Témata
Reklama

Průmyslové opravy odlitků impregnováním a tmelením

Výrobci odlitků, obráběcích strojů, automobilových součástí i montážních celků provádějí běžné opravy a renovace nejčastěji opravným svařováním. Opravné svařování u některých materiálů je však velmi obtížné, obzvláště u některých typů slévárenských vad. Jsou to hlavně vady typu ředin, drobných plynových bublin a povrchových vměstků.

Prudkým rozvojem chemického průmyslu se v posledních desetiletích začaly ve světě používat jak při výrobě, tak i při údržbě a generálních opravách spolehlivé systémy tmelů a lepidel, kde se využívá vhodných vlastností epoxidových a polyuretanových polymerů v kombinaci s různými kovovými prášky, případně i s keramickými částicemi.
Tento příspěvek pojednává hlavně o opravách odlitků z různých materiálů, u kterých se často mohou vyskytovat netěsnosti, jejichž podstata spočívá v tuhnutí slévárenských slitin. Popsané opravy utěsňováním lze použít i při výskytu netěsností u svařovaných konstrukcí, netěsností vzniklých při opotřebení, vlivem provozu atd. Pro doplnění jsou uvedeny statistické údaje o výrobě odlitků v ČR v letech 2003 a 2004, viz tabulka.
V ČR je výroba odlitků z litiny s kuličkovým grafitem (LKG) a ze slitin hliníku kvalitativně srovnatelná s jinými státy. Přesto je však struktura výroby odlitků podle druhu použitého materiálu z hlediska vyspělých států stále nevýhodná. Je nutné vzít v úvahu poměr mezi výrobou odlitků z litiny s kuličkovým grafitem k litině s lupínkovým grafitem (LLG) a poměr mezi výrobou odlitků z LKG a odlitků z lité oceli.
Ve většině evropských vyspělých zemí je poměr výroby odlitků následující:
  • LKG : LLG = 1 : 1, výjimečně 1 : 2
  • LKG : ocelové odlitky = 5 : 1, často ale i 10 : 1
  • V České republice je naproti tomu dosahováno poměrů zcela obrácených:
  • LKG : LLG = 1 : 5,9
  • LKG : ocelové odlitky = 1 : 2
  • Za průmyslově vyspělé jsou považovány ty země, ve kterých je přibližně shodná výroba odlitků z LKG a z LLG. Naprosto se však považuje za správné, když výroba odlitků z LKG několikanásobně převažuje výrobu ocelových odlitků. Ocelové odlitky jsou totiž považovány za energeticky značně náročné s omezeným okruhem použití. Ocelové odlitky se používají především pro svou dobrou svařitelnost jako součást svařovaných konstrukcí. Velké množství ocelových odlitků jsou odlitky ze speciálních legovaných ocelí.
    ČR je se svou asi poloviční výrobou odlitků z LKG ve srovnání s ocelovými odlitky ve světě naprostou výjimkou. Je však nutno zdůraznit, že výroba ocelových odlitků má u nás dlouholetou tradici. Je to dáno tradičním zaměřením na těžký průmysl, na dodávky průmyslových celků a investic, významným hutnictvím, zaměřením na jadernou techniku atd. Ve všech těchto oborech je velká potřeba ocelových snadno svařitelných odlitků.
    Reklama
    Reklama
    Reklama

