Izboljšave kakovosti litja z zamenjavo napajalnih sistemov pri postopku gravitacijskega litja

Skozi raziskovalno delo so se dosegli vsi moji predhodno zastavljeni cilji. Konstrukcija kovinske puše za zaščito keramike je bila ustrezno dizajnirana in izdelana, da je mehansko in toplotno preprečevala poškodbe keramike med samo produkcijo. Tudi postavitev ušes za fiksiranje kovinske zaščite v zgornjo polovico orodja je bila ustrezno izdelana. Do popustitve v vijačni zvezi med livarskim orodjem in kovinsko pušo ni prišlo, kajti določene vibracije prihajajo iz hidravličnega sistema pri zapiranju in odpiranju livarskega orodja v povezavi s temperaturnimi skrčki livarskega orodja. Prav tako pa je bil tudi sistem odzračevanja ustrezno izdelan, da je v času kristalizacije odzračeval v prostor vse pline, ki so se ujemali v napajalniku in s tem zmanjševali možnost nastanka plinske poroznosti v ulitku.

Dizajn za keramiko je bil izbran ustrezen, predvsem je bila dobra izbira oblikovnega tesnega ujema z zaščitno kovinsko pušo v najbolj izpostavljenem spodnjem delu, ki je tudi najbolj temperaturno obremenjen zaradi največje mase napajalnika in v tem območju so največje mehanske obremenitve. Izbira vrste in tipa keramike je bila tako ustrezno izbrana, saj je skozi litje vzdržala brez poškodb.

Pri simulaciji litja je predvsem pomembno, da si nastaviš procesne parametre, ki so čim bliže dejanskemu stanju. Potrebno pa je prav tako dobro poznavanje vseh procesov, ki so vključeni in imajo vpliv na kakovost ulitka. Predvsem tukaj mislim na obrabo izolativnih livarskih lakov, ki imajo ključen vpliv za dosego metalurške zdravosti, kakor tudi vizualne kakovosti ulitka. V dejanskem procesu se nam ti laki zaradi mehanske obrabe obrabljajo in izgubljajo ustrezne lastnosti, s katerimi zagotavljajo ustrezni pogoji talini in na koncu zdravosti ulitka. V simulacijo takšnih odstopanj ne moreš vstaviti. Pri izdelani simulaciji so bili končni podatki simulacije zelo primerljivi z dejanskim stanjem.

Pri pripravi taline iz AlSI10 Mg so ugotovitve, da je ključnega pomena za ustrezno kvaliteto taline proces degazacije in modifikacije taline. Z napravo Impeler MTS 1500, ki omogoča hitrost 700 obrt/min, z obračanjem rotorja dosežeš v talini tako imenovani »vortek« oz. na sredini se ustvari lijak. Ta mehanski pojav pa povzroči, da iz celotne količine taline, ki je v prelivnem loncu in s pomočjo inertnega plina argona in čistilnih soli, na površje izpodriva vse nečistoče ter vodik. Da smo dosegli ustrezno kvaliteto strukture materiala, pa imata glavni vpliv kemična elementa stroncij in titan-bor, pri katerih je potrebno ravnati pazljivo, da ne daš premajhne ali prevelike vsebnosti, ker imata tudi negativne učinke v obe smeri. Vpliv pa imata na velikost kristalnega zrna in fino zrnato strukturo. Iz izdelane termo analize so bili vsi rezultati v mejah kakovostnih zahtev oz. predpisanih standardov. Kemična analiza, ki je bila izdelana za šaržo litja raziskovalnega dela, je bila v skladu s standardom za zlitino AlSI10Mg. Indeks naplinjenosti, vzorci, ki so se jemali iz vzdrževalne peči vsake 2 uri, so bili v mejah postavljenega cilja oz. zahtev po standardu.

Ugotovitve pri pripravi orodja so, da je zelo pomembno konstantno vzdrževati izolativni livarski lak v procesu litja. Ta se sčasoma začne obrabljati. Glavni vzroki za to je strjevanje taline, ko ta prehaja iz tekočega stanja v trdo stanje, in pri ločevanju ulitka od kokile. Procesni parametri so bili računalniško nadzorovani, kar pomeni, da bi se pri temperaturnem odstopanju zunaj tolerančnega območja linija zaustavila ali bi bila za to vzrok temperatura orodja ali taline. V času litja ni bilo nobenih zastojev, zato so bili doseženi zelo dobri pogoji pri izdelavi ulitkov in ni imelo nobenega stranskega negativnega učinka na kasnejšo kakovost ulitka.

Pri pregledu zdravosti ulitkov na napravi RTG so bile ugotovitve, da se je pri keramičnem napajalniku dosegel želen rezultat in to se je potrdilo s 100-odstotnim izplenom kakovostno dobrih ulitkov. Pri kovinskem napajalniku se je dosegel celo boljši rezultat, kot so bila pričakovanja oz. je prikazala izdelana simulacija. Glavni vzrok boljšega rezultata na kovinskih napajalnikih je ta, da ima kovina v povezavi z dodatnimi nanosi izolativnega livarskega laka manjšo temperaturno prevodnost, kot je bila dana v simulacijo. Z dodatnim premazovanjem izolativnega laka v kovinskem napajalniku lahko povzročimo tudi negativen učinek, kajti s predebelo plastjo izolativnega laka zmanjšamo volumen napajalnika in s tem povzročimo negativen učinek. Za ponovljiv stabilen proces in kakovostno dober ulitek je izbira keramičnega napajalnika pravilna rešitev.

Osnovne trditve so se izkazale kot pravilne, kar se tiče skladnosti izdelka in konstrukcije orodja. Procesni parametri so ključni dejavnik za kakovost izdelkov in ti morajo bili 100-odstotno nadzorovani z različnimi nivoji spremljanja in avtomatizirani, da ob odstopanju zaustavijo delovanje naprave, stroja ali orodja. Pri simulacijah pa je predvsem pomembno, da tim, ki sodeluje pri izdelavi simulacije, natančno pozna vse procese, kje so potencialne možne deviacije in ni konstantno ponovljivega procesa. Na ta način se omogoči, da se v simulacijo vstavijo čim bolj natančni dejanski podatki, ki bodo pomembni kasneje v procesu.

Ključne ugotovitve mojega raziskovalnega dela so, da z uporabo keramičnega napajalnika in izbiro ustrezne konstrukcije ter predhodno dobro izdelano simulacijo litja dosežemo v livarstvu pri bolj kompleksnih ulitkih bistveno bolj kakovostne rezultate. To pa nam zmanjšuje velike stroške, skozi izmet in stroške dela.