View
0
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
UNIVERZA V MARIBORU
FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO
Josip MATANOVIĆ
OPTIMIZACIJA PROCESA TLAČNEGA LITJA
S POMOČJO JET COOL SISTEMA
Diplomsko delo
visokošolskega strokovnega študijskega programa
Strojništvo
Maribor, februar 2013
Fakulteta za strojništvo
OPTIMIZACIJA PROCESA TLAČNEGA LITJA
S POMOČJO JET COOL SISTEMA
Diplomsko delo
Študent: Josip MATANOVIĆ
Študijski program: Visokošolski strokovni študijski program Strojništvo
Smer: Proizvodno strojništvo
Mentor: izr. prof. dr. Borut Buchmeister
Somentor: doc. dr. Marjan Leber
Maribor, 2013
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
II
I Z J A V A
Podpisani Josip Matanović izjavljam, da:
je bilo predloţeno diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom
izr. prof. dr. Boruta Buchmeistra in somentorstvom doc. dr. Marjana Leberja,
predloţeno diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloţeno za pridobitev
kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi;
soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjiţnici tehniških fakultet
Univerze v Mariboru.
Maribor, __________________ Podpis: ___________________________
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
III
ZAHVALA
Zahvaljujem se mentorju, izr. prof. dr. Borutu
Buchmeistru, in somentorju, doc. dr. Marjanu Leberju,
za pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega dela.
Zahvaljujem se tudi podjetju LTH Ulitki, d. o. o., za
sofinanciranje študija in mentorju g. Francu Balonu za
pomoč pri pisanju diplomskega dela.
Posebna zahvala velja moji ţeni Tini ter vsem, ki so
tako kot ona verjeli v moj uspeh pri študiju.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
IV
OPTIMIZACIJA PROCESA TLAČNEGA LITJA
S POMOČJO JET COOL SISTEMA
Ključne besede: proces tlačnega litja, jet cool sistem, tlačno orodje, napake pri tlačnem litju,
strjevalna poroznost, optimizacija, ulitki iz aluminija
UDK: 621.746.3:658.58.011(043.2)
POVZETEK
Diplomska naloga obravnava in rešuje problematiko nastanka strjevalne poroznosti v ulitku iz
aluminija pri procesu tlačnega litja. Strjevalna poroznost se je pojavljala na mestih, kjer take
poroznosti nismo mogli odpraviti. Zaradi teţavne poroznosti so ulitki po testu tesnosti puščali
v skupnem številu v kar 26 %. S pomočjo naše standardne tehnologije te teţave nismo mogli
odpraviti in smo bili v podjetju prisiljeni poiskati novo rešitev.
Odločili smo se za nakup stroja jet cool sistem LETHIGUEL HDK4, s katerim bi
teţavno strjevalno poroznost odpravili. S pomočjo nove tehnologije bi odpravili tudi napako
nalepljenosti aluminija na jedrih tlačnega orodja in s tem posledično zmanjšali abrazivno
obrabo orodja. Novo tehnologijo je bilo potrebno v proces tlačnega litja najprej vpeljati s
predelavo tlačnega orodja ter nato proces tlačnega litja naknadno zoptimirati.
Po uporabi stroja jet cool sistem LETHIGUEL HDK4 in po optimiranju litja so bili
rezultati vidni ţe po prvem preizkusu. Strjevalno poroznost smo namreč v celoti odpravili,
število ulitkov zaradi naknadnega impregniranja pa se je s 26 % zmanjšalo na 7 %.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
V
MANUFACTURING PROCESS OPTIMIZATION OF DIE
CASTNIG WITH JET COOL SYSTEM
Key words: die casting process, jet cool system, die, die cating mistakes, solidification
porosity, optimization, aluminium castings
UDK: 621.746.3:658.58.011(043.2)
ABSTRACT
Diploma thesis adresses and solves the problem of occurrence of solidification porosity in
aluminium casting at the die casting process. Solidification porosity occured in area where
such porosity could not be removed. Due to this porosity the castings leaked after the leakage
test in average about 26 % of the total number. With our standard technology that problem
could not be eliminated and our company was forced to find a new solution.
We have decided to buy the machine jet cool sistem LETHIGUEL HDK4 which would
eliminate the difficult porosity. With the help of new tehnology paralely we would solve the
problem of the sticked aluminium on the cores on the die and consequently also reduce
abrasive corrosion of the die. Because of this new tehnology first we had to optimizate the die
and after this we could then optimizate the die casting process.
After optimization of the die casting process with the machine LETHIGUEL HDK4 good
results were seen right after the first test. The solidification porosity was entirely eliminated
and the number of the castings wihich had to be impregnated reduced from 26 % to 7 %.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
VI
KAZALO
1. UVOD ............................................................................................................................................................ - 1 -
1.1 OPIS PROBLEMATIKE .................................................................................................................................. - 1 - 1.2 CILJ NALOGE .............................................................................................................................................. - 1 - 1.3 PREGLED POGLAVIJ .................................................................................................................................... - 2 -
2. PREDSTAVITEV PODJETJA ................................................................................................................... - 3 -
2.1 LTH ULITKI, D. O. O. .................................................................................................................................. - 3 - 2.2 PREDSTAVITEV SEKTORJA DIPLOMSKEGA DELA ......................................................................................... - 4 - 2.3 SEKTOR LIVARNA ....................................................................................................................................... - 5 -
2.3.1 Tlačni otok ........................................................................................................................................ - 5 - 2.4 PREDSTAVITEV PODROČJA DIPLOMSKEGA DELA ......................................................................................... - 6 - 2.5 PREDSTAVITEV IZDELKA MANIFOLD 3G (703.07) ...................................................................................... - 7 -
3. OSNOVE TLAČNEGA LITJA ................................................................................................................... - 8 -
3.1 PROIZVODNI PROCES TLAČNEGA LITJA ....................................................................................................... - 8 - 3.1.1 Zahteve za uspešno tlačno litje ......................................................................................................... - 9 -
3.2 SLIKOVNI PRIKAZ PROCESA TLAČNEGA LITJA ........................................................................................... - 10 - 3.3 NAPAKE PRI TLAČNEM LITJU .................................................................................................................... - 13 -
