálu a strojírenské metalurgie University of West Bohemia in Pilsen, Department of material science and technology

Ing. Miroslav Hála, CSc. Západočeská univerzita v Plzni, katedra materiálu a strojírenské metalurgie University of West Bohemia in Pilsen, Department of material science and technology

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

Prvním úkolem byl popis vad, které se v odlitcích vyskytovaly. K zachycení a popisu těchto vad byly použity metody optické a elektronové mikroskopie. Mezi vady, které se nejčastěji v odlitcích vyskytovaly, patřily řediny (obr. 2) a staženiny. Tento typ vad byl spojen s nízkou dosazovací schopností tekutého kovu do objemu odlitku, kvůli čemuž v odlitku během tuhnutí vznikaly řediny. Obecně platí, že ke vzniku ředin může docházet vlivem špatně umístěného vtoku, špatné geometrie odlitku, špatně zvoleného typu nálitků, příliš vysoké teploty lití, špatně zvolené slitiny k odlévání nebo vlivem neusměrněného tuhnutí odlitku. Zde byl vznik těchto vad spojen s geometrií odlitku a s umístěním zářezů, které kov přiváděly do jejich objemu. Kromě ředin a staženin byly v odlitcích pozorovány i jiné typy povrchových a vnitřních vad, ty se však objevovaly náhodně, a proto se řešení problematiky soustředilo na odstranění ředin

Fig. 1.

Obr. 2. Fig. 2.

Řediny nalezené v objemu odlitků pomocí elektronové mikroskopie Shrinkage porosity found in the casting volume using electron microscopy

POROVNÁNÍ PÓROVITOSTI ODLITKŮ S RŮZNOU VZÁJEMNOU VZDÁLENOSTÍ. NAHOŘE VLEVO JE VÝSLEDEK PRO NEJTĚSNĚJŠÍ USPOŘÁDÁNÍ ODLITKŮ, DOLE VLEVO JE SNÍMEK S ODLITKY O NEJVĚTŠÍ VZÁJEMNÉ VZDÁLENOSTI.

Obr. 3. Fig. 3.

Obr. 4. Fig. 4.

Obr. 5.

Porovnání pórovitosti u odlitků s různou vzájemnou vzdáleností Comparison of porosity in castings with varying mutual distances

Fig. 5.

Protože odlitky s odkrytými podpovrchovými vadami by omezily prodejnost dechového nástroje, bylo nutné odlitky s vadami na povrchu a v jeho těsné blízkosti odstranit již během výroby. N av r h ova n á ř e š e n í

Obr. 6. Fig. 6.

O D L I T K Y Z E SL I T I N N E Ž EL E Z N ÝCH KOV Ů

Obr. 1.

O D L I T K Y Z E SL I T I N N E Ž EL E Z N ÝCH KOV Ů

D. B r i c í n – A . K ř í ž – M . H á l a

P r o b l e m a t i k a o d l é v á n í d r o b ný c h d í l ů p r o h u d e b n í p r ů m y s l

a dalších) nalézt místa v odlitku, ve kterých dojde s nejvyšší pravděpodobností k výskytu ředin a staženin. Přesnost získaných výsledků se odvíjí také od přesnosti vytvořeného 3D modelu a jeho způsobu zasíťování, kdy pro přesnější určení místa s výskytem vad v odlitku je nutné zvolit hustší síť, což ale vede k prodloužení výpočetních časů. Pro vyřešení popisovaného problému bylo navrženo několik možných variant. Jedním ze zásadních návrhů byla změna odlévané bronzové slitiny a její nahrazení jinou slitinou, která by měla obdobné vlastnosti jako slitina používaná, avšak nevykazovala by tak vysoké procento pórovitosti po ztuhnutí. Další navrhovanou variantou byla změna v umístění zářezů přivádějících tekutý kov do odlitků, změna jejich velikosti průřezu, případně změna jejich tvaru a počtu. Kromě výše uvedených variant řešení problematiky byl dále posuzován vztah mezi vzdálenosti odlitků na licím kůlu, licí teplotou a teplotou předehřevu formy před odlitím kovu. H o d n o c e n í n av r h ova nýc h ř e š e n í Každá z navrhovaných variant určitým způsobem ovlivnila vnitřní jakost odlitků. Dle předpokladu nejméně vnitřní jakost odlitků ovlivňovalo jejich uspořádání na licím kůlu, kde bylo možné docílit snížení vnitřní pórovitosti výrobků jejich rovnoměrným rozložením v ose licího kůlu. Byly simulovány různé varianty rozložení odlitků; například bylo simulováno odlévání různých typů odlitků (klapek) na jednom licím kůlu nebo stejných odlitků, přičemž se měnila jejich vzájemná vzdálenost. Tyto simulační výpočty potvrdily, že je výhodnější při odlévání většího množství odlitků na jednom licím kůlu odlévat najednou odlitky stejného typu, kdy je teplotní pole v okolí odlitků rovnoměrné bez teplotních gradientů. Na obr. 3 je zachycen stav vnitřní jakosti odlitku při simulaci různé vzájemné vzdálenosti. Ze snímku simulačních výpočtů je patrné, že vzdálenost odlitků nehraje výraznou roli při řešení jejich vnitřní jakosti. Daleko významnější roli v řešené problematice hraje technologické umístění zářezů, jejich tvar, velikost a počet. Cílem zářezů je přivádět dostatečné množství kovu do objemu odlitků, a to po dostatečně dlouhou dobu, aby nedocházelo k tvorbě staženin, které vznikají, pokud je přívod kovu do objemu odlitku předčasně ukončen. Při simulaci vlivu zářezů na jakost odlitků byl posuzován stav odlitků při použití různého tvaru zářezu, kdy byla porovnávána pórovitost odlitku při použití zářezu kruhového profilu a při použití čtvercového profilu s tím, že byly simulovány varianty, při kterých byl kov přiváděn jedním i více zářezy do různých míst v odlitku. To, která varianta byla výhodnější, záviselo na geometrii odlitku. U všech odlitků bylo výhodné využívat čtvercové profily zářezů, které jsou schopny přivést větší množství kovu za stejný časový úsek než zářezy kruhového profilu, ačkoliv je výroba čtvercových zářezů náročnější. Dále bylo zjištěno, že u odlitků jednodušších tvarů je výhodnější přivádět kov do odlitku za pomoci jednoho objemnějšího zářezu, jelikož při použití více zářezů, které přivádějí stejné množství kovu za časový úsek jako zářez objemnější, vzniká v jejich blízkosti pórovitost. Tato pórovitost vzniká kvůli snížené dosazovací schopnosti kovu zářezy v závěrečné fázi odlévání, kdy tyto zářezy nedovolí dosazovat do objemu odlitku dostatečné množství kovu, a tím vyrovnávat objemové změny, jež jsou spojeny s tuhnutím odlitku. Na obr. 4 je uveden praktický příklad jednoduchého odlitku, u kterého byl kov přiváděn pomocí dvou zářezů. Na obr. 4 je vyznačeno místo s pórovitostí a výsledky simulačních výpočtů, které potvrzují pórovitost v tomto místě a které jsou

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

porovnány s výsledky simulačních výpočtů, při nichž byl použit k plnění odlitku jeden zářez o stejné dosazovací schopnosti. Z jejich porovnání je patrné, že nižší pórovitost u odlitku lze docílit správným umístěním zářezů, jejich velikostí a profilem. Kromě výše uvedených parametrů, které ovlivňují jakost odlitků, byl rovněž posuzován vliv odlévané slitiny. V hudebním průmyslu jsou k odlévání používány slitiny na bázi mědi. Jedná se o vícesložkové mosazi a bronzy. Od těchto materiálů je požadována dobrá slévatelnost, opracovatelnost ručními nástroji – pilníky, vysoká pevnost v ohybu a stálost rozměrů. Při odlévání kovu nesmí docházet k reakcím s materiálem formy, která by vedla k povrchové pórovitosti odlitku a k segregaci prvků, například olova, čímž by na povrchu mohly vznikat výpotky. Protože u odlitků v hudebním průmyslu je požadována vysoká jakost povrchu odlitku, byla pozornost věnována slitinám, jejichž chemické složení se blíží eutektickým koncentracím. Z tohoto důvodu byly vybírány takové slitiny, u nichž je rozdíl mezi teplotou solidu a likvidu minimální. U těchto slitin je předpoklad, že výskyt pórovitosti bude v jejich objemu koncentrován do středu odlitku, zatímco u slitin s velkým rozestupem mezi těmito teplotami dochází k výskytu pórovitosti v jejich celém objemu, jak je uvedeno na obr. 5 v případě porovnávaných slitin mosazí. Při simulačních výpočtech byly zkoušeny různé slitiny nejen na bázi mědi, ale i na bázi hliníku nebo zinku. Cílem bylo nalézt vhodné slitiny s nízkým výskytem pórovitosti. Ty, které byly navrženy za pomoci simulačního softwaru, byly poté odlity a jejich pórovitost byla ověřena pomocí metalografických analýz. Na základě získaných výsledků byla potvrzena správnost simulačních výpočtů s možností aplikace výsledků v praxi. Z ávě r Cílem tohoto článku bylo seznámit aplikační sféru s řešenou problematikou odlévání drobných odlitků v hudebním průmyslu. Většina problémů, které se zde vyskytují, je spojena s technologičností konstrukce odlitků. Zásadní vliv na jejich jakost má správná konstrukce plnicího systému (množství zářezů, jejich umístění, tvar a velikost). Jakost odlitků rovněž ovlivňuje odlévaná slitina, kdy při její špatné volbě může docházet k interakci kovu s formou a povrch odlitků bude vysoce porézní (obr. 6). Ve všech uvedených případech může vhodný simulační software technologovi pomoci s nalezením rychlého a spolehlivého řešení – optimalizovat konstrukci licí soustavy a pomoci s volbou vhodné slitiny, a tím docílit vysoké jakosti odlitků. L i t e ra t u ra [1]

[2]

[3] [4]

[5]

HORÁČEK, M.: Výroba přesných odlitků: Výroba přesných odlitků technologií vytavitelného modelu. Digitální knihovna VUT Brno. [Online] 2009. [Cit. 12. 12. 2013.] http://ust.fme.vutbr.cz/ slevarenstvi/opory.html. HORÁČEK, M.: Technologie vytavitelného modelu. Ústav strojírenské technologie. [Online] 2009. [Cit. 10. 12. 2013.] ust.fme. vutbr.cz/slevarenstvi/.../technologie-vytavitelneho-modelu. pdf &oe=utf-8&rls=org.mozilla:cs:of. GRÍGEROVÁ, T.; R. KOŘENÝ; I. LUKÁČ: Zlievárenstvo neželezných kovov. Praha: Nakladatelství technické literatury, 1988. OTÁHAL, V.: Vady odlitků, atlas vad železné a neželezné slitiny. Technicko-ekonomické poradenství, MetalCasting and Foundry Consult, Otáhal Vlastislav, Brno. PLACHÝ, J.; B. BEDNÁŘ; M. NĚMEC: Teorie slévání. Vyd. 4. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2002. ISBN 80-010-2471-7.

Recenzenti / Peer-reviewers: Ing. Ivo Lána, Ph.D. prof. Ing. Iva Nová, CSc.

Vplyv pridávania korektorov železa na kryštalizáciu zliatiny AlSi10MgMn so zvýšeným obsahom železa M. Žihalová – D. B o l i b r u c h o v á

Influence of adding the iron correctors on crystallization of the AlSi10MgMn alloy with increased iron content Received: 09.02.2016 Accepted: 22.02.2016 669.715 : 621.745.4 Al alloys—melt treatment

Higher amount of impurities in secondar y aluminium alloys is the most impor tant obstruc tion of wider application of these alloys as the charge material. Iron is considered the most problematic impurit y in aluminium castings, which is mostly present in a form of hard and brit tle intermetallic par ticles. A s the presence of such phases leads to decreasing of mechanical and foundry proper ties of the alloy, they must be removed in a cer tain way. Addition of so called iron correc tors is one of the most economical method of iron neutralising. The ar ticle describes the influence of Ni, V and Cr on the course of cooling the AlSi10MgMn alloy with increased iron content.

Ing. Mária Žihalová Žilinská univer zita v Žiline, Strojnícka fakult a , Katedra technologického inžinierst va University of Žilina, Faculty of Mechanical Engineering, D e p a r t m e nt of Te chn o l o g i c a l En g in e e r in g

prof. Ing. Dana Bolibruchová, PhD. Žilinská univer zita v Žiline, Strojnícka fakult a , Katedra technologického inžinierst va University of Žilina, Faculty of Mechanical Engineering, D e p a r t m e nt of Te chn o l o g i c a l En g in e e r in g

Ú vo d Železo je najčastejšia nečistota vyskytujúca sa už v primárnych hliníkových zliatinách, pričom jeho nežiadúci vplyv je ešte výraznejší v recyklovaných (sekundárnych) zliatinách hliníka. V zliatinách na báze Al-Si vytvára železo intermetalické zlúčeniny, ktoré nepriaznivo vplývajú na mechanické vlastnosti odliatkov [1]. Snahou je však využívanie recyklovaných materiálov najmä kvôli zníženiu výrobných nákladov, čo vyžaduje elimináciu nepriaznivých účinkov nečistôt. Jednou z možností neutralizácie negatívneho vplyvu železa je pridávanie určitých prvkov, tzv. korektorov železa. Do tejto skupiny prvkov patria najmä prvky ako Mn, Co, Be, Ni, Cr a V [2], [3], [4]. Nežiadúci vplyv Fe je spojený s tvorbou intermetalických fáz prítomných v mikroštruktúre zliatiny. Najčastejšie sa vyskytujúcou fázou v zliatinách Al-Si je fáza Al5FeSi, ktorá býva vylúčená v doskovitom tvare (ihlice). Tieto fázy sú krehké a znižujú tak pevnosť materiálu pri ťahovom zaťažení. Prídavkom korektorov, napr. Mn, vznikajú fázy s priaznivejším tvarom (Al15(Fe,Mn)3Si2), ktoré neznižujú mechanické vlastnosti zliatiny tak výrazne. Účinok Mn je však obmedzený do určitého obsahu, a preto je pri vyššie znečistených recyklovaných zliatinách potrebné aplikovať iné korektory [5], [6], [7]. Po pridaní korektorov železa, ako sú Ni, V a Cr, môžu byť v mikroštruktúre prítomné aj ďalšie intermetalické fázy. Pretože sa po pridaní korektorov môže v zliatine vyskytovať veľké množstvo rôznych intermetalických fáz, je potrebné analyzovať kryštalizáciu odliatkov vyrobených zo sekundárnych zliatin hliníka s cieľom posúdiť vplyv prítomných fáz na proces tuhnutia. Najlepším spôsobom je vykonať metalografický rozbor časti odobranej z odliatku alebo špeciálne pripravenej vzorky. Táto metóda je časovo náročná a musí byť vykonaná po odliatí finálnej sekundárnej zliatiny. Spektrálnou analýzou (pokiaľ je k dispozícii) je možné určiť len koncentrácie legujúcich prvkov, avšak nemôže byť použitá na predikciu vnútornej štruktúry, ktorá závisí od použitej zliatiny a rýchlosti ochladzovania. Preto nachádza termická analýza uplatnenie aj v zlievarňach hliníkových zliatin ako rýchla metóda, ktorá môže byť použitá pred samotným odlievaním [8]. Termická analýza umožňuje stanovenie počiatku priebehu rôznych reakcií. Prvotné interpretácie prebiehajúcich javov môžu byť získané priamym pozorovaním krivky ochladzovania, nakoľko reakcie sú väčšinou exotermické a vedú k zníženiu rýchlosti ochladzovania, alebo v niektorých prípadoch môže dochádzať k zvýšeniu teploty vplyvom rekalescencie. Tieto analýzy sa môžu vykonávať tým, že sa vloží jeden alebo viac termočlánkov do formy obsahujúcej tuhnúci kov. Porovnávaním výsledkov z rôznych termočlánkov môžu byť detegované teplotné rozdiely, alebo je možné derivovaním výsledkov teplôt z jedného termočlánku ako funkcie času určiť časy a teploty prebiehajúcich reakcií [9], [10], [11], [12]. Cieľom predkladaného článku je analýza vplyvu vybraných korektorov železa na priebeh tuhnutia zliatiny AlSi10MgMn so zvýšeným obsahom železa pomocou termickej analýzy. Dôsledný rozbor výsledkov termickej analýzy môže takto poskytovať relevantné výsledky o účinku korektorov železa na elimináciu nepriaznivých vplyvov a výslednú kvalitu odliatku. Za týmto účelom boli použité prvky Ni, V a kombinácia V s Cr. Experimentálna časť Na vyhotovenie experimentov bola použitá zliatina AlSi10MgMn. Zliatina bežnej čistoty AlSi10MgMn obsahuje určité množstvo železa, avšak pre lepšie pochopenie vplyvu korektorov železa v sekundárnych zliatinách bol jeho obsah úmyselne zvýšený. Na tento účel bola zliatina roztavená v elektrickej odporovej S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

O D L I T K Y Z E SL I T I N N E Ž EL E Z N ÝCH KOV Ů

Vplyv pridávania korektorov železa na kryštalizáciu zliatiny AlSi10MgMn so zvýšeným obsahom železa

M. Žihalová – D. B o l i b r u c h o v á Vplyv pridávania korektorov železa na kryštalizáciu zliatiny AlSi10MgMn so zvýšeným obsahom železa

Tab. I. Tab. I.

Chemické zloženie zliatin Chemical composition of alloys

O D L I T K Y Z E SL I T I N N E Ž EL E Z N ÝCH KOV Ů

Zliatina AlSi10MgMn

10,220

0,277

0,108

0,448

0,046

0,005

0,008

0,028

zvyšok

AlSi10MgMnFe1

9,730

0,313

0,118

0,980

0,041

0,016

0,009

0,037

zvyšok

AlSi10MgMnFe1 + 0,1 hm. % Ni

12,240

0,540

0,250

2,182

0,068

0,309

0,021

0,407

zvyšok

AlSi10MgMnFe1 + 0,3 hm. % Ni

9,925

0,297

0,100

2,153

0,032

0,273

0,018

> 0,480

zvyšok

AlSi10MgMnFe1 + 0,5 hm. % Ni

9,640

0,283

0,105

1,697

0,033

0,621

0,022

> 0,480

zvyšok

AlSi10MgMnFe1 + 0,2 hm. % V

9,133

0,265

0,116

1,588

0,034

0,084

0,216

0,166

zvyšok

AlSi10MgMnFe1 + 0,2 hm. % V + 0,5 hm. % Cr

8,996

0,291

0,119

1,446

0,033

0,071

0,139

> 0,480

zvyšok

AlSi10MgMnFe1 + 0,2 hm. % V + 1,0 hm. % Cr

8,539

0,290

0,098

1,182

0,031

0,051

0,135

> 0,480

zvyšok

peci a po dosiahnutí teploty 780 ± 5 °C sa do taveniny pridalo železo vo forme predzliatiny AlFe10. Pripravená zliatina (AlSi10MgMnFe1) bola ďalej legovaná Ni, V a Cr. Pri pridávaní Ni do zliatiny bola použitá predzliatina AlNi20. Zliatina AlSi10MgMnFe1 bola tavená v grafitovom tégliku a po dosiahnutí požadovanej teploty (780 ± 5 °C) bol do zliatiny pridaný Ni. Množstvo použitého prídavku niklu do zliatiny bolo 0,1, 0,3 a 0,5 hm. %. Prídavok V do zliatiny bol navrhnutý na 0,2 hm. %. Súčasný vplyv V a Cr bol hodnotený na zliatine s prídavkom 0,2 hm. % V spolu s obsahom Cr 0,5 a 1,0 hm. %. Požadovaný obsah legujúcich prvkov bol pridávaný formou predzliatin AlV10 a AlCr20. Tavenina nebola ďalej modifikovaná, očkovaná ani rafinovaná. Teplota odlievania bola pri všetkých experimentoch 760 ± 5 °C. Tavenina bola odlievaná do kovovej formy predhriatej na 200 ± 5 °C za účelom získania vzoriek na mikroštruktúrnu a spektrálnu analýzu. Chemické zloženie pripravených zliatin je uvedené v tab. I. Na vykonanie termickej analýzy sa použila kovová forma valcového tvaru s termočlánkom NiCr-Ni umiestneným v jej strede. Výsledky a diskusia Zádržné teploty korešpondujúce s tvorbou fáz v analyzovaných zliatinách sa nachádzajú v tab. II. Obr. 1 zobrazuje krivku ochladzovania a jej prvú deriváciu pre zliatinu AlSi10MgMn s prídavkom železa. Prvá derivácia predstavuje okamžitú rýchlosť ochladzovania v závislosti na krivke chladnutia a signalizuje prítomnosť malých zmien na krivke ochladzovania [10]. Na obr. 1 možno pozorovať prvú teplotnú zádrž zliatiny AlSi10MgMnFe1 pri 591,2 °C, kde sa začínajú vytvárať zárodky primárneho Al. Po tejto zádrži teplota kryštalizácie zliatiny opäť postupne klesá. Ďalšia teplotná zádrž nastala pri 575 °C. To je spôsobené latentným teplom reakcie fáz na báze železa. Mikroštruktúra zliatiny obsahuje najmä ihlicovité fázy (obr. 2), teplotná zádrž preto pravdepodobne reprezentuje reakciu L → Al + + Si + Al5FeSi. Zádrž pri teplote 566,7 °C korešponduje s vytváraním a rastom eutektického Si. Na krivke ochladzovania nie je viditeľná teplotná zádrž pri teplote korešpondujúcej s vytváraním fázy Mg2Si. Môže to byť spôsobené nízkym obsahom Mg v pozorovanom mieste alebo podmienkami kryštalizácie, ktoré neviedli k tvorbe fázy Mg2Si (napr. vysoká rýchlosť ochladzovania). Krivky ochladzovania a ich prvé derivácie zliatiny AlSi10MgMnFe1 s prídavkom niklu sú zobrazené na obr. 3, 4 a 5. Kryštalizácia primárneho α-hliníka po pridaní 0,1 a 0,5 hm. % Ni sa začala pri nižšej teplote, ale pri prídavku 0,3 hm. % bola teplotná zádrž pri vyššej teplote. Rôzne správanie kryštalizácie pozorované pri tomto prídavku pravdepodobne viedlo k tvorbe iných intermetalických fáz. Vyšší obsah Cr v zliatine (možný vedľajší vplyv použitej predzliatiny) spôsobil pravdepodobne formáciu tzv. kalových (sludge) fáz (L → Al15(Fe,Mn,Cr)3Si2)

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

v mieste termočlánku pred kryštalizáciou primárneho α-Al. Prítomnosť určitého množstva kalových fáz môže byť tiež pozorovaná na typickej mikroštruktúre zliatiny po pridaní Ni (obr. 6). V zliatine s 0,1 a 0,3 hm. % Ni teplotná výdrž korešpondujúca s tvorením železitých intermetalických fáz (Al5FeSi) prebiehala pri nižších teplotách a pri najvyššom prídavku Ni pri vyšších teplotách v porovnaní so zliatinou AlSi10MgMnFe1. Tvorenie železitých intermetalických fáz obsahujúcich mangán typu Al15(Fe,Mn)3Si2 vo forme čínskeho písma bolo zaznamenané iba v zliatinách s prídavkom 0,3 a 0,5 hm. % Ni (teplotná zádrž pri 583,5 a 588,8 °C). Vyšší prídavok Ni môže preto viesť k lepším podmienkam tvorby fáz na báze železa v tvare čínskeho písma a má priaznivý korekčný účinok. Teplotná zádrž eutektickej reakcie bola pri každom prídavku Ni nižšia. Krivky ochladzovania po pridaní V a kombinovaného prídavku V a Cr sú zobrazené na obr. 7, 8 a 9 a typická mikroštruktúra zliatiny po pridaní kombinovaného prídavku V a Cr je na obr. 10. Teplotná zádrž zodpovedajúca primárnemu α-Al po pridaní prídavku V a tiež V s Cr nastávala pri vyšších teplotách. Vyšší obsah Cr v tomto prípade neviedol k identifikácii teplotných zádrží prislúchajúcich tvorbe „sludge“ fáz. Dôvodom môže byt vyšší obsah fáz v zliatine s vyššou špecifickou hmotnosťou, ktorý vedie k sedimentácii fáz na dne formy. Kvôli polohe termočlánku v strede formy nemusia byť tieto fázy identifikované. Eutektická teplota sa po pridaní kombinovaného prídavku V a Cr v porovnaní so zliatinou AlSi10MgMnFe1 znížila a rozdiel med-

Tab. II. Tab. II.

Zádržné teploty a tvoriace sa fázy v zliatine AlSi10MgMn s prídavkom železa a jeho korektorov Thermal arrests and phases formed in the AlSi10MgMn alloy with iron addition and with iron correctors teplota zádrže [°C]

fáza

AlSi10MgMn + 1,0 hm. % Fe

591,2 575,0 566,7

primárny Al železité fázy eutektický Si

AlSi10MgMnFe + 0,1 hm. % Ni

587,0 573,2 552,7

primárny Al železité fázy eutektický Si

AlSi10MgMnFe + 0,3 hm. % Ni

591,6 573,9 557,8

primárny Al železité fázy eutektický Si

AlSi10MgMnFe + 0,5 hm. % Ni

588,8 576,7 551,4

primárny Al železité fázy eutektický Si

AlSi10MgMnFe + 0,2 hm. % V

597,7 576,0 563,2

primárny Al železité fázy eutektický Si

AlSi10MgMnFe + 0,2 hm. % V + + 0,5 hm. % Cr

599,4 575,5 548,8

primárny Al železité fázy eutektický Si

AlSi10MgMnFe + 0,2 hm. % V + + 1,0 hm. % Cr

603,4 574,1 552,7

primárny Al železité fázy eutektický Si

Zliatina

Vplyv pridávania korektorov železa na kryštalizáciu zliatiny AlSi10MgMn so zvýšeným obsahom železa M. Žihalová – D. B o l i b r u c h o v á

750

primárny Al

0,5

Fe fázy

650

eutektický Si

600

-0,5

550

1. derivácia

500

-1 -1,5

krivka ochladzovania

450

-2

400

-2,5 0

100

150

200

250

Obr. 2.

čas [s] Obr. 1. Fig. 1.

Krivka ochladzovania a prvá derivácia u zliatiny AlSi10MgMn s 1,0 hm. % Fe Cooling curve and its first derivate of the AlSi10MgMn alloy with 1.0 wt. % of Fe

a [° ]

700

primárny Al

zi eutktickými teplotami zliatiny obsahujúcej 0,5 a 1,0 hm. % Cr a zliatiny bez ich prídavku je 17,9 a 14 °C. To vedie k tvorbe jemnejšieho eutektického Si v porovnaní so zliatinou s prídavkom železa.

Z áve r

-1

Nikel, vanád a chróm správajúce sa ako korektory železa môžu ovplyvniť krivku tuhnutia (ochladzovania) zliatiny AlSi10MgMnFe1. Získané výsledky možno zhrnúť nasledovne: 1) Prídavok Ni v množstve 0,1 hm. % vedie k formovaniu fázy Al5FeSi pri nižšej teplote ako v zliatine AlSi10MgMnFe1. To môže viesť k tvoreniu jemnejších ihlicových fáz. Prítomnosť vyššieho množstva Ni (0,3 a 0,5 hm. %) tiež umožňuje podmienky na tvorenie fáz v tvare čínskeho písma. Prítomnosť týchto fáz môže viesť k zlepšeniu výsledných vlastností odliatkov. V prítomnosti Cr v zliatine po pridaní Ni možno pozorovať tvorenie „sludge“ fáz pred kryštalizáciou α-Al. 2) Prídavok vanádu viedol k zvýšeniu teploty tvorenia primárneho α-Al a fáz na báze železa. Tiež možno pozorovať jemnejšie fázy v tvare ihlíc. Spoločný prídavok V a Cr vedie tiež k zvýšeniu teploty kryštalizácie α-Al a pri vyššom obsahu Cr sa zvýšila aj teplota tvorenia železitých intermetalických fáz.

600

500

400

krivka ochladzovania

Fe fázy

300

eutektický Si

200

1. derivácia

100

-2

-3 0

100

150

200

250

300

čas [s] Obr. 3. Fig. 3.

Krivka ochladzovania a prvá derivácia u zliatiny AlSi10MgMnFe1 s 0,1 hm. % Ni Cooling curve and its first derivate of the AlSi10MgMnFe1 alloy with 0.1 wt. % of Ni

800

700

0,5

a [° ]

600

primárny Al

500

krivka ochladzovania

Fe fázy

400

-0,5

eutektický Si

300

-1

1. derivácia

200

-1,5

100 0

-2 0

100

150

200

čas [s] Obr. 4. Fig. 4.

700

Krivka ochladzovania a prvá derivácia u zliatiny AlSi10MgMnFe1 s 0,3 hm. % Ni Cooling curve and its first derivate of the AlSi10MgMnFe1 alloy with 0.3 wt. % of Ni

primárny Al

600

500

a [° ]

Fig. 2.

Mikroštruktúra zliatiny AlSi10MgMn s 1,0 hm. % Fe Microstructure of the AlSi10MgMn alloy with 1.0 wt. % of Fe

400

krivka ochladzovania

Fe fázy 300

eutektický Si -1

200

1. derivácia -2

100 0

-3 0

100

150

200

Obr. 6.

250

čas [s] Obr. 5. Fig. 5.

Krivka ochladzovania a prvá derivácia u zliatiny AlSi10MgMnFe1 s 0,5 hm. % Ni Cooling curve and its first derivate of the AlSi10MgMnFe1 alloy with 0.5 wt. % of Ni

Fig. 6.

Mikroštruktúra zliatiny AlSi10MgMnFe1 s prídavkom Ni (0,5 hm. % Ni) Microstructure of the AlSi10MgMnFe1 alloy after Ni addition (0.5 wt. % Ni)

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

O D L I T K Y Z E SL I T I N N E Ž EL E Z N ÝCH KOV Ů

a [° ]

700

M. Žihalová – D. B o l i b r u c h o v á Vplyv pridávania korektorov železa na kryštalizáciu zliatiny AlSi10MgMn so zvýšeným obsahom železa 700

primárny Al

a [° ]

0,5

Fe fázy

600

eutektický Si

-0,5

550

1. derivácia

500

-2

krivka ochladzovania

400 0

Obr. 10. Mikroštruktúra zliatiny AlSi10MgMnFe1 s prídavkom V a Cr (0,2 hm. % V + 0,5 hm. % Cr) Fig. 10. Microstructure of the AlSi10MgMnFe1 alloy after V and Cr addition (0.2 wt. % of V + 0.5 wt. % of Cr)

Poďakovanie Táto práca vznikla v rámci riešenia grantového projektu VEGA č. 1/0363/13. Autorky ďakujú grantovej agentúre za podporu. L i t e ra t ú ra [1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

100

150

200

250

-2,5 300

čas [s] Obr. 7. Fig. 7.

Krivka ochladzovania a prvá derivácia u zliatiny AlSi10MgMnFe1 s 0,2 hm. % V Cooling curve and its first derivate of the AlSi10MgMnFe1 alloy with 0.2 wt. % of V

650

a [° ]

0,5

primárny Al

600

3) Každý použitý korektor viedol k zníženiu teploty prislúchajúcej tvorbe eutektického Si. V mikroštruktúre zliatin bola tiež pozorovaná prítomnosť jemnejších častíc Si na základe čoho môžu použité korektory okrem ich primárnej funkcie pravdepodobne slúžiť tiež ako očkovací prvok. Najvýraznejšie sa tento jav prejavil po pridaní V.

-1

-1,5

450

Fe fázy

eutektický Si

550

-0,5

1. derivácia

-1

500

-1,5

450

-2

krivka ochladzovania

400 0

100

150

200

-2,5 250

čas [s] Obr. 8. Fig. 8.

Krivka ochladzovania a prvá derivácia u zliatiny AlSi10MgMnFe1 s 0,2 hm. % V a 0,5 hm. % Cr Cooling curve and its first derivate of the AlSi10MgMnFe1 alloy with 0.2 wt. % of V and 0.5 wt. % of Cr

700 650

a [° ]

O D L I T K Y Z E SL I T I N N E Ž EL E Z N ÝCH KOV Ů

650

primárny Al

0,5

Fe fázy

600 550

eutektický Si

-0,5

1. derivácia

-1

DINNIS, C. M.; J. A. TAYLOR; A. K. 500 -1,5 DAHLE: As-cast morphology of iron-in450 -2 termetallics in Al-Si foundry alloys. krivka ochladzovania Scripta Materialia, 2005, 53, 955–958. 400 -2,5 ISSN 1359-6462. 0 50 100 150 200 PETRIK, J.; J. HORVATH: The iron corčas [s] rectors in Al-Si alloys. Annals of faculty Obr. 9. Krivka ochladzovania a prvá derivácia u zliatiny AlSi10MgMnFe1 s 0,2 hm. % engineering Hunedoara, 2011, 9(3), V a 1,0 hm % Cr 401– 405. ISSN 1584-2665, e-ISSN Fig. 9. Cooling curve and its first derivate of the AlSi10MgMnFe1 alloy with 0.2 wt. % of V 1584-2673. and 1.0 wt. % of Cr HURTALOVÁ, L.; E. TILLOVÁ, E.: Elimination of the negative effect of Fe-rich intermetallic phases in secondary (recycled) aluminium cast alloy. Manufacturing Technology, 2013, 13(1), 44–50. ISSN 1213-2489. Al-Si alloys. Thermochimica Acta, 2010, 510, 82–87. ISSN 0040KRIVOŠ, E.; R. PASTIRČÁK; R. MADAJ: Effect of technological -6031. parameters on the quality and dimensional accuracy of castings [10] KUMARI, S. S. S.; R. M. PILLAI; T. P. D. RAJAN; B. C. PAI: Effects manufactured by patternless process technology. Archives of meof individual and combined additions of Be, Mn, Ca and Sr on tallurgy and materials, 2014, 59(3), 1069–1072. ISSN: 2300-1909. the solidification behaviour, structure and mechanical properties TAYLOR, J. A.: The effect of iron in Al-Si casting alloys. In: 35th of Al-7Si-0.3Mg-0.8Fe alloy. Material Science and Engineering Australian Foundry Institute National Conference, 2004, s. A, 2007, sv. 460–461, s. 561–573. ISSN: 0921-5093. 148–157, Adelaide, South Australia. [11] PASTIRČÁK, R.: Effect of Low Pressure Application during CAO, X.; J. CAMPBELL: Morphology of Al5FeSi phase in Al-Si Solidification on Microstructure of Al-Si alloys. Manufacturing cast alloys. Materials Transactions, 2006, 47(5), 1303–1312. ISSN Technology, 2014, 14(3), 397–400. ISSN 1213-2489. 1345-9678, e-ISSN 1347-5320. [12] BRŮNA, M.; L. KUCHARČÍK; A. SLÁDEK: Complex evaluation TAYLOR, J. A.: Iron-containing intermetallic phases in Al-Si of porosity in A356 aluminium alloy using advanced porosity based casting alloys. Procedia Materials Science, 2012, 1, 19–33. module. Manufacturing Technology, 2013, 13(1), s. 26–30. ISSN ISSN 2211-8128. 1213-2489. HEUSLER, L.; W. SCHNEIDER: Influence of alloying elements on Recenzenti / Peer-reviewers: the thermal analysis results of Al-Si cast alloys. Journal of Light Ing. Ivo Lána, Ph.D. Metals, 2002, 2, 17–26. CANALES, A. A. a kol.: Thermal analysis during solidification of prof. Ing. Iva Nová, CSc. S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

M o d i f i k a c e s l i t i n h l i n í k- k ř e m í k o č i m a l i t e r a t u r y

Modification of aluminium-silicium alloys through the eyes of literature Received: 18.01.2016 Received in revised form: 24.02.2016 Accepted: 17.03.2016 669.715 : 621.745.4 : 021.4 Al alloys—modification—bibliography

The contribution list s a literar y over view about modification of Al-Si alloys. In the introduc tor y chapters it deals with the principle of modification of the eutec tics, the change in the abilit y of cr ystallization of the Al-Si eutec tics, influencing the morphology of the silicium eutec tics in Al-Si alloys, reduc tion of stress bet ween phases in the Al-Si- Cu alloys and limiting the grow th of eutec tic silicium. Then the information about sodium, strontium and the relation to antimony is given and the experience with porosit y during modification, the modification of wheel disk s with strontium and negative ef fec t s of phosphorus or excessive doses of sodium and strontium on modification are described.

