Mitä rokote tekee sulassa raudassa
Ympätysaine on materiaali, joka lisätään sulaan rautaan juuri ennen valua jähmettymisrakenteen säätelemiseksi. Harmaaraudassa ymppäys edistää grafiitin muodostumista ja estää kovien ja hauraiden karbidirakenteiden muodostumisen, jotka tunnetaan nimellä chill. Ilman inokulaatiota valun ohuet osat jäähtyvät nopeasti ja taipumus muodostaa karbideja, joita on vaikea työstää ja jotka vähentävät taipuisuutta. Ympätysaine toimii syöttämällä sulatteeseen ytimiä hiukkasia, joiden päällä grafiitti voi kasvaa, joten rauta jähmettyy hienolla ja tasaisesti jakautuneella grafiitilla karkeiden hiutaleiden ja karbidien sijaan.
Sama mekanismi parantaa pallografiittirautaa, jossa ymppäys lisää grafiittikyhmyjen määrää ja vähentää karbidien ja räjähtäneen grafiitin riskiä. Molemmissa tapauksissa tavoitteena on hyvin ydintetty sulate, joka on edelleen aktiivinen metallin saapuessa muottiin.
Miksi rokotus haalistuu
Rokotuksella on vakava käytännön ongelma: sen vaikutus heikkenee ajan myötä. Ydinhiukkaset liukenevat tai muuttuvat inaktiivisiksi sulan raudan pidossa, joten vaikutus on voimakkain heti lisäyksen jälkeen ja heikkenee seuraavien minuuttien aikana. Normaalissa valimossa vaikutus voi heikentyä huomattavasti 5–10 minuutin kuluessa pitosta, ja 20–30 minuutin kuluttua suuri osa siitä voi olla kadonnut. Jos sulatetta pidetään liian kauan ennen kaatamista, valussa on samat viat kuin jos siirrostetta ei olisi lisätty ollenkaan.
Haalistumista pahentavat korkea pitolämpötila, pitkä kuljetusetäisyys käsittelyasemalta muottiin sekä myöhäiset lisäykset, jotka eivät ehdi liueta kunnolla. Tästä syystä valimot valvovat siirrostuksen ja kaatamisen välistä aikaa erittäin huolellisesti, ja siksi kehitettiin pitkävaikutteisia siirrosteita.
Kuinka barium ja strontium laajentavat vaikutusta
Pitkävaikutteinen ymppäysaine on suunniteltu estämään haalistumista lisäämällä elementtejä, jotka hidastavat ytimien muodostumista. Näistä tärkeimmät ovat barium ja strontium. Barium vahvistaa piitä sisältävien hiukkasten ydinvoimaa ja hidastaa niiden liukenemista sulatteeseen, minkä vuoksi piibariuminokulantit kestävät pidempään. Strontium on erityisen tehokas vähentämään kylmää harmaan raudan ohuissa osissa, ja se yhdistetään usein bariumiin premium-rokotusaineissa.
Kalsiumia ja alumiinia on myös pieninä määrinä useimmissa kaupallisissa ymppäysaineissa, joissa ne auttavat hallitsemaan reaktiota ja tehokkaiden ytimien muodostumista. Tyypillinen pitkävaikutteinen ymppäysaine sisältää 70 - 75 prosenttia piitä, 2 - 6 prosenttia bariumia, 0,5 - 2 prosenttia strontiumia, 0,5 - 2,5 prosenttia kalsiumia ja 0,5 - 2 prosenttia alumiinia ja loput rautaa. Harvinaisia maametallia sisältäviä ymppäysaineita käytetään pallografiittivaluraudassa, jossa cerium ja lantaani auttavat torjumaan nodularisaatiota häiritseviä jäännöselementtejä.
Arvosanat, lisäysaste ja valimokäytäntö
Pitkävaikutteisia ymppäysaineita toimitetaan useissa muodoissa, mukaan lukien pala, rakeinen ja hieno jauhe, ja muoto on sovitettu lisäysmenetelmään. Muotti- ja virransiirrossa käytetään hienoja laatuja, kun taas kauhalisäyksissä käytetään karkeampaa laatua. Tyypilliset lisäysnopeudet ovat 0,1-0,5 prosenttia sulan raudan painosta, ja tarkka määrä riippuu perusraudasta, rikkitasosta ja valukappaleen poikkileikkauksen paksuudesta.
Rokotusaineen tehokkuus tarkistetaan tavallisesti mittaamalla jäähdytyssyvyys kiilatestissä ja tutkimalla grafiitin rakennetta mikroskoopilla. Koska siirrostuksen vaikutus aina heikkenee, testi on tehtävä näytteelle, joka kaadetaan samanaikaisesti tuotantovalun kanssa. Valimo, joka kaataa suuria muotteja hitaasti tai joka pitää rautaa siirtokauhassa, hyötyy eniten pitkävaikutteisesta laadusta. Rokotusaineet toimitetaan asiakkaan spesifikaatioiden kemiallisten vaatimusten mukaisesti, ja toimittaja sertifioi kullekin erälle pii-, barium-, strontium-, kalsium- ja alumiinipitoisuudet.
Usein kysytyt kysymykset
K: Mikä on pitkävaikutteinen rokote?
Pitkävaikutteinen ymppäysaine on piipohjainen ymppäysaine, joka sisältää bariumia, strontiumia tai molempia, joten sen grafiitin ytimen muodostava vaikutus säilyy pidempään sulassa raudassa kuin tavallisen ferrosipiin.
K: Kuinka kauan pitkävaikutteinen rokote säilyy tehokkaana?
Vaikutus riippuu raudan lämpötilasta, rikkipitoisuudesta ja pitoajasta. Normaaleissa valimoolosuhteissa se voi silti olla hyödyllinen 15-30 minuuttia lisäämisen jälkeen, kun taas tavallinen ferrosiililisäys voi menettää suuren osan vaikutuksestaan 5-10 minuutissa.
K: Mitä eroa on barium- ja strontiumsiirrosteilla?
Barium on vahvempi haalistumista estävä elementti ja sopii korkeampiin lämpötiloihin ja pidempiin säilytysolosuhteisiin. Strontium on erityisen hyvä estämään kylmää ohuissa osissa, ja se valitaan usein kohteisiin, joissa pinnan viimeistely ja työstettävyys ovat tärkeitä.
K: Kuinka paljon pitkävaikutteista ymppäysainetta tulisi lisätä?
Tyypilliset määrät ovat 0,1 - 0,5 painoprosenttia sulasta raudasta. Oikea määrä asetetaan koevalujen ja jäähdytyskiilatestin avulla yhden kiinteän säännön sijaan.
K: Voiko pitkävaikutteinen rokote korvata myöhäisen rokotuksen?
Se vähentää erittäin myöhäisen lisäyksen tarvetta, mutta nämä kaksi käytäntöä toimivat parhaiten yhdessä. Pitkävaikutteinen laatu pitää sulan ytimenä pitoaikana, ja pieni myöhäinen tai virtaava lisäys palauttaa vaikutuksen juuri ennen metallin pääsyä muottiin.
