Livarski vestnik 63/2016 št. 2

Milan Topić¹, Karin Tschiggerl¹, Mathias Rauter², Klaus Doschek², Hubert Biedermann¹, Harald Raupenstrauch², ¹Katedra za ekonomski in poslovni menedžment, ² Katedra za toplotno procesno tehnologijo, Montanistična univerza, Leoben, Avstrija

LIVARSKI PROIZVODI IN NJIHOVA DODANA VREDNOST PRI OVREDNOTENJU NJIHOVEGA ŽIVLJENJSKEGA CIKLA

Zdenka Zovko Brodarac¹, Josip Kalinić², Vanja Šuica¹*, ¹Univerza Zagreb, Strojna fakulteta, Sisak, Hrvaška, ^1* študent, Univerza Zagreb, Strojna fakulteta, Sisak, Hrvaška, ²Jajce Alloy Wheels Ltd, Jajce, Bosna in Hercegovina

STRJEVALNO ZAPOREDJE V ZLITINI ALSI11

M. Vončina¹, V. Tubin², P. Mrvar¹, J. Medved¹, ¹Naravoslovnotehniška fakulteta, Oddelek za materiale in metalurgijo,²Talum, Tovarna aluminija d.d. Kidričevo

SPAJANJE ZLITIN AA1170 IN AA6060

LIVARSKI PROIZVODI IN NJIHOVA DODANA VREDNOST PRI OVREDNOTENJU NJIHOVEGA ŽIVLJENJSKEGA CIKLA

Izvleček

Naraščajoči stroški energije, novi okoljski predpisi in skrbi glede zanesljivosti energije so povzročili, da se industrija trudi zmanjšati rabo energije in povečati njeno izkoriščenost. Mednarodni in nacionalni zakonodajalci so razvili različne pravne okvirje za izvajanje strategij varčevanja z energijo. Zadnji prispevek k temu je začetek uveljavitve evropske direktive o energijski učinkovitosti, ki se na avstrijski nacionalni ravni uporablja kot zakon o energijski učinkovitosti. Predvsem energijsko intenzivne industrije, npr. livarska industrija, morajo zmanjšati svojo rabo energije, da se poveča energijska učinkovitost in izboljša odnos do okolja. Da bi se izpolnili načrti in cilji, ki jih je postavil zakonodajalec, se mora uporabiti integriran pristop k ukrepom za dosego energijske učinkovitosti s posebnim poudarkom na tehničnih, ekonomskih in ekoloških metodah in ocenah.

Za analiziranje potenciala učinkovitosti v livarski industriji so razvili modulni večnivojski pristop. Model/pristop je nastal s sodelovanjem nosilcev izkušenj in nosilcev znanja v okviru Avstrijske gospodarske zbornice – Združenja avstrijske livarske industrije in njihovih trgovinskih partnerjev na eni strani ter Montanistične univerze Leoben in Avstrijskega inštituta za livarske raziskave (ÖGI) na drugi strani. Pristop omogoča spoznati dejansko rabo energije za procese in izdelke, kar pripelje do boljšega razumevanja nastalih stroškov. Poleg tega ta metodologija razpoznava potenciale energijske učinkovitosti in jih združuje v model, ki sloni na pristopu načrtovanja, ocenjevanja in optimizacije rabe energije v livarski industriji. Te mere imajo lahko pozitivne učinke na faze življenjskega cikla izdelka.

Poleg tehničnih in ekonomskih ukrepov predstavlja ocenjevanje življenjskega cikla (LCA – life cycle assesment) pomemben del razvitja modela. LCA omogoča izdelati metodo za ocenjevanje vpliva materiala izdelka in energijskih tokov po vsej dobavni verigi od pridobivanja surovin do konca življenjske dobe uporabnosti izdelka. Metoda sloni na ISO-standardu 14040ff, ki opisuje osnove in okvir za ocenjevanje življenjskega cikla in vključuje: definicijo cilja in obseg LCA, analizo popisa življenjskega cikla (LCI – life cycle inventory), oceno vplivov življenjskega cikla (LCIA – life cycle impact analysis) in tolmačenje življenjskega cikla.