Ing. Jiří Ptáček F o u n d s e r v i s , s . r. o . B r n o

Pr i n c i p m o d i f i ka c e e u t e k t i ka Změna schopnosti krystalizace eutektika AlSi [1] Křemík tvoří s hliníkem eutektikum, ale protože sám má větší krystalizační schopnosti než hliník, krystalizuje za menšího přechlazení v podobě dlouhých jehlic. Hliník krystalizuje opožděně a vytváří eutektikum už pouze se zbylým křemíkem. Jehlicovitá struktura je křehká se všemi důsledky z toho plynoucími. Podstatou řešení tohoto problému je proces zvaný modifikace eutektika. Princip modifikace spočívá v tom, že se sníží krystalizační schopnost křemíku, takže vznikne velmi jemné eutektikum. Snížení krystalizační schopnosti souvisí se změnou povrchového napětí na čele rostoucích zárodků křemíku. Při správně provedené modifikaci váže hliník v eutektiku větší množství křemíku, než odpovídá rovnovážnému stavu, takže eutektická slitina tuhne jako slitina podeutektická. Ovlivnění morfologie eutektika křemíku ve slitinách AlSi [2] Křemík má v hliníku jen velmi omezenou rozpustnost. Při eutektické teplotě (577 °C) je rozpustnost pouze 1,65 % Si, při poklesu teploty se dále snižuje. Ve slévárenských slitinách je ovšem obsah křemíku vždy vyšší, než je maximální rozpustnost v tuhém roztoku α (hliník). Podle obsahu křemíku se siluminy dělí na podeutektické (5–11 % Si), eutektické (11,5–13 % Si) a nadeutektické (14–17 %, výjimečně až 25 % Si). Eutektikum se nazývá podle tvaru částic křemíku, který je zrnitý, lamelární nebo modifikovaný. Zrnité eutektikum vzniká při obsahu fosforu 5–10 ppm. Eutektický Si se vylučuje ve tvaru polyedrických zrn nebo hrubých lamel. Lamelární eutektikum vzniká v čistých slitinách s velmi nízkým obsahem sodíku a obsahem fosforu 1–2 ppm. K růstu částic Si dochází podobným mechanizmem jako u eutektika zrnitého. Podmínky pro nukleaci lamelárního křemíku jsou méně příznivé z důvodu malého počtu krystalizačních zárodků daného nepatrným obsahem fosforu. Modifikované eutektikum vzniká za přítomnosti modifikačních prvků, kterými jsou zpravidla sodík a stroncium. Jako krystalizační zárodky slouží částice fosfidu hlinitého (AlP). Stupeň modifikace závisí rovněž na rychlosti ochlazování. Při vysokých rychlostech ochlazování se snadno získá jemná, dobře modifikovaná struktura i při použití nižších obsahů modifikačních prvků. Naproti tomu pomalé ochlazování, např. při odlévání tlustostěnných odlitků nebo odlévání do pískových forem, vyžaduje silné modifikátory, především sodík. Ten se používá v praxi velmi často, dříve kovový, dnes se uvolňuje z modifikačních tablet nebo modifikačního prášku. Tyto obsahují vhodnou chemickou sloučeninu uvolňující sodík, jako může být třeba soda Na2CO3 nebo fluorid sodný NaF, který je zatím nezbytný k výrobě modifikátoru ve formě stále oblíbenějšího granulátu. Přípravky na bázi sodíku se používají převážně u tlustostěnných odlitků. Dobře modifikovaná slitina obsahuje 50–100 ppm sodíku, často se však používají obsahy sodíku až 300 ppm. Velkou nevýhodou aplikace sodíku je relativně krátký účinek modifikace (15–20 min). V současné době se stále více prosazuje stroncium, jeho aplikace do taveniny je jednodušší. K modifikaci se nejčastěji používá předslitina s hliníkem s obvykle 3, 5 až 10 % Sr. Aplikace předslitin stroncia je velmi snadná, dávkování v porovnání se sodíkem bývá vyšší, obvykle 150–200 ppm, u eutektických slitin až 400 ppm. Účinek stroncia je slabší, ale významně trvalejší (běžně 3–6 h). S výhodou se aplikuje zejména přilití do kovových forem, nebo u tenkostěnných odlitků litých do písku. Další výhodou je, že sodík a stroncium lze při modifikaci kombinovat. S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

P Ř EH L ED OV É R ECEN ZOVA N É ČL Á N K Y

Modifikace slitin hliník-křemík očima literatury

J. P táček

P Ř EH L ED OV É R ECEN ZOVA N É ČL Á N K Y

J. P táček

M o d i f i k a c e s l i t i n h l i n í k- k ř e m í k o č i m a l i t e r a t u r y

Pro obě modifikační činidla (sodík, stroncium) však platí zásadní pravidlo: modifikační účinek se zruší použitím přípravků obsahujících chlor nebo fluor a dokonce i jakýmkoli plynem, který v tavenině vytváří bubliny (např. při odplyňování). Tedy nevhodně zařazená operace tohoto typu zcela zruší modifikační účinek. Průběh modifikace slitiny AlSiCu(Mg) [3] Pod pojmem modifikace se rozumí změna velikosti a morfologie křemíku pomocí modifikátoru (sodík, stroncium, antimon, vápník apod.). V prostoru se mění destičková struktura na tyčinkovitou, tedy v řezu destičky tvoří jehlice a tyčinky tvoří globule. Jak je dostatečně známo, tato změna morfologie způsobená modifikací vede k výraznému nárůstu plastických vlastností materiálu. U slitin typu AlSiCuMg vznikají v průběhu tuhnutí slitiny fáze následovně: – Při teplotě 590–595 °C se tvoří primární α-fáze (hliníku) a přitom roste koncentrace Si a Cu. Při teplotě 560–565 °C vzniká eutektická směs Si + α, tím místně roste obsah Cu ve zbytku kovu. Při teplotě cca 550 °C začíná precipitace fází Mg2Si a Al8Mg3FeSi6. – Při teplotě cca 505 °C vzniká jemná eutektická fáze bohatá na měď ve 3 formách. Jsou to fáze Al2Cu, Al-Al2Cu a Al5Mg8Cu2Si6, podle obsahu Cu a Mg. – Pod teplotou 500 °C se pohybuje teplota solidu. U slitin AlSi8Cu3 bývá tato teplota výrazně nižší v důsledku vyššího množství stopových prvků. Princip mechanizmu modifikace spočívá v tom, že modifikátory sníží pnutí mezi eutektickými fázemi, sníží se úhel kontaktu hliníku s křemíkem a hliník bude obalovat křemík a blokovat tak jeho růst. Výsledný dosažený účinek modifikace se poměrně přesně stanoví metodou termické analýzy. Omezení růstu eutektického křemíku Eutektikum v nemodifikovaných slitinách AlSi tvoří dendrity α-fáze a desky eutektického křemíku různé orientace, které se v rovině metalografického výbrusu jeví jako šedé jehlice uložené ve světlé matrici α-fáze, která vyplňuje prostor mezi deskami křemíku. Slévárenské slitiny obsahují velký podíl eutektika nebo jsou i čistě eutektické. Tvar eutektického křemíku (hexagonální desky, jehlice s ostrým zakončením) u nemodifikovaných slitin neupravené slitiny AlSi výrazně snižuje mechanické vlastnosti. A právě modifikace mění destičky eutektického křemíku nevhodného tvaru na mnohem přijatelnější tyčinky nebo dokonce na vlákna. Vyloučení eutektického křemíku ve tvaru tyčinek až vláken vyvolá zvýšení pevnosti Rm, tažnosti A5 a houževnatosti. Jedno z vysvětlení principu modifikace je omezení růstu eutektického křemíku adsorpcí vhodného povrchově aktivního prvku. Tyto aktivní prvky působí už při velmi nízkém obsahu (10 až 1000 ppm). Zamezí se přísun další stavební látky z taveniny, což vede ke zpoždění krystalizace eutektického křemíku. Je známo, že těmito prvky jsou zejména sodík a stroncium. Sodík Mezi typické negativní vlastnosti sodíku patří zvýšení stupně naplynění taveniny. Odplynění taveniny je obtížné, jak je výše uvedeno, protože jak chlor, tak fluor i plyny tvořící v tavenině bubliny (dusík, argon) radikálně snižují účinek modifikace. Kromě toho sodík zvyšuje koeficient smrštivosti v intervalu tuhnutí, což vede ke vzniku rozptýlené pórovitosti. A navíc, jak je obecně známo a také výše uvedeno, sodík má sklon k rychlému propalu, tj. má časově značně omezenou účinnost.

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

Stroncium [4] Výše uvedené nevýhody modifikace sodíkem vedly k nalezení jiného modifikačního činidla. Většinu požadavků nakonec splňuje stroncium. Jeho modifikační účinek je nesrovnatelně delší (1 až 2 h) a lze jej výrazně prodloužit (až na 10 h) aplikací 0,05–0,20 % berylia. Určitou nevýhodou použití stroncia je sice jeho poněkud nižší účinnost v porovnání se sodíkem; vyšší dávkování tuto nevýhodu odstraní, i když poněkud vzrostou náklady. Velkou výhodou použití stroncia je jeho jednoduché a bezpečné dávkování prostřednictvím předslitiny typu AlSr, zpravidla s obsahem 5 až 10 % stroncia. Nejčastěji má předslitina tvar drátu průměru 10 mm a je vhodná pro menší pece. Pro velké pece se častěji používají levnější housky AlSr, rovněž o obsahu 5 až 10 % stroncia. Při odlévání tenkostěnných odlitků je modifikace bez použití stroncia prakticky nepředstavitelná. Počátek modifikace je dán rozpadem částic SrAl4, vznikem nových částic Al2Si2Sr, z nichž se nakonec získá volné stroncium. A podobně jako u sodíku část stroncia reaguje se zbytkovým fosforem za vzniku fosfidu stroncia. Tím se pochopitelně poněkud oslabí funkce stroncia, takže je třeba s touto skutečností počítat při výpočtu dávky. Jak je zřejmé, čím vyšší zbytkový obsah fosforu kov obsahuje, tím vyšší dávkování stroncia je zapotřebí. Diskuze informací a zkušeností Sodík a stroncium [5] Cílem modifikace slévárenských slitin AlSi je změna destiček primárního křemíku na vláknitou strukturu. Mechanizmus modifikace slitin AlSi spočívá v neutralizaci zárodků fosfidu hliníku (AlP), na nichž křemík přednostně krystalizuje. Kromě toho modifikační prvek absorbuje na rostoucích krystalech křemíku, čímž se omezuje jejich růst. Autoři této firemní publikace preferují stroncium před sodíkem, použití antimonu je na ústupu, s výjimkou Francie a většiny frankofonních států. Obdobný, ale nižší modifikační účinek mají i některé další prvky, jako baryum a vápník, technicky se však neuplatňují. Nespornou výhodou obou činidel je, že jsou vzájemně plně kompatibilní a je možné je s úspěchem kombinovat, navíc ani Na, ani Sr nejsou kompatibilní s antimonem při obsahu fosforu od cca 25 ppm. Přednost použití stroncia před sodíkem má několik důvodů. Stroncium naštěstí nevytváří s vápníkem intermetalické sloučeniny, i tak se však doporučuje obsah Ca držet pod 30 ppm. Velmi důležitým požadavkem je, aby částice Al4Sr v předslitině AlSr byly co nejjemnější. Toho se dosáhne mimo jiné co nejrychlejším ztuhnutím předslitiny AlSr při její přípravě. Právě jemné a pravidelně rozptýlené částice Al 4Sr by měly být hlavním kritériem pro výběr dodavatele vhodné předslitiny. Doba reakce rozpouštění předslitiny AlSr je rovněž významně ovlivněna velikostí částic Al4Sr. Čím jemnější jsou tyto částice, tím rychlejší bývá modifikace, tím jemnější zrno a také tím nižší pohlcení vodíku. Jakýkoli kontakt s chlorem nebo s činidly uvolňujícími chlor kontaktem s taveninou způsobí radikální odstranění dodaného stroncia (platí i pro sodík) prakticky na nulu. Podrobnější údaje uvádí tab. I. Sodík, stroncium a antimon [6] Francouzští odborníci všeobecně preferují modifikaci antimonem před sodíkem i stronciem. Autoři publikace se věnují především typu modifikačního činidla, naplynění a mikropórovitosti. Výsledky jsou uspořádány v tab. II a III.

M o d i f i k a c e s l i t i n h l i n í k- k ř e m í k o č i m a l i t e r a t u r y

Tab. I. Tab. I.

Rozdíly mezi sodíkem a stronciem při modifikaci slitin AlSi Differences between sodium and strontium during modification of AlSi alloys sodík nízká

značná

cca 20 %

téměř 100 %

využití činidla vzájemná kompatibilita náročnost procesu modifikace tendence ke vzniku oxidů

stroncium

velmi dobrá

vyšší

velmi snadná

vyšší

nízká

téměř nulový

zůstane až 50 %

vliv koncentrace na účinnost

značný

prakticky není

tendence k přemodifikování

vysoká

nízká

modifikační účinek po přetavení

narušuje vyzdívku

není

skladovatelnost

reakce s vyzdívkou

suché prostředí

bez nároků

sklon k vlhnutí

ano

není

Tab. II. Tab. II.

Rozdíly mezi sodíkem a stronciem při modifikaci slitin AlSi Differences between sodium and strontium during modification of AlSi alloys

Vlastnost délka účinku modifikace doporučený obsah

sodík

stroncium

nízká

až 8 h

20–150 ppm

80–600 (1500) ppm

agresivita vůči nátěrům

vysoká

nízká

nutnost kontroly jakosti činidla

nutná

neuvedeno

průměrná

velmi vysoká

tendence ke vzniku pórovitosti velikost zrna po modifikaci vliv obsahu fosforu tendence k přemodifikování reakce s vyzdívkou

nejjemnější

mírně hrubší

zásadně nepříznivý

vysoká

nízká

narušuje vyzdívku

není

skladovatelnost

suché prostředí

bez nároků

sklon k vlhnutí

ano

není

pokles mikropórů v odlitku na polovinu (z cca 10 cm3 na 5 cm3) s tím, že se podstatné množství mikropórů přesune z odlitku do nálitku. Jak vidno, přílišná shoda mezi různými autory nepanuje, až na to, že většina autorů se přiklání k méně škodlivému efektu mikropórovitosti stroncia než sodíku, ale je třeba přiznat, že výše zkoumané a hodnocené modifikace u sodíku i stroncia byla stejná – 100 až 150 ppm. Jelikož však potřebná množství sodíku k úspěšné modifikaci bývají nižší než potřebná množství stroncia, je nutno brát hodnoty naplynění s rezervou. Modifikace disků kol stronciem [8] Při odlévání disků kol automobilů, ale i jiných dílů náročných na dosažení jemnozrnné struktury, a tedy i vysokých mechanických vlastností, se přešlo na použití stroncia k modifikaci slitin (tab. IV). Používá se k modifikaci disků kol např. u slitin AlSi11Mg. Tato slitina byla modifikována předslitinou AlSr10 při teplotě do 800 °C, kdy prakticky nedochází ke ztrátám stroncia. Obsah fosforu a modifikace sodíkem a stronciem [9], [10] Modifikace sodíkem je velmi negativně ovlivněna obsahem fosforu ve slitině Al-Si. Sodík přednostně reaguje s fosforem za vzniku fosfidu sodného (Na3P) a teprve zbytek sodíku, který s fosforem nereaguje, je k dispozici pro modifikaci. Je-li třeba obsah fosforu v tavenině do 20 ppm, k modifikaci je třeba obsah sodíku až 160 ppm, někdy ale také méně. Zmíněný vznik Na3P je jednou z příčin potřeby vysokého obsahu Na, nutného k dosažení potřebného stupně modifikace. Proto by obsah fosforu v bločcích k výrobě slitiny následně určené k modifikaci sodíkem neměl překročit hodnotu 0,0005 hm. %. Pokles eutektické teploty z 577 na 569 °C znamená posun eutektické koncentrace z 11,3 na 14 %. Modifikační účinek

Pórovitost při modifikaci [7] Tab. III. Porovnání výsledků modifikace křemíku sodíkem, stronciem a antimonem Modifikace sodíkem vede ke zvýšené Tab. III. Comparison of results of modification by sodium, strontium and antimony pórovitosti, která se vysvětluje často Vlastnost sodík stroncium antimon změnou tzv. centrální pórovitosti v jemdélka účinku modifikace 20–30 min 1–5 h není citováno nou, rovnoměrně rozdělenou póroviprodloužení účinku beryliem není citováno až nad 10 h není citováno tost, často nazývanou mikropórovitost. koeficient objemového smrštění zvyšuje není citováno není citováno Je to obdobný princip, jako je tomu při tendence ke vzniku pórovitosti vyšší není citováno není citováno procesu řízeného naplyňování. tendence k naplynění vyšší teplota kovu není nepatrná Autoři se neshodují, zda vede k vyššímu doporučený obsah (dříve) do 160 ppm 100 – 10 000 ppm není citováno naplynění taveniny modifikace sodíkem doporučený obsah (nyní) do 160 ppm kolem 300 ppm není citováno nebo stronciem, spíše se shodují v tom, negativní vliv fosforu 15 ppm > 30 ppm bez vlivu není citováno že proces naplynění probíhá v důsledku zabíhavost slitiny snižuje se snižuje se není citováno poklesu tlaku v tavenině při smršťování slévárenské vlastnosti není citováno není citováno velmi dobré účinkem povrchového napětí na rozhraní plynu a taveniny. Rovněž vcelku panuje shoda v tom, že modifikace jak stronTab. IV. Zjištěné vlastnosti při modifikaci stronciem ciem, tak sodíkem výrazně sníží objem mikrostaženin. ŘáTab. IV. Discovered properties during modification by strontium dově činí pokles na 50 % původního stavu. Zatímco růst miVlastnost stroncium krostaženin je nízký u stroncia (asi 10 %), u modifikace sodíkem doporučený obsah Sr 150–350 ppm je výrazně vyšší, zhruba dvojnásobný v porovnání se strukturou délka účinku modifikace až 8 h nemodifikovanou. Jedním z důvodů je skutečnost, že stroncivyužití činidla téměř 100 % um, na rozdíl od sodíku, nepřispívá k pohlcování vodíku tavevliv chloru a fluoru pokles na 0 ninou hliníku. tendence k pohlcování vodíku Sr > 350 ppm Další významné zjištění autorů je, že modifikace jak sodíkem, vliv Na, Sb a P na modifikaci Sr negativní tak i stronciem vede k redistribuci pórovitosti, kdy se makrovliv plynů N a Ar na modifikaci Sr žádný póry a primární staženiny redistribuují do mikropórovitendence k přemodifikování nízká tosti. Do jisté míry podobný proces jako při řízeném naplyňoteplota kovu při modifikaci 700–750 °C vání. Speciálně při odlévání do písku autoři u sodíku uvádějí reakce s vyzdívkou není zhruba dvojnásobný nárůst mikropórů, u stroncia se uvádí S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

P Ř EH L ED OV É R ECEN ZOVA N É ČL Á N K Y

Vlastnost délka účinku modifikace

J. P táček

P Ř EH L ED OV É R ECEN ZOVA N É ČL Á N K Y

J . P t á č e k M o d i f i k a c e s l i t i n h l i n í k- k ř e m í k o č i m a l i t e r a t u r y

sodíku je jen krátkodobý, i když ani o době účinnosti se různí autoři nemohou shodnout. Sodík sám zvyšuje stupeň naplynění, protože má nízkou teplotu tavení (97,5 °C) a bod varu 883 °C, takže se z taveniny rychle odpařuje a v důsledku toho tavenina bublá. Do ní se přidává jako kov nebo ve formě práškových solí nebo také v tabletách. Jednou z příčin mikropórovitosti při modifikaci sodíkem je vodík obsažený v tavenině nebo pohlcený v průběhu modifikačního procesu. Další příčinou zvýšené tvorby mikropórů jsou oxidy obsažené v tavenině. Tyto oxidy znesnadňují odstraňování nežádoucího pohlceného vodíku, čímž v odlitku narůstají mikropóry. Naproti tomu modifikace stronciem nepřináší některé výše uvedené nevýhody a je v současné době hodnocena nejlépe. Negativní vliv obsahu fosforu v tavenině se přesto projeví i při modifikaci stronciem a dokonce je ještě vyšší, než je tomu u sodíku. Struktura modifikovaná Sr je snad o něco hrubozrnnější než u Na, ale účinek dosažení jemného zrna je nesrovnatelně trvanlivější. Stroncium na rozdíl od sodíku zvyšuje stupeň naplynění jen nepatrně. Jeho teplota tavení je mnohem vyšší než u sodíku (757 °C) a bod varu 1364 °C, takže stroncium se z taveniny vcelku neodpařuje, tavenina bublá nepatrně a ztráty stroncia jsou tak minimální. Modifikační účinek stroncia, na rozdíl od sodíku, potřebuje určitou inkubační dobu, řádově cca 30 min, než se účinek modifikace projeví. Negativní vliv stroncia na zabíhavost slitiny, zejména u tenkostěnných odlitků, se projevuje zhruba ve stejném rozsahu jako u sodíku. Tento nežádoucí vliv na zabíhavost je stejný u sodíku i stroncia. Negativní vliv nadměrných dávek sodíku i stroncia [3] U slitiny AlSi8Cu3 se zkoumal vliv dávkování drátu AlSi10 na dosažení požadované úrovně modifikace eutektika křemíku. Úroveň stroncia se pohybovala v rozmezí od 50 do 300 ppm. Toto rozpětí bylo zvoleno z toho prostého důvodu, že bývá často předepsáno a požadováno zákazníky, zpravidla na pokyn

Tab. V. Tab. V.

Vztah mezi množstvím přidávaného stroncia [ppm], rychlostí chlazení [°C/s] a konečnými mechanickými hodnotami pevnosti Rm [MPa] a tažnosti A 5 [%] Relation between the amount of added strontium [ppm], cooling rate [°C/s] and final mechanical values of strength Rm [MPa] and ductility A 5 [%]

Stroncium [ppm]

Rm [MPa]

A 5 [%]

2 °C/s

18 °C/s

2 °C/s

18 °C/s

169

177

4,2

2,0

200

177

189

4,6

2,3

300

177

205

4,7

2,5

500

181

210

5,0

3,9

600

181

217

5,1

4,2

700

185

225

5,3

4,3

konstruktérů. Ti dokonce často uvedené rozpětí stroncia předepisují přímo na technických výkresech. A jak ukázaly závěry této publikace, ke škodě věci. Z výsledků měření autorů této zprávy je tedy zřejmé, že k dosažení požadované úrovně modifikace eutektika a tím také potřebných mechanických hodnot odlitků postačí 100 ppm stroncia. Obdobně to platí i pro modifikaci sodíkem. Už z tohoto stručného přehledu je zřejmé, že se jedná o výsledek zásadní, a to z hlediska technického i výrobního, ale především přináší snížení potřebných nákladů a zatížení životního a pracovního prostředí. Autoři potvrzují zjištěné výsledky navíc ještě termickou analýzou. Zvýšené dávkování stroncia > 130 ppm může naopak vést ke vzniku některých vnitřních slévárenských vad, jako třeba k pórovitosti nebo mikropórovitosti. Vliv rychlého chlazení a modifikace stronciem na mechanické vlastnosti [11] Autoři zkoumali slitinu AlSi10Cu1, která je na rozhraní podeutektické a eutektické slitiny. Obsah mědi zpevňuje primární matrici α-fáze a výrazně tak zlepšuje mechanické vlastnosti slitiny. Modifikace eutektického křemíku, tedy β-fáze spočívá ve změně morfologie z křehkých destiček na tvárné tyčinky, což nakonec vede ke zvýšení pevnostních a plastických vlastností slitiny. Zkoumala se 3 rozhodující kritéria průběhu modifikace: vliv modifikačního činidla, rychlost chladnutí slitiny v původním stavu bez modifikace a kombinace těchto faktorů. Modifikace křemíku, tedy β-fáze, byla prováděna stronciem. Zkoumány byly slitiny bez obsahu stroncia a dále slitiny o obsahu 180, 320, 500, 600 a 740 ppm Sr. Zatímco slitina bez obsahu stroncia měla hrubá zrna a neorientované nebo vějířovitě uspořádané jehlice, už od obsahu stroncia 180 ppm byla β-fáze vyloučena ve formě dokonale oblých zrn. Vyšší obsah stroncia než 180 ppm již nepřinesl změnu struktury. Přitom literatura uvádí často jako minimální množství stroncia 300 ppm. Je to velmi zajímavý výsledek a zřejmě odpovídá skutečnosti. Vliv chladnutí slitiny bez modifikace se zkoumal při různých úrovních rychlosti chladnutí. Zatímco nízká rychlost chladnutí 2 °C/s přinesla ještě strukturu jehlicovitou, s dalším růstem rychlosti chladnutí se významně zvyšoval podíl dokonale oblých zrn. Rychlost chladnutí 18 °C/s už přinesla oblá zrna β-fáze v celém rozsahu. Kombinace modifikace stronciem a rychlosti chlazení ukázala, že v celém rozsahu obsahu stroncia a rychlosti chlazení (kromě rychlosti chlazení < 18 °C/s) se získají oblá zrna. Rychlost chladnutí ani obsah stroncia nemá výrazný vliv na matrici α-fáze. S růstem obsahu modifikačního činidla klesá rychlost vlivu chladnutí. Vyšší rychlost chladnutí, v kombinaci s vyšším obsahem stroncia, vede k výraznému nárůstu pevnosti Rm. Naproti tomu plasticita daná hodnotou A5 při rychlém chladnutí a vyšších obsazích stroncia klesá nepatrně, při nízkých obsazích stroncia naproti tomu A5 klesá výrazně (tab. V).

Tab. VI. Velikosti částic Al 4Sr u předslitin AlSr Tab. VI. Size of particles of Al4Sr at AlSr master alloy Předslitiny AlSr

forma

Sr [%]

Fe [%]

Si [%]

velikost aktivních část Al4Sr

průměrná průměrná pevnost tažnost A Rm [MPa] [%]

AlSr10

cihlička

0,21

0,24

řádově mm

168,10

AlSr10

tvářený drát

0,14

0,04

< 30 µm

165,80

1,70

AlSr5

tvářený drát neurčeno neurčeno neurčeno

< 10 µm

161,50

1,40

AlSr3,5

tvářený drát neurčeno neurčeno neurčeno

< 5 µm

165,00

1,64

100

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

1,88

Vhodnost formy modifikační předslitiny typu AlSr u slitiny AlSi10Mg [12] Příspěvek přináší poznatky z experimentu při použití různých forem a typů modifikačních činidel na bázi stroncia u slitiny AlSi10Mg. Modifikační činidla se tedy od sebe liší velikostí intermetalických fází Al4Sr. Účinek stroncia při modifikaci eutektického křemíku je na rozdíl od sodíku dlouhodobý, v řádu několika ho-

M o d i f i k a c e s l i t i n h l i n í k- k ř e m í k o č i m a l i t e r a t u r y

Modifikátory a kontrola úrovně modifikace [2] Sodík je všeobecně považován za nejsilnější obecně známé modifikační činidlo a je vhodný zejména pro tlustostěnné odlitky. Mezi jeho nevýhody patří značně časově omezená účinnost, 15 až 20, maximálně 30 min, v případě delší prodlevy je třeba slitinu dodatečně ještě jednou modifikovat. Čím vyšší je obsah křemíku ve slitině (více eutektika), tím vyšší musí být obsah sodíku. Kovový sodík je značně reaktivní prvek s vysokou afinitou ke kyslíku a intenzivně reaguje jak s vodou, tak obecně s jakoukoli formou vlhkosti. Proto také sodík zvyšuje sklon k oxidaci taveniny, a tím zhoršuje zabíhavost. V čistě kovové podobě se dříve sodík hojně používal volně, dnes už pouze v zabalené podobě ve speciálních vakuovaných patronách. Častěji než kovový sodík se dnes používají chemické přípravky, které sodík obsahují a uvolňují jej, a to ve formě solných prášků nebo tablet. Soli v prášku nebo také granulované obsahují většinou směs chloridů (např. NaCl, KCl, NaF apod.), modifikační tablety pracují na principu uvolňování sodíku vlivem lokální vysoké (exotermní) teploty většinou z lehké nebo těžké sody. Této exotermní teploty se dosáhne zapálením hliníkového nebo hořčíkového prášku přesné zrnitosti v úzkém prostoru kolem modifikační tablety. Doporučené dávkování sodíku k dosažení požadované úrovně modifikace se uvádí v rozmezí 50–100 ppm, často okolo 80 ppm. Mezi jeho nevýhody patří značně omezená účinnost, 15 až 20, max. 30 min, v případě delší prodlevy je třeba slitinu dodatečně ještě jednou nebo podle potřeby i vícekrát modifikovat. Stroncium nabývá v současné době při modifikaci stále většího významu a je vhodné zejména pro tenkostěnné odlitky. K aplikaci stroncia do taveniny hliníku slouží předslitina hliník-stroncium, a to buď ve formě lité jako bloček, nebo ve formě tvářené jako drát, zpravidla průměru 10 mm a délky 0,5 nebo 1 m. Hutě dávkují stroncium částečně ze svitků hmotnosti řádově kolem 1 t. Doporučené dávkování stroncia k dosažení požadované úrovně modifikace se uvádí v rozmezí 150–200 ppm, u eutektických slitin až 400 ppm Sr. Na rozdíl od sodíku je doba účinnosti stroncia výrazně delší, často 3–6 h. Po provedení modifikace před zahájením odlévání se doporučuje prodleva 5–10 min (na rozdíl od sodíku). Případné současné působení sodíku a stroncia nečiní žádný problém, modifikují současně, aniž by rušily vzájemný účinek. Modifikační účinek je ovšem výrazně snížen (prakticky úplně zrušen) působením fluoridů, chloridů nebo dokonce plynného chloru. Na tuto skutečnost je nutno pamatovat při volbě po-

sloupnosti technologických operací tak, aby nikdy po modifikaci nenásledovala operace, kde se uplatní výše uvedená chemická činidla. Z ávě r Předložený příspěvek pouze z nepatrné části vyčerpává složitou problematiku zjemňování zrna procesem modifikace eutektického křemíku. Využity byly dostupné literární prameny, aby se alespoň zčásti přispělo k přiblížení nesmírně složité, nicméně důležité tematiky využití modifikačních pochodů k výraznému zvýšení vlastností odlitků typu Al-Si, popřípadě jiných slitin blízkého složení rozhodujících pro slévárenství hliníku. Někdy jsou uváděné technické argumenty protichůdné. Nejvhodnější je, bez jednostranné orientace na některý z předložených názorů, se přesvědčit, co je pro konkrétní výrobu nejvýhodnější a co vede k jakostním a konkurenceschopným výrobkům. Uvedení literárních pramenů a citované výsledky by měly vést případné zájemce k hlubšímu prostudování problému. Stať o dosažení jemného zrna se zabývá pouze procesem modifikace eutektika křemíku. Procesy očkování, popř. rychlého tuhnutí odlitku probíhají odlišně, i když rovněž vedou k dosažení jemnozrnné struktury. L i t e ra t u ra [1]

PÍŠEK, F.: Nauka o materiálu I. Nauka o kovech, 3. svazek, Neželezné kovy. Praha: Academia, 1973. [2] ROUČKA, J.: Metalurgie neželezných slitin. Vyd. 1. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2004. ISBN 80-214-2790-6. [3] GRZINČIČ, M.; M. DJURDJEVIČ; F. DIRNBERGER: Skúsenosti z oblasti modifikácie silumínov. In: Sborník 4. Holečkovy konference. Brno: Česká slévárenská společnost, 2011. ISBN 978-80-02-02303-6. [4] BENKO, P.: Encyklopedie hliníku. Děčín: Alcan Děčín Extrusions, 2005. ISBN 80-890-4188-4. [5] VADER, M.; P. GUDDE: Firemní materiál společnosti Kawecki-Billiton Metalindustrie, Nizozemsko. [6] JACOB, S.; M. GARAT a kol.: Přednáška na kongresu American Foundrymen Society 5/1992. [7] CLOSSET, B.; J. E. GRUZLESKI a kol.: Modifikace, pórovitost a obsah vodíku ve slévárenských slitinách AlSi. 56. mezinárodní slévárenský kongres Düsseldorf, Německo, 1989. [8] BARAN, P.: Zastosovanie stopów aluminium trwale modyfikowanych strontem w produkcji felg aluminiowych. Konference Aluminium 98, Zakopane, Polsko. 6–8. května 1998. [9] BOLIBRUCHOVÁ, D. a kol.: Očkovanie a modifikovanie zliatin na báze Al-Si. In: Sborník 1. Holečkovy konference, 2005 str. 35–42. [10] BOLIBRUCHOVÁ, D.: Ovplyvňovanie kryštalizácie zliatiny AlSi7Mg očkovaním TiB a modifikovaním stronciom a sodíkom. Acta Metallurgica Slovaca, 1998, 4(2), 176–181. ISSN 1335-1532, e-ISSN 1338-1156. [11] ĎUBEK, J. a kol.: Vplyv technologie na modifikáciu Al zliatin. Acta metallurgica Slovaca, 1998, 4(2), 359–364. ISSN 1335-1532, e-ISSN 1338-1156. [12] BRYKSÍ STUNOVÁ, B.: Porovnání účinku různých typů modifikačních činidel na bázi stroncia. In: Sborník 4. Holečkovy konference. Brno: Česká slévárenská společnost, 2011. ISBN 978-80-02-02303-6. Recenzenti / Peer-reviewers: Ing. Ivo Lána, Ph.D. Ing. Barbora Bryksí Stunová, Ph.D. S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

101

P Ř EH L ED OV É R ECEN ZOVA N É ČL Á N K Y

din. Obecně se používají buď malé housky, nebo dráty z předslitin např. AlSr10, AlSr5, AlSi13Sr10 apod. Zkušenosti sléváren však ukazují, že jak složení předslitiny, tak i způsob výroby mají vliv na průběh účinku modifikace. Autorka se pokusila důvod tohoto rozdílného průběhu experimentálně ověřit a najít vysvětlení. Při experimentu použila 4 rozdílné předslitiny: vycházela z velikosti modifikačních fází typu Al4Sr, jak je uvedeno v tab. VI, z níž vyplývá výrazný pozitivní vliv na pevnost a tažnost pouze u modifikace litou cihličkou AlSr10. Platná norma totiž udává u této slitiny v litém stavu pro pevnost hodnotu Rm = 160 MPa, pro tažnost hodnotu A 5 = 1,5 %. V praxi existuje hypotéza, že litá struktura (cihličky) AlSr10 obsahuje intermetalické fáze Al4Sr v hrubé podobě, zatímco tvářený drát AlSr10 obsahuje tyto fáze v jemnější podobě. Z toho údajně vyplývá rychlejší, účinnější a stabilnější modifikační účinek. Tato hypotéza nebyla touto prací potvrzena. Částečně lze tento jev vysvětlit určitým mírným přemodifikováním slitiny (400 ppm Sr) a také pórovitostí mezi dendrity. Autorka má v plánu dále ve studiu tohoto jevu pokračovat.