3.3.1 Dimenzijske napake ........................................................................................................................ - 13 - 3.3.2 Površinske napake .......................................................................................................................... - 14 - 3.3.3 Mehanske napake ............................................................................................................................ - 15 - 3.3.4 Notranje napake .............................................................................................................................. - 16 - 3.3.5 Lunkerji ........................................................................................................................................... - 17 -
4. JET COOL SISTEM .................................................................................................................................. - 18 -
4.1 UČINKI JET COOL SISTEMA ....................................................................................................................... - 18 - 4.2 NAVODILA ZA PRIKLOP IN PREIZKUS JET COOL SISTEMA NA TLAČNO ORODJE .......................................... - 20 -
5. UPORABA JET COOL SISTEMA PRI ULITKU KODE 703.07 ......................................................... - 24 -
5.1 UPORABLJENI PARAMETRI NA JCS PRIPRAVNI ENOTI ............................................................................... - 25 - 5.2 VIZUALNA PRIMERJAVA KOSOV Z UPORABO OBRUSKOV PRED UPORABO JET COOL SISTEMA IN PO NJEM .. - 26 - 5.3 ANALIZA POROZNOSTI MED OBRUSKI ....................................................................................................... - 27 - 5.4 METALOGRAFSKA ANALIZA POROZNOSTI MED OBRUSKI .......................................................................... - 28 - 5.5 TEST PUŠČANJA NA PRIPRAVI ZA MERJENJE TESNOSTI .............................................................................. - 29 -
6. PRIMERJAVA STROŠKOV IN PRIHRANKOV PRI UPORABI JET COOL SISTEMA ............... - 31 -
6.1 IZRAČUN STROŠKOV IN PRIHRANKOV, PRIDOBLJENIH Z OPTIMIZACIJO PROCESA ...................................... - 31 -
7. DISKUSIJA IN ZAKLJUČEK.................................................................................................................. - 34 -
VIRI ................................................................................................................................................................. - 35 -
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
VII
UPORABLJENI SIMBOLI
I - število ciklov
K - letno število izdelanih kosov 703.07
1K - število impregniranih kosov brez uporabe JCS
2K - število impregniranih kosov z uporabo JCS
3K - razlika med 1K in
2K
1P - letni prihranek zaradi uporabe JCS pri kodi 703.07
2P - letni prihranek zaradi uporabe JCS pri kodi vseh treh orodjih
IP - prihranek pri impregnaciji
tP - prihranek zaradi krajšega časa cikla
IS - stroški impregnacije
1sS - stroški predelave TL orodja samo pri kodi 703.07
2sS - stroški predelave vseh treh TL orodij
toS - stroški ene ure dela v tlačnem otoku
t - prihranek časa
1t - čas izdelave s ciklom 49 sekund
2t - čas izdelave s ciklom 46 sekund
1pt - povrnitev stroškov pri uporabi JCS samo pri kodi 703.07
2pt - povrnitev stroškov pri uporabi JCS pri vseh treh orodjih
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
VIII
UPORABLJENE KRATICE
CNC – computer numeric control
JCS - jet cool sistem
kt - koledarski teden
LTH- Loške tovarne holding
RTG - rentgen
TL - oznaka tlačnega orodja
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 1 -
1. UVOD
1.1 Opis problematike
Pri proizvodni seriji ulitkov kode 703.07 pri tlačnem orodju oznake TL-8083 se je okoli
lukenj pri ulitkih pojavljala strjevalna poroznost. Strjevalna poroznost je ena od notranjih
napak pri ulitkih iz aluminija in število slabih kosov je bilo glede na narejeno serijo kosov po
kontroli na RTG kar 50 %.
Strjevalna poroznost se je pojavljala na mestih, ki so bila za nas problematična zaradi
reguliranja temperature na tlačnem orodju. Ker napake nismo mogli odpraviti s standardnimi
rešitvami, smo bili prisiljeni poiskati neko novo rešitev.
1.2 Cilj naloge
Cilj diplomskega dela je, da s pomočjo najnovejše tehnologije jet cool sistem (prisilno
hlajenih določenih jeder na tlačnem orodju) odpravimo strjevalno poroznost, ki se je
pojavljala pri proizvodni seriji kosa s kodo 703.07.
Najprej smo pri tlačnem orodju za reguliranje temperature tlačnega orodja namesto
standardnih oljnih temperirnikov uporabili vodne temperirnike, ki bolje odvajajo odvečno
temperaturo tlačnega orodja.
Na tlačnem orodju smo dodatno popravili dolivni sistem, sistem vakuum izvleka odvečnega
zraka (vakuum sistem) ter na tlačnem orodju dodatno postavili odzračevalnike. Nazadnje smo
preizkusili način uporabe »domačega jet cool sistema«, ki pa prav tako ni odpravil
problematične strjevalne poroznosti.
Ko nismo imeli več druge rešitve, smo se za odpravo problematične strjevalne poroznosti v
našem podjetju odločili za nakup stroja za jet cool sistem, Lethiguel HDK4.
S pomočjo jet cool sistema smo lahko dodatno ohladili in regulirali temperaturo na
problematičnem mestu, kjer bo uporabljen jet cool sistem. Tako bo strjevalna poroznost po
teoriji, da se taka poroznost največkrat pojavlja na mestih, kjer se talina strdi nazadnje in kjer
je najbolj skoncentrirana toplota tlačnega orodje, zaradi boljšega reguliranja temperature tudi
odpravljena.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 2 -
Slika 1.1: Pripravna enota za JCS Lethiguel HDK4
1.3 Pregled poglavij
V uvodnem prvem poglavju sem na kratko opisal problematiko in cilj diplomske naloge.
V drugem poglavju je opisano podjetje, področje ter sektor, kjer je bila problematika
diplomskega dela odpravljena.
V tretjem poglavju so opisane osnove vede livarstva, v podpoglavjih pa slikovni opis procesa
tlačnega litja ter napak, ki nastajajo pri procesu tlačnega litja.
V četrtem poglavju je opisan JCS, njegovo delovanje, njegovi učinki ter prikazana uporaba
JCS, priklop ter preverjanje delovanja JCS.
V petem poglavju sem navedel realen primer iz prakse tlačnega litja, ga opisal ter v
podpoglavjih navedel vse uporabljene parametre, stroške in rezultate zaradi uporabe JCS.
V šestem poglavju so prikazani stroški optimiranja zaradi uporabe JCS stroja ter prihranki na
račun le-tega.
V zadnjem poglavju sem napisal kratko diskusijo ter povzetek diplomske naloge.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 3 -
2. PREDSTAVITEV PODJETJA
2.1 LTH Ulitki, d. o. o.
LTH Ulitki, d. o. o., Škofja Loka je kakovosten in uspešen proizvajalec orodij za tlačno litje
in ulitkov iz magnezijevih in aluminijevih zlitin za avtomobilsko industrijo.
Podjetje je bilo ustanovljeno leta 1948 kot tovarna Motor, ki se je leta 1960 preimenovalo v
LTH iz Škofje Loke. V šestih desetletjih je podjetje zamenjalo več lastnikov in se nekajkrat je
tudi preimenovalo. Nazadnje se je to zgodilo leta 2009 in od takrat podjetje nosi naziv LTH
Ulitki, d. o. o.
Skozi več kot šestdesetletno zgodovino, od nakupa prvega stroja za tlačno litje pa vse do
danes, se je podjetje razvilo v eno izmed najbolj prepoznavnih podjetjih v Evropi in po svetu
na področju proizvodnje orodij za tlačno litje ter ulitkov iz aluminija in magnezija.
