8.11.2016

1

FIRST RESULTS OF ENERGY SAVING AT PROCESS

REDESIGN OF DIE FORGING AL-ALLOYS

(Prvi rezultati prihrankov energije pri spremembah

procesa utopnega kovanja Al-zlitin)

Karl Kuzman, Tomaž Pepelnjak – Faculty of Mechanical Engineering, University of Ljubljana,

Anton Kokol – Kovinar - Forging Company VitanjeSlovenia

Motivacija

Iskanje ekološko prijaznih rešitev za skrajševanje proizvodnih

verig pri kovanju lahkih zlitin – poudarek na predelavi Al-zlitin.

Med kovanjem gre pomemben del materiala v prirobnico

(brado), ki predstavlja po kovanju odpadek. Sledi še mehanska

obdelava, kjer odrezki predstavljajo dodaten delež odpadkov,

ki jih je potrebno vrniti v proizvodno verigo. V obeh deležih

odpadkov z zelo nizkimi ekonomskimi vrednostmi je vezane

veliko energije, zato je reciklaža neobhodna.

8.11.2016

2

Proizvodnja primarnega in recikliranega

aluminija

http://www.world-aluminium.org/cache/fl0000181.pdf (date 7.10.2010).

Dobra praksa – reciklaža pločevink

• Reciklaža 40

aluminijastih pločevink

ustreza prihranku

energije ene galone

bencina.

• Aluminijasta pločevinka

se reciklira in vrne na

polico v trgovini v vsega

60 dneh.

(source: www.aluminum.org)

8.11.2016

3

Analiza porabe energije pri predelavi Al-zlitin

Analiza porabe energije pri predelavi Al-zlitin

8.11.2016

4

“Life-cycle” diagram aluminijevih zlitinPrimarna

proizvodnja

Obdelava

Pretaljevanje

Kontrola kakovosti

Litje

Obdelava

Specifikacija zlitine

Topljenje

Kontrola kakovosti

Litje

Toplotna obdelava

Pretaljevalci

Industrijajekla

Livarne Valjarne

Uporaba

Obdelava

Zbiranje

Proizvodnja končnih izdelkov

Zdu specifi zlitin

ževanječnih

Preči čevalciš

Preči čevanješ

Iztiskovalnice

Žlindra

Žlindra

Primarnezlitine

Preoblikovanezlitine

IztisnjenciValjani izdelkiUlitiki

Lite zlitine

Deoksidacijskialuminij

Končni izdelek

Konec uporabe izdelkaPonovna uporaba

Odpadek aluminijaLitje odpadkov zlitinProeblikovanje odpadkov zlitin

Preoblikovanje odpadkov zlitin

EKOKOV koncept - recikliraj v podjetju

Ločeno zbiranje zlitin

Pretaljevanje

Toplotna obdelava

Kontrola mehanskih lastnosti

Krivulje tečenja litega AlMgSi1 z in brez

homogenizacije ter referenčni AlMgSi1

8.11.2016

5

Primerjava gostote litega in referenčnega

aluminijaTABLE 1: Density of reference AlMgSi1 (wrought bar material).

Reference Mass [g] d0 [mm] h0 [mm] ρρρρ [kg/m3]

R1 4.73 13 13.15 2709.9

R2 4.7 12.96 13.15 2709.4

R3 4.69 12.95 13.15 2707.8

R4 4.72 13 13.15 2704.2

Average 2707.8

TABLE 2: Density of cast AlMgSi1material.

Castings Mass [g] d0 [mm] h0 [mm] ρρρρ [kg/m3]

C1 4.61 13.03 13.19 2621.1

C2 4.55 13 13.19 2598.9

C3 4.55 12.97 13.18 2612.9

C4 4.58 13.03 13.2 2602.0

Average 2608.7

ρρρρAverage,Casting / ρρρρAverage,Reference = 96,34 %, ∆ρ∆ρ∆ρ∆ρ = 3,66%

Nakrčevanje valjčkov

ϕh: 0 0.87 0.90 1.18 1.215 1.2140.87 0.90 1.18 1.215 1.214

ϕh: 1.45 1.33 1.291.45 1.33 1.29 1.2151.215 ϕh: 1.45 1.45 1.44 1.441.44 1.44

ϕh: 0 0.89 0.91 1.180 0.89 0.91 1.18

Without homogenisation: With homogenisation:

8.11.2016

6

TABLE 3: Circumferential cracks of non-homogenised and homogenised AlMgSi1 at critical upsetting.

Specimen ϕh:

Non-homogenised,below critical

formability limit

1.21Without critical

crack

Non-homogenised,above critical

formability limit

1.29 Critical crack appear

Homogenised,below critical

formability limit

1.44Without critical

crack

Homogenised,above critical

formability limit

1.45 Critical crack appear

Obodne razpoke – meja preoblikovalnosti pri

nakrčevanju

Testni izdelek

• Nehomogeniziran

8.11.2016

7

Testni izdelek

• Homogeniziran

In kako dalje? Al + polimeri?

8.11.2016

8

Gnetilno litje