33/2 JAKOŚCIOWA OCENA METODY SFEROIDYZACJI ŻELIW A PRZY UŻYCIU PRZEWODU ELASTYCZNEGO. l. Wprowadzenie

Transkrypt

1 33/2 Slidinkatin uf Metais!Ind Allys, N. 33, 1997 Krzepnięcie Metali i Stpów, Nr JJ, 1997 PAN- Oddział Katwice PL ISSN 02ll!!-9386 JAKOŚCIOWA OCENA METODY SFEROIDYZACJI ŻELIW A PRZY UŻYCIU PRZEWODU ELASTYCZNEGO GUZIK Edward Wydział Odlewnictwa AGH, ul. Reymnta 23, Kraków Dknan ceny przydatnści przewdu elastyczneg z rdzeniem magnezwym (tzw. "metda drutwa") d zabiegu sferidyzwania żeliwa, wytapianeg w żeliwiaku. Ta technika sferidyzacji żeliwa pzwala uzyskać regularną, kulkwą pstać grafitu, a przy dpwiedni dbranej zawartści Mn i Si w składzie mżna zapewnić snwę ferrytyczną. W knsekwencji trzymuje się żeliw sferidalne wyskich wartściach wydłużenia A 5, przy wytrzymałści na rzciąganie Rm rzędu 500 MPa. l. Wprwadzenie Zeliw wyskjakściwe, któreg właściwści kształtuje rdzaj eutektyki grafitwej z wydzieleniami grafitu kulkweg bądź wermikulameg (z ang. grafit "rbaczkwy") znajduje w kraju craz sz1!rsze zastsw<mie na rólilleg rdzaju części maszyn i urządzeń. U dział prdukcji żeliwa sferidalneg w gólnej prdukcji dlewów ze stpów żelaza jest becnie traktwany jak niewątpliwy wskaźnik nwczesnści przemysłu dlewniczeg w danym kraju. Pnadt. wytwarzanie wielu różneg rdzaju elementów finalnych z teg gatunku żeliwa przyczynia się d unwcześnienia różnych gałęzi przemysłu maszynweg. W krajach wysk uprzemysłwinych prdukcja dlewów z zeliwa sferidalneg w stsunku d innych gatunków żeliwa z wydzieleniami grafitu płatkweg jest dść znaczna, c pkazują

2 23 dane zestawine w tabeli l [1,2], w której dla celów prównawczych pdan także wielkści prdukcji staliwa i stpów z metali nieżelaznych. W takich krajach, jak np. Francja, USA, RFN czy Chiny, stsunek prdukcji dlewów z zeliwa sferidalneg d gólnej masy prdukwaneg zeliwa wynsi dpwiedni: 47,2; 37,8; 32,0; 14,8 %, natmiast w Plsce i we Wspólncie Niepdległych Państw wskaźnik ten jest niekrzystny i wynsi dpwiedni; 9,6 i 3,3 %. Udział dlewów z żeliwa sferidalneg w przemyśle krajwym wykazuje jednak d kilku lat tendencję wzrstwą, c wynika z danych zamieszcznych w tab. l i już np. w rku 1996 blicza się tę prdukcję na pzimie kł 85 tys. tn. Dynamika teg wzrstu jest największa spśród wszystkich stpów dlewniczych. Tabela l Prdukcja dlewów w świecie w 1995 rku [l] raz w latach [2], tyś.tn KraJ Żeliw Żeliw Staliw Szare Sferidalne Ciągliwe Razem - Plska (584) (59) (28) (673) (71) ((563)) ((52)) ((28)) ((643)) ((67)) Francja (961) (869) (10) (1.840) (136) RFN Chiny W.N.P USA Oznaczeme: ( ~ ) -prdukcja w rku 1994, (( *))-prdukcja w rku 1993 Stpy metali nieżelaznych 51 (49) (( 45)) (293) W.N.P. - Wspólnta Niepdległych Państw Isttnym elementem technlgii wytwarzania zeliwa sferidalneg jest wprwadzenie d żeliwa dpwiedniej dawki sferidyzatra, głównie w pstaci magnezu bądź jeg stpów raz przeprwadzenie dpwiednieg zabiegu mdyfikwania grafityzująceg. Niekrzystne zjawisk pirtechniczne twarzyszące sferidyzacji żeliwa dprwadził d pracwania szeregu metd przeprwadzania zabiegu pisanych w pracy [3, 4). Każda z metd ma swje wady i zalety, natmiast d