LTH Ulitki, d. o. o., je druţba, ki je sestavljena iz štirih podjetij na štirih različnih lokacijah.
Podjetje skupaj zaposluje pribliţno 2000 delavcev. Glavni sedeţ podjetja je v Škofji Loki,
ostali trije obrati pa se nahajajo še v Ljubljani, v Benkovcu na Hrvaškem, ter na Ohridu v
Makedoniji.
V podjetju sem zaposlen tri leta. Najprej sem delal kot delovodja sektorja talilnica, ki se
nahaja v tlačni livarni. Sedaj svoje delo opravljam kot operativni tehnolog na področju
tlačnega litja. S svojim delom skrbim predvsem za nemoteno delo v tlačni livarni z urejanjem
procesa tlačnega litja. Prav tako sodelujem pri nekaterih razvojnih projektih, seveda v fazi
tlačnega litja.
Slika 2.1: LTH Ulitki, d. o. o. (obrat v Škofji Loki)
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 4 -
2.2 Predstavitev sektorja diplomskega dela
LTH Ulitki, d. o. o. v Škofji Loki so razdeljeni na več sektorjev: gospodarski sektor, sektor
trţenja, sektor investicij, sektor energetike in ekologije, sektor zagotavljanja kakovosti, sektor
razvoja, sektor orodjarne, sektor livarna itd.
Slika 2.2: Tlačna livarna
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 5 -
2.3 Sektor livarna
V sektoju livarna se nahaja 15 tlačno livarskih strojev. Dvanajst od teh strojev, je popolnoma
avtomatiziranih v sklop strojev, katerega imenujemo tlačni otok. Stroji so avtomatizirani, do
te meje, da se pri stroju ulitki predhodno obrezane s pomočjo obrezlinega orodja, samo še
zlagajo v evro box palete.
V livarni svoje predhodno določeno delo opravlja več kot 70 delavcev. Ti delavci so
delovodje, livarji, monterji tlačnih ter obrezilnih orodij, talilci iz podsektorja talilnica, itd.
V sklopu livarne sta tudi dva podsektorja. Prvi podsektor je talilnica, kjer se aluminijeve
zlitine, ki so v trdnem agregatnem stanju, pretopijo v tekoče agregatno stanje. Aluminijevo
talino se potem uporabi v livarni, kjer se aluminijeva zlitina zaradi procesa tlačnega litja
preoblikuje v ulitke. Drugi podsektor pa je obsekovalnica, kjer se ulitke, ki so odliti na tlačno
livarskih strojih, ki niso povsem avtomatizirani, z obrezilnim orodjem obreţe.
V Škofji Loki se proizvajajo izključno ulitki iz aluminijevij zlitin, medtem ko se v Ljubljani
proizvajajo tudi ulitki iz magnezijevih zlitin. Vsi proizvedeni ulitki se uporabljajo na področju
avtomobilske industrije kot vgradne komponente različnih sestavnih delov za krmilne,
zavorne in elektro mehanizme.
2.3.1 Tlačni otok
V otoku je med seboj povezanih več strojev, kot so odvzemalni robot, dozirno vzdrţevalna
peč, wollin in obrezilno orodje.
Najpomembnejši od teh strojev je odvzemalni robot, ki je povezava med ostalimi stroji v
otoku. Robot ulitke prenaša od izmetovanja iz tlačnih orodij do bazena, ki je napolnjen z
vodo, kjer ulitke ohladi. Nazadnje robot ulitke odnese še v obrezilno orodje.
S pomočjo dozirno vzdrţevalne peči delavcem livarjem ni več potrebno ročno vlivati
taljenega aluminija s pomočjo zajemalke v tlačno komoro. Talina se namreč iz dozirne peči
avtomatsko ob znaku, ki ga odda tlačni stroj, dozira v tlačno komoro.
Wollin je stroj, s katerim je avtomatiziran proces mazanja in izpihovanja tlačnih orodij po
vsakem ciklu. Ko se orodje odpre in izmeče ulitek, wollin začne na orodje nanašati premaz in
s tem premaz hladi in ščiti tlačno orodje.
Nazadnje se v tlačnem otoku nahaja še obrezilni stroj (štanca), ki s pomočjo obrezilnega
orodja ulitke obreţe, tako da ostanejo samo kosi brez dolivnega sistema, pretočnikov in
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 6 -
vakuum kanalov. V obrezilnem stroju je tudi trak, s katerim večgnezdne ulitke ločimo po
gnezdih ter jih pripeljemo od obrezilnega orodja do delovnega mesta livarja.
Slika 2.3: Layout tlačnega otoka
2.4 Predstavitev področja diplomskega dela
V avtomobilski industriji je konkurenca iz dneva v dan vse večja. Zaradi nenehnega in hitrega
razvoja v avtomobilski industriji se od podjetij pričakuje velika fleksibilnost izdelave
izdelkov. Izdelki, ki se danes pojavljajo na trgu, so vedno bolj zahtevni za izdelavo, ob tem pa
se od podjetij pričakuje tudi visoka kakovost izdelkov. Kupci za izdelavo zahtevajo določene
standarde, ki pa jih ni tako enostavno pridobiti. Iščejo se tudi različni trgi za nakup
avtomobilskih delov, saj se iščejo rešitve za pridobitev kakovostnih delov z nizkimi stroški
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 7 -
nabave. Tako so podjetja, kot je LTH Ulitki, d. o. o., prisiljena v nenehen tehnološki razvoj
izdelave izdelkov s čim manjšimi stroški, prav tako z dnevnim manjšanjem števila izmeta in
manjšanjem reklamacij. Podjetje s prodajanjem kakovostnih izdelkov kupcem pridobiva
določeno zaupanje le-teh in s tem pridobiva tudi nove projekte, ki jim ni kos prav vsako
podjetje, ki se ukvarja s tlačnim litjem.
2.5 Predstavitev izdelka Manifold 3G (703.07)
Izdelek Manifold 3G se uporablja v avtomobilski industriji. Je sestavni del hidravličnega
sistema za krmilni mehanizem pri avtomobilih, dostavnih in tovornih vozilih.
Slika 2.4: Izdelek Manifold 3G
Slika 2.5: Primer sestave krmilnega mehanizma
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 8 -
3. OSNOVE TLAČNEGA LITJA
Litje je eden najstarejših in zelo pogosto uporabljenih načinov preoblikovanja kovinskih,
nekovinskih in tudi umetnih materialov. Veda, ki se ukvarja z litjem, se imenuje livarstvo.
V osnovi poteka litje tako, da zlitino stalimo in jo vlijemo v livno votlino (ulivno komoro)
forme. V formi, ki ima obliko končnega izdelka, se nato kovina strdi in obdrţi njeno obliko.
Poznamo več postopkov litja.
