מבחר חומרי חיסון של FeSi75 ליציקות דקות מול כבדות

ייצור ברזל יצוק נודולרי (ברזל רקיע) מסתמך במידה רבה על חיסון נכון כדי ליצור מספיק גושי גרפיט, לדכא היווצרות קרביד ולייצב תכונות מכניות.FerroSilicon 75(74-77% סיליקוןפרוסיליקון) הוא חומר החיסון הבסיסי המשמש ברוב בתי היציקה העולמיים. עם זאת, יציקות נודולריות של דופן דק וכבד מתמודדות עם תנאי התמצקות שונים לחלוטין.

חלקי קיר דקים מתקררים מהר במיוחד, ויוצרים סיכון גבוה לצינון וקרביד לבן בקצוות ובפינות. יציקות חתך כבד מתמצקות לאט, סובלות מזמן החזקה ארוך, דהיית חיסון, גרפיט עבה והתפלגות גושים לא אחידה על פני חתכים עבים.

כשלים רבים באיכות היציקה נובעים מיישום מפרט FeSi75% זהה עבור יציקות דקות וכבדות כאחד. שימוש בגרגר גס FerroSilicon 75% לעבודה בקירות דקים גורם להתמוססות לא מלאה ולשאריות קרבידים. מריחת חלקיקים עדינים 75% FeSi עם תוספת גבוהה עבור חלקים כבדים מובילה לדהייה מהירה של חיסון, ספירת גושים פנימית לקויה ולפגמי גרפיט עבים.

ביצועי חיסון FeSi75 אינם תלויים רק בתכולת הסיליקון. עקבות סידן ואלומיניום, רמות הטומאה ופיזור הגודל קובעים את השפעת החיסון האמיתית של ברזל נודולרי.

פֶּתֶק:דרגת מתכות סטנדרטית 75FeSi לא תמיד מתאימה לחיסון. בחר תמיד ב-FeSi75 המותאם לחומרי חיסון עם תוכן Ca ו-Al מבוקר.

לפני בחירת FeSi75, חשוב להבין את האתגרים המרכזיים של כל סוג ליהוק:

3.1 יציקות נודולריות של דופן דקה (עובי דופן קטן מ-12 מ"מ או שווה ל-12 מ"מ, למשל תושבות רכב, תאים קטנים, אביזרי דק)

קצב קירור מהיר, נטייה תת קירור גבוהה.
סיכון עיקרי לפגם: צמרמורת, צמנטיט חופשי (קרביד לבן) בקצוות ובפינות דקות, ספירת גושים נמוכה, יכולת עיבוד לקויה.
דרישת חיסון: פירוק מהיר, אפקט גרעין מיידי חזק, מזעור דהיית חיסון. עדיף חיסון מאוחר.

3.2 יציקות נודולריות בחתך כבד (עובי דופן גדול מ-40 מ"מ או שווה ל-40 מ"מ, למשל גופי שסתומים גדולים, רכזות של טורבינות רוח, בסיסי מכונות כבדות)

התמצקות איטית, זמן רב מהחיסון ועד להתמצקות סופית.
הסיכון העיקרי לפגם: דהיית חיסון, ספירת גושים נמוכה באזור המרכז, גרפיט שמנמן, הפרדה, ביצועים מכניים לא אחידים בין פני השטח לליבה.
דרישת חיסון: אפקט גרעין יציב לאורך זמן; חיסון מצקת בודדת לרוב אינו מספיק. חיסון רב-שלבי מקובל לאמץ.

עבור ברזל רקיע בעל דופן דק, העדיפות היא ביטול הקור והשגת ספירת גושים גבוהה בקטעים המתקררים במהירות.

