Câteva sfaturi pentru a asigura o calitate constantă a turnărilor centrifuge
din matrițe scurte răcite cu aer
Introducere:
Pentru fabricarea inserturilor cu caneluri Ni-Resist sistemul ideal este acela de a avea mașini de turnare centrifugă de tip carusel cu matrițe cât mai lungi posibil, și echipate cu control automat al rpm, al temperaturii și al timpului de ciclu. Producătorii renumiți de volum mare folosesc în general matrițe de 2-metru. Se adoptă răcirea temporizată cu apă pentru a asigura temperatura uniformă a matriței de la capăt la capăt.
La producerea de piese turnate captive sau la mutarea la furnizori cu costuri reduse, mașinile de turnare centrifugă utilizate în general au matrițe scurte de 300 mm lungime, fără răcire cu apă. Controlul asupra microstructurii devine mai dificil, în special la capătul din spate al vaselor datorită solidificării mai rapide. Partea din față a oalei rămâne fierbinte mai mult timp, fiind mai aproape de metalul fierbinte turnat la acest capăt.
Pentru a asigura o calitate înaltă și consistența microstructurii inserțiilor produse din astfel de ghivece, de la un capăt la altul, unele principii simple trebuie urmate cu strictețe în procesul de producție.
Prepararea topiturii:
Materii prime de intrare:
Procentul mare de nichel din acest material necesită un cuptor de topire și amestecare eficient, cu o capacitate adecvată. Cel mai potrivit în acest scop este un cuptor cu inducție cu frecvența rețelei cu o capacitate minimă de 500-Kg și, de preferință, cu o capacitate de 1000-Kg.
Materiile prime de intrare trebuie să fie de puritate rezonabilă. Elementele care formează carbură, cum ar fi Mo, Va, Ti și W, ar trebui păstrate până la urmă. Atenție: Multe fonte comerciale conțin Mo și Ti ridicat. Este de dorit ca în inserția finală aceste elemente să fie controlate în următoarele limite:
Lu > 0,05 procente
Ti > 0,04 procente
W > 0,02 procente
Va > 0,02 procente
Deșeurile de oțel sunt o sursă de elemente tramp care pot cauza probleme imprevizibile în materialele Ni-rezist. Deșeurile de oțel ar trebui să fie limitate la maximum 10 la sută din sarcină pe cât posibil și dintr-o sursă și compoziție cunoscute.
De asemenea, așchiile și forajele trebuie menținute cât mai jos posibil, dacă nu pot fi evitate cu totul. Este de dorit să se limiteze acestea la maximum 60 la sută și ar trebui să fie uscate și curate.Amestecarea uniformă a așchiilor în topitură este dificilă. Pierderile anumitor elemente din așchii sunt mari și există riscul de captare a aerului și a hidrogenului în așchii, ambele promovând grafitul rău și carburile grosiere/clusate.
Sulful în topitură este necesar într-un interval îngust. Ar trebui păstrat în jur de 0,06 la sută pentru a obține duritatea dorită. Sulful mai mare provoacă probleme microstructurii.
Echivalent carbon:
Echivalentul de carbon (CE) este cunoscut a fi un parametru critic pentru fonta. Acest factor joacă un rol semnificativ în tipul de microstructură dezvoltat în turnare. Este strâns legată de viteza de solidificare, care, la rândul său, este influențată de secțiunile transversale ale piesei turnate și de temperaturi.