Osnovna delitev tlačnega litja je delitev po tem, kolikokrat lahko uporabimo formo, torej na
litje v enkratne in trajne forme. Pri litju v trajne forme, ki je namenjeno serijskemu litju,
poznamo več podvrst. Tako je lahko litje tlačno, centrifugalno ali kontinuirno. Pri tlačnem
litju imamo kokilo, ki je trajna forma, narejena iz orodnega jekla in ima poleg gravure z
obliko ulitka še livni kanal (dolivek), in oddušne kanale. Kokila je dvodelna, da lahko po
ohladitvi iz forme ulitek izvzamemo.
3.1 Proizvodni proces tlačnega litja
Začetna faza procesa proizvodnega procesa tlačnega litja je pravilno skladiščenje surovin, ki
se uporabljajo pri procesu tlačnega litja. Najpogosteje uporabljene surovine v tlačnem
livarstvu so zlitine, pri katerih v kemijski sestavi prevladujejo atomi elementov aluminija,
magnezija in cinka. Surovine morajo biti skladiščene v suhem in pokritem prostoru, saj zaradi
taljenja teh surovin obstaja velika moţenost eksplozije zaradi ekspanzije vode.
V naslednji fazi viličaristi iz podsektorje talilnica pripeljejo material iz skladišča v talilnico.
Material se nato strese v talilno peč, ki material nato stali. Temperatura taline v peči se giblje
med 720 °C do 750 °C (aluminij). Od taline vzamemo vzorček, s katerim v laboratoriju
preverimo, ali kemijska struktura taline ustreza določenim kakovostnim specifikacijam.
Talino se po končani analizi z viličarji razvaţa do tlačnih strojev, kjer se talino vlije v dozirno
peč.
Dozirna peč nato določeno količino taline vlije v ulivno komoro. Ko je talina vlita v ulivno
komoro, se prične proces tlačnega litja.
Tlačno litje je razdeljeno na tri faze litja. V prvi fazi se talino s pomočjo bata, ki ima hitrosti
med 0,2 m/s do 0,5 m/s, potiska v formo do vlivne reţe (meja med dolivnim sistemom in
gravurno votlino forme). Ko talina doseţe vlivno reţo, prične delovati druga faza, kjer bat z
visokimi hitrostmi, med 2,00 m/s in 5,50 m/s, potiska jo do zapolnitve forme. V zadnji, tretji
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 9 -
fazi, bat z visokimi tlaki med 600 bar in 1200 bar potiska talino v formi toliko časa, dokler se
talina ne strdi. Po določenem času strjevanja se v formi oblikuje ulitek. Ko se talina dokončno
strdi, se orodje odpre ter s pomočjo izmetovalnega sistema (ročno ali z odvzemalnim
robotom) odnese ulitek iz forme [1].
Robot ulitek odvzame iz orodja ter ga odnese v obrezilno orodje (štanco). Obrezilno orodje
poreţe odvečne materiale (dolivek, oddušnike itd.). Obrezilno orodje nato izpusti ulitke na
drčo, po kateri kosi zdrsnejo na delovno mesto livarja. Delavec (livar) ulitek vzame, ga
pregleda (poroznost, dimenzija, nezalitost, dvoplastnost) ter ulitke, ki ustrezajo kontrolnim
pogojem, zloţi v kovinsko paleto. Ko je paleta z ulitki napolnjena, jih viličarist odpelje v
medfazno skladišče, kjer nato ulitke prevzamejo za nadaljnjo obdelavo (peskanje,
rotofiniširanje, strojno CNC obdelovanje...).
3.1.1 Zahteve za uspešno tlačno litje
V sedanjem času je znano, da je podanih veliko zahtev, ki jih je potrebno zagotoviti, še preden
ulitek z ekonomskega ter kakovostnega vidika ustreza našim merilom. Od teh zahtev lahko
izpostavimo tri osnovne:
1. tekoč proces tlačnega litja v proizvodnji,
2. pravilna konstrukcija in izdelava tlačnega orodja,
3. kakovostna zlitina za tlačno litje.
Vse tri zahteve je potrebno zagotavljati skupaj in ne vsake posebej. V primeru, da eden od
treh pogojev ni zagotovljen po določenem standardu, ne bomo mogli dobiti kakovostnih
ulitkov. Kakovostnih ulitkov ne moremo zagotoviti le s kakovostno zlitino, če tlačno orodje
ali tlačni stroj ne delujeta po določenih standardih [2].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 10 -
3.2 Slikovni prikaz procesa tlačnega litja
Slika 3.1: Ulivanje taline aluminija v ulivno komoro [3]
Slika 3.2: Ulivna komora je zapolnjena z ustrezno količino taline [3]
Slika 3.3: Začetek polnjenja forme - počasna prva faza [3]
Slika 3.4: Med prvo fazo se odvečni zrak iz forme iztisne skozi odzračevalne kanale v formi
[3]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 11 -
Slika 3.5: Konec prve faze: dolivni sistem je popolnoma zapolnjen s talino vse do pripetja
dolivka [3]
Slika 3.6: Druga faza: hitro polnjenje gravurne votline forme [3]
Slika 3.7: Tretja faza: zelo močan pritisk na talino za dodajanje materiala v ulitek med časom
strjevanja [3]
Slika 3.8: Po določenem času strjevanja, se forma odpre, bat pa izrine tableto iz ulivne
komore [3]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 12 -
Slika 3.9: Forma se popolnoma odpre in izdelek ostane na gibljivi polovici forme [3]
Slika 3.10: Odstranitev ulitka iz gibljive polovice forme z izmetači [3]
Slika 3.11: Odvzem ulitka ročno ali z odvzemalnim robotom [3]
Slika 3.12: Vstop mazalne opreme med formo, s katero formo maţemo in hladimo [3]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 13 -
Slika 3.13: Orodje in stroj sta pripravljena za naslednje ulivanje [3]
3.3 Napake pri tlačnem litju
Pri procesu tlačnega litja se lahko pojavi veliko različnih napak, ki nastajajo zaradi različnih
pogojev delovanja tlačnega procesa. Največkrat se te napake pojavljajo zaradi neodvedene
odvečne toplote orodja. Napake lahko razdelimo na dimenzijske, površinske, mehanske ter
notranje napake [4].
3.3.1 Dimenzijske napake
Pri dimenzijskih napakah oblika in merska točnost ulitkov ne odgovarjata določenim
zahtevam.
Metoda preiskave ulitkov se izvaja z vizualnim pregledom, dimenzijsko kontrolo ter z
meritvami hrapavosti površine. Dimenzijske kontrole ulitkov ni potrebno kontrolirati samo v
kontrolni sobi, temveč jih lahko kontroliramo tudi pri tlačnem stroju, na delovnem mestu
livarja, s pomočjo namenskih merilnih priprav.
