Niekoľko tipov na zabezpečenie konzistentnej kvality odstredivých odliatkov
z krátkych vzduchom chladených matríc
Úvod:
Pre výrobu Ni-Resist drážkových vložiek je ideálnym systémom mať odstredivé odlievacie stroje karuselového typu s matricami čo najdlhšie a vybavené automatickým riadením otáčok, teploty a doby cyklu. Renomovaní výrobcovia veľkých objemov vo všeobecnosti používajú 2-metrové matrice. Časované chladenie vodou sa používa na zabezpečenie rovnomernej teploty formy od konca po koniec.
Pri výrobe odliatkov na vlastnú spotrebu alebo pri prechode k lacným dodávateľom majú všeobecne používané stroje na odstredivé liatie krátke formy s dĺžkou 300 mm bez chladenia vodou. Kontrola mikroštruktúry sa stáva zložitejšou, najmä na zadnom konci kvetináčov v dôsledku rýchlejšieho tuhnutia. Predná časť hrnca zostane horúca dlhšie a je bližšie k horúcemu kovu naliatemu na tento koniec.
Aby sa zabezpečila vysoká kvalita a konzistencia mikroštruktúry vložiek vyrobených z takýchto hrncov, od jedného konca k druhému, je potrebné vo výrobnom procese prísne dodržiavať niektoré jednoduché princípy.
Príprava taveniny:
Vstupné suroviny:
Vysoké percento niklu v tomto materiáli vyžaduje účinnú taviacu a miešaciu pec primeranej kapacity. Na tento účel je najvhodnejšia sieťová frekvenčná indukčná pec s minimálnou kapacitou 500-kg a najlepšie s kapacitou 1000-kg.
Vstupné suroviny musia mať primeranú čistotu. Prvky tvoriace karbid ako Mo, Va, Ti a W by sa mali udržiavať v stopách. Upozornenie: Mnohé komerčné surové liatiny obsahujú vysoké množstvo Mo a Ti. Je žiaduce, aby v konečnej vložke boli tieto prvky kontrolované v rámci nasledujúcich limitov:
Mo > 0,05 percent
Ti > 0,04 percent
W > 0,02 percent
Va > 0,02 percent
Oceľový šrot je zdrojom nášľapných prvkov, ktoré môžu spôsobiť nepredvídateľné problémy v materiáloch odolných voči niklu. Oceľový šrot by mal byť obmedzený na maximálne 10 percent vsádzky, pokiaľ je to možné a známeho zdroja a zloženia.
Čipy a vývrty by sa tiež mali udržiavať čo najnižšie, ak sa im nedá úplne vyhnúť. Je žiaduce obmedziť ich na maximálne 60 percent a mali by byť suché a čisté.Rovnomerné miešanie triesok v tavenine je ťažké. Straty určitých prvkov z triesok sú vysoké a existuje riziko zachytenia vzduchu a vodíka v trieskach, čo podporuje zlý grafit a hrubé/zhlukové karbidy.
Síra v tavenine je potrebná v úzkom rozmedzí. Na dosiahnutie požadovanej tvrdosti by sa mala udržiavať okolo 0,06 percent. Vyššia síra spôsobuje problémy mikroštruktúre.
Ekvivalent uhlíka:
Uhlíkový ekvivalent (CE) je známy ako kritický parameter pre liatiny. Tento faktor zohráva významnú úlohu v type mikroštruktúry vyvinutej v odliatku. Je to úzko prepojené s rýchlosťou tuhnutia, ktorá je zasa ovplyvnená prierezmi odliatkov a teplotami.