Glede na cilje projekta in interese raziskave se model osredotoča na tri kazalnike vplivov, ki so pomembni za livarsko industrijo: (1) potencial globalnega segrevanja (GWP – global warming potential), (2) celotna potreba po energiji (CED – cumulative energy demand) in (3) celotna potreba po materialih (CMD – cumulative material demand). Koristi ocenjevanja življenjskega cikla za livarsko industrijo obsegajo identifikacijo potenciala izboljšav okoljskih značilnosti izdelkov, kako priti do informacije za strateško planiranje, postavitev prednosti, razvoj izdelka in procesa kot tudi utemeljitve pri prodaji izdelka.

STRJEVALNO ZAPOREDJE V ZLITINI ALSI11

Izvleček

Avtomobilska industrija je zaradi medsebojne konkurence in okoljskih predpisov za zmanjšanje emisij in porabe goriva prisiljena uporabljati napredne materiale in tehnologije. Ta cilj se lahko doseže predvsem z zmanjševanjem mase in zmanjševanjem velikosti sestavnih delov, kar omogočajo napredni materiali in tehnologije.

Najbolj uporabljan avtomobilski aluminijast del so kolesa, ki so tlačno ulita. Za zapleteno geometrijo tankostenskega ulitka se uporablja zlitina AlSi11 (EN AC 44000). Ta zlitina spada v skupino »evtektičnih zlitin«, zanjo pa sta značilna sorazmerno nizko tališče ter ozek interval strjevanja, kar oboje pri enakomerno porazdeljeni evtektični mikrostrukturi daje odlične mehanske in tehnološke lastnosti. Zato se ta zlitina široko uporablja pri visokotlačnem in nizkotlačnem ulivanju. Silicij je eden od najpomembnejših zlitinskih elementov, ki omogoča dobro livnost aluminijskih zlitin. Dodatek silicija izboljša odpornost proti pokanju v vročem in sposobnost napajanja ulitkov. Sinergija med vplivi zlitinskih elementov in oligoelementov pojasnjuje nastanek različnih intermetalnih faz.

Delež stranskih zlitinskih elementov (Mg, Cu) in oligoelementov (Fe, Mn, Cr, Zn) je bil v preiskovani zlitini AlSi11 majhen. Tankostenska geometrija ulitka zagotavlja pri nizkotlačnem ulivanju in hitrem ohlajevanju (v čim krajšem času) nastajanje številnih pomembnih intermetalnih faz.

Metalografska analiza je pokazala prisotnost naslednjih mikrostrukturnih sestavin: primarni aluminij α_Al, glavni evtektik α_Al + β_Si, visokotemperaturna železova faza Al₅FeSi, intermetalni fazi Mg₂Si in Al₈FeMg₃Si₆ v sekundarnem evtektiku.

Korelacija med ugotovljenimi mikrostrukturnimi sestavinami, termodinamičnim modeliranjem in diferencialno vrstično kalorimetrijo je pokazala natančno strjevalno zaporedje za zlitino s preiskovano kemično sestavo.

M. Vončina¹, V. Tubin², P. Mrvar¹, J. Medved¹, ¹Naravoslovnotehniška fakulteta, Oddelek za materiale in metalurgijo,²Talum, Tovarna aluminija d.d. Kidričevo

SPAJANJE ZLITIN AA1170 IN AA6060

Izvleček

Interakcija med dvema materialoma na osnovi aluminija za posebne namene, kot je delo pri povišanih temperaturah in tlakih, pospešuje spajanje v trdnem. Zaradi povišane temperature na fazni meji tam poteka difuzija. Tako imenovano »difuzijsko spajanje« poteka pri temperaturah, ki predstavljajo 50 - 70 % temperature tališča osnovnega materiala. Pred spajanjem je potrebno trdni površini ustrezno očistiti. Vse nečistoče na površini (okside, prah, vlago …) je potrebno odstraniti.

Preiskovali smo interakcije med dvema enakima (AA1170) in dvema različnima (AA1170 in AA6060) materialoma. Preizkuse smo naredili s termomehanskim simulatorjem metalurških stanj Gleeble 1500D pri različnih temperaturah (400 ̶ 600 °C), z različnimi silami (40 ̶ 80 kN) in različnimi konstrukcijami orodji. Stisnjene vzorce smo preiskovali makroskopsko. Mikrostrukture smo analizirali s svetlobno mikroskopijo, spoje pa z DSC-analizo. Najboljše rezultate spajanja smo dosegli pri stiskanju z orodjem z negativom rebra s silo 35 kN pri temperaturi 450 ^oC. Za čiščenje smo uporabili čistilno sredstvo Nubadur 152 (S).