Dimenzijske napake so:
- mersko odstopanje ulitka izven podanih toleranc,
- tvorba srha (tanek film kovine ob odlitku),
- nezalitost (določeni deli ulitka niso popolno zaliti),
- volumske spremembe notranjega volumna ulitka,
- ukrivljenost ulitka v določeni smeri.
Najpogostejši vzroki za nastanek dimenzijskih napak so:
- paralelnost obeh polovic orodja (srh),
- nepravilen poloţaj vlivne reţe (nezalitost),
- predolg čas polnjenja orodja (nezalitost),
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 14 -
- dimenzijska točnost gravure (mersko odstopanje),
- previsok tlak v tretji fazi tlačnega litja (volumske spremembe),
- nepravilne mere tlačnega orodja (mersko odstopanje) [4].
Slika 3.14: Namenska merilna priprava (levo) in napaka nezalitosti pri ulitku (desno)
3.3.2 Površinske napake
Napake zaradi neustreznih lastnosti, so prikazane kot površinske napake.
Metoda preiskave ulitkov te vrste napak se izvaja z vizualnim pregledom, s pomočjo
penetrantov, z meritvami za hrapavost površine in z meritvami gostote.
Površinske napake so:
- površinski mehurčki (majhni mehurčki na površini ulitka),
- hladni zvari (površina ulitka kaţe črte in ločuje posamezna območja toka taline),
- sledi izmetačev (izbočena ali poglobljena mesta, kjer so izmetači),
- odrgnine in ţlebovi na površini ulitka,
- lisavost (rjava obarvana površina odlitka),
- toplotne razpoke na tlačnem orodju.
Najpogostejši vzroki za nastanek površinskih napak so:
- vrsta in koncentracija premaza za mazanje orodja (lisavost, mehurčki),
- prevelika količina porabe premaza za mazanje orodja (lisavost, mehurčki),
- slabo stanje površine tlačnega orodja (toplotne razpoke, odrgnine),
- nepravilen poloţaj vlivne reţe (hladni zvari, linije tečenja),
- nepravilen čas polnjenja orodja (hladni zvari, linije tečenja),
- neprilagojen obrez (podrgnjen ulitek) [4].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 15 -
Slika 3.15: Podrgnjen ulitek (moţen vzrok - neprilagojen obrez)
3.3.3 Mehanske napake
Nezadostne mehanske lastnosti ulitkov so trdnost, ţilavost in razteznost.
Metode preiskave ulitkov se izvajajo z razteznim preizkusom, z meritvami gostote in z
meritvami trdote.
Mehanske napake so:
- neprimerna natezna trdnost ulitkov,
- neprimeren raztezek ulitkov,
- nepravilna trajna trdnost ulitkov,
- neprimerna površinska trdota,
- neprimerna gostota ulitkov.
Najpogostejši vzroki pri nastajanju mehanskih napak so:
- neprimerna temperatura tlačnega orodja (vse mehanske napake),
- neprimerna hitrost taline v ulivni reţi (vse mehanske napake),
- neprimeren čas polnjenja tlačnega orodja (vse mehanske napake),
- preklopna točka med prvo in drugo fazo (vse mehanske napake) [4].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 16 -
3.3.4 Notranje napake
To so pomanjkljivosti in napake v notranjosti ulitka.
Metoda preiskave ulitkov zaradi notranjih napak se izvaja z vizualno kontrolo po predhodni
CNC obdelavi, s pomočjo rentgena, penetranti, z meritvami gostote ter z ultrazvokom.
Notranje napake so:
- lunkerji (notranja votlina s hrapavo in razpokano površino),
- plinska poroznost (okrogle notranje votline z okroglimi stenami),
- vključki (trdi ali mehki delci v notranjosti ulitka).
Najpogostejši vzroki za nastanek notranjih napak so:
- prevelika količina porabe premaza za mazanje tlačnega orodja (plinska poroznost),
- nepravilen poloţaj vlivne reţe (lunkerji, plinska poroznost),
- neprimerna debelina vlivne reţe (plinska poroznost, lunkerji),
- neprimerno odzračevanje tlačnega orodja (plinska poroznost),
- premajhen tlak v tretji fazi tlačnega procesa (plinska poroznost),
- neprimerna temperatura tlačnega orodja (lunkerji, plinska poroznost),
- kemična sestava taline (vključki),
- neprimerno stanje taline glede čistoče (vključki) [4].
Slika 3.16: RTG slika plinske poroznosti na stenah ulitka
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 17 -
3.3.5 Lunkerji
Lunkerji so ena izmed najpogostejših notranjih napak pri tlačnem litju. To je prazen prostor v
ulitku s hrapavo in razpokano površino. Če je lunkerjev več, so ti običajno med seboj
povezani. Lunkerji se pogosto pojavljajo v debelih stenah ulitkov.
Pri prehodu iz tekočega v trdno stanje se vse zlitine krčijo. Če v procesu tlačnega litja ni
napajanja ulitkov, se pojavlja poroznost zaradi krčenja in eventuelno razpoke. Običajno se
pojavljajo v conah, ki se strdijo nazadnje, zato take napake imenujemo strjevalna poroznost.
Lunkerji lahko nastanejo zaradi več vzrokov:
- nizek tlak strjevanja,
- nizka temperatura tlačnega bata,
- prenizka temperatura orodja v območju vlivne reţe,
- neustrezen poloţaj vlivne reţe,
- premajhen prerez vlivne reţe,
- neustrezna kemična sestava taline,
- previsoka temperatura tlačnega orodja [4].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 18 -
4. JET COOL SISTEM
Jet cool sistem se uporablja ţe v nekaterih evropskih tlačnih livarnah in zaradi naše potrebe po
njem smo se tudi v našem podjetju odločili za nakup tega stroja.
Jet cooler je termalni visokotlačni stroj, s katerim na problematičnih mestih tlačna orodja s
pomočjo jet cool jeder ohladimo s povečanim tlakom. Uporabljen zaprt je kroţni sistem, v
katerem kombinirano kroţita voda in zrak.
Sprva hlajena voda doseţe vrh jedra.Ker v JCS voda ne sme zavreti, je le-ta hlajena in za in
jedra lahko ohlajajo. Po končanem kroţenju vode začne kroţiti zrak, ki prečisti kanale jeder.
Kanale prečisti zato, da prepreči moţnosti prekomernega ohlajanja jeder [5].
Slika 4.1: Sestava jet cool sistema [5]
4.1 Učinki jet cool sistema
Z uporabo JCS lahko preprečimo kar nekaj nepravilnosti zaradi preveč skoncentrirane
neodvedene temperature na določenih delih tlačnih orodij.
