HLAVSA, P. Interakce jádro – tavenina při odlévání hlav válců z Al slitin do kovových forem [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2016.
Disertační práce řeší interakce taveniny s jádry při odlévání hlav válců z hliníkových slitin do kovových forem. Všechny experimentální zkoušky byly prováděny v laboratořích a provozních podmínkách mezinárodní společnosti. Teoretické závěry posunuly stav znalostí o této problematice. Písemné hodnocení bylo předáno na Oddělení věda a výzkumu FMI VUT. Doporučuji předložit k obhajobě a po obhájení udělit titu PhD,
Recenzní posudek doktorské disertační práce Ing. Petra Hlavsy: Interakce jádro–tavenina při odlévání hlav válců z Al slitin do kovových forem“ Disertační práce podána na: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, Ústav strojírenské technologie Školitel: prof.Ing. Karel Rusín, DrSc Předmětem disertační práce je studium vzájemné interakce odlévané slitiny typu silumin AlSi10Mg(Cu) s jádry z jádrových směsí s křemenným ostřivem vyrobených metodou Cold Box, k níž dochází při odlévání odlitků hlav válců spalovacích motorů. Jádra v odlitcích hlav válců vytváří tvarově složitý systém dutin sacích a výfukových kanálů a dutiny chladicího systému. Na odlitky jsou kladeny vysoké nároky na přesnost, kvalitu povrchu všech dutin a na metalurgickou jakost slitiny. Odlitky jsou charakteristické mimořádnou tvarovou složitostí a existencí velmi úzkých dutin, které omezují až zcela vylučují dodatečnou apretaci. Významnou vlastností jádrových směsí je pevnost, prodyšnost a rozpadavost. Hlavy válců, jichž se práce týká, jsou odlévány metodou Rotacast, která je považována za velmi progresivní technologii pro odlévání hlav válců. Problémem, který je označen jako hlavní cíl práce, je nalepování částic křemenného ostřiva na stěnu odlitku v sacích a výfukových kanálech, které není možné efektivně při apretaci odstranit a jejichž přítomnost v expedovaných odlitcích je nepřípustná. Při definování cíle práce postrádám podrobnější popis okolností výskytu těchto vad, místa vzniku, jejich identifikace, přípustného rozsahu, způsobu a náročnosti jejich odstraňování ve fázi apretace – tedy vesměs důvody, které vedly k řešení práce. Tyto údaje jsou jen částečně uvedeny až v kapitole 4.2 – Definice projektu. V textu se několikrát výslovně uvádí vznik těchto vad u hlav naftových motorů. Znamená to, že u zážehových se nevyskytují, čím se oba typy hlav liší? Vzhledem k tomu, že experimentální měření v samotné formě je obtížné až téměř nemožné, domnívám se, že popis situace v dutině odlitku při plnění formy a tuhnutí by mohla názorně vyjasnit numerická simulace, kterou v práci postrádám. Zajímavá by byla zejména analýza průtočnosti jednotlivých profilů a analýza teplotních polí při odlévání a tuhnutí. Popis situace, uvedený v kap. 3.4.2 není z tohoto hlediska optimální. Práce obsahuje poměrně obsáhlé části, zabývající se jakostí, vlastnostmi a chováním křemenných ostřiv a kapitoly s popisem technologie výroby jader metodou Cold-Box. Zde se uvádí zajímavé údaje, bohužel bez bližší vazby na řešenou problematiku. Je zřejmé, že jak samotné ostřivo, tak typ a dávkování pojiva budou mít značný vliv na technologické vlastnosti jader z hlediska tekutosti jádrové směsi, její prodyšnosti, rozpadavosti, pevnosti a na další parametry, souvislost s výskytem sledovaných vad však uvedena není. Není ani uvedeno, zda uvedené vady se vyskytují jen u slitiny AlSi10Mg(Cu), nebo je to problém obecný. Za pasáž, zejména důležitou pro analýzu vzniku uvedených vad, považuji kap. 3.4 Interakce jádra a taveniny. Autor předpokládá, že rozhodujícím mechanismem bude mechanická penetrace a jejímu vzniku se podrobněji věnuje. Je zde zjednodušeně uvedeno několik základních rovnic, které vznik mechanické penetrace charakterizují, domnívám se však, že otázkám smáčivosti jádrové směsi kovem, efektům tepelného působení kovu na pojivový systém, eventuelním chemickým interakcím mezi kovem a jádrovou směsí event. dalším vlivům, měla být věnována podstatně větší pozornost. Jak je později prokázáno, dochází k fixaci zrn ostřiva na povrchu odlitků spolupůsobením kondenzátu z pojiva, jehož vznik, chemickou podstatu a vlastnosti by bylo vhodné podrobněji analyzovat. V analýze příčin vzniku mechanické penetrace postrádám analýzu zhutnění jader v různých oblastech a vlivu zhutnění na penetraci. Detailní analýza celé oblasti výskytu vad by si zasloužila důkladnější metalografickou a chemickou mikroanalýzu, než je v práci uvedena. Výsledky testů, kterými se porovnával výskyt vad při různých recepturách jádrové směsi prokázaly, že změnou složení směsí se nedosáhne zásadního zlepšení množství nalepeného ostřiva na