    Tuhnutí odlitků

    Po odlití kovu do formy probíhají různé fyzikální pochody, které ovlivňují vnitřní jakost odlitků. Příčinou je smršťování kovu při plynulém poklesu teploty po odlití. Smršťování má zásadní vliv na rozměry a vnitřní jakost odlitků, což je často spojeno s tvorbou
    ředin a staženin.Dochází k objemovým změnám, které probíhají ve třech fázích: smršťování v tekutém stavu, smršťování v intervalu tuhnutí a změny v tuhém stavu.
    U běžných litých ocelí, slitin hliníku a slitin mědi je průběh smršťování ovlivňován vylučováním tuhých fází, což značně ovlivňuje celkovou zdravost odlitků.
    Účelem tohoto sdělení není popisovat průběh smršťování různých slévárenských slitin, nýbrž posoudit jeho výsledky, tj. výskyt ředin a staženin a možnost jejich oprav.
    Běžné uhlíkové oceli patří do slitin s dvoufázovým pásmem, tzv. pásmem tuhnutí, které se nachází v rovnovážném stavu přibližně mezi likvidem a solidem. Odlitky při usměrněném tuhnutí tuhnou tak, že místa nejvíce vzdálená od nálitků tuhnou nejdříve, a tuhnutí pak plynule pokračuje k místům s největším objemem, která ztuhnou poslední, a jsou proto opatřena dosazovacími nálitky. V nálitku pak vznikne soustředěná staženina, odlitek je zdravý a bez ředin. V izolovaných tepelných uzlech je pak nutné provést určité technologické zásahy tak, aby zde nevznikly řediny a staženiny. Tato opatření jsou často však nedostatečná a odlitek pak po opracování vykazuje při tlakování netěsnosti právě v důsledku výskytu ředin.
    Odlitky z LLG mají vlivem vylučování grafitu a grafitické expanze podstatně menší sklon ke tvorbě ředin a staženin než odlitky ocelové. Odlitky z LKG patří rovněž mezi stahující slitiny.
    Stahování je však odlišné jak od lité oceli, tak od LLG. Vznik ředin a staženin u odlitků z LKG úplně vysvětlen není, je však známo, že tento materiál tvoří často řediny v tepelných uzlech a tlustých stěnách.
    Slitiny hliníku typu AlSi, které známe pod názvem siluminy, patří rovněž mezi stahující slitiny, často tvoří řediny podle obsahu Si. Zde nastávají další komplikace - a sice častý výskyt velmi malých bublinek, které kromě ředin mohou způsobit netěsnosti. U slitin mědi lze velmi zjednodušeně tvrdit, že odlitky z mosazi mají sklon spíše k tvorbě soustředěných staženin. Běžné mosazi s 30 - 40 % zinku tvoří svou strukturou homogenní tuhý roztok. Úzký interval tuhnutí dává ze slévárenského hlediska mosazím lepší slévatelnost a objemové smrštění při malém sklonu k tvorbě ředin. Velký je však sklon k tvorbě klasických soustředěných staženin. U běžných bronzů s 5, 10 a 12 % cínu má značný rozdíl teplot solidu a likvidu nepříznivý vliv na zabíhavost a je příčinou velké náchylnosti těchto slitin k tvorbě ředin a mikrostaženin.

    Možnosti oprav netěsností způsobených ředinami a staženinami

    Při výskytu ředin a mikrostaženin v litinových (LLG a LKG), hliníkových a bronzových odlitcích je možno po opracování odlitků použít k utěsnění tzv. kapilární metodu s využitím výrobku Diamant Dichtol, který byl vyvinut již počátkem roku 1960, pro impregnování nejen celkové, ale i místní. Na základě vynikajících kapilárních vlastností vniká tento přípravek hluboko do nejjemnějších ředin bez použití vakua nebo tlaku a po krátké době dojde k jeho vytvrzení za pokojové teploty.
    Dichtol je nízkoviskózní a bezbarvý, připravený k okamžitému použití. Aplikace se provádí máčením, nanášením štětcem nebo stříkáním na suchý a čistý povrch bez dalších pomocných
    prostředků, energie nebo demontáže a přepravy. Dichtol impregnuje přímo na místě dutinky od 0 do 0,1 mm. Dichtol Makro pak asi od 0,1 do 0,5 mm. Výrobek je průmyslově používán v celém světě ke spolehlivému rychlému a výhodnému impregnování odlitků z různých slitin kovů a je vhodný pro rozsah pracovních teplot od - 40 °C do 15 000 °C.
    Velmi často dochází ke vzniku ředin a mikrostaženin u odlitků ze slitin hliníku typu AlSi. Zvláště při současném výskytu i nepatrných bublinek plynu dochází k vyřazení odlitků po tlakových zkouškách.
    Některé odlitky mohou mít výskyt ředin a mikroředin, které se objeví většinou po opracování ve zvlášť velkém rozsahu. Pak je možno provést ponoření odlitku do impregnačního prostřed-ku. Aby se tohoto prostředku co nejvíce ušetřilo, je vhodné použít nádobu podobného tvaru, jako má odlitek.
    V úvodu bylo řečeno, že se u odlitků z běžné uhlíkové oceli a rovněž z mosazi často vytvářejí v tepelných uzlech staženiny, které jsou po obrobení na povrchu. Pod soustředěnou staženinou se vyskytuje i pásmo ředin a mikrostaženin. Staženiny lze opravit špachtlováním tmelem Plasticmetall s přídavkem kovového prášku podle druhu materiálu opravovaného odlitku. Po zatvrdnutí tmelu se doporučuje provést opracování této opracované a přídavkem zajištěné plochy a okolí natřít Dichtolem pro utěsnění případných ředin v okolí opravovaného místa.

