Rozložení mechanických vlastností v konkrétních silnostěnných litinových odlitcích

PODĚKOVÁNÍ

Ráda bych touto cestou chtěla poděkovat panu doc. Ing. Břetislavu Skrbkovi, CSc. za jeho cenné rady a pomoc při vedení mé bakalářské práce. Zároveň bych chtěla také poděkovat Ing. Jaroslavu Machovi z firmy EMTEX s.r.o. Dvůr Králové n. L. za poskytnutí zkušebního vzorku a firmě TEDOM Jablonec nad Nisou za zkušební vzorky, které mi byly k dispozici. Mé velké děkuji, patří samozřejmě mé rodině, která mě celou tu dlouho cestu podporovala. Nesmím ani zapomenout na svého nejbližšího přítele a kamarády, kteří mi věřili.

Rozložení mechanických vlastností v konkrétních silnostěnných litinových odlitcích

The layout of mechanical properties in specific thic-walked cast-iron castings

Anotace

Tato bakalářská práce se zabývá rozložením mechanických vlastností v tlustostěnných litinových odlitcích. Měření probíhalo dle rastru na povrchu řezu.

Zkouškou tvrdosti podle Brinella a nedestruktivním zkoušením materiálu, ultrazvukem, kterým se zjišťovala tloušťka zkoušeného vzorku. Posuvným měřítkem se měřila skutečná tloušťka zkoušeného vzorku. Hodnoty z tohoto měření byly využity v početní části s výsledkem výpočtu meze pevnosti a modulu pružnosti v materiálu. Výsledkem práce jsou poměry mezi vlastnostmi na povrchu a v tepelné ose pro stěny cca 50mm silné konkrétních odlitků v jakostních třídách litin s lupínkovým grafitem 15, 20 a 30.

Klíčová slova: Litina, tvrdost, pevnost

Annotation

This Bachelor thesis deals with the layout of mechanical properties in thick-walled iron castings. The measurement was carried out according to a raster on a surface of the cut.

Brinell hardness test, non-destructive material testing and ultrasound were used to examine the thickness of the material. A sliding ruler measured the genuine thickness of the casting. The values of this measurement were used for the numeral part, where the yield strength and the elastic modulus of the material were calculated.

Key words: Cast-iron, toughness, solidity

Bakalářská práce 7 Jana Benešová

Obsah:

1. Úvod... 9

2. Teorie ... 10

2.1 Litiny: ... 10

2.1.1 Rozdělení litin ... 10

2.1.1.1 Bílé litiny: ... 10

2.1.1.2 Grafitické litiny: ... 10

2.1.1.3 Litina s lupínkovým grafitem (Šedá litina) ... 11

2.1.1.4 Litiny s kuličkovým grafitem: (Tvárná litina) ... 11

2.1.1.5 Litiny s červíkovitým grafitem: ... 12

2.1.1.6 Litiny s vločkovým grafitem: ... 12

2.2 Zkoušení mechanických vlastností materiálu ... 12

2.2.1 Mechanické vlastnosti a mechanické charakteristiky ... 12

2.3 Zkoušky tvrdosti ... 13

2.3.1 Zkouška tvrdosti podle Brinella: ... 14

2.3.2 Zkouška tvrdosti podle Vickerse: ... 15

2.3.3 Zkouška tvrdosti podle Rockwella: ... 16

2.4 Zkoušky bez porušení materiálu: ... 18

2.4.1 Ultrazvukové metody ... 19

3. Experimentální část: ... 21

Příprava vzorku: ... 22

3.1 Postup měření: ... 23

3.1.1 Měření tvrdosti: ... 23

3.1.1.1 Výsledky měření tvrdosti dle Brinella, HB: ... 24

3.1.2 Měření ultrazvukem: ... 25

3.1.2.1 Výsledky měření pomocí ultrazvuku, Lu [mm]: ... 26

3.1.3 Měření posuvným měřítkem: ... 27

3.1.4 Výpočty: ... 27

3.1.4.1 Spočtené hodnoty modulu pružnosti, E0 = 1.10⁵ [MPa]: ... 29

3.1.4.2 Spočtené hodnoty meze pevnosti v tahu, Rm [MPa]: ... 30

3.2 Víka ložisek klikových hřídelů - TEDOM ... 33

4. Shrnutí výsledků: ... 40

5. Závěr ... 47

Bakalářská práce 8 Jana Benešová

SEZNAM ZKRATEK A SYMBOLŮ

Symbol Název Jednotky

ČSN Česká státní norma

Si Označení křemíku

Mn Označení manganu

S Označení síry

d Průměr otlačené plochy [mm]

F Zatěžující síla, síla působící na indentor [N]

C Označení uhlíku

G Modul pružnosti ve smyku [MPa]

K Objemový modul pružnosti

ƞ Koeficient příčné kontrakce

Hr Tuhost magnetického pole [A/m]

LLG Litina s lupínkovým grafitem

D Průměr kuličky [mm]

HV Označení zkoušky podle Vickerse

HB Označení zkoušky podle Brinella

HRC, HRB, HRA Označení zkoušky podle Rocwella

Rm Mez pevnosti v tahu [MPa]

RP Mez kluzu [MPa]

L Skutečná síla stěny [mm]

LU Síla stěny měřená ultrazvukem [mm]

U1, U2 úhlopříčky vtisku [mm]

F1, F0 zatěžující síly [N]

Z_m, Z_g Akustické odpory [MPa/s]

ρ Hustota materiálu [kg/m^-3]

Z Vlnový odpor [MPa/s]

E0 Modul pružnosti [MPa]

α Útlum amplitudy [dB/mm]

λ Délka vlny [nm]

fr Frekvence [Hz]

cLO Rychlost zvuku ocelové matrice litiny [m/s]

c_L Rychlost zvuku [m/s]

Bakalářská práce 9 Jana Benešová

1. Úvod

Litiny patří mezi nejrozšířenější litý materiál na světě. V celém světě zaujímá litina více jak 30 % hmotnosti velkých spalovacích pístových motorů, komponentů dopravních prostředků.

S rostoucí tloušťkou stěny norma zaručuje nižší hodnoty mechanických vlastností (tvrdost, pevnost, modul pružnosti). Předpoklad je, že v tepelné ose budou hodnoty pravděpodobně velmi nízké. Toto je velmi důležité hlavně pro konstruktéry, kteří tohoto využívají například u hydraulických prvků.

