EN 
Těleso kompresoru o hmotnosti 1,8 tuny opustí vytřásadlo s čistými hranami a projde svou rozměrovou kontrolou, poté selže na obráběcím centru: několik milimetrů pod horním čelem se otevře tmavý, rozmazaný pás. Chemický list vypadá rozumně a odlitek není porézní. Vadou je flotace grafitu, a jakmile dosáhne obrobeného povrchu, teplo, zpracování taveniny a náklady na lisování jsou již vynaloženy.
Stanovení pracovního pravidla je jednoduché. Flotace je defekt způsobený hustotou pomalu se ochlazujících těžkých sekcí a je řízen přizpůsobením uhlíkového ekvivalentu modulu průřezu, záměrným chlazením horní strany a předem určeným rozhodnutím, kde bude obětovaný kov sedět. Chemie sama to nespraví a samostatně odlitý testovací pruh vás na to neupozorní.
Co je vlastně flotace grafitu
Tvárná litina tuhne prostřednictvím eutektické reakce, při které grafit roste jako uzliny uvnitř kapaliny. Uzel má hustotu zhruba 2,2 g/cm³; okolní tekuté železo se blíží 7 g/cm³. Tou mezerou je vztlaková síla a u odlitku, který zůstává dlouho tekutý, stačí posouvat uzlíky taveninou nahoru.
Ve 20 mm stěně trvá zmrazení několik sekund a uzliny jsou uzamčeny tam, kde se tvoří. Ve 150 mm stěně může stejná slitina zůstat kapalná po mnoho minut a uzlíky, které se vytvoří brzy, mají čas vystoupat. Výsledkem je vrstva bohatá na grafit pod horní stranou – často horní 5 až 30 mm, v závislosti na velikosti sekce a teplotě lití – sedící nad pásem, jehož struktura a vlastnosti se tiše zhoršily.
Flotace je makrosegregace, nikoli problém nodularity. Postižený pás může pod mikroskopem vykazovat přijatelný počet uzlů, zatímco pevnost v tahu a prodloužení v tomto pásu prudce poklesly.
Toto rozlišení rozhoduje o tom, jak bude vada kontrolována. Slévárna může produkovat vynikající nodularitu, čistou matrici a vyhovění tahové zkoušce na samostatně odlévané tyči a přesto může odeslat odlitek, jehož horní strana nepřežije první obrábění. Vyplatí se také oddělit flotaci od zbytku rodiny defektů: robustní grafit se v těžkých úsecích jeví jako shlukovaná, vermikulární degenerace spíše než fyzická migrace uzlů, a explodovaný grafit obvykle ukazuje na problém s tavením. Léky se liší, takže diagnóza musí být konkrétní.
Provozovatelé, kteří se s vadou setkávají poprvé, mají tendenci vinit praxi nalévání. Stojí za to vrátit se k samotnému materiálu — krátké osvěžení co tvárná litina dodává v provozu uvádí problém na pravou míru dříve, než tavící dílna přijme vinu.
Ekvivalent uhlíku a modul sekce: Dvě čísla, na kterých záleží
O většině výsledku rozhodují dvě proměnné. První je uhlíkový ekvivalent, CE = C Si/3, s fosforem přidaným v některých obchodech. Druhým je průřezový modul, poměr objemu k povrchu nejtěžší části odlitku, protože určuje, jak dlouho zůstane kov po naplnění tekutý.