J. P táček

M . L u ň á k – K . H o r k ý N - t ý m a n e b t v o r b a ko m p l e x n í h o k a t a l o g u v a d h l i n í ko v ý c h o d l i t k ů

Z PRAXE

N-tým aneb tvorba komplexního katalogu vad hliníkových odlitků N-team or creating a complex catalogue of defects of aluminium castings 669.715 : 621.746.7 : 016 Al alloys— casting defects— catalogue

The contribution deals with the origin of the foundr y exper t s group, which accepted a working title the N -team. It is aimed at working out an elec tronic catalogue of defec t s of aluminium alloys castings, which contains a ver y ex tensive classification of the most common defec t s and a detailed analysis for individual casting defec t s— definitions, formation causes and remedies to remove the root cause. All the catalogue content is suppor ted by a rich photographic documentation and other illustrative materials. More sophisticated methods not only for detec tion of defec t s, e.g. X-ray, thermal camera or simulation sof t ware are used too.

Ing. Milan Luňák B E N E Š a L ÁT, a . s ., P o ř í č a n y

Ú vo d O vzniku N-týmu a rekapitulaci jeho činnosti bylo již pojednáno ve Slévárenství č. 5–6/2015 na s. 208–210 v rubrice Zprávy České slévárenské společnosti. Dále budou uvedeny informace navazující na zmíněný příspěvek o aktivitách N-týmu. Zakládajícími členy N-týmu byli zástupci sléváren a univerzit a první schůzka se uskutečnila v červnu 2013. Prvotním impulzem ke vzniku N-týmu byla a bohužel stále je skutečnost, že v českých a slovenských slévárnách jednoznačně chybí ucelený přehled vad a neshod odlitků ze slitin hliníku. Jako velmi zdařilý nápad se jeví katalog či sborník, který by tyto slévárenské vady odlitků sjednotil formou důkladného popisu, řazení do kategorií a připojil názorné a jasné příklady včetně představení možných nápravných opatření vedoucích k jejich odstranění. Již během první schůzky bylo zřejmé, že je nutné společně definovat a sjednotit vhodné názvosloví, jelikož slévárenský slang se používá o to více, čím méně absolventů učilišť a středních škol se na trhu práce vyskytuje. Právě terminologie může být v mnoha případech nepříjemným předmětem mnohdy složitých jednání se zákazníky sléváren o reklamacích odlitků, dílů či celých podskupin montážních sestav u odběratelů. Č l e n ové N -t ý m u V současnosti je počet zástupců jednotlivých sléváren 9 a univerzit 3 (před 21. schůzkou N-týmu), mimo to se jednání N-týmu zúčastňují zástupci jiných subjektů, kteří rozhodně mají k otázkám slévárenství neželezných kovů hodně co sdělit. Mezi pravidelné účastníky patří především zástupci sléváren, kterými jsou BENEŠ a LÁT, a. s., Slévárna a modelárna Nové Ransko, s. r. o., ŠKODA Auto, a. s., Kovolis Hedvikov, a. s., ALMET, a. s., Illichmann Castalloy, s. r. o., a FIMES, a. s. Vysoké školy jsou zastoupeny FS ČVUT Praha, FSI VUT Brno a FS TU Liberec. Mezi zástupce ostatních subjektů patří MECAS ESI, s. r. o., ŠEBESTA – služby slévárnám, s. r. o., a FOUNDSERVIS, s. r. o. C í l N -t ý m u Jako hlavní cíl si N-tým vytyčil vypracování komplexního katalogu vad pro hliníkové slitiny. Katalog bude v elektronické podobě formou databáze s rozsáhlou fotodokumentací a dalšími doplňkovými přílohami. Obsahem budou veškeré neshody i vady na odlitcích, které jsou schopny zainteresované slévárny doložit a zdokumentovat. Po dokončení bude katalog distribuován dle uvážení autorů v užším kruhu sléváren a jejich zákazníků a dále jako učební pomůcka pro spolupracující vysoké školy. Plánována je i distribuce širší slévárenské veřejnosti za přiměřený poplatek. Předběžně se počítá s elektronickou podobou a o případném vydání v tištěné formě bude rozhodnuto před dokončením první verze katalogu (sborníku). Výhodou katalogu bude bezesporu multilingvistické zpracování, které autoři z N-týmu požadují především z důvodu, že většina zúčastněných sléváren má velké objemy exportních zakázek. Vedlejším cílem, nikoliv však méně významným, by mělo být uspořádání seminářů pro slévárny i jejich zákazníky na téma vady odlitků z hliníkových slitin. Tyto semináře budou určeny jak technologům, tak i pracovníkům jakosti a obchodníkům z českých a slovenských sléváren. D o s ava d n í p rá c e N -t ý m u

Bc. Karel Horký B E N E Š a L ÁT, a . s ., P o ř í č a n y

102

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

Několik prvních schůzek N-týmu se neslo především v duchu hledání společného cíle a zejména způsobu, jak jej naplnit. Formou brainstormingu byly navrhovány a následně disku-

N - t ý m a n e b t v o r b a ko m p l e x n í h o k a t a l o g u v a d h l i n í ko v ý c h o d l i t k ů M . L u ň á k – K . H o r k ý

Obr. 1. Fig. 1.

Z PRAXE

továny různé metodiky, které pro tak komplexní řešení vad odlitků využít. V mnoha případech se jednalo o zásadní nástroje, jakými celé zpracování katalogu vad uchopit. Mezi celou řadou propracovaných SW vyhrál běžný tabulkový procesor typu MS Excel. V tomto formátu byl vypracován prvotní zadávací formulář, jehož úloha spočívala ve sběru všech relevantních informací ke konkrétní vadě odlitku. Tyto kolektované, tedy strukturované informace identifikačních a autentizačních parametrů v úložišti uživatelů slouží jako zdroj pro ucelenou databázi, na jejímž návrhu a vývoji se již paralelně pracovalo. Zmíněná databáze, resp. software, který je nyní testován ve zkušební verzi a jsou v něm laděny úpravy, aby byl co nejvhodnější pro uživatele, je základem, na kterém bude celý finální produkt, Katalog vad odlitků ze slitin hliníku, postaven. Samotný zadávací formulář prošel mnohonásobným připomínkováním a díky kolektivní práci celého týmu byl vyvinut do finální verze (obr. 1). Při detailnější analýze současného, tedy využívaného zadávacího formuláře pro jeden konkrétní druh vady, jsou zde obsaženy rubriky jako identifikace vady, nejčastější příčiny vzniku vady, nápravná opatření a možnosti opravy odlitků. Zmíněná hesla obsahují následující informace: – identifikace vady – definice vady formou výstižného slovního popisu, několika klíčovými slovy, s názornou reprezentativní fotografií daného druhu vady; – nejčastější příčiny vzniku vady – soupis všech kořenových a nejpravděpodobnějších příčin vzniku dané vady; – nápravná opatření – opatření, která je možno zavést pro eliminaci vzniku vady; – možnosti opravy odlitků – možnosti opravy již vzniklé vady na odlitku. Za stěžejní princip považujeme uvedení kolektovaného formuláře do konečné, tj. takové podoby, ve které bude zdrojovým souborem informací o příslušné vadě v elektronickém katalogu vad. Postup vyplňování formulářů jednotlivých vad a jejich následné schválení je následující: – nultý krok – slévárna nadefinuje, které vady je schopna zdokumentovat; – první krok – slévárna zdokumentuje do formuláře příslušnou vadu, včetně fotodokumentace, a informuje stranu oponenta, kterou je v tomto případě vysoká škola; – druhý krok – formulář s příslušnou vadou je postoupen odborníkům z vysokých škol k odborné oponentuře; – třetí krok – konečné schválení formuláře s příslušnou vadou probíhá vždy při zasedání N-týmu. Tento tok dokumentu neboli work-flow je z důvodu přehlednosti uveden i v pracovní verzi katalogu vad. Je rovněž nezbytné zmínit skutečnost, že každý zadávací formulář nese dva různé listy. Zde se ukazuje značný rozdíl ve zpracování, protože první list je určen pro laického čtenáře, zatímco druhý pro odborníka. Obecnější provedení prvního listu by mělo primárně posloužit k obchodnímu jednání se zákazníky sléváren a detailněji zpracovaný druhý list pro technická jednání technologů či pracovníků kvality. K základní orientaci na předních stranách katalogu byla doplněna schémata jednotlivých výrobních technologií a druhů vad. Názornou představu o schématech lze získat z obr. 2 a 3. N-tým dokončil finální podobu celého seznamu tříd vad, v němž jsou číselně kódovány třídy, skupiny i druhy vad. Tato klasifikace byla převzata z již vytvořeného seznamu vad pro odlitky z litin a ocelí, jehož autorem je prof. Elbel [1]. Obsazení tříd vad je následující: – 100 – vady tvarů, rozměrů a hmotnosti; – 200 – vady povrchu;

Příklad finální verze zadávacího formuláře An example of the final version of the entry form

– 300 – porušení souvislosti; – 400 – dutiny – 500 – makroskopické vměstky a vady makrostruktury; – 600 – vady mikrostruktury; – 700 – vady chemického složení a vlastností odlitku; – 800 – ostatní, mezi které patří například značení odlitků. Touto převzatou a upravenou klasifikací se snad podařilo postihnout převážnou většinu vad vyskytujících se ve slévárnách vyrábějících odlitky z hliníkových slitin. V případě výskytu nějaké další vady je možno seznam rozšířit. Obr. 4 představuje výňatek struktury členění z katalogu vad, třída 100. Díky širokému záběru v zastoupení sléváren se rovněž naskýtá možnost využít moderní detekční a pomocné techniky k určení jednotlivých vad anebo příčin jejich vzniku. Právě z tohoto

Obr. 2. Fig. 2.

Obr. 3. Fig. 3.

Ukázka názorného schématu – výrobní technologie (gravitační lití do pískové formy a nízkotlaké lití do kovové formy) Illustration of a practical schema—production technology (gravity casting in a sand mould and low pressure casting in a metal mould)

Ukázka názorného schématu – druhu vady (otevřená staženina a zahlcený plyn) Illustration of a practical schema—a defect type (open shrinkage cavity and clogged gas)

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

103

Z PRAXE

M . L u ň á k – K . H o r k ý N - t ý m a n e b t v o r b a ko m p l e x n í h o k a t a l o g u v a d h l i n í ko v ý c h o d l i t k ů

Obr. 4. Fig. 4.

Výňatek z katalogové klasifikace vad (hierarchicky strukturováno dle třídy – skupiny – druhu; třída 100) An excerpt from the catalogue classifier of defects (hierarchically structured according to the class—group—type; class 100)

důvodu byly vypracovány i zadávací formuláře např. pro termokameru nebo numerické simulace procesu lití (obr. 5). Mimo jiné byl vypracován podrobný manuál, jak do formulářů vkládat text i fotografie apod., který slouží členům N-týmu pro snazší práci s formuláři. Dále bude zpracován průvodce, jak ovládat databázový software – Katalog vad odlitků ze slitin hliníku. Tato situace však nastane až po získání definitivní podoby těsně před distribucí. Aby byl katalog vad spjat i s problematikou metalurgie, je zahrnuta fotodokumentace jak makro-, tak i mikroskopických posouzení řezů odlitků a metalografických výbrusů. Příklad makrořezu je uveden na obr. 6. Závěr

Obr. 5. Fig. 5.

Obr. 6. Fig. 6.

Příklad zpracovaného speciálního zadávacího formuláře pro údaje z termokamery An example of the processed special entry form for data from the thermocamera

Příklad speciálního zadávacího formuláře pro metalografii An example of a special entry form for metallography

Skupinová práce s přibývajícím počtem zúčastněných, plně fundovaných členů se dozajista projevuje na kvalitě provedení a především formulování jednotlivých vstupních dat, která budou sloužit jako zdroj informací pro ucelený katalog. Mnohdy zcela odlišné názory či postoje dvou v debatě přítomných protipólů, myšleno slévárny vs. univerzity, vždy najdou společný průnik a výsledkem je skutečně precizně definovaná vada s jasným popisem příčin a stanovení nápravy ať už direktivní či preventivní. S přibývajícím povědomím o konaných setkáních se postupně řady N-týmu rozrůstají, což má za následek především začlenění dalších technologií výroby (např. lití odlitků na vytavitelný model či použití solných jader). Co se týče moderních technologií, do katalogu jsou zahrnuty i výstupy z termokamery nebo vizualizace jednotlivých vad prostřednictvím simulačního softwaru. N-tým přijal nově navržené logo, které vzniklo pod patronátem BENEŠ a LÁT, a. s., a OK 07 pro neželezné kovy při České slévárenské společnosti (obr. 7). Poděkování Rádi bychom touto cestou vyslovili velké díky za spolupráci na tomto nelehkém úkolu všem slévárnám, univerzitám i ostatním subjektům. Společná práce vede krůček po krůčku k cíli, kterým bude publikace schopný katalog vad slitin hliníku. L i t e ra t u ra

Obr. 7. Fig. 7.

104

Logo N-týmu The logo of the N-team

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

[1] [2] [3] [4]

ELBEL, T. a kol.: Vady odlitků ze slitin železa. 1. vyd. Brno: Matecs, 1992. Zápisy ze schůzek N-týmu 2013, 2014, 2015 a 2016. Interní materiály zúčastněných sléváren a univerzit. LÁNA, I. a kol.: N-tým – vznik a rekapitulace činnosti. Slévárenství, 2015, 63(5–6), 208–210. ISSN 0037-6825.

A S K Ch e m i c a l s G m b H

PEP SET – účinný pojivový systém nezatěžující životní prostředí – zkušenosti ze slévárny Al slitin

A SK Chemicals GmbH, Hilden

Natascha Hurkes A SK Chemicals GmbH, Hilden

Dipl.-Ing. Peter Vietoris A SK Chemicals GmbH, Hilden

Dipl.-Ing. Harald Dieckhues vedoucí slévárny Grunewald GmbH, Bocholt

Ing. Michal Tegel, Ph.D. A S K Ch e m i c a l s C z e c h , s . r. o ., B r n o

Požadavky odběratelů odlitků na slévárny se v globální konkurenci neustále zvyšují. Vedle tlaku na náklady a kratší dodací termíny jsou zde současně také nároky na dosažení nejvyšší povchové a vnitřní jakosti odlitků. Jednou ze sléváren, která se tyto požadavky snaží splnit, je skupina sléváren Grunewald z Bocholtu, která k 50. výročí založení firmy investovala do rozšíření výrobní kapacity slévárny vybudováním nové výrobní haly a do nejmodernějších technologií výroby forem a jader a dále investicí do nákupu termické regenerační jednotky. Ve spolupráci s dodavatelskou firmou ASK Chemicals GmbH byl nasazen pojivový systém PEP SET, který byl optimalizován s ohledem na podmínky a požadavky slévárny. Mezinárodní skupina firem Grunewald se zaměřuje kromě výroby nástrojů a konstrukčních celků také na výrobu odlitků, která je jejím třetím největším nosným programem. Firma zaměstnává celosvětově v 6 výrobních pobočkách přes 240 zaměstnanců. Společnost patří v Evropě k lídrům v oblasti tenkostěn-

Tab. I.

výrazně prodlužují čas zpracovatelnosti a čas rozebírání forem a jader, čímž negativně ovlivňují celkovou produktivitu výroby za předpokladu vysokého využití v nové formovací směsi (obr. 1). Čas zpracovatelnosti směsi s termickým furanovým regenerátem je ve srovnání s novým pískem a mechanickým regenerátem přibližně 3× delší při stejném dávkování komponent pojivového systému, tzn. pro dosažení stejné reaktivity je nutné zvýšit dávkování kyselého tvrdidla průměrně o 30 %, což má opakovaný negativní vliv na vývin emisí SO2 na pracovišti a způsobuje následné zhoršení technologických vlastností směsí a v konečném důsledku pak i jakost odlitků. Investice do termické regenerace nebyla na začátku projektu plánována, ale po důkladné analýze možných výhod s pojivovým systémem PEP SET, jako např. dosažení vyšší jakosti termického regenerátu a tím jeho vysokého podílu v nové směsi, kdy se plánovalo snížení celkového odpadu z formovací směsi slévárny o více než 15 %, se tento investiční krok realizoval.

Parametry jakosti termického regenerátu (pojivový systém PEP SET) ve srovnání s novým pískem Haltern H33 termický regenerát

Parametr regenerátu

křemenný písek Haltern H33

velikost středního zrna d50 [mm]

0,27

jemné podíly (< 0,125 mm) [%]

0,30

0,40

označení podle AFS

hodnota pH

9,3

7,0

elektrická vodivost [µS/cm] ztráta žíháním [%]

Obr. 1.

0,15

0,00

Reaktivita furanového pojivového systému s novým pískem, mechanickým a termickým regenerátem; VZ = doba zpracovatelnosti [min], AZ = čas rozebírání [min]

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

105

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Dr.-Ing. Anton Gieniec

ných strukturálních odlitků ze slitin Al pro automobilový průmysl, strojírenství a výrobu polovodičů. Skupina vlastní excelentní know-how ke zhotovování prototypů, malých a středních sérií pro různá odvětví průmyslu. V důsledku zvyšujících se požadavků zákazníků na kvalitu odlitků a rostoucího tlaku na výrobní náklady učinila firma strategické rozhodnutí a v roce 2015 realizovala rozšíření výrobní kapacity plochy slévárny na celkových 2800 m2. Jednalo se o důležitý a závazný krok pro zajištění budoucnosti firmy a umožnění koncentrování a strukturování veškeré výroby do jednoho výrobního místa. Pro výrobu forem a jader používala slévárna před investicí samotvrdnoucí kyselý furanový systém no-bake. Tento systém již bohužel nemohl dostatečně splňovat požadavek současného zvýšení povrchové kvality odlitků a produktivity výroby. Také schopnost termické regenerovatelnosti měla u kyselého furanového systému několik omezení: kyselý furanový termický regenerát vykazoval vysoký podíl oxidů kovů, které v nové směsi zpomalují reaktivitu systému, tj.

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

A S K Ch e m i c a l s G m b H

Obr. 2.

Schéma vytvrzovací reakce pojivového systému PEP SET

Jakost termického regenerátu s pojivým systémem PEP SET umožňuje teoreticky využití až 100 % do nové směsi při zachování vysokých pevností a celkové jakosti formovací směsi. Prakticky je toto množství sníženo o podíl odprašků z odsávání a technologických operací. V tab. I jsou uvedeny charakteristické hodnoty termického regenerátu v podmínkách slévárny Grunewald. Aby se dosáhlo výše uvedeného očekávaného zvýšení a optimalizace výroby z procesně a nákladově technického pohledu (produktivita a jakost povrchu odlitků, využití regenerátu), byla již v počátečním stadiu projektu provedena změna pojivového systému z kyselého furan no-bake na pojivový systém PEP SET.

Obr. 3.

106

Vytvrzování samotvrdnoucího systému PEP SET (PU no-bake) probíhá jako polyadiční chemická reakce mezi fenolickou pryskyřicí (Polyol v rozpouštědlech) a izokyanátem. Jedná se o 3složkový systém, skládající se z pojiva (díl 1), tvrdidla (díl 2) a tekutého katalyzátoru (díl 3). Vytvrzovací reakce probíhá bez odštěpení vedlejších produktů reakce, jako např. voda nebo formaldehyd (obr. 2). Systém PEP SET je charakteristický nízkým dávkováním komponent, dlouhou dobou zpracovatelnosti namíchané směsi, kdy sice již probíhá chemická reakce, ale bez vnějších projevů nárůstu pevností (zajištění vysoké tekutosti směsi) a následným prudkým nárůstem pevností po jejím ukončení, což umožňuje

Vytvrzovací charakteristika pojivového systému PEP SET ve srovnání s kyselým pojivovým systémem furan no-bake při stejné době zpracovatelnosti; VZ – doba zpracovatelnosti [min], AZ – čas rozebírání [min]

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

Obr. 4.

zkrácení výrobního taktu a tím dosažení vysoké produktivity výroby forem a jader při zachování vysoké spěchovatelnosti směsi na povrchu forem (obr. 3). Pevnosti v ohybu jsou velmi vysoké (obr. 4), což umožňuje významně snížit dávkování, čímž se návazně dosáhne snížení emisí škodlivých látek během formování a odlévání. Běžné dávkování složek systému PEP SET leží pod 0,6 %, u odlitků ze slitin Al pod 0,5 % od každé složky. Rychlost vytvrzování je mimo jiné výrazně závislá na teplotě okolí a především teplotě písku. S rostoucí teplotou písku se zvyšuje reaktivita systému, tzn. zkracuje se doba zpracovatelnosti směsi a čas rozebírání (obr. 5). Rychlost vytvrzování se řídí dávkováním katalyzátoru (díl 3). Dalším důležitým požadavkem slévárny byla chemická inertnost pojivového systému PEP SET vůči povrchu modelů, které jsou z polystyrenové pěny (obr. 6). Vhodnou kombinací rozpouštědel dílů 1 a 2 pojivového systému byl tento požadavek splněn. Byl navržen pojivový systém, který se aplikuje přímo na polystyrenový pěnový model bez použití slévárenského nátěru, jak bývá běžně u těchto typů modelů zvykem. Navržený systém PEP SET 10 (díl 1) a PEP SET 20 (díl 2) + katalyzátor KATALYSATOR 3595/20 (díl 3) byl úspěšně provozně odzkoušen a v současné době je v kombinaci s termickým regenerátem nasazen v sériové výrobě forem. Odlitky mají ve srovnání s furanovou technologií

Pevnosti v ohybu pojivového systému PEP SET s křemenným pískem Haltern H33 (velikost středního zrna D50 = 0,27 mm)

A S K Ch e m i c a l s G m b H

Závislost reaktivity pojivového systému PEP SET na teplotě písku (Haltern 33); VZ – doba zpracovatelnosti [min], AZ – čas rozebírání [min]

značného zkrácení výrobního taktu – zv ýšení produktivity v ýroby forem (obr. 8), což vedlo k úspoře nákladů celé výroby odlitků. Díky efektivní spolupráci mezi slévárnou Grunewald a dodavatelskou firmou ASK Chemicals GmbH byl navržen a úspěšně implementován pojivový systém PEP SET, který umožnil snížit celkové výrobní náklady slévárny, zvýšil produktivitu výroby forem a tím konkurenceschopnost slévárny. Odstranilo se použití nátěrů, podařilo se snížit dávkování pojivového systému, emisní zátěž

Oberflächenqualitäten Oberflächenqualitäten Obr. 6.

Polystyrenový model po zaformování

altalt a)

neu neu b)

Obr. 7.

Srovnání jakosti povrchu odlitků: a) původní – pojivový systém kyselý furan no-bake, b) nový – pojivový systém PEP SET, lití bez nátěru © Grunewald © Grunewald 20152015 NEWCAST-Forum NEWCAST-Forum 20152015 Obr. 8.

excelentní povrchy i bez použití nátěru, také díky vysoké tekutosti a tím dosaženého vysokého stupně zhutnění formovací směsi s velmi nízkou povrchovou porézností (obr. 7).

Forma z pojivového systému PEP SET s termickým regenerátem

Díky optimálnímu nastavení poměru doby zpracovatelnosti a času rozebírání v kombinaci s vysokými počátečními a konečnými pevnostmi bylo dosaženo

pracovního prostředí, podařilo se zajistit vysoké využití termického regenerátu, čímž se následně snížil podíl deponovaní použité směsi po odlití.

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

107

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Obr. 5.

A l t r e v a , s p o l. s r. o.

ších hutních provozech k nehodám a úrazům, kterým by mnohdy stačilo předejít pouze dodržováním bezpečnostních předpisů a zejména používáním vhodných ochranných pomůcek. Bohužel ne vždy jsou pracovníci ve slévárnách vhodně oblečeni. Jan Sokol, produktový manažer textilní společnosti Altreva, s. r. o., k tomu dodává: „Velmi často se ve slévárnách setkáváme s nedostatečnou úrovní ochrany lidí, kteří se pohybují v prostoru tavicích pecí nebo se jinak vystavují možnosti kontaktu s taveninou. Jistě, pracuje v nich spousta zkušených matadorů, ale nehody se nevyhýbají nikomu

A právě takové oděvy třebíčská Altreva vyvíjí a vyrábí. Jedná se o unikátní kolekci oděvů z materiálu na bázi přírodních vláken, které jsou certifikovány dle normy EN 11612 a poskytují nejvyšší možnou ochranu proti postřiku roztaveným železem nebo hliníkem. Navíc přinášejí i pohodlí a dobrou prodyšnost vzhledem k vyšším teplotám panujícím v prostoru sléváren. Další výhoda pro nositele spočívá v tom, že je lze prát doma bez jakýchkoliv dalších nároků na údržbu. Kolekce je vyráběna ve třech různých gramážích látky, najde tedy uplatnění jak v provozech s vysokou mírou rizika, tak i v těch méně nebezpečných.

Tavení kovu má na území České republiky více než tisíciletou tradici. Toto starobylé a v dnešní době stále živé řemeslo má však několik rizik. Tím hlavním je nebezpečí těžkých popálenin a dalších úrazů, které plynou z manipulace s roztaveným kovem. Každý rok dochází ve slévárnách a dal-

a zdraví máme všichni jenom jedno. Proto doporučujeme našim zákazníkům, aby používali nejen klasické žáruvzdorné aluminiové sety, ve kterých se nedá chodit pořád a jsou finančně náročnější, ale také pracovní oděvy, které poskytují vysokou ochranu před náhodným postřikem taveninou a lze je nosit celodenně.“

Více informací o oděvech pro slévárny naleznete na www.altreva.cz

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Poctivé pracovní oděvy s dlouhou životností pro náročný průmysl

108

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

Mgr. Josef Kolář Altreva, spol. s r. o. Brněnská 331 674 01 Třebíč kolar@altreva.cz

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

109

M C A E Sy s t e m s , s . r. o.

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Co musí slévárny vědět o 3D tisku Technologie 3D tisku postupuje vpřed mílovými kroky. Ať už slévárny používají pískové formy pro odlévání kovu nebo plastové vytavitelné modely pro přesné lití, v obou případech mohou těžit z mnoha výhod aditivního procesu 3D tisku. Již řadu let mnoho sléváren považuje pískové formy a jádra vyrobené pomocí 3D tisku za standard. Tato technologie je dobře zavedena v oblasti odlévání slitin železa a dalších slévárenských kovů a používá se všude tam, kde je to výhodné. Zatímco tyto aplikace spadají především do oblasti prototypů a malých sérií, limity se stále více přesouvají směrem k větším a větším objemům, protože výkonnost 3D tiskových systémů se neustále zlepšuje. Z hlediska celkových nákladů je 3D tisk do určité velikosti objemu vždy výhodnější alternativou ve srovnání s konvenčními procesy, protože náklady na nástroje jsou eliminovány. Čím menší série, tím výhodnější jsou náklady při použití technologií voxeljet, kterou pro český a slovenský trh dodává společnost MCAE Systems. Zejména v případě složité geometrie je 3D tisk nejekonomičtější volbou, a to i pro série v řádu několika stovek kusů, i když nemůže nahradit tradiční modelové zařízení pro velkosériovou výrobu. Další výhody pak sahají od kratších výrobních časů až po snížení náročnosti dokončovacích operací na hrubých odlitcích. Totéž platí v podstatě pro přesné lití na vytavitelný model, kde 3D tištěné plastové modely nahradily klasické voskové modely, které je velmi časově náročné a nákladné vyrobit metodou vstřikování do forem. Tištěné pískové formy pro odlévání kovů Na rozdíl od konvenční výroby forem, u kterých může produkce samotných modelových desek nebo jaderníků trvat i několik týdnů, 3D tisk většinou umožňuje tisknout i složitou pískovou formu přes noc, nebo v rozmezí několika málo dnů. Formy jsou vytvářeny bez nákladného ustavování a jsou vyráběny plně automatizovaným procesem pouze na základě CAD dat pomocí procesu vrstvení, kdy vrstvy křemenného písku o tloušťce 300 mikrometrů jsou za použití systémové tiskové hlavy opakovaně nanášeny a selektivně slepovány pojivem dohromady. Po dokončení procesu tisku musí být forma pouze vytažena a očištěna od přebytečného písku a to je vše. Vzhledem k tomu, že pískové formy jsou vyráběny přímo na základě CAD dat, určují tak standard všude tam, kde jsou obavy o dosažení jemných detailů a maximální přesnosti.

110

Spolu s kratší dobou výroby je také zajištěna svoboda při návrhu designu, který je mnohem méně limitován než při konvenční výrobě. Design může být věrný požadované struktuře, aniž by musel brát ohled na navrhnuté úhly, dělicí roviny nebo negativní úkosy. Dokonce i formy, které jsou upraveny v průběhu zkušební fáze, lze tisknout okamžitě v souladu s novými CAD daty bez časově náročné modifikace modelového zařízení. Kromě toho mohou být vtokové systémy přizpůsobeny individuálním parametrům, jako je tlak lití, čímž se zabrání turbulentnímu proudění a zvýší se kvalita. Co se týká velikosti požadovaných forem, k dispozici je největší, produkční 3D tiskárna na světě VX4000, která dokáže vytvořit pískovou formu či jádro o rozsahu až 4 m, protože rozměr tiskové komory je 4000 × 2000 × 1000 mm. Kombinace 3D tisku jader a klasické výroby forem Dnešní inovativní slévárny spoléhají na kombinaci 3D tištěných jader a forem vyrobených konvenčními metodami, kdykoli je to jen možné. Tento přístup je dobrá volba mimo jiné i při výrobě jader se složitými podkosy, které jsou potřebné např. u lopatkového rotoru. Tato jádra mohou být vytištěna pomocí 3D tiskárny a následně začleněna do konvenční formy. Mezi výhody patří menší počet dílů a mnohem méně pracný proces výroby forem, protože metoda odstraňuje časově náročnou, konvenční výrobu a montáž složitých jader a také minimalizuje následné strojové opracování. Další zajímavou alternativou, kterou stále častěji volí zkušené slévárny tlakového lití, je výroba časově náročných forem a paralelní 3D tisk pískových forem. Vzhledem k tomu, že tištěné pískové formy jsou k dispozici ihned, mohou být prvotní součásti odlity pro testovací účely tak, aby bylo možné optimalizovat formy v průběhu výroby. V mnoha případech je tato varianta rychlejší a cenově výhodnější než klasická výroba samotné formy. Formy 3D tištěné a vyrobené tradičním způsobem jsou stejné, pokud jde o stabilitu a pevnost. S nastavitelnými hodnotami mezi 220 a 380 N/cm2 je pevnost v ohybu, které může být dosaženo procesem vrstvení, ve stejném rozsahu jako pevnost jader vyrobených konvenčními metodami. Velmi přesné vytavitelné modely pro přesné lití Kromě tisku pískových forem stále více a více sléváren spoléhá také na modely vyráběné pomocí 3D tisku pro přesné lití. Tento způsob umožňuje snadnou a jednoduchou výrobu voskových modelů. I přesto, že tyto modely již nejsou vyrobeny z vosku, ale z plastu, nemá to žádný vliv na následující pracovní operace. Výroba PMMA modelů na 3D tiskárnách je snadná. Modely jsou vytištěny přesně podle CAD dat. Pro

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

zvýšení kvality procesu vytavení jsou plastové modely rovněž namočeny ve vosku, což vytváří homogenní povrch s velmi jemnými póry. Výhody 3D tisku pro přesné lití Kromě cenově výhodné výroby modelů bez nutnosti použití matečné formy získává tato metoda body také díky působivým časovým úsporám. Servisní centrum voxeljet, pro Českou a Slovenskou republiku je to servisní centrum MCAE Systems, tak může poskytnout modely v rozměrech až do 1000 × 600 × 500 mm během několika málo pracovních dnů. Je samozřejmé, že tento velký pracovní prostor může být také využit pro tisk kompletní menší série v rámci jedné tiskové úlohy. Následné operace přesného lití jsou stejné, ať už použijete klasické voskové modely či 3D tištěné modely. Případová studie Široký rozsah aplikací, jako je například rychlá výroba dvoutaktních motorů pro motorové pily, představuje výkon tiskáren voxeljet v praxi. Jeden motor je velký pouhých 78 × 76 × 59 mm. Aby bylo dosaženo co nejrychlejší a nejefektivnější výroby, kombinuje voxeljet 780 těchto motorů do jedné tiskové úlohy na stroji s tiskovou komorou o rozměrech 1000 × 600 × 500 mm. Na vysoce výkonné tiskárně VX1000 je pak doba tisku takových motorů 23 h, což odpovídá tiskovému času 1,8 min na jeden motor. Technologie rapid shelling Společnost MCAE Systems však nabízí další produktivní technologie pro rychlou tvorbu keramické skořepiny, která ve spojení s technologií voxeljet může výrazně zkrátit výrobu kovového dílu. Velkou novinkou je tzv. rapid shelling neboli rychlá výroba skořepinových forem. Systém Cyclone od MK Technology určený pro výrobu skořepinových forem obalovacím způsobem zajistí stisknutím jednoho tlačítka výrobu formy za méně než 4 hodiny. Stává se tak ideálním nástrojem pro výrobu kovových dílů a je zvláště vhodný pro výzkum, vývoj a pro servisní společnosti přesného lití metodou vytavitelného modelu. Braunův betlém V České republice řešila společnost MCAE Systems unikátní projekt tisku Braunova betléma, jehož památečný originál je vytesán do skal v blízkosti Kuksu. Tento Betlém byl zrestaurován technikou dřevořezby a firma MCAE byla požádána o vytvoření modelu výsledné podoby zrestaurovaného betléma. Pískový model betléma v měřítku 1 : 1 byl vytištěn právě na tiskárně VX4000 za pouhých 30 h a díky digitálním technologiím je nyní podoba betléma zachována pro příští generace.

3D tiskárna VX4000

3D tiskárna VX200

Rychlá výroba skořepinových forem na systému Cyclone

Využití slévárenského písku pro velkorozměrový tisk modelu Braunova betléma

Lopatkový rotor: a) pískový model b) odlitek

Odlitek na silikonové formě – kryt převodovky obojživelného vozu Amphicar

3D TISK A RAPID SHELLING

snadná aditivní výroba pískových forem a jader rychlá výroba kovových prototypových díl sko epinová forma do 5 hodin 3D tisk PMMA model pro p esné lití 3D optické m ení odlitk , forem a model produktivní obráb ní odlitk a tlakových forem využití robot pro obráb ní model a odlitk

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

111

L A N I K s .r.o

MORGAN MMS představuje nový kelímek Z2e2

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Měřitelná úspora energie, zvýšená efektivita a životnost Pavel Foret Area Sales Executive Morgan MMS, Eastern Europe and Scandinavia

Ladislav Tomek s p e c i a l i s t a p r o d e j e , L A N I K s . r. o .

Ú vo d Slévárenský průmysl je jedním z energeticky nejnáročnějších odvětví, přičemž více než polovina (55 %) energie se spotřebuje na tavení. Ačkoliv vysoké energetické náklady vždy byly a budou určující záležitostí ve slévárně, mnozí pokračují v používání neefektivních technologií a prodlužují celkovou životnost kelímku za cenu snížené energetické efektivity. V takovém prostředí, kde jsou energetické náklady hlavním určujícím faktorem, je tepelná vodivost kelímku každodenně prověřována. S cílem dosáhnout delší životnosti a zvýšit energetické úspory provedla firma Morgan Molten Metal System (MMMS) laboratorní a aplikační zkoušky na nové řadě kelímků Syncarb Z2. Na základě tohoto vývoje můžeme uvést na trh nejnovější typ řady Syncarb Z2, nový kelímek Syncarb Z2e2 (energeticky efektivní) vyvinutý pro tavení a udržování hliníkových slitin. Výsledky z každodenního používání ve slévárnách potvrzují dosažení nebo i překračování úspor energie i délky životnosti ve srovnání s „energeticky úspornými“ produkty naší konkurence.