3 24 nwczesnych metd sferidyzwania żeliwa rzwijanych becnie za granicą należy zaliczyć: metdę przewdu elastyczneg, ppularnie zwaną metdą "drutwą" (z ang. Cred Wired Injectin Methd), która zstałajuż wdrżna w kraju [5,6,7], sferidyzwanie żeliwa w indukcyjnym reaktrze HTM (z ang. High Turbulence Mixing) [4,8], ale dane techniczn- eknmiczne w tym zakresie są bardz skąpe. W pracy przedstawin wyniki badań w zakresie sferidyzacji żeliwa metdą przewdu elastyczneg w dniesieniu d uzyskiwanych właściwści mechanicznych. 2. Metdyka i wyniki badań Wytpy przeprwadzn w Odlewni F AP ZETKAMA w Kłdzku, gdzie metal wytapia się w żeliwiaku średnicy 800 nun z zastswaniem dmuchu wzbgacneg w tlen. Materiałem wsadwym, stswanym w badaniach była specjalna surówka z Huty Witkwice następującym składzie chemicznym: k. 4,5 %C; 0,9 %Si; 0,03 %Mn; 0,05%P; max 0,01 %S raz złm stalwy i złm własny biegwy. Przebieg wytpów żeliwa sferidalneg był następujący: p siągnięciu na rynnie spustwej żeliwiaka ciekłeg żeliwa wymaganym składzie chemicznym na pzimie: 3,7 %C; 2 %Si, 0,15-0,4 %Mn (w zależnści d wymaganeg gatunku żeliwa); 0,06 %P; 0,06-0,08 %S i temperaturze rzędu C, zapełnian kadź smukłą metalem, d 2/3 jej wyskśc;i. W zależnści d stpnia wygrzania kadzi siąga się duźy spadek temperatury (rynna spustwa-kadź smukła) wynszący ~T= K. Następnie kadź przetransprtwan na specjalne stanwisk, gdzie p usunięciu żużla zagęszczneg reagentem Remms wprwadzan z prędkścią rimin kreślną długść przewdu sfe:ridyzująceg typu INFORM - MAG średnicy ~ 13mm. ZUźycie teg przewdu elastyczneg ustalan w zależnści d zawartści siarki w żeliwie wyjściwym masy metalu w kadzi raz pżądanej zawartści Mg. Szczegóły urządzenia raz przebieg prcesu sferidyzwania żeliwa przedstawin w pracy [5,6,7]. P wprwadzeniu d ciekłeg żeliwa wymaganej zawartści Mg (~0,04%) kadź transprtwan na specjalne stanwisk, pnwnie usuwan żużel, a w czasie przelewania metalu d kadzi rzlewniczych wprwadzan mdyfikatr grafityzujący typu SB-5 zaw. 2% Ba, 1,5 %Al, l %Ca, Si i Fe- reszta.

4 'ii ll ~ e a:: CLI c III g! ;:; 550 g III c -u III 450 i ;; lc;<~n <;<~n Numer wytpu Rys. l. Wytrzymałść żeliwa na rzciąganie Rm, trzymaneg w pszczególnych wytpach '$. 20.,; C( CLI c 15 CLI N :l -"C ~ ~~~ ~,J,.. ir ;~ L: ji,..1 :j r t r ,: -u: -+a.s.-r '' li ~.!; t 15 7 lif.' ',:, l 6 :. ik. "' +l~ :'r-- r-- ~-<f r-- 1 h-'\\ - ~r 12 ~~ r-~ ~ =~ r~~ 'fl 'R ~ ~ 1 " i i!., ~ li' ~~ 1 ~ l~ ' ffi ~ Q : :t.~-' 'l-,, m ~~ - c ~ j il '"' ):;! t,.,ru:ul 6 f ~ ~~- -~ l~ \l~~-~~ l!,. -~ l,, m~~ r, ' '.'-~ r- -.i l- f--. --:~- j: '! - ' ~ - j 1" ~ ff ' ~ ; ; u i!j ' ~1 :,,. il, -~ ~ ~ t 1il #i ~~~ G t+.;' ~~ > -~ Numer wytpu Rys. 2. Wartści wydłużenia żeliwa A 5, trzymaneg w pszczególnych wytpach Wyniki badań właściwści mechanicznych; wytrzymałści na rzciąganie R 111, wydłużenia A5 i twardści HB z 18 wytpów żeliwa p zabiegu sferidyzwania