Cílem bakalářské práce je zjistit skutečné rozložení mechanických vlastností v daných litinových odlitcích. Využije se k tomu metod nedestruktivní strukturoskopie.

Měření bude probíhat pomocí statické zkoušky tvrdosti dle Brinella. Hodnoty tvrdosti se měří na povrchu zkoušeného materiálu. Díky ultrazvukové metodě, ultrazvuku se bude měřit síla stěny vzorku. Pro měření skutečné síly stěny bude zapotřebí posuvné měřítko.

Litinové odlitky, které byly v experimentální části k dispozici, poskytla firma EMTEX, s.r.o. Dvůr Králové nad Labem a firma TEDOM Jablonec nad Nisou. Jednalo se o řez setrvačníku motoru a o víka ložisek klikových hřídelů.

Bakalářská práce 10 Jana Benešová

2. Teorie

2.1 Litiny:

„Litiny jsou slitiny železa s uhlíkem, křemíkem, manganem a dalšími prvky, v nichž obsah uhlíku je nad 2,11 % (bez vlivů jiných prvků). Litina se vyrábí roztavením surovin v kuplovně nebo elektrické indukční, či obloukové peci.‟[1]Oproti ocelovým jsou litinové výrobky levnější a lze z nich odlévat tvarově velmi náročné odlitky. Z litin se odlévají např. bloky spalovacích motorů, pístní kroužky, skříně čerpadel, potrubí a tak dále.‟[2]

2.1.1 Rozdělení litin

Podle toho v jaké formě je přítomen uhlík je dělíme takto:

1) Bílé litiny 2) Grafitické litiny

2.1.1.1

„U bílých litin je veškerý uhlík přítomen ve formě cementitu. Vznik cementitu podporuje vyšší ochlazovací rychlost při tuhnutí. Tyto litiny jsou tvrdé, křehké a nemají dobré slévárenské vlastnosti. Označení bílé litiny je charakteristické díky bílému zbarvení lomové plochy litiny. V konstrukci se s nimi téměř nesetkáme, ani nejsou normované.‟ [2]

2.1.1.2

„Jsou oproti bílým litinám významnější. Uhlík je přítomen buď úplně, nebo zčásti ve formě grafitu. Grafit je vyloučen v ocelové matrici. Druh matrice ovlivňuje vlastnosti těchto litin, takže záleží jak na tvaru, velikosti, množství i rozložení částí grafitu. Tyto slitiny mají ve srovnání s ocelemi mnohé přednosti: lepší obrobitelnost, třecí vlastnosti, větší schopnost tlumení a menší citlivost na vruby.‟ [2]

Bakalářská práce 11 Jana Benešová Základní rozdělení grafitických litin určuje tvar grafitu:

I…lupínkový, II…pavoučkovitý, III…červíkovitý, IV…vločkový, V…nedokonale zrnitý, VI…pravidelně zrnitý

Obr. 1 Normalizované tvary grafitu litin [3]

2.1.1.3

„Nejrozšířenější slévárenský materiál, nenáročný na chemické složení s výbornými slévárenskými vlastnostmi. Pro konstrukční oceli se užívá šedých litin podeutektických, které obvykle obsahují 2,5 – 4 % C, 1,7-2,5 % Si, 0,5 – 1 % Mn, 0,2 – 0,6 P, max 0,15 S.[1] Nejdůležitější přísadou je Si, jehož obsah v litině souvisí s rychlostí chladnutí odlitku. Tenkostěnné odlitky vyžadují vyšší obsah Si. Výhodnou tohoto materiálu je určitě jeho cena. Nevýhoda tohoto materiálu spočívá v jeho nízké plasticitě a houževnatosti.‟[2]

„Tvrdost litiny (obvykle vyjádřena v jednotkách tvrdosti podle Brinella HB) souvisí se strukturou ocelové matrice. S vysokou produktivitou se nedestruktivně měří Hr metodou magnetické skvrny přístroji řady DOMENA. Tuhost litiny (vyjádřena počátečním modulem pružnosti EO) závisí na tvaru, množství a velikostí grafitu. Teprve superpozice vlastností matrice a grafitu dá informaci o pevnosti litiny.‟ [4]

2.1.1.4

„Grafit ve formě kuliček vzniká při tuhnutí litiny tehdy, jestliže modifikujeme vhodnými přísadami. Nejběžnější je hořčík, velmi nám zvýší povrchové napětí litiny.

Bakalářská práce 12 Jana Benešová Pro litinu s kuličkovým grafitem platí Hookeův zákon a pevností se vyrovnává oceli.

Nevýhodou je jeho cena oproti, litině s lupínkovým grafitem, která je dražší, což je vyváženo lepšími mechanickými vlastnostmi.‟[2]

2.1.1.5

„Vzniká tehdy, pokud taveninu nedostatečně modifikujeme, vzniká jakési přechodové stádium. U tohoto materiálu se nám kombinují vlastnosti od obou předchozích materiálů. (od LLG – dobré slévárenské vlastnosti a od LKG – uspokojivé mechanické vlastnosti).‟ [2]

2.1.1.6

„Tato litina se vyrábí žíháním bílé litiny při teplotách až nad 1000 °C. Výroba je velmi energeticky náročná a jako bílá litina nemá dobré slévárenské vlastnosti. Využití na tenkostěnné odlitky.‟ [2]

2.2 Zkoušení mechanických vlastností materiálu

2.2.1 Mechanické vlastnosti a mechanické charakteristiky

„Výběr materiálu pro výrobu různých součástí i stavbu konstrukcí a zařízení je založen na znalosti mechanických, technologických, fyzikálních i chemických vlastností materiálu. Prvý krok výběru materiálu spočívá v rozboru těch vlastností, které jsou pro daný účel nejdůležitější.‟[5]

„Mechanické vlastnosti materiálu jsou prakticky čtyři (pružnost, plasticita, pevnost a houževnatost), ale mechanických charakteristik je mnohem víc. (např.

vlastnost pružnost za jistých zjednodušujících předpokladů pro potřeby konstruktéra je popsaná následujícími charakteristikami, E, G, K a ƞ). ‟[5]

„Pro experimentální určení libovolné mechanické charakteristiky musíme z daného materiálu vyrobit zkušební těleso a zkoušet vliv vnější síly na toto těleso.

Proto mechanické charakteristiky nejsou absolutní konstanty daného materiálu, ale jsou to veličiny, které do jisté míry závisí na podmínkách zkoušky.‟ [5] Výsledky mechanických zkoušek se používají k různým účelům (viz tabulka 1).

