vědomosti

Tvárná litinová litina hraje klíčovou roli v oblasti strojírenské výroby díky své vysoké pevnosti a dobré houževnatosti. Vady odlitků jsou však jako „překážky“ na cestě ke kvalitě a způsobují mnoha manažerům sléváren velké potíže.

Možná byste však nečekali, že základní příčiny sedmi běžných typů vad při výrobě tvárné litiny úzce souvisejí s výběrem a použitím sferoidizačních činidel. Pochopení vnitřní souvislosti mezi sferoidizačními činidly a vadami je klíčem ke zlepšení kvality odlitků a snížení míry zmetkovitosti.

Vysoce kvalitní sferoidizační činidlo

Aabnormální Graphite Ssféry

Kulatý tvar grafitových kuliček přímo ovlivňuje vlastnosti odlitků z tvárné litiny. Jakmile se objeví nepravidelné tvary, jako jsou hrudky nebo pulci (tj. abnormální grafitové kuličky), mechanické vlastnosti odlitků se výrazně sníží. Klíčovým faktorem je zbytkové množství sferoidizačního činidla.

Pokud je zbytkový hořčík příliš vysoký, růstový vzorec sféroidního grafitu se naruší a pravděpodobně se vytvoří grafit ve tvaru pulce. Pokud je zbytkový vzácný zemní materiál nadměrný, v roztaveném železe s vysokým obsahem uhlíku se objeví „šedé skvrny“ – koncentrované oblasti fragmentovaného grafitu. Nedostatek sféroidizačních prvků nebo nadbytek titanu a hliníku v roztaveném železe povede k tvorbě vermikulárního grafitu. Proto je třeba při výrobě přesně kontrolovat zbytkové množství sféroidizačního činidla a složení roztaveného železa odpovídajícím způsobem upravit, aby se předešlo situaci „příliš mnoho vede k chaosu a příliš málo k odpadu“.

 

Plovoucí grafit

U silnostěnných odlitků z tvárné litiny s hypereutektickým složením se po odlití často nahoře objeví hustá grafitová zóna – jedná se o plovoucí grafit. Vzhledem k nižší hustotě grafitu než hustotě roztaveného železa se grafit vysrážený z hypereutektické roztavené litiny vztlakem agreguje směrem nahoru, což způsobuje plovoucí grafit.

Důležitou roli zde hraje také sféroidizační činidlo. Zvýšení zbytkového obsahu hořčíku může snížit plovoucí proces, protože hořčík může zvýšit obsah eutektického uhlíku a vyrovnat složení roztaveného železa; nadměrný zbytkový obsah kovů vzácných zemin však bude mít opačný účinek, podpoří tvorbu grafitu podobného prasklinám a zhorší plovoucí proces. Kromě toho může tento problém účinně vyřešit regulace teploty odlévání a doby tuhnutí ve spojení s regulací sféroidizačního činidla.

 

WHite Cast Iron Sstrukturu

Struktura bílé litiny se obvykle nachází v povrchové vrstvě, kde je u běžné litiny rychlé ochlazování. Reverzní struktura bílé litiny však dělá opak – karbidová fáze je koncentrována uprostřed středního průřezu, v horkých místech a dalších oblastech, kde je ochlazování relativně pomalé. To může vést k tvrdému a křehkému jádru odlitku, což ztěžuje jeho zpracování.

 

Nadměrné zbytkové množství sferoidizačního činidla je důležitou příčinou vzniku bílých úst. Vzácné zeminy a hořčík zvyšují stupeň podchlazení při tvorbě tvárné litiny a účinek vzácných zemin na „podporu bílých úst“ je silnější než u hořčíku. Proto by při výrobě odlitků středního průřezu mělo být množství přidaného sferoidizačního činidla přísně kontrolováno, aby se zabránilo vzniku tvrdé a křehké struktury v jádře.

 

 

Subkutánní vpich jehly

Podpovrchové póry jsou běžné vady plynové pórovitosti v odlitcích z tvárné litiny, většinou se nacházejí pod povrchem odlitku. Nejenže ovlivňují vzhled, ale mohou se také stát body koncentrace napětí, což snižuje pevnost odlitku. Tyto póry obsahují převážně vodík a také malé množství oxidu uhelnatého a dusíku smíchané s povrchem.