    ¦¦¦

    Řediny a staženiny jsou jedny z nejčastěji se vyskytujících vad u odlitků. Tyto vady patří většinou mezi vady vnitřní, které způsobují, že pak odlitky nevyhovují při tlakových a provozních zkouškách a odlitky nelze použít v běžném provozu. Vady lze u některých druhů materiálů velmi obtížně opravit svařováním, většinou však bez úspěchu.
    Použití jednosložkového impregnačního přípravku Dichtol zaručuje funkčnost odlitku. Zvlášť velkou výhodou tohoto přípravku je jeho použití na povrchu dílů i záruka, že lze použít běžné povrchové úpravy podle příslušných technických a obchodních předpisů.
    Robert Keiner
    Doc. Ing. Antonín Mores, CSc.
    060443
    Diamant Servis
    diamant-servis@razdva.cz
    Literatura:
    1) Svaz sléváren České republiky, statistické údaje o výrobě odlitků v ČR a v Evropě. Brno
    2004.
    2) Statistik der Welt- Gussproduktion - 2003, Giesserei - Rundschau 52. 2005, č. 3/4.
    3) Keiner R., Mores A.: Oprava ředin a staženin v odlitcích utěsňováním. Slévárenství
    10/2005, str. 488 - 489.
    4) Podklady firmy DIAMANT Slovakia.
    Reklama
    Vydání #4
    Kód článku: 60443
    Datum: 12. 04. 2006
    Rubrika: Trendy / Slévárenství
    Autor:
    Firmy
    Související články
    Technologie pro zpracování druhotného odpadu

    Tváří v tvář současným náročným ekonomickým podmínkám závody na zpracování hliníku napříč celou Evropou hledají lepší a efektivnější způsoby, jak zpracovat druhotný kovový odpad. Z finančního hlediska je to logické, ale přináší to kromě zajímavých možností také komplikace.

    Odlitek nebo výkovek - vždy perfektně tryskaný

    Rozmanitost slévárenských a kovárenských technologií vyrábějících díly nezná mezí. U výkovků a odlitků jsou nepostradatelnými pracovními procesy odstranění okují, písku a jader a tryskání pro sjednocení povrchu. Zvláště pro tyto průmyslové účely byly vyvinuty různé koncepty tryskacích zařízení na míru – včetně automatizace.

    Slévárna navýší kapacitu výroby

    Uplynulý rok 2015 byl ve slévárně Kovosvitu MAS obdobím řady důležitých změn a rozhodnutí.

    Související články
    Slévárna, která exportuje také na západní trhy

    Díky téměř stomilionové investici a včasné diverzifikaci výroby jsou nyní pro slévárnu Kovosvitu MAS hlavními exportními partnery Německo, Švýcarsko a Anglie.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    Dispečink na telefonu v dlani jedné ruky

    Až čtyřicet pět procent z celkových nákladů na provoz slévárny tvoří spotřebovaná energie. Řešení, které umožňuje efektivně nastavovat využití energie v reálném čase podle potřeby jednotlivých zakázek, tak uspoří deset až patnáct procent její celkové spotřeby.

    Přesně lité odlitky ze superslitin na bázi niklu a kobaltu

    Článek se ve stručnosti zabývá historií slévárny v První brněnské strojírně ve Velké Bíteši, výrobním programem a užívanými materiály. Rovněž je uveden přehled výrobního zařízení pořízeného v rámci čtyř inovačních programů. Je zde i zmínka o úzké spolupráci s výzkumnými ústavy a vysokými školami.

