VÝZKUM VLIVU VÁPNÍKU NA VYBRANÉ VLASTNOSTI A STRUKTURU ODLITKŮ Z AL-SI-CA SLITINY

Ing. Milan LUŇÁK

Doctoral thesis

RESEARCH OF THE INFLUENCE OF CALCIUM ON SELECTED PROPERTIES AND STRUCTURE OF CASTINGS FROM

Abstract:

Tato disertační práce se zabývá hlubším výzkumem vápníku a navazuje tak na dosavadní poznatky získané z oblasti modifikace Al-Si slitin, obzvláště na případné použití slitin Al-Si-Ca pro průmyslovou praxi. Práce rovněž navazuje na výzkum prováděný na slitině AlSi7Mg0,3CaX, která byla již ověřena z několika technologických hledisek a následně patentována. Samotný výzkum slitin Al-Si-Ca je zaměřen na vyhodnocení mechanických a technologických vlastností především s kladeným důrazem na aplikovatelnost získané modifikované slitiny do provozních podmínek výrobních podniků. K naplnění tohoto výzkumu výrazně napomohly experimenty prováděné v reálných provozních podmínkách předních českých sléváren zabývajících se výhradně odlitky ze slitin hliníku pro automobilový průmysl. Z rešeršní části vyplývají publikované vlastnosti, struktura dané slitiny AlSi7Mg0,3 a dalších obdobných slitin. Těmito vlastnostmi jsou hlavně mez pevnosti, mez kluzu a tažnost. Nejsou opomenuty ani nashromážděná tvrzení a získané závěry z experimentů prováděných různými autory napříč celým světem. Častým tvrzením je zjištění, že vápník snižuje povrchové napětí a díky tomu se zvyšuje zabíhavost modifikované taveniny. Dále např. tvrzení, že modifikační účinek vápníku přetrvává v tavenině déle než dosahují běžná již rozšířená modifikační činidla. V neposlední řadě vliv na snížení korozní odolnosti a naopak zvýšení naplynění a tím způsobenou vodíkovou pórovitost ve vytvořeném odlitku. Při realizaci experimentální části byly pro praxi nejdůležitější z těchto vlastností zkoumány a vyhodnocovány. Stejně tak i strukturní charakteristiky, počínaje vstupující předslitinou na bázi Al-Ca a konče gravitačním litím vyrobenými odlitky, podléhaly praktickému zkoumání a důslednému laboratornímu analyzování s vyvozenými závěry. Cílem práce bylo posoudit aplikovatelnost vápníkem modifikované slitiny AlSi7Mg0,3 do slévárenského provozu za pomocí výše uvedených hodnotících kritérií a výsledků experimentů se zahrnutím nově získaných poznatků z výzkumné činnosti. Rovněž shrnout doporučení pro oblast využití v různých odvětví průmyslu, automotive segmentu výsostně. V neposlední řadě popsat a definovat doporučené technologické aspekty a podmínky pro výrobní procesy sléváren.

Abstract:

This dissertation thesis deals with deeper research of calcium and thus builds on the existing knowledge gained from the modification of Al-Si alloys, especially on the possible use of Al-Si-Ca alloys for industrial practice. The thesis also builds on the research carried out on the AlSi7Mg0,3CaX alloy, which has already been verified from several technological points of view and subsequently patented. The research of Al-Si-Ca alloys itself is focused on the evaluation of mechanical and technological properties, especially with an emphasis placed on the applicability of the obtained modified alloy to the operating conditions of manufacturing companies. The fulfillment of this research was significantly helped by experiments carried out in real operating conditions of leading Czech foundries dealing exclusively with castings from aluminum alloys for the automotive industry. The research part shows the published properties and structure of the alloy AlSi7Mg0,3 and similar alloys. These properties are mainly the strength limit, yield strength and ductility. The collected statements and conclusions obtained from experiments of various authors carried out throughout the world are not neglected. A frequent statement is that calcium reduces surface tension and thus increases the running-in of the modified melt. Furthermore, for example, the statement that the modifying effect of calcium to stay in the melt longer than conventional already widespread modifying agents. Last but not least, it has an effect on reducing corrosion resistance and, conversely, increasing gasification and thus causing hydrogen porosity in the created casting. During the implementation of the experimental part, for practice the most important of these properties were examined and evaluated. Similarly, structural characteristics, starting with the entering Al-Ca-based pre-alloy and ending with gravity casting samples, were subject to practical examination and deep laboratory analysis with conclusions. The aim of the thesis was to assess the applicability of the calcium-modified alloy AlSi7Mg0.3 to the foundry plant using the above evaluation criterias and the results of experiments with the inclusion newly acquired knowledge from research activities. Also summarize the recommendations for the field of application in various branches of industry, automotive segment sovereignly. Last but not least, describe and define the recommended technological aspects and conditions for foundry production processes.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 3. 2023

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Štefan Michna, PhD.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Mechanical Engineering

Doctoral programme / field:
Engineering Technology / Engineering Technology