Bakalářská práce 13 Jana Benešová Tabulka 1: Klasifikace metod zkoušení materiálu [5]

„Uživatelé materiálu používají např. pevnost v tahu, nebo mez kluzu materiálu při pevnostních výpočtech konstrukcí, strojních zařízení apod. Výrobci materiálu používají mechanické charakteristiky pro testování svého výrobku např. ocelových plechů apod.

Na základě výsledků zkoušek je dána záruka mechanických vlastností materiálu. Proto výrobci a uživatelé materiálu a další organizace, které se zabývají materiálem a

společně vyvíjejí normy pro zkoušky materiálu. V každé zemi existuje instituce, která je pověřena vydáváním národních norem. V České republice je to Český normalizační institut a naše normy jsou označeny ČSN. ‟ [5]

Základní mechanické zkoušky:

a) Zkouška tahem, tlakem a ohybem b) Zkoušky tvrdosti

2.3 Zkoušky tvrdosti

Tvrdost je jednou z mechanických vlastností, která má zvlášť u kovových materiálů mimořádnou důležitost. Výhodou je rychlost měření, cena i to, že můžeme zjistit tvrdost i u těles malých rozměrů.

„Tvrdost obecně definujeme jako odpor zkoušeného materiálu proti vnikání cizího tělesa.‟[6]

Existují tří základní typy metod měření tvrdosti:

a) vrypové metody b) odrazové metody

Bakalářská práce 14 Jana Benešová c) vnikací zkoušky – ty jsou ve strojírenství nejpoužívanější, dle indentoru je dělíme takto:

1) zkouška tvrdosti dle Brinella 2) zkouška tvrdosti dle Vickerse 3) zkouška tvrdosti dle Rockwella

2.3.1 Zkouška tvrdosti podle Brinella

„Zkouška spočívá ve vtlačování vnikacího (zkušebního) tělesa do povrchu zkoušeného tělesa a změření vtisku o průměru d (aritmetický průměr dvou na sebe kolmých rozměrů d1 a d2)dle vzorce (2.2), který zůstane na povrchu po odlehčení zkušebního zatížení F.

Vnikacím tělesem je ocelová kalená kulička.[7] Tloušťka zkušebního tělesa musí mít tloušťku alespoň osminásobek hloubky vtisku h. Teplota měření v rozmezí 10 až 35°, doba počátku zatěžování až do jeho plné hodnoty nesmí být menší než 2 s a větší než 8s. Doba plného zkušebního zatížení má být v rozmezí 10 až 15s.‟[6]. Základní zkouška - zkušební tělísko je kulička o průměru 10 mm při zatížení 29 430 N po dobu 10 až 15 s;

označení HB. Tvrdost je určena dle vzorce (2.1). Při zkoušce podle Brinella musíme počítat s tím, že dojde k poměrnému poškození povrchu, proto se vtisky neprovádí na funkční plochy měřeného tělesa. Místo vtisku musí být před měřením upraveno jako rovinná ploška s jakostí povrchu umožňující odečtení vtisku na 0,25 % průměru kuličky. Tloušťka zkoušeného tělesa nesmí být menší než osminásobek hloubky vtisku.

Vyhodnocení naměřených výsledku z norem.‟[6]

Obr. 2 Schéma zkoušky podle Brinella [6]

Bakalářská práce 15 Jana Benešová

HB = 1,02.

. .( √ )

,

kde je HB označena tvrdost dle Brinella, F zatěžující síla [N], d jearitmetický průměr vtisku průměrů [mm], D průměr kuličky [mm].

d = ,

kde d je aritmetický průměr vtisku průměrů [mm], d1 a d2 průmery vtisků [mm].

„Brinellovy tvrdoměry mají různou velikost a provedení. Ve velkých továrnách a laboratořích, kde se zkoušky tvrdosti konají po celý pracovní den, mají velké stabilní přístroje.‟ [6]

„Pro malé dílny, sklady, montáže nebo pro zkušební účely na stavbách byly zkonstruovány malé jednoduché přístroje. Nejpoužívanější z nich je ruční přenosný tvrdoměr Poldi.‟ [6]

Tabulka 2: Zatížení podle průměru kuličky [7]

průměr kuličky [mm]

zatížení pro zatěžovací stupně K = 0,102 F/D

30 10 5 2,5 1

10 29 430 9 800 4 900 2 450 980

5 7 355 2 450 1 225 613 245

2,5 1 840 613 306,5 153,2 61,5

2 1 176 392 196 98 39,2

1 294 98 49 24,5 9,8

2.3.2 Zkouška tvrdosti podle Vickerse

„Zkouška spočívá ve vtlačování diamantového vnikacího tělesa do zkušebního tělesa pod zkušebním zatížením F po stanovenou dobu a změření úhlopříček vtisku (zjišťuje se aritmetický průměr obou délek změřených úhlopříček U1 a U2), který zůstane po odlehčení zatížení. Vnikacím tělesem je diamantový čtyřboký jehlan o vrcholovém úhlu 136°. Zkušební zatížení se volí podle tabulky 3. Doba působení plného zkušebního zatížení musí být 10 až 15s. ‟[7]

Bakalářská práce 16 Jana Benešová Tabulka 3: Zkoušky tvrdosti podle Vickerse – typy zkoušek a rozsahy použití

označení symbol tvrdosti HV Zkušební zatížení F

zkouška tvrdosti podle Vickerse ≥ HV 5 F ≤ 49,03 pro nízké zatížení HV 0,2 až HV 5

1,961 ≤ F ≤ 49,03 zkouška mikrotvrdosti podle Vickerse HV 0,01˂ HV 0,2

0,09807 ≤ F ˂1,961

Obr. 3 Schéma zkoušky podle Vickerse [6]

Měřený povrch musí být upravený, čistý (broušením, leštěním).

„Tuto metodu můžeme použít pro všechny tvrdosti. Je velmi přesná a není téměř závislá na zatížení.‟ [6]

Jak pro zkoušku dle Brinella, tak i pro zkoušku dle Vickerse máme normy pro určení tvrdosti.

2.3.3 Zkouška tvrdosti podle Rockwella

„Princip tohoto měření je poněkud odlišný, než obě předchozí metody. Měřítkem je zde hloubka trvalého vtisku. Vnikacím tělesem je diamantový kužel s vrcholovým úhlem 120° a špičkou s poloměrem zaoblení 0,2 mm, nebo ocelová kalená kulička. Při zkoušce

Bakalářská práce 17 Jana Benešová se nejdříve uvede v dotyk vnikací těleso se zkoušeným povrchem a zatíží se předběžným zatížením, přičemž se nastaví počáteční poloha hloubkoměru. Poté se zatížení zvětšuje tak, aby dosáhlo celkové hodnoty předepsané pro zvolenou stupnici.