112

– Řada Syncarb Z2 představuje izostaticky lisované kelímky s keramickou vazbou a zvýšeným obsahem SiC a grafitu. – Řada Syncarb Z2 vykazuje zvýšenou mechanickou pevnost kelímků díky zlepšenému procesu granulace v průběhu výroby. – Řada Syncarb Z2e2 vykazuje zvýšenou tepelnou vodivost kelímků při všech úrovních pracovních teplot, a tím nabízí zákazníkům vyšší úsporu energie. Po p i s ke l í m k ů S y n c a r b Z2e2 MMMS používá vlastní výrobní technologii, jejímž výsledkem je kelímek typu Syncarb Z2 s velmi homogenní a vysoce pevnou strukturou. Kelímek Syncarb Z2e2 s keramickou vazbou byl vyroben tak, aby měl vysokou odolnost proti působení strusky a vynikající tepelnou vodivost při tavení a udržování hliníkových slitin. Vysoká mechanická pevnost kelímku umožňuje výrobu větších velikostí kelímků. Dalšího zlepšení bylo dosaženo ve vysoké odolnosti proti oxidaci a výborné odolnosti proti teplotnímu šoku. Mechanické vlastnosti Kelímek Syncarb Z2e2 nabízí až o 56 % vyšší lomovou pevnost ve srovnání s konkurenčními výrobky. Syncarb Z2e2 si udržuje svoji integritu až do vysokých teplot díky granulaci svojí struktury, výrobním postupům a zlepšenému složení materiálu. Této vlastnosti bylo dosaženo použitím jemnějších částic materiálu. Odolnost proti oxidaci Většina kelímků končí svou životnost kvůli oxidaci. Následující rovnice popisuje proces oxidace uhlíku při vysokých teplotách: 3C + 2O2 → 2CO + CO2 Během zkoušek bylo prokázáno, že kelímek Syncarb Z2e 2 i konkurenční produkt ukazují velmi dobrou odolnost proti oxidaci, avšak Syncarb Z2e2 díky zlepšení technologie glazury má o 10 % delší životnost.

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

Tepelná vodivost Přestup tepla stěnou kelímku závisí na tloušťce stěny kelímku a jeho tepelné vodivosti. Morgan MMS vyvinul kelímek, který byl zkoušen v nezávislé laboratoři a dosahuje vynikající tepelné vodivosti při zachování standardní tloušťky stěny. Toto zlepšení je v přímé závislosti s dosahovanými úsporami energie pro zákazníky používající kelímky Syncarb Z2e2. Analýza mikrostruktury Ke standardním zkouškám jakosti produktu patří také mikroskopická analýza struktury stěny kelímku. Morgan MMS testuje profil stěny kelímku podobným způsobem, jako je testována struktura odlitků. Výsledky analýzy ukazují vetší podíl a rovnoměrné rozmístění jemných částic SiC ve struktuře stěny kelímku, což vysvětluje lepší tepelnou vodivost produktu. Laboratoř versus realita Kelímky Morgan MMS řady Syncarb Z2e2 prošly úspěšným testováním nejen v laboratoři, ale také u mnoha našich zákazníků v různých zemích. Zákazníci potvrzují, že deklarované výsledky jsou dosahovány i v praxi a používáním našich kelímků lze dosáhnout prokazatelné úspory. Z ávě r Technologický tým firmy Morgan MMS se svým vývojem kelímku Syncarb Z2e2 vytvořil optimální řešení pro úsporné tavení a udržování slitin hliníku. Výsledky z použití v praktických podmínkách mnoha sléváren jsou lepší než s produkty konkurenčních firem. Použití kelímků Syncarb Z2e2 zajišťuje jeho uživatelům konkurenční výhodu a efektivní využívání energie. Morgan MMS pokračuje ve vývoji a dokumentaci úspor energie a snižování nákladů u zákazníků po celém světě. Tyto výsledky a další pokrok v technologii výroby kelímků budou i nadále poskytovány našim současným i potenciálním zákazníkům. Bližší informace: www.morganmms.com (Zkrácený překlad materiálu firmy Morgan Molten Metal Systems.)

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

113

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Ch e m -Tr e n d G m b H

Mazání minimálním množstvím maziva snižuje náklady, zlepšuje ochranu životního prostředí a bezpečnost práce

Díky novému mazivu pro písty MicroDose™ lze výrazně snížit spotřebu, prodloužit životnost a zvýšit kvalitu dílů

Příklad z praxe Hned s několika výzvami se společnost Chem-Trend musela vyrovnávat u jednoho z evropských výrobců používajících tlakové lití. Jeho problémem byly časté nucené odstávky v důsledku silného opotřebení licích pístů a licích komor, silná kontaminace povrchu odlitků a příliš časté intervaly údržby. Kouř a plameny navíc zhoršovaly ovzduší ve slévárně. Časté ucpávání vakuového systému rovněž zvyšovalo riziko poréznosti materiálu. Přechod na nová maziva pro písty MicroDose™ okamžitě zabránil vzniku kouře a plamenů a přispěl k výrazně čistšímu pracovnímu prostředí. Rovněž se podařilo zvýšit kvalitu odlitků a snížit zmetkovitost. Srovnávací výzkumy ukázaly, že s použitím nových maziv pro písty MicroDose™ lze bez problémů vyrobit více než 10 000 odlitků – to je pětkrát více než dříve. Tím se redukují jak náklady na písty, tak i provozní odstávky nutné na jejich výměnu, což významně snižuje provozní náklady. O společnosti Chem-Trend

Svou novou produktovou řadou maziv pro písty MicroDose™ vychází společnost Chem-Trend vstříc celé řadě současných požadavků na proces tlakového lití. Nová maziva byla speciálně vyvinuta pro mazání s použitím minimálního množství a zajišťují nejen zvýšenou kvalitu bez vměstků a povrchových vad, ale omezují rovněž množství vzniklého kouře a sazí a výrazně minimalizují riziko vznícení. Velmi dobré mazací schopnosti nových maziv pro písty navíc výrazně prodlužují životnost odlévacích pístů a systémů s licími komorami. „Optimálního mazání licích pístů a systémů s licími komorami dosahují nová maziva MicroDose™ od společnosti Chem-Trend díky kombinaci tekutého speciálního maziva a dávkovacího zařízení zvlášť vyvinutého pro tento účel,“ v ysvětluje Branislav Serbin, Senior Applications Engineer CEE & Sales Representative Czech Republic / Slovakia. „Díky aplikaci velmi malého množství maziva se výrazně omezuje spotřeba ve srovnání s běžnými výrobky a navíc se snižují náklady na údržbu a čištění. Tím se podstatně zvyšuje efektivita stroje.“

114

Společnost Chem-Trend byla založena v roce 1960 a dnes je celosvětově působícím podnikem, který se specializuje na vývoj vysoce kvalitních řešení pro tvářecí a odlévací technologie umožňující zároveň snižování nákladů a zvyšování produktivity. Společnost Chem-Trend disponuje ve všech světových regionech sítí zkušených a kvalifikovaných expertů z oblasti výroby a technologie. Prostřednictvím svým poboček v Severní i Jižní Americe, Evropě a Asii poskytuje společnost Chem-Trend dodávky výrobcům po celém světě. Jako člen koncernu Freudenberg se společnost Chem-Trend řídí jeho hodnotami a principy: přidaná hodnota pro zákazníka, závazek průběžného inovování, schopnost udržovat vůdčí postavení, podpora a další rozvoj zaměstnanců, podnikatelská i osobní zodpovědnost a integrita a rovněž orientace na dlouhodobé záměry. Firemní kultura, hodnoty a principy koncernu Freudenberg se vzájemně doplňují a vytvářejí svým vysokým standardem mimořádnou přidanou hodnotu pro zákazníky podniku.

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

Díky novému mazivu pro písty MicroDose™ lze výrazně snížit spotřebu, prodloužit životnost a zvýšit kvalitu dílů

Kontakty pro média Chem-Trend (Německo) GmbH Ganghoferstrasse 47 82216 Maisach/Gernlinden Carola Teichmann tel.: +49 (0)8142 417 11 46 fax: +49 (0)8142 417 191 46 cteichmann@chemtrend.de mediaconnect Gotzkowskystrasse 11 10555 Berlín Monika Keller tel.: +49 (0)30 284 495 94 fax: +49 (0)30 284 495 96 m.keller@mediaconnect-berlin.de Více informací o společnosti Chem-Trend a jejích produktech naleznete na adrese www.ChemTrend.com

Snadné odformování.

Naše výrobky dají produktivitě a kvalitě tlakových odlitků křídla. Díky zkrácení cyklů, vyšší kvalitě dílů a nižší zmetkovitosti stoupne efektivita Vaší výroby. Naše výrobky navíc umožňují vynikající odformování i u složitých odlitků.

ChemTrend.com 115

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

M e s s e r Te c h n o g a s , s . r. o.

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Kryogenní odstraňování otřepů z kovových odlitků

V procesu tlakového lití je obtížné zabránit tomu, aby malé množství kapalného kovu neproniklo do štěrbin mezi jednotlivými částmi formy. Na hotovém odlitku pak tento materiál vytváří tenké otřepy, které musí být následně odstraněny. Využitím kapalného dusíku a otryskávacího média je umožněno provádět tento proces plně automaticky a bez jakéhokoli poškození odlitků. Díky tomu je snadné odstraňovat otřepy ze zinkových, hliníkových, titanových a hořčíkových odlitků. Výrazně se přitom snižují náklady a klesá míra zmetkovosti. Tlakové odlitky ze zinkových či hliníkových slitin jsou všudypřítomnou součástí našeho běžného života: autíčka na hraní, dveřní zámky, automobilové díly, armatury, zátky – to je jen několik příkladů věcí vyrobených z těchto kovů.

O d s t ra ň ová n í o t ř e p ů výbuchem způsobuje p ří l i š m n o h o d e f e k t ů Z dílů vyráběných v menších počtech se otřepy obvykle odstraňují ručně – jde o pracný a nákladný proces. V případě sériové výroby je jednou z tradičních metod odstraňování otřepů výbuchem. Kontrolovaný výbuch v chráněné komoře vytváří teploty až 2 000 °C, takže tenké otřepy shoří. Síla detonace a vysoká teplota však může samotný odlitek také poškodit, což vede až ke 40% zmetkovosti. Jiné metody, jakými jsou například omílání a otryskávání, pak způsobují povrchová poškození, nebo jejich aplikací není možné odstranit otřepy nacházející se na vnitřních místech odlitků. Odstraňování otřepů s využitím kapalného dusíku naproti tomu nezpůsobuje žádné poškození. Odlitky jsou vloženy do rotačního bubnu z drátěného pletiva. Jednoduché díly, např. zátky nebo autíčka na hraní, se do bubnu prostě nasypou, zatímco komplexní, větší díly jsou uchyceny v košících. Obsah bubnu je následně ochlazen kapalným dusíkem na cca −60 °C. Jemné otřepy tak téměř okamžitě zkřehnou a z odlitků je pak lze odstranit minimální silou. Mechanická práce, která je k tomu potřeba, je zajištěna prostřednictvím plastových granulek. Plastový granulát je, stejně jako při pískování, vystřelován vysokou rychlostí na díly v bubnu. Veškeré křehké otřepy se odlámou a jsou kompletně odstraněny. Samotné díly však zůstanou nepoškozené. Měkký

plast nezanechá na povrchu žádné stopy. Tato metoda je proto technologicky mnohem pokročilejší než konvenční postupy. Dosahuje lepší a opakovatelné kvality, a to i v případě složitě tvarovaných odlitků s vnitřními otřepy. S n i ž ová n í j e d n o t kov ýc h nákladů Společnosti poptávající výrobu odlitků, např. z oblasti automobilového průmyslu, kladou stále rostoucí nároky na kvalitu a přesnost. Na druhou stranu, také samotní výrobci mají zájem o vysokou jakost a efektivnější procesy. Například u elektronických součástek, které stojí třeba jen pár korun, je ruční odstraňování otřepů vyloučeno. Tyto výrobky jsou však velice náchylné k deformacím, a proto pro ně optimální řešení představuje tento proces. Navíc jsou zde podstatně nižší měrné náklady ve srovnání s odstraňováním otřepů výbuchem. Je snadné ověřit, zda se vyplatí investovat do nového zařízení pro kryogenní odstraňování otřepů. Nejprve je zdarma provedena zkouška na vzorcích odlitků. Výrobce pak posoudí, jestli výsledky odpovídají jeho očekáváním, a následně je nalezeno optimální řešení. V případě zájmu o tuto technologii se na nás obraťte – naše společnost disponuje již celou řadou referencí jak v České republice, tak v zahraničí.

Ing. David Bek, Ph.D. aplikační inženýr Messer Technogas, s. r. o. tel.: +420 602 760 022 david.bek@messergroup.com www.messer.com

116

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

Eu r o v i s i o n, a . s .

Podpořte rozvoj Vaší firmy na všech úrovních! Je vaším cílem zvýšit odbornost a produktivitu zaměstnanců? Potřebujete motivovat své zaměstnance a posílit jejich loajalitu? Potřebujete ze svých zaměstnanců udělat klíčovou konkurenční výhodu? Plánujete zavést kariérní poradenství či age management? Pomohlo by vám zapojení do realizace odborných praxí a stáží?

Bc. Lucie Ema Grohová specialistka pro lidské zdroje tel.: +420 539 050 619 l.grohova@eurovision.cz Vytvořili jste unikátní produkt a chtěli byste ho právně ochránit? Plánujete zavést inovaci produktu nebo jeho výroby? Rádi byste inovovali firemní procesy? Chtěli byste provozovat vlastní školicí středisko? Plánujete mezinárodní marketingovou podporu firemního portfolia?

Prostřednictvím Operačního programu Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost můžete získat finanční prostředky formou dotace na rozvoj podnikatelských aktivit. Plánujete-li posílit ochranu duševního vlastnictví a práv průmyslového vlastnictví, zvláště na zahraničních trzích, je pro vás vhodný Program Inovace – Projekty na ochranu práv průmyslového vlastnictví, který umožní získat dotaci až 1 mil. Kč na následující aktivity: • služby oprávněných zástupců; • překlady; • správní poplatky. Žádosti o podporu jsou přijímány do 31. 12. 2017. Jste podnikem, který přichází s novými nápady a uvádí do výroby i na trh inovované výrobky, technologie nebo služby? Uvažujete o zlepšení organizačních nebo marketingových firemních procesů? Prostřednictvím Programu Inovace – Inovační projekt můžete získat na realizaci inovací navazujících na předchozí výzkum a vývoj podporu v rozmezí 1–100 mil. Kč na pořízení:

dlouhodobého hmotného majetku – projektové dokumentace včetně inženýrské činnosti, stavby, technologie a hardwaru a sítě; • dlouhodobého nehmotného majetku – softwaru a dat, práv k užívání duševního vlastnictví, certifikace produktů; • nebo pokrytí neinvestičních výdajů – služeb – certifikace produktů, výdajů vynaložených na marketingovou inovaci a nákladů na povinnou publicitu projektu. Výzva je plánována na srpen 2016. Uvažujete o výstavbě nebo rekonstrukci školicího centra nebo potřebujete zmodernizovat vaše prostory pro vzdělávání zaměstnanců či pořídit školicí pomůcky? Podporu až 5 mil. Kč, kterou zajistí Program Školicí střediska, můžete využít na aktivity: • nákup, rekonstrukce, úpravy, výstavbu či odstranění stavby; • inženýrské sítě, inženýrské činnosti a komunikace ke stavbám; • hardware, sítě, software a data; • školicí pomůcky, školicí programy a služby školitelů; • v rozsahu křížového financování je v rámci podporovaného projektu umožněna podpora vzdělávání. Výzva je plánována na květen 2016. Pokud jste se rozhodli expandovat na zahraniční trhy a chcete prezentovat svoje produkty na zahraničních výstavách či veletrzích, vsaďte na Program Marketing s dotací až 5 mil. Kč. Podporu lze využít na: • pronájem, zřízení a provoz stánku (návrh, pronájem, vybavení, související služby); • dopravu vystavovaných exponátů, stánku a jeho vybavení; • tvorbu propagačních materiálů v cizích jazycích pro účely účasti na konkrétním veletrhu nebo výstavě v zahraničí. Tato výzva je plánována na květen 2016. Operační program Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost je zacílen přednostně na malé a střední podniky, některé aktivity jsou však vhodné i pro velké podniky, dle definice CZ-NACE, ve kterých daný subjekt podniká, a výstupy projektu se projeví v těchto oblastech. •

Ing. Zuzana Havlištová specialistka pro podporu podnikání tel.: +420 539 050 606 z.havlistova@eurovision.cz

Eurovision, a. s. | tel.: +420 539 050 600 | brno@eurovision.cz | www.eurovision.cz S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

117

F I R E M N Í P RZE ZPERNATXAEC E

Využijte příležitosti pokrýt náklady na rozvoj lidských zdrojů prostřednictvím Evropského sociálního fondu formou dotace pokrývající až 85 % nákladů spojených s realizací vzdělávacího projektu. V rámci Operačního programu Zaměstnanost budou podporovány především komplexní projekty zaměřené na rozvoj lidských zdrojů, s důrazem na odborné vzdělávání s maximální výší dotace 200 000 EUR (podpora de minimis), a to v následujících aktivitách: • další profesní vzdělávání zaměstnanců zaměřené na odborné i klíčové kompetence, včetně podpory dalšího profesního vzdělávání OSVČ; • tvorba a realizace podnikových vzdělávacích programů, včetně přípravy podnikových lektorů a instruktorů; • vytváření a zavádění moderních systémů řízení a rozvoje lidských zdrojů v podnicích; • kariérové poradenství, zavádění age managementu do podniků; • rekvalifikace a vzdělávání pro zaměstnance podniků procházejících restrukturalizací nebo končících svoji činnost, včetně propouštěných zaměstnanců; • odborné praxe a stáže v podnicích; • spolupráce podniků a vzdělávacích institucí za účelem slaďování kvalifikační úrovně a kvalifikační struktury pracovní síly s požadavky trhu práce. Do způsobilých výdajů bude možné kromě nákladů na samotné školení zahrnout i náhradu mezd zaměstnanců po dobu jejich účasti na školení a režijní a administrativní náklady spojené s realizací projektu (pronájem školicích místností, cestovné, vzdělávací materiály, náklady realizačního týmu apod.). První výzva na předkládání žádostí je plánována na červen 2016. Další možností je využití dotace prostřednictvím úřadu práce, kde budou podporována jednotlivá dílčí školení s výší dotace max. 500 tis. Kč/měsíc (na každé školení bude podávána samostatná žádost o dotaci).

Podporovány budou odborné kurzy (měkké dovednosti budou podporovány pouze výjimečně) realizované prezenční formou. Vzdělávací aktivita musí být zakončena ověřením získaných znalostí a dovedností účastníků. Dotace bude možno využít pouze na úhradu nákladů na samotné školení a mzdové příspěvky na zaměstnance. Žádosti je možné podávat od 31. 3. 2016. Mezi vhodné žadatele patří zaměstnavatelé (obchodní korporace, družstva) a profesní a podnikatelská sdružení. Sídlo žadatele může být kdekoli v ČR, projekty však musí být realizovány mimo Prahu.

G ü nt e r R i e n a s s

Roční přehledy Annual overviews

Odlitky z lehkých neželezných kovů odlévané do pískových a do kovových forem 2. část: odlitky ze slitin hořčíku Günter Rienass

RO ČN Í PŘ EH L EDY

Př e h l e d y Švábská zemská hala ve Fellbachu nabídla 25. a 26. dubna 2013 dostatek místa pro celkem tři přednášková fóra (lité materiály, výrobní technika / ochrana životního prostředí a Newcast-Forum) a pro prezentaci kolem 50 firem, které návštěvníkům Německých slévárenských dnů 2013 nabídly své nejnovější produkty a postupy. Pozvání VDG, BDG a FVG do Fellbachu využilo více než 600 účastníků. Ve speciální řadě odborných přednášek byly představeny aktuální trendy vývoje v konstrukci litých součástí a jejich praktickém použití ve výrobě automobilů, ve strojírenství a ve výrobě zařízení. Referuje se o nich v odkazu [1]. Prof. Dr. Ing. Martin Fehlbier v něm podává aktuální přehled o nejnovějších aktivitách nového Institutu slévárenství při univerzitě v Kasselu. Slévárenské kolokvium v Aalenu 15. a 16. května 2013 [2] mělo s 270 účastníky opět dobrou návštěvnost. Jejich počet znovu překonal počet z předchozího roku. V první přednášce podal Dr. Raimund Rosch přehled o instituci Center of Excellence für Aluminium- und Magnesiumgiessen (Centrum vynikající jakosti pro odlévání hliníku a hořčíku) koncernu Volkswagen. B. Eng. Marcel Becker představil v závěru litou součást ze slitiny Mg pro demonstraci struktury, která byla vyrobena injektáží plynu strojem na tlakové lití s teplou komorou. Výstava Euroguss slavila 10. výročí [3], [4]. Od 14. do 16. ledna 2014 se na ní znovu setkali slevači tlakových odlitků. Německá výroba odlitků z neželezných kovů [5] poklesla v prvním pololetí 2013 o dobrých 8 %. Storna hlavně ze strany

118

subdodavatelů výroby vozidel byla značně rozmanitá a následovala za sebou v krátkých termínech. Výrobci hořčíkových odlitků hlásili objednávky o objemu přes 9 000 t, tzn. o 7 % méně. Firma Georg-Fischer Automotive, Schaffhausen, Švýcarsko, [6], [7], [8] získává druhým rokem za sebou cenu za konstrukci udělovanou asociací IMA (International Magnesium Association). Vítězem je odlitek modulu rozvodu oleje pro Porsche Panamera (obr. 1) vyrobený z hořčíku v rakouské slévárně automobilových odlitků firmy Georg Fischer v Altenmarktu. Modul rozvodu oleje je lehčí asi o 1 kg než referenční odlitek z hliníku. V říjnu 2013 [9] se setkali systémoví dodavatelé, mezinárodní experti a zástupci subdodavatelů (OEM – Original Equipment Manufacturer) na konferenci Evropské výzkumné společnosti pro hořčík (EFM) v Aalen. Firma DGS Druckguss Systeme AG [10] se sídlem ve švýcarském St. Gallen rozšiřuje své výrobní kapacity v Číně. Firma KSM Castings [11], přední dodavatel výrobků z lehkých neželezných kovů, zřizuje závod v Shelby, Severní Karolína, USA. Firma KSM si od trvalého trendu poptávky po produktech šetrných ke zdrojům slibuje rostoucí poptávku po svých hořčíkových a hliníkových odlitcích. Závod v Shelby zahájil výrobu na počátku roku 2014. Firma Magnesiumdruckgusswerk Power-Cast Zitzmann GmbH & Co. KG [12] byla jako jedna z prvních sléváren tlakových hořčíkových odlitků vyznamenána certifikátem pro řízení energie podle DIN EN ISO 5000 1. V odkazu [13] je představeno kompetenční centrum uskupení Power-Cast Zitzmann, Stockheim. Odlitky se vyrábí jak na strojích s teplou, tak se studenou komorou. S l i t i ny S. DiCecco, W. Altendorf a H. Hu [14] hodnotili metodou konečných prvků (FEM) vlastnosti hořčíkové slitiny AM60 pro zkoušky tahem a rázem. Výraznější využívání hořčíku snižuje globální emise. To je důvodem, proč dopravní průmysl zaznamenává ve vozidlech stálý růst podílu hořčíkových součástí. Tento trend se potvrdil i v experimentální dokumentaci a v četných kombinacích slitin a odlitků. Nyní se realizovala práce vztahující se na vývoj numerických materiálových modelů pro simulaci vlastností vozidel při nárazu. L. Wu aj. [15] referují o výzkumu sekundárních fází hořčíkové slitiny AZ31 v li-

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

tém stavu s různým obsahem stroncia. Účinky únavy při nízkých cyklech zatížení slitiny Mg-Al-Mn-Ce zjišťoval W. Wei aj. [16]. Z. M. Li aj. [17] referují o vlivu meze únavy při kmitavém napětí nové hořčíkové slitiny. Autoři uvádějí výrazné zlepšení dlouhodobé únavy hořčíkové slitiny NZ30K-T6 (Mg3Nd0,2Zn0,45Zr) ve srovnání s komerční slitinou AZ91-T6 (Mg9Al1Zn). Zkušební vzorky byly odebrány při teplotě okolí z bloků automobilového motoru V6 odlitých nízkotlakým litím do pískové formy a ohřáty na teplotu 150 °C. Únavová pevnost při teplotě okolí slitiny NZ30K-T6 je při 107 cyklech cca 90 MPa, ve srovnání s AZ91-T6 je to o přibližně 38 % více. Předslitinu TEXAS (MgSnNdCaAlSi) pro legování hořčíkové slitiny představili B. Wiese aj. [18]. Vliv zjemnění zrna slitin hořčíku předslitinou MgZr zkoušeli M. Sun aj. [19]. J. A. Taylor aj. [20] podávají přehled současného výzkumu, teoretických novinek a jejich aplikace na téma „Zjemnění zrna hořčíkových slitin“. Dokument vychází z práce „Grain Refinement von Magnesiumlegierungen“ (Zjemnění zrna hořčíkových slitin) z roku 2005. Ověřuje se výzkum zjemňování zrna hořčíkových slitin se zaměřením na teoretické a analytické metody, které se od té doby uskutečnily. Ohlédnutí za historií technologie zjemňování zrna hořčíkových slitin předkládají P. Cao aj. [21]. Aby se docílilo nejlepších a nejstabilnějších mechanických vlastností a optimální korozivzdornosti slitin hořčíku, je při lití důležité řízení velikosti zrna. M. Rakita, Q. Han a Z. Liu [22] považují změnu tažnosti za kritérium pro předpověď vzniku trhlin v hořčíkové slitině AZ91. Výsledky zkoušek sklonu k trhlinám tlakově litých slitin hořčíku publikovali K. P. Tucan aj. [23]. V Rakouském slévárenském institutu v Leobenu byl na objednávku Audi AG, Ingolstadt, navržen a vyroben nástroj tlakového lití určený ke zkouškám náchylnosti hořčíkových slitin ke vzniku trhlin. Po s t u py l i t í M. Stopyra, R. Jarosz a A. Kielbus [24] odlévali hořčíkovou slitinu Elekton 21 do pískové formy a předložili zkoušky na odlitcích. Zjišťovali vady odlitků, mikrostrukturu a tvrdost a byly provedeny také vizuální a radiologické zkoušky. Dvě posledně zmíněné zkoušky ukázaly nekovové vměstky a pórovitost. Mezi tvrdostí a tloušťkou, velikostí zrna a obje-

G ü nt e r R i e n a s s

Obr. 1.

Vítězný odlitek z Altenmarktu, modul rozvodu oleje jako tlakový hořčíkový odlitek [8]

Možnosti postupu při tlakovém lití hořčíku: se zátkou, bez zátky, odtavení (zleva doprava) [34]

kroku lití s válcováním (Giesswalzen) a protlačováním. Je popsána možnost odhadu životnosti místní koncepcí. Předmětem výzkumu byly tenké plechy ze slitin AM50 a AZ21 vyrobené výše uvedeným postupem. G. Kurz, D. Letzig a K. U. Kainer [30] napsali příspěvek o platných procesních technologiích ve vývoji moderních slitin hořčíku. A. Hadadzadeh a M. A. Wells [31] popsali matematický model tepelně fluidního odlévání hořčíkové slitiny AZ31 mezi dvěma válci. Q. Li aj. [32] referují o numerické simulaci charakteristických hodnot zabíhavosti a plnění formy slitin hořčíku během odlévání do plné formy s podporou vakua. Práce popsané v této zprávě se zabývaly několika procesními parametry, aby se při tomto procesu daly ovlivnit vlastnosti zabíhavosti a plnění formy. Z výsledků výzkumu vyplývá, že na zabíhavost hořčíkových slitin má největší účinky licí teplota. Zabíhavost se zvyšuje se zvýšením licí teploty. Vztah mezi tlakem vakua a zabíhavostí však není lineární. Zprávu „Mikrostruktura a pevnost v tahu hořčíkového odlitku vyrobeného postupem tixo lití“ napsali X. Ai aj. [33]. Proces tixo-tlakového lití (TDC) je kombinace techniky přípravy polotuhého bloku a tlakového lití. Při postupu TDC nejde pouze o vlastnosti vytvoření tixo materiálu, ale také o vysokou účinnost a nízké náklady. V předkládané práci se zjišťovaly mikrostruktury a mechanické vlastnosti konstrukčních součástí z hořčíkové slitiny AZ91 vyrobených postupem TDC. Pevnost v tahu a tažnost slitiny TDC se zvyšuje také v porovnání s těmi, které byly vyrobeny jinými postupy.

N. Erhard [34] popisuje odlévání hořčíku technologií FGS (Frech Gating System). Při výrobě tlakového odlitku jsou licí kanály a přelivy. Ty lze téměř dokonale recyklovat. Ovšem jsou s tím spojeny do jisté míry nezanedbatelné náklady. Pod názvem FGS vyvinula firma Oskar Frech GmbH + Co. KG, Schorndorf, systém, který tento doposud běžný vratný materiál zredukuje o cca 45 až 80 %. Tavenina se při něm přivádí až k zářezu odlitku a tam permanentně čeká temperovaná na úrovni taveniny. Tím se, ve srovnání s klasickým tlakovým litím, výrazně zkrátí zbývající vtokový kanál na odlitku. Postup FGS se doposud u tlakového lití hořčíku nepoužil. Avšak v oddělení Technikum firmy Frech tento postup vyzkoušeli s hořčíkem na tlakovém stroji s teplou komorou vybaveném příslušnou technologií FGS. Přesto, že šlo o složitý tenkostěnný odlitek a použití slitiny AM60, byly výsledky velmi slibné a pozitivní (obr. 2).

Obr. 3.

Odlitek vyrobený postupem lití keremat [35]

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

119

RO ČN Í PŘ EH L EDY

movým podílem eutektických oblastí nebyla kvantitativní analýzou mikrostruktury zjištěna žádná korelace. Analyzoval se proces odlévání a vlastnosti plnění se zjišťovaly numerickou simulací. Mechanické vlastnosti slitiny MgGdY (hořčík, gadolinium, yttrium), odlévané do pískové formy, zkoumali W. Lui aj. [25]. Slitina Mg10Gd3Y0,5Zr, odlévaná do pískové formy, byla podrobena tepelnému zpracování T6 (popouštění s následným stárnutím). Zkoušky v tahu probíhaly v tepelném rozsahu od 25 do 300 °C. Výsledky ukazují, že tepelné zpracování T6 je pro tuto hořčíkovou slitinu optimální. Hodnocení mikrostruktury a mechanických vlastností slitiny Mg4Al4RE pro lití do pískové formy předkládají T. Rzychon, A. Kielbus a L. Litynska-Dobrzynska v odkazu [26]. Tento příspěvek popisuje metodu hodnocení složení fází a uvádí výsledky zkoušky stability struktury slitiny Mg4Al4RE po žíhání při 175 a 250 °C při 3000 hodinách. Tématem mikrostruktury a mechanických vlastností slitiny Mg15Al(x)Nd se zabývají K. Zhou aj. [27]. Aby postihli mechanické vlastnosti slitiny typu Mg15Al, přidávali různá množství Nd (0 až 4,0 %). J. Li aj. [28] hodnotí typické vady vznikající tvořením staženin v odlitcích z hořčíkových slitin odlévaných litím do plné formy pod nízkým tlakem. Vady se mohou vyskytovat v odlitcích odlitých postupem nízkotlakého lití do plné formy (LP-LFC). V této studii se zjišťoval mechanizmus vzniku vad v hořčíkových odlitcích ze slitiny AZ91 odlitých tímto postupem. J. Dallmeier a O. Huber [29] vysvětlují a hodnotí mez únavy při kmitavém napětí tenkých hořčíkových plechů vyráběných postupem spojujícím v jednom

Obr. 2.

RO ČN Í PŘ EH L EDY

G ü nt e r R i e n a s s

Postup keremat převzala slévárna neželezných kovů firmy Wilhelm Funke, Alfeld/Leine, od insolventní firmy Kern GmbH Magnesium-Giesstechnik z Lipska včetně licí linky [35] (obr. 3). Slévárna je i za hranicemi Německa známá jako jedna z vedoucích firem nabízející složité hořčíkové a hliníkové odlitky. Mezi její zákazníky patří vedle předních evropských automobilek a jejich partnerů ve vývoji také zákazníci z oblasti výroby strojů a zařízení, lékařské techniky a elektrotechniky, stejně jako z leteckého a kosmického průmyslu. Těmto zákazníkům dodává podnik odlitky od prototypů až po malosériově vyrobené odlitky připravené k montáži. Nabídka přitom zahrnuje mnoho různých slitin. G. Kurz aj. [36] ověřovali vliv postupu kombinujícího lití a válcování na vlastnosti předlitků pro válcování hořčíkových plechů. Tento postup představuje hospodárnou metodu výroby předlitků s jemnou strukturou pro následné válcování za tepla. Po u ž i t í o d l i t k ů Potenciální analýzu o použití hořčíku v podvozku automobilu představuje M. Schremmer [37]. V odkazu [38] se prezentuje XL 1 od firmy Volkswagen. Alternativní materiály, nové způsoby konstrukce a metody výroby snižují při výrobě podvozku hmotnost. Lehká kovaná kola jsou z hořčíku. O celosvětovém trhu pro lehkou konstrukci karoserie osobního vozu referuje R. Müller-Wondorf [39]. Materiály zajišťující nízkou hmotnost, jako je hořčík,

Obr. 4.

120

hliník, plastické hmoty, hrají nyní ovšem ještě podružnou roli. Perspektivní obchodní modely subdodavatelů karoserií sázejí na další rozvoj lehkých konstrukčních materiálů, mezi nimi také na hořčík. „Boj kilogramů“ je tématem odkazu [40]. Při vývoji Porsche 911 došlo k řadě snížení hmotnosti, podíl součástí s nízkou hmotností, zařazených do sériové výroby, se znovu zvýšil. Díky důslednosti uplatňování konstrukcí s nízkou hmotností zůstala přesto pozoruhodná hmotnostní úspora. Přispělo k tomu, kromě rostoucího využití hliníku, hlubokotažné oceli, oceli s maximální a vysokou pevností, také uplatnění slitin hořčíku. Ze slitin hořčíku jsou mimo jiné vyrobeny nosníky prostřední konzoly a také části opěradel zadních sedadel. E. Böhma [41], vedoucího manažera jakosti v Mercedes-Benz, Pkw, se mezi jiným dotazovali na strategii lehké konstrukce u nového SL-roadsteru. Daimler se zabývá nejen uhlíkem a hliníkem, ale intenzivně také hořčíkem. Některé konstrukční součásti z hořčíku jsou už v sériové výrobě. Hořčík se velmi dobře hodí zvláště pro interiér, protože tam se materiál nemusí chránit před kontaktní korozí. Zprávu o lehké konstrukci v oblasti biotických odlitků předkládá K. Decking [42]. Hořčík je nejlehčí kov použitelný ve velkosériové výrobě. Už jenom svou měrnou hmotností může ve srovnání s hliníkem uspořit až 30 % hmotnosti. Při tlakovém lití, se zřetelem na specifické vlastnosti materiálu, je možné velkosériově vyrobit odlitky takového geometrického tvaru, které dovolují ještě větší

Konstrukce B sloupku ME-100 [43]

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

Obr. 5.

snížení hmotnosti. V oblasti pohonu se použitím hořčíku dosáhlo ve srovnání s hliníkem snížení hmotnosti o 45 % u odlitků se stejnou funkcí, a to zjemněním struktury a snížením tloušťky stěny, které tento materiál umožňuje. Dále mají vlastnosti charakteristické pro hořčík pozitivní vliv na některé položky výrobních nákladů na součásti. Umožňují rychlejší výrobní cykly a výrazně prodlužují životnost nástrojů i kovových forem. S. Rudzewski [43] popisuje B-sloupek (obr. 4), který byl vyvinut ve spolupráci se Stolfing Group a Semcom Deutschland. Sloupek z hořčíku byl dokonce lepší než B-sloupek z vysoce pevné oceli. Stávající hořčíková slitina ME100 s hybridním zpevněním váží 8,2 kg, tedy o přibližně 12 % méně než sloupek ocelový. V současnosti je kapacita pro inline výrobní proces hořčíkových plechů ve firmě Stolfig Group v Číně asi 20 000 t/rok. Nahrazují se hlavně montážní součásti, jako jsou sedačkové skořepiny, nosiče přístrojů, příčné nosiče, opěrky atd., součástmi z hořčíkové slitiny ME100. C. Mus [44] se zabývá otázkou, zda byly předpovědi v automobilovém průmyslu formulované před 20 lety věrohodné. Při ohlédnutí na vlastní odhady a odhady dalších autorů z poloviny 90. let se tehdy předpovídal výrazný růst využívání hořčíku, podmíněný možným snížením hmotnosti a speciálními vlastnostmi materiálu. Růst mezi léty 1995 a 2002 byl asi 15 %. V odkazu [45] se referuje o lehkém kontaktním kroužku (svěradle) s extenčními třmeny.

