Témata
Reklama

Rheocasting otevírá nové možnosti tlakově litých odlitků

Požadavky automobilového průmyslu, jako úspora hmotnosti, zvyšování užitných vlastností a snižování nákladů vytvářejí na všechny výrobní technologie, tlakové lití nevyjímaje, tlak na zvýšení hodnot mechanických vlastností, eliminaci vnitřních vad a stabilitu procesu. Požadavkům na vyšší pevnost a tažnost jde tlakové lití vstříc především zaváděním nových sofistikovaných slitin. Tyto slitiny jsou ovšem výrazně dražší a navíc kladou vysoké požadavky jak na proces tavení, tak na vlastní proces lití, který se tak dostává na samotnou hranici stability v sériové výrobě.

Alternativu, která umožňuje zásadně zvýšit hodnoty mechanických vlastností a zaručit výbornou tlakotěsnost při zachování robustního procesu, představuje rheocasting, metoda technologie odlévání slitiny v polotuhém stavu. Tato inovativní technologie je od roku 2013 v provozu ve slévárně Kovolis Hedvikov, a. s.

Reklama
Reklama
Reklama

Tlakové lití

V tlakovém lití, což je nejvhodnější technologie pro odlévání velkých sérií ze slitin neželezných kovů, jsou dosažitelné mechanické vlastnosti výrazně omezenéy používanými slitinami, komplikacemi při provádění tepelného zpracování a vnitřní kvalitou odlitků. Tlakotěsnost je pak snížena vždy přítomnými mezidendritickými mikrostaženinami. Znamená to tedy nutnost hledat kompromisy mezi užitnými vlastnostmi dílu, hmotností, a cenou.

Porovnání mikrostruktur odlitků litých technologií tlakového lití a rheocasting

Technologie tlakového lití semisolid (tedy odlévání kovu v polotuhém stavu) nabízí v porovnání s klasickým tlakovým litím výrazně lepší mechanické vlastnosti a výbornou tlakotěsnost v porovnání s klasickým tlakovým litím, a otevírá tak konstruktérům nové možnosti konstrukce dílů s vyšší užitnou hodnotou a zároveň i nižší hmotností. Dále umožňuje odlévat tlakovým litím díly v současné době vyráběné tvářením či lité jinou metodou, což s sebou nese při vyšší sériovosti výrazné úspory.

Technologie lití semisolid

Technologie tlakového lití semisolid se zakládá na vývoji prováděném v sedmdesátých letech minulého století, kdy se ukázalo, že globulární zárodky tuhé fáze homogenně rozmístěné ve fázi tekuté tvoří kašovitou hmotu, jejíž zdánlivá viskozita a reologické vlastnosti umožňují kov bez problémů vstřikovat technologií tlakového lití. Do podoby použitelné pro sériovou výrobu se tato technologie dostala v devadesátých letech minulého století a má několik rozdílných metod. Ty lze obecně rozdělit podle způsobu získání polotuhého polotovaru na metodu thixocasting a rheocasting. Zatímco technologie thixocasting získává polotuhý polotovar ohřátím materiálu, který již musí mít globulární strukturu, technologie rheocasting nechává zchladnout tekutý kov.

Mikrostuktury materiálu litého technologií rheocasting

V minulosti byla rozšířena zejména technologie thixocasting. Ta je ovšem relativně nákladnou nákladnátechnologií, hlavně kvůli nutnosti používat speciální materiál a nemožnosti přetavovat vratný materiál. Technické omezení představuje omezený sortiment slitin a jejich dodavatelů, větší oxidace povrchu polotuhého polotovaru a komplikace spojené s nutností rovnoměrného prohřátí.

Možnost použití běžně dostupných slitin

Technologie rheocasting se ukazuje jako mnohem výhodnější kvůli možnosti použití běžně dostupných slitin a možnosti neomezeně přetavovat vratný materiál. Lze však odlévat i slitiny, které nejsou odlitelné technologií tlakového lití (především s nízkým obsahem železa), a dokonce i slitiny určené k tváření. Při volbě slitiny existuje pouze jedno omezení vyžadující co největší interval tuhnutí, resp. dvoufázové pásmo slitiny, což u slitin hliníku s křemíkem znamená podeutektické slitiny s obsahem křemíku pod cca 8 %.

Automatizované pracoviště Seed

Plnění formy probíhá plynule, díky malé rychlosti plnění a polotuhé konzistenci nedochází k víření a rozstřiku kovu. To znamená eliminaci rizika vzniku porezity pórozity způsobené uzavřeným vzduchem či jinými plyny. Protože se část objemových změn odehrává již před odlitím, a stahování je díky silnému naříznutí účinně kompenzováno dotlakem, odlitek obsahuje také výrazně méně staženinové porezitypórozity.

Díky nízkému obsahu porezity pórozity lze odlitky komplexně tepelně zpracovávat pro dosažení výborné meze kluzu a meze pevnosti, navíc díky globulární struktuře se lze dosahuje dosáhnout vysoké tažnosti i bez tepelného zpracování. Pro srovnání - – zatímco u klasického tlakového lití se pohybuje tažnost běžně odlévaných slitin kolem 1 % (nNejčastěji používaná slitina pro tlakové lití EN AC-AlSi9Cu3(Fe) má v litém stavu dle normy mez pevnosti 240 MPa, mez kluzu 140 MPa a tažnost do 1 %), u lití semisolid je to kolem 10 % i více.

