W odlewniach metale zmieniają swoją postać tak, by spełnić wymagania nawet bardzo obciążonych konstrukcji. Żeliwo sferoidalne należy do materiałów, które przechodzą niezwykle precyzyjny proces obróbki, a każdy etap wpływa na późniejszą trwałość gotowych elementów. Jak wygląda jego droga od surowca do finalnego odlewu? Wyjaśniamy.
Jak wygląda wybór surowców do żeliwa sferoidalnego?
Dobór materiału to pierwszy etap, który wyraźnie odróżnia żeliwo sferoidalne od szarego. Surowce muszą mieć taki skład, aby w trakcie obróbki możliwe było uzyskanie grafitu w formie kulek, dlatego każdy element mieszanki ocenia się znacznie dokładniej niż w typowych odlewach. Najczęściej używa się metalu o dobrze opisanym składzie chemicznym oraz dodatków, które pozwalają utrzymać właściwe proporcje węgla i krzemu. Jeśli wartości odbiegają od zaplanowanych, proces sferoidyzacji przebiega nieprawidłowo i odlew traci część wymaganej odporności. Z tego powodu materiał przygotowuje się dla każdej serii osobno, tak aby odpowiadał konkretnemu gatunkowi i wymaganiom wynikającym z późniejszego obciążenia elementu. Ma to znaczenie zwłaszcza w branżach, gdzie ten stop stosuje się w częściach odpowiedzialnych za bezpieczeństwo i stabilność pracy urządzeń. Do takich realizacji należą m.in. odlewy z żeliwa sferoidalnego wykorzystywane w projektach wymagających odporności na pękanie i zmienne obciążenia, a także zachowania elastyczności w czasie eksploatacji.
Jak przebiega proces formowania żeliwa sferoidalnego?
Formowanie to etap, który najlepiej pokazuje, że różnice pomiędzy żeliwem szarym a sferoidalnym wymagają innego podejścia do konstrukcji formy. Żeliwo sferoidalne ma wyższy skurcz, więc projektowanie pionów i układu wlewowego musi to uwzględniać. Nadlewy mają większą objętość, ponieważ muszą zasilić wnękę w trakcie krzepnięcia, tak by uniknąć nieciągłości. Do tego dochodzi wybór odpowiednich mas formierskich i powłok. Standardowy piasek cementowy jest tu zbyt mało stabilny, dlatego stosuje się masy na żywicach lub mieszanki ze szkłem wodnym. Ich zadaniem jest utrzymanie kształtu nawet przy wysokiej temperaturze zalewania. Różnicę widać też w pracy z rdzeniami, które muszą wytrzymać wyższą temperaturę podczas zalewania. Dzięki temu wnętrze odlewu odwzorowuje geometrię modelu bez deformacji. Samo formowanie jest więc bardziej złożone, lecz pozwala uzyskać stabilny kształt odlewu jeszcze przed zalaniem metalem.
Jak przebiega etap topienia żeliwa sferoidalnego w odlewni?
Topienie to moment, w którym precyzja staje się najważniejsza. Metal roztapia się w piecu indukcyjnym, po czym kontroluje skład i dodaje elementy potrzebne do uzyskania grafitu kulkowego. Żeliwo sferoidalne uzyskuje swoje właściwości dopiero po przeprowadzeniu sferoidyzacji, czyli wprowadzeniu magnezu lub odpowiedniego stopu. Temperatura topienia musi być więc wysoka, natomiast sama operacja zalewania odbywa się przy niższej temperaturze, by ograniczyć wady skurczowe i zapewnić spokojny przepływ metalu. Podczas odlewania trzeba utrzymać pełne wypełnienie nadlewów aż do momentu, gdy metal przestaje się cofać. Dopiero wtedy forma może przejść do chłodzenia. Gotowy odlew trafia potem na czyszczenie, obróbkę i kontrolę jakości, gdzie sprawdza się jego twardość, wymiary i mikrostrukturę. To zamyka proces, który pozwala uzyskać stabilne i odporne komponenty różniące się wyraźnie od produktów, jakie dają odlewy staliwne lub klasyczne żeliwo szare.
Proces odlewania żeliwa sferoidalnego wymaga większej kontroli na każdym etapie niż w przypadku żeliwa szarego. To właśnie ta dokładność decyduje o wytrzymałości i elastyczności metalowych elementów używanych w wielu branżach. Jeśli potrzebujesz odlewów opartych na tej technologii i chcesz omówić szczegóły projektu, skontaktuj się z nami.
