DRUŠTVO LIVARJEV SLOVENIJESLOVENIAN FOUNDRYMEN SOCIETY
Član The World Foundry OrganizationMember of World Foundry Organization

NAPREDKI V METALURGIJI IN PRI UPORABI BAINITNO POBOLJŠANE DUKTILNE LITINE

Izvrstne lastnosti bainitno poboljšane duktilne litine so odprle nova obzorja pri zamenjavi jeklenih ulitkov in izkovkov pri številnih uporabah v tehniki ob občutnem zmanjšanju stroškov. Zaradi obsežnih raziskovalnih naporov v preteklih nekaj letih so nove tehnike obdelave odprle še več možnosti za ta zelo obetaven material, da se dosežejo boljše kombinacije trdnosti, duktilnosti, žilavosti, obrabne trdnosti kot tudi obdelovalnosti.

Ta pregled analizira ključne značilnosti teh novejših tehnik obdelave, kar ima za posledico nova področja uporave bainitno poboljšane duktilne litine. V pregledu bodo najprej prikazani možni mehanizmi povečanja trdnosti bainitno poboljšane duktilne litine, s posebnim poudarkom na pojavih deformacijsko inducirane plastičnosti, ki so povezani z deformacijo bainitno poboljšane duktilne litine. Trdnostne in žilavostne lastnosti se lahko izboljšajo z:

• bainitno poboljšano duktilno litino, ki se preoblikuje v avstenitni stopnji tako, da je klasični toplotni obdelavi dodana še komponenta mehanske obdelave kot gonilna stopnja za povečanje hitrosti prve stopnje bainitnega poboljšanja;
• bainitno poboljšano duktilno litino za litje s stiskanjem; z litjem s stiskanjem v kokili  se izdelujejo ulitki z izvrstnimi lastnostmi,  čemur sledi najprej toplotna obdelava in-situ (na licu mesta) vročih ulitkov iz kokile v avstenitnem območju, nato pa še standardno bainitno poboljšanje v solni kopeli;
• dvostopenjskim bainitnim poboljšanjem, da se doseže z večjim podhlajenjem med procesom bainitnega poboljšanja, ki mu sledi bainitno poboljšanje pri višji temperaturi, drobnejši poboljšani avstenit, kar spodbuja nastanek večjega deleža avstenitnega ogljika.

Strojna obdelovalnost in duktilnost bainitno poboljšane duktilne litine se lahko občutno izboljšata z razvitjem dualne mikrostrukture (ferit + poboljšani bainit ali ferit – martenzit), ki se jo doseže z  delno avstenitizacijo v območju ( α + γ + grafit), čemur sledi standardno bainitno poboljšanje.

Obrabna trdnost se lahko občutno izboljša s:

• karbidno bainitno poboljšano duktilno litino, ki vsebuje karbide po bainitnem poboljšanju tako, da je v poboljšani bainitni osnovi tehnično sprejemljiva količina karbidov;
• bainitno-martenzitno poboljšano duktilno litino (B/M ADI), ki vsebuje cenejše zlitinske elemente, kot sta Si in Mn v območju 2,5-3,0 %.

Ta prispevek obravnava tudi zadnje poskuse izdelati tankostenske ulitke iz bainitno poboljšane duktilne litine.

Med vlivanjem in strjevanjem jekla v kokili se lahko pojavijo različne napake v ingotu. Ta prispevek se osredotoča na zelo navadno, a pomembno napako - poroznost. Nastanek poroznosti je odvisen od kemične sestave ulivanega jekla, njegovega območja strjevanja, temperature litja, razmerja višina/stranica, oblike kokile, debeline sten kokile in  še nekaj drugih vplivov. V sodelovanju s tovarno težke strojne opreme v Vitkovicah smo poskušali odkriti in opisati pomen nekaterih teh vplivov. To pomaga pri razumevanju procesa strjevanja in optimizaciji novih kokil v tovarni v Vitkovicah. Nove kokile naj bi ugodno vplivale na potek strjevanja kovine in zmanjšale poroznost na minimum. Kot orodje simulacije virtualnega procesa je bila uporabljena programska oprema ProCAST. Rezultati zapolnjevanja kokile, strjevanja kovine, analize napetosti in napovedovanje mehanskih lastnosti so bili opisani v prispevku. Simulacija se lahko uporabi za optimizacijo glave ingota in boljšo izrabo ulite kovine. To vodi k bolj ekonomični proizvodnji in večji kakovosti ingota.

Na Livarskem inštitutu Univerze v Aachnu potekajo raziskave v okviru grozda odličnosti »Integrirana proizvodna tehnologija za dežele z visokimi plačami«. Raziskovali smo numerično simulacijo procesa vbrizgavanja voščenih modelov kot enim členom v proizvodni verigi s precizijskim litjem, da bi lahko ocenili okvirne procesne parametre, ki zagotavljajo pričakovano kakovost voščenih modelov.

Naše delo zajema modeliranje in simulacijo izdelave modela vstopnega zbiralnika z vbrizgavanjem voska. Upoštevano je bilo nenewtonsko obnašanje samega voska, kot tudi razmere, ki nastopajo pri realnem procesu (tlak vbrizgavanja v vstopni tlačni šobi in temperatura pastastega stanja kot začetna temperatura). Dobljeni rezultati so predstavljeni kot filmi, ki kažejo temperaturno porazdelitev v vosku med njegovim vbrizgavanjem. Prikazana je tudi primerjava z rezultati poskusov.

na vrh