Publikované recenze tvárné litiny s těžkým průřezem uvádějí riziko flotace nad zhruba 4,5 % CE a toto riziko stoupá s rostoucí velikostí průřezu. To je důvod, proč musí být uhlík a křemík korelovány s modulem průřezu, místo aby byly vybrány jednou a znovu použity v celé řadě produktů: chemie, která se krásně nalije do tenkého krytu čerpadla, bude plavat v tlustém těle kompresoru.
| Variabilní | Proč hýbe flotačním rizikem | Směr pro těžké úseky |
|---|---|---|
| Ekvivalent uhlíku | Nastavuje celkový eutektický grafit a tekutost; dlouhé okno tuhnutí umožňuje uzlům cestovat | Držte v blízkosti 4,1 až 4,4 %, na spodním konci, jakmile tloušťka stěny překročí 100 mm |
| Carbon | Uhlík je materiál, který plave; každá další desetina přidává objem do akumulačního pásma | Typicky 3,5 až 3,7 % spíše než 3,8 % a více |
| Křemík | Zvyšuje CE zhruba o jednu třetinu své vlastní hmotnosti a podporuje grafitizaci | 2,0 až 2,5 %, zvoleno oproti stropu CE spíše než proti samotné třídě |
| Teplota nalévání | Extra přehřátí prodlužuje dobu, po kterou odlitek zůstane tekutý | Tak chladná, jak se forma spolehlivě plní, často 1 360 až 1 400 °C |
| Chlazení na horní straně | Zmrazení horní části brzy uzamkne uzliny na místě | Zimnice, hustý písek, žádné horké nahoře vlevo otevřené |
| Pozice stoupačky | Horní stoupačka drží kapalinu přesně tam, kde se shromažďují uzliny | Podávejte ze strany nebo zespodu, kde to geometrie umožňuje; chlad pod horním obličejem |
Stůl je směr jízdy, nikoli recept. Dvě slévárny pracující se stejným modulem průřezu se mohou usadit na různých úrovních uhlíku a obě mají pravdu, protože vlastnosti písku, praxe chlazení a teplota lití se liší. Co by se nemělo lišit, je disciplína zápisu cílového CE proti modulu průřezu před montáží vzoru a jeho opětovné kontrole, kdykoli zákazník zesiluje zeď nebo přidává nálitek.
Aritmetické díly jsou součástí tlustého pláště: tělo kompresoru se stěnou 60 až 90 mm, základna stroje s těžkou středovou hmotou nebo těleso čerpadla s hlubokou přírubou, to vše dává uzlům dlouhou cestu nahoru.
Čtení značek před obráběcí linkou
Flotace se ve slévárně ohlásí jen zřídka. Objevuje se na obráběcím centru, při přepracování nebo v stížnosti zákazníka. Signály jsou dostatečně konzistentní, aby vytvořily rutinu kolem:
- Vzhled povrchu: horní strana může po otryskání vypadat mírně matnější nebo drsnější a hrubé opracování otevírá tmavé pruhy, které povrch spíše sledují, než aby jej protínaly.
- In-situ metalografie: vzorek vyříznutý z horní strany zkušebního odlitku nebo z nalisovaného oka se stejným modulem odhalí akumulační pás, který samostatně odlitá tyč nikdy nevykazuje.
- Mapování tvrdosti: plovoucí zóna je často měkčí a feritičtější než objem odlitku, což je jasně vidět na mapované mřížce.
- Ultrazvuková rychlost a útlum: užitečné pro screening, jakmile jsou hodnoty kalibrovány proti řezaným vzorkům stejné geometrie.
- Destruktivní krájení: stále referenční metoda a stojí za to náklady na každý nový vzor nebo významnou změnu chemie.
Neschvalujte odlitek těžkého průřezu pouze na pevnost samostatně odlité zkušební tyče. Tyčinky se nalévají tence, rychle tuhnou a jsou imunní vůči defektu, který se snažíte zachytit.
Nejlevnějším včasným varováním je zkušební lití řezané přes nejtěžší stěnu. Jeden řez horní stranou vám řekne více o uhlíkovém ekvivalentu, umístění chladu a poloze nástavce než měsíc tahových zkoušek.
Protiopatření, která udrží ve výrobě
- Nastavte chemii na sekci, ne na ročník. Nejprve stáhněte uhlík dolů a poté ořízněte křemík ke stropu CE; pokud specifikace tlačí křemík nahoru na požadavek matrice, uhlík musí klesat dále.
