Několik tipů pro zajištění konzistentní kvality odstředivých odlitků
z krátkých vzduchem chlazených matric
Úvod:
Pro výrobu Ni-Resist drážkových vložek je ideálním systémem mít odstředivé licí stroje karuselového typu s co nejdelšími zápustkami a vybavené automatickým řízením otáček, teploty a doby cyklu. Renomovaní výrobci velkých objemů obecně používají 2-metrové matrice. Je použito časované chlazení vodou, aby byla zajištěna stejnoměrná teplota formy od konce ke konci.
Při výrobě odlitků pro vlastní potřebu nebo přechodu k levným dodavatelům mají obecně používané odstředivé licí stroje krátké formy o délce 300 mm bez vodního chlazení. Kontrola mikrostruktury se stává obtížnější, zejména na zadním konci květináčů kvůli rychlejšímu tuhnutí. Přední část hrnce zůstane horká déle, je blíže k horkému kovu nalitému na tomto konci.
Aby byla zajištěna vysoká kvalita a konzistence mikrostruktury vložek vyrobených z takových hrnců, od jednoho konce k druhému, je třeba ve výrobním procesu přísně dodržovat některé jednoduché zásady.
Příprava taveniny:
Vstupní suroviny:
Vysoké procento niklu v tomto materiálu vyžaduje účinnou tavicí a mísící pec přiměřené kapacity. Nejvhodnější pro tento účel je indukční pec se síťovou frekvencí o minimální kapacitě 500- kg a nejlépe o kapacitě 1000- kg.
Vstupní suroviny musí být přiměřené čistoty. Karbid tvořící prvky jako Mo, Va, Ti a W by měly být udržovány ve stopách. Upozornění: Mnoho komerčních surových želez obsahuje vysoké Mo a Ti. Je žádoucí, aby v konečné vložce byly tyto prvky kontrolovány v rámci následujících limitů:
Po > 0,05 procenta
Ti > 0,04 procenta
W > 0,02 procenta
Va > 0,02 procenta
Ocelový šrot je zdrojem usazených prvků, které mohou způsobit nepředvídatelné problémy v Ni-odolných materiálech. Ocelový šrot by měl být pokud možno omezen na max. 10 procent vsázky a měl by mít známý zdroj a složení.
Třísky a vývrty by měly být také udržovány na co nejnižší úrovni, pokud se jim nelze úplně vyhnout. Je žádoucí omezit je na max. 60 procent a měly by být suché a čisté.Rovnoměrné promíchání třísek v tavenině je obtížné. Ztráty určitých prvků z třísek jsou vysoké a existuje riziko zachycení vzduchu a vodíku v třískách, což obojí podporuje špatný grafit a hrubé/shlukové karbidy.
Síra v tavenině je nezbytná v úzkém rozmezí. Pro dosažení požadované tvrdosti by měla být udržována kolem 0,06 procenta. Vyšší síra způsobuje problémy mikrostruktuře.
Ekvivalent uhlíku:
Uhlíkový ekvivalent (CE) je známý jako kritický parametr pro litiny. Tento faktor hraje významnou roli v typu mikrostruktury vyvinuté v odlitku. Úzce to souvisí s rychlostí tuhnutí, která je zase ovlivněna průřezy odlitků a teplotami.
Obecnou konvencí je vypočítat hodnotu CE podle poměru objem/povrch (V/S) odlitku. U 3-rozměrných odlitků, které mají různé průřezy, je to velmi obtížné. Odstředivé hrnce, i když jsou 3-rozměrné, mají však symetrický průřez po celé délce, a proto pro ně lze vypočítat V/S podle následujícího vzorce:
Poměr objemu / plochy V/S
V/S = ( D2 - d2 ) H/4 (DH plus dH plus (D2 - d2 ) / 2 )
Kde, D=Vnější průměr ( OD ) odstředivého litého hrnce
d=Vnitřní průměr ( ID ) odstředivého litého hrnce
H=Výška odstředivého litého hrnce
Lepším faktorem pro odstředivou litou nádobu by byl stupeň nasycení, který je dán vzorcem:
Stupeň nasycení Sc :
;
kde C, Si a Ni jsou skutečné hodnoty v hmotnostních procentech
Pro naše aplikace je žádoucí hodnota Sc = 0,80 - 0,95
Instalace CE měřiče u pece umožní těsnější a bezprostřednější kontrolu nad obsahem uhlíku a křemíku v kovu před odléváním hrnců.
Doporučený rozsah C, Si a Mn po naočkování:
Uhlík: 2,70 – 2,80 procenta
Křemík: 2,10 – 2,20 procenta
Mangan: 1,20 – 1,30 procenta
Tání:
Pro optimální promíchání velkého množství niklu a mědi v Ni-Resist materiálu je důležité stratifikovat vsázku do pece. Žádoucí sekvence vkládání vstupního materiálu je nejprve vyměnit 50 procent surového železa plus šrot, a když se právě roztaví, přidat nikl, měď, feroslitiny, uhlík a nakonec doplnit zbývajících 50 procent surového železa.
Uhlík by měl být na začátku v lázni udržován na 2.{1}},80 procenta , Ni na 14.5 -15 procent , křemík na 1,8 – 1,9 procenta , chrom na 1,15 – 1,2 procenta , Mn na 1,2 – 1,25 procent
Role karbidu křemíku:
Pro zajištění adekvátních nukleačních míst v tavenině hraje SiC významnou roli. Proto by SiC měl tvořit součást původního výpočtu vsázky. A další přísady SiC jsou nutné těsně před přehřátím taveniny, jakmile je chemie zkontrolována a schválena; a také po každých několika naběračkách, aby se kompenzovalo vyčerpání uhlíku. To pomůže zajistit těsné limity pro obsah uhlíku, a tedy konzistentnější CE a mikrostrukturu.