Toto přídavné zatížení se pak odlehčí na původní předběžné a na číselníku hloubkoměru se odečte přímo tvrdost v jednotkách Rockwella. Tato metoda nemá zatěžovací konstantu, ale podle typu zkoušeného materiálu je předepsána zátěžná síla a indentor, každá kombinace se označuje velkým písmenem za značkou HR.‟ [8]

Podle indentoru a zátěžné síly se zkouška dělí takto:

1) HRC – indentorem je diamantový kužel o vrcholovém úhlu 120° a zátěžná síla je 1500 N (používá se pro velmi tvrdé materiály)

2) HRB – indentorem je kalená ocelová kulička Ø 1/16 = 1,59 mm a zátěžná síla je 1000 N (měkké materiály)

3) HRA – indentorem je diamantový kužel o vrcholovém úhlu 120° a zátěžná síla je 600 N (pro tenké součásti a vrstvy)

Obr. 4 Schéma zkoušky podle Rockwella [6]

Bakalářská práce 18 Jana Benešová

„Tato metoda je nejvíce používána v provozu, materiál nemusí mít opracovaný povrch.

Používá se pro zkoušení téměř všech druhů materiálů, za předpokladu použití správného indentoru.‟ [8]

2.4 Zkoušky bez porušení materiálu

„Tyto zkoušky zaujímají pevné místo v průmyslové výrobě. Bylo vyvinuto mnoho různých metod, které se navzájem dobře doplňují. Výhodou zkoušek bez porušení materiálu je bezpochyby to, že se nepoužívají zkušební vzorky, nebo celé výrobky. Ty se většinou při zkouškách poruší tak, že se nedají již dále používat. Rozeznáváme dva druhy kontroly materiálu bez porušení materiálu a to zjišťování vad na povrchu materiálu a zjišťování neviditelných vnitřních vad materiálu.‟[6]

Zjišťování vad na povrchu materiálu:

a) elektromagnetická polévací zkouška b) kapilární zkouška

Zjišťování neviditelných vnitřních vad materiálu:

a) zkouška prozařováním rentgenovým zářením b) zkouška ultrazvukem, na obr. 5

Obr. 5 Princip ultrazvukového defektoskopu [6]

1 – zesilovač, 2 – generátor, 3 – přijímač, 4 – vysílač, 5 – oscilograf, 6 – zkoušený předmět, 7 – vada, 8 – svazek ultrazvukových vln, 9 – impuls ze sítě, 10 – koncové echo, 11 – poruchové echo, 12 – základní

echo

Bakalářská práce 19 Jana Benešová

2.4.1 Ultrazvukové metody

„Prostupnost akustických vln materiálem klesá s útlumem hmoty matrice a zejména s množstvím a velikostí vnitřních nespojitostí. Za nespojitost lze považovat inkluze se značně odlišným vlnovým odporem Z vůči matrici.‟ [3]

Z = c×ρ , (2.3)

kde Z je vlnový odpor [MPa/s], ρ je hustota materiálu [kg/m^-3], rychlost [m/s].

„Čím větší je rozdíl akustických odporů Zm a Zg, tím větší je množství odraženého tlaku akustické vlny z rozhraní zpět.‟ [3]

R = (Zg-Zm) / (Zg+Zm) , (2.4) kde R je množství odraženého tlaku akustické vlny, Zm a Zg jsou akustické odpory [MPa/s].

Pro ocelovou matrici litiny platí:

Zm=5,92×7,2 = 46,2 , (2.5)

kde Zm je akustický odpor [MPa/s].

Pro grafit přibližně platí:

Zg = 2 × 2 = 4 , (2.6)

kde Zg je akustický odpor [MPa/s].

„Rozhraní matrice - grafit odrazí R= 80,5% tlaku akustické vlny. Přímé šíření akustické vlny litinou je po několika odrazech od útvarů grafitu vyčerpáno a rozptýleno. Velikost dráhy akustické vlny matricí pak závisí na labyrintu grafitických útvarů. Čím více útvary matrici oslabují (čím jsou štíhlejší), tím větší je hodnota akustické dráhy Lu ve srovnání s přímou dráhou (tloušťkou prozvučované stěny) L. Rychlost zvuku cL tak klesá. ‟ [3]

cL = cLO×L/Lu = 5920×L/Lu (2.7) kde cL je rychlost zvuku [m/s], cL0 je rychlost zvuku ocelové matrice litiny [m/s], L je

skutečná síla stěny [mm], LU je skutečná síla stěny měřená ultrazvukem [mm].

„Pokud dochází v rychleji ochlazované části odlitku k metastabilní krystalizaci eutektika (to znamená, že uhlík na místo vyloučení jako grafit se váže na železo ve formě karbidu Fe3C a vylučuje se jako tvrdý ledeburit.) existuje v šíření akustické vlny

Bakalářská práce 20 Jana Benešová odlitkem méně překážek a tudíž hodnota rychlosti zvuku s rostoucím množstvím ledeburitu ve struktuře roste.‟ [3]

„Útlum amplitudy akustických kmitů α výrazně roste, pokud délka vlny λ se blíží velikosti útvarů l grafitu.‟ [3]

α = kα × l × ( cL . λ) ², (2.8)

kde α je útlum amplitudy [dB/mm], cL je rychlost zvuku [m/s], λ je délka vlny [nm].

„Hodnota α = 0,05 pro oceli umožňuje prozvučovat i metrové tloušťky stěn. Grafit výrazně útlum zvyšuje. ‟ [3]

„Pro LLG dosahuje hodnot řádově vyšších, což velmi omezuje detekci vad. Většinu odlitků lze charakterizovat vlastní rezonanční fr, která je funkcí modulu pružnosti E (popisuje tvar grafitu), měrné hmotnosti (množství grafitu) a geometrické štíhlosti H/D.

Frekvence fr nalézá obvykle ve slyšitelném rozsahu.‟ [3]

fr = kf.× (E/ρ)^0,5×D/H², (2.9) kde fr je frekvence [Hz], ρ je hustota materiálu [kg/m^-3], E je modul pružnosti [MPa] a H/D je geometrická štíhlost.