- Nejprve zmrazte horní stranu. Vnější nebo vnitřní zimnice nebo obkladový písek, který rychleji stahuje teplo, zkracuje okno, ve kterém se mohou uzlíky pohybovat. Poměřte chlad proti skutečnému horkému místu spíše než tečkování přes obličej.
- Nalijte tak chladné, jak se forma spolehlivě naplní. Přehřátí kupuje tekutost a stojí flotační odpor; 1 360 až 1 400 °C pokryje většinu práce s těžkými průřezy a dlouhé držení v peci hraje proti vám.
- Rozhodněte, kde může vada žít. Kritické obrobené plochy patří na dno nebo na stranu formy; horní plocha dostane obětní přídavek, 10 až 25 mm jako společný výchozí bod, obrobený s plovoucím pásem uvnitř.
- Udržujte ošetření taveninou těsné. Zbytkový hořčík kolem 0,03 až 0,05 %, nízký obsah vzácných zemin, rychlé naočkování a žádné zbytečné opětovné zahřívání – to vše snižuje možnost, že problém s ošetřením spojí problém s flotací.
- Ověřujte za teplo, ne za rok. Nařezaný vzorek z prvního odlévání nového vzoru plus periodická metalografie z horní strany zachytí unášený uhlíkový ekvivalent předtím, než se dávka dostane na obráběcí linku.
Nic z toho není samo o sobě drahé a u těžké jednodílné konstrukce – základna stroje, těleso kompresoru, těleso čerpadla – se první dělený článek vyplatí hned, když poprvé zabrání vyřazení odlitku.
Na co se zeptat, než zadáte objednávku
Kupujete-li odlitky z tvárné litiny s těžkým průřezem, je flotace otázkou dodavatele stejně jako otázkou sléváren. Požadované odpovědi jsou konkrétní a otázky jsou krátké:
- Na jakém modulu sekce jste postavili chemii a jaký uhlíkový ekvivalent jste pro to zamířili?
- Kde berete metalografický vzorek, ze samotného odlitku nebo ze samostatně odlévané tyče?
- Jak ovládáte chlazení na horní straně a jaká je poloha stoupačky?
- Jaký přídavek na obrábění necháváte na horní ploše a jak jste k tomuto číslu dospěl?
- Zaznamenáváte teplotu uhlíku, křemíku, hořčíku a lití pro každé teplo a mohu vidět tato data za posledních šest měsíců?
Dodavatel, který odpovídá na první dvě otázky obecně a na poslední s příslibem, nabízí cenu spíše než strukturu. Komerční důsledek si zaslouží jasně říci: odlitek, který projde atestem a selže v obráběcím centru, je nejdražší druh odpadu, protože kupující již zaplatil dopravu, čas obrábění a zastavenou výrobní linku.
Dodavatelé, kteří dobře manipulují s těžkými sekcemi, obvykle na tyto otázky odpovídají dříve, než jsou položeny; modul průřezu, cílový uhlíkový ekvivalent, rozložení chladu a poloha vzorkování se obvykle objevují v balíčku nabídky bez vyzvání.
Probíhá stejná disciplína sortiment odlitků z tvárné litiny postavený na komponentech kompresoru, čerpadla, ventilu a obráběcích strojů, kde se tloušťka stěny natolik liší, že žádná jednotlivá chemie nepokrývá každou součást.
Flotace grafitu není záhadná závada, jakmile je fyzika na stole. Uzlíky jsou lehčí než kapalina, která je nese, těžké části zůstávají tekuté dostatečně dlouho, aby na tomto rozdílu záleželo, a kov, který končí pod horním povrchem, není kov, který kresba předpokládá.
Ovládejte to třemi rozhodnutími učiněnými brzy: uhlíkový ekvivalent přizpůsobený modulu průřezu, záměrné chlazení horní strany a přídavek na obrábění, který udržuje plovoucí pás uvnitř nádoby na šrot a nikoli uvnitř hotové součásti. Vše po tom – testovací tyče, certifikáty a inspekční zprávy – je potvrzení, nikoli ochrana.