Výroba hořčíku postupem magnetherm [52]

G ü nt e r R i e n a s s

L i t e ra t u ra

M. R. Asmussen aj. [46] vypracovali studii o korozi hořčíkových slitin AM50 odlévaných do pískových forem v médiích obsahujících chlor. S hořčíkovou slitinou AM50 vyvinuli experimentální postup hodnocení koroze hořčíkových slitin odlévaných do pískových forem. Vliv distribuce hliníku na lokální odolnost vůči korozi v mikrostruktuře hořčíkové slitiny AM50 odlévané do pískové formy zkoumali J. Pellumb aj. [47]. K analýze slitiny AM50 odlévané do pískové formy použili elektronovou mikroskopii. Menší korozní poškození se vyskytovalo v eutektických oblastech. Tvoření vrstvy bohaté na Al závisí na obsahu Al v tuhém roztoku. Eutektická hořčíková struktura vytváří mezi slitinou a produktem koroze vrstvu bohatou na hliník. Primární alfa struktura s nízkým obsahem hliníku koroduje výrazně. Výzkumem korozivzdornosti hořčíkové slitiny AZ91 a AM60 se zabývali C. Genoni, A. Da Forno a M. Bestetti [48]. Srovnávali korozivzdornost tlakově odlévaného hliníku a hořčíkových slitin AZ91 a AM60. Výsledky mohou korelovat s různými mikrostrukturami vzorků různé hustoty/pórovitostí oxidů, které byly připraveny různými postupy. Příspěvek o kontrole nečistot a korozivzdornosti hořčíkové slitiny přdkládají M. Liu a G.-L. Song [49]. Korozí a ochranou proti korozi se zabývali v RWTH Cáchy [50]. Vývojem nátěru na povrchy při odlévání slitin hořčíku s hliníkem se zabývají V. Yang, M. A. Easton a C. H. Caceres [51]. Aby se dalo stanovit přiřazení hodnot mikrotvrdosti k průřezu, byly vyrobeny zkušební tyče na zkoušku pevnosti v tahu ze sedmi slitin Mg-Al s obsahem Al v rozsahu od 0,47 do 11,6 %.

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14]

[15] [16] [17] [18]

[19] [20]

[21]

[22]

[23] [24]

Různé O hospodárnosti energie v metalografii se referuje v odkazu [52]. Výroba hořčíku je znázorněna na obr. 5. Předpověď vlivu pórů na tvárnost tenkostěnných hořčíkových součástí publikovali X. Sun, K. S. Choi a D. S. Li [53]. Průřezy vzorků se nejdříve zkoumaly optickým mikroskopem, aby se zjistil charakter pórů. Výsledky se pak použily k vytvoření řady syntetických mikrostruktur s různou velikostí a podílem pórů a také jejich distribucí. Formou lokalizace prodloužení byly pro různé mikrostruktury předpovězeny úrovně tvárnosti. Výsledky této studie ukazují, že pro oblasti s malou velikostí a podílem pórů se tvárnost zpravidla snižuje, jestliže se velikost a podíl pórů zvýší.

[25]

[26] [27] [28] [29]

Giesserei, 2013, 100(6), 88–91. Giesserei, 2013, 100(7), 110–112. Giesserei, 2013, 100(3), 14. Aluminium, 2013, 89(3), 6. Metall, 2013, 67(10), 427. Giesserei-Erfahrungsaustausch, 2014, 58(7+8), 44. Foundr y Trade Journal, 2014, 188(3716), 174. Giesserei, 2013, 100(7), 16. Giesserei, 2013, 100(12), 16. Giesserei, 2013, 100(6), 20. Aluminium, 2013, 100(3), 6. Giesserei, 2013, 100(9), 12. Giesserei-Erfahrungsaustausch, 2013, 57(11+12), 66. TMS Annual Meeting & Exhibition, 2013, (142), 35–39, Magnesium Technology. Journal of Materials Science, 2013, 48(16), 5456–5489. China F oundr y, 2013, 10 (6), 380–384. Materials Science and Engineering, 2013, 582, Part A, 16, s. 170–177. TMS Annual Meeting & Exhibition, 2013, (142), 231–235, Magnesium Technology. Advanced Engineering Materials, 2013, 15(5), 373–378. TMS Annual Meeting & Exhibition, č. 141. In: Metallurgical and Materials Transactions A, Physical Metallurgy and Materials Science 44A, 2013, č. 7, s. 2935–2949. TMS Annual Meeting & Exhibition, 2013, (142), 3–8, MagnesiumTechnology. Annual Metalcasting Congress, č. 117. v: Transactions AFS, 2013, 121, s. 467–473 Giesserei, 2013, 100(2), 24–31. Light Metal and Their Alloys III. Special topic volume with invited peer reviewed papers only. In: Solid State Phenomena, 2013, 211, s. 71–76. Light Metals Technology, 2013, s. 71–76, LMT, International Conference of Light Metals Technology, č. 6. In: Materials Science Forum, 2013, 765, s. 543–548. Materials Characterization, 2013, 83, s. 21–34. China Foundry, 2013, 10(5), 315–320. China Foundry, 2013, 10(4), 232–236. Die Betriebsfestigkeit als eine Schlüsselfunktion für die Mobilität der Zukunft. Tagung des DVM-Arbeitskreises Betriebsfestigkeit, 2013, 40, s. 261–276.

[30] World of Metalurgy – Erzmetall, 2013, 66(1), 22–27. [31] Journal of Cast Metals Research, 2013, 26(4), 228–238. [32] Annual Metalcasting Congress, Nr. 117. In: Transactions AFS, 2013, 121, s. 557–563. [33] China Foundry, 2013, 10(5), 288–293. [34] Giesserei, 2013, 100(2), 58–63. [35] Giesserei, 2013, 100(9), 18. [36] Systemleichtbau als ganzheitlicher Ansatz, LLC, Landshuter Leichtbau-Colloquium, 2013, 6, s. 341–352. [37] Potenzialanalyse zur Verbesserung des Leichtmetalls Magnesium im Fahrwerk eines Automobils. Diss. an der Fakultät für Werkstoffeigenschaften und -technologie der TU Bergakademie Freiberg, Freiberg 2013. [38] Automobilproduktion, 2013, (12), 62–63. [39] Stahl und Eisen, 2014, 134(3), 78–81. [40] Automobilproduktion, 2011, (11), 48–50. [41] Automobil-Industrie, 2012, 57(6), 42–43. [42] Giesserei, 2013, 100(9), 74–75. [43] Automobil-Industrie, 2014, 59(1+2), 60–61. [44] Metalurgie Science and Technology, 2013, 31(2), 10–16. [45] Metall, 2014, 68(1+2), 42. [46] Corrosion Science, 2013, 75, s. 114–122. [47] Corrosion Science, 2013, 75, s. 151–163. [48] Light Metals Technology, 2013, s. 71–76, LMT, International Conference of LightMetals Technology, č. 6. In: Materials Science Forum, 2013, 765, s. 618–622. [49] Corrosion Science, 2013, 75, s. 143–150. [50] Giesserei Institut, Newsletter, 2012, (2), 1. [51] Materials Science and Engineering, 2013, Part A (Structural Materials: Properties, Microstructure and Processing), č. 580, s. 191–195. [52] Metall, 2014, 68(6), 248–255. [53] Materials Science and Engineering, 2013, Part A (Structural Materials: Properties, Microstructure and Processing), č. 572, s. 45–55. (Zkrácený překlad z časopisu Giesserei, 2015, 102, č. 2, s. 52–61.) Recenzent: doc. Ing. Rudolf Kořený, CSc.

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

121

RO ČN Í PŘ EH L EDY

Ko r o z e, ú p rava p ov r c h u

J o s e f H l a v i n k a / F r a nt i š e k Ko t r b a

Zprávy Svazu sléváren České republiky News from the Association of Foundries of the Czech Republic

Úspěšná účast českých firem na veletrhu EUROGUSS v Norimberku potvrdila, že jeho zařazení do programu Českých oficiálních účastí bylo správným rozhodnutím

Z P R ÁV Y S VA Z U S L É VÁ R E N Č E S K É R E P U B L I K Y

Ing. Josef Hlavinka A s s o ciat i o n of F o un d r i e s of t h e Cze ch R e p u b li c G i e s s e re i ve r b a n d d e r Ts ch e chis ch e n R e p u b lik Te chni cká 28 9 6 / 2 616 0 0 B r n o te l.: + 420 5 41 142 6 81 svaz@svazslevaren.cz w w w.s va z sl e va re n.c z

Váš par tner pro čerpání z fondů EU

Svaz sléváren České republik y je členem Svazu průmyslu a doprav y ČR Freyova 9 4 8 /11 19 0 0 0 Praha 9 – V y so č any tel.: + 420 225 279 111 spcr @ spcr.c z w w w.spcr.c z

Svaz sléváren České republik y je př idruženým členem CA EF Commit tee of A ssociations of European Foundries ( A sociace evropsk ých slévárensk ých s vazů) Hans aallee 203 D - 4 05 49 Düsseldor f tel.: + 49 211 6 87 12 17 marion.harris@caef.eu w w w.caef.eu

122

v ýkonný ředitel SSČR

M g r. Fra nt i š e k Kot rb a tiskov ý mluvčí MPO ČR

České firmy z oboru slévárenství se za podpory Ministerstva průmyslu a obchodu zúčastnily ve dnech 12. až 14. ledna 2016 veletrhu Euroguss, který je zaměřen na lití pod tlakem a související průmyslové obory. Veletrh se koná jednou za dva roky ve veletržním areálu Messe Nürnberg. Tuto odbornou událost si nenechalo ujít 583 vystavovatelů, z toho 386 zahraničních. Podle vyjádření veletržní správy navštívilo akci více než 11 000 odborníků z oblasti zpracování kovů, oborů strojírenství, ale také stavebnictví či automobilového průmyslu. Česká expozice byla situována v pavilonu 7 a rozkládala se na ploše 108 m2. Společně se Svazem sléváren ČR se na ní prezentovaly následující společnosti: Alutex, s. r. o., Beneš a Lát, a. s., ČZ, a. s., Hydac, s. r. o., KABEPE KOVO, s. r. o., METAL TRADE COMAX, a. s., Modelárna LIAZ, s. r. o., Starmans Electronics, s. r. o., a Tokoz, a. s. Pro slévárny specializující se na lití pod tlakem je veletrh EUROGUSS nejdůležitější akcí v oboru, na které je zásadní být a také být vidět. To se díky společné expozici pod hlavičkou České republiky bezpochyby podařilo. Zástupkyně Modelárny LIAZ, spol. s r. o., Petra Pavlištová ocenila příjemné zázemí a servis: „Touto cestou bych ještě jednou ráda poděkovala MPO za organizaci společné expozice na výstavě EUROGUSS 2016. S prezentací Modelárny LIAZ, spol. s r. o. na stánku MPO, ale také v katalogu výstavy jsme byli spokojeni. Zázemí stánku bylo příjemné, stejně jako servis poskytnutý nejen našim zákazníkům. Doufáme,

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

že výstava bude pro Modelárnu LIAZ úspěšná a přinese nám nové zákazníky.“ Kateřina Vlášková ze společnosti ČZ, a. s., se s ní v tomto směru ztotožnila a ocenila mimo jiné i dobré umístění stánku: „Veletrh EUROGUSS 2016 byl pro naši společnost ČZ, a. s., rozhodně velkým přínosem. Byli jsme spokojeni i s umístěním stánku, které zaručovalo dobrou návštěvnost. Prestižnost celé akce dokládá vysoký počet návštěvníků, což poskytuje dobrou perspektivu pro navázání nových obchodních kontaktů. Co bychom chtěli dále vyzdvihnout, je perfektní servis poskytovaný v rámci expozice; velké poděkování patří zejména za zajištění bezchybné obsluhy, díky níž jsme se opravdu po celou dobu mohli v klidu věnovat jednání s potenciálními obchodními partnery. Jsme velmi rádi, že veletrh EUROGUSS patří do kategorie veletrhů podporovaných ze strany MPO, což výrazně zjednodušuje naši prezentaci na této významné akci.“ Zástupce společnosti BENEŠ a LÁT, a. s., Ing. Václav Říha měl možnost porovnat úroveň s veletrhem Newcast v Düsseldorfu, kterého se s podporou MPO účastnil v loňském roce:

Fotografie strukturálního odlitku v karoserii automobilu Jaguar vyráběné ve společnosti MAGNA

Návštěva studentů SPŠS Plzeň

J o s e f H l a v i n k a / F r a nt i š e k Ko t r b a / J i ř í Er l e b a c h

Zasedání Odborné komise tlakového lití CAEF

veletrhu pod hlavičkou České republiky přináší větší efekt i užitek vystavovatelům oproti individuální účasti. Podpora tohoto veletrhu byla zajisté tím správným rozhodnutím. Velký dík patří organizátorům účasti, stejně jako realizátorovi společné expozice.

Pozvánka na šestnáctý mezinárodní veletrh FOND-EX 2016 Ing. Jiří Erlebach B V V, a . s ., B r n o

V prvním říjnovém týdnu přivítá brněnské výstaviště největší komplex průmyslových a technologických veletrhů ve střední Evropě v čele s Mezinárodním strojírenským veletrhem. Své pevné místo zde opět má i specializovaný Mezinárodní slévárenský veletrh FOND-EX, který se připravuje v období rostoucí průmyslové výroby i stoupající poptávky po odlitcích jak z litiny, tak z hliníku. Slévárenství je úzce provázáno se strojírenskou produkcí, která má podle studie společnosti CEEC Research ze začátku letošního roku dále růst. Z odpovědí více než stovky představitelů klíčových tuzemských strojírenských firem vyplynulo, že výkon sektoru poroste v letošním roce o 2,7 % a v roce 2017 o 2,5 %. Ještě vyšší je očekávaný růst tržeb (o 5 % v roce 2016 a o 4 % v roce 2017) a aktuální vytížení kapacit strojírenských společností dosahuje v průměru 83 %. To

je dobrou zprávou pro tuzemské slévárny litiny, ale ještě příznivější vývoj mohou očekávat slévárny hliníku. Trendy v automobilovém průmyslu totiž přinášejí změny v konstrukci motorů, převodovek, náprav a zejména karoserií, což znamená vyšší uplatnění hliníku. „Prémiové značky jako Mercedes-Benz, BMW nebo AUDI už nyní využívají prostorové skelety, které vyžadují velké množství rozměrných tenkostěnných tlakově litých hliníkových odlitků. Tyto technologicky náročné operace postupně zavádějí i další automobilky, z čehož vyplývá až trojnásobně vyšší spotřeba hliníkových odlitků při stávajících počtech vyráběných automobilů,“ říká výkonný ředitel Svazu sléváren ČR Ing. Josef Hlavinka a zároveň připomíná, že se v roce 2015 v České republice a na Slovensku vyrobilo přibližně 2,2 mil. osobních automobilů: „Budou-li chtít naše slévárny pokrýt očekávanou potřebu odlitků pro tyto automobilky, musí se připravit na nutné investice do výrobních kapacit. Tato myšlenka by mohla být mottem letošního slévárenského veletrhu FOND-EX a zároveň výzvou pro vystavovatele slévárenských zařízení.“ Šestnáctý veletrh FOND-EX se stejně jako před dvěma lety koná ve společném termínu s Mezinárodním strojírenským veletrhem a Mezinárodním veletrhem obráběcích a tvářecích strojů IMT. Jde o logické a velmi účelné propojení, protože v Brně vystavuje velká část odběratelů slévárenské produkce. Českým slévárnám se tak opět otevírá výborná příležitost k utužení obchodních vazeb a hledání nových odbytových příležitostí doma i v zahraničí. Zároveň pokračují synergické efekty plynoucí ze spojení s veletrhy WELDING (svařovací technika), PROFINTECH (technologie pro povrchové úpravy) a PLASTEX (plasty, pryže a kompozity). V návaznosti na prezentaci slévárenských technologií se jako

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

123

Z P R ÁV Y S VA Z U S L É VÁ R E N Č E S K É R E P U B L I K Y

„Výstavu hodnotíme kladně. Nasbírali jsme mnoho zajímavých, zcela nových kontaktů, kde doufáme v brzké reálné obchody a přetavení do objednávek na hliníkové a zinkové odlitky. Dokonce k nám zavítal již zákazník a přímo manažer korporátního nákupu, kterého jsme již dlouho chtěli získat. O tento kontakt jsme se snažili déle než 4 roky. Navštívily nás i jiné, velmi zajímavé firmy nejen z Evropy. Velmi děkujeme za vstřícnost a pohostinnost organizátorům společné účasti. Úroveň byla ještě o stupínek výš než poslední výstava v Düsseldorfu. Rádi se zúčastníme společné výstavy znovu.“ K výše uvedeným komentářům není co dodat. Z pohledu Svazu sléváren ČR lze konstatovat, že veletrh byl úspěšný a potvrdil trend růstu potřeb odlitků ze slitin hliníku, zejména pro automobilový průmysl (strukturální odlitky). Vystavovatelé z ČR zde předvedli, že i Česká republika je důstojným partnerem na poli slévárenské branže Evropy, přestože celková produkce u nás činí cca desetinu toho, co vyprodukují firmy v Německu či Itálii. Naše slévárny zastoupené na veletrhu se řadí k těm nejlepším u nás, což dokazují odlitky pro prémiové značky jako Mercedes Benz, BMW, Audi apod. Jsme rádi, že se podařilo zajistit účast studentů SPŠS Plzeň, kteří zde zhlédli to nejlepší ze světových slévárenských produktů. Studenti si tak mohli ověřit, že díky silné pozici českých firem na trhu ve střední Evropě patří obor slévárenství mezi perspektivní s velkou jistotou budoucího povolání. Na setkání odborné skupiny tlakového lití Evropské slévárenské asociace (CAEF) zazněly velmi pozitivní prognózy potřeb výroby tlakově litých odlitků ze slitin hliníku, a to nejen do roku 2020. Budoucnost tedy zjevně patří hliníku. Historie i tradice českého slévárenství je ve světě známá. Potvrdilo se, že účast na

Na stánku Jiří Dorňák z MPO ČR a Josef Hlavinka

Z P R ÁV Y S VA Z U S L É VÁ R E N Č E S K É R E P U B L I K Y

J i ř í Er l e b a c h / Vá c l a v K a f k a

speciální téma ročníku v pavilonu Z představí ochranné pracovní prostředky a problematika bezpečnosti práce. Přehlídka toho nejnovějšího a nejzajímavějšího, co české i zahraniční průmyslové podniky nabízejí svým zákazníkům, letos připadá na termín 3.–7. října. Hlavním tématem 58. mezinárodního strojírenského veletrhu bude Průmysl 4.0 neboli nastupující proměna výrobních, logistických a obchodních procesů spojená s masivní automatizací, robotizací a digitalizací. Současně se uskuteční tradiční průřezový projekt AUTOMATIZACE zvýrazňující měřicí, řídicí, automatizační a regulační techniku napříč všemi veletržními obory. Partnerskou zemí MSV 2016 bude Čína. Celkem se na brněnském výstavišti očekává účast 1600 vystavujících firem a 75 tisíc návštěvníků. Mezinárodní slévárenský veletrh FOND-EX se na brněnském výstavišti koná již od roku 1972 jako třetí největší veletrh svého druhu na světě a největší oborová přehlídka ve střední Evropě. Prezentují se zde především dodavatelé technologií, ale i samotné slévárny. V roce 2014 se jej zúčastnilo 85 vystavujících firem z devíti zemí a zahraniční účast dosáhla 56,5 %. Další slévárny vystavovaly v rámci expozic svých mateřských strojírenských podniků nebo podle oborového uplatnění. Letošní, šestnáctý FOND-EX je opět připravován v úzké spolupráci se Svazem sléváren ČR a jeho součástí bude odborný doprovodný program na aktuální témata. Na MSV 2016 můžeme očekávat nejvyšší koncentraci zástupců strojírenských a dalších průmyslových firem ve střední Evropě. Zvýšený zájem o účast je podle pořadatelů již znát, hlásí se noví vystavovatelé a konkrétně na veletrh FOND-EX se po čtyřech letech vrací společnost ASK Chemicals. Firmy, které si na letošním ročníku chtějí vybrat atraktivní výstavní

místo, by proto neměly s rozhodnutím o účasti dlouho váhat. Více informací naleznete na www.bvv.cz/fond-ex.

Veletrh Věda Výzkum Inovace, Brno 9.–11. 3. 2016 foto redakce

Dne 9. března byl na brněnském výstavišti pro vystavovatele a zájemce z odborné veřejnosti zahájen slavnostním otevřením za přítomnosti významných osobností z různých vědních oborů a státní správy Veletrh Věda Výzkum Inovace. Cílem Veletrhu Věda Výzkum Inovace, kterého se zúčastnil i Svaz sléváren České republiky, bylo vytvořit novou interdisciplinární platformu propojující vědeckou a výzkumnou sféru s podnikatelským prostředím a poskytnout příležitost školám, firmám, výzkumníkům a vědeckým týmům alespoň jednou za rok fyzicky představit výstupy své práce odborné i široké veřejnosti. Na veletrhu se prezentovaly především vysoké školy,

Doprovodný program veletrhu VVI

Vystavovatelé na veletrhu Věda Výzkum Inovace

124

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

inovační firmy, vědecko-technické parky a centra, vědecké týmy, samostatní výzkumníci, instituce a další organizace a společnosti, bez jejichž pomoci by výzkum, vývoj, inovace a jejich zavedení do praxe nebylo možné. Aplikátoři výsledků VaV zde představili úspěšné zavedení inovací v praxi a měli možnost získat náměty a partnery pro své další projekty. Návštěvníci se pak mohli seznámit s jejich činností a s ukončenými, právě probíhajícími nebo plánovanými projekty. Veletrh Věda Výzkum Inovace propojil vědeckou a výzkumnou sféru s podnikatelským prostředím. Poskytl příležitost vědeckým týmům prezentovat a přestavit své výstupy odborné i široké veřejnosti. Bližší informace lze získat na www. vvvi.cz.

Redakce Slévárenství v uplynulých čtyřech měsících do c . I ng. Václav Kafka , C Sc . za OK ekonomickou

Kdybychom běžným čtenářům našeho odborného časopisu položili vágní otázku, zda během uvedeného období pozorovali nějakou mimořádnou situaci v jeho redakci, snad téměř všichni by odpověděli, že nikoli. Ano, asi žádný z běžných „uživatelů“ Slévárenství nic neobvyklého neshledal. A vůbec jsme si možná ani nevšimli, že celou onu dobu byla šéfredaktorka časopisu Slévárenství, Mgr. Helena Šebestová, nemocná a pohybovala se po nemocnicích a v domácí

Vá c l a v K a f k a / F r a nt i š e k U r b á n e k

Zprávy České slévárenské společnosti

Plán aktivit České slévárenské společnosti na 1. pololetí roku 2016

News from the Czech Foundrymen Society

M g r. Fra nt i š e k U rb á n e k

tajemník ČSS

Cze ch F o un d r y m e n S o ci e t y Ts ch e chis ch e G i e s s e re i g e s e lls chaf t s e k re t a r iát p.s . 13 4 , D i va d e lní 6 657 3 4 B r n o te l., z á zna mní k , fa x : + 420 5 42 214 4 81 m o b il: + 420 6 03 3 42 176 sl e va re ns ka @ vo lny.c z w w w.sl e va re ns ka.c z

Česká slévárenská spole čnos t je členem Českého s vazu vě deckotechnick ých spole čnos tí N ovotného lávka 5 110 0 0 Praha 1 tel.: + 420 221 0 82 295 c s v t s@c s v t s.c z w w w.c s v t s.c z

Zveme vás na neformální setkání slevačů, modelářů a dodavatelů v úterý 4. 10. 2016 od 14 h na veletrhu FOND-EX v pavilonu Z stánek Svazu sléváren ČR.

ČSS je členskou organizací W F O World Foundr ymen Organization c /o T he National M etalforming Centre 47 Birmingham Road, Wes t Bromwich B70 6PY, A nglie tel.: 0 0 4 4 121 6 01 69 79 fa x: 0 0 4 4 121 6 01 69 81 secretar y @ thew fo.com

19. 1. 2016 | 288. zasedání Oblastního výboru východočeského regionu, Hradec Králové lana.i@slevarna.cz 21.–22. 1. 2016 | Kurz Řešení a prevence vad odlitků, VŠB – TU Ostrava petr.lichy@vsb.cz 29. 1. 2016 | Oponentura Projektu XVI Odborné komise ekonomické, Brno vaclav.kafka@upcmail.cz 16. 2. 2016 | 289. zasedání Oblastního výboru východočeského regionu, Hradec Králové lana.i@slevarna.cz 10.–11. 3. 2016 | 147. zasedání Odborné komise pro tavení oceli na odlitky jarmila.mala@zdas.cz 22. 3. 2016 | 290. zasedání Oblastního výboru východočeského regionu, Hradec Králové lana.i@slevarna.cz 22. 3. 2016 | 15. seminář Odborné komise ekonomické, Kovohutě Příbram vaclav.kafka@upcmail.cz 23. 3. 2016 | 50. zasedání Odborné komise ekonomické, Kovohutě Příbram vaclav.kafka@upcmail.cz 12.–13. 4. 2016 | 165. zasedání Odborné komise pro formovací materiály, Sport areál Klíny pazderka.keramost@seznam.cz 19. 4. 2016 | 291. zasedání Oblastního výboru východočeského regionu, Hradec Králové lana.i@slevarna.cz 27. 4. 2016 | Konference METOS Chrudim, zasedání Odborné komise pro LKG a Odborné komise technologické jan.slajs@metos.cz 12. 5. 2016 | 24. seminář Ekologie a slévárenství, Hradec Králové blaha@empla.cz 25.–26. 5. 2016 | Zasedání Odborné komise pro lití pod tlakem, Mikulov vladimir.barci@skoda-auto.cz 14. 6. 2016 | 292. výjezdní zasedání Oblastního výboru východočeského regionu, EURAC Hradec Králové lana.i@slevarna.cz 30. 6. 2016 | Valná hromada ČSS slevarenska@volny.cz 30. 6. – 1. 7. 2016 | 148. zasedání Odborné komise pro tavení oceli na odlitky jarmila.mala@zdas.cz

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

125

Z P R ÁV Y ČE SK É S L É VÁ R EN SK É S P O L EČN O S T I

péči. A v čem tkví ta mimořádnost? V tom, že vše v redakci fungovalo naprosto bezchybně. Je třeba dodat, že redakce Slévárenství není „vybavena“ dalšími pracovníky typu šéfredaktorky nebo její zástupkyně Mgr. Milady Písaříkové. Vzhledem k tomu, že v daném období naše OK finišovala s náplní dvojčíslí 1–2 zaměřeného na ekonomickou tematiku, měli jsme možnost velice zblízka vidět, že vše opravdu běží v zajetých kolejích. A to je třeba ocenit! Pravdou je, že paní šéfredaktorka se snažila svoji mladší kolegyni nenechat „ve štychu“, a jak jí její zdraví dovolilo, snažila se z domova pomoci. A to je první skutečnost. Druhým a hlavním faktem je, že Mgr. Písaříková toto období pomohla překonat zcela výjimečným nasazením a obětavostí. Mimořádnou pilnost a nezištnost zástupkyně šéfredaktorky jsme mohli pozorovat již dříve při organizaci Slévárenských dnů®. A tam jsme také zjistili její úžasnou skromnost. Když měla být ve Slévárenství kratičkou větou v této souvislosti zmíněna, velice silně protestovala. U kolegyně Písaříkové bychom mohli dále připomenout její snahu trvale se vzdělávat, navštěvovat různé speciální kurzy (často ve vlastní režii) atd. Ale to již není náplní tohoto sdělení. Tedy milé dámy, velice vám děkujeme, že jste ono kritické období zvládly tak, že my běžní čtenáři jsme nic zvláštního nezjistili. Je zřejmé, že se o vypořádání s touto mimořádnou situací zasloužili i další členové redakce a vaši spolupracovníci. I jim patří náš dík. Paní šéfredaktorce přejeme pevné zdraví a vám oběma, nechť na toto kritické období pouze vzpomínáte a nikdy v budoucnu se vám nezopakuje.

A nto n í n M o r e s

72. zasedání Odborné komise pro litinu s kuličkovým grafitem doc. Ing. Antonín Mores, CSc.

Z P R ÁV Y ČE SK É S L É VÁ R EN SK É S P O L EČN O S T I

p ře ds e da O K pro L KG

Dne 10. 12. 2015 se v Praze na ČVUT, Fakultě strojní, Ústavu strojírenské technologie, konalo 72. zasedání Odborné komise pro litinu s kuličkovým grafitem (LKG). Zasedání bylo společné se 47. setkáním slevačů České slévárenské společnosti středních Čech a bylo rovněž spojeno s prezentacemi firem VÚHŽ Dobrá, a. s., a ESAB Vamberk, s. r. o. Účastníky a všechny přednášející zasedání přivítal doc. A. Mores, CSc., předseda Odborné komise pro LKG. Vedoucí Ústavu strojírenské technologie na ČVUT v Praze, Fakultě strojní, Ing. Ladislav Kolařík, Ph.D., IWE, podal informaci o situaci v oblasti výuky technických oborů, organizačních změnách a rovněž o možnostech spolupráce ústavu se závody v oblasti řešení technických problémů. Ústav provádí pro slévárny a strojírenské závody zakázkové činnosti hlavně v oblasti zkoumání struktury odlitků, chemického složení, posudky z oblasti metalurgie atd. Účastníky zasedání pozdravil rovněž doc. Ing. M. Němec, CSc., předseda Středočeského výboru České slévárenské společnosti. Modifikace pomocí plněného profilu – prezentace firmy VÚHŽ Dobrá, a. s. Prezentaci firmy VÚHŽ Dobrá, a. s., vzorně připravila obchodní zástupkyně firmy Ing. J. Loskovcová. Zpravodajka nejdříve podala základní informace o historii podniku VÚHŽ, který byl založen v roce 1948 v Praze a od roku 1992 má hlavní sídlo v Dobré. Privatizace podniku proběhla v roce 1992 se základním určením jako výrobně obchodní společnost. Od roku 2007 je VÚHŽ součástí koncernu MORAVIA STEEL, kde podnik patří k nejlépe hodnoceným ve společnosti. Je zde okolo 300 zaměstnanců, 60 % produkce je export do různých zemí včetně Číny, Indie, Ruska a JAR. Firma věnuje ročně 10 mil. Kč. na vývoj a má mimo

126

jiné svou válcovnu, slévárnu odstředivého lití, nástrojárnu, laboratoře a zkušebny. Do oddělení automatizace a metalurgie patří i výroba podavačů plněných profilů. Ve svém dalším příspěvku se Ing. Loskovcová zabývala systémem modifikace pomocí plněného profilu při výrobě odlitků z LKG; tato zařízení se zde vyrábějí již od roku 1986. V modifikačním boxu MAWIS s odsávanou komorou se provádí současně odsíření a vlastní modifikace v jednom kroku tak, že pod víkem na pánvi je v průběhu modifikace přetlak hořčíkových par, čímž se zvyšuje účinnost celého systému. Firma vyrábí několik typů podavačů profilů, některé jsou využívány ve slévárnách ocelí a v ocelárnách k mikrolegování. Závěrem svého příspěvku zpravodajka vyjmenovala slévárny a hutní závody v ČR i v zahraničí, kde se používá pro modifikaci systém dodávaný firmou VÚHŽ Dobrá, a. s. K tomu lze poznamenat, že slévárny používají hlavně pro větší množství kovu i běžnou přelévací metodu modifikace. O praktických zkušenostech s modifikací pomocí plněného profilu informovala Ing. K. Vokřálová ze slévárny TOS-MET Čelákovice. V této slévárně se modifikace pomocí plněného profilu používá od roku 2006, kdy byla zavedena jako doplnění do této doby používané modikace přelévací. Modifikované množství kovu je 500–650 kg, konečný obsah S je 0,010 %, zbytkový obsah Mg je 0,06 % při účinnosti modifikace 30 %. Ing. Vokřálová popsala jak výhody modifikace pomocí plněného profilu, tak i určité provozní nevýhody přímo ve slévárně, kde se musí modifikovaný kov převážet k poměrně vzdálené formovací lince od tavicích agregátů a modifikačního zařízení. Opravné svařování představené společností ESAB Vamberk, s. r. o. Ve svém příspěvku pan Z. Šveidler, pracovník technického servisu firmy, podal informace o společnosti ESAB, jejíž úplný název je nyní ESAB Vamberk, s. r. o., člen koncernu. Firma je součástí velkého amerického koncernu Colfax Corporation. Závod přímo ve Vamberku má 600 pracovníků. Slevače nejvíce zajímají údaje o opravných obalovaných elektrodách, které mají v současné době odlišné označení než dříve, a sice OK NiFe-CI (cca Ni : : Fe = 50 : 50) a OK Ni-CI (cca Ni = 90 %). Existují i elektrody, kterými lze opravovat

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

Účastníci 72. zasedání OK pro LKG

litinové odlitky a které obsahují 30 % Cu. Litiny lze rovněž opravně svařovat pomocí obalovaných elektrod s obsahem Cu = 90 %, je však nutno vzít v úvahu, že vznikne barevná odlišnost opraveného místa ve srovnání se základním materiálem. Pro svařování litiny je rovněž možno používat i plněné elektrody typu Ni-Fe (50 : 50) s rutilovou náplní. Opravné svařování odlitků z LKG pomocí drátů v ochranné atmosféře používají v ČR dvě slévárny. Velmi zajímavé byly rovněž informace o použití drážkovacích elektrod OK 31.03 k vyčistění vadných míst na odlitcích. Před drážkováním je odlitek vhodné předehřát na 500–650 °C a v případě obtížné proveditelnosti předehřát alespoň místně drážkovanou oblast na 250–450 °C. Různé – 3D skenování, nedestruktivní defektoskopie, utěsňování odlitků Ing. R. Šlajs se ve svém příspěvku zabýval rozměrovou kontrolou odlitků a modelů pomocí 3D skeneru. Pro slévárny je zásadní vztah mezi rozměry vyrobeného odlitku a rozměry modelu, pomocí kterého byl odlitek vyroben. Pomocí 3D SMARTTECH systému optického měření lze získat tyto důležité údaje. Systém 3D skeneru může pomoci i při řešení technologie, když lze např. u porovnání tvaru tepelného uzlu u spojení stěn na modelu a ve skutečnosti u odlitku zjistit větší objemové smrštění tohoto spojení. Zjistit tuto skutečnost klasickými metodami měření je téměř nemožné. Doc. Skrbek ve svém referátu vysvětlil přednosti nedestruktivní defektoskopie u odlitků z LKG. Dosud převážně používaný systém kontroly jakosti se provádí pomocí spektrální analýzy, termické analýzy, metalografie, tvrdosti odlitků a zjišťování hodnot mechanických vlastností přetržením zkušební tyče ze vzorků podle ČSN EN 1563. Pomocí kombinovaného strukturoskopu TELIT je možno

A nto n í n M o r e s / I v a n a K r o u p o v á / A nto n í n Z á d ě r a / F r a nt i š e k U r b á n e k

Z ávě r Zasedání bylo přítomno 42 odborníků ze sléváren, vysokých škol a dodavatelských firem. Účastníci zasedání s lítostí konstatovali, že nám zde již navždy bude chybět oblíbený stálý účastník, náš kamarád, vynikající odborník a vášnivý diskutér Ing. Jan Hučka. Od založení této komise v roce 1978 se aktivně zúčastňoval téměř všech našich zasedání. Časově náročný program bylo možno zvládnout zásluhou pracovníků ČVUT Praha, Ústavu strojírenské technologie, kteří jako obvykle zasedání vzorně připravili a byli i jeho aktivními účastníky.

