1.
S. Kastelic^1,3, M. Grah² , J. Seljak² , D. Kogoj² , A. Mahmutović³ , P. Mrvar¹
¹Univerza v Ljubljani, Naravoslovnotehniška fakulteta, ²ETA d.o.o. Cerkno, ³TC Livarstvo d.o.o., Slovenija
UMERJANJE NUMERIČNEGA IZRAČUNA ZA OPTIMIZACIJO PROCESA LITJA GRELNE PLOŠČE

2.
D. Molnár
Univerza Miskolc, Madžarska
POVRATNI INŽENIRING ARTEFAKTOV

3.
R. Deike
Univerza Duisburg-Essen, Nemčija
POSEBEN POMEN KOVIN V KROŽNEM GOSPODARSTVU

1.
S. Kastelic^1,3, M. Grah² , J. Seljak² , D. Kogoj² , A. Mahmutović³ , P. Mrvar¹
¹Univerza v Ljubljani, Naravoslovnotehniška fakulteta, ²ETA d.o.o. Cerkno, ³TC Livarstvo d.o.o., Slovenija

UMERJANJE NUMERIČNEGA IZRAČUNA ZA OPTIMIZACIJO PROCESA LITJA GRELNE PLOŠČE

Povzetek

Numerični izračuni pri načrtovanju ali optimizaciji livarske tehnologije lahko bistveno pomagajo pri razumevanju problematike, ki na prvi pogled ni najbolj očitna. Numerični izračuni livarskih procesov nam danes nudijo vpogled v posamezno sekvenco litja na način, ki nam pomaga odkriti in razumeti vzroke za nastale napake. Z razumevanjem vzrokov napak se lahko učinkovito lotimo optimizacije procesa in novo tehnologijo preizkusimo najprej v virtualnem okolju, z izračunom z optimiziranimi robnimi pogoji. Na ta način lahko pri razvoju in/ali optimizaciji posamezne tehnologije učinkoviteje porabimo čas in sredstva.
Stopnja zaupanja v pravilnost rezultatov numeričnega izračuna je v veliki meri odvisna od samokritičnosti inženirja, ki rezultate analizira in jih vrednoti. Natančnost izračuna je lahko samo toliko dobra, kolikor so dobri začetni in robni pogoji problema. Sem spadajo tudi zbirke podatkov o lastnostih uporabljenih materialov – zlitin in ostalih pomožnih livarskih materialov. Za določene vhodne parametri pa obstajajo priporočene vrednosti, ki pa jih je treba potem izkustveno kalibrirati in umeriti za določeno tehnologijo litja in glede na specifičnost posameznega proizvodnega procesa v posamezni livarni.
V predstavitvi je predstavljeno umerjanje prestopnostnega koeficienta na meji med peščeno formo in ulitkom. Umerjanje koeficienta je bilo izvedeno tako, da smo na več natančno določenih mestih v peščeni formi izmerili temperaturo med litjem in ohlajanjem ulitka. Izmerjene rezultate smo nato primerjali z numerično izračunanimi. Glede na primerjavo izmerjenih temperatur smo ustrezno kalibrirali prestopnostni koeficient, tako da so se izračunane temperature ujemale z izmerjenimi. Proces umerjanja prestopnostnega koeficienta smo izvedli skupaj z optimizacijo dovodnega kanala na primeru litja grelnih plošč za odpravo poroznosti na mestu pripetja.

Ključne besede: gravitacijsko litje, siva litina, umerjanje prestopnostnega koeficienta, optimizacija livarskega proces