Prva od teh nepravilosti je strjevalna poroznost, ki se pojavlja okoli jeder. Z uporabo JCS
lahko odpravimo strjevalno poroznost v celoti. Zaradi JCS je strjevanje zelo hitro in tako je
strjevalna poroznost prisiljena, da se opravi v notranjosti tlačnega orodja oziroma popolnoma
izgine [5].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 19 -
Slika 4.2: Strjevalna poroznost brez uporabe jet cool sistema [5]
Slika 4.3: Odpravljena strjevalna poroznost s pomočjo jet cool sistema [5]
Druga nepravilnost je lepljenje aluminija na jedrih. Brez uporabe JCS se nalepljenost
materiala na jedrih pojavi ţe po petdesetih ciklih, medtem ko se pri prisilno hlajenih jedrih
nalepljenost pojavi šele po pet tisoč ciklih, se pravi stokrat kasneje [5].
Sliki 4.4 in 4.5: Nalepljen aluminij na jedru (levo) in čisto jedro (desno)
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 20 -
Tretja in zadnja nepravilnost je zmanjšanje števila izmetnih kosov zaradi tlačnega puščanja. Z
uporabo JCS se tak izmet lahko zmanjša tudi v celoti. V našem primeru smo JCS uporabili na
tlačnem orodju kosa s kodo 703.07. Tukaj je bilo nekaj od teh nepravilnosti tudi odpravljenih.
4.2 Navodila za priklop in preizkus jet cool sistema na tlačno orodje
Pripravna enota jet cool sistem je s tlačnim orodjem povezana s pomočjo snopa cevi in
električnega kabla. V snopu, ki je zajet v protipoţarni cevi, so vstavljene različne cevi, kot so
cev za dovod vode, cev za odvod vode, cev za dovod in odvod zraka ter električni kabel. Snop
potrebnih cevi za povezavo vodi od pripravne enote do coolerja na orodju.
Slika 4.6: Snop cevi in električnega kabla
Cooler je enota, iz katere s pomočjo plastičnih cevi z vodo in zrakom poveţemo jedra, ki jih
hočemo ohlajati. Z vsakim posameznim coolerjem lahko hladimo največ osem jeder. Na
tlačnem orodju lahko uporabimo največ tri coolerje in tako ohlajamo do štiriindvajset jeder.
Kroglice, ki so v notranjosti coolerja, so povezane z vsakim jedrom posebej in nam prikaţejo
pravilno ali nepravilno delovanje JCS.
Slika 4.7: Cooler
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 21 -
Ko je pripravna enota povezana z orodjem, lahko opravimo preizkus puščanja in tesnosti. S
preizkusom puščanja in tesnosti ugotovimo, ali je bila montaţa JCS uspešno opravljena.
Najprej jet cool pripravno enoto priţgemo na glavnem stikalu in nato lahko preverimo tesnost
na vsakem krogu posebej. Kolikor imamo na orodju coolerjev, toliko imamo tudi krogov, saj
je v vsakem coolerju posebej zaprt kroţni sistem vode in zraka.
Slika 4.8: Tlačno orodje s tremi krogi – coolerji
Ko je pripravna enota JCS priţgana, preverimo pretok vode in zraka ter tesnost JCS na
tlačnem orodju. Pretok in tesnost preverimo na vsakem krogu posebej, začnemo pa s krogom
1. Ključ vstavimo v ključavnico, ki je označena z oznako CIRCUIT 1, in ga obrnemo v desno.
Slika 4.8: Glavno stikalo in ključavnica CIRCUIT 1
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 22 -
Na ekranu se prikaţe osnovna stran, na kateri lahko izberemo ročno ali avtomatsko delovanje
JCS. Za preizkus puščanja izberemo ročno delovanje (manual operation).
Slika 4.9: Osnovna stran
Ko izberemo ročno delovanje JCS, se na ekranu pokaţe več moţnosti za izbiro delovanja
pripravne enote JCS. Na ekranu, ki je občutljiv na dotik, pritisnemo in drţimo tipko voda
(water). S tem ukazom začne v JCS kroţiti voda, katere pravilen pretok odčitamo iz coolerja
na tlačnem orodju. V coolerju je osem kroglic, ki nam pokaţe, koliko jeder je priklopljenih na
JCS. Če se vseh osem kroglic začne pomikati, lahko vidimo, da voda v sistemu z osmimi jedri
pravilno kroţi. V primeru, da na enem jedru povezava ne bi bila pravilna, se kroglica ne bi
pomikala in tako bi zaznali nepravilnost delovanja JCS. Postopek ponovimo tudi za
preverjanje pretoka zraka (air) na JCS.
Slika 4.10: Tipka voda (water)
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 23 -
Ko na vsek krogih preverimo delovanje pretoka vode in zraka, lahko nato preverimo tudi
tesnost JCS. Na pripravni enoti vklopimo vse uporabljene kroge in nato na ekranu izberemo
ročni test puščanja (manual leakage test). Takrat pripravna enota za JCS samodejno opravi
tesnost puščanja v jedrih. Če sistem dobro tesni, se bo v desnem kotu spodaj priţgala zelena
oznaka ni alarma (no alarm), če pa se pojavi kakršnokoli puščanje, se bo prikazala rdeča
oznaka alarm. Po uspešno opravljenem preizkusu tesnosti je pripravna enota pripravljena za
avtomatsko delovanje.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 24 -
5. UPORABA JET COOL SISTEMA PRI ULITKU KODE
703.07
V našem podjetju uporabljamo JCS ţe pri nekaterih ulitkih, pri katerih nismo mogli odpraviti
notranjih napak. Za predstavitev uporabe JCS sem uporabil ulitek z oznako 703.07 pri
tlačnem orodju oznake TL-8083. Hlajenje jeder je uporabljeno na dveh jedrih pri gravuri
orodja in na stranskem jedru. Ker je orodje štirignezdno, kar pomeni, da s tem orodjem lijemo
štiri ulitke hkrati, skupno uporabimo dvanajst priklopov cevi za JCS na hrbtni strani orodja.
Modre cevi na spodnji sliki so dovodne, medtem ko so rdeče cevi odvodne.
Slika 5.1: Priklopne cevi na jedrih za JCS
Slika 5.2: Tri jedra, pri katerih je uporabljen JCS
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 25 -
5.1 Uporabljeni parametri na JCS pripravni enoti
Pred uporabo stroja za JCS nikakor nismo mogli odpraviti poroznosti. Ko smo bili
pripravljeni za uporabo JCS, smo za tlačno litje uporabili parametre tlačnega litja, s katerimi
smo imeli najboljše rezultate v predhodnem obdobju brez uporabe JCS. Tako smo opravili
zagon stroja po starem tehnološkem postopku. Pri prejšnjih podobnih kosih, z uporabo JCS,
smo dobili ţe neke optimalne parametre za JCS, ki smo jih bili pri kodi 703.07 prisiljeni malo
spremeniti. Kot rešitev se je izkazalo, da je poroznost pri dotičnih jedrih najmanjša z uporabo
hlajenja jeder pri času treh sekund. JCS pripravna enota je sprogramirana tako, da začne
delovati med vsakim ciklom, vendar ob znaku, ko začne delovati prva faza litja, se pravi, ko
se začne v tlačni komori premikati bat. Od takrat naprej pa moramo sami nastaviti različne
parametre na JCS pripravni enoti.