Obr. 1.

V Ostravě proběhl úspěšný kurz Řešení a prevence vad odlitků

Příprava a organizace 53. slévárenských dnů® Brno 8.–9. 11. 2016

Ing. Ivana Kroupová

doc. Ing. Antonín Záděra, Ph.D.

VŠB – TU Ostrava

organizační garant 53. SD

Ve dnech 21. a 22. 1. 2016 uspořádal pobočný spolek České slévárenské společnosti při katedře slévárenství kurz s názvem „Řešení a prevence vad odlitků“. Akce se konala v areálu VŠB – TU Ostrava a zúčastnilo se jí 50 pracovníků z 18 společností z České republiky i Slovenska (obr. 1). Vysoká účast na kurzu ukázala, že řešení vad odlitků je stále aktuální záležitostí a vedení sléváren takové akce podporuje. Neshodné odlitky – zmetky – představují pro slévárny značné ztráty, jsou významnou nákladovou položkou a snížení zmetkovitosti je přímou cestou k prosperitě a konkurenceschopnosti. Účastníci kurzu měli možnost během dvou dnů vyslechnout 17 přednášek, seznámit se s nejčastějšími vadami odlitků, s příčinami jejich vzniku a získat informace, jak těmto vadám předcházet. Některé přednášky ukázaly i metodický postup, jak lze v konkrétních případech vyřešit krize jakosti ve slévárnách. Kromě lektorů z katedry metalurgie a slévárenství vystoupili na kurzu i odborníci z praxe (obr. 2). Účastníci kurzu obdrželi CD-ROM s texty přednášek a poslední číslo časopisu Slévárenství z roku 2015, které bylo zaměřeno na vady odlitků. Získali tak bohatý materiál k dalšímu samostatnému vzdělávání. Touto cestou bychom rádi poděkovali organizátorům kurzu za jeho bezproblémový průběh. Velký dík pak patří hlavnímu sponzorovi celé akce – firmě KERAMTECH, s. r. o. Děkujeme rovněž všem účastníkům kurzu za jejich zájem a těšíme se na další setkání.

Účastníci kurzu v aule VŠB – TU Ostrava

Obr. 2.

M g r. Fra nt i š e k U rb á n e k tajemník ČSS

V loňském roce se 10.–11. listopadu uskutečnily 52. slévárenské dny ®, kterých se zúčastnilo přes 272 účastníků ze 102 společností a výzkumných organizací. Díky zajímavým přednáškám v jednotlivých odborných sekcích i dobrému jménu konference projevili účastníci i vystavovatelé velký zájem o účast. To umožnilo uspořádat zajímavou a přínosnou konferenci, která zajistila i významný zisk nezbytný pro vlastní chod i rozvoj České slévárenské společnosti. Ve dnech 8.–9. listopadu 2016 se uskuteční již 53. slévárenské dny®, které se budou konat opět v prostorách hotelu Avanti v Brně. Přípravy konference se ujme Česká slévárenská společnost, která zajišťuje jak vlastní organizaci, tak i odborný program Slévárenských dnů®. Součástí 53. SD bude opět doprovodná výstava. Organizačním garantem konference 53. SD byl výkonným výborem ČSS znovu jmenován doc. Ing. Antonín Záděra, Ph.D., a odborným garantem doc. Ing. Jaromír Roučka, CSc. V úvodní části prvního dne konání 53. SD je stejně jako v minulých ročnících plánováno plenární zasedání a po něm bude další program rozdělen do jednotlivých odborných sekcí. Program každé sekce vychází z odborného zaměření příslušné komise ČSS. Přednášky v jednotlivých sekcích budou po oba dny probíhat paralelně ve dvou sekcích. Za-

Přednáška Ing. Tomáše Válka zaměřená na řízení jakosti hmotných litinových odlitků

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

127

Z P R ÁV Y ČE SK É S L É VÁ R EN SK É S P O L EČN O S T I

nedestruktivně stanovovat hodnoty mechanických vlastností LKG, které jsou běžně vyžadovány do inspekčních certifikátů (atestů), tj. hodnoty Rm, Rp 0,2, A, HBW. Přístrojem lze rovněž určit i modul pružnosti E a případný podíl grafitu IV. Tímto systémem se získá velká časová úspora i úspora v nákladech ve srovnání s výrobou zkušebních tyčí a jejich přetržením a vyhodnocením. Ve svém příspěvku A. Mores sdělil možnosti utěsňování odlitků, které nevyhovují při tlakové zkoušce. Příčinou jsou většinou řediny v odlitcích, které mohou být již viditelné při odstraňování nálitků, nebo jemné řediny v tlustých stěnách odlitků, napojení stěn k přírubám a podobně. Tyto řediny lze utěsnit pomocí dichtolu, a to buď natíráním viditelných míst dichtolem, nebo ponořením celého odlitku, nebo jeho části do tohoto výrobku. Zásadní podmínkou utěsňování však je dokonalé vysušení odlitku v peci nebo vysušení konkrétního místa plamenem, protože vlhkost zabraňuje utěsňování.

Z P R ÁV Y ČE SK É S L É VÁ R EN SK É S P O L EČN O S T I / S L É VÁ R EN SK Á V Ý RO BA V Z A H R A N I ČÍ

A nto n í n Z á d ě r a / F r a nt i š e k U r b á n e k / S l é v á r e n s k á v ý r o b a v z a h r a n i č í

měření jednotlivých sekcí a jejich odborní garanti jsou uvedeni v následujícím seznamu: 1. Sekce formovacích směsí (Ing. Alois Burian, CSc., Ing. Jiří Florián) 2. Sekce ekonomická (doc. Ing. Václav Kafka, CSc.) 3. Sekce technologická (Ing. Vladimír Krutiš, Ph.D.) 4. Sekce neželezných kovů a slitin (doc. Ing. Petr Lichý, Ph.D., Ing. Ivo Lána, Ph.D.) 5. Sekce výroby oceli na odlitky a ingoty (Ing. Martin Balcar, Ph.D.) 6. Sekce litin (doc. Ing. Antonín Mores, CSc., doc. Ing. Jiří Hampl, Ph.D.) Zaměření odborných přednášek je plně v režii garantů sekcí. Jména konkrétních autorů a názvy přednášek budou uveřejněny v následujících číslech časopisu Slévárenství v rubrice Zprávy České slévárenské společnosti. Přípravný výbor 53. slévárenských dnů® vyzývá odbornou veřejnost k předkládání návrhů na prezentaci odborných i komerčních přednášek na této konferenci v uvedených sekcích. Anotace i kompletní texty všech přijatých přednášek budou zveřejněny v tištěných sbornících přednášek z příslušných specializovaných sekcí a na CD, které bude obsahovat plné znění všech přednášek ze všech sekcí 53. slévárenských dnů®. Komerční přednáška může být zařazena podle svého tematického zaměření pouze do některé z odborných sekcí a po dohodě s předsedajícím příslušné sekce. Rozsah přednášky a cena: – odborná přednáška: 20 min zdarma – komerční přednáška: 10 min 5 000 Kč + DPH – komerční přednáška: 20 min 10 000 Kč + DPH Termíny: – do 31. 5. 2016 zaslat organizačnímu garantovi 53. slévárenských dnů ® základní informace: autor (autoři), název přednášky, stručná anotace a kontakty na autora (autory); – do 30. 6. 2016 autor (autoři) přihlášené přednášky obdrží vyrozumění o tom, zda byla přednáška akceptována přípravným výborem 53. slévárenských dnů®; – do 15. 9. 2016 zaslat organizačnímu garantovi 53. slévárenských dnů® plné znění přihlášené přednášky pro její publikování ve sborníku.

128

Přihlášky přednášek zasílejte na adresu organizačního garanta, kontaktovat můžete i sekretariát České slévárenské společnosti: Organizační garant 53. slévárenských dnů® doc. Ing. Antonín Záděra, Ph.D. tel./fax: +420 541 142 656 mobil: +420 737 542 333 zadera@fme.vutbr.cz Česká slévárenská společnost Mgr. František Urbánek tel./fax: +420 542 214 481 mobil: +420 603 342 176 slevarenska@volny.cz Cílem organizátorů posledních i nově připravovaných 53. slévárenských dnů® bylo a je vytvořit konferenci zaměřenou na klíčové oblasti slévárenského oboru, která by byla zajímavá a přínosná pro všechny zúčastněné zástupce sléváren a ostatních firem i vhodným místem k setkání odborníků ze všech oblastí slévárenství, výměně zkušeností i navázání nových kontaktů. Věříme, že i tyto stránky nově připravovaných Slévárenských dnů® budou podobně jako v minulých letech opět naplněny.

Slévárenská výroba v zahraničí Foundry production abroad

49. přehled světové výroby odlitků za rok 2014 C e l o s vě t ov ý r ů s t p r o d u kc e V roce 2014 pokračoval růst výroby odlitků po celém světě, a to o 2,4 mil. t, což představuje celkovou produkci 105 mil. t (tab. I), tedy 2,3% nárůst v porovnání s rokem 2013. Toto tempo růstu znamená mírný pokles oproti 3,4% růstu roku 2013. V tomto celosvětovém přehledu výroby odlitků je zahrnuto 37 zemí ze 4 konti-

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

nentů. Ze 34 států, které poskytly údaje za poslední dva roky, 23 hlásilo zvětšení objemu dodávek v porovnání roku 2014 s rokem 2013, zatímco 14 zemí zažívalo pokles průmyslové produkce. Země s rozvíjejícím se slévárenským průmyslem a nižší celkovou produkcí dle očekávání zažily větší kolísání, přičemž největší nárůst produkce zaznamenala Bosna a Hercegovina (40,7 %), a naopak Srbsko největší pokles (35,9 %). N e j vě t š í v ý r o b c i Čína, stále největší výrobce odlitků na světě, zvýšila svůj objem výroby o 1,7 mil. t, tj. celkový stabilní nárůst 3,8 %. Další největší producenti, co se týče celkového objemu výroby, USA (1,6 %) a Indie (2,2 %) rovněž oznámili mírný růst. Tři země patřící mezi střední producenty odlitků – Ukrajina (14,3 %), Turecko (13,4 %) a Tchaj-wan (14 %) – se mohly pochlubit velkým nárůstem produkce v roce 2014, zatímco většina z opravdu velkých výrobců odlitků doložila spíše mírnější růst. Brazílie, 7. největší světový výrobce odlitků, ztratil 10,9 % své celkové produkce, čímž umazal pozitivní výsledky z roku 2013, kdy zaznamenal růst o 7,4 %. Ostatní místa na žebříčku 10 největších producentů odlitků zůstala nezměněna – Japonsko vyrobilo 5,54, Německo 5,25 a Rusko 4,2 mil. t odlitků. Brazílii následuje Korea s 2,63, Itálie 2,02 a Francie s 1,73 mil. t odlitků. Počet sléváren podle zemí a v ý vo j ové t e n d e n c e (t a b. I I) Na první pohled se může zdát, že celkový počet činných sléváren se za posledních 10 let po celém světě dost měnil. Od roku 2004 stoupl počet sléváren na 47 145 v roce 2014, tj. o 13 000 nebo o 38,3 %. Většina z tohoto pohybu však může být připsána tempu růstu výroby v Číně za posledních deset let. V roce 2013 se počet sléváren zvýšil u největšího světového výrobce odlitků exponenciálně z 12 000 na 30 000. Nedávná konsolidace a pomalejší růst čínského trhu ovšem způsobil, že se tento počet ustálil v roce 2014 na 26 000, což stále představuje 55 % slévárenských provozů celého světa. Severoamerický trh pokračoval v mírném poklesu, přičemž počet sléváren klesl pod 2000, což bylo poprvé za dobu tvorby celosvětového přehledu výroby odlitků.

Slévárenská v ýroba v zahraničí

Tab. I.

Přehled výroby odlitků v roce 2014 [t]

SVĚTOVÁ PRODUKCE [t]

LLG

LKG

47 795 820 25 682 246

temperovaná litina

ocel

slitiny Cu

slitiny Al

slitiny Mg

slitiny Zn

ostatní neželezné kovy

celkem

1 112 961

11 318 922

1 745 611

16 324 073

160 808

545 661

496 779

105 182 881

JEDNOTLIVÉ ZEMĚ [t] země

LLG

LKG

temperovaná litina

ocel

slitiny Cu

slitiny Al

slitiny Mg

slitiny Zn

ostatní neželezné kovy

celkem

Belgie

34 300

6 700

–

35 500

–

742B

–

77 242

Bosna a Hercegovina

15 200

3 600

–

4 100

–

9 410

–

32 310

1 601 852

655 048

–

262 800

22 200

188 700

4 900

1 700

–

2 737 200

175 001

55 002

3 505

75 101

6 510

90 005C

–

11 050

416 206

600 000

5 500 000

750 000

5 850 000C

–

300 000

46 200 000

–

1 099

2 756

–

102

82 857

Brazílie Česká republika Čína Dánsko

20 800 000 12 400 000 30 800

48 100

Finsko

17 198

33 113

–

12 952

3 953

2 854

–

250

–

70 320

Francie

566 154

745 155

–

82 278

17 864

297 117C

–

18 083

2 754

1 729 405

33 400

10 000

100

183

22 075

–

65 908

Indie

Chorvatsko

6 830 000

1 070 000

60 000

968 000

–

1 093 000 B

–

10 021 000

Itálie

702 900

389 900

–

71 200

65 855

730 338

–

63 961

697

2 024 851

2 135 794

1 683 250

45 001

181 679

76 611

1 382 015

–

27 293

6 394

5 538 037

138 000

61 500

–

109 000

8 500

22 000

–

800

40 500

380 300

Kanada

382 465

–

94 774

Korea

1 091 800

707 200

5 000

164 300

15 293

232 225

–

724 757

26 900

622 500

–

13 200CD

2 630 900

Maďarsko

25 671

48 800

12 096

1 960

101 423

965

3 480

115

194 516

Mexiko**

771 700

58 947

–

78 746

140 701

600 469

109

1 007

–

1 651 679

Německo

5 246 557

2 355 957

1 520 855

30 486

206 894

72 064

993 874

14 921

51 493

Norsko

11 765

25 919

–

2 384

–

6 562B

–

46 630

Pákistán

160 000

14 500

–

35 000

11 000

12 000 B

–

232 500

Polsko

489 000

145 000

11 000

55 000

6 000

340 000

–

8 000

4 300

1 058 300

Portugalsko

33 516

80 748

–

7 263

10 464

23 168

–

1 296

–

156 455

Rakousko

40 709

108 397

–

16 936

–

131 410

6 619

–

13 883

317 954

Rumunsko

25 065

4 510

1 026

14 218

7 180

50 925

5 000

299

145

108 368

2 982 000A

–

756 000

–

462 000 B

–

4 200 000

Slovensko**

2 700

18 200

–

4 100

–

46 000 B

–

71 000

Slovinsko

80 496

34 234

6 107

32 188

754

37 244

441

6 889

–

198 353

Srbsko

24 368

10 140

–

8 991

2 092

9 760

55 457

Rusko

Španělsko

334 700

583 500

5 500

82 400

10 176

116 374

–

8 426

665

1 141 741

Švédsko

140 700

48 900

–

14 800

7 722

40 613

1 302

7 041

–

261 078

Švýcarsko

14 900

28 600

–

1 700

2 090

17 120

–

1 207

–

65 617

Thajsko*

72 400

28 800

29 500

29 800

26 100

105 400

–

24 400

–

316 400

Tchaj-wan

618 209

237 038

–

83 122

40 128

340 724B

–

1 319 221

Turecko

650 000

600 000

10 000

140 000

19 000

300 000

–

31 000

–

1 750 000

Ukrajina

400 000

120 000

30 000

580 000

60 000

280 000

15 000

25 000

50 000

1 560 000

3 874 000

3 907 590

274 630

1 547 500

324 380

1 653 270

108 150

244 960

62 950

11 997 430

133 100

189 000

1 100

48 000

8 832

110 000

3 400

7 900

1 000

502 332

USA Velká Británie

* údaje z roku 2013; ** údaje z roku 2011, A) včetně LKG, B) všechny neželezné kovy, C) včetně slitin Mg, D) včetně slitin Zn

V dalších zavedených slévárenských zemích, včetně mnoha evropských, došlo rovněž k mírnému poklesu celkového počtu sléváren. Pokud se na uvedené údaje nahlédne z jiného úhlu pohledu, namísto zaměření se na celkovou hodnotu roku 2014 vs. 2009, slévárenský průmysl se jevil jako stabilní, a to jako

následek ekonomické recese roku 2009. Celková produkce (tab. I) překonala úrovně z období po recesi, navíc počet provozů se zvýšil od roku 2009 o 1104. Zvýšení výkonu znamená, že stávající provozy vyrábějí více tun odlitků (obr. 1), ačkoliv celkový počet sléváren se pravděpodobně bude nadále snižovat.

D o d áv k y o d l i t k ů (t a b. I I I) Hodnota celkové sledované produkce roku 2014 za jednotlivé země činí 198,6 mld. USD, což představuje téměř o 1 mld. více oproti předchozímu období. Pokud však zohledníme Indii s jejími 18 mld. USD celkové výroby, pak sou-

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

129

S L É VÁ R EN SK Á V Ý RO BA V Z A H R A N I ČÍ

Japonsko* Jihoafrická republika

Slévárenská v ýroba v zahraničí

Tab. II.

Počet činných sléváren podle zemí v roce 2014 a porovnání s rokem 2004 a 2009

litiny

ocel

Belgie

Bosna a Hercegovina

–

Brazílie

516

194

630

1 340

1 331

1 315

Česká republika

185

180

186 12 000

Čína

S L É VÁ R EN SK Á V Ý RO BA V Z A H R A N I ČÍ

slitiny celkem celkem celkem nežev roce v roce v roce lezných 2014 2009 2004 kovů

Země

15 000

5 000

6 000

26 000

Dánsko

–

Finsko

Francie

298

422

459

521

Chorvatsko

Indie

–

4 500

4 600

4 200

Itálie

149

913

1 087

1 121

1 106

Japonsko*

817

1 193

2 085

1 697

1 708

Jihoafrická republika

170

256

Kanada

111

183

185

150

Korea

528

146

242

916

873

798

Maďarsko

128

190

166

Mexiko**

175

167

339

681

693

1 787

Německo

254

–

341

595

602

641

Norsko

Pákistán

1 460

100

1 600

–

Polsko

180

230

446

430

454

Portugalsko

Rakousko

–

Rumunsko

139

169

268 1 900

Rusko

–

1 200

1 350

Slovensko**

–

Slovinsko

Srbsko*

–

Španělsko

128

142

158

Švédsko

118

145

Švýcarsko*

Thajsko*

280

260

580

476

Turecko

493

358

919

1 246

888

Ukrajina

270

280

290

840

1 070

960

USA

634

355

989

1 978

2 130

2 480

Velká Británie

221

–

205

426

450

550

21 532

6 717

13 154

47 145

47 069

33 107

CELKEM

Obr. 1.

Produkce 10 největších výrobců odlitků na slévárnu

* údaje z roku 2013, ** údaje z roku 2011

hrnná produkce roku 2014 je o poznání nižší než v roce 2013. Velký vliv na tento pokles výsledků měla rostoucí celosvětová recese, např. hrubý odbyt Číny poklesl o více než 6,7 mld. USD. Brazílie zažila obtížný rok, kdy celková hodnota dodávek klesla v roce 2014 o 3,2 mld. USD v porovnání s rokem 2013. Německo, Francie a Španělsko, stejně jako většina ostatních evropských zemí, zaznamenala snížení hrubého odbytu. Naproti tomu USA zažily v roce 2014 mírný růst, a to 486 mil. USD v porovnání s rokem 2013.

130

V ýroba odlit ků na slévárnu Mírné snížení počtu sléváren spolu s růstem celkové produkce může znamenat pouze jednu věc: slevači vyrábějí více tun odlitků na slévárnu. Provozy s dostupnou kapacitou jsou schopny uspokojit poptávku, zatímco slévárny bez dostatečné zakázkové náplně opouštějí trh. Průmysl, který klade důraz na výkonnost, rovněž pomáhá vysvětlit, jak méně (sléváren) dovede vyrobit více (odlitků). Německo zůstalo daleko nejvýkonnější zemí, v níž jedna slévárna vyrobí nejvíce odlitků,

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

a to 8818 t. USA, druhá nejvýkonnější země, co se týče uvedeného kritéria, vykázala 6059 t na slévárnu, což představuje mírný pokles oproti roku 2013. Čína zažila v roce 2014 největší růst v produkci na slévárnu, převážně kvůli snížení počtu slévárenských provozů o 15 %. Čínské slévárny vyrobily 1777 t na provoz, tedy o 294 t více na rozdíl od roku 2013. Čína a Itálie, země s poměrně odlišným slévárenským průmyslem, vykazují nejnižší objem výroby odlitků na slévárnu. Brazílie, do značné míry kvůli propadu 10,7 % v celkové výrobě odlitků, prodělala největší pokles v průměrné výrobě (229 t na slévárnu), tj. 2043 t. USA a Brazílie byly jediné dvě země z 10 největších výrobců odlitků, které zaznamenaly pokles výroby na slévárnu. V ý vo j ové t e n d e n c e ve s l évá r e n s t v í Celosvětový trh se v roce 2014 rozvíjel, nicméně z porovnání údajů z tohoto roku oproti letům 2013 a 2009 mohou vyplynout určité tendence. Změny na celém světě v průběhu roku 2014 jsou patrné z obr. 2. Země označené červenou barvou zaznamenaly pokles celkové slévárenské výroby, přičemž míra poklesu je vyjádřena různými odstíny červené. Podobně pak modrá barva představuje situaci, kdy se trh v zemi v roce 2014 oproti předchozímu roku rozšiřoval. Výroba v Asii a v Severní Americe mírně stoupala – USA, Čína a Rusko hlásily tempo růstu pod 5 %. Brazílie jako jediná země uskupení BRICS (Brazílie, Rusko, Indie, Čína, Jihoafrická republika) kupodivu zaznamenala výrazný pokles výroby.

Slévárenská v ýroba v zahraničí

Tab. III. Dodávky odlitků [tis. USD] Země Brazílie Čína

LLG

LKG

3 392 723

1 665 132

23 900 000 13 600 000

temperovaná litina

slitiny neželezných kovy

ocel

celkem

–

1 353 683

1 979 169

8 390 707

640 000

9 500 000

35 284 000

82 924 000

Finsko

35 854

83 183

–

95 985

85 929

300 951

Francie

3 043 260A

–

2 868 000

5 911 260 18 000 000

Indie

–

Itálie

2 713 600A

–

4 410 000

7 123 600

Japonsko

3 824 000

4 197 000

177 000

1 166 000

10 002 000

19 366 000

Maďarsko

–

630 000

Německo

5 410 522A

–

4 544 771

9 955 294

Norsko

63 200

89 800

–

32 700

57 600

243 300

Portugalsko

54 784

128 169

–

53 061

258 274

494 289

Rakousko

508 482

–

994 000

1 417 911

Španělsko

1 512 620

–

429 300

808 000

2 749 920

Turecko

950 000

1 150 000

50 000

500 000

2 230 000

4 880 000

Ukrajina

960 000

336 000

99 000

1 653 000

2 384 500

5 432 500

USA

4 447 150

6 119 880

154 200

7 953 600

12 114 810

30 789 640

CELKEM

50 307 713 27 369 164

1 120 200

22 737 329

77 027 054

198 609 372

všechny slitiny železných kovů

Producti

S L É VÁ R EN SK Á V Ý RO BA V Z A H R A N I ČÍ

Country

Austria Belgium Bosnia & Herzeg Brazil Canada China Croatia Czech Repub Denmark Finland France Germany Hungary India Italy Japan* Korea Mexico** Norway Pakistan Poland Portugal Romania Russia Serbia Slovenia South Afric Spain Sweden Switzerland Taiwan Thailand* Turkey Ukraine U.K. U.S. TOTAL

China, Japan and Korea posted upticks in total production.

pokles o více než 10 % pokles mezi 5–9,9 % pokles o méně než 5 % růst o méně než 5 % růst mezi 5–9,9 % růst o více než 10 %

* 2013 Results ** 2011 Results

Metalcasting Trends The worldwide market expanded in 2014, but plotting this year’s data against the total production figures from 2013 and 2009 can highlight specific trends. Global changes over the course of the last year can be seen in the world map on these pages. Countries in red experienced a decrease in total casting production, with the degree of loss shown by various shades of red. Similarly, blue signifies a nation’s market expanded in 2014 when compared to the previous year. Asian and North American markets grew modestly, with the U.S., China, India and Russia reporting growth rates below 5%. Curiously,

Brazil’s market experienced nificant drop in production, it the only BRICS country to diminished production. The European market pr especially varied in its grow rates. Established markets g ally experienced slight grow contraction, while nations i and southeast proved much volatile. Croatia, Serbia and had difficult years, while Uk and Turkey were among the leaders in growth rate. Ano notable trend was the diffic for northern Europe, with N Sweden, Finland and Denm

30 | MODER N CASTI NG December 2015výroby odlitků v letech 2013–2014 Obr. 2. Celosvětový vývoj

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

131

Slévárenská v ýroba v zahraničí / Radan Potácel

Tab. IV. Vývojové tendence celkového objemu výroby [t] Země

celkem r. 2014

celkem r. 2013

± % 2014 vs. 2013

celkem r. 2009

± % 2014 vs. 2009

Belgie

77 242

72 046

7,2

79 812

–3,2

Bosna a Hercegovina

32 310

22 956

40,7

16 669

93,8

2 737 200

3 071 400

–10,9

2 296 916

19,2

416 206

408 358

1,9

270 961

53,6

46 200 000

44 500 000

3,8

35 300 000

30,9

82 857

83 935

–1,3

87 604

–5,4

Brazílie Česká republika Čína

S L É VÁ R EN SK Á V Ý RO BA V Z A H R A N I ČÍ / S L É VÁ R EN SK É V EL E T R H Y

Dánsko Finsko

70 320

77 800

–9,6

75 741

–7,2

Francie

1 729 405

1 748 166

–1,1

1 736 704

–0,4

Chorvatsko

65 808

79 011

–16,7

53 797

22,3

10 021 000

9 810 000

2,2

7 443 200

34,6

Itálie

2 024 851

1 970 968

2,7

1 668 802

21,3

Japonsko*

5 538 037

–

4 385 998

26,3

Jihoafrická republika

380 300

375 000

3,1

493 222

–22,9

Indie

Kanada Korea Maďarsko

741 757

705 037

5,2

735 105

0,9

2 630 900

2 562 000

2,7

2 135 000

23,2

194 516

179 905

8,1

132 303

47,0

Mexiko**

1 651 679

–

1 485 324

11,2

Německo

5 246 557

5 186 727

1,2

3 901 665

34,5 –35,7

Norsko

46 630

59 763

–22,0

72 535

Pákistán

232 500

220 000

5,7

–

1 058 300

1 266 100

–16,4

770 000

37,4

Polsko Portugalsko

156 455

138 927

12,6

127 043

23,2

Rakousko

317 954

316 795

0,4

243 468

30,6 20,6

Rumunsko Rusko Slovinsko Srbsko Španělsko Švédsko Švýcarsko*

108 368

103 038

5,2

89 894

4 200 000

4 100 000

2,4

4 200 000

0,0

198 353

245 571

–19,2

140 494

41,2 –37,8

55 457

86 497

–35,9

89 145

1 141 741

1 112 045

2,7

902 078

26,6

261 078

282 200

–7,5

194 600

34,2 –3,7

65 617

69 113

–5,1

68 134

316 400

–

304 100

4,0

1 319 221

1 157 550

14,0

914 683

44,2

Turecko

1 750 000

1 543 000

13,4

1 030 500

69,8

Ukrajina

1 560 000

1 365 000

14,3

1 000 000

56,0

USA

11 997 430

11 807 000

1,6

7 408 281

61,9

502 332

483 750

3,8

389 900

28,8

105 174 781

102 780 514

2,3

80 343 266

30,9

Thajsko* Tchaj-wan

Velká Británie CELKEM

* údaje z roku 2013, ** údaje z roku 2011

ať už jde o rozvíjející se nebo vyspělé země, zaznamenaly za sledovaných pět let povzbuzující růst. Celosvětový objem výroby se zvýšil o více než 30 % a přesáhl tak celkové hodnoty produkce z let předcházejících ekonomicky velice nestabilnímu období.

(Zkrácený překlad z časopisu Modern Casting, 2015, č. 12, s. 26–31. Dostupné na http://content.yudu.com/web/y5b2/ 0A1snzj/ModernCastingDec2015/flash/ resources/28.htm)

Španělský slévárenský kongres

Elmia Subcontractor

Termín konání: 29. 9. 2016 Místo konání: Bilbao, Španělsko Bližší informace: www.metalspain.com/ foundry-bilbao.html

Termín konání: 8.–11. 11. 2016 Místo konání: Jönköping, Švédsko B li ž š í i nfo r m a c e : w w w.elmia.s e /en / subcontractor/

132

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

Slévárenské veletrhy Foundry fairs

EUROGUSS – 11. mezinárodní veletrh tlakového lití Ing. Radan Potácel TEPLOTECHNA PRŮMYSLOVÉ P E CE , s . r. o ., O l o m o u c

Každý návštěvník, který se zúčastnil mezinárodního veletrhu tlakového lití Euroguss, jehož 11. ročník se uskutečnil začátkem letošního roku ve dnech 12.–14. 1. 2016, pocítil již při vstupu do hlavní budovy nádech velké, odborně zaměřené technické výstavy. Tradičním místem konání veletrhu, který je pořádán od roku 1996 ve dvouletých cyklech, je výstaviště v Norimberku. Jedná se o největší výstavu se zaměřením na tlakové lití, která se v Evropě pořádá. Veletrh dle zveřejněných údajů zhlédlo okolo 11 000 návštěvníků z řad odborné veřejnosti, a to nejen z Evropy. V porovnání s předchozími ročníky byla tato výstava nejvíce exponovaná jak z hlediska počtu vystavovatelů, tak i počtu návštěvníků. Počet vystavovatelů se v tomto ročníku vyšplhal na rekordní číslo 583, přičemž do této chvíle byl nejúspěšnější rok 2014, kdy vystavovalo 470 firem. Nejvíce vystavujících firem bylo již tradičně z Německa a Itálie. Souběžně s veletrhem se také konal Mezinárodní německý kongres tlakového lití, který prezentuje nové poznatky a technologie v této oblasti. Na veletrhu vystavovalo celkem 15 českých firem, z nichž převážná většina byla soustředěna do expozice organizované společností CzechTrade (obr. 1). Vystavovatelé představili na veletrhu technologie (obr. 2 a 3), procesy, odlitky a další navazující produkty využívané průmyslem tlakového lití. Spektrum vystavených odlitků ukázalo velké množství inovativních technologických řešení nejen pro tlakové lití slitin hliníku, ale i hořčíku a zinku. Velmi zajímavé byly také expozice firem, které se zabývají technologií rapid prototyping (obr. 4), 3D tiskem, testováním materiálů nebo počítačovou simulací licích procesů.

Obr. 4. Obr. 1.

Expozice českých firem na veletrhu EUROGUSS

Obr. 5.

Dávkovací pec firmy Krown

Obr. 3.

Udržovací pec firmy MELTEC GmbH

Obr. 6.

Expozice firmy StrikoWestofen GmbH

Obr. 7.

Obr. 11. Odlitky určené pro nákladní automobily

Obr. 8.

Odlitek olejové vany Porsche

Obr. 9.

Blok motoru Ford

Odplyňovací zařízení firmy FOSECO

Odlitek převodové skříně Iveco

S L É VÁ R EN SK É V EL E T R H Y

Obr. 2.

Modely pro technologii rapid prototyping

Obr. 10. Soubor hořčíkových odlitků

Obr. 12. Odlitky určené pro osobní automobily

Obr. 13. Odlitky bloků motorů

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

133

S L É VÁ R EN SK É V EL E T R H Y / A K T UA L I T Y

Radan Potácel / Jana Br yndová

Z velkého množství vystavených zařízení je na obr. 5 představen názorný exponát společnosti FOSECO GmbH, kterým bylo funkční zařízení určené pro odplynění taveniny slitin neželezných kovů. Toto moderní zařízení se vyznačuje řízeným procesem odplynění taveniny slitin neželezných kovů na bázi hliníku. Délka procesu odplynění taveniny je individuálně řízena na základě vstupních parametrů, jako je teplota taveniny, druh materiálu, okolní prostředí apod. Dále tato firma představila také spotřební komponenty pro dávkovací pece v podobě nalévacího kužele, dávkovací trubice a žárobetonového monolitu, který tvoří kompaktní jednolitou vyzdívku pece. Zřejmě nejnavštěvovanější byly stánky firem Bühler AG a StrikoWestofen GmbH, kterým dominovala vždy velká obrazovka s prezentací produktů a novinek těchto výrobců tlakových licích strojů, resp. tavicích a udržovacích agregátů. Prezentace firmy StrikoWestofen GmbH (obr. 6) byla velmi podobná výstavní expozici na veletrhu GIFA. Vystavenými exponáty byla dávkovací pec Westomat Plus+ nové generace a transportní pánev s přetlakovým vyprazdňováním. Dalšími zajímavými exponáty byly vystavené odlitky určené pro odvětví automobilového průmyslu. Trend posledních let, který klade důraz na snižování celkové hmotnosti automobilu, způsobuje, že v dnešní době se technologií tlakového lití vyrábí například již celé bloky motorů nebo části karosérií a také se stále více objevují slitiny na bázi hořčíku. Z celé řady vystavených odlitků uvádíme několik nejzajímavějších reprezentantů, a to odlitek převodové skříně od výrobce GF Automotive (obr. 7), určený pro Iveco Light Truck, vyrobený ze slitiny AlSi9Cu3(Fe) s hmotností 12,3 kg, odlitek modulu olejové vany od výrobce GF Automotive (obr. 8), určený pro Porsche V-Engine, vyrobený ze slitiny MgAl4REMn s hmotností 4,6 kg, odlitek bloku motoru od výrobce Nemak (obr. 9), určený pro Ford D35 V6, vyrobený ze slitiny AlSi10Cu2Fe po tepelném zpracování technologií T5 a soubor vystavených odlitků částí karoserie (obr. 10) určených pro Porsche 911 Targa, Audi TT Roadster a Mercedes AMG GT vyrobených tlakovým litím ze slitiny na bázi hořčíku. Další zachycené odlitky (obr. 11, 12 a 13) potvrzují poznatky a směry posledních let ve snaze vyrábět technologií tlakového lití odlitky stále rozměrnější. Veletrh Euroguss potvrdil trend v tlakovém lití, který směřuje stále kupředu ke složitějším, lehčím, tenkostěnným a kvalitnějším odlitkům ze slitin neželezných

134

kovů o větších a větších rozměrech. Veletrh rovněž potvrdil jednoznačný trend ve slévárenské výrobě v tom, že zákazník dnes již požaduje dodání hotového finálního výrobku. Z tohoto důvodu je klíčovým aktuálně diskutovaným tématem tryskání, obrábění, tepelné zpracování a konečná povrchová úprava odlitků. Co se týká účasti, tak každý návštěvník, který se zajímá o tlakové lití, si v Norimberku jistě přišel na své. Z pohledu vystavených exponátů a možnosti setkání s odborníky v oblasti tlakového lití by si žádný slevač neměl tuto významnou událost nechat ujít a ti, kteří veletrh navštívili, toho zajisté nelitovali.