„Hodnota E závisí přímo na velikosti rychlosti zvuku cL a tedy na tvaru a množství grafitu.‟ [3]

CL = {(E/ρ) × (1 – ƞ) / v [(1+ƞ×(1 – 2×ƞ)]}^0.5 (2.10)

„Lze získat zjednodušený výraz kde L je skutečná síla stěn a Lu měřená ultrazvukem.‟[3]

E = (K × L/Lu)² (2.11)

Pro odlitky z LLG platí:

Eo=(446,1×L/Lu)², (2.12)

kde E0 je modul pružnosti [MPa], L je tloušťka vzorku měřená ultrazvukem [mm] a L je skutečná tloušťka vzorku [mm].

Rm=7,211×(L/Lu)^2,278×HB^0,75, (2.13) kde Rm je mez pevnosti [MPa], L je tloušťka vzorku měřená ultrazvukem [mm], L je skutečná tloušťka vzorku [mm] a HB je označení tvrdosti.

Konstanty ve vzorcích nutno regresní analýzou stanovit vždy pro konkrétní slévárnu.

Pro odlitky SKS Krnov výpočet dle vzorce (2.12) a dle vzorce (2.13)

Bakalářská práce 21 Jana Benešová

3. Experimentální část:

Hlavním úkolem v experimentální části bylo zjistit skutečné rozložení mechanických vlastností materiálu v tlustostěnných litinových odlitcích. V normách se obecně předpokládá pokles hodnot mechanických vlastností s rostoucí tloušťkou stěn.

Prvním vzorkem v experimentální části byl řez setrvačníku motoru, který byl poskytnut od Ing. Jaroslava Macha z EMTEXU, s.r.o. Dvůr Králové n. L.

Dalšími vzorky byla víka ložisek klikových hřídelů motorů vyráběných firmou TEDOM odlitá ve slévárně FEREX Liberec.

Na vzorcích byl vytvořen po celé ploše rastr, který vytvářel především přehlednost v měření.

V první fázi měření se zjišťovala tvrdost. Tvrdost se měřila statickou zkouškou dle Brinella. Hodnoty tvrdosti byly měřeny na povrchu litinového odlitku metodou HB10/3000. Postupovalo se postupně po jednotlivých úsecích rastru, který byl vytvořen v x – ovém a y – ovém směřu.

V druhé části následovalo měření tloušťky litinových vzorků. K tomuto měření se využilo ultrazvukové metody. Měření na ultrazvuku Ultrasonic thickkness gauge type 54 5 L C. Měření probíhalo tak, aby každá hodnota tvrdosti na povrchu vzorku měla svou hodnotu tloušťky materiálu. Pro měření skutečné tloušťky odlitku bylo zapotřebí posuvné měřítko.

Po změření těchto hodnot následovala část početní. Změřené hodnoty L, Lu a HB sloužily k výpočtům modulu pružnosti Eo a meze pevnosti v tahu Rm. Každý vzorek měl svůj specifický vzorec. Konstanty jsou totiž stanoveny vždy pro konkrétní slévárnu.

Bakalářská práce 22 Jana Benešová Předepsané vlastnosti (materiál):

Řez setrvačníku motoru: ČSN 422430

Víka ložisek klikových hřídelů: šedá litina ČSN 422420 Příprava vzorku: Vzorek 1

Obr. 6 Odlitek setrvačníku motoru se zakresleným řezem, v němž se měřilo

Před měřením byl vzorek důkladně očištěn a odmaštěn. Pro měření byla na vzorku vytvořena síť po 8 mm v x – ovém a y – ovém směru (obr. 7). K vytvoření sítě bylo použito lihového fixu. Nepoužilo se rýsovací jehly, aby nedošlo k porušení povrchu materiálu. Síť nebyla vytvořená až na okraj vzorku. Z důvodu zajištění dokonalého a bezpečného vtisku zkušebního tělíska a bezproblémového pronikání při měření na ultrazvuku.

Obr. 7 Řez setrvačníku připraven k měření

Bakalářská práce 23 Jana Benešová

3.1 Postup měření:

3.1.1 Měření tvrdosti:

Měření probíhalo na tvrdoměru obr. 8. Ocelová kalená kulička byla vtlačována do zkoumaného vzorku danou silou a daný čas. Po té byl změřen průměr vytlačeného důlku po odlehčení síly. Což probíhalo tak, že se odečetla hodnota d1 a d2 a spočítala se z těchto dvou hodnot hodnota průměrná. Díky této

průměrné hodnotě vtisku byla nalezena hodnota tvrdosti podle tabulky. Tímto způsobem, se měřil celý povrch materiálu v každém bodě rastru v x – ovém a y- ovém směru,(obrázek 10) Naměřené hodnoty tvrdosti z měření viz tab. 4

Obr. 8 Tvrdoměr Obr. 9 Vzorek připravený k měření

Obr. 10 Měření tvrdosti

Bakalářská práce 24 Jana Benešová

3.1.1.1

Tabulka 4: Naměřené hodnoty tvrdostí:

X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X18 X19 X20 X21 X22 X23 X24 X25 X26 Y1 224 234 236 241 244 239 234 244 189 234 184 239 224 234 229 244 231 227 227 234 257 234 241 224 224 234 Y2 224 224 236 241 239 236 229 224 224 257 224 224 239 229 234 224 224 231 285 257 257 257 241 239 224 224 Y3 224 234 224 234 224 224 224 224 224 224 229 227 229 224 234 224 224 224 234 224 239 224 234 229 224 234 Y4 224 224 224 224 224 239 239 180 198 224 231 234 236 231 241 224 234 229 234 224 224 224 224 236 224 224 Y5 229 224 224 224 234 236 234 195 - - - - - - - - - - 224 227 227 227 224 224 229 224 Y6 257 234 234 224 234 239 - - - - - - - - - - - - - - - 239 224 224 257 234 Y7 239 247 260 224 246 - - - - - - - - - - - - - - - - - 224 234 239 247

Y8 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 246 260 - 257

Y9 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 246 - - -

Bakalářská práce 25 Jana Benešová

3.1.2 Měření ultrazvukem:

Při měření ultrazvuku bylo cílem změřit tloušťku stěny řezu odlitku. Měření probíhalo na místech, kde se určovala hodnota tvrdosti, takže každá hodnota tvrdosti měla svou hodnotu tloušťky z ultrazvuku. Měření probíhalo na ultrazvuku Ultrasonic thickkness gauge type 54 5 LC viz obrázek 11. Byl použit 4 MHz kmitočet vlnění. Na povrch

odlitku byl nanesen kontaktní gel umožňující průchod vln ze sondy do vzorku.

