Voraussetzungen für die Realisierung von Sphäroguss ohne Steigrohr

1 Die Erstarrungseigenschaften von Sphäroguss
Die unterschiedlichen Erstarrungsverfahren von Sphäroguss und Grauguss werden durch die unterschiedlichen Wachstumsverfahren von Sphäroguss und Lamellengraphit verursacht.

Bei untereutektischem Grauguss beginnt Graphit am Rand des Primäraustenits auszuscheiden. Die beiden Seiten der Graphitplatte sind von Austenit umgeben und nehmen Graphit aus dem Austenit auf, um sich zu verdicken. Die Spitze der Graphitfolie befindet sich in der Flüssigkeit. Es wächst durch die Aufnahme von Graphit.

Da Graphit kugelförmig ist, beginnen Graphitkugeln in Sphäroguss, Graphit nach der Ausscheidung zu absorbieren. Die umgebende Flüssigkeit wird fester Austenit und umgibt die Graphitkugeln wegen der Abnahme der Menge an w(C); Umgeben von Austenit ist der einzige Kohlenstoff, der vom Austenit absorbiert werden kann, relativ begrenzt, während der Kohlenstoff in der Flüssigkeit langsam durch den Festkörper in die Graphitkugel diffundiert und von Austenit umgeben sein Wachstum begrenzt; so Obwohl das Kohlenstoffäquivalent von Sphäroguss viel höher ist als das von Grauguss, ist die Graphitisierung von Sphäroguss schwieriger, so dass die Graphitisierungsausdehnung nicht ausreicht, um die Erstarrungsschrumpfung auszugleichen; Daher neigt Gusseisen mit Kugelgraphit zum Schrumpfen.

Außerdem beträgt die Dicke der Austenitschicht, die die Graphitkugel umhüllt, im Allgemeinen das 1.4-fache des Durchmessers der Graphitkugel. Das heißt, je größer die Graphitkugel ist, desto dicker ist die Austenitschicht und desto schwieriger kann der Kohlenstoff in der Flüssigkeit durch Austenit auf die Graphitkugel übertragen werden. Großartig [1].

Der wesentliche Grund, warum siliziumarmes Sphäroguss zu Weißmund neigt, ist auch das Erstarrungsverfahren des Sphärogusses. Wie oben erwähnt, gibt es aufgrund der Schwierigkeit der Graphitisierung von duktilem Eisen nicht genügend latente Kristallisationswärme, die durch die Graphitisierung erzeugt wird, um in die Form abgegeben zu werden, was den Grad der Unterkühlung erhöht, und der Graphit hat keine Zeit, sich auszufällen Zementit. Darüber hinaus weist Gusseisen mit Kugelgraphit ein schnelles Wachstum und Abfall auf, was ebenfalls einer der Faktoren ist, die extrem anfällig für Unterkühlung sind [1].

2 Bedingungen für Sphäroguss ohne Steigguss

Aus dem Erstarrungsverhalten von duktilem Gusseisen ist nicht schwer zu erkennen, dass es bei duktilen Gussteilen schwieriger ist, steigrohrfreies Gießen zu erreichen. Aufgrund meiner langjährigen praktischen Erfahrung in der Produktion hat der Autor einige Verallgemeinerungen und Zusammenfassungen über die Voraussetzungen für Sphäroguss zur Realisierung des steigrohrlosen Gießverfahrens gemacht und hier mit Kollegen geteilt.

2.1 Auswahl der Zusammensetzung des geschmolzenen Eisens

2.1.1 Kohlenstoffäquivalent (CE)

Unter den gleichen Bedingungen löst sich winziger Graphit leicht in geschmolzenem Eisen auf und ist nicht leicht zu züchten; wenn der Graphit wächst, wird auch die Wachstumsrate des Graphits schneller, so dass der primäre Graphit vor dem Eutektikum in der Eisenschmelze erzeugt wird, um die Erstarrung des Eutektikums zu fördern Graphitisierung ist sehr vorteilhaft. Das geschmolzene Eisen mit übereutektischer Zusammensetzung kann solche Bedingungen erfüllen, aber der übermäßig hohe CE-Wert führt dazu, dass der Graphit anwächst, bevor das Eutektikum erstarrt, und wenn es auf eine bestimmte Größe anwächst, beginnt der Graphit zu schwimmen, was zu Graphit-Schwimmdefekten führt. Zu diesem Zeitpunkt führt die durch die Graphitisierung verursachte Volumenausdehnung nur zu einem Anstieg des Eisenschmelzenspiegels, was nicht nur für die Beschickung des Gussstücks bedeutungslos ist, sondern auch, weil der Graphit im flüssigen Zustand eine große Menge Kohlenstoff aufnimmt , bewirkt es, dass das geschmolzene Eisen erstarrt, wenn das Eutektikum erstarrt. Die geringe Menge an w(C) im Medium kann nicht genug eutektisches Graphit produzieren und kann die durch die eutektische Erstarrung verursachte Schrumpfung nicht ausgleichen. Die Praxis hat bewiesen, dass es ideal ist, den CE-Wert zwischen 4.30% und 4.50% kontrollieren zu können.

