Činnost Konvenční výroba
37
Tvorba dokončovacích obráb cích program 8 8
Zhotovení čelního tvaru na čisto 24,4 24,4
Zhotovení p dorysného tvaru na čisto 48,5 48,5
Vrtání otvor 4,2 7,4 zhotovení je tém dvojnásobná. To je zp sobeno p edevším tím, že vytišt ný díl nedosahuje konečné požadované p esnosti rozm ru. Z toho d vodu je díl vytišt n s p ídavkem na obráb ní a musí být následn ješt opracován, zatímco konvenční díl se obrábí p ímo s požadovanou p esností.
Hlavní výhodou aditivní výroby však je, že p ístroj po nastavení tiskne zcela sám a není nutná jakákoliv obsluha. Navíc se nemusí vytvá et žádné hrubovací programy pro CNC stroje, pouze je pot eba model daného dílu nahrát do p íslušného za ízení.
Časovou náročnost aditivní výroby lze využitím dalšího laseru p i tisku snížit až o 60 procent.
Tím by se 3D tisk z časového hlediska tém vyrovnal konvenční výrob .
2.5.6 Sledování dílu ve form
VLOŽKA CHLAZENÍ (I. verze)
Aditivn vyrobená vložka chlazení byla b hem ešení záv rečné práce v aktivním procesu.
Nebylo nutné ji m nit ani jakkoliv opravovat. Po dobu ešení bakalá ské práce odlila celkem 8 785 blok motoru, nebylo však možné zjistit její celou životnost. U konvenčn vyrobených vložek chlazení odpovídá životnost dílu životnosti celé formy, která se u takto velkého odlitku pohybuje okolo 70 000 odlitých kus .
38 Po odlití 3654 kus bylo nutné formu kv li technické závad demontovat z licího stroje. P i této p íležitosti mohl být vizuáln zkontrolován aktuální stav vložky. Zjistilo se, že se v horní části vložky vytvo ila drobná trhlina, viz obrázek 27. Orientace trhliny byla stejná jako jednotlivé tišt né vrstvy. Jedná se však o klasický projev opot ebení vložky, který se obvykle vyskytuje i konvenčních díl . P íčinou vzniku bývá často nadm rné namáhání dílu b hem lití nebo vyjímání odlitku z formy. V tomto p ípad se však o nijak závažný problém, který by m l vliv na kvalitu odlitku či proces odlévání. Vložka tedy nebyla vym n na.
Následn byla vložka demontována z licího stroje ješt podruhé, po 7396 odlitých kusech.
D vodem demontáže op t nebyl tento sledovaný díl. Bylo možné tedy vložku zkontrolovat a zárove po ídit snímky trhlin ve spodní části vložky. Ty, jak již bylo uvedeno v kapitole 2.5.2, vznikly vlivem vnit ního pnutí již b hem její výroby. Na obrázku 28 je zobrazena fotografie a RTG snímek dílu p ed montáží do formy a fotografie aktuálního stavu trhliny. Lze vid t, že se trhliny nepatrn zv tšily. Zatím se p edpokládá, že se její životnost vyrovná konvenčn vyrobené vložce.
a) b)
Obrázek 27 - Trhlina na aditivn vyrobené vložce chlazení
39 VLOŽKA CHLAZENÍ ĚII. verze)
U II. verze aditivn vyrobené vložky se k termínu dokončení bakalá ské práce odlilo 11 496 kus . Vložka chlazení je stále v aktivním procesu. Na rozdíl od I. verze se u ní b hem 3D tisku ani tepelného zpracování neobjevily žádné mechanické vady.
Pouze b hem demontáže formy se zjistilo, že se p i odlévání vytvo ily na horní hran vložky drobné trhliny. Jak lze vid t na obrázku 29b, orientace trhlin je op t shodná s orientací jednotlivých tišt ných vrstev. Zp sob tisku má tedy významný vliv na orientaci p ípadných mechanických vad a p i nastavování parametr tisku je tak nezbytné zohlednit funkci a sm r namáhání daného dílu. Jelikož se jednalo pouze o drobné trhliny, nebylo nutné vložku m nit či opravovat. I u tohoto dílu se p edpokládá, že se jeho životnost vyrovná konvenčním díl m.