Naměřené hodnoty ultrazvukem značeny LU [mm].

Obr. 11 Ultrazvuk ultrasonic thickkness gauge type 54 5 LC Při měření ultrazvukem se objevila místa, jež se nedala prozvučit a tím změřit

ultrazvuková tloušťka. Mohlo to být zapříčiněno bublinou v materiálu, struskou, či jinou vadou v daném místě materiálu. Naměřené hodnoty Tabulka 5

Bakalářská práce 26 Jana Benešová

3.1.2.1 Výsledky měření pomocí ultrazvuku, Lu [mm]:

Tabulka 5: Hodnoty naměřené ultrazvukem

X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X18 X19 X20 X21 X22 X23 X24 X25 X26 Y1 36,2 37,6 *1 *2 36,7 36,2 35,9 35,0 35,3 35,0 35,7 35,7 35,2 35,1 35,5 35,2 35,9 35,2 35,9 35,1 35,5 34,8 35,0 35,3 35,5 35,5 Y2 36,8 37,3 37,3 37,4 37,0 36,5 35,2 36,2 36,5 36,5 36,8 37,0 36,0 37,0 36,3 35,0 35,5 36,9 37,4 36 36,6 36,4 35,3 36,6 35,9 35,5 Y3 36,3 36,8 36,8 36,9 36,8 36,8 36,6 37,3 36,6 36,5 37,1 36,3 36,5 36,6 36,6 36,7 36,7 36,8 36,5 37,0 37,0 37,0 36,0 36,8 36,3 35,9 Y4 35,4 36,4 35,3 36,4 36,4 37,2 37,5 36,8 35,7 35,7 35,7 35,7 35,2 35,8 36,3 36,4 38,0 35,9 36,6 36,8 37,2 37,2 37,0 37,1 36,3 36,0 Y5 35,9 35,3 35,0 35,7 35,2 35,9 36,2 35,7 - - - - - - - - - - 37,0 37,3 36,6 37,2 37,7 36,8 35,8 35,9 Y6 35,9 35,3 34,8 34,8 35,3 34,8 - - - - - - - - - - - - - - - 36,8 37,5 36,4 35,7 35,7 Y7 35,8 35,3 34,8 34,8 34,4 - - - - - - - - - - - - - - - - - 37,5 35,5 35,5 35,3

Y8 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 36,3 35,1 - 35,4

Y9 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 35,9 - - -

*1, *2 – bublina či jiná vnitřní vada materiálu, která neumožnila průchod ultrazvuku

*1 – v hloubce okolo 20 mm

*2 - v hloubce okolo 25 mm

Bakalářská práce 27 Jana Benešová

3.1.3 Měření posuvným měřítkem:

V tomto měření bylo k dispozici posuvné digitální měřítko na 150 mm.

Měření probíhalo tak, že se materiál vložil mezi měřící ramena pro vnější měření a velikost skutečné tloušťky na display. Obr. 12

Obr. 12 měření tloušťky pomocí posuvného měřítka

Tloušťka naměřena posuvným měřítkem je L = 29,74 mm

3.1.4 Výpočty:

Ve výpočtové části bylo cílem spočítat mechanické vlastnosti materiálu. Byla spočtena velikost meze pevnosti a modulu pružnosti. Postupovalo se po sítí v x-ovém a y-ovém směru, každá hodnota na rastru měla své mechanické vlastnosti.(HB, E0, Rm)

K dopočítání modulu pružnosti bylo využito hodnot z ultrazvuku a hodnoty naměřené pomocí digitálního posuvného měřítka. Už při jednotlivých postupech měření měly tyto veličiny své označení. Tohoto označení se využívalo i při jednotlivých výpočtech.

K velikosti modulu pružnosti se došlo výpočtem dle vzorce (3.1)

Eo=(452,2×L/Lu))² (3.1)

kde E0 je modul pružnosti [MPa], L je tloušťka vzorku měřená ultrazvukem [mm] a L je skutečná tloušťka vzorku [mm].

Vzorec platný pro slévárnu Svitavy, která dodává společnosti EMTEX s.r.o

452, 2 = konstanta pro Svitavskou slévárnu

Bakalářská práce 28 Jana Benešová Po té se spočítala mez pevnosti dle vzorce (3.2) K mezi pevnosti se docílilo pomocí hodnot naměřených na ultrazvuku, také díky skutečné tloušťce naměřené digitálním posuvným měřítkem a v neposlední řadě díky hodnotě tvrdosti.

R_m= 1,37 × ((7,211×(L/Lu)^2,278×HB^0,75) – 64,25 (3.2) kde Rm je mez pevnosti [MPa], L je tloušťka vzorku měřená ultrazvukem [mm], L je skutečná tloušťka vzorku [mm] a HB je označení tvrdosti. Vzorec platný

pro slévárnu Svitavy, která dodává společnosti EMTEXs. r. o Dalším cílem bylo spočítat průměrné hodnoty Rm a Eo stěnou věnce a náboje

setrvačníku.

U tohoto měření se postupovalo stejným způsobem, díky tomu, že k výpočtu byly potřeba stejné mechanické vlastnosti. Opět se měřila tvrdost, ale nyní ne na řezu, ale celého náboje a věnce pomocí statické zkoušky dle Brinella. Dále se měřila tloušťka vzorku, jak ultrazvukovou metodou, tak pomocí posuvného měřítka. Tabulky 6 a 7 hodnoty reprezentují kontrolu odlitku z vnějšku, aniž by byl proveden řez.

