Przedstawiona na rysunku próba służy do
A. pomiaru lejności.
B. pomiaru skłonności do tworzenia naprężeń własnych.
C. analizy zdolności odwzorowania kształtu formy.
D. analizy termicznej.
Pytanie z egzaminu CKE, styczeń 2021 (arkusz M.37-SG-21.01).
Odpowiedź jest trafna, bo przedstawiona próba to typowa odlewnicza próbka do oceny skłonności stopu do powstawania naprężeń własnych, czasem omawiana jako próba kratowa albo ramowa. Jej sens polega na tym, że różne części odlewu mają różne przekroje i inaczej stygną. Cienkie odcinki krzepną i kurczą się szybciej, grubsze wolniej, a sztywne połączenia między nimi ograniczają swobodny skurcz. Właśnie z tego ograniczenia robią się naprężenia własne, które w normalnym odlewie mogą potem prowadzić do paczenia, pęknięć na gorąco, a czasem do pęknięć ujawnionych dopiero po obróbce. Moim zdaniem to jedna z bardziej praktycznych prób, bo od razu pokazuje problem, który w warsztacie bywa kosztowny: odlew niby wyszedł, ale po wybiciu albo po frezowaniu zmienia kształt. W dobrej praktyce porównuje się takie próbki przy tej samej temperaturze zalewania, z tej samej masy formierskiej i przy znanym składzie chemicznym stopu. Wyniki warto wiązać z dokumentacją technologiczną, kontrolą skurczu, doborem nadlewów, równomiernością grubości ścianek oraz późniejszą obróbką cieplną odprężającą. Normy typu PN-EN ISO 8062 pomagają trzymać tolerancje odlewów, ale sama próba mówi głównie o zachowaniu materiału i konstrukcji podczas krzepnięcia oraz chłodzenia.
Na rysunku nie chodzi o ocenę tego, czy ciekły metal ładnie wypełnia każdy szczegół formy ani o samo badanie temperatury krzepnięcia. Taka pomyłka jest dość typowa, bo próbka ma kanały, przewężenia i wygląda trochę jak element do sprawdzania przepływu metalu. Jednak jej budowa wskazuje na coś innego: są tu odcinki o różnych przekrojach, połączone w sposób, który ogranicza swobodny skurcz. Właśnie przez takie wymuszone kurczenie po zakrzepnięciu można oceniać skłonność stopu do tworzenia naprężeń własnych. Zdolność odwzorowania kształtu formy bada się zwykle przez próbki z cienkimi żebrami, rowkami, napisami albo małymi detalami, gdzie patrzy się, czy odlew dobrze odtworzył geometrię wnęki formy. Analiza termiczna wygląda jeszcze inaczej: rejestruje się krzywą stygnięcia, temperatury przemian, przystanki krystalizacji, czasem z użyciem kubków termicznych i termopar. Lejność natomiast ocenia się najczęściej próbą spiralną albo prętową, gdzie mierzy się długość drogi, jaką metal przepłynął zanim zakrzepł. Tutaj najważniejsze nie jest jak daleko dopłynął metal, tylko jakie naprężenia zostają w odlewie po nierównomiernym chłodzeniu. W praktyce ma to duże znaczenie przy projektowaniu odlewów o zróżnicowanej grubości ścianek, bo takie elementy potrafią pękać, odkształcać się albo wymagać odprężania cieplnego. Dlatego prawidłowa interpretacja tej próby wiąże się bardziej z wadami typu pęknięcia i z właściwościami technologicznymi stopu niż z samą lejnością czy analizą cieplną.