2.1.2 Silizium (Si)

Es wird allgemein angenommen, dass Si in Fe-C-Si-Legierungen ein graphitisierendes Element ist und eine hohe Menge an w (Si) für die Graphitisierungsexpansion günstig ist und das Auftreten von Schrumpfhohlräumen verringern kann. Nur wenige Menschen wissen, dass Si die eutektische Erstarrungsgraphitisierung verhindert. Daher muss die Menge an w(Si) so weit wie möglich reduziert werden, unabhängig davon, ob die Bildung von Graphitbruchstücken zugeführt oder verhindert wird, solange die weiße Mündung durch Maßnahmen, wie z. B. eine verstärkte Impfung, verhindert werden kann.

2.1.3 Kohlenstoff (C)

Unter der Bedingung eines angemessenen CE-Wertes die Menge an w(C) so weit wie möglich erhöhen. Tatsachen haben bewiesen, dass der w(C)-Gehalt von duktilem Gusseisen auf 3.60 % bis 3.70 % eingestellt wird und das Gussstück die geringste Schrumpfrate aufweist.

2.1.4 Schwefel (S)

S ist das Hauptelement, das die Sphäroidisierung von Graphit behindert. Der Hauptzweck der Sphäroidisierung besteht darin, S zu entfernen. Das schnelle Wachstum und der Rückgang von Kugelgraphitguss stehen jedoch in direktem Zusammenhang mit der geringen Menge an w (S); daher ist eine geeignete Menge an w(S) erforderlich. Die Menge an w(S) kann auf etwa 0.015% eingestellt werden, und der Keimbildungseffekt von MgS kann verwendet werden, um die Graphitkernpartikel zu erhöhen, die Anzahl der Graphitkugeln zu erhöhen und die Abnahme zu verringern [2].

2.1.5 Magnesium (Mg)

Mg ist auch ein Element, das die Graphitisierung behindert. Unter der Prämisse, dass die Sphäroidisierungsrate mehr als 90% erreichen kann, sollte Mg so niedrig wie möglich sein. Unter der Bedingung, dass das ursprüngliche geschmolzene Eisen w(O) und w(S) nicht hoch sind, kann der restliche w(Mg)-Gehalt innerhalb von 0.03 % bis 0.04 % gesteuert werden, was am idealsten ist.

2.1.6 Andere Elemente

Mn, P, Cr und andere Elemente, die die Graphitisierung behindern, sind so gering wie möglich.

Achten Sie auf den Einfluss von Spurenelementen wie Ti. Wenn die Menge an w (Ti) gering ist, ist es ein Element, das die Graphitisierung stark fördert. Gleichzeitig ist Ti ein karbidbildendes Element und ein Element, das die Sphäroidisierung beeinflusst und die Produktion von Vermiculargraphit fördert. Daher gilt, je niedriger die Menge an w (Ti) ist, desto besser. Das Unternehmen des Autors hatte einst einen sehr ausgereiften Casting-Prozess für Nicht-Riesen. Aufgrund einer vorübergehenden Rohstoffknappheit wurde Roheisen mit einem aw(Ti)-Gehalt von 0.1% verwendet. Die hergestellten Gussteile wiesen nicht nur Oberflächenschrumpfungen auf, sondern es traten nach der Verarbeitung auch konzentrierte Typen im Inneren auf. Schwindung.

Kurz gesagt, reine Rohstoffe sind vorteilhaft, um die Selbstförderfähigkeit von Sphäroguss zu verbessern.

2.2 Gießtemperatur

Experimente haben gezeigt, dass die Gießtemperatur von duktilem Gusseisen von 1 350 ℃ bis 1500 no keinen offensichtlichen Einfluss auf das Schrumpfvolumen des Gussstücks hat, aber die Morphologie des Schrumpfhohlraums geht allmählich vom konzentrierten zum dispergierten Typ über. Die Größe der Graphitkugeln nimmt mit steigender Gießtemperatur allmählich zu, und die Anzahl der Graphitkugeln nimmt allmählich ab. Daher besteht keine Notwendigkeit, eine zu niedrige Gießtemperatur zu fordern. Solange die Form stark genug ist, um dem statischen Druck des geschmolzenen Eisens standzuhalten, kann die Gießtemperatur höher sein. Das geschmolzene Eisen wird verwendet, um die Form zu erhitzen, um den Grad der Unterkühlung während der eutektischen Erstarrung zu verringern, damit die Graphitisierung genügend Zeit hat, um fortzufahren. Die Gießgeschwindigkeit sollte jedoch möglichst hoch sein, um die Temperaturdifferenz der Eisenschmelze in der Form zu minimieren [3].