Aktuality News

Slévárny Foundeik na Olomoucku se prodávají Jana Bryndová mediální servis

Jako fungující závod se 169 zaměstnanci se prodávají slévárny Foundeik v Hlubočkách nedaleko od Olomouce. Pracovní místa se tak pravděpodobně zachovají i poté, co tohoto významného zaměstnavatele v Olomouckém kraji získá nový vlastník. Na koupi Foundeiku, jehož průměrný roční obrat je 115 mil. Kč, vyhlásila v únoru výběrové řízení realitní společnost Naxos. Důvodem prodeje je insolvence majitele závodu. Doporučená kupní cena představuje

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

25 mil. Kč. První kolo výběrového řízení, v němž se zájemci seznámí s podnikem a příslušnou dokumentací, skončilo 23. března, nabídky na koupi podniku pak mohli podávat do 31. března. „Foundeik, výrobce šedé i tvárné litiny, dodává své produkty renomovaným českým i zahraničním společnostem. Mimo jiné jsou to statory motorů, víka alternátorů a startérů či tělesa vodních a hydraulických čerpadel. Vyrábí jak na zakázku, tak i malé a střední série,“ říká Martin Stibor z Naxosu, který má prodej na starosti. „Dá se očekávat, že o výběrové řízení se budou zajímat firmy pohybující se v tomto oboru. Budou chtít buď rozšířit své podnikání v oblasti produkce litiny, anebo uzavřít svůj výrobní cyklus a docílit tak kompletní výroby,“ pokračuje. A dodává, že pravděpodobný může být i vstup kapitálově silného investora, který chce rozšířit své investiční portfolio, závod rozvíjet a v konečném důsledku samozřejmě na transakci profitovat. „Je všeobecný zájem na tom, aby si 169 zaměstnanců sléváren Foundeik zachovalo svá pracovní místa. Insolvenční správce a věřitelé pro to dělají maximum,“ uvádí Martin Stibor. Realitní a dražební společnost Naxos patří ve svém oboru k největším v Česku a má s podobnými případy mnohaleté zkušenosti. V minulých letech úspěšně prodala známé strojírenské podniky – Metaz Týnec nad Sázavou, TOS Čelákovice či Severočeskou armaturku.

M a r e k B r ů n a / To m á š El b e l

Vysoké školy informují Information from universities

Workshop Filtrácia tekutých kovov Ing. Marek Brůna, Ph.D. Žilinská univerzita v Žiline

Účastníci workshopu Filtrácia tekutých kovov

Úspěšně obhájené doktorské dizertační práce p r o f. I n g . To m á š E l b e l , C S c .

Dne 28. ledna 2016 proběhly na Fakultě metalurgie a materiálového inženýrství VŠB Technické univerzity v Ostravě obhajoby dvou doktorských dizertačních prací ve studijním programu Metalurgie. Oba absolventi vytvořili své práce na katedře metalurgie a slévárenství.

Ing. Eliška Adámková, Ph.D.

Název práce: Rozpustná slévárenská jádra na bázi anorganických solí Autorka: Ing. Eliška Adámková, prezenční studium Školitel: prof. Ing. Petr Jelínek, CSc., dr.h.c. Recenzenti: prof. Ing. Iva Nová, CSc., prof. Ing. Milan Horáček, CSc., prof. Ing. František Havlíček, CSc. Abstrakt: Dizertační práce se zabývala původní technologií používání jednorázových jader pro předlévání otvorů a dutin tlakově litých odlitků z hliníkových slitin. Tato jádra jsou připravována z čistých krystalických solí a komponentních směsí, která jsou rozpustná ve vodě. Rozpustnost ve vodě umožňuje zpětnou rekrystalizaci solí z vodního roztoku, čímž lze dosáhnout uzavřeného ekologického cyklu výroby jader. V rámci prá-

ce byly řešeny dvě technologie výroby jader, a to vstřelování a vysokotlaké lisování, s cílem dosáhnout vysoké pevnosti jader i za zvýšených teplot, stability proti navlhání, rozměrové přesnosti a hladkosti povrchu odlitků. V práci najdeme ověření kompozitních směsí solných jader na reálném odlitku turbokompresoru v provozu tlakové slévárny hliníku Kovolis Hedvikov, a. s., Třemošnice.

Ing. Josef Odehnal, Ph.D.

Název práce: Metalurgické a technologické aspekty odlévání hmotných odlitků ze slitin železa Autor: Ing. Josef Odehnal, zaměstnán u Pilsen Steel, s. r. o. Školitel: doc. Ing. Jiří Hampl, Ph.D. Recenzenti: prof. Ing. Tomáš Elbel, CSc., doc. Ing. Antonín Mores, CSc., Ing. Tomáš Válek, Ph.D. Abstrakt: Dizertační práce byla zaměřena na výzkum materiálových a slévárenských vlastností těžkých ocelových a litinových odlitků. Práce obsahuje bohatý faktografický materiál z měření, materiálových rozborů, výpočtů a modelování. Výstupem řešení byly teoretické analýzy a závěry pro metalurgické a technologické zpracování konkrétních materiálů pro těžké odlitky z oceli a litiny s kuličkovým grafitem s vysokým obsahem křemíku. Na odlitcích z oceli byl prokázán vliv vápníku na teploty likvidu a solidu, jakost povrchu a rozložení mechanických vlastností po průřezu odlitku. V práci jsou definovány příčiny vzniku chunky grafitu v závislosti na podmínkách výroby zkušebních odlitků z litiny s kuličkovým grafitem. Rozbor příčin vzniku chunky grafitu ukázal, že hlavní příčinou je metalurgická jakost taveniny daná hodnotou uhlíkového ekvivalentu, obsahu křemíku, niklu a ceru, a naopak primárně nezávisí na dlouhé době tuhnutí odlitku. Autor rovněž ověřil predikci chunky grafitu pomocí programu MAGMASoft v5.3. s kritériem CHUNKY a dosáhl dobré shody experimentů a modelu. Oba úspěšní absolventi se již několikrát představili slévárenské veřejnosti v časopise Slévárenství, sbornících z konferencí a osobně přednesli své poznatky na různých odborných domácích i zahraničních akcích. Přejeme jim hodně dalších úspěchů v osobním životě a další profesní kariéře.

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

135

V Y S O K É Š K O LY I N F O R M U J Í

V malebnom prostredí Kysúc v obci Oščadnica sa v dňoch 27. až 28. januára 2016 konal medzinárodný workshop Filtrácia tekutých kovov. Akciu pod záštitou pani profesorky Dany Bolibruchovej organizovala Katedra technologického inžinierstva, Strojnícka fakulta Žilinskej Univerzity v Žiline. Cieľom workshopu bola prezentácia nových poznatkov z oblasti využitia filtrov pri výrobe odliatkov a vytvorenie odbornej platformy spoločného fóra pre výrobcov, spotrebiteľov a výskumných pracovníkov zaoberajúcich sa problémami filtrácie tekutého kovu. Hlavnou myšlienkou akcie bolo podporiť odbornú diskusiu zameranú špecificky iba na problematiku filtrácie v úzkom kruhu odborníkov. Workshop zahájil odborný garant prof. Dana Bolibruchová krátkym príhovorom a úvodnou prednáškou zameranou na paradoxné javy sprevádzajúce proces filtrácie. Obohatením rozsiahlych diskusií bola skutočnosť, že workshopu sa zúčastnili traja poprední výrobcovia filtrov – KERAMTECH, s. r. o., Žacléř, LANIK, s. r. o., Boskovice, a ASK CHEMICALS, s. r. o., Brno. Pohľad z hľadiska numerickej simulácie procesu filtrácie zabezpečoval Ing. Vladimír Krutiš, Ph.D., z firmy MECAS ESI, s. r. o. Bohaté zastúpenie mali aj odborníci z praxe a výrobných podnikov, ako napríklad NEMAK,

s. r. o., Žiar nad Hronom, M-cast, s. r. o., Považská Bystrica, Illichmann Castalloy, s. r. o., Žarnovica, a Slévárna a modelárna Nové Ransko. Súčasťou workshopu bol diskusný večer spojený s riadenou degustáciou vín z francúzskeho regiónu v podaní Petra Procházku, vedúciho obchodného úseku firmy Keramtech, s. r. o., Žacléř, ktorý je vo voľnom čase vášnivý vínkár. Dňa 28. januára 2016 sa konala exkurzia do podniku Kia Motors Slovakia, s. r. o., Teplička nad Váhom. Po dvojhodinovom výklade priamo v areáli podniku bol workshop ukončený. Bezprostredné ohlasy účastníkov na program, usporiadanie workshopu a organizáciu boli veľmi pozitívne.

Tr a n s a c t i o n s A F S 2015

Transactions AFS 2015 Výtahy článků z Transactions AFS, 2015, sv. 123 I. část

T R A N S A C T I O N S A F S 2 015

Přednáška Hoytova memoriálu. Vynikající jakost dosažená využitím týmového řízení Hoyt memorial lecture. Outstanding quality using team management JOYCE, N. A. s. 1–7, 2 obr., 1 tab., lit. 7 Pojednáno o využití týmového řízení k docílení vynikající jakosti nejen výrobků. Poukazuje se na to, že základem a nejdůležitějším faktorem jsou zaměstnanci podniku. V jednotlivých kapitolách se popisuje historie jakosti, týmové řízení jako program a způsob života, využití týmů ke zlepšování jakosti, role norem jakosti a negativa týmového řízení. Vliv vměstků na pevnostní vlastnosti v odlitku ze slitiny A356 odlité nízkotlakým litím do kovové formy Effect of inclusions on the tensile properties inside a LPPM A356 CHIESA, F. a kol. s. 9–16, 17 obr., lit. 12 Vliv vměstků na mechanické vlastnosti byl předmětem řady prací. Originalita této práce spočívá ve srovnávání pevnosti zkušebního odlitku, u kterého se na lomu objevil vměstek, s odlitkem bez vměstku. Omezí to účinky řady ostatních faktorů ovlivňujících pevnostní vlastnosti (ty se však liší případ od případu – ve složení materiálu, zpracování taveniny, licím čase, obsahu plynů atd.). Reprodukovatelnost plnění formy zlepšuje, ve srovnání s od-

léváním gravitačním, také odlévání postupem nízkotlakého lití do kovové formy. Popis podmínek a průběhu zkoušek, shrnutí a vyhodnocení výsledků. Zlepšení reprodukovatelnosti odlévání tyčí na zkoušení pevnosti v tahu podle normy ASTM B106 Casting ASTM B108 tensile test bars with improved repeatability LEVASSEUR, D., MORIN, G., BRETON, F. s. 17–23, 3 obr., 5 tab., 5 rovnic, lit. 10 Cílem studie bylo zkonstruovat automatické zařízení zajišťující výrobu spolehlivých tyčí na zkoušení pevnosti v tahu s parametry, které lze přizpůsobovat a jsou reprodukovatelné. Ukázalo se, že při použití automatické formy B108 je možné, ve srovnání s manuálním postupem, snížit statistickou proměnlivost mechanických vlastností zkušebních tyčí. Zkušební tyče z tepelně zpracované slitiny A356-T6.1 vyrobené automatickým odléváním se na základě statistické analýzy naměřených pevnostních vlastností srovnávaly s tyčemi vyrobenými standardními metodami. Popis podmínek a průběhu zkoušek, shrnutí a vyhodnocení výsledků. Účinky přísad SiC a Al203 částic na mikrostrukturu a pevnostní vlastnosti slévárenských slitin Al-Si-Cu-Mg Effect of additions of SiC and Al 2O3 particulates on the microstructure and tensile properties of Al-Si-Cu-Mg cast alloys HERNANDEZ-SANDOVAL, J. a kol. s. 25–35, 19 obr., 5 tab., lit. 33 Předmětem studie byly účinky malých přísad Ni a Zr a také zpevňujících mikrokeramických částic Al203 a SiC na pevnost slévárenské slitiny 354 (Al-Si-Cu-Mg) za vysokých teplot. Popis podmínek a průběhu zkoušek, shrnutí a vyhodnocení výsledků. Optimalizace tepelného zpracování vysokopevnostních tvářených slitin typu 7075: metalografická studie Optimizing the heat treatment of high

72. světový slévárenský kongres

12. mezinárodní konference a výstava FOUNDRY 2016

Termín konání: 21.–25. 5. 2016 Místo konání: Nagoya, Japonsko Bližší informace: www.wfc2016.jp

Termín konání: 24.–27. 5. 2016 Místo konání: Záporoží, Ukrajina Bližší informace: www.expo.zp.ua

136

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

strength 7075-type wrought alloys: A metallographic study IBRAHIM, M. F. a kol. s. 37–47, 10 obr., 3 tab., lit. 14 Hlavním cílem studie bylo zjistit mechanizmus tvrzení vedoucí k získání meze pevnosti v tahu 1 GPa u slitin typu 7075 ve srovnání s 580 MPa běžných slitin po 24 h stárnutí při 120 °C, a to nastavením jejich složení a techniky tepelného zpracování. Po shrnutí poznatků z publikovaných prací o této problematice popsány podmínky a průběh vlastních zkoušek. Vyhodnocení výsledků. O rázové houževnatosti kompozitních materiálů Al-B4C: role malých přísad a tepelného zpracování On the impact toughness of Al-B4C MMC: The role of minor additives and heat treatment IBRAHIM, M. F. aj. s. 49–56, 6 obr., 1 tab., lit. 15 Jsou předloženy dílčí výsledky rozsáhlé studie zaměřené na rázovou houževnatost (Charpy) různých typů kompozitních materiálů na bázi slitin hliníku. Ke zkouškám byly připraveny dva kompozitní materiály Al-15 obj. % B4C a 6063-15 obj. % B4C. Ty se pak legovaly Ti, Zr a Sc. Cílem bylo získat kompozitní materiál s dobrými mechanickými vlastnostmi a malým sklonem zpevňujících částic k reakci s roztaveným Al během tavení a tuhnutí. Popsány podmínky a průběh vlastních zkoušek, vyhodnocení výsledků. Použití postupu CALPHAD při řízení mikrostruktury slévárenských slitin hliníku Use of CALPHAD modeling in controlling the microstructure of cast aluminum alloys CINKILIC, E. a kol. s. 57–61, 4 obr., 1 tab., lit. 12 Popsán postup CALPHAD (Calculation of PHAse Diagrams) pro předpověď složek mikrostruktury slévárenských slitin hliníku, který kombinuje modelování s experimentálním ověřováním výsledků. Jeho aplikace umožňuje potlačit vznik intermetalické fáze beta-Al5FeSi, která zhoršuje mechanické vlastnosti několika důležitých komerčních slévárenských slitin hliníku. Přísadou Mn vzniká méně škodlivá fáze Al15(FeMn)3Si2. Úplné znění přednášek je k dispozici v Informačním středisku Svazu sléváren České republiky, E. Bělehradová, úterý–čtvrtek, tel.: 541 142 646.

Z a h r a n i č n í s l é v á r e n s ké č a s o p i s y

Zahraniční slévárenské časopisy Foreign foundry journals

FONDERIE M AG A Z I N E www.etif.fr

GIESSEREI www.vdg.de

KLEINE, A. a kol.: Příklady přeměny elektromobility hliníkem (Beispiele zur Umsetzung von Elektromobilität mit Aluminium), 2015, č. 2, s. 22–29. HENKEL, H.; LAMPIC, M.: Lehké klikové skříně – přesto litina (Das Leichtbau-zylinderkurbelgehäuse – trotz Gusseisen), 2015, č. 2, s. 30–35.

GIESSEREI E R FA H R U N G S AU STAU S C H www.vdg.de

CARRASCO, A. a kol.: Odlitek z oceli s vyšší využitelnou hodnotou (Stahlguss mit hoher Wertschöpfung), 2015, č. 9+10, s. 16–21. FOWLER, A.; TECHER, R.: Nová vyzdívka pece pro slévárnu litiny (Neue Offenauskleidung für die Eisengiesserei), 2015, č. 9+10, s. 26–27. SEIDLER, M.: Hliník tryská hliník (Aluminium strahlt Aluminium), 2015, č. 9+10, s. 28–31. SIMON, R.: Odplynění hliníkových tavenin rotorem (Rotorenentgasung von Aluminiumschmelzen), 2015, č. 11+12, s. 6–11. HIRT, S.: Nová měřítka pro čistění forem (Neue Massstäbe für die Formenreinigung), 2015, č. 11+12, s. 16–18. PAULI, A.: Vysoce precizní mikroopracování (Hochpräzise Mikrobearbeitung), 2015, č. 11+12, s. 24–27. GAMMEL, M.: Zpětné získání tepla z odpadních plynů (Wärmerückgewinnung aus Rauchgas), 2015, č. 11+12, s. 28–30. GIESSEREI PRA XIS www.giesserei-praxis. de

HELBER, J.: Analýzy uhlíkové bilance a uhlíkové tištěné stopy ve slévárenských procesech a v cyklech životnosti slévárenského produktu (Carbon balance and carbon footprint analysis (CFA) in foundry processes and foundry product life cycles), 2015, č. 5, s. 194–201. ELLGALAD, E. a kol.: Parametry ovlivňující rázovou houževnatost a lomové chování slitin na bázi Al-2%Cu (Parameters controlling the impact properties and fracture behavior of Al-2%Cu based alloys), 2015, č. 5, s. 202–212. RÖHRIG, K.: Legované litiny – eutektická přeměna (Alloy cast iron— eutectoid transformation), 2015, č. 5, s. 214–222 a č.7–8, s. 360–371. VOLLRATH, K.: Tenkostěnné části z oceli a litiny s lepším povrchem (Stahl- und Eisenguss mit dünnwandigen Partien und besserer Oberfläche), 2015, č. 5, s. 223–224.

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

137

Z A H R A N I Č N Í S L É VÁ R E N S K É Č A S O P I S Y

CHOBAULT, N. a kol.: Predikce zbytkových pnutí v kovaných hliníkových rotorech vyvolaných tepelným zpracováním (Prediction of heat treatment iduced residual stresses in aluminium impeler forgings), 2015, č. 4, s. 23–30. SIMON, R.: Účinnost odplyňování při rozdílném tvaru rotoru během jeho životnosti (Degassing efficiency of different rotor design over rotor life), 2015, č. 4, s. 37–46. BOUVET, P.: Co může udělat tomografie pro odlitky (What tomography can do for castings), 2015, č. 5, s. 35–47. GRENIER, S. a kol.: Přehled parametrů ovlivňujících nízkoteplotní rázovou houževnatost a další mechanické vlastnosti v těžkých sekcích odlitků z LKG (Review of parametres influencing the low temperature impact resistance and other mechanical properties of heavy section DI castings), 2015, č. 5, s. 49–62. LE GAL.: Hořčík v automobilu: Kde jsme dnes? (Magnesium in automotive: Where are we today?), 2015, č. 5, s. 63–72, (viz s. 139–140, pozn. red.).

SAWRASOW, J. a kol.: Zkoumání náhrady ekologicky ochranných plynů Novec 612 pro tavení hořčíku (Untersuchungen zum Einsatz des Klimafreundlichen Schutzgases Novec 612 für Magnesiumschmelzen), 2015, č. 2, s. 36–41. LANG, H. a kol.: Tlaková slévárna se mění – od motoru k výrobci strukturní karoserie (Eine Druckgiesserei wandelt sich – vom Motor zum Karosserie-struktur Hersteller), 2015, č. 2, s. 44–51. RIENASS, G.: Odlitky z hořčíku – roční přehledy (Magnesiumguss – Jahresübersicht), 2015, č. 2, s. 52–61. GIEBING, S.; BAIER, A.: Redukce slévárenských vad způsobených prouděním kovu (Reduzierung von strömungsbedingten Gussfehlern), 2015, č. 2, s. 62–67. COLDITZ, M. a kol.: Výroba brzdových disků: Je možná optimalizace? (Produktion von Bremsscheiben: Ist eine Optimierung möglich?), 2015, č. 2, s. 68–75. SCHRUFF, I.: Automobilové lehké odlitky se strukturními částmi z tlakového lití (Automobiler Leichtbau mit Strukturbauteilen aus Druckguss), 2015, č. 2, s. 84–89. SMETAN, H.: Vývoj způsobů kokilovéko lití pro vysoce pevné a tepelně pevné Al slitiny (Entwicklung serientauglicher Kokilengiessverfahren für hochfeste und hochwarmfeste Al-Gusslegierungen), 2015, č. 3, s. 58–69. LÖSCHERT, A.: Teorie opotřebení jaderníků při vstřelování (Theorie zum Verschleiss an Kernschiesswerkzeugen), 2015, č. 4, s. 48–53. MENK, W.: Vývoj litin pro použití v horkých plynech (Entwicklung von Eisengusswerkstoffen für Heissgasanwendungen), 2015, č. 4, s. 26–33. MEISCHNER, H.: Metody výroby hlav válců a klikových skříní ze slitin hliníku (Giessverfahren zur Herstellung von Aluminium-Zylinderköpfen und Zylinderkurbelgehäusen), 2105, č. 4, s. 34–41. DÖTSCH, E.: Elektrické pece pro tavení, udržování a lití (Elektroöfen zum Schmelzen, Warmhalten und Giessen), 2015, č. 4, s. 54–59. KLINGAUF, P.: Slisované hliníkové třísky místo nákupu drahých surovin (Gepresste Aluspäne statt teurem Rohstoffeinkauf), 2015, č. 4, s. 70–73. PITEREK, R.: Technologie zítřka v okamžiku (Technologien von Morgen im Blick), 2015, č. 4, s. 78–85.

Z a h r a n i č n í s l é v á r e n s ké č a s o p i s y

PUSCH, G. a kol.: Mechanická a lomově-mechanická hodnota materiálu LLG zpevněného směsnými krystaly Si z pohledu jeho použití ve větrných elektrárnách (Mechanical and fracture mechanical specific value of silicon solid solutional hardened cast iron material for wind power plants), 2015, č. 5, s. 255–269. ZYCH, J.: Studium ultrazvukové kinetiky doby tvrdnutí jader systému PUR cold box pro zhodnocení vlivu hlavních technologických parametrů (Ultrasonic investigations of the kinetic and the hardening times of PUR cold box cores to evaluate the influence of main technological parameters), 2105, č. 5, s. 271–278. ARISTIZABAL, R. a kol.: Izotermické kalení interkritické IADI litiny (Austemperability of intercritically austempered ductile iron (IADI), 2015, č. 7–8, s. 345–350.

Z A H R A N I Č N Í S L É VÁ R E N S K É Č A S O P I S Y

GIESEREI R U N D S C H AU www.voeg.at/web/giesserei_rundschau.html www.verlag-strohmayer. at AMBOS, E. a kol.: Nová metoda pro stanovení vlivu pórovitosti na mechanickou pevnost hliníkových odlitků litých do kovových forem – příspěvek pro návrh lehké hmotnosti (A new method to account for the influence of porosity in Al die castings on the mechanical strength—a contribution to lightweight design), 2015, č. 9/10, s. 222–227. MUELLER, T.; ANDRE, L.: Životnost dlouhých, tence tištěných pískových jader v hliníkových odlitcích (Leistungsfähigkeit, dünner gedrukter Kerne im Aluminiumgussverfahren), 2015, č. 9/10, s. 228–231. AMBOS, E. a kol.: Neběžná vada v tlakovém lití – přemýšlení nad její genezí (Ein nichtalltäglicher Fehler im Druckguss – Gedanken zu dessen Genese), 2015, č. 9/10, s. 241–245. CHINA FOUNDRY www.foundryworld.com

TAO LU a kol.: Role tepelného zpracování pro zlepšení mechanických vlastností velmi jakostní slitiny

138

Al-11Si-1,5Cu-0,3Mg (Role of heat treatment in the improvement of mechanical properties of a high-quality Al-11 Si-1,5Cu-0,3Mg casting alloy), 2015, č. 2, s. 111–117. TIU JUN CHEN a kol.: Mikrostruktura a směr růstu krystalu slitiny Al-Mg (Microstructure and crystal growth direction of Al-Mg alloy), 2015, č. 2, s. 129–135. QUING-YOU: Mechanizmus vzniku okují v kokile při gravitačním odlévání hliníku (Mechanism of die soldering during aluminium die casting), 2015, č. 2, s. 136–143. RUN-XIA LI a kol.: Vývoj abnormálních mechanických vlastností vyvolaných tepelným zpracováním polotuhé nadeutektické slitiny na bázi Al-Fe (Abnormal mechanical property evolution induced by heat treatment for semi-solid forming hypereutectic Al-Fe base alloy), 2015, č. 3, s. 208–213. QI GUI WANG: Mikrostruktura a mechanické vlastnosti slitin 356 odlévaných metodou lost foam (Microstructure and mechanical properties of lost foam cast 356 alloys), 2015, č. 3, s. 214–221. CHANG LÜ a kol.: Účinek Ce na slévatelnost, mechanické vlastnosti a elektrickou vodivost komerčně čistého hliníku (Effect of Ce on castability, mechanical properties and electrical conductivity of commercial purity aluminium), 2015, č. 4, s. 277–284. YU ZUO a kol.: Nová vysoce skluzová technologie odplynění a mechanizmus pro slitinu 7032 (A new shear degassing technology and mechanism for 7032 alloy), 2015, č. 4, s. 293–298. ISSN 0024-449X

ПРОИЗВОДСТВО

FOUNDRY.

LIT Ě J N O J E P R O I Z VO D ST VO www.foundrymag.ru

TECHNOLOGY & EQUIPMENT

KLOCHIKHIN, V. V. a kol.: Vliv podmínek krystalizace na jakost žárupevných slitin tavených se slévárenskými vratnými materiály (Influence of crystallization conditions on the quality of heat-resisting alloys melted with foundry returns), 2015, č. 6, s. 2–5. SVINOROEV, Y. A.: Způsoby zvýšení pevnosti lignosulfátových pojiv (Enhanced lignosulfate binder durability), 2015, č. 6, s. 12–14. GILMANSCHINA, T. R. a kol.: Vodní a rychleschnoucí antipenetrační nátěry na bázi obohacených grafitů pro odlévání litiny (Water and quick-drying

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

antipenetration wash on the basis of enriched graphites for cast iron moulding), 2015, č. 6, s. 15–17. BEZPALKO, V. I.: Vliv parametrů lití na krystalizaci makrostruktury Al odlitků litých pod tlakem (Influence of pressure solidification casting on Al-castings macrostructure), 2015, č. 6, s. 18–21. KOLYADOV, E. V. a kol.: O specifických vadách odlitků po řízené krystalizaci (On the specific defects of castings after directional solidification), 2015, č. 7, s.11–13. ILLARIONOV, I. E.: O použití tepelně izolačních kovofosfátových směsí (About application of heat-insulating metal-phosphate mixtures), 2015, č. 7, s. 14–16. LYUTY, R. V. a kol.: Zpevnění jádrových směsí s ortofosforečnou kyselinou a kovovými solemi (Strenghtening core sands with orthophosphoric acid and metal salts), 2015, č. 7, s. 27–29. FIRSTOV, A. P.: Použití rostlinných tuků jako slévárenské pojivo (The use of vegetable fats as a foundry binder), 2015, č. 7, s. 30–32. LIŤJ E I M E TA LLU R G I JA www.limrb.by

VOLOCHKO, A. T.: Vývoj technologií lití při tvorbě vlastností materiálů na bázi hliníku s uhlíkem různého strukturního stavu (Development of casting technologies during formation of properties of aluminium-based materials with carbon of different structural condition), 2015, č. 3, s. 5–11. AFANASIEV, V. K. a kol.: Nová metoda výroby Al-Si slitin (New method of production of Al-Si alloys), 2015, č. 3, s. 12–19. NETREBKO, V. V.: Zvláštnosti procesů tvorby karbidu a rozdělení Cr, Mn a Ni v bílých litinách (Peculiarities of processes of carbide formation and distribution Cr, Mn and Ni in white cast irons), 2015, č. 3, s. 40–46. STETSENKO, V. Y.: Nanostrukturální procesy tavení, krystalizace a modifikování kovů (Nanostructural processes of melting, crystallization and modifying of metals), 2015, č. 3, s. 51–53. STETSENKO, V. Y.: Modifikace sekundárních slitin (Modifying of secondary alloys), 2015, č. 3, s. 54–56. KALINICHENKO, A. S. a kol.: Použití modifikační směsi obsahující nano-

Z a h r a n i č n í s l é v á r e n s ké č a s o p i s y / Z e z a h r a n i č n í c h č a s o p i s ů

disperzní prášky aktivních prvků pro výrobu vysoce pevné litiny LKG (Application of modifying alloying alloy containing nanosized powders of active elements in production of high-strength cast iron with globular graphite), 2015, č. 3, s. 101–106. LI VA R S KI V E ST N I K www.drustvo-livarjev.si

MODERN C A STI N G www.modern-casting. com

BARTLETT, L.; SERINO, S.: Dosažení otěruvzdorných ocelí s nižší hmotností pomocí nitridace (Achieving lightweight, wear resistant steels through nitriding), 2015, č. 6, s. 28–31. CHAPUT, K.; TRUMBLE, K.: Odlévání slitin blízkých slitinám Cu-Mn (Casting near-congruent copper-manganese alloys), 2015, č. 6, s. 32–35. GIESE, S.; FERREIRA, R.: Syntetické řešení pro formy a jádra? (Synthetic solution for molds and cores?), 2015, č. 7, s. 29–33. MC STAFF REPORT: Odplynění hliníku: metody a měření (Aluminium degassing: methods and measurement), 2015, č. 8, s. 30–35. MC STAFF REPORT.: Řešení problémů zákazníka (Solving customer‘s problems), 2015, č. 8, s. 40–45. RAMRATTAN, S. a kol.: Dynamické zkoušení bentonitové směsi (Dynamic testing of green sand), 2015, č. 9, s. 36–39.

PR AC E I N ST Y T U T U O D LE W N I C T WA http://prace.iod.krakow. pl/

SZYMCZAK, T. a kol.: Vliv wolframu na proces krystalizace, mikrostrukturu a vlastnosti siluminu 226 (Effect of tungsten on the solidification process, microstructure and properties of silumin 226), 2015, č. 3, s. 3–14, (viz s. 140–141, pozn. red.). ANGRECKI, M. a kol.: Odpadní formovací směs jako substituce ostřiva při výrobě autoklavého komůrkového betonu (Waste moulding sand as a substitute aggregate in the manufacture of autoclaved cellular concrete), 2015, č. 3, s. 15–22. KMITA, A.: Stanovení navlhavosti křemene u ekologického slévárenského pojiva modifikovaného nanočásticemi kovových oxidů (Assessment of quartz wettability by the ecological foundry binder modified with nanoparticles of metal oxides), 2015, č. 3, s. 43–50. WARMUZEK, M.: Tuhnutí AlFeMnSi slitin ve stadiu precipitace primárních intermetalických fází (Solidification path of the AlFeMnSi alloys in a stage of primary intermetallic phases precipitation), 2015, č. 3, s. 51–60. ZAPALA, R. a kol.: Vysokoteplotní oxidace lité oceli ve vodní páře (High-temperature oxidation of cast steel in water vapour), 2015, č. 3, s. 61–70. KRAWCZYK, J. a kol.: Role modifikačních procesů na tribologické vlastnosti lité ledeburitické oceli (The role of modification processes in ledeburitic class cast steel tribological properties), 2015, č. 3, s. 71–80. PRZEGLĄD O D LE W N I C T WA www.przegladodlewnictwa.pl

PACHOLE, Z.: Energetická účinnost slévárenských procesů (Efektywność energetyczna procesów odlewniczych), 2015, č. 7/8, s. 300–304. KENDRIK, R. a kol.: Výroba hliníkových kol nízkým tlakem (Aluminium low-pressure wheel production), 2015, č. 7/8, s. 316–320. Zpracoval: prof. Ing. Karel Rusín, DrSc. Všechny uvedené časopisy jsou k dispozici v Informačním středisku Svazu sléváren České republiky, E. Bělehradová, úterý–čtvrtek, tel.: 541 142 646.

Ze zahraničních časopisů From the foreign journals

Hořčík v automobilu: Kde jsme dnes? Magnesium in automotive: Where are we today? Joël Le Gal ATF Paris, France Francouzská slévárenská společnost ATF uveřejnila kritickou zprávu o použití hořčíkových slitin v automobilovém průmyslu za posledních 20 let. Přehled byl získán od světových výrobců automobilů z USA, Evropy a Asie. Od roku 1995 do roku 2012 byl tento růst od 0,8 kg Mg / auto do 2,3 kg Mg / auto. V tomtéž čase se počet vyráběných aut zvýšil z 50 na 85 milionů. Podobně jako hliník může být hořčík zajímavý pro zlepšení specifických vlastností: např. kolo volantu s nízkou cenou při havarijních testech. Hořčík může být také užit pro místní úsporu hmotnosti, ne pro snížení spotřeby benzinu a redukci emicí CO2, ale pro snazší užití rámů posunovacích sedadel nebo pro lepší rozložení hmotnosti. Důvod, který je často udáván, že hmotnost uspoří spotřebu a sníží emise CO2, je stále iluzorní. Věřme, že dnes je to 2,3 kg hořčíku, který v nejlepším nahradí 5 kg oceli: úspora 2,7 kg hmotnosti znamená zisk 0,3 g CO2, tj. desetiny gramu. Složitost procesu, zařízení v provozu slévárny, nároky na zaměstnance a cena jsou mnohem větší než při výrobě součástí z oceli

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

139

Z A H R A N I ČN Í S L É VÁ R EN SK É Č A S O P I S Y / Z E Z A H R A N I ČN Í CH Č A S O P I SŮ

TUREN, Y.; ELEN, L.: Vliv přísad antimonu na mikrostrukturu a mechanické vlastnosti slitiny AZ91 (Effect of antimony additions on microstructure and mechanical properties of AZ91 alloy), 2015, č. 4, s. 187–194. BRODAVAC, Z.; STANIČ, D.: Charakterizace vlastností tlakově lité inovační slitiny AlSi9MgMn (Characterization of innovative high pressure die casting AlSi9MgMn alloy properties), 2015, č. 4, s. 195–208. ZUPANIČ, F. a kol.: Precipitáty v hliníkové kvazikrystalické slitině (Precipitates in an aluminium quasicrystalline alloy), 2015, č. 4, s. 209–218.

WADHWA, R.: Flexibilita a automatizace malých sléváren (Flexibility and automation in small metalcasting facilities), 2015, č. 10, s. 38–42. MENDEZ, S. a kol.: Nová LKG v litém stavu zvyšuje laťku vlastností (New as-cast ductile iron raises bar for properties), 2015, č. 10, s. 43–45, (viz s. 140, pozn. red.).