Obrázek 28 - Stav trhliny na vložce chlazení:
P ed montáží do formy:
a) fotografie b) RTG snímek
Po demontáži z formy:
c) fotografie
Obrázek 29 - aě Umíst ní trhlin na vložce chlazení, bě detail trhlin c)
a) b)
40
3 Materiál H13
Tato část práce se v nuje mechanickým vlastnostem materiálu H13, který byl použit p i výrob vložky chlazení. Znalost mechanických vlastností nám umož uje p edpokládat, jak se materiál bude chovat p i p sobení vn jších sil.
Ve ŠKODA AUTO a.s. se používá značení dle evropské normy EN 1.2344 nebo značení americkou organizací AISI H13. Tato ocel se pro své dobré mechanické vlastnosti používá k výrob forem pro tlakové lití a nástroj pro lisování za tepla. Vyznačuje se houževnatostí, vysokou prokalitelností, pevností a odolností proti opot ebení za vysokých teplot. Také je odolná v či vzniku trhlin a prudké zm n teplot [16].
MECHANICKÉ VLASTNOSTI MATERIÁLU
Základními mechanickými vlastnostmi materiálu jsou pevnost, pružnost, houževnatost a plasticita. Tyto vlastnosti lze zjistit pomocí mechanických zkoušek, které m žeme d lit dle:
- zp sobu zat žování, kdy je zkušební t leso zat žováno tahem, tlakem, ohybem, krutem nebo st ihem,
- časového pr b hu zat žující síly na zkoušky statické a dynamické,
- stavu napjatosti, kdy rozlišujeme napjatost jednoosou, dvouosou a trojosou [22].
Ke zjišt ní základních mechanických vlastností byla použita zkouška tahem a zkouška rázem v ohybu. Tyto zkoušky byly provedeny jak na tišt ných, tak na konvenčn vyrobených vzor-cích.
41
3.1 Zkouška tahem
Jedná se o statickou zkoušku, to znamená, že je zkušební t leso zat žováno konstantní silou nebo silou, která postupn m ní svou velikost. V tomto p ípad síla postupn nar stá.
Zárove dochází b hem zkoušky pouze k jednoosému zatížení vzorku pomocí síly, která p sobí do té doby, než dojde k p etržení zkušebního vzorku. B hem zkoušky dochází k zaznamenávání zat žující síly v závislosti na prodloužení. Prodloužení zkušební tyče je m eno pomocí extenzometru. Výstupem této mechanické zkoušky jsou nap ové Ěmez kluzu, mez pevnostiě a deformační charakteristiky Ěprodloužení materiáluě [22].
Pro zkoušku bylo použito trhací za ízení TIRA test 2300 na Technické univerzit v Liberci.
P i zkoušce tahem se zjiš ovala mez kluzu, mez pevnosti v tahu a prodloužení zkušebního t lesa. P vodní délka zkušebního t lesa byla 30 mm. P edp tí bylo nastaveno na 1kN. Dokud nedosáhl daný materiál meze kluzu, byla rychlost zat žování nastavena na 1mm/min, následn se rychlost zvýšila na 15 mm/min.
3.1.1 Zkušební t leso
Zkušební t leso má stejn jako u ostatních mechanických zkoušek pevn dané rozm ry stanovené v p íslušné norm a p esn stanovený pr b h zkoušky. V tomto p ípad se vycházelo z výkresu zkušebního t lesa používaného ve ŠKODA AUTO a.s.
KONVENČNÍ T LESA
Ze základové desky II. verze vložky chlazení byla vyrobena 3 zkušební t lesa, která p edstavovala skupinu konvenčn zhotovených vzork . Tato deska byla objednána z n mecké firmy Meusburger. Jelikož byla t lesa vyrobena ze základové desky použité p i
Obrázek 30 - Výkres zkušebního t lesa pro tahovou zkoušku [19]
42 tisku vložky chlazení, bylo tak dosaženo stejného zp sobu tepelného zpracování jako u sledovaného dílu.
3D TIŠT NÁ ZKUŠEBNÍ T LESA
Celkem bylo vytišt no 6 vzork s orientací 90 ° v či základové desce. T i vzorky byly tepeln zpracovány jako konvenční t lesa a t i vzorky nebyly tepeln zpracovány v bec.
3.1.2 Nam ené hodnoty a vyhodnocení
V níže uvedené tabulce 3 jsou uvedeny nam ené hodnoty b hem zkoušky tahem: smluvní mez kluzu, mez pevnosti v tahu a celkové prodloužení vzorku. V p íloze jsou pak uvedeny pr b hy zkoušek zobrazující závislost mez nap tím a pom rným prodloužením vzorku.