 

Pokud je zbytkový obsah hořčíku příliš vysoký, zvyšuje se schopnost roztaveného železa absorbovat vodík ze zeleného písku a výrazně se zvyšuje pravděpodobnost tvorby pórů. Pokud roztavené železo po sféroidizaci zůstane delší dobu, je obtížné uvolnit plyny, jako je vodík, a počet pórů se dále zvýší. Při výrobě je třeba kontrolovat zbytkový obsah hořčíku, zkracovat dobu setrvání roztaveného železa a snižovat vnikání plynů.

 

Smršťovací dutiny a pórovitost

Smršťovací dutiny a pórovitost jsou otvory vzniklé v odlitcích v důsledku nedostatečného podávání během tuhnutí. Smršťovací dutiny se většinou nacházejí v posledních ztuhlých horkých místech, zatímco pórovitost se skládá z jemných vzájemně propojených otvorů, které mohou oslabit únosnost odlitku.

Výzkumné výsledky ukazují, že zbytkové množství sféroidizačních prvků úzce souvisí s výskytem smršťovacích dutin a pórovitosti. Pokud je zbytkový obsah hořčíku a kovů vzácných zemin příliš vysoký, zvyšuje se sklon roztaveného železa ke smršťování a stupeň pórovitosti se téměř zintenzivňuje se zvyšujícím se obsahem sféroidizačních prvků. Proto lze tyto vady snížit pouze rozumnou kontrolou dávkování sféroidizačního činidla a kombinací s konstrukcí stoupacího potrubí a dalšími opatřeními pro dávkování.

 

 

Černá struska

Kvádrová nebo provazcovitá černá struska, která se objevuje na horní části odlitku (v místě lití), nejen ovlivňuje vzhled, ale může také vést k lokální uvolněné struktuře. Hlavní složkou černé strusky je křemičitan hořečnatý, který vzniká reakcí MgO a SiO₂ v roztaveném železe.

Klíčem k regulaci černé strusky je regulace obsahu hořčíku. Snížení zbytkového obsahu hořčíku může snížit množství produkovaného MgO, a tím redukovat křemičitan hořečnatý; a prvky vzácných zemin mohou díky své silné afinitě ke kyslíku reagovat s kyslíkem přednostně, čímž nepřímo redukují černou strusku. Při výrobě je třeba vyvážit poměr hořčíku k prvkům vzácných zemin a posílit proces odstraňování strusky z roztaveného železa.

 

Sferoidizace Rvytékání

Sféroidizační regrese způsobí, že se grafit zhorší z kulovitého na červovitý a vločkový, což přímo vede ke zhoršení odlévacích vlastností. To úzce souvisí se sféroidizačním činidlem: pokud je obsah vzácných zemin ve sféroidizačním činidle nízký a přidané množství je nedostatečné, je obtížné udržet sféroidizační efekt; pokud roztavené železo zůstává po sféroidizaci příliš dlouho, snižuje se zbytkový obsah hořčíku a „vrací se“ prvky síry, což regresi také zhorší.

Aby se zabránilo poklesu sferoidizace odlitků, je nutný dvojí přístup. Na jedné straně by měly být vybrány vysoce kvalitní sferoidizační činidla, aby byl zajištěn obsah a dávkování vzácných zemin. Na druhé straně by měl být kontrolován obsah síry v původní roztavené lité litině. Roztavená litá litá litina s nízkým obsahem síry může snížit spotřebu sferoidizačních činidel a prodloužit efektivní dobu sferoidizace.

 

Shrnutí

 

Sféroidizační činidlo je nepochybně „základní přísadou“ při výrobě tvárné litiny, ale jeho aplikace je spíše jemným uměním vyvážení. Pro jeho lepší zvládnutí a vyhnutí se problémům s vadami spočívá klíč v přesné kontrole zbytkového množství sféroidizačního činidla a vytvoření synergie s analýzou složení roztavené litiny a regulací procesu odlévání.

Nezapomeňte, že sferoidizační činidla v žádném případě nejsou „všelékem“. Vysoce kvalitní tvárné litinové odlitky lze získat pouze jejich integrací do přísného a koordinovaného technologického systému.

 

Společnost Vigor má více než 20 let zkušeností a profesionální tým v hlavních procesech odlévání. Máte-li jakékoli dotazy nebo je třeba vyvinout jakékoli díly, neváhejte nás kontaktovat na adrese info@castings-forging.com