Chlazený protikužel slouží ve form k tomu, aby sm oval proud taveniny hliníku do dutiny formy a zárove chladil technologický p ebytek taveniny ve form tablety. Tento protikužel se používá ve form č. 31 – 49K 300299, která slouží pro výrobu sk ín spojky MQ 200.
2.2.1 Konvenční výroba
KONVENČNÍ PROTIKUŽEL
P i klasické výrob se používá nástrojová ocel 1.2343 a protikužel se vyrábí z jednoho celého kusu. B hem lití je tento díl velmi teplotn namáhán a je pot eba ho chladit.
K tomu se používají chladící kanály uvnit protikužele.
Jejich tvar je ale omezen používanými technologiemi t ískového obráb ní, jako je vrtání a frézování.
KONVENČNÍ D LENÝ PROTIKUŽEL
Krom p edchozího provedení se používá také d lený protikužel, který je vyroben ze dvou díl , což umož uje vyrobit složit jší a tedy i účin jší tvar chladících kanál . Aby se dosáhlo ješt intenzivn jšího chlazení, byla pro výrobu protikužele použita technologie aditivní výroby.
Hlavním požadavkem u tohoto dílu bylo p edevším snížení doby taktu p i odlévání, a to práv pomocí intenzivn jšího chlazení taveniny v oblasti protikužele
Obrázek 9 - Konvenčn vyrobený protikužel
Obrázek 10 - Konvenčn vyrobený d lený protikužel
24
2.2.2 3D tisk - technologie DMLS - I. verze
U první tišt né verze protikužele byla základní báze vyrobena konvenčním zp sobem z materiálu 1.2343, který se používá i p i klasické výrob dílu.
Na tuto část se následn pomocí aditivní technologie DMLS zhotovila zbývající část kužele s chladícími kanály, viz obrázek 11. Pro tisk vrchní části se použil materiál 1.2709. Protikužel byl zhotoven ve firm INNOMIA v Jarom i pomocí za ízení EOS M270, které využívá 200 W laser a ochrannou atmosféru dusíku. Tlouš ka tišt né vrstvy se pohybovala kolem 40 m.
2.2.3 3D tisk – technologie DMLS - II. verze
Na rozdíl od I. verze tišt ného protikužele byla pomocí aditivní technologie vyrobena v tší část kužele. Základní báze i tišt ná část byly tentokrát zhotoveny ze stejného materiálu, a to 1.2709. Pro tisk byla použita op t technologie DMLS ve firm INNOMIA Jarom . Tentokrát ale bylo použito za ízení EOS M290, které na rozdíl od p edchozí verze M270 používá laser o výkonu 400 W.
Ochranná atmosféra ve stavební komo e byla vytvo ena pomocí dusíku a tlouš ka tišt né vrstvy se pohybovala okolo 50 m.
2.2.4 Porovnání jednotlivých protikužel
Pro lepší p edstavu o účinnosti jednotlivých protikužel byla v softwaru ProCAST vytvo ena simulace tuhnutí. Na obrázku 13 jsou zobrazeny teplotní snímky ze simulace zachycující začátek tuhnutí p ebytku taveniny. Pro jednotlivé typy protikužel se čas začátku tuhnutí liší (a = 46 s, b = 41 s, c = 41 s, d = 38 s).
Protikužele jsou zobrazeny v ezu a v popisku jsou uvedeny celkové doby tuhnutí p ebytku taveniny. Z uvedených čas jasn vyplývá, že aditivní technologií bylo dosaženo
25 intenzivn jšího chlazení, což umož uje zkrátit takt ve výrob , jak bylo požadováno. Jedná se však pouze o teoretické ov ení, zda ke zkrácení skutečn došlo, je nutné ov it ješt v praxi.
Velkou nevýhodou aditivní výroby však z stávají náklady na zhotovení. U první verze protikužele jsou náklady oproti konvenční výrob dvojnásobné. Zatímco u druhé verze jsou náklady dokonce trojnásobné.
2.2.5 Sledování dílu ve form
I. VERZE PROTIKUŽELE
Životnost konvenčn vyrobeného protikužele se obvykle vyrovná životnosti celé formy. Ta se udává v počtu odlitých kus a v tomto p ípad Ěforma pro odlitek sk ín spojky MQ 200ě se pohybuje kolem 90 000 ks odlitk . V p ípad aditivn vyrobeného protikužele se odlilo pouze 2640 kus sk íní spojek, tedy ani necelá 3 procenta p edpokládané životnosti formy.
Protikužel byl totiž b hem lití poškozen nárazem licího pístu. P i užití tlakové licí formy došlo k chyb stroje, licí píst p ejel nastavenou koncovou polohu a narazil do tišt ného
a) b)
c) d)
Obrázek 13 - Simulace tuhnutí:
aě Konvenční protikužel Ědoba tuhnutí: 63 sě, bě Konvenční protikužel d lený Ědoba tuhnutí: 60 sě, c) DMLS – I. Verze (doba tuhnutí: 58 s), d) DMLS – II. Verze Ědoba tuhnutí: 57 s)
26 protikužele. Ten pak vlivem prudkého nárazu praskl, trhlinou unikala chladící voda a nebylo možné protikužel opravit.
U konvenčních protikužel b žn nedochází p i takovém nárazu k poškození v bec nebo pouze k ulomení tvarové části. Na základ výsledk zkoušky užití tišt ného protikužele lze tedy konstatovat, že tišt né díly jsou mnohem k ehčí a h e odolávají náraz m. Je však možné, že kdyby nedošlo k poškození nárazem pístu, dosáhla by životnost aditivn vyrobeného dílu očekávaných 90 000 odlitých kus .
II. VERZE PROTIKUŽELE
Po dobu ešení této bakalá ské práce nebylo možné vysledovat celou životnost dílu. Ta, jak již bylo uvedeno výše, odpovídá životnosti celé formy a udává se kolem 90 000 odlitých kus . Po montáži chlazeného protikužele do formy bylo odlito doposud 3752 odlitk a zatím se nevyskytly žádné komplikace.
Hlavním cílem využití aditivní výroby u tohoto dílu bylo zkrácení doby taktu výroby, který se pohybuje kolem 100 sekund. Závisí však na mnoha faktorech: typu licího stroje, dob mazání formy, dob tuhnutí, typu použitého robota vyjímajícího odlitek nebo množství taveniny. Takt by se mohl zkrátit tím, že by protikužel rychleji ochladil p ebytek taveniny ve form tablety. Ta tuhne ve form nejdéle.
Dle výsledk počítačové simulace bylo zkrácení taktu možné, nebo se pomocí aditivn vyrobeného protikužele zkrátila doba tuhnutí odlitku. P i reálné aplikaci však tableta nestačila dostatečn ztuhnout tak, aby bylo možné robotem vyjmout díl z formy. Sice došlo k nepatrnému zlepšení účinnosti chlazení v míst protikužele, nestačilo to však ke zkrácení doby tuhnutí. Takt výroby p i použití aditivn vyrobeného protikužele tedy musel z stat stejný jako p i sériovém provedení.
27