Ti parametri so:
- zakasnitev štarta hlajenja (start inhibitor),
- čas hlajenja (water cooling),
- zakasnitev izpihovanja (air-cleaning inhibitor),
- izpihovanje (air cleaning),
- zakasnitev testa puščanja (interval prior to leakage test).
Tabela 5.1: Uporabljeni parametri za JCS pri kodi 703.07
PARAMETRI
ČASI
KROG
1
ČASI
KROG
2
ČASI
KROG
3
ČASI
KROG
4
Zakasnitev starta hlajenja (Start inhibitor) 3 3 / /
Čas hlajenja (Water cooling) 6 6 / /
Zakasnitev izpihovanja (Air-cleaning
inhibitor) 2 2 / /
Izpihovanje (Air-cleaning) 10 10 / /
Zakasnitev testa puščanja (Interval prior to
leakage test) 2 2 / /
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 26 -
5.2 Vizualna primerjava kosov z uporabo obruskov pred uporabo jet cool
sistema in po njem
Za analizo obruskov, se je kose preţagalo na mestu, ki ga označuje rdeča prekinjena črta na
sliki spodaj.
Slika 5.3: Označeno mesto delitve kosa za pridobitev obruskov
Med seboj smo primerjali obruske, kjer ni bilo uporabljenega JCS, in pa tiste, kjer je bil JCS
uporabljen. Na obrusku brez JCS hlajenja je poroznost očitno večja in gostejša. Vidi se, da se
je z uporabo JCS poroznost okoli horizontalnega jedra zmanjšala in odmaknila bolj stran od
jedra, prav tako pri navpičnem jedru. To izboljšanje bi se moralo pokazati na testu tesnosti
kosa. Pri preizkusu tesnosti kosa zrak v največji meri prehaja iz navpične luknje skozi steno
oz. pore v vodoravno luknjo in nato ven. Bolj ko je stena porozna, večje je prehajanje zraka.
Rezultati preizkusa tesnosti na koncu poročila to tudi potrjujejo.
Slika 5.4: Primerjava obruskov: vzorec brez uporabe JCS (levo) in vzorec z uporabo JCS
(desno)
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 27 -
5.3 Analiza poroznosti med obruski
Analiza obruskov je bila prav tako opravljena na obruskih iz prejšnjega poglavja. Najprej smo
analizo opravili na obrusku, pri katerem nismo uporabili JCS. Ţe pri vizualni analizi smo
ugotovili, da ima prvi obrusek nekaj večjih pik zaradi poroznosti in dosti večje število
manjših pik zaradi poroznosti. Analizo smo opravili tudi z mikroskopom, s katerim smo tudi
pomerili velikost por.
Tabela 5.2: Število in velikosti por pri obruskih brez uporabe JCS (levo) in z uporabo JCS
(desno)
Raziskana površina: 96,88 mm²
Raziskana površina: 25,19 mm²
Velikost por (µm)
Število por Površina por (mm²)
Število por Površina por (mm²)
200–500 10 0,18 4 0,14
500–800 1 0,08 0
800–1100 0 0
1100–1400 1 0,39 0
1400–1700 1 0,6 0
1700–2000 0 0
Slika 5.5: Slika por brez JCS hlajenja. Največja pora velikosti 1400 x 978 µm (levo), druga
največja pora velikosti 1122 x 506 µm (desno)
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 28 -
Analiza drugega obruska, ki je bil hlajen z JCS v času šestih sekund, je pokazala, da je bilo
število por manjše. Prav tako je bila velikost por manjša od tistih pri prvem vzorcu. Razlika
med merjeno površino je med prvim (98,66 mm²) in drugim (25,19 mm²) obruskom očitna,
saj je merjena površina drugega obruska znašala za štirikrat manj, kajti toliko manjše je tudi
področje vidne poroznosti.
Slika 5.6: Slika por z JCS hlajenjem. Največja pora velikosti 422 x 388 µm (levo), druga
največja pora velikosti 256 x 169 µm (desno)
5.4 Metalografska analiza poroznosti med obruski
Metalografska analiza vzorcev je pokazala, da je hlajenje z JCS pustilo pozitivne posledice na
mikrostrukturo. Kot ţe rečeno, imajo vzorci, ki so bili hlajeni s tem sistemom, na kritičnih
mestih okoli horizontalne in vertikalne slepe luknje manj poroznosti, manjše velikosti, bolj
razpršeno ter bolj pomaknjeno stran od jedra oz. bolj v notranjosti kosa in prav tako bolj fino
mikrostrukturo. Bolj fina bela faza (aluminij) ter siva faza (izločki silicija) pa pozitivno
vplivajo na izboljšanje mehanskih lastnosti materiala s tem, da še dodatno zavirajo potovanje
dislokacij.
Za metalografsko analizo je bil uporabljen svetlobni mikroskop znamke ZEISS, Axio
Imager.A1m in programska oprema za zajemanje in obdelavo slike Axio Vision. Posnetek
mikrostrukture je bil zajet na koncu horizontalne slepe luknje, kot prikazuje slika 5.7.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 29 -
Slika 5.7: Označeni makrostrukturi, ki smo jo analizirali z mikroskopom
Slika 5.8: Mikrostruktura brez JCS hlajenja (levo) in mikrostruktura z JCS hlajenjem (desno)
5.5 Test puščanja na pripravi za merjenje tesnosti
V letu 2012 letu je bil deleţ kosov, ki so bili odpeljani na impregnacijo, okoli 26 %. Podatki
so zbrani iz sistema Baan. Deleţ se je zmanjšal ţe z internim povečanjem meje puščanja za
impregnacijo z 1 ml/min na 2 ml/min, nas pa je zanimal le vpliv JCS na puščanje oz. tesnost
kosov. Zato smo posebej obdelali in preizkusili na tesnost eno evro box paleto kosov. Deleţ
impregniranih kosov je padel na samo 7 %. Preizkus tesnosti je pokazal dobre rezultate.
Zbrani podatki so v spodnji tabeli.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 30 -
Tabela 5.4: Rezultati puščanja na testu tesnosti
Datum 1. 8. 10 do
31. 1. 11
litje kt 20/11;
obdelava kt
23/11
Koda 703.03 703.07 703.07
Skupaj
pomerjenih 41.435 114.599 1.341
Za impregnacijo 10.718 29.792 94
Delež
impregniranih 25,9 % 26,0 % 7,0 %
TL/x; meja za
impregnacijo TL/1; 1 ml/min TL/2; 1 ml/min
JCS NE DA
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 31 -
6. PRIMERJAVA STROŠKOV IN PRIHRANKOV PRI
UPORABI JET COOL SISTEMA
Hlajenje z JCS nam pomaga pri zmanjšanju poroznosti pri kodi 703.07, pri tem pa se poleg
tega, da izmetnih kosov ni več, tudi deleţ impregniranih kosov zmanjša s 26 % na samo 7 %.