2.3 Kaltes Eisen

Basierend auf den Erfahrungen des Autors bei der Verwendung von Kalteisen und der obigen theoretischen Analyse ist die Behauptung, dass Kalteisen Schrumpffehler beseitigen kann, nicht zutreffend. Einerseits kann der lokale Einsatz von Kalteisen (z. B. perforierte Teile) den Schwindhohlraum nur übertragen, anstatt ihn zu beseitigen; Auf der anderen Seite kann die Verwendung von kaltem Eisen auf einer großen Fläche den Effekt einer Reduzierung der Zufuhr oder des Verzichts auf Steigrohr erzielen. Die unbewusste Erhöhung der Formfestigkeit anstelle von kaltem Eisen reduziert den flüssigen oder eutektischen Erstarrungsschwund. In der Tat, wenn zu viel kaltes Eisen verwendet wird, beeinflusst es das Wachstum der Graphitkugel und den Graphitisierungsgrad, im Gegenteil, es wird die Schrumpfung verschlimmern.

2.4 Formfestigkeit und Steifigkeit

Da duktiles Eisen meistens eine eutektische oder übereutektische Zusammensetzung wählt, dauert es länger, bis das geschmolzene Eisen in der Form auf die eutektische Temperatur abgekühlt ist, dh der hydrostatische Druck der Form ist länger als der der eutektischen Zusammensetzung. Wenn das Grauguss länger ist, neigt die Form eher zu Druckverformung. Wenn die durch die Graphitisierungsexpansion verursachte Volumenzunahme die Flüssigkeitsschrumpfung + Erstarrungsschrumpfung + Formverformungsvolumen nicht ausgleichen kann, sind Schrumpfhohlräume unvermeidlich. Ausreichende Formsteifigkeit und Druckfestigkeit sind daher wichtige Voraussetzungen für die Realisierung eines steigrohrfreien Gießens. Es gibt viele sandbeschichtete Eisengussverfahren, um steigrohrfreies Gießen zu realisieren, ist der Beweis für diese Theorie.

2.5 Impfbehandlung

Das leistungsstarke Impfmittel und der sofortige Impfverzögerungsprozess können dem geschmolzenen Eisen nicht nur eine große Menge an Kernpartikeln verleihen, sondern auch ein Nachlassen der Impfung verhindern und sicherstellen, dass das Sphäroguss während der eutektischen Erstarrung genügend Graphitkugeln hat; die großen und kleinen Graphitkugeln verkürzen Die Übertragungsstrecke von C in der Flüssigkeit zum Graphitkern beschleunigt die Graphitisierungsgeschwindigkeit. In kurzer Zeit kann eine große Menge eutektischer Erstarrung mehr latente Kristallisationswärme freisetzen, den Unterkühlungsgrad reduzieren und die Bildung weißer Mündungen verhindern, aber auch die Graphitisierungsexpansion verstärken. daher. Eine starke Impfung ist unerlässlich, um die Selbsteinzugsfähigkeit von Sphäroguss zu verbessern.

2.6 Flüssigeisenfiltration

Nachdem das geschmolzene Eisen gefiltert wurde, werden einige oxidierte Einschlüsse herausgefiltert, so dass die Mikrofluidität des geschmolzenen Eisens verbessert wird und die Wahrscheinlichkeit einer mikroskopischen Schrumpfung verringert werden kann.

2.7 Gießmodul

Da perlitisches duktiles Gusseisen im Gusszustand Elemente hinzufügen muss, die die Graphitisierung behindern, beeinflusst dies den Graphitisierungsgrad und hat einen gewissen Einfluss auf die Realisierung der Selbstversorgung der Gussstücke. Daher gibt es Dateneinführungen. Steigrohrfreier Guss ist für duktile Graphite unter QT500 geeignet. Gusseisen. Außerdem sollte der durch die Form und Größe des Gussstücks bestimmte Modul mindestens 3.1 cm betragen.

Bemerkenswert ist, dass Plattengussteile mit einer Dicke von weniger als 50 mm nur schwer steigrohrfrei gegossen werden können.

Es gibt auch Informationen, dass die Bedingung für die Realisierung des steigrohrfreien Gießverfahrens für Sphäroguss über QT500 ist, dass sein Modul größer als 3.6 cm sein sollte.

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