Convenția generală este de a calcula valoarea CE în funcție de raportul volum/suprafață (V/S) al unei turnări. Pentru piese turnate 3-dimensionale, care au secțiuni transversale diferite, acest lucru este foarte dificil. Oalele centrifugale, deși 3-dimensionale, sunt totuși de secțiune simetrică pe toată lungimea și, prin urmare, V/S poate fi calculat pentru acestea așa cum se arată în următoarea formulă:
Raport volum / suprafață V/S
V/S = ( D2 - d2 ) H / 4 ( DH plus dH plus ( D2 - d2 ) / 2 )
Unde, D=Diametrul exterior ( OD ) al vasului turnat centrifugal
d=Diametrul interior ( ID ) al vasului turnat centrifugal
H=Înălțimea vasului turnat centrifugal
Un factor mai bun pentru vasul turnat centrifugal ar fi gradul de saturație, care este dat de formula:
Gradul de saturație Sc :
;
unde, C, Si și Ni sunt valorile reale în procente în greutate
Pentru aplicațiile noastre, valoarea dezirabilă a lui Sc = 0,80 - 0,95
Instalarea unui contor CE la cuptor va permite un control mai strict și mai imediat asupra conținutului de carbon și siliciu din metal înainte de turnarea vaselor.
Intervalul recomandat de C, Si și Mn după inoculare:
Carbon: 2,70 – 2,80 procente
Siliciu: 2,10 – 2,20 procente
Mangan: 1,20 – 1,30 la sută
Topire:
Este important să stratificați încărcarea încărcăturii în cuptor pentru o amestecare optimă a cantității mari de nichel și cupru din material Ni-Resist. Secvența de încărcare a materialului de intrare de dorit este să schimbați mai întâi 50 la sută fontă plus resturi, iar când tocmai se topește adăugați nichel, cupru, aliaje fero, carbon și, în final, completați cu 50 la sută fontă brută.
Carbonul trebuie menținut la început în baie la 2,75 - 2,80 la sută, Ni la 14,5 -15 la sută, siliciu la 1,8 – 1,9 la sută, crom la 1,15 – 1,2 la sută, Mn la 1,2 – 1,25 la sută la sută
Rolul carburei de siliciu:
Pentru asigurarea unor situsuri de nucleare adecvate în topitură, SiC joacă un rol semnificativ. Prin urmare, SiC ar trebui să facă parte din calculul inițial al costurilor. Și sunt necesare adăugiri suplimentare de SiC chiar înainte de supraîncălzirea topiturii, odată ce chimia este verificată și aprobată; și, de asemenea, după ce la fiecare câteva oale sunt aruncate, astfel încât epuizarea carbonului să fie compensată. Acest lucru va ajuta la asigurarea unor limite apropiate pentru conținutul de carbon și, prin urmare, la o CE și o microstructură mai consistente.
Cantitatea recomandată de SiC în componența încărcăturii este de 0,25% din încărcarea totală împreună cu elementele de aliere adăugate la încărcătură. Această adăugare este calculată în componența încărcăturii pentru carbon și siliciu. După ce topitura atinge o temperatură de 1400C, se verifică chimia și se aplică corecții, dacă este necesar, și se verifică din nou. Odată ce chimia este aprobată, se adaugă încă 0,1% SiC și imediat cuptorul este adus la setare completă, iar topitura este supraîncălzită la temperatura de lucru (în general 1480 – 1500 C, în funcție de scăderea temperaturii așteptată în momentul în care turnarea în matriță este finalizată de la fiecare oală) și începe lovirea într-un oală preîncălzit corespunzător.
Adăugarea de SiC trebuie făcută și la intervale regulate în timpul ciclului de turnare pentru completarea pierderilor de carbon. Pentru a evalua cerința exactă de cantitate și momentul adăugărilor de SiC pentru o anumită configurație de topire și condiții de operare, cel mai bine este să rulați mai multe călduri monitorizate îndeaproape pentru scăderea carbonului în timp. Într-un mod de producție continuă, verificarea conținutului de carbon din fiecare oală bătută va oferi date suficiente pentru a determina când carbonul scade mai mult de 0,05 la sută, în care etapă trebuie adăugată o cantitate calculată de SiC în cuptor și lăsați să ingereze câteva minute înainte de a atinge câștig.