Doporučené množství SiC ve vsázce je 0,25 procent z celkové vsázky spolu s legujícími prvky přidanými do vsázky. Tento přídavek se započítává do náplně uhlíku a křemíku. Poté, co tavenina dosáhne teploty 1400C, zkontroluje se chemie a v případě potřeby se použijí korekce a znovu se zkontroluje. Jakmile je chemie schválena, přidá se dalších 0,1 procenta SiC a ihned se pec uvede do plného nastavení a tavenina se přehřeje na pracovní teplotu (obvykle 1480 – 1500 C, v závislosti na očekávaném poklesu teploty v době nalévání do formy je dokončeno z každé pánve) a začíná vyklepávání do řádně předehřáté pánve.
Přidávání SiC musí být prováděno také v pravidelných intervalech během cyklu lití pro doplnění ztrát uhlíku. Aby bylo možné posoudit přesný požadavek na množství a načasování přídavků SiC pro dané nastavení tavení a provozní podmínky, je nejlepší provést několik pečlivě monitorovaných ohřevů na pokles uhlíku v čase. V nepřetržitém výrobním režimu poskytne kontrola obsahu uhlíku v každé odpichované pánvi dostatečná data k určení, kdy uhlík klesne o více než 0,05 procenta, ve které fázi musí být do pece přidáno vypočítané množství SiC a nechejte několik minut spolknout před vyklepáním zisku.
Plnění pánve a očkování:
Před umístěním naběračky do výrobního prostoru by měla být důkladně zahřátá, aby obložení bylo zcela suché a co nejžhavější s použitým plamenem hořáku. Konečný ohřev na začátku směny a po přestávce se provádí opětovným naložením roztaveným kovem z pece. K uvedení pánve na minimální požadovanou teplotu 750 °C před použitím kovu může být zapotřebí více než jedno opětovné navážení. K zajištění správné teploty by měl být použit kontaktní pyrometr.
Teoreticky jsou materiály s vysokým obsahem Ni samoočkovací. Avšak pro naše sekce odstředivých odlitků a tuhé kontroly mikrostruktury je žádoucí a nutné provést očkování v pánvi co nejblíže době odlévání. Provozní rozsah pro inokulaci vysoce kvalitním ferokřemíkem (75 procent) je vypočítán pro zachycení 0,20 až 0,25 procent Si. Doporučuje se nepoužívat v tomto materiálu konvenční litinová očkovadla jako superseed kvůli interferenci stronciem.
Zavedení vzácných zemin pomůže naší mikrostruktuře. Lze prozkoumat možnost použití lepšího inokulantu RESEED s cerem.
Také kontrolované množství Nikl-Mag přiváděného s očkovací látkou může mít velmi dobrý vliv na zamezení chlazeného grafitu.
Zemře:
Design% 3a
Řízené chlazení vodou je ideální pro zajištění rovnoměrné teploty formy od jednoho konce ke druhému. Pokud je však přivedení vodního chlazení obtížné, vyzkoušejte proveditelnost vzduchového chlazení trysky pod vhodným pláštěm se vstupem vpředu a výstupem horkého vzduchu vzadu.
Protože problém obrobitelnosti se většinou omezuje na břitové destičky na zadním konci, je vhodné prostudovat mikrostrukturu břitových destiček na zadním konci a určit minimální odřezky potřebné k zajištění toho, že se do výroby dostanou pouze dobré břitové destičky s mikrostrukturou. Pro přirozeně vzduchem chlazené krátké raznice o délce 300 mm je obecně vyžadováno odříznutí alespoň 40- mm.
Z dlouhodobého hlediska by se délka květináčů měla zvýšit o 30 – 35 mm vytvořením nových zadních koncovek. To umožní ještě větší odřez bez kompromisů v počtu vložek vyříznutých z každého hrnce.
Optimálnější řešení spočívá v překonstruování těchto lisovacích nástrojů tak, aby obsahovaly hrnec o délce 600 mm, čímž se produktivita zvýší i při odříznutí 50 mm na zadním konci.
Izolace:
Mnoho krátkých matric používá suché urážlivé materiály v ID, které fungují jako izolace a separátor. Existují vynikající mokré izolační materiály, které poskytují lepší ochranu proti prochladnutí.
Rovněž je žádoucí izolovat přední a pokud možno zadní příruby zápustek.
Vnitřní povrch matrice by neměl být kdykoli během užitečné výroby nižší než 300 °C. Pro zajištění toho by měl být u každé matrice po ruce kontaktní pyrometr.
Na začátku každé směny a po každé přestávce by se měl podle potřeby nalít 1 nebo více kelímků, aby se zajistilo, že teplota matrice na vnitřní straně je vyšší než 300 °C.
Jak výroba pokračuje, teplota formy se bude progresivně zvyšovat a ustálí se na 450 – 500 C. To je optimální teplota pro krátké, přirozeně chlazené formy.
Evidence:
Je nezbytné neustále sledovat všechny parametry a vést řádné a přesné záznamy.
Ve vývojových fázích je také rozumné udržovat uhlíkové a křemíkové záznamy pro každou pánev a z toho vyvinout program přidávání SiC.
Kontrola mikrostruktury by měla být prováděna tak často, jak je to možné/nutné na poslední užitečné vložce vyříznuté ze zadního konce hrnce, dokud nejsou parametry pro odlévání a odřezávání plně stabilizovány.