Všeobecnou konvenciou je vypočítať CE hodnotu podľa pomeru objem/povrch (V/S) odliatku. Pre 3-rozmerné odliatky, ktoré majú rôzne prierezy, je to veľmi ťažké. Odstredivé hrnce, aj keď sú 3-rozmerné, majú však symetrický prierez po celej dĺžke, a preto je možné pre ne vypočítať V/S, ako je znázornené v nasledujúcom vzorci:
Objem / pomer plochy povrchu V/S
V/S = ( D2 - d2 ) H/4 (DH plus dH plus (D2 - d2 ) / 2 )
Kde, D=Vonkajší priemer ( OD ) odstredivého liateho hrnca
d=Vnútorný priemer ( ID ) odstredivého liateho hrnca
H=Výška odstredivého liateho hrnca
Lepším faktorom pre odstredivý liaty hrniec by bol stupeň nasýtenia, ktorý je daný vzorcom:
Stupeň nasýtenia Sc :
;
kde C, Si a Ni sú skutočné hodnoty v hmotnostných percentách
Pre naše aplikácie je požadovaná hodnota Sc = 0,80 - 0,95
Inštalácia CE merača v peci umožní prísnejšiu a bezprostrednejšiu kontrolu nad obsahom uhlíka a kremíka v kove pred odlievaním nádob.
Odporúčaný rozsah C, Si a Mn po očkovaní:
Uhlík: 2,70 – 2,80 percent
Kremík: 2,10 – 2,20 percent
Mangán: 1,20 – 1,30 percenta
Topenie:
Pre optimálne premiešanie veľkého množstva niklu a medi v Ni-Resist materiáli je dôležité rozvrstviť vsádzku do pece. Potrebná postupnosť vsádzania vstupného materiálu je najprv vymeniť 50 percent surového železa plus šrot, a keď sa práve roztopí, pridať nikel, meď, zliatiny železa, uhlík a nakoniec doplniť zvyšných 50 percent surového železa.
Uhlík by sa mal udržiavať na začiatku v kúpeli na 2.{1}},80 percent , Ni na 14.5 -15 percent , kremík na 1,8 – 1,9 percenta , chróm na 1,15 – 1,2 percenta , Mn na 1,2 – 1,25 percent
Úloha karbidu kremíka:
Pre zabezpečenie adekvátnych nukleačných miest v tavenine hrá SiC významnú úlohu. SiC by preto mal tvoriť súčasť pôvodného výpočtu naplnenia náboja. A ďalšie prísady SiC sú potrebné tesne pred prehriatím taveniny, keď je chemická látka skontrolovaná a schválená; a tiež po každých niekoľkých naberačkách, aby sa kompenzovalo vyčerpanie uhlíka. To pomôže zabezpečiť úzke limity obsahu uhlíka, a teda konzistentnejšiu CE a mikroštruktúru.
Odporúčané množstvo SiC v zložení vsádzky je 0,25 percent celkovej vsádzky spolu s legovacími prvkami pridanými do vsádzky. Tento prídavok sa započítava do náplne uhlíka a kremíka. Keď tavenina dosiahne teplotu 1400C, chémia sa skontroluje a v prípade potreby sa aplikujú korekcie a znova sa skontrolujú. Po schválení chémie sa pridá ďalších 0,1 percenta SiC a pec sa ihneď uvedie do plného nastavenia a tavenina sa prehreje na pracovnú teplotu (vo všeobecnosti 1480 – 1500 C, v závislosti od očakávaného poklesu teploty v čase nalievanie do formy sa dokončí z každej naberačky) a spustí sa vypichnutie do riadne predhriatej naberačky.
Pridávanie SiC sa musí vykonávať aj v pravidelných intervaloch počas cyklu liatia na doplnenie strát uhlíka. Aby bolo možné posúdiť presnú požiadavku na množstvo a načasovanie prídavkov SiC pre dané nastavenie tavenia a prevádzkové podmienky, je najlepšie spustiť niekoľko dôkladne monitorovaných ohrevov na pokles uhlíka s časom. V režime pokračujúcej výroby poskytne kontrola obsahu uhlíka v každej odpichnutej panve dostatočné údaje na určenie, kedy uhlík klesne o viac ako 0,05 percenta, v ktorej fáze sa musí do pece pridať vypočítané množstvo SiC a nechá sa prehltnúť niekoľko minút pred vyťuknutím prírastku.