Tabulka 6: Naměřené a spočtené hodnoty náboje

Náboj

HB [1] 229

L_U [mm] 85,80

E₀ [MPa] 131 711

R_m [MPa] 288

Výpočet:

Eo=(452,2×L/Lu))² = (452,2 × 68,86/85,80)² = 131 711 = 1, 31711 × 10⁵ [MPa]

R_m= 1,37 × ((7,211×(L/Lu)^2,278×HB^0,75) – 64,25= 288 [MPa]

Tabulka 7: Naměřené a spočtené hodnoty věnce

Věnec

HB [1] 212

LU [mm] 87,10

E0 [MPa] 138 645

Rm [MPa] 288

Výpočet:

Eo=(452,2×L/Lu)² = (452, 2 × 71,72/87,10)² = 138 645 = 1, 38645 × 10⁵ [MPa]

Rm= 1,37 × ((7,211×(L/Lu)^2,278×HB^0,75) – 64,25= 288 [MPa]

Bakalářská práce 29 Jana Benešová

3.1.4.1 Spočtené hodnoty modulu pružnosti, E

= 1.10

[MPa]:

Tabulka 8: moduly pružnosti

X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X18 X19 X20 X21 X22 X23 X24 X25 X26 Y1 1,38 1,27 *1 *2 1,34 1,38 1,40 1,47 1,45 1,47 1,41 1,41 1,45 1,46 1,43 1,45 1,40 1,45 1,40 1,46 1,43 1,49 1,47 1,45 1,43 1,43 Y2 1,33 1,30 1,30 1,29 1,32 1,35 1,45 1,38 1,35 1,35 1,33 1,32 1,39 1,32 1,37 1,47 1,43 1,32 1,29 1,39 1,35 1,36 1,45 1,35 1,4 1,43 Y3 1,37 1,33 1,33 1,32 1,33 1,33 1,35 1,30 1,35 1,35 1,31 1,37 1,35 1,35 1,35 1,34 1,34 1,33 1,35 1,32 1,32 1,32 1,39 1,35 1,37 1,40 Y4 1,44 1,36 1,45 1,36 1,36 1,30 1,28 1,33 1,41 1,41 1,41 1,41 1,45 1,41 1,37 1,36 1,25 1,40 1,35 1,33 1,30 1,30 1,32 1,31 1,37 1,39 Y5 1,40 1,40 1,47 1,41 1,45 1,40 1,38 1,41 - - - - - - - - - - 1,32 1,29 1,35 1,30 1,27 1,33 1,41 1,40 Y6 1,40 1,40 1,50 1,50 1,45 1,50 - - - - - - - - - - - - - - - 1,33 1,28 1,36 1,42 1,41 Y7 1,41 1,45 1,50 1,50 1,52 - - - - - - - - - - - - - - - - - 1,28 1,43 1,43 1,45

Y8 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1,37 1,46 - 1,44

Y9 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1,40 - - -

Bakalářská práce 30 Jana Benešová

3.1.4.2 Spočtené hodnoty meze pevnosti v tahu, R

[MPa]:

Tabulka 9: hodnoty meze pevnosti

X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X18 X19 X20 X21 X22 X23 X24 X25 X26 Y1 301 282 *1 *2 314 319 321 357 277 344 261 332 325 341 324 351 317 329 312 341 359 349 353 323 318 331 Y2 288 277 291 294 301 309 332 301 294 333 288 284 324 289 311 330 318 294 342 346 331 336 345 310 308 318 Y3 299 300 288 297 288 288 292 277 292 294 287 303 300 292 304 290 290 288 306 284 301 284 318 294 299 321 Y4 320 297 323 297 297 296 290 235 280 313 322 326 341 319 319 297 274 315 304 288 279 279 284 295 299 306 Y5 315 323 330 313 338 323 313 278 - - - - - - - - - - 284 281 296 283 269 288 317 308 Y6 349 336 349 336 336 356 - - - - - - - - - - - - - - - 305 273 297 354 326 Y7 329 352 383 336 376 - - - - - - - - - - - - - - - - - 273 331 337 352

Y8 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 325 374 - 362

Y9 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 335 - - -

Obr. 13 Řez odlitku s rozkreslenou sítí

Bakalářská práce 31 Jana Benešová

Obr. 14 Graf modulů pružnosti rozložených na rastru měření

Obr. 15 Graf meze pevnosti po celém povrchu odlitku na rastru měření Y1 Y3 Y5 Y7 Y9 1

1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2

X1 X3

X5 X7

X9 X11

X13 X15

X17 X19

X21 X23 X25 Modul pružnosti1.105[MPa]

Rastr v x - ovém směru

MODULY PRUŽNOSTI V ZÁVISLOSTI NA ROZLOŽENÍ VZORKU

1-1,1 1,1-1,2 1,2-1,3 1,3-1,4 1,4-1,5 1,5-1,6 1,6-1,7 1,7-1,8 1,8-1,9 1,9-2

Y1 Y3 Y5 Y7 Y9 200

225 250 275 300 325 350 375 400

X1 X3 X5 X7 X9

X11 X13

X15 X17

X19 X21

X23 X25

Mez pevnoszi [MPa]

Rastr v x - ovém směru[mm]

MEZ PEVNOSTI V ZÁVISLOSTI NA ROZLOŽENÍ VZORKU

200-225 225-250 250-275 275-300 300-325 325-350 350-375 375-400

Bakalářská práce 32 Jana Benešová

Průběh mechanických vlastností v linii X2 (Y1 – Y7)

Obr. 16 Graf průběhů mechanických vlastností v linii X2

Průběh mechanických vlastností v linii X23 (Y1 – Y9)

Obr. 17 Graf průběhů mechanických vlastností v linii X23 100

120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380

0 10 20 30 40 50 60

HB ,Eo[GPa], Rm[MPa]

Rastr v y - ovém směru [mm]

Rm HB Eo

100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400

0 10 20 30 40 50 60 70 80

HB, Eo [GPa], Rm [MPa]

Rastr v y - ovém směru [mm]

HB Eo Rm

Bakalářská práce 33 Jana Benešová

3.2 Víka ložisek klikových hřídelů - TEDOM

Rozložení mechanických vlastnosti vík ložisek klikových hřídelů, které byly poskytnuty od firmy TEDOM:

Místo měření tvrdosti je předepsáno na boku dolní pásnice I profilu – obrázek 18 Směrem k tepelné ose stěny odlitku chladne litina pomaleji. Mechanické vlastnosti

proto k tepelné ose stěny odlitku klesají.