Umplerea oală și inoculare:
Înainte ca orice oală să fie introdusă în zona de producție, aceasta ar trebui să fie încălzită complet, astfel încât căptușeala să fie complet uscată și cât mai fierbinte cu flacăra torței utilizată. Încălzirea finală la începutul schimbului și după o pauză se face prin reîncălzire cu metalul topit din cuptor. Poate fi necesară mai mult de o reluare pentru a aduce oala la temperatura minimă necesară de 750C înainte ca metalul să fie explodat pentru utilizare. Trebuie folosit un pirometru de contact pentru a vă asigura că temperatura este corectă.
Teoretic, materialele bogate în Ni se autoinoculează. Totuși, pentru secțiunile noastre de turnare centrifugă și controalele rigide ale microstructurii, este de dorit și necesar să se facă o inoculare în oală cât mai aproape de momentul turnării. Intervalul de operare pentru inoculare cu Fero Siliciu de înaltă calitate (75 la sută) este calculat pentru a aduce o captare de 0,2{0 la 0,25 la sută Si. Este recomandabil să nu folosiți în acest material inoculante convenționale din fontă, cum ar fi suprasemințele, din cauza interferenței cu Stronțiul.
Introducerea pământurilor rare va ajuta microstructura noastră. Poate fi explorată posibilitatea utilizării unui inoculant mai bun RESEED, cu ceriu.
De asemenea, cantitatea controlată de Nickel-Mag introdusă cu inoculant poate avea un efect foarte bun asupra evitării grafitului răcit.
Moare:
Proiecta:
Răcirea controlată cu apă este ideală pentru a asigura o temperatură uniformă a matriței de la un capăt la altul. Totuși, dacă introducerea răcirii cu apă este dificilă, încercați fezabilitatea răcirii cu aer a matriței sub o manta adecvată cu admisie în față și ieșire de aer cald în spate.
Deoarece problema de prelucrabilitate este limitată în mare parte la inserțiile din spate, este recomandabil să se studieze microstructurile inserțiilor din spate și să se determine tăietura minimă necesară pentru a se asigura că numai inserțiile cu microstructură bune intră în producție. Pentru matrițele scurte răcite în mod natural cu aer de 300 mm lungime, în general, este necesară o tăiere de cel puțin 40- mm.
Pe termen lung lungimea vaselor ar trebui mărită cu 30 – 35 mm prin realizarea de noi dopuri din spate. Acest lucru va permite o tăiere și mai mare, fără a compromite numărul de inserții tăiate din fiecare oală.
O soluție mai optimă constă în reproiectarea acestor matrițe pentru a lua o oală lungă de 600 mm, prin care productivitatea este crescută chiar și cu o tăietură de 50 mm la capătul din spate.
Izolatie:
Multe matrițe scurte folosesc materiale uscate insultătoare în ID care acționează ca izolație și separator. Există materiale superioare de izolare umedă, care ar oferi o protecție mai bună împotriva răcirii.
De asemenea, este de dorit să izolați flanșele din față și, dacă este posibil, din spate ale matrițelor.
Suprafața ID a matriței nu trebuie să fie sub 300C în orice moment în timpul producției utile. Un pirometru de contact ar trebui să fie la îndemână la fiecare matriță pentru a asigura acest lucru.
La începutul fiecărei ture și după fiecare pauză, 1 sau mai multe vase false trebuie turnate după cum este necesar pentru a se asigura că temperatura matriței la ID este peste 300C.
Pe măsură ce producția continuă, temperatura matriței va crește progresiv și se va stabiliza la 450 – 500 C. Aceasta este o temperatură optimă pentru matrițele scurte, răcite natural.
Înregistrări:
Este esențial să monitorizați continuu toți parametrii și să mențineți înregistrări adecvate și precise.
În fazele de dezvoltare, este prudent, de asemenea, să se mențină înregistrările de carbon și siliciu pentru fiecare oală și să se dezvolte programul de adăugare de SiC din aceasta.
Controlul microstructurii trebuie efectuat cât mai des posibil/necesar pe ultima inserție utilă tăiată din capătul din spate al unui vas, până când parametrii pentru turnare și tăiere sunt complet stabilizați.