Plnenie a očkovanie panvy:
Pred umiestnením naberačky do výrobného priestoru by sa mala dôkladne zahriať, aby bola výstelka úplne suchá a čo najhorúcejšia vzhľadom na použitý plameň horáka. Záverečný ohrev na začiatku zmeny a po prestávke sa má vykonať opätovným naliatím roztaveným kovom z pece. Na zohriatie naberačky na minimálnu požadovanú teplotu 750 °C pred použitím kovu môže byť potrebné viac ako jedno opätovné naberanie. Na zabezpečenie správnej teploty by sa mal použiť kontaktný pyrometer.
Teoreticky sú materiály s vysokým obsahom Ni samoočkovacie. Avšak pre naše sekcie odstredivých odliatkov a pevné kontroly mikroštruktúry je žiadúce a nevyhnutné vykonať očkovanie v panve čo najbližšie k času nalievania. Prevádzkový rozsah pre očkovanie vysokokvalitným ferokremíkom (75 percent) je vypočítaný pre zachytenie 0,20 až 0,25 percent Si. Odporúča sa nepoužívať konvenčné liatinové očkovacie látky ako superseed v tomto materiáli kvôli interferencii stroncia.
Zavedenie vzácnych zemín pomôže našej mikroštruktúre. Možno preskúmať možnosť použitia lepšieho očkovacieho prostriedku RESEED s cérom.
Tiež kontrolované množstvo Nikel-Mag zavedené s očkovacou látkou môže mať veľmi dobrý vplyv na zamedzenie chladenia grafitu.
Zomrie:
Dizajn:
Riadené chladenie vodou je ideálne na zabezpečenie rovnomernej teploty formy z jedného konca na druhý. Ak je však privádzanie vodného chladenia náročné, skúste uskutočniteľnosť vzduchového chladenia matrice pod vhodným plášťom s prívodom vpredu a výstupom horúceho vzduchu zozadu.
Keďže problém s obrobiteľnosťou je väčšinou obmedzený na doštičky so zadným koncom, odporúča sa preštudovať mikroštruktúru doštičiek na zadnom konci a určiť minimálnu hranicu potrebnú na zabezpečenie toho, aby sa do výroby dostali len kvalitné doštičky s mikroštruktúrou. Pre prirodzene vzduchom chladené krátke matrice s dĺžkou 300 mm sa vo všeobecnosti vyžaduje odrezanie aspoň 40- mm.
Z dlhodobého hľadiska by sa dĺžka hrncov mala zväčšiť o 30 – 35 mm vytvorením nových zadných koncoviek. To umožní ešte väčší odrez bez kompromisov v počte vložiek odrezaných z každého hrnca.
Optimálnejšie riešenie spočíva v prerobení týchto lisovníc na hrniec s dĺžkou 600 mm, čím sa produktivita zvýši aj pri odrezaní 50 mm na zadnom konci.
Izolácia:
Mnoho krátkych lisovníc používa suché urážlivé materiály v ID, ktoré fungujú ako izolácia a separátor. Existujú vynikajúce mokré izolačné materiály, ktoré by poskytli lepšiu ochranu pred chladom.
Je tiež žiaduce izolovať prednú a, ak je to možné, zadné príruby matríc.
Vnútorný povrch matrice by nemal byť kedykoľvek počas užitočnej výroby pod 300 °C. Na zabezpečenie toho by mal byť pri každej matrici po ruke kontaktný pyrometer.
Na začiatku každej zmeny a po každej prestávke by sa mal podľa potreby naliať 1 alebo viac umelohmotných nádob, aby sa zaistilo, že teplota matrice na ID je vyššia ako 300 °C.
Ako výroba pokračuje, teplota matrice sa bude postupne zvyšovať a ustáli sa na 450 – 500 C. Toto je optimálna teplota pre krátke, prirodzene chladené matrice.
Záznamy:
Je nevyhnutné neustále monitorovať všetky parametre a viesť správne a presné záznamy.
Vo vývojových štádiách je tiež rozumné udržiavať uhlíkové a kremíkové záznamy pre každú panvu a z nich vyvinúť program pridávania SiC.
Kontrola mikroštruktúry by sa mala vykonávať tak často, ako je to možné/potrebné na poslednej užitočnej vložke odrezanej zo zadného konca nádoby, kým sa parametre pre odlievanie a odrezanie úplne nestabilizujú.
