DISKUSE VÝSLEDKŮ

Hlavním cílem této práce bylo získání nových poznatků v oblasti rozměrové stability tlakově litých odlitků deskovitého tvaru v závislosti na vybraných licích parametrech.

Technologie vysokotlakého lití je velmi složitý proces, který je ovlivňován mnoha činiteli působícími na kvalitu odlitků. Na rozměrovou přesnost odlitků mají vliv jednak technologické (licí) parametry a také vlastní konstrukce formy. V tomto experimentu nebyl sledován vliv konstrukce formy, ale pouze vliv licích parametrů.

Diplomová práce je rozdělená na dvě základní části. V první části je podán ucelený pohled na technologii tlakového lití se zaměřením na vlivy ovlivňující rozměrovou stabilitu tlakových odlitků a v druhé části práce bylo provedeno naplánování experimentů včetně jeho provedení a vyhodnocení.

Na základě rozboru sledované problematiky lze konstatovat, že se jedná o velice komplikovaný proces jak z hlediska teoretického tak i z hlediska praktického.

Z tohoto důvodu byl pro experiment vybrán geometricky jednoduchý odlitek deskovitého tvaru a byly hodnoceny pouze rozměry ve směru osy z, v jejímž směru docházelo k volnému smršťování.

Aby se zamezilo případnému vlivu chemického složení taveniny, byly všechny odlitky odlity z jedné tavby.

Sledované parametry (teplota odlévané taveniny, teplota formy, rychlost plnění dutiny formy, doba tuhnutí odlitku) a jejich rozsahy byly vybrány jednak s ohledem na možnosti daného pracoviště a jednak s ohledem na kvalitu odlitků.

Aby byly zjištěné rozdíly rozměrů markantnější, bylo by výhodnější použít větší

rozsahy sledovaných licích parametrů, což ovšem nebylo z kvalitativního hlediska

možné. Příliš vysoká teplota taveniny zvyšuje nebezpečí jejího naplynění a přináší

zvýšené náklady. Příliš nízká teplota naopak vede k nedolití odlitků a k výskytu

studených spojů. Dlouhodobě udržovat formu na vysoké teplotě je energeticky

náročné (pokud termoregulační zařízení je vůbec schopno tuto teplotu dosáhnout),

naopak nízká teplota formy vede k nedolití odlitků, k výskytu studených spojů a

může být i příčinou zvýšené porezity odlitku v důsledku nedokonalého odpaření

separačního prostředku z líce formy. Vysoká hodnota rychlosti plnění dutiny formy

nízká hodnota rychlosti vede k nedolití odlitků. Rostoucí doba tuhnutí odlitku ve formě prodlužuje licí cyklus a zvyšuje pnutí v tuhnoucím odlitku, naopak krátká doba tuhnutí může vést k deformaci odlitku při jeho vyhození z dutiny formy.

Z důvodu složitosti a časové náročnosti prováděného experimentu byl experiment naplánován metodou centrální kompozice. Tato metoda nám umožnila stanovit nejmenší počet experimentů pro námi sledované parametry, viz kap.

3.1.1.

Pro experiment bylo důležité udržovat zvolené parametry na předepsaných hodnotách. Nastavené parametry kolísají v určitých mezích, a proto rozsahy sledovaných parametrů byly voleny tak, aby se nepřekrývaly. Z důvodu eliminace kolísání licích parametrů, bylo vždy pro každou skupinu licích parametrů odlito 10 odlitků a při hodnocení byla uvažována jejich průměrná hodnota.

Dosažení a udržení nastavených licích parametrů bylo bezproblémové a jejich kolísání se většinou pohybovalo v mezích přesnosti použitého zařízení.

Jediný problém se vyskytl při nastavení licích parametrů č.20, kdy teplota formy, resp. vratná teplota temperančního média, měla být nastavena na 200°C. Vratnou teplotu temperančního média nebylo možné na této hodnotě udržet, pohybovala se v rozmezí od 190ºC do 200ºC. To mohlo být způsobeno buď závadou na termoregulačním zařízení THERMOBIEHL, které však při nastavování nižších teplot pracovalo bez problémů, nebo příliš vysokou požadovanou teplotou, které termoregulační zařízení nebylo schopno dosáhnout a dlouhodobě udržet.

Během experimentu byla snaha udržovat ostatní činitele ovlivňující kvalitu odlitku neměnné. Z tohoto důvodu byl použit tlakový licí stroj s automatický deformaci odlitku v průběhu výroby a tím i ke zkreslení výsledků experimentu.

Vliv velikosti dotlaku na rozměrovou přesnost odlitků nebyl sledován, protože použitý tlakový licí stroj CLH 400.03 neumožňuje přesné řízení dotlaku v pěti hladinách. Je zde možné pouze nastavit multiplikaci 1, 2 nebo 3. Řízení dotlaku ve více hladinách by bylo možné pouze přesným řízením dusíku N

v akumulátoru tlakového stroje, což nebylo v provozních podmínkách možné.

Vyšší hodnoty použitého dotlaku by také pravděpodobně vedly k prostřiku taveniny do dělící roviny formy, jelikož by byla překročena uzavírací síla tlakového

licího stroje.

Měření odlitků (z-souřadnice) probíhalo automaticky na souřadnicovém měřícím přístroji LH 65 firmy Wenzel v klimatizované místnosti podle sestaveného programu. Přesnost měření by mohla být ovlivněna jednak stabilitou teploty vzduchu v měřící místnosti, jednak rozdílem teplot odlitků a teploty prostředí a jednak i časovou prodlevou mezi měřením jednotlivých odlitků (založení a změření jednoho odlitku trvalo cca 4 minuty). Pro snadnější a rychlejší měření byl měřený odlitek umístěn do přípravku na pracovním stole měřícího přístroje. Dalším důležitým faktorem byla správná kalibrace měřící sondy pomocí kalibrační koule.