Jemná globulární struktura a nízký obsah porezity pórozity zaručují také výbornou tlakotěsnost i bez impregnace.

Životnost formy

Nízká plnící rychlost a nízká licí teplota polotuhého kovu přináší další velikou výhodu, a to je vyšší životnost formy, podle zkušeností cca zhruba dvojnásobně. To znamená velikou úsporu v nákladech na nářadí, což je stále více diskutovaný problém mezi slévárnami a jejich zákazníky.

Tři hlavní kroky metody Seed

První dvě plně automatizovaná pracoviště technologie rheocasting ve střední Evropě bylay v minulém roce instalovánay ve slévárně Kovolis Hedvikov a.s. Nyní probíhají mechanické zkoušky prvních prototypů dílů vyvinutých vlastním vývojem Kovolis Hedvikov a.s., na kterých se díky vyšším mechanickým vlastnostem podařilo dosáhnout úspory hmotnosti 33 % při splnění stejných požadavků na funkci a mechanickou odolnost.

Technologie Seed

Jedná se o technologiiTechnologie Seed, vyvinutouá firmou Alcan., Tato technologie dává poskytuje jedny z nejlepších výsledků mezi ostatními technologiemi rheocasting –, podíl tuhé fáze se zde pohybuje nad 50 %. Zatímco většina metod rheocasting se zakládá na chladnutí a tuhnutí taveniny za současného míchání buď elektromagnetickým polem či mechanicky, metoda Seed SEED využívá pohyb celého kelímku, což je příznivější s ohledem na tvorbu oxidů a stabilitu procesu.
Metoda Seed SEED zahrnuje tři hlavní kroky: přelití taveniny z udržovací pece do speciálního kelímku, odebrání tepla tavenině kelímkem za excentrického pohybu kelímku a vytlačení polotuhého polotvaru z kelímku do komory licího stroje. Následuje proces samotného lití, kdy je kov vtlačen do formy pístem, podobně jako u klasického tlakového lití. Po každém cyklu následuje automatické chlazení a ošetření kelímku.


Pro zvětšení klikněte na tabulku

Technologie semisolid přináší i specifické požadavky na konstrukci vtokových soustav, částečně i samotných odlitků. Vtokové naříznutí má výrazně větší průřez, protože zvýšení rychlosti v naříznutí zde není žádoucí, zavtokování a geometrie dílu by mělo umožnit usměrněné tuhnutí a tedy účinné dosazování kovu při dotlaku.

Technologie rheocasting najde uplatnění především v automobilovém průmyslu v aplikacích, jako jsou uchycení motoru, součásti náprav, brzdové válce a třmeny, hydraulické a pneumatické díly a další.

Ing. Vlastimil Bryksí

Kovolis Hedvikov
v.bryksi@kovolis-hedvikov.cz
www.kovolis-hedvikov.cz

Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 140117
Datum: 12. 02. 2014
Rubrika: Trendy / Slévárenství
Autor:
Firmy
Související články
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.

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.

Z manažera vlastníkem

V době recese koupila Olga Kupec od německého majitele slévárenský provoz a už více než 10 let jede její firma na plné obrátky. Tato přemýšlivá a empatická dáma dokázala svým přístupem ke klientům a kolegům vybudovat v českoněmeckém pohraničí prosperující firmu, která nemá nouzi, ani o zakázky, ani o zaměstnance.

Související články
Fórum strategického manažera v deseti zastaveních, Luboš Malý, Brück AM

V novém seriálu chceme oslovovat naše top manažery a hledat u nich tajemství jejich úspěchu, jež by mohlo být inspirací pro ostatní, kteří se na podobnou dráhu vydávají či již po ní jdou. Strategie prvního kroku často bývá přelomová – iniciuje další, následující kroky, rozhoduje a ovlivňuje činy budoucí a v žádném případě ji nelze podcenit.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Inovativní firma roku 2014: VÚHŽ

Soutěž Česká inovace vyhlásila nejlepší tuzemské inovace roku 2014. Jednou ze tří společností oceněných v kategorii Inovativní firma je VÚHŽ, a. s., (původně Výzkumný ústav hutnictví železa) za digitální hladinoměr určený pro hutní provozy (kontilití), kde je pro výrobu kvalitních ocelí potřeba zajistit ustálenou výšku hladiny tekuté oceli v krystalizátoru.

Návrhy systému ostřiku okují

V minulém vydání jsme vám představili princip využívání inovačních voucherů, které nabízí Jihomoravské inovační centrum (JIC) na podporu spolupráce podnikatelů a vědců. Nyní vám představujeme další úspěšné využití voucherů olomouckou firmou Hydrosystém, která s pomocí Energetického ústavu FAST VUT v Brně pracovala na stanovení časových konstant při vysokotlakém odstraňování okují.

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.

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.

Unikátní technologie 3D tisku písku

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

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.

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.

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.

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