5 m :J:..; III "C... ~ : Nurner wytpu Rys. 3. Wartści twardści żeliwa HB, trzymane w pszczególnych wy1pach i mdyfikwania przedstawin na wykresach słupkwych (rys. l, 2 i 3). W pczątkwym kresie badań trzyman grafit kulkwy nieregularny Gf8 i regularny Gf9, natmiast w stiukturze żeliwa z 5 statnich wytpów uzyskan jedynie grafit regularny. W pierwszych wytpach z uwagi na zwiększną zawruiść Mn (0,2-0,4%) trzyman żeliw sferidalne chru akte:ryzujące się niskimi wartściruni wydłużenia As. Zmniejszenie zawartśc i Mn w żeliwie d pzimu O, 15 % (przy zapewnieniu 2,5-2, 7 %S i) pwduje stpniwe zwiększanie udziału fenytu w snwie metalwej (d k. 90%), a tym srunym zapewnienie wydłużenia As w zakresie %, przy wartściach R,, na pzimie 500 MPa i twru dści jednstek HB. Reasumując wyniki badań zastswania przewdu elastyczneg d zabiegu sferidyzwania mżna wskazać, że metda ta pzwala uzyskać z metalu wytpineg z żeliwiaka żeliw sferidalne wydzieleniach regułruneg grafitu kulkweg. Sterwanie zawruiścią Mn przy dpwiednim pzimie krzemu, pzwala uzyskać żeliw zawierające d 90 % fenytu w snwie stluktu:ry. Teg rdzaju zabieg sferidyzwania gwarru1tuje stabilnść całeg prcesu wyrażna

6 27 pwtarzalnścią wyników w dniesieniu d wartści Rm i A 5, a stswne bliczenia [5] wykazały, że kszt wytwarzania teg rdzaju żeliwa jest w prównaniu zbliżny d ksztu żeliwa wytwarzaneg z wykrzystaniem imprtwanych zapraw sferidyzujących. Metda sferidyzwania żeliwa przy wykrzystaniu przewdu elastyczneg lanswana np. przez firmę SKW Giesserei - Technik GmbH Trstberg jest ptymalna i wyczerpująca aspekty eknmiczne raz wymagania BHP. W statnim kresie bserwuje się wyraźny rzwój tej techniki sferidyzwania w dlewniach niemieckich [9]. Stsuje się je d k. 18 % gółu masy prdukwanych dlewów z żeliwa sferidalneg. Literatura [l] 29 Census fwrld casting prductin, Mdem Casting. 85 (1995}, s [2] 30 Census fwrld casting prductin, Mdem Casting. 86 (1996), s [3] Pdrzucki C., Wjtysiak A.: Żeliw plastyczne niestpwe. Skrypt AGH, (część l), Kraków [4] Guzik E., Pdrzucki C.: Nwczesne metdy bróbki uszlachetniającej ciekłeg żeliwa. III Seminarium-Szczyrk , ref. 10, s [5] Guzik E.: Ogólna cena metd sferidyzwania żeliwa. Krzepnięcie metali stpów P.AN, Oddział Katwice. 26 (1996), s [6] Guzik E., Kapturkiewicz W., Prębski M., Burbiełk A.A.: Sferidizimjuszczaja brabtka czuguna z pmszcziju prszkwj pwłki. Prcessy Litja. 3 (1996), s.29-3s. [7] Guzik E., Asłanwicz M., Kluk R. : Zabieg sferidyzwania żeliwa przy użyciu przewdu elastyczneg. Krzepnięcie metali i stpów PAł-l', Oddział Katwice. 22 (1995), s [8] Rachner H.G., Kperek A.: Mg-Behandlung vn Basisschmelzen zur Herstellung vn Gusseisen mit Kugelgraphit. Katalg- Kuttner a. C., GMBH, Essen [9] Sugden H., Missl D., Best K.J.: Direct cnversin f cupla melted irn t duetile irn using cred wire. Internatinal Cnference PCIR.A, Yrk - England ref. 17 (1996) s