JCS pa ne prinaša pozitivnih odzivov le na ulitkih samih, odraţa se tudi na postopku samem.
Hlajenje jeder močno zmanjša nalepljanje materiala ter samo (abrazivno) obrabo jeder. Cikel
litja se je skrajšal z 49 s na 46 s, kar je skoraj 7 %. V naslednjem podpoglavju je prikazan
izračun stroškov in prihrankov zaradi uporabe JCS.
6.1 Izračun stroškov in prihrankov, pridobljenih z optimizacijo procesa
Stroški investicije so:
konstrukcija predelave TL orodja 100 €
predelava TL orodja 100 €,
jedra + coolerji + cevi 800 €,
blok (cooler) na TL orodju 1.600 €,
stroj za JCS Lethiguel HDK4 20.000 €,
vseh stroškov skupaj je za 22.600 €.
Letna količina izdelanih ulitkov kode 703.07: 400.000
Stroški impregnacije: 0,04 €/kos
Stroški dela v tlačnem otoku: 85 €/h
1. Prihranki zaradi krajšega cikla pri tlačnem litju (pri izračunu izdelave ulitkov ne
upoštevamo stroškov montaže in demontaže, saj montaža in demontaža v primerjavi z
ostalimi orodji brez JCS ne traja nič dlje):
Ker s tem orodjem izdelamo 4 kose hkrati število ciklov:
000.1004
000.400
4
KI ciklov
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 32 -
Čas izdelave pri ciklu 49 s:
000.900.4491 It s
Čas izdelave pri ciklu 46 s:
000.600.4462 It s
Prihranek časa:
33.83000.30021 sttt h
Prihranek zaradi krajšega cikla:
70838533.83tot StP €
2. Prihranki zaradi manjših stroškov impregnacije:
Število impregniranih kosov brez uporabe JCS:
000.104100
261
KK kosov
Število impregniranih kosov z uporabo JCS:
000.28100
72
KK kosov
Razlika števila impregniranih kosov:
000.76213 KKK kosov
3. Prihranki zaradi manjšega števila kosov impregnacije:
304004,0000.763 II SKP €
4. Skupni letni prihranek zaradi uporabe JCS:
10113304070831 It PPP €
5. Povrnitev stroškov:
2,2113.10
600.22
1
1
1P
St s
p leti= 26 mesecev
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 33 -
6. Povrnitev stroškov z uporabo JCS pri vseh treh tlačnih orodjih. Pri izračunu
upoštevamo, da je število izdelanih kosov tudi pri kodah 703.02 in 703.20 enako kot pri
kodi 703.07, in sicer 400.000 kosov. Prav tako sem pri tem izračunu upošteval, da so
skupni letni prihranki enaki kot pri kodi 703.07, in sicer 10.113 €.
Stroški predelav orodij ( konstrukcija predelave, ...)
7800260032sS €
S seštevkom investicije stroška stroja je skupnih stroškov za 27800 €.
Skupni letni prihranek zaradi uporabe JCS pri vseh treh TL orodjih:
339.303113.10312 PP €
Povrnitev stroškov pri uporabi JCS pri vseh treh TL orodjih:
9,0339.30
800.27
2
2
2P
St s
p leta= 11 mesecev
Stroške JCS pri uporabi tlačnega litja kosov kode 703.02, 703.07 in 703.20 povrnemo ţe v 11
mesecih. Pri tem pa je potrebno upoštevati, da se bo pripravna enota Lethiguel HDK4 začela
uporabljati še pri nekaterih drugih tlačnih orodjih, pri katerih bomo presodili, da bomo lahko
s tem strojem odpravili podobno teţavo.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 34 -
7. DISKUSIJA IN ZAKLJUČEK
Jedra z uporabo JCS so manj toplotno obremenjena, ker bolje odvajajo toploto, saj so hlajena
z vodo od znotraj med samim postopkom litja. Posledično to pomeni krajši čas mazanja
tlačnega orodja in krajši celoten cikel litja. Prav tako je na jedrih manj nalepljenega materiala.
Z nakupom in uporabo jet cool sistema v našem podjetju smo pri ulitku kode 703.07 pridobili
kar nekaj izboljšav:
vizualna primerjava poroznosti obruskov je pokazala najboljše rezultate pri t = 6 s s
hlajenjem JCS,
vizualna primerjava mikrostruktur je nazorno pokazala izboljšanje poroznosti pri
uporabi JCS ter finejšo mikrostrukturo,
vrednotenje rezultatov poroznosti potrjuje prvo trditev: število por, velikost por,
skupna površina por ter deleţ poroznosti na pomerjenih področjih,
deleţ kosov za impregnacijo se je zmanjšal za dobrih 19 % in sedaj znaša pribliţno 7
%,
celoten cikel litja na tlačnem otoku H660/II se je zmanjšal za skoraj 7 %, in sicer z 49
s na 46 s.
V današnjem avtomobilskem trgu je potrebno kupcem zagotavljati kakovostne izdelke, ki
imajo standarde za doseganje te kakovosti zelo teţko ulovljive. Zaradi hitrega tempa in
neprestanega hitrega razvoja tehnologije smo tudi v našem podjetju prisiljeni se neprestano
razvijati in iskati nove rešitve. Skozi diplomsko delo sem opisal in ponazoril, kako smo zaradi
nakupa novega stroja Lethiguel HKD4 odpravili napako tlačnega litja, to je strjevalno
poroznost. Z izračunom stroškov in prihodkov je razvidno, da stroške JCS pri uporabi le-tega
pri treh TL orodjih povrnemo ţe v enajstih mesecih, kar pa je tudi z ekonomskega vidika zelo
hitro.Z neprestanim raziskovanjem in razvijanjem nove tehnologije v našem podjetju se lahko
zoperstavimo svetovno znanim podjetjem, ki se ukvarjajo s tlačnim litjem. Zaradi
zagotavljanja kakovostnih ulitkov se v našem podjetju povečuje število naročil in vzporedno s
tem narašča produktivnost podjetja LTH Ulitki, d. o. o.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 35 -
VIRI
[1] Izobraţevanje podjetja Buhler, Uzwil, Švica: Proces visoko tlačnega litja [september 2011]
[2] H.H.Doehler. McGraw-Hill book company: Die casting [letnik 1951]
[3] LTH Castings, d. o. o. Interna literatura: Proces visoko tlačnega litja
[4] Bawidamann, Klein, Metz. Alexsys project: Pressure die casting defect catalogue
[5] [svetovni splet]. Dostopno na: www.ahresty-tec.jp
Recommended