Ile powinien wynosić czas zalewania kokili ciekłym stopem aluminium, jeśli masa odlewu wynosi 9 kg, a grubość ścianki 5 mm?
A. 3 sekundy.
B. 7 sekund.
C. 15 sekund.
D. 10 sekund.
Pytanie z egzaminu CKE, styczeń 2021 (arkusz M.37-SG-21.01).
Czas 10 sekund wynika z odczytu z nomogramu do doboru czasu zalewania kokili dla stopów aluminium. Na osi poziomej bierze się masę odlewu, czyli 9 kg, a następnie prowadzi się odczyt do linii odpowiadającej grubości ścianki 5 mm. Z tego przecięcia schodzi się na oś czasu zalewania i wychodzi wartość około 10 sekund. W praktyce taki czas jest kompromisem: metal nie powinien być wlewany zbyt wolno, bo cienka ścianka 5 mm szybko odbiera ciepło i może dojść do niedolewu albo zimnych złączy, ale też nie może być zalany zbyt gwałtownie, bo pojawi się burzliwy przepływ, zasysanie powietrza i tlenków Al₂O₃. Moim zdaniem to jeden z tych parametrów, które wyglądają prosto, a w odlewni robią dużą różnicę. Przy kokilach aluminiowych trzeba pilnować temperatury kokili, temperatury zalewania, odpowietrzenia oraz przekrojów układu wlewowego. Dobre praktyki technologiczne, stosowane m.in. przy dokumentacji procesu i zasadach kontroli jakości według podejścia PN-EN 1559 oraz dla stopów aluminium PN-EN 1706, wymagają żeby czas zalewania był dobrany do masy, grubości ścianek i rodzaju formy, a nie brany na oko.
W tym zadaniu najważniejsze jest poprawne odczytanie zależności między masą odlewu, grubością ścianki i czasem zalewania kokili. Dla odlewu aluminiowego o masie 9 kg i ściance 5 mm z wykresu wychodzi około 10 sekund. Czas rzędu 3 sekund byłby za krótki. Tak szybkie zalewanie kokili powoduje duże prędkości strugi, uderzenia metalu o ścianki formy, możliwość rozbryzgu oraz intensywne napowietrzenie ciekłego aluminium. A aluminium bardzo łatwo tworzy błonki tlenkowe, które potem mogą zostać zamknięte w odlewie jako wtrącenia. 7 sekund jest już bliżej sensownej wartości, ale nadal może oznaczać zbyt gwałtowny przepływ przy tej masie i geometrii. Typowy błąd myślowy polega tu na tym, że ktoś patrzy tylko na cienką ściankę i zakłada: cienkie, więc trzeba lać jak najszybciej. No nie do końca. Trzeba lać dostatecznie szybko, ale spokojnie i stabilnie. Z kolei 15 sekund jest za długim czasem dla podanych warunków. Przy zbyt wolnym napełnianiu kokili metal traci temperaturę, front krzepnięcia może wyprzedzać dopływ ciekłego stopu i pojawiają się niedolewy, zimne złącza, fałdy albo słabe odwzorowanie powierzchni. W dobrej technologii odlewania do kokil korzysta się z nomogramów, prób produkcyjnych i zapisów w instrukcji technologicznej, a nie tylko z intuicji. Odczyt dla 9 kg i 5 mm prowadzi do wartości około 10 sekund, czyli do czasu zapewniającego w miarę spokojne, ale jeszcze wystarczająco szybkie wypełnienie formy.