    Keramická jádra v technologii lití hliníkových slitin na vytavitelný model

    Používání keramických jader pro odlitky lité na vytavitelný model je běžná praxe u odlitků ze superslitin a ocelí, zvláště pak u odlitků pro náročné aplikace v leteckém a energetickém průmyslu. Tato jádra jsou vyráběna technologií vstřikolisování směsi keramických komponent a vosků do kovových forem. Jádra se následně pálí v zásypu v keramických pouzdrech. Během výpalu dochází k vyhořívání vosku a ke vzniku keramické vazby.

    Unikátní technologie 3D tisku písku

    3D tisk písku neboli sandprint je technologie, která byla vyvinuta primárně pro výrobu pískových forem pro odlévání kovů.

    Automatické formování

    V polovině šedesátých let byl na výstavě GIFA v Německu poprvé vystaven průkopnický vertikální formovací stroj, schopný vyrábět daleko více vysoce kvalitních pískových forem za hodinu než do té doby výhradně používané tradiční horizontální stroje, a to při mnohem nižší spotřebě energie a v mnohem menším prostoru. Tehdy byl položen základ stroje, který dodnes představuje vysoké průmyslové standardy v kvalitě, přesnosti, rychlosti a efektivitě nákladů.

    Optimalizace výroby těžkých kovářských ingotů

    Těžké kovářské ingoty jsou využívány zejména v těžkém strojírenství, např. pro výrobu zalomených klikových hřídelí pro lodní motory či speciálních dílů pro energetiku – jak pro klasickou, tak i jadernou (turbíny, výměníky, parogenerátory). Výroba těžkých kovářských ingotů je doprovázena výskytem segregací jednotlivých prvků ve struktuře oceli, které způsobují anizotropii mechanických vlastností. Ovšem v případě těchto strojírenských komponent musejí být tyto součásti prakticky bez vad, aby splnily nejnáročnější požadavky.

    Vysoce přesné odlitky pro energetiku

    V dnešní době je kladen důraz na dodávky přesných odlitků vyráběných metodou vytavitelného modelu, u kterých nebude nutné provádět již další operace obrábění. Za posledních pět až sedm let se požadavky na relativní přesnost odlitků zvedly několikanásobně.

    Nové trendy v technologii výroby slévárenských forem

    V současné době stojíme na historickém prahu změny jednoho z fundamentů slévárenské výroby, protože technologicky jsme schopni vyrábět odlitky bez nutnosti zhotovit modelové zařízení a každý odlitek tedy vyrobit jako originál.

    Kombinace technologií slévání a 3D tisku

    Aditivní technologie přinášejí do oboru slévárenství nový pohled na věc a výrazně ovlivňují nejen proces výroby odlitků, ale i myšlení pracovníků ve slévárnách. Aditivní výroba zásadním způsobem mění zavedené pracovní postupy, systémy práce s výrobní dokumentací, technickou přípravu výroby a technologii výroby odlitků. Mění také možnosti konstrukce odlitků včetně jejich tvarové náročnosti. Proto můžeme bez přehánění tvrdit, že celou slévárnu a její postup výroby odlitků lze vměstnat do jednoho stroje - 3D tiskárny na kovy.

    Budoucnost nástrojových materiálů bez kritických kovů

    V současné době jsou nejrozšířenějšími nástrojovými materiály slinuté karbidy a nástrojové oceli. Slinuté karbidy, tedy cermety tvořené vysokým podílem karbidů, převážně karbidu wolframu, a dále TiC, TaC a NbC, a kobaltem jako pojivem jsou využívány především pro výrobu výměnných břitových destiček pro strojní obrábění, případně vrtáků do zdiva a betonu. Díky výborné otěruvzdornosti a velmi dobré lomové houževnatosti jsou v poslední době tyto materiály využívány pro různé aplikace, jako je obrábění ocelí, litin i neželezných kovů.

    Reklama
    Předplatné MM

    Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

    Proč jsme nejlepší?

    • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
    • Vysoký podíl redakčního obsahu
    • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

    a mnoho dalších benefitů.

    ... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

        Předplatit