Några tips för att säkerställa konsekvent kvalitet centrifugalgjutgods
från korta luftkylda formar
Introduktion:
För tillverkning av Ni-Resist spårskär är det idealiska systemet att ha centrifugalgjutmaskiner av karuselltyp med stansar så länge som möjligt och utrustade med automatisk kontroll av varvtal, temperatur och cykeltid. De välrenommerade tillverkarna av stora volymer använder vanligen 2-mätare. Tidsinställd vattenkylning används för att säkerställa enhetlig temperatur på formen från ände till ände.
Vid tillverkning av gjutgods eller förflyttning till lågkostnadsleverantörer har de centrifugalgjutmaskiner som vanligtvis används korta gjutformar med en längd på 300 mm utan vattenkylning. Styrningen av mikrostrukturen blir svårare, särskilt i bakre änden av krukorna på grund av snabbare stelning. Den främre delen av grytan förblir varm längre, och är närmare den heta metallen som hälls i i denna ände.
För att säkerställa hög kvalitet och konsistens i mikrostrukturen hos de insatser som produceras av sådana krukor, från ena änden till den andra, måste några enkla principer strikt följas i produktionsprocessen.
Smältberedning:
Inmatade råvaror:
Den höga andelen nickel i detta material kräver en effektiv smält- och blandningsugn med tillräcklig kapacitet. Den bäst lämpade för detta ändamål är en nätfrekvensinduktionsugn med minsta 500-Kg kapacitet och helst med 1000-Kg kapacitet.
De ingående råvarorna måste vara av rimlig renhet. Karbidbildande element som Mo, Va, Ti och W bör hållas i spåren. Varning: Många kommersiella tackjärn innehåller hög Mo och Ti. Det är önskvärt att i den slutliga insatsen bör dessa element kontrolleras till inom följande gränser:
Mån > 0,05 procent
Ti > 0,04 procent
W > 0,02 procent
Va > 0,02 procent
Stålskrot är en källa till trampelement som kan orsaka oförutsägbara problem i Ni-resistmaterial. Stålskrotet bör begränsas till max 10 procent av laddningen så långt det är möjligt och av känd källa och sammansättning.
Spån och borrhål bör också hållas så låga som möjligt, om de inte kan undvikas helt. Det är önskvärt att begränsa dessa till max 60 procent och bör vara torra och rena.Det är svårt att blanda chips jämnt i smältan. Förlusterna av vissa grundämnen från flisen är höga och det finns risk för att luft och väte fastnar i flisen, vilket båda främjar dålig grafit och grova/klustrade karbider.
Svavel i smältan är nödvändigt i ett smalt intervall. Den bör hållas runt 0,06 procent för att få önskad hårdhet. Högre svavel ger problem med mikrostrukturen.
Kolekvivalent:
Kolekvivalenten (CE) är känd för att vara en kritisk parameter för gjutjärn. Denna faktor spelar en betydande roll i den typ av mikrostruktur som utvecklas i gjutningen. Det är nära relaterat till stelningshastigheten, som i sin tur påverkas av gjutgodsets tvärsnitt och temperaturer.
Den allmänna konventionen är att beräkna CE-värdet enligt förhållandet volym/yta (V/S) för ett gjutgods. För 3-dimensionella gjutningar, som har olika tvärsnitt, är detta mycket svårt. Centrifugalkrukorna, även om de är 3-dimensionella, har symmetrisk sektion över hela längden och därför kan V/S beräknas för dessa som visas i följande formel:
Volym / ytarea förhållande V/S
V/S = ( D2 - d2 ) H / 4 ( DH plus dH plus ( D2 - d2 ) / 2 )
Där, D=Ytterdiameter (OD) av den centrifugalgjutna potten
d=Innerdiameter ( ID ) av centrifugalgjutkrukan
H=Centrifugalgjutkrukans höjd
En bättre faktor för den centrifugalgjutna potten skulle vara mättnadsgraden, som ges av formeln:
Mättnadsgrad Sc :
;
där C, Si och Ni är de faktiska värdena i viktprocent
För våra applikationer är det önskvärda värdet av Sc = 0,80 - 0,95
Att installera en CE-mätare vid ugnen kommer att möjliggöra en stramare och mer omedelbar kontroll över kol- och kiselinnehållet i metallen innan kastrullerna gjuts.
Rekommenderat intervall av C, Si & Mn efter inokulering:
Kol: 2,70 – 2,80 procent
Kisel: 2,10 – 2,20 procent
Mangan: 1,20 – 1,30 procent
Smältande:
Det är viktigt att stratifiera laddningsladdningen i ugnen för optimal blandning av den stora mängden nickel och koppar i Ni-Resist-material. Den önskvärda laddningssekvensen för ingående material är att först byta 50 procent tackjärn plus skrot, och när det precis smälter tillsätt nickel, koppar, ferrolegeringar, kol och slutligen fylla på med resten 50 procent tackjärn.
Kol ska hållas vid start i badet vid 2.75 - 2,80 procent, Ni vid 14.5 -15 procent, kisel vid 1,8 – 1,9 procent, krom vid 1,15 –1,2 procent, Mn vid 1,2 – 1,25 procent
Silikonkarbidens roll:
För att säkerställa tillräckliga kärnbildningsställen i smältan spelar SiC en betydande roll. Därför bör SiC utgöra en del av den ursprungliga laddningsberäkningen. Och ytterligare SiC-tillsatser behövs precis innan smältan överhettas, när kemin är kontrollerad och godkänd; och även efter att några skänkar tappas ut, så att kolutarmningen kompenseras. Detta kommer att bidra till att säkerställa nära gränser för kolhalten och därmed en mer konsekvent CE och mikrostruktur.
