Název projektu
Studium přípravy a vlastností materiálu na bázi litých kovových pěn
Kód
SP2012/23
Řešitel
Období řešení projektu
01. 01. 2012 - 31. 12. 2012
Předmět výzkumu
V posledních letech se v zemích EU značně zvýšil zájem o porézní kovové materiály projevující se ve výzkumu i v průmyslových aplikacích. Porézní kovy představují nový typ materiálu s novými fyzikálními a mechanickými vlastnostmi, charakterizované nízkou hustotou a velkým měrným povrchem. Jsou velmi vhodné pro specifické aplikace díky dobré kombinaci fyzikálních a mechanických vlastností jako je např. vysoká měrná pevnost a vysoká schopnost absorpce energie. Od objevu kovových pěn byla vyvinuta řada metod a postupů jich výroby v tekuté, pevné i plynné fázi. Podmínkou využití kovových pěn - progresivních materiálů s unikátními užitnými vlastnostmi, je zvládnutí nenákladných způsobů jejich výroby. Proto je smyslem projektu studium výroby zpěněných kovů jednoduchou a nenákladnou metodou vytváření celulárních struktur pomocí gravitačního odlévání tekutého kovu do konvenční slévárenské formy. Ověřovány budou dva postupy tvorby porézní struktury: infiltrace kovu do dutiny formy zaplněné prekursory nebo preformou a dvoustupňový proces přesného lití. Vzhledem k dané specifické povaze odlitku, předpokládá výrobní proces, odvozený z běžných licích technologií, perfektní zvládnutí určitých specifických podmínek, aby bylo dosaženo spolehlivé reprodukovatelnosti výsledků. Což je především: složení prekursoru, teplota slitiny, tepelné vlastnosti formy, preformy, prekursoru, způsob plnění formy, simulace plnění a tuhnutí. Pouze detailní pochopení všech parametrů procesu může umožnit, aby navrhované lité součásti byly vyrobeny s předem definovanými mechanickými a fyzikálními vlastnostmi. Na základě provedených komplexních zkoušek vyrobených pěn bude provedena optimalizace vnitřní struktury a složení pěny z hlediska požadovaných vlastností a doporučení vybraných materiálů pro provozní aplikaci. Předpokládá se vývoj technologie pro výrobu odlitků s pevnou licí kůrou a vnitřní pravidelnou celulární strukturou a vysoce porézních odlitků s otevřenými póry pro možnost filtrace taveniny. Vývoj procesu by měl vyústit do zkoušek výroby reálných odlitků ze slitin železa a neželezných kovů. Výroba kovových pěn pomocí gravitačního lití do konvenčních slévárenských forem předpokládá nákladově výhodnější proces, než další dosud známé technologie výroby jako např. prášková metalurgie, ionizace a vypařování kovů. V České republice se tento materiál dosud nevyrábí. Výzkum základních mechanismů zpěňování kovů dosud v České republice nebyl realizován.
Členové řešitelského týmu
doc. Ing. Petr Lichý, Ph.D.
Ing. Jaroslav Beňo, Ph.D.
prof. Ing. Tomáš Elbel, CSc.
doc. Ing. Vlasta Bednářová, CSc.
Ing. Aleš Hanus, Ph.D.
Ing. Michal Cagala
Ing. Marek Břuska
Ing. Nikol Novohradská, Ph.D.
doc. Ing. Ivana Lichá, Ph.D.
Ing. Martina Bašistová
Bc. Jana Ulmannová, DiS.
Ing. Roman Křenek
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)
Cílem projektu je studium výroby zpěněných kovů jednoduchou a nenákladnou metodou gravitačního odlévání roztaveného kovu do konvenční slévárenské formy.
Ověřovány budou dva postupy tvorby porézní struktury: infiltrace kovu do dutiny formy zaplněné prekursory nebo preformou a dvoustupňový proces přesného lití. Na základě provedených komplexních zkoušek vyrobených pěn bude provedena optimalizace vnitřní struktury a složení pěny z hlediska požadovaných vlastností a doporučení vybraných materiálů pro provozní aplikaci.
Zvládnutí výroby kovových pěn s definovanou strukturou a vlastnostmi pomocí gravitačního lití do pískových nebo kovových slévárenských forem přispěje k rozšíření vyráběného sortimentu sléváren o zcela nový typ materiálu, který disponuje díky své struktuře jedinečnými užitnými vlastnostmi a odpovídá ekologickým požadavkům současnosti.
Projekt je založen na využití gravitačního odlévání tekutého kovu do konvenční slévárenské formy pro výrobu kovových materiálů s porézní strukturou a kvalitativně novými užitnými vlastnostmi. Vzhledem k dané specifické povaze odlitku, předpokládá výrobní proces, odvozený z běžných licích technologií, perfektní zvládnutí určitých specifických podmínek, aby bylo dosaženo spolehlivé reprodukovatelnosti výsledků.
Ověřovány budou 2 postupy tvorby porézní struktury:
- Infiltrace kovu do dutiny formy zaplněné prekursory nebo preformou,
- Dvoustupňový proces přesného lití.