ציון FeSi75 מומלץ:FeSi75 בדרגת חיסון סטנדרטית עם Ca 0.5-1.0%, Al 0.8-1.5%.
גודל אופטימלי:גרגירים עדינים בגודל 0.2-0.8 מ"מ עבור חיסון בזרם / מאוחר בזרם; 1-3 מ"מ עבור חיסון עובש.
חלקיקים גסים יותר (~5 מ"מ) אינם מומלצים עבור חלקי דופן דקה. גרגרים גדולים יותר אינם יכולים להתמוסס במלואו תוך זמן התמצקות קצר, ומשאירים חלקיקים לא מומסים וגורמים לפגמי קרביד.
שיעור תוספת מומלץ:0.5-0.7% משקל של ברזל מותך.
הימנע מתוספת יתר. יותר מדי סיליקון יעלה את רמת ה-Si הסופית, יגרום לפריט מוגזם ויקטין את חוזק היציקה המוגמרת.
תרגול חיסון:החל חיסון מאוחר (חיסון בזרם או עובש). חיסון מצקת לבד סובל לעתים קרובות מדהייה לפני מזיגה עבור חלקים דקים. שמור את הזמן הכולל מהחיסון למזיגה מתחת ל-6 דקות.
טעויות יציקה נפוצות של קיר דק:
שימוש בגוש גס FeSi75 לייצור דופן דקה:התכה לא מלאה, צינון מתמשך וקרביד בקצוות חלקים.
שיעור תוספת גבוה מדי:עודף סיליקון מוביל למטריצת פריט גסה, חוזק מתיחה מופחת.
זמן החזקה ארוך לאחר החיסון: אפקט החיסון דועך לפני שהיציקה מתמצקת.

יציקות כבדות מתמודדות עם קירור איטי ומחזורי התמצקות ארוכים. חיסון פשוט של מצקת FeSi75, לעתים קרובות, אינו יכול לשמור על אפקט הגרעין עד שמרכז הקטעים העבים מתמצק.

ציון FeSi75 מומלץ:FeSi75 בדרגת חיסון עם Ca ו-Al מאוזנים. עבור קטעים כבדים מאוד, מפעלי יציקה משלבים לעתים קרובות FeSi75 עם חומר חיסון הנושא בריום כדי לשפר את עמידות הדהייה.
גודל אופטימלי:

חיסון ראשוני של מצקת:גרגירים 3-10 מ"מ, פירוק טוב ויציבות טיפול.
חיסון מאוחר משני (in-stream):גרגירים בגודל 0.5-2 מ"מ להשלמת גרעין לפני מילוי עובש.
שיעור תוספת מומלץ:0.6-0.8% משקל כולל חומר חיסון, מחולק בין הוספת מצקת להוספת זרם מאוחר.
אל תסתמך רק על מינון כולל גבוה. הגדלת תוספת FeSi75 באצווה אחת אינה יכולה לפתור באופן מלא את דהיית חיסון עבור מקטעים כבדים. חיסון רב-שלבי יעיל יותר.
תרגול חיסון:שלב חיסון ראשוני של מצקת עם חיסון מאוחר בזרם. המשך למחזור המזיגה קצר ככל האפשר. עבור יציקות כבדות במיוחד, עקוב אחר ספירת הגושים בליבת היציקה, לא רק במשטח.

טעויות נפוצות של יציקה כבדה:

רק שימוש ב-FeSi75 בתוספת מצקת ללא חיסון מאוחר:דהיית חיסון רצינית, ספירת גושים נמוכה וגרפיט עבה במרכז היציקה.
שימוש באבקה עדינה במיוחד עבור חיסון מצקת בחתך כבד:פירוק מהיר, אך אפקט החיסון דועך מוקדם מדי במהלך התמצקות ארוכה.
תוספת FeSi75 עודפת:תכולת סיליקון גבוהה מקדמת היווצרות גרפיט עבה בתוך חתכים עבים.

FeSi75 הוא חומר חיסון בסיס אוניברסלי עבור ברזל יצוק נודולרי, אך אין פתרון אחד המתאים לכולם ליציקות דקיקות וחתכים כבדים.

עבור יציקות נודולריות עם דופן דקה, FeSi75 עם חלקיקים עדינים עם חיסון מאוחר הוא קריטי לדיכוי היווצרות צינון וקרביד במקטעים מתקררים מהירים. עבור יציקות של חתכים כבדים, נדרשת חיסון רב-שלבי המשלב תוספת מצקת גרגירים בינוניים בתוספת חיסון בזרם עדין גרגרים כדי להילחם בדהיית חיסון ולהימנע מגרפיט עבה בליבת היציקה.

בתי היציקה לא צריכים להתמקד רק באחוז הסיליקון של FeSi75. איזון Ca-Al, חלוקת הגודל ותזמון החיסון חשובים באותה מידה כדי להבטיח ספירת גושים יציבה, מבנה מיקרו אחיד ותכונות מכניות עקביות עבור ברזל יצוק נודולרי עם דופן דק וגם עם חתך כבד.