Rozwój technologii żeliwa ADI w Polsce instytut odlewnictwa Kraków 2009
Opracowanie redakcyjne Marta Konieczna, Adam Kowalski, Józef Turzyński Skład komputerowy Agnieszka Fiutowska Projekt okładki i opracowanie graficzne wydawnictwa Jan Witkowski Copyright by Instytut Odlewnictwa, Kraków 2009 ISBN 978-83-88770-41-8 Wydawca: Instytut Odlewnictwa ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków www.iod.krakow.pl Druk: Instytut Odlewnictwa Kraków 2009
Instytut Odlewnictwa Słowo wstępne Technika polegająca na wlewaniu ciekłego metalu do formy i przekształcaniu go w trwałe przedmioty o kształtach z góry zaprojektowanych przez konstruktorów, czyli inaczej mówiąc odlewnictwo, znana jest i stosowana od prawie pięciu tysięcy lat. Wydawać więc by się mogło, że technologia tak stara niczego nowego nie zdoła już zaoferować klientom i użytkownikom. Na szczęście jednak tak nie jest i stale pojawiają się nowe rozwiązania w zakresie materiałów formierskich, spoiw, dodatków, technologii i wreszcie samych odlewanych metali. Ponad pół wieku temu, chrom zaczął nagle być materiałem deficytowym. Młodemu pracownikowi naukowo-badawczemu, który nazywał się Keith Millis i pracował dla firmy International Nickel Co. w Stanach Zjednoczonych, zlecono znalezienie substytutu chromu do produkcji żeliwa odpornego na ścieranie. Millis zaczął testować magnez i stwierdził, że jego dodatek zmienia kształt grafitu z płatków na kuleczki. Tak w wielkim skrócie przedstawia się historia jednego z ważniejszych wynalazków w dziejach odlewnictwa wytwarzania żeliwa sferoidalnego, czyli materiału, który będąc znacznie tańszym niż stal lub staliwo może z powodzeniem w wielu przypadkach zastępować oba te materiały. Żeliwo sferoidalne oferuje wspaniałe połączenie wysokiej wytrzymałości, plastyczności, udarności i odporności na zmęczenie. Stąd już tylko krok dzieli nas od żeliwa ADI, któremu poświęcona jest niniejsza publikacja. Jeżeli w bardzo dużym uproszczeniu żeliwo sferoidalne można określić mianem żeliwa w stanie surowym po odlaniu, żeliwo ADI można nazwać żeliwem sferoidalnym po obróbce cieplnej. Żeliwo ADI czyli żeliwo sferoidalne hartowane z przemianą izotermiczną zostało wynalezione na początku lat 70-tych ubiegłego stulecia. Autorami patentu były firmy Kymi Kymmene w Finlandii i General Motors w USA, a jednym z wynalazców Fin Matti Johansson. Żeliwo ADI jest tworzywem o unikalnych właściwościach, łączącym wysoką wytrzymałość na rozciąganie i odporność na ścieranie z bardzo dobrą plastycznością. Dzięki tym właściwościom znajduje zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu jako substytut staliwa stopowego i stali nawęglanej bądź ulepszanej cieplnie. Ze względu na niskie koszty wytwarzania w porównaniu ze staliwem o zbliżonych właściwościach jest to tworzywo bardzo atrakcyjne, szczególnie w okresie recesji gospodarczej.
Żeliwo ADI W Polsce, przeszkodą dla szerokiego wdrożenia tego nowoczesnego materiału są koszty inwestycyjne stanowiska obróbki cieplnej - niezbędnego w procesie wytwarzania żeliwa ADI oraz brak znajomości właściwości i zalet tego tworzywa przez konstruktorów maszyn i urządzeń. W krajach wysoko rozwiniętych technologicznie wystąpiły tendencje rozwijania tzw. Centrów Usług Wspólnych, tj. przedsiębiorstw, które wykonują różne usługi, między innymi obróbkę cieplną, w szczególności hartowanie izotermiczne. Pozwala to na znaczne obniżenie kosztów produkcji i efektywne wykorzystanie specjalistycznego wyposażenia. W Polsce istnieją tylko dwa ośrodki w których zainstalowane są stanowiska do obróbki cieplnej żeliwa, tj. Instytut Odlewnictwa w Krakowie i Odlewnie Polskie SA w Starachowicach. Celem przyświecającym organizatorom Forum Inżynierskiego pod hasłem Rozwój technologii żeliwa ADI w Polsce jest stworzenie porozumienia odlewni - producentów odlewów z żeliwa sferoidalnego. Porozumienie to stanowić będzie początek działań zmierzających do podjęcia na szerszą skalę produkcji odlewów z żeliwa ADI w Polsce, głównie dzięki zapewnieniu łatwego dostępu do istniejących już stanowisk obróbki cieplnej, gdzie na komercyjnych zasadach odlewnie będą mogły przeprowadzać po preferencyjnych cenach obróbkę cieplną własnych wyrobów. Zebranie większej ilości odlewów do obróbki cieplnej pozwoli na kampanijną pracę tych stanowisk i zmniejszenie kosztów eksploatacji urządzeń, a co za tym idzie obniżenie cen wytwarzania odlewów z żeliwa ADI. Mamy nadzieję, że inicjatywa ta oraz informacje zawarte w niniejszej publikacji przyczynią się do rozpropagowania żeliwa ADI i rozwoju produkcji odlewów z tego tworzywa w Polsce. W dobie trudności, przed jakimi staje nasza gospodarka, należy szukać efektywnych rozwiązań, które pomogą przezwyciężyć problemy natury technicznej, ekonomicznej i finansowej przedsiębiorstw w Polsce. Nowoczesne materiały i technologie mogą okazać się odpowiedzią na dręczące nas pytania i wątpliwości. ORGANIZATORZY
Instytut Odlewnictwa SPIS TREŚCI Słowo wstępne 7 ADAM KOWALSKI Żeliwo ADI: właściwości i zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu 9 Zainstalowane w Polsce linie technologiczne do wytwarzania żeliwa ADI Linia w Instytucie Odlewnictwa 29 Linia w Odlewniach Polskich SA 33 Badania i rozwój technologii żeliwa ADI w Polsce EDWARD GUZIK Żeliwo ADI i jego odmiany jako nowoczesne stopy konstrukcyjne 37 EDWARD FRAŚ Problem supercienkościennych odlewów z żeliwa sferoidalnego i ADI 51 ADAM KOWALSKI Rozwój żeliwa ADI w Instytucie Odlewnictwa 63 ADAM NOWAK Doświadczenie Odlewni Polskich SA w zakresie obróbki cieplnej żeliwa ADI 77
Żeliwo ADI