Den rekommenderade mängden SiC i laddningskompletteringen är 0,25 procent av den totala laddningen tillsammans med de legeringselement som läggs till laddningen. Detta tillskott räknas in i laddningsuppsättningen för kol och kisel. Efter att smältan når en temperatur på 1400C kontrolleras kemin och korrigeringar tillämpas vid behov och kontrolleras igen. När kemin har godkänts tillsätts ytterligare 0,1 procent SiC och omedelbart bringas ugnen till full inställning och smältan överhettas till arbetstemperaturen (vanligtvis 1480–1500 C, beroende på temperatursänkningen som förväntas när hällningen i formen är klar från varje slev), och uttappningen i en ordentligt förvärmd slev börjar.
Tillsats av SiC måste också göras med regelbundna intervall under hällcykeln för att fylla på kolförlusterna. För att bedöma det exakta kravet på kvantitet och tidpunkt för SiC-tillsatser för en given smältinställning och driftsförhållanden, är det bäst att köra flera noggrant övervakade uppvärmningar för kolfall med tiden. I ett kontinuerligt produktionsläge kommer en kontroll av kolhalten i varje skänk som tappas att ge tillräckliga data för att avgöra när kolet släpper mer än 0.05 procent i vilket skede en beräknad mängd SiC måste tillsättas till ugnen och får ätas några minuter innan vinsten tappas ut.
Skänkfyllning och ympning:
Innan en skänk sätts ut till produktionsområdet bör den värmas upp ordentligt så att fodret är helt torrt och så varmt som möjligt med den använda brännarlågan. Den slutliga uppvärmningen vid skiftstart och efter ett uppehåll ska göras genom att fylla på med smält metall från ugnen. Mer än en hällning kan behövas för att få skänken till den lägsta erforderliga temperaturen på 750C innan metall tappas för användning. En kontaktpyrometer bör användas för att säkerställa att temperaturen är rätt.
Teoretiskt sett är material med högt Ni-värde självinokulerande. Men för våra sektioner av centrifugalgjutgods och de stela kontrollerna på mikrostrukturen är det önskvärt och nödvändigt att göra en ympning i skänken så nära tidpunkten för hällning som möjligt. Driftsintervallet för ympning med höggradigt ferrokisel (75 procent) beräknas för att få in 0,20 till 0,25 procent Si-upptagning. Det är tillrådligt att inte använda konventionella gjutjärnsympmedel som superseed i detta material på grund av störningar från Strontium.
Att introducera sällsynta jordartsmetaller kommer att hjälpa vår mikrostruktur. Möjligheten att använda ett bättre ympmedel RESEED, med cerium, kan undersökas.
Även kontrollerad mängd Nickel-Mag som introduceras med ympmedlet kan ha mycket god effekt för att undvika kyld grafit.
Dör:
Design:
Kontrollerad vattenkylning är idealisk för att säkerställa en enhetlig temperatur på formen från ena änden till den andra. Men om det är svårt att ta in vattenkylning, pröva möjligheten av luftkylning av formen under en lämplig mantel med inlopp framtill och varmluft som kommer ut baktill.
Eftersom bearbetningsproblemet mestadels är begränsat till de bakre ändskären är det tillrådligt att studera mikrostrukturerna för de bakre ändskären och bestämma den minsta cut-off som behövs för att säkerställa att endast bra mikrostrukturskär kommer i produktion. För naturligt luftkylda korta stansar med en längd på 300 mm krävs i allmänhet en avskärning på minst 40- mm.
På lång sikt bör krukornas längd ökas med 30 – 35 mm genom att göra nya bakre ändpluggar. Detta kommer att möjliggöra ännu en större cut-off utan att kompromissa med antalet skär som skärs från varje kruka.
En mer optimal lösning ligger i att omdesigna dessa formar för att ta en 600 mm lång kruka, varigenom produktiviteten ökar även med en cut-off på 50 mm i den bakre änden.
Isolering:
Många korta stansar använder torra förolämpande material i ID som fungerar som isolering och en separator. Det finns överlägsna våtisoleringsmaterial, vilket skulle ge ett bättre skydd mot nedkylning.
Det är också önskvärt att isolera de främre och, om möjligt, de bakre flänsarna på formarna.
Formens ID-yta bör inte vara under 300C när som helst under användbar produktion. En kontaktpyrometer bör vara praktisk vid varje stans för att säkerställa detta.
I början av varje skift och efter varje paus ska 1 eller flera dummy-krukor hällas upp efter behov för att säkerställa att temperaturen på tärningen vid ID är över 300C.
När produktionen fortsätter kommer temperaturen på formen att öka gradvis och stabiliseras vid 450 – 500 C. Detta är en optimal temperatur för de korta, naturligt kylda formarna.
Uppgifter:
Det är viktigt att kontinuerligt övervaka alla parametrar och upprätthålla korrekta och korrekta register.
I utvecklingsstadierna är det också klokt att upprätthålla kol- och kiselregistren för varje skänk och utveckla SiC-tillsatsprogrammet utifrån detta.
Kontrollen av mikrostrukturen bör göras så ofta som möjligt/nödvändigt på det sista användbara skäret från den bakre änden av en kruka, tills parametrarna för gjutning och cut-off är helt stabiliserade.