Vlastnosti byly měřeny na osovém řezu A – A odlitkem

Obr. 18 osový řez odlitku

Geometrii měřících linií A, B, C na řezu je vyobrazen na Obr. 19

Víko 01

Obr. 19 geometrie měřících linií A₁, B₁, C₁

Bakalářská práce 34 Jana Benešová

Tvrdost HB měřena na řezu A - A metodou HB 5/750 tloušťka stěny měřená ultrazvukovým defektoskopem (LU) a skutečná tloušťka stěny

měřena posuvným měřítkem je značena L, L= 11,45 [mm]

Tabulka 10: hodnoty naměřené a spočtené v linii řezu A1

A

^{X1=5,2 X2=13 X3=22,5 X4=31,5 X5=45}

HB [1]

L

[mm]

E

[Mpa]

R

[Mpa]

Průběh mechanických vlastností v linii A

Obr. 20 Graf průběhů mechanických vlastností ve víku (01) v řezu A1

60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220

0 10 20 30 40 50

HB, Rm [MPa], Eo [GPa]

Rastr v x - vém směru [mm]

HB Eo Rm

Bakalářská práce 35 Jana Benešová Tabulka11: hodnoty naměřené a spočtené v linii řezu B1

B

^X1=5 X2=14,5 X3=25,5 X4=37 X5=47

HB [1]

L

[mm]

E

[Mpa]

R

[Mpa]

Průběh mechanických vlastností v linii B

Obr. 21 Graf průběhů mechanických vlastností ve víku (01) v řezu B1

Tabulka12: hodnoty naměřené a spočtené v linii řezu C1

C

^{X1=4 X2=14 X3=26 X4=46} X5=65 X6=76,5

HB[1]

L

[mm]

E

[Mpa]

R

[Mpa]

80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240

0 10 20 30 40 50

HB, Rm [MPa], Eo [GPa]

Rastr v x- ovém směru[mm]

HB Eo Rm

Bakalářská práce 36 Jana Benešová

Průběh mechanických vlastností v linii C

Obr. 22 Graf průběhů mechanických vlastností ve víku (01) v řezu C1

Víko 02

Obr. 23 geometrie měřících linií A2, B₂, C₂ Tabulka 13: hodnoty naměřené a spočtené v linii řezu A2

A

^{X1=3 X2=16 X3=26 X4=36 X5=49}

HB[1]

L

[mm]

E

[Mpa]

R

[Mpa]

70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

0 10 20 30 40 50 60 70 80

HB, Rm [MPa], Eo [GPa]

Rastr v x - vém směru [mm^]

HB Rm Eo

Bakalářská práce 37 Jana Benešová

Průběh mechanických vlastností v linii A

Obr. 24 Graf průběhů mechanických vlastností ve víku (02) v řezu A₂

Tabulka 14: hodnoty naměřené a spočtené v linii řezu B2 (Obr. 25)

B

^{X1=3 X2=15 X3=25,5 X4=35,5 X5=49}

HB[1]

L

[mm]

E

[Mpa]

R

[Mpa]

100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300

0 10 20 30 40 50

Rm [MPa],HB, Eo [GPa]

Rastr v x - vém směru [mm]

HB Eo Rm

Bakalářská práce 38 Jana Benešová

Průběh mechanických vlastností v linii B

Obr. 25 Graf průběhů mechanických vlastností ve víku (02) v řezu B2

Tabulka 15: hodnoty naměřené a spočtené v linii řezu C2

C

^{X1=4 X2=11 X3=21 X4=46 X5=61 X6=71 X7=75}

HB[1]

L

[mm]

E

[Mpa]

R

[Mpa]

120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310

0 10 20 30 40 50

Rm [MPa],HB, Eo [GPa]

Rastr v x - ovém směru [mm]

HB Eo Rm

Bakalářská práce 39 Jana Benešová

Průběh mechanických vlastností v linii C

Obr. 26 Graf průběhů mechanických vlastností ve víku (02) v řezu C2

Průběhy mechanických vlastností v řezu:

Změřené hodnoty L, LU, HB sloužily k výpočtům modulu pružnosti Eo a pevnosti v tahu Rm šedé litiny.

E0 = (437, 8 × L/LU)2 (3.3) R_m = 7, 211 × (L/LU)^{2, 278} × HB^0,758 (3.4)

vzorec (3.3) a vzorec (3.4) konkrétně využíván pro Libereckou slévárnu.

Vypočtené hodnoty posloužili k sestrojení grafických průběhů HB, E0 , Rm na řezech vík ložisek klikových hřídelů v liniích A1, A2, B1, B2, C1, C2, obr. 19 a obr. 23. Tyto průběhy znázorněny na obr. 20, obr. 21, obr. 22, obr. 24, obr. 25 a obr. 26

100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Rm [MPa],HB,Eo [GPa]

Rastr v x - vém směru [mm]

HB Rm Eo

Bakalářská práce 40 Jana Benešová

4. Shrnutí výsledků

Řez setrvačníku motoru – firma EMTEX, s. r. o.

U řezu setrvačníku se dospělo k hodnotám meze pevnosti v rozsahu (261 – 374 MPa) a k hodnotám tvrdosti (180 – 260 HB).

Při měření ultrazvukem se narazilo i na místa – X3Y1 a X4Y1, jež se nedala prozvučit, tím pádem nebylo možno změřit ultrazvukovou tloušťku v tomto místě. S největší pravděpodobností jde o staženiny, které souvisí se zde umístěným nálitkem, viz obr. 16 Tabulka 17: extrémní hodnoty v řezu

Setrvačník V celém řezu

R

[MPa] HB[1] E

[MPa]

min. max ▲ min. max. ▲ min. max. ▲ 235 383 148 180 280 100 1,27.10⁵ 1,52.10⁵ 0,25.10⁵

Tabulka 18: shrnuté hodnoty mechanických vlastností na náboji a věnci v liniích

Setrvačník linie

R

[MPa] HB[1] E

[MPa]

min. max ▲ min. max. ▲ min. max. ▲

Náboj

Věnec

Tabulka 19: hodnoty na povrchu a na řezu věnce a náboje Rm [MPa] Kontrola vnější Řez v liniích

Linie

SETRAČNÍK min max

Náboj 288 282 352 X2

Věnec 288 269 353 X23

Dle tabulky v příloze jakost litiny setrvačníku odpovídá pro tloušťky L 60 – 80 mm litině ČSN 42 2430.

Bakalářská práce 41 Jana Benešová

Průběh tvrdostí v linii X2 a v linii X23

Obr. 27 Graf průběhů tvrdostí v linii X2 a liniiX23

Průběh modulů pružnosti v linii X2 a linii X23

Obr. 28 Graf modulů pružnosti v linii X2 a X23 220

225 230 235 240 245 250

0 20 40 60 80

HB [1]

Rastr v y - ovém směru [mm]

HB (linie 2) HB (linie23)

1,25 1,27 1,29 1,31 1,33 1,35 1,37 1,39 1,41 1,43 1,45 1,47 1,49

0 20 40 60 80

Eo= 1.105[MPa]

rastr v y - ovém směru [mm] Eo (linie 2) Eo (linie 23)