stěnách kanálů. Na základě těchto testů byly formulovány některé hypotézy, které byly částečně experimentálně prověřeny. Oblasti přichycených zrn ostřiva byly poměrně podrobně analyzovány stereoskopickou metalografií a chemickou mikroanalýzou. Bylo konstatováno, že zrna jsou fixována ve zbytcích pojivového systému. Okolnosti vzniku této hmoty však nejsou podrobněji vysvětleny. V práci se poměrně rozsáhle využívá metod analýzy procesů pomocí Ishikawova diagramu, plánování experimentu (DOE) a statistické vyhodnocení výsledků. Použití statistických metod hodnocení vlivů a regresní analýzy uvedených závislostí je zde však poněkud neúčelnou ekvilibristikou s čísly, bez konkrétní souvislosti s řešeným problémem. Struktura práce a formální hodnocení Práce vychází z logického konceptu, který zahrnuje typologii, popis vlastností křemenných ostřiv a metod jejich zkoušení, na níž navazuje podrobný popis principů metody výroby jader technologií Cold-Box a jejich aplikace pro výrobu jader pro odlévání hlav válců. V tomto směru práce obsahuje řadu zajímavých informací, nesouvisí však příliš s předmětem řešení. Experimentální část měla být podrobnější a více provázaná s částí teoretickou. Členění kapitol nepovažuji za zcela optimální, neboť některé zásadní informace jsou uvedeny až ve druhé polovině práce. Domnívám se, že by v úvodní pasáži měl být jednoznačný popis problému, uvedeny okolnosti jeho vzniku, cíle, jichž má být dosaženo a metody řešení. Příčiny vzniku vad by měly být posléze podrobněji teoreticky analyzovány a ověřeny případné metalurgické a technologické zásahy. Pokud existovala i jiná cesta k eliminaci vady, např. nátěry jader, měla být v samotné práci posouzena, včetně technologických a ekonomických dopadů. Ze závěrečné kapitoly vyplývá, že řešení vzniku inkriminované vady bude pravděpodobně řešeno použitím nátěrů jader. Po formální stránce je práci nutno vytknout poněkud horší přehlednost. Chybí číslování rovnic (u každé z rovnic je uveden pouze zdroj). Odkazy v textu pak jsou neadresné a těžko se hledají. Odkazy na pramen není nutno uvádět u každé jednotlivé rovnice, ale může se uvést odkaz souhrnný. Číslování literárních pramenů nemá v textu postupnou následnost – začíná od pramene [34] a i dále je nesousledné. V práci se aktivně využívá pouze malá část z uvedených zdrojů. Počet použitých literárních pramenů je dostatečně rozsáhlý a z hlediska řešeného problému relevantní. Čísla a názvy tabulek bývají obvykle uváděny nad tabulkou, zde nezvykle pod tabulkou. Rozložení textu, obrázků a tabulek v textu mohlo být provedeno graficky pečlivěji. Některé tabulky jsou zbytečně dělené na 2 stranách. Stylistická a gramatická stránka disertační práce je přiměřená. Občasné použití slovenské terminologie je vzhledem k dlouholetému působení kandidáta na Slovensku pochopitelné a není nijak zásadní. Uvedené publikace autora se vztahují k problematice jádrových směsí a jejich výčet je možno hodnotit jako vyhovující. Hodnocení práce Disertační práce ing. Petra Hlavsy na celkově 120 stranách analyzuje příčiny a okolnosti vzniku, ve slévárenství hliníkových slitin neobvyklé vady, jejíž výskyt u velmi sofistikovaných odlitků hlav válců je nepřípustný. Hodnotí vliv parametrů použitých surovin a technologie. Dokumentuje vzhled vady, její důsledky a analyzuje příčiny jejího vzniku. Podrobně je studována chemická podstata oblastí vady a na jejím základě je vyslovena hypotéza o příčinách vzniku vady. Okolnosti vzniku vady jsou teoreticky podloženy. V práci se v široké míře využívá metod statistické analýzy a plánování experimentů. Po formální stránce práce nemá zásadní nedostatky. Konstatuji, že: - téma disertační práce je z hlediska aplikací technologie ColdBox a reálného významu pro výrobu hlav válců aktuální - stanovený cíl byl splněn - přínos doktoranda pro řešení problému je nesporný - práce splňuje formální požadavky Disertační práci doporučuji k oponentuře a autora žádám o zodpovězení připomínek v tomto posudku uvedených. V Blansku dne 20.7.2016 Doc. Ing. Jaromír Roučka, CSc VUT-FSI-ÚST v Brně
viz. posudek na DDP v pdf. Věc: Vyjádření k tezím disertační práce Ing. Petra Hlavsy Č. J.: 135/13903/16 Vrb Téma práce: Interakce jádro-tavenina při odlévání hlav válců z Al slitin do kovových forem Teze disertační práce jsou napsány v souladu jak s doporučenou osnovou (abstrakt, cíle práce, současný stav řešené problematiky, metody zpracování, analýza výsledků, závěr, literatura a přehled publikací autora), tak i příslušného platného zákonu o vysokých školách. Teze jsou zpracovány přehledně, logicky a srozumitelně. Po úspěšné obhajobě doporučuji teze k vytištění v Edici PhD Thesis. Ing. Michal Tegel, Ph.D.
eVSKP id 89384