2.
D. Molnár
Univerza Miskolc, Madžarska

POVRATNI INŽENIRING ARTEFAKTOV

Povzetek

V tem prispevku smo z računalniško simulacijo in nedestruktivnimi metodami določanja lastnosti materialov proučili tehnologijo litja in napake pri litju artefakta – sekiro z očesom.
V Karpatski kotlini so se bronaste sekire začele širiti v zgodnji bronasti dobi. Bronaste sekire so najštevilčnejše v lokalnih najdbah iz pozne bronaste dobe (1500–900 pr. n. št.). Obstaja več vrst geometrij sekir, najpogostejše pa so tako imenovane sekire z očesom, ki jih najdemo v obrednih zakladih, naključnih najdbah in včasih kot grobne pridatke.
Proučevani artefakt sekire z očesom (Madžarski narodni muzej, prazgodovinska zbirka) je bil fizično analiziran. Kemična sestava je bila analizirana skozi analizo promptne aktivacije žarkov gama, tj. jedrsko analitično tehniko za nedestruktivno določanje elementarne in izotopske sestave. Zunanjo obliko in notranjo strukturo artefakta sekire z očesom smo proučili z nevtronsko radiografijo.
Na podlagi artefakta smo izdelali eksperimentalno repliko ulitka in virtualno geometrijo za podrobne raziskave. Razlog za izdelavo virtualne geometrije je, da so možnosti pregleda originalnega artefakta omejene in je mogoče uporabiti zgolj nedestruktivne metode. Eksperimentalna replika ulitka ni tako zelo omejena z vidika metod preiskav, vendar so lahko rezultati zaradi napak pri litju manj reprezentativni. Po drugi strani pa lahko virtualno geometrijo prosto proučujemo, virtualno lahko izvedemo več litij, možnosti različnih metod preskušanja pa so neomejene.
Z računalniško simulacijo smo preizkusili več primerov polnjenja in strjevanja ter preverili vpliv materiala forme in temperature taline na porazdelitev poroznosti. Analizirali smo pojave litja, povezane z geometrijo (modul), polnjenjem (zasnova ulivnega sistema, tok taline, gibanje taline v votlini, turbulenca, vnašanje zraka in položaj zračnih mehurčkov) in strjevanjem (mehanizem napajanja, nastanek krčilne poroznosti in čas strjevanja).
Rezultate simulacije smo potrdili s slikami nevtronske radiografije in analizo mikrostrukture z analizo mikroskopa s svetlim poljem in analizo diferencialnega interferenčnega kontrasta.

Ključne besede: Litje, bronasta doba, sekira z očesom, računalniška simulacija, povratni inženiring artefakta, povratni inženiring, tehnologija gravitacijskega litja, simulacija

3.
R. Deike
Univerza Duisburg-Essen, Nemčija

POSEBEN POMEN KOVIN V KROŽNEM GOSPODARSTVU

Povzetek

Ko je bilo leta 2015 na Generalni skupščini ZN sprejetih 17 ciljev trajnostnega razvoja, so bili še vedno oblikovani kot vizija doseganja boljšega sveta z več blaginje in manjšo porabo virov, zdaj pa vstopamo v čas, ko se deli te vizije spreminjajo v zakone. Akcijski načrt EU za krožno gospodarstvo na primer postavlja pomen trajnosti in razvoja trajnostnih procesov v središče evropske politike. Kaj je trajnostno in kaj ne, je treba opisati, razvrstiti in posebej spodbujati, npr. tudi skozi upravljanje finančnih tokov. Čeprav sta poudarjanje, trajnosti in spodbujanje ustreznih načinov pomembna za njeno doseganje, obstajajo določeni pomisleki, ali je to, kar je relativno enostavno opisati, pravno opredeliti in nato odločiti v upravah političnih institucij in podjetij v finančni industriji, vedno tehnično izvedljivo. Navsezadnje ima tudi krožno gospodarstvo znanstvene in tehnične omejitve, ki jih je treba sprejeti z vidika gospodarske učinkovitosti. Vendar pa je treba trajnost obravnavati tudi v okviru strukturnih sprememb v nacionalnih gospodarstvih. Razvoj na področju kovin kaže, da so v tradicionalnih industrijskih družbah v Evropi in na Japonskem potekle strukturne spremembe iz industrijskih v storitvene družbe, ki so v svetovni jeklarski in livarski industriji začasno več kot očitno privedle do tega, da se poraba jekla in litih izdelkov na prebivalca v obdobju med letoma 1970 in 1995 ni več povečala, v nekaterih primerih pa se je ob naraščanju svetovnega prebivalstva v absolutnem smislu celo zmanjšala. Na izbranih področjih je torej že prišlo do dematerializacije svetovne gospodarske rasti. Z industrializacijo na Kitajskem se je ta razvoj končal, zlasti na začetku tega stoletja, in ponovno je prišlo do eksponentne rasti z izjemno porabo surovin in rastjo cen. Vendar se bo ta razvoj v naslednjih dveh desetletjih zelo verjetno končal, ko se bo tudi na Kitajskem zgodila strukturna sprememba iz industrijske v storitveno družbo.

Ključne besede: trajnostni razvoj, procesi, zakonodaja, evropska in svetovna politika