Z E Z A H R A N I ČN Í CH Č A SO P I SŮ

Ze zahraničních časopisů

nebo hliníku. Pro představu: 40 kg hořčíku při nejlepším může nahradit 80 kg oceli. Ale těchto 80 kg oceli také může být nahrazeno 50 kg hliníku. Materiál, který je lépe znám, výroba zvládnuta ve velkých sériích a často zabírající měně pracovního prostoru. Výsledek pro hliník: úspora 30 kg hmotnosti znamená snížení 3 g CO2, výsledek pro hořčík: úspora hmotnosti 40 kg znamená snížení 4 g CO2. Výrobci automobilů často volí tento druhý materiál, což je nesmyslné pro snížení CO2 o 1 gram! Z těchto důvodů také spotřeba hliníku v automobilech rostla v posledních dekádách mnohem rychleji. Průměrné automobily v roce 1995 (1000 kg) obsahovaly 60 kg hliníku, v roce 2012 (1200 kg) je to již 140 kg hliníku. Navíc plastické materiály s průměrnou hustotou 1 až 2 g/cm2 jsou velmi vážnými konkurenty hořčíku u lehce zatěžovaných částí automobilu. Poměr hmotnosti polymery/auto dnes obnáší kolem 15–20 % (150–200 kg). Proto jsou tradiční části z ocelového plechu nahrazovány strukturně tvarovanými částmi z hliníku (dveře, střecha, podlaha aj.), což vede k úspoře hmotnosti o 80 až 120 kg podle velikosti automobilu a snížení emisí o 8 až 12 g CO2. Další investiční náklady na výrobní zařízení jsou již vysoké, jsou možné jen u masové výroby. Snižování emisí je již řešeno jinými typy automobilů s hybridními plug-in motory. Použití hořčíkových slitin se pravděpodobně bude zvyšovat u luxusních automobilů, více pro lepší rozdělení hmotnosti; spotřeba paliva a emise CO2 jsou u těchto vozů marginální. (Zkrácený překlad článku z časopisu Fonderie Magazine, 2015, č. 5, s.63–72.)

Nová LKG v litém stavu zvyšuje laťku vlastností New as-cast ductile iron rises bar for properties S. Mendez a kol.; D. M. Stefanescu Universidad De la Torre, Spain; University of Alabama, USA Skupina výzkumníků ze Španělska a USA vyvinula litinu s kuličkovým grafitem, která má bez tepelného zpracování podobné vlastnosti jako ADI litina. Následná operace při výrobě ADI je izotermické kalení, při němž vzniká mikrostruktura jemných zrn feritu s vysokou pevností, distribuce feritu a austenitu (ausferit) vytváří ADI více tvárnou a houževnatou

140

než běžné LKG. Je to již dobře známý způsob náhrady ocelových výkovků a jiných aplikací pro její kombinaci vysoké pevnosti houževnatosti a nižší měrné hmotnosti. Operace izotemického kalení však zvyšuje výrobní náklady a dobu výroby odlitků. Jeden z klíčů, jak dosáhnout „ausferitické“ mikrostruktury v litém stavu, je nutnost definovat minimální rychlost chladnutí. Pro tři různé slitiny o chemickém složení a hmotnosti 3–5 % Ni, 0–0,2 % Mo a 0,1–1 % Cu byly vyvinuty diagramy kontinuální transformace ochlazování. Změna minimální rychlosti chladnutí k zabránění tvorby perlitu (působí proti vzniku ausferitické struktury) byla spojena s obsahem hlavních legujících prvků Ni, Mo a Cu. Teplota vytloukání odlitků a izotermická teplota transformace mají hlavní vliv na konečnou mikrostrukturu. Rozdílné tloušťky téhož odlitku mají rozdílné rychlosti chladnutí, izotermická teplota transformace LKG k dosažení ausferitické struktury musí být konstantní. Aby byl tento proces úspěšný, je nutno zajistit řízené chladnutí ve všech sekcích odlitku, a proto musí být přesně definovány jejich tepelné moduly. Cílem výzkumu byl vývoj experimentálního modelu, který byl schopen definovat tloušťky stěn, v nichž bude garantována ausferitická struktura v litém stavu. Model byl ověřen v průmyslovém procesu odlévání odlitků těles řadicí páky automobilu při řízeném ochlazování a jejich mechanické vlastnosti vyhodnoceny s vlastnostmi týchž odlitků z ADI litiny třídy 750/500/11. Odlitek tělesa řadicí páky měl v tenkých sekcích tepelný modul 0,65 cm, v tlustých sekcích modul 1,28 cm. Struktura v tenké sekci sestávala z horního ausferitu (86 %), spodního ausferitu (8 %), martenzitu (2 %) a feritu (4 %). Tlustá sekce se skládala z horního ausferitu (89 %), spodního ausferitu (3 %) a feritu (4 %). Mechanické vlastnosti vzorků obrobených z odlitků těles řadicí páky: 589 MPa mez kluzu, 822 MPa mez pevnosti v tahu, 9,2 % tažnost, 271 HB tvrdost. Tenké a tlusté sekce prezentují podobné mikrostruktury. Mechanické vlastnosti jsou vysoké a leží mezi dvěma třídami pevnosti ADI podle ASTM A897/897M-06. Práce potvrdila možnou cestu produkce ADI bez tepelného zpracování pro sériovou výrobu odlitků. (Zkrácený překlad článku z časopisu Modern Casting, 2015, č. 10, s. 43–46.)

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

Vliv wolframu na proces krystalizace, mikrostrukturu a vlastnosti siluminu 226 Effect of tungsten on the solidification process, microstructure and properties of silumin 226 T. Szymczak; G. Gumienny; T. Pacyniak Łodź University of Technology, Poland Široké užití siluminů v průmyslu podmiňuje kontinuální zlepšování jejich mechanických a technologických vlastností. Proto jsou známy jak některé možnosti modifikací chemického složení, tak procesů tavení a tepelného zpracování odlitků ze siluminu. Kromě některých základních prvků přidávaných do těchto slitin je v současnosti nejvíce zpracován efekt působení chromu a vanadu. Údaje o vlivu wolframu na mikrostrukturu a vlastnosti doposud schází. Wolfram je v tuhém stavu v hliníku prakticky nerozpustný, a proto není užíván u siliminů jako legující přísada. Naproti tomu hliník je rozpustný ve wolframu v množství do 2,2 % při teplotě 1302 °C. Fáze γ, δ a ε vyskytující se při teplotách 697, 871 a 1327 °C jsou produkty peritektických transformací. Velice rychlé tuhnutí siluminu v kovových formách podporuje nasycení pevného roztoku α-Al wolframem, proto byl výzkum prováděn na bázi siluminu 226 s přídavky wolframu v množství od 0,1 do 0,5 hm. %. Základní silumin o složení v hm. %: 8,940 Si; 0,870 Fe; 2,32 Cu; 0,230 Mn; 0,092 Ni; 0,978 Zn; 0,038 Ti; 0,032 Cr; 0,007 V; zbytek Al byl taven v 1,5t plynové peci, v peci rafinován pevnou přísadou Ecosal Al 113. V udržovací peci byl dolegován mateřskou slitinou AlW8 na požadovanou koncentraci finálního wolframu. Po rozpuštění mateřské slitiny byly na tlakovém stroji Idra 700S odlévány odlitky těles zaslepovacích clon o tloušťce 2 mm. Z odlitků byly odebrány vzorky podle standardu pro mechanické zkoušky tlakově litých slitin. Zároveň provedena DTA analýza, sestrojeny rovnovážné Al-W fázové diagramy a zjištěny nově vzniklé intermetalické fáze ve slitinách. Ve srovnání se základním siluminem se při zvyšujícím se přídavku wolframu zvětšuje ve struktuře počet nových fází jak v tlakově litých odlitcích, tak i v TDA vzorcích. Mikrostruktura sestává z tuhého roztoku α(Al), ternárního eutektika α + β + Al9Fe3Si2 a kvaternárního eutektika α + Al2Cu + AlSiCuFeMgMnNiW + β. Mechanické vlastnosti u základního si-

Z e z a h r a n i č n í c h č a s o p i s ů / B l a h o p ř e j e m e / U m ě l e c ké o d l i t k y

(Zkrácený překlad článku z Prace Institutu Odlewnictwa, 2015, č. 3, s. 3–14.)

Dosažení otěruvzdorných ocelí s nižší hmotností pomocí nitridace Achieving lightweight, wear resistant steels through nitriding S. Bartlett; S. Serino Texas State University, USA Vysoko manganové a hliníkové austenitické oceli jsou intenzivně zkoumány pro jejich možné aplikace ve zbrojním průmyslu a dopravní technice. Tyto oceli mají výjimečné kombinace vysoké pevnosti a houževnatosti s výbornou otěruvzdorností. S obsahem hliníku od 6 do 8,8 hm. % v oceli se snižuje její hmotnost od 10 do 15 % ve srovnání s kalenými chromovými a molybdenovými ocelemi, ale také se zhoršuje mechanické zpevňování tlakem a opotřebení otěrem. Otěruvzdornost však může být s nízkými náklady zlepšena nitridací v dusíkové atmosféře, kdy na výrobcích vznikne tvrdá povrchová vrstva nitridů hliníku AlN. Tato vrstva je mnohem tvrdší než vrstva při běžné nitridaci oceli. Vrstvy s nitridy hliníku dosahují tvrdosti až 25,6 GPa, kdežto vrstvy s Fe3N mají tvrdost poloviční (11,2–12,4 GPa).

Vliv obsahu hliníku a křemíku na kinetiku nitridačního procesu byl vyhodnocen pro tři oceli s hm. %: 0,9 C; 30,0 Mn; (6,0 –9,0) Al; (1,0 –1,6) Si; zbytek Fe a doprovodné prvky P, S a Cu. Tradiční nitridační procesy v plynu a solné lázni vytvářejí toxické dýmy a znečisťují prostředí. Nitridace plazmou je podstatně čistší a vyžaduje drahé investiční zařízení. Manganové oceli jsou v litém stavu křehké, v běžné praxi se tepelně zpracovávají při teplotách do 1100 °C. Toto zpracování by mohlo být prováděno v atmosféře dusíku zároveň se vznikem otěruvzdorné vrstvy nitridů a jen s nízkými přídavnými náklady. Nitridační zkoušky byly vedeny v rozmezí teplot 900–1100 °C pod 99,9 % čistém N2, před založením odlitků byla pec 20 min čištěna od zbytkového kyslíku. Ke stanovení morfologie a chemického složení vzniklých vrstev byla použita SEM mikroskopie s EDS spektroskopií. Hloubka vrstvy nitridů hliníku se zvětšuje s dobou a při teplotě 900 °C již dosahuje 170 až 230 µm pro oceli typu B a C. Při teplotách do 1100 °C a době nitridace 6 h vzniká vrstva nitridů až o tloušťce 550 µm. Nitridy hliníku precipitují a rostou jako destičky podél krystalografických směrů <111> v austenitu. Vysoce manganové a hliníkové oceli s nižší hmotností jsou pro svou otěruvzdornost a houževnatost používány v automobilovém průmyslu, pro pancéřování balistických raket, v důlním průmyslu pro drticí čelisti aj. Když ocel Fe-30Mn-9Al-0,9C s hustotou nižší o 15 % nahradila ocel SAE 8620 u článků bojového vozidla Bradley, bylo dosaženo snížení hmotnosti o cca 400 kg. (Zkrácený překlad článku z časopisu Modern Casting, 2015, č. 6, s. 28–31.) Zpracoval: prof. Ing. Karel Rusín, DrSc.

Blahopřejeme Congratulations

65 let Miroslav Herzán * 15. dubna 1951 Gratulujeme!

Umělecké odlitky Art castings

Dvojice bronzových lvů před Bránou Nejvyšší harmonie Vyrobeni za vlády císaře Čchien-lunga z dynastie Čching (1736–1795) Každý lev má výšku cca 2,4 m, délku 2,76 m a šířku 2 m Bránu Nejvyšší harmonie do Zakázaného města v Pekingu vždy střežil pár lvů – na východní straně samec a na západní samice. Lvi mají vlnitou hřívu a velice dobře vyvinuté svaly, takže vypadají opravdu impozantně. Každý z těchto lvů, včetně základny, byl vyroben jako jeden kus metodou vytavitelného vosku. (Zkrácený překlad z časopisu China Foundry, 2015, roč. 12, č. 4, s. A2–A3.)

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

141

Z E Z A H R A N I ČN Í CH Č A SO P I SŮ / B L A H O P Ř E J E M E / U M Ě L E C K É O D L I T K Y

luminu jsou: Rm = 185 MPa, Rp0,2 = 90 MPa, A = 2,4 %, tvrdost 118 HB. U testovaného siluminu byly hodnoty mechanických vlastností zvýšeny o 20 až 30 %. Slitina s 0,3 % W dosáhla: Rm = 222 MPa, Rp0,2 = 113 MPa, A = 3,2 %, tvrdost 122 HB. Celková produkce odlitků ze slitin Al dosáhla v roce 14 mil. t. Zájem o tyto slitiny je dán příznivými mechanickými a technologickými vlastnostmi, spojenými s relativně nízkými výrobními náklady. Siluminy jsou reprezentativními slévárenskými slitinami, nejčastěji odlévanými do kovových forem gravitačně nebo vysokým tlakem, příležitostně do pískových a keramických forem. Silumin 226 je typická slitina užívaná pro tlakové lití odlitků. Po zvýšení mechanických a plastických vlastností přídavkem 0,3–0,4 % W může být tato slitina využita při výrobě náročnějších odlitků.

D r a h o m í r a J a n o v á / F r a nt i š e k K a v i č k a / L i b o r P a nt ě l e j e v / Z d e n ě k S p o t z / B o h u m i l S e k a n i n a / K a r e l St r á n s k ý

Z historie From the history

K možnostem analýz polymetalických rud a drahých kovů ve Švařci a v okolí Štěpánova nad Svratkou Ing. Drahomíra Janová prof. Ing. František Kavička, CSc. doc . Ing. Lib or Pantě lejev, Ph. D. Ing. Zdeněk Spotz, Ph.D. Ing. Bohumil Sekanina, CSc. p rof. I n g . Kar e l St rán sk ý, D r S c .

Ú vo d Historii těžby rud neželezných kovů a drahých kovů stříbra a podle některých zpráv také zlata v povodí Svratky na Štěpánovsku od první poloviny 13. století až po r. 1784, kdy podle oficiálního úředního hlášení již nebyl v provozu žádný z nejstarších ani novějších dolů, můžeme rozdělit na tři hlavní údobí, z nichž každé mělo svůj společensko-historický i technologický charakter. První z nich se datuje k době vlády Václava I. (místně k počátku vlády pánů z Medlova), poslední k době vlády Josefa II. Průzkum těchto lokalit je dodnes velmi zajímavý a je v článku dokladován analýzou odebraných vzorků rudnin, jmenovitě metodikou poměrné semikvantitativní analýzy, speciálně vypracovanou pro tento účel.

Z HISTORIE

H i s t o r i c ké s h r n u t í Za první a nejstarší údobí je možno považovat otevření stříbrných a olovnato-stříbrných dolů v prostoru osad Koroužné a Švařec. První údobí je kromě toho spojeno s vybudováním hradu Zubštejna a s počátky panství pánů z Medlova, později zvaných z Pernštejna. Časově je snad jen mírně opožděno za rozvojem dolování v první a druhé polovině 13. století v západně ležícím horním revíru jihlavském a severozápadně se rozvíjejícím důlním revíru havlíčkobrodském. Počátky dolování jsou v okolí Švařce po právní stránce svázány se založením ženského kláštera v Tišnově (1233). Desátky, které klášteru z dolování stříbra tehdy právem náležely, nařídil u jihlavského horního soudu chránit markrabě Přemysl již listinou z roku 1238. Některé ze stříbrných dolů byly přímo v majetku dalšího ženského kláštera doubravnického, založeného v roce 1230, a jejich ochranu před rozpínající se šlechtou vyžadoval přímo král Václav I., který ji v roce 1248 přikázal purkrabímu královského hradu Veveří u Brna. V tomto údobí bylo dolování ve dnech 4. až 5. srpna 1328 zasaženo zemětřesením, které těžce postihlo důlní práce v celé rozsáhlé oblasti Jihlavska, Brodska, Žďárska i Pernštejnska. Závěr údobí je možno časově spojit s vybudováním hornické kaple zasvěcené Nejsvětější Trojici, o níž pochází první písemná zmínka z roku 1348 spojená se jménem moravského markraběte Karla Lucemburského (pozdějšího císaře Karla IV). Po útlumu dolování spojeném s husitskými válkami a spory mezi králem Jiřím z Poděbrad a králem Matyášem Korvínem lze pozorovat další úspěšný rozvoj místní těžby a zpracování rud neželezných kovů – mědi, zinku a cínu a také rud olovnato-stříbrných na

142

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

panství Viléma z Pernštejna († 1521), který zastával funkci nejvyššího královského hofmistra. Tento šlechtic vlastnil a provozoval doly ve Švařci, u Horního Čepí, v Rozseči u Kunštátu a další. Tehdy již bylo králem Vladislavem Jagelonským předepsáno kutnohorské horní právo a Vilém z Pernštejna patřil k nejbohatší šlechtě té doby. Jeho syn Jan z Pernštejna († 1548), nazývaný Bohatý, pokračoval cestou svého otce, avšak nebyl již tak úspěšný a za jeho vlády se pernštejnské panství začínalo dělit. Po jistou dobu měl Jan z Pernštejna ještě v zástavě hrabství Kladské, také s doly na stříbro v lokalitě Złoty Stok a rovněž právo razit vlastní mince. Později, za jeho syna Vojtěcha z Pernštejna († 1561), je již možno pozorovat silný útlum zdejšího dolování a za nástupců synů Vojtěcha z Pernštejna – Vratislava, Jana a Maxmiliána z Pernštejna – i rozpad celistvosti pernštejnského panství, včetně prodeje samotného hradu Pernštejna (1596), což je možno pokládat za závěr druhého úspěšného údobí zdejší těžební činnosti. Ten byl spojen kromě jiného se stavovským povstáním, švédskými válkami a zánikem rodu pánů z Pernštejna po meči. Po ukončení válek westfálským mírem v roce 1648 se dlouho neobjevil nikdo, kdo by válkou zničené doly rekonstruoval a znovu racionálně provozoval. Pokus hraběte Maxmiliána z Lichtenštejna-Kastelkornu směřující k obnovení kutacích prací v lokalitách, v nichž se v minulosti těžily olověné, stříbrné, měděné, zinkové a také železné rudy, se v roce 1657 podařilo uskutečnit pouze u těžby rud železných. Další, třetí období dolování začíná teprve v roce 1716, kdy české a moravské válkami poničené doly převzal do své správy Jan František Lauer a v zastoupení těžařské společnosti uzavřel s pernštejnskou vrchností vlastnící štěpánovské doly smlouvu o zásobování dolů dřevem, železem a jinými potřebami a také smlouvu o najímání horníků i s jejich rodinami. Práce postupně úspěšně pokračovaly otvírkami starých dolů a otevíráním a ražením dolů zcela nových. Rostoucí těžbu narušila sedmiletá válka po nastoupení císařovny Marie Terezie na trůn (1756–1763), která byla spojena se ztrátou Slezska a Kladska. K obnově a oživení dolů došlo až po vydání vládního nařízení (23. 2. 1765) o vyhledávání rudných ložisek a jejich otevírání. Opět byl obnoven průzkum starých dolů a v nich těžba měděných, olovnato-stříbrných a zinkových rud. Důlní práce byly s různým, avšak nevelkým úspěchem orientovány opět do oblasti obcí Koroužné, Švařec – šachty Cumberk, rozsáhlé lokality Havírna, dále v jižním směru k Borovci, kde jsou kromě jiných stop po dolování četné šachty a štoly, až ke Štěpánovu a k Hornímu Čepí. V úhrnu se však stávala těžba následkem těžených tehdy již chudých a málo ušlechtilých rud, z nich především rud měděných, a také kvůli potížím se zaplavováním dolů vodou, stále méně rentabilní a k 31. 3. 1773 byly všechny kutací práce ve štěpánovském horním revíru zastaveny. Z úředního hlášení z roku 1784 plyne, že tehdy již nebyl v provozu žádný z dřívějších starých ani nových dolů. Ojedinělé pokusy o otevření zdejších bývalých dolů, uskutečněné po tomto datu, včetně kutacích prací v letech první světové války, orientované především na měděné rudy, skončily neúspěšně. Historie dolování v blízkém okolí Švařce Důlní činnost ve Švařci a jeho blízkém okolí, na kterou je tento článek zaměřen, náleží k nejstarší fázi důlní činnosti ve štěpánovském horním revíru někdejšího pernštejnského panství. Příspěvek se opírá o regionální údaje, důsledný povrchový průzkum terénu, odběr vzorků rudnin z bývalých a dnes soustavně již zavážených šachtic a jejich obvalů a o vlastní analýzy rudnin s využitím běžných i speciálně vypracovaných analytických metod. Jeho základním cílem je přiblížit, kromě dávné historie kraje v okolí Bystřice nad Pernštejnem a Štěpánova, také nerostné bohatství, kterým tento kraj v minulosti oplýval, dále přiblížit jeho doposud v terénu těžbou zachované stopy a postupně i způsob hutnického zpracování tehdy vytěžených převážně již polymetalických rud. Při popisu švařecké lokality, která zahrnuje poměrně známé těžební pásmo

D r a h o m í r a J a n o v á / F r a nt i š e k K a v i č k a / L i b o r P a nt ě l e j e v / Z d e n ě k S p o t z / B o h u m i l S e k a n i n a / K a r e l St r á n s k ý

Obr. 3.

Obr. 2. Obr. 1.

Schéma důlní situace v blízkém okolí Švařce. Zpracováno s využitím podkladů v práci [2]

Kaple zasvěcená Nejsvětější Trojici postavená ještě za moravského markraběte Karla Lucemburského, pozdějšího císaře Karla IV.

Fe-Cu-Zn-Pb-Ag polymetalických rud v povodí řeky Svratky od obcí Koroužné, Švařec, Borovec až po Štěpánov nad Svratkou jsme se opírali o souborné práce, které v časovém sledu zveřejnili autoři Tenora [1] z pohledu vlastivědného, Polák [2] převážně z pohledu nerostného bohatství Bystřice nad Pernštejnem a Jurman [3] z pohledu dějin městečka Štěpánov a jeho podrobného místopisu. Doležel a Sadílek [4] uvádějí velmi detailní analýzu lokality Havírna východně od Borovce a severně od Štěpánova, doloženou také rozbory hutnických strusek, a Pařízek [5] přehledně shrnul v literatuře zpracovanou historii těžby kovů a dalšího nerostného bohatství na Žďársku. Těžba zlata, o které v [5] píše již Paprocký z Hlohol, byla na pernštejnském panství doložena prubířským listem z pernštejnského archivu (listem pod číslem 109 podle Jurmana [3]) s tím, že zlato vykazovala ruda těžená v šachtě Boží požehnání. Spíše se však předpokládá, že zlato se nachází ve zdejších rudách pouze ve stopách. Jurman [3] s odvoláním na staré rozbory stříbra v rudách (z roku 1678) uvádí obsahy 156 g Ag/t a v rudě z Korouženské štoly dokonce 312 g Ag/t. Později (roku 1768) tyto obsahy klesají na 250, 144 a 85 kg Ag/t. Aktuální průzkum hornin a rudnin v b l í z ké m o ko l í Šva ř c e Při průzkumu jsme se opírali o naše vlastní práce orientované na převážně zaniklé technologie výroby železa, zveřejněné v souhrnu ve dvou částech [6] a [7], které zahrnují širokou oblast Českomoravské i Drahanské vrchoviny. V některých hutnických lokalitách jsme se setkali s tím, že výrobě železa zde předcházelo, popřípadě současně probíhalo hutnické zpracování polymetalických rud, nejčastěji rud olovnato-stříbrných. Vzhledem k tomu, že bez železných nástrojů by mohly být dobývány a zpracovány rudy ostatních kovů jen obtížně, objevovaly se logicky v řadě lokalit a v jejich blízkém okolí nejen strusky typické pro zpracování rud jiných než železných (nejčastěji olovnato-stří-

Letecký snímek lokality Za kaplí (označeno písmenem K) a lokality Nad úpravnou vody s označením přibližné polohy slepé šachtice (označeno písmenem M), z níž byly odebrány vzorky k analýze minerálů a chemického složení

brných), ale také strusky provázející hutnické zpracování železných rud. Souběžná těžba a zpracování železných a polymetalických rud svědčí z hlediska současnosti o mezioborové, interdisciplinární činnosti. V další fázi byl orientační průzkum zaměřen na pásmo mezi obcemi Koroužné a Štěpánov nad Svratkou, v němž se nachází také vesnice Švařeč (obr. 1). Na jihovýchodním svahu údolní cesty směřující ze Švařce ke Čtyřem Dvorům dominuje již po dlouhá staletí (od doby moravského markraběte Karla Lucemburského) stavba kaple Nejsvětější Trojice (obr. 2). Kaple je písmenem K označena na leteckém snímku (obr. 3), na kterém je vidět rozlehlý areál úpravny vody ve Švařci, ležící severně od obce Švařec. Fotografie úpravny je i na obr. 4. Byla dostavena a do provozu postupně uvedena po r. 2000. Lokalita Za kaplí, která zde bude zmíněna, je na obr. 3 rozsáhlý svah od kaple vlevo (na mapce na obr. 1 vyznačena šrafováním) a lokalita Nad úpravnou vody je zalesněný svah za areálem (dle obr. 3), resp. nad areálem (dle obr. 4). Průzkum šachtic Za kaplí Průzkum pěti šachtic (stařin) v lokalitě Za kaplí (na obr. 3 vlevo od písmene K) překvapil před časem náš tým při analýze pěti vzorků odebraných z každé z těchto šachtic objevem jak stříbra (v množství 4,81 mg Ag/kg), tak i zlata (v množství 2,61 mg Au/kg). Souhrn všech prvků, včetně stříbra a zlata, nalezených v šachticích a analyzovaných metodou semikvantitativní poměrné analýzy (SPA), zobrazuje společný graf na obr. 5. Graf představuje vzestupně uspořádaný součet obsahu jednotlivých prvků vázaných na těžké akcesorické minerály. Lokální souhrnné množství zlata zde nebylo příliš vysoké (pouhých 2,61 g Au/t), avšak podnítilo náš tým k průzkumu a orientačním analýzám hornin a rudnin ze vzorků odebraných ve Švařci ze svahu Nad úpravnou vody. Zlato se může ve zdejších polymetalických rudách vskutku nacházet [8].

1000 100 10 1 0,1 0,01 0,001 U Th Pa Co Hf Bi Cu Gd Sm Pd Zr Pr Ba Ni Ti Au Cr Nd La Ag Na Ce P Mg K Mn Pb Al Ca Si O

S Fe Zn

celkový obsah prvků stanovený v rudnině šachtic (stařin) 1, 2, 3, 4, 5 ve Švařci trati Za kaplí

Obr. 4.

Úpravna vody ve Švařci

Obr. 5.

Celkový obsah prvků nalezený v šachticích (stařinách) 1 až 5 v trati Za kaplí

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

143

Z HISTORIE

obsah prvku v šachticích 1 až 5 [mg/kg]

10000

D r a h o m í r a J a n o v á / F r a nt i š e k K a v i č k a / L i b o r P a nt ě l e j e v / Z d e n ě k S p o t z / B o h u m i l S e k a n i n a / K a r e l St r á n s k ý

Chemické složení souboru všech osmi vzorků je uvedeno v tab. II, ze které plyne, vzorek č. že jde o polymetalické, převážně vyvřelé Chemické složení prostorová krystalový 8 analyzovaného grupa systém 1 2 3 4 5 6 7 horniny na bázi oxidů, s obsahem stříbra vrchol vzorku minerálu minerálu minerálu v rozmezí 0,12 až 0,56 hm. %, s nízkými obsah [hm. %] obsahy síry, olova, fosforu a také stěží SiO2 P3221 hexagonální 74 64 10 100 35 4 45 3 racionálně těžitelnými obsahy železa, mědi CaCO3 R-3c hexagonální 0 0 78 0 58 96 12 86 a zinku. Obsahy křemíku jsou velmi proCaMg(CO3)2 R-3h hexagonální 0 0 0 0 7 0 0 8 měnlivé od 3 do téměř 45 hm. %, obdobně KAlSi3O8 C12/m1 monoklinický 12 0 0 0 0 0 0 0 jako vápníku od 0,6 do téměř 41 hm. % NaAlSi3O8 C-1 monoklinický 14 36 0 0 0 0 0 3 ve vzorku č. 6 a ve vzorku č. 8, kde kalcit KMg3AlSi3O10(FOH)2 C12/m1 monoklinický 0 0 0 0 0 0 43 0 jako hornina dominuje. Vzhledem k tomu, Ca2(MgFe)5(OH/SiO11)2 C12/m1 monoklinický 0 0 12 0 0 0 0 0 že v měřené slepé šachtici byl nalezen velmi nízký obsah olova a nebyly detekovány plošnou méně citlivou rtg. spektrální mikroanalýzou žádné stopy zlata a pouze velmi nízký obsah Tab. II. Průměrné chemické složení vzorků odebraných ze šachtice stříbra, lze s velkou pravděpodobností soudit, že šachtice zvolená změřené pomocí GPS a vzorku z vrcholu nad úpravnou vody k odběru vzorků byla patrně pouze někdejší šachticí průzkumnou. [hm. %] Tab. I.

Fázová rentgenová difrakční analýza minerálů

vzorek č. Prvek

43,89 45,91 49,94 46,74 50,79 48,81 44,16

8 vrchol 50,26

37,63 36,19 12,53 44,84

9,94

3,6

22,18

2,99

0,24

0,43

0,13

0,69

0,18

0,12

0,23

0,69

0,35

0,00

0,11

0,00

0,57

0,12

0,29

0,40

0,35

0,56

0,27

0,56

0,53

24,14

0,45

29,01

40,5

6,64

40,88

3,80

3,51

0,94

1,45

1,11

1,04

3,01

1,26

0,75

0,44

0,28

0,32

0,52

0,20

0,21

0,17

1,08

0,14

0,36

0,40

0,00

1,10

1,22

7,80

0,83

4,6

2,16

10,12

1,53

5,06

6,00

1,45

1,78

1,57

1,18

6,36

0,88

2,34

2,50

0,59

0,40

0,77

0,48

4,86

0,32

0,92

1,85

0,65

0,40

0,28

0,06

0,86

0,50

0,22

0,20

0,24

0,38

0,27

0,35

0,39

0,35

0,29

0,38

0,23

0,30

0,08

0,17

0,34

0,00

0,20

0,17

0,22

0,14

0,21

0,00

0,39

0,30

0,22

0,37

0,19

0,38

0,08

0,00

0,61

0,08

0,21

0,14

0,15

0,28

0,00

suma

100

Z á vě r Článek shrnuje historii dolování v blízkém okolí obce Švařec a výsledky současného průzkumu vzorků z této významné oblasti důlních děl ležících na bývalém pernštejnském panství. O významnosti svědčí kaple ve Švařci, postavená v těžbě úspěšnými horníky již ve 14. století. Vzorky byly odebrány z lokalit Za kaplí a Nad úpravnou vody. Metoda poměrné semikvantitativní analýzy vzorků odebraných v lokalitě Za kaplí potvrdila i výskyt obou drahých kovů zlata i stříbra. Výsledky iniciovaly průzkum lokality Nad úpravnou vody a odběr vzorků. Tentokrát však volba šachtice k odběru nebyla tak úspěšná, protože potvrdila sice výskyt stříbra, nikoli však zlata. Patrně šlo o někdejší šachtici průzkumnou. Průzkum by měl dále pokračovat. Poděkování Tato práce byla realizována v rámci projektu č. LO1202, získaného za finanční podpory MŠMT v rámci programu NPU I. L i t e ra t u ra [1] [2]

Z HISTORIE

[3] Průzkum šachtic Nad úpravnou vody Lokalita Nad úpravnou vody (na obr. 3 pod písmenem M) i lokalita Za kaplí leží nedaleko sebe a je snadné přejít z jedné na druhou. Za úpravnou byly ve svahu nad ní od jeho úpatí směrem k jeho vrcholu nalezeny četné slepé šachtice nepravidelně rozmístěné. Jsou jak nezasuté, tak již zčásti zasuté a patrně vytěžené, sahají až téměř po vrchol svahu. Byl odebrán soubor sedmi vzorků (vzorky 1 až 7) hornin a rudnin ze šachtice zaměřené pomocí GPS (N 49° 31.450´, E 19° 20.952) a jeden vzorek přímo z vrcholu svahu (vzorek č. 8), aby byly stanoveny druhy minerálů a zjištěno jejich průměrné chemické složení. Celý soubor osmi odebraných vzorků měl velikost pěsti a sloužil jak k určení druhu minerálů, tak ke stanovení jejich průměrného chemického složení. Analýzy celého souboru osmi vzorků byly prováděny se záměrem nalézt mimo obsahu stříbra také stopy zlata, jako tomu bylo v trati Za kaplí (obr. 3). Metodou rentgenové difrakční fázové analýzy byly identifikovány minerály o základních vlastnostech (parametrech) seřazených v tab. I. Jde o minerály, které tvoří křemen SiO2, kalcit CaCO3, dolomit CaMg(CO3)2, ortoklas KalSi3O8, albit NaAlSi3O8, phlogopit KMg3AlSi3O10(F,OH)2 a sérii určených minerálů uzavírá aktinolit Ca2(MgFe)5(OH/SiO11)2.

144

S l é vá re ns t v í . L X I V . b ř eze n – d u b e n 2016 . 3 – 4

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

TENORA, J.: Vlastivěda moravská. Okres Bystřice nad Pernštejnem. Brno: Musejní spolek, 1907. POLÁK, A.: Nerostné bohatství Bystřicka. Brno: Krajské nakladatelství v Brně, 1960. 58 s. JURMAN, H.: Štěpánov nad Svratkou 1285–1985. Štěpánov nad Svratkou: MNV, 1984, 170 s. DOLEŽEL, J.; J. SADÍLEK: Středověký důlní komplex v trati Havírna u Štěpánova nad Svratkou. Mediaevalia Archaeologica 6. Příspěvek k dějinám těžby stříbra v oblasti severozápadní Moravy ve 13. a 14. století. Praha–Brno–Plzeň, 2004, s. 43–119. ISBN 80-86124-48-7. Příloha II. Analýza strusek z lokality Havírna, k.ú. Štěpánov nad Svratkou, provedená RNDr. Jarmilou Blažíkovou a prof. Ing, Karlem Stránským, DrSc., s. 118–119. PAŘÍZEK, J.: Dobývání nerostných surovin v okrese Žďár nad Sázavou a okolí. Listy Horáckého muzea, svazek 3. Nové Město na Moravě, 2000, 68 s. STRÁNSKÝ, K.; V. USTOHAL; A. REK; L STRÁNSKÝ: Železné hamry a hutě Českomoravské a Drahanské vrchoviny. Brno: VUT v Brně, 2003, 109 s. ISBN 80-214-2431-1. STRÁNSKÝ, K.; L. STRÁNSKÝ; D. JANOVÁ; A. BUCHAL: Železné hamry a hutě Českomoravské a Drahanské vrchoviny, II. část. Brno: VUT v Brně, 2009, 107 s. ISBN 978-80-214-5853-8, CD-ROM ISBN 978-80-214-5854-5. STRÁNSKÝ, K.; D. JANOVÁ; F. KAVIČKA; L. PANTĚLEJEV a kol.: K těžbě a zpracování stříbronosných a zlatonosných rud v Jílovém u Prahy a v některých vybraných lokalitách. Slévárenství, 2015, 63(7–8), 302–306. ISSN 0037-6825.

SPRÁVNÁ ROZHODNUTÍ !

SLÉVÁRENSTVÍ č. 3– 4/ 2016

3–4/2016

Přinášíme dlouhodobou záruku rentability

Odlitky ze slitin neželezných kovů

Foseco. Přidej se k nám.

Navštivte nás na veletrhu FOND-EX Brno, 3.10. – 7.10.2016