Před samotným měřením byla zjišťována způsobilost měření měřícího zařízení.

Ukázalo se, že vyhodnocení naměřených hodnot je velmi složité, proto bylo provedeno v několika krocích. Jak již bylo uvedeno v kap. 3.5, pro vyhodnocení experimentu bylo použito tzv. hodnocení způsobilosti procesu pomocí indexu způsobilosti c

. Pro zjištění zda je vliv licích parametrů a vliv polohy měřených bodů na hodnotu indexu způsobilosti c

statisticky významný, byly vybrány měřené body na sobě nezávislé (tzn. pozice 4_1; 4_2; 4_3; 4_4; 4_5 ). Tyto body jsou závislé pouze na bodech 1, 2, 3, 4, na jejichž základě bylo provedeno vyrovnání součásti na měřícím stole. Hodnoty indexu způsobilosti c

těchto nezávislých bodů byly podrobeny analýze rozptylu pro dvojné třídění, viz tab. 3.10. Na základě této analýzy bylo zjištěno, že vliv jak licích parametrů tak i polohy měřených bodů na hodnoty indexu způsobilosti c

je statisticky významný.

Dále se ukázalo, že určení optimálních licích parametrů pro zajištění rozměrové stability použitého odlitku je složité. Způsob vyhodnocení má významný vliv na pořadí jednotlivých skupin licích parametrů. Pro stanovení nejoptimálnějších parametrů bylo použito pořadí dle mediánu. Hodnocení pomocí mediánu bylo zvoleno proto, že na rozdíl od průměrné hodnoty není medián ovlivněn extrémními hodnotami vyskytujícími se v měření.

Na základě tohoto hodnocení bylo zjištěno, že nejoptimálnějšími licími

parametry pro použitý odlitek jsou licí parametry č. 20. Tyto parametry nebyly

vybrány pro korekci tlakové licí formy ze dvou důvodů.

Termoregulační zařízení by muselo pracovat na samé hranici svých možností, což by mohlo při sériové výrobě vést k nestabilitě nastaveného parametru;

Nastavená vysoká teplota by zbytečně zvyšovala náklady na výrobu odlitků.

Proto byly vybrány licí parametry druhé v pořadí, tj. parametry č. 22. U těchto licích parametrů nedocházelo v procesu lití k odchylkám vyšším než je přesnost používaných zařízení a tudíž tyto parametry budou moci být nastaveny a udržovány bez jakýchkoliv problémů.

Pro tyto parametry, tj. teplota lití 690ºC, teplota formy 150ºC, rychlost plnění 2.fáze 3,1m.s

a doba tuhnutí 7s, bude provedena úprava tlakové licí formy tak, aby odlitky odpovídaly rozměrovým požadavkům zákazníka. Jednotlivé měřené body na odlitku, resp. odpovídající body na tlakové licí formě projdou korekcí, viz kap. 3.5.1.

Korekci jednotlivých bodů lze rozdělit do dvou skupin. V první skupině leží body 2_2; 2_3; 3_3; 3_5; 3_6; 3_8; 3_9; 4_2; 4_3; 4_4; 7_1; 7_2; 7_3; 7_9; 7_10, které lze snadno korigovat broušením (přeleštěním) tlakové licí formy v daném místě. V druhé skupině jsou body 3_1; 4_2; 4_4, u kterých již na formě chybí materiál. To znamená, že líc tlakové licí formy musí být v těchto místech navařen a následně opracován.

Pro predikci případných slévárenských vad byl pro vybrané licí parametry proveden simulační výpočet plnění a tuhnutí odlitku pomocí software MAGMA.

Výsledky simulačního výpočtu ukazují, že odlitky odlité se zvolenými licími parametry by měly splňovat kvalitativní požadavky zákazníka.

Na závěr lze konstatovat, že jakékoliv zkonkretizování výsledků tohoto experimentu je velmi obtížné. Dá se předpokládat, že rozměrová stabilita je ovlivněna nejen licími parametry, ale i samotnou geometrií odlitku a konstrukcí tlakové licí formy.

Tvar odlitku ovlivňuje, jakým způsobem bude odlitek v tlakové licí formě

tuhnout. Vzhledem k tomu, že technologie vysokotlakého lití umožňuje výrobu

tvarově velmi členitých odlitků, nechá se předpokládat, že v průběhu tuhnutí a

chladnutí odlitku v tlakové licí formě dochází k jeho bržděnému smršťování. To

způsobuje pnutí v odlitku, které se může v konečné fázi projevit jeho deformací,

což ovlivňuje rozměrovou přesnost odlitku.

U špatně nadimenzované tlakové licí formy může docházet v průběhu lití k její deformaci, což opět ovlivňuje rozměrovou přesnost odlitku.

Vzhledem k neustále se zvyšujícím nárokům na tlakové odlitky, stoupají i

požadavky na jejich rozměrovou přesnost a je tedy nutné rozšířit poznatky o této

problematice. Proto by bylo vhodné dále sledovat nejenom vliv licích parametrů na

rozměrovou stabilitu, ale i vliv vlastní konstrukce tlakové licí formy. Tyto poznatky

by umožnily pro podobný typ odlitků určit správné rozměry tlakové licí formy při

daných licích parametrech, což by mohlo přinést značné finanční úspory.