Bachelor's Thesis

Design and manufacture of molds for small ingots

Final Thesis 2.76 MB Appendix 1013.69 kB

Author of thesis: Jan Topinka

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Vítězslav Pernica, Ph.D.

Reviewer: Ing. Václav Kaňa, Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with the design and manufacturing of a mold for casting small ingots, focusing on eliminating the shortcomings of the existing design and improving the efficiency of the casting process. The aim of the thesis is to identify problematic aspects of the original mold and to propose new variants leading to improved mold filling and reduced formation of internal casting defects. Four mold variants with different bottom cross-section were designed using Autodesk Inventor. Numerical simulations of steel filling a solidification were carried out for each design in ProCAST, with particular emphasis on the resulting porosity of the casting. The thesis also includes the manufacturing of the proposed molds using sand casting technology and their subsequent experimental validation. The results of simulation and experiments are compared to evaluate the influence of mold geometry on the quality of ingots. The thesis assesses the effect of mold design on the filling and solidification process and provides a basis for optimizing ingot production for subsequent technological processing.

Keywords:

Permanet mold, gravity casting, ingot, metal mold, mold designt, casting technology

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student Jan Topinka svou prezentací seznámil zkušební komisi s obsahem práce. Práce byla přednesena ve stanoveném čase. Po prezentaci a přečtení posudků práce byl student vyzván k zodpovězení otázek oponenta, které podrobně zodpověděl. K práci byly vzneseny připomínky a následující otázky: 1. Jakou technologií jste vyrobil čepy a klíny pro uzavření kokil. Jaký typ byste doporučil? - zodpovězeno 2. K čemu jsou kokily používány? - zodpovězeno 3. Vysvětlete pojem usměrněné tuhnutí? - zodpovězeno 4. Jakým způsobem lze zajistit usměrněné tuhnutí? - částečně zodpovězeno

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Engineering (B-STR-P)

Specialization

Manufacturing Technology (STG)

Composition of Committee

doc. Ing. Antonín Záděra, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Vladimír Krutiš, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Václav Kaňa, Ph.D. (člen)
Ing. Vítězslav Pernica, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Bořil, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Myška, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Vítězslav Pernica, Ph.D.

Předložená práce Jana Topinky představuje nadstandardní technologickou studii, ve které autor v plném rozsahu splnil cíle zadání. V úvodu se opírá o literární zdroje z oblasti technologie odlévání do kokil. Text je logicky strukturován, chronologicky správně graduje od rešerše po experiment a splňuje formální náležitosti. Grafická a stylistická úprava je na dobré úrovni, což dokládá i výkresová dokumentace, simulační výsledky a fotodokumentace z výroby.
Zvolená metodika postupu kombinuje moderní metody rychlého prototypování (3D tisk modelů metodou FDM) s pokročilými numerickými simulacemi slévárenských dějů. Oceňuji vlastní přínos autora, který nezůstal pouze u fáze virtuálního návrhu, ale aktivně a osobně se zapojil do celého náročného procesu výroby kokil ve školní slévárně. Ověřilo se tak inovativní konstrukční řešení geometrie, izolace a upínacích prvků, které vykazují vysokou míru originality. Praktická realizace má přímý přínos pro laboratorní provoz fakultní slévárny VUT v Brně, kde zavedení inovací přineslo významné zkrácení času přípravy forem a nové poznatky důležité pro vývoj dalších kokil pro malé ingoty.
Výsledky práce jsou kriticky vyhodnoceny a konfrontovány se simulací. Student využil řady konzultací, na které chodil vždy připraven. Práci jednoznačně doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Václav Kaňa, Ph.D.

Cílem hodnocené bakalářské práce bylo navrhnout a vyrobit vylepšený typ kokily pro odlévání malých ingotů. Tento cíl byl bezezbytku splněn.

Práce je zpracována přehledně a je rozčleněna do jednotlivých kapitol, které na sebe logicky navazují. Vlastní text zaujímá 33 stran. V práci je použito 57 obrázků a 5 tabulek. Čerpáno bylo z celkem 32 informačních pramenů, i když valná většina z nich jsou webové stránky dodavatelů či výrobců odlitků.

Co se týká chyb, práce neobsahuje zásadní odborné chyby. Co bych snad vytknul je občasné používání výrazů šedá a tvárná litina, místo správného litina s lupínkovým a kuličkovým grafitem. Také jsou v práci nedostatky v odborném názvosloví, zejména u částí formy, kdy jsou např. zářezy označeny jako „doplňkové kanálky“ apod. Po jazykové stránce nebyly nalezeny zásadní chyby. Stylistická úprava práce je na dobré úrovni, i když lze nalézt určité menší nedostatky. Občas se také vyskytují různé překlepy.

Chyby a připomínky:

- v celé práci jsou špatně uváděny citace, kdy je citace umístěna na konci věty před tečkou. To ovšem znamená, že se pak vztahuje pouze k této větě a ne k celému odstavci.

- u literatury číslo 19 je uvedeno, že se jedná o stránky České slévárenské společnosti, ale odkaz vede na stránky slévárny ČZ Strakonice.

-  u přílohy číslo 2 je špatně uvedena citace, odkazuje na nesprávný zdroj.

- na několika místech v práci jsou zaměňovány výrazy „stahování“ a „smršťování“

- na str. 39 jsou uvedeny naměřené časy potřebné k sestavení jednotlivých kokil, ale jsou poněkud nepřehledně zapsány v textu odstavce. Mnohem vhodnější by bylo je uvést do tabulky.

- příloha 3 – Materiálový list. Naprosto nesmyslný překlad, pravděpodobně s použitím umělé inteligence a bez následné kontroly. Označování mechanických vlastností: smluvní mez kluzu jako „0,2% důkaz nebo výnos“, pevnost v tlaku jako „síla tlaku“ nebo dokonce lomovou houževnatost jako „touhavost zlomenin“ je téměř neomluvitelné!

Přestože tyto chyby mírně snižují úroveň této bakalářské práce, hodnotím ji jako velmi dobrou a doporučuji ji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací D
Topics for thesis defence:
  1. 1) Na str. 25 v tab. 2 píšete, že nevhodným uložením tepelné izolace v kokile může dojít ke vzniku vnitřních vad a zákalky. Opravdu může v ocelovém ingotu dojít ke vzniku zákalky? Vysvětlete co je to zákalka, v jakých materiálech a z jakých důvodů dochází k jejímu vzniku.
  2. 2) Vysvětlete rozdíl mezi stahováním a smršťováním kovu a popište jaké jsou jejich dopady na odlitek.

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová