ΚΑΤΑ ΤΙΣ ΕΥΡΩΠΑΪΚΕΣ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ΕΝ 1982 : 1998

ΓΕΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

Τα κράματα φωσφορούχου μπρούντζου γενικά περιέχουν από 8 έως 15% κασσίτερο και από 0.1% έως, σε λίγες περιπτώσεις, 1.5% φώσφορο. Ο φώσφορος αυξάνει τη σκληρότητα του μπρούντζου σημαντικά, λόγω της ιδιότητάς του να σχηματίζει σκληρά, ομοιόμορφα διασπαρμένα σωματίδια φωσφιδίου του χαλκού (Cu3P) μέσα στη δομή του μετάλλου. Η δομή αυτή του φωσφορούχου μπρούντζου δίνει την εξαιρετικά μεγάλη αντοχή, για την οποία είναι γνωστά τα κράματα αυτά. Βασική απαίτηση για ένα εργαλείο ή εξάρτημα είναι η ικανότητα να υποβάλλεται σε μερική παραμόρφωση, ενώ συγχρόνως να είναι αρκετά σκληρό για να ανθίσταται στη συνεχή καταπόνηση.

Από την κατασκευή ανθεκτικών χυτών από φωσφορούχο μπρούντζο, ιδιαίτερα σε καλούπια άμμου, δεν απουσιάζουν τα προβλήματα, επειδή η προσθήκη φωσφόρου κάνουν το μέταλλο ευαίσθητο σε ατέλειες χύτευσης. Τα προβλήματα αυτά και οι τρόποι αποφυγής τους παρουσιάζονται παρακάτω.

ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ

Οι προδιαγραφές που ακολουθούν είναι τυπικά παραδείγματα της μεγάλης γκάμας κραμάτων φωσφορούχου μπρούντζου που χρησιμοποιούνται, και μπορούν να καταταγούν σε δύο τύπους, όσον αφορά τις πρακτικές τους εφαρμογές.

α) Κράματα με περιεκτικότητα σε φώσφορο έως 0.25% μαζί με μικρή, αποδεκτή περιεκτικότητα σε ανεπιθύμητες προσμίξεις. Αυτά τα κράματα είναι γενικής εφαρμογής, τα οποία λειτουργούν κάτω από μη διαβρωτικές συνθήκες.

β) Κράματα με μικρή ή υψηλή περιεκτικότητα σε φώσφορο, αλλά με πολύ μικρή περιεκτικότητα σε ανεπιθύμητες προσμίξεις. Για εξαρτήματα ή εργαλεία τα οποία λειτουργούν κάτω από διαβρωτικές συνθήκες, όπως για παράδειγμα χρήση στη θάλασσα, σε χημικές εγκαταστάσεις κλπ. Επίσης για αντικείμενα όπως κινητήρες αντλιών νερού.

ΠΙΝΑΚΑΣ 1

ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

ΠΙΝΑΚΑΣ 2

* Το όριο ελαστικότητας 0.2% δίνεται μόνο για πληροφόρηση. Δεν αποτελεί μέρος των προδιαγραφών για τα κράματα αυτά.
** 1 hbar = 10 MN/m² = 10 N/mm²

Η δυσθραυστότητα του μπρούντζου με κασσίτερο μειώνεται βαθμιαία καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε φώσφορο, ενώ η δύναμη της απόδοσης αυξάνεται.

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΧΥΤΕΥΣΗΣ

Τα κράματα μπρούντζου που δεν περιέχουν φώσφορο σχηματίζουν ένα συνεχές μόνιμο στρώμα οξειδίου στην επιφάνεια του τηγμένου μετάλλου. Η προσθήκη φωσφόρου πάνω από 0.03% μεταβάλλει αυτή την κατάσταση σε σημαντικό σημείο, με την αντικατάσταση του κολλώδους οξειδίου με ένα πολύ ρευστό λεπτό στρώμα σκουριάς φωσφορικού άλατος. Παρόλο που αυτό σημαίνει ότι τα τήγματα φωσφορούχου μπρούντζου είναι συνήθως ελεύθερα από προσμίξεις οξειδίων και έχουν μεγάλη ρευστότητα, προκύπτουν άλλες δυσκολίες στη χύτευση.

Ρευστότητα και διείσδυση στην άμμο

Τα κράματα φωσφορούχου μπρούντζου είναι από τα πιο ρευστά κράματα γενικής χρήσης. Επομένως, από τα κράματα αυτά μπορούν να κατασκευαστούν πολύ εύκολα χυτά πολύ λεπτής διατομής με πολύ καλή αναπαραγωγιμότητα των λεπτομερειών του καλουπιού. Από την άλλη πλευρά, τα πολύ ρευστά κράματα διεισδύουν πολύ εύκολα στους πόρους μεταξύ των κόκκων της άμμου, και, εκτός και εάν ληφθούν μέτρα, τα χυτά φωσφορούχου μπρούντζου είναι πολύ πιθανό να έχουν τραχιά επιφάνεια λόγω της διείσδυσης του μετάλλου (βλ. Σχήμα 1).

Επειδή είναι απαραίτητο να χρησιμοποιείται άμμος με αρκετά μεγάλο πορώδες, ώστε να έχει επαρκή διαπερατότητα, θα πρέπει να χρησιμοποιείται μια καλή βαφή καλουπιού ώστε να διατηρηθεί μια ικανοποιητική επιφάνεια των παραγόμενων χυτών.

Σχηματισμός οπών λόγω αντίδρασης μετάλλου/ καλουπιού

Η πιο συνηθισμένη ατέλεια που σχετίζεται με τη χύτευση φωσφορούχου μπρούντζου σε άμμο είναι ο σχηματισμός οπών κάτω από την επιφάνεια των παραγόμενων χυτών, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2. Αυτό οφείλεται σε αντίδραση μεταξύ του τηγμένου μετάλλου και του ατμού που αναπτύσσεται από την επιφάνεια του καλουπιού ή της καρδιάς. Ο ατμός διασπάται σε Η2 και Ο2 και το υδρογόνο απορροφάται από το μέταλλο ενώ το οξυγόνο ενώνεται με τον φώσφορο και σχηματίζει μια ρευστή σκουριά φωσφορικού άλατος. Όταν το χυτό στερεοποιείται, το διαλυμένο υδρογόνο αποβάλλεται από το διάλυμα με αποτέλεσμα να σχηματίζεται η ατέλεια που εικονίζεται στο Σχήμα 2.

Σχήμα 1

Σχήμα 2

Επίδραση της περιεκτικότητας σε φώσφορο και του ρυθμού στερεοποίησης στην αντίδραση μετάλλου/ καλουπιού

Η επιδεκτικότητα στην αντίδραση μετάλλου/ καλουπιού αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε φώσφορο και όσο παρατείνεται ο ρυθμός ψύξης. Στην τελευταία περίπτωση, η πολύ μεγάλη θερμοκρασία χύτευσης θα ενθαρρύνει την αντίδραση και επομένως τα χυτά μεγάλης διατομής πρέπει να χυτεύονται στη μικρότερη δυνατή θερμοκρασία.

Παρεμπόδιση της αντίδρασης μετάλλου/ καλουπιού

Εκτός και αν η διαπερατότητα της άμμου του καλουπιού είναι πολύ χαμηλή, για παράδειγμα κάτω από 20 A.F.S., η αντίδραση μετάλλου/ καλουπιού μπορεί να αποφευχθεί με τη χρήση ειδικών βαφών καλουπιού, οι οποίες περιέχουν σκόνη αλουμινίου. Οι βαφές αυτές ελαχιστοποιούν την επαφή και την αντίδραση μεταξύ του ατμού που αναπτύσσεται και του τηγμένου μετάλλου, με αποτέλεσμα να μην παράγεται ελεύθερο υδρογόνο και να μην διαλύεται στο μέταλλο.

Θερμοκρασιακό διάστημα πήξεως

Ο κασσίτερος και ο φώσφορος που σχηματίζονται κατά τη στερεοποίηση των κραμάτων φωσφορούχου μπρούντζου έχουν χαμηλό σημείο τήξεως, το οποίο έχει ως αποτέλεσμα να στερεοποιείται το κράμα σε μεγάλο θερμοκρασιακό διάστημα. Η στερεοποίηση δεν ολοκληρώνεται πριν από τη θερμοκρασία 640ºC, η οποία είναι το σημείο στερεοποίησης του ευτηκτοειδούς συστατικού Cu3P.

Λόγω του μεγάλου θερμοκρασιακού διαστήματος πήξεως, η επιτυχής τροφοδοσία πολύπλοκων χυτών μπορεί να είναι δύσκολη και η χαρακτηριστική τάση σχηματισμού διασκορπισμένων πόρων μικρο-συρρίκνωσης, μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα να μην αντέχουν τα χυτά στο τεστ της πίεσης. Τα καλούπια θα πρέπει να γεμίζονται όσο το δυνατόν γρηγορότερα και πιο ήρεμα, αλλά θα πρέπει να δοθεί προσοχή και στο σχεδιασμό του συστήματος ροής, εισόδου και τροφοδότησης, ώστε να εξασφαλιστεί ότι ευνοείται ένα μοντέλο στερεοποίησης μονής κατεύθυνσης. Συνήθως γίνεται εκτεταμένη χρήση μεταλλικών καλουπιών με βάση το σίδηρο ή το χαλκό μαζί με μονωμένα ή επενδυμένα με εξώθερμο υλικό τροφοδοτικά, ώστε να επιτυγχάνονται οι σωστές θερμοκρασιακές διαφορές κατά τη διάρκεια του μεγάλου θερμοκρασιακού διαστήματος πήξεως.

“Έκκριση (exudation) ” ή “αιμορραγία (bleeding)”

Το φαινόμενο αυτό είναι συνηθισμένο. Μπορεί να περιγραφεί ως “εφίδρωση” στην επιφάνεια του χυτού όταν το μέταλλο είναι φαινομενικά στερεό. Όταν το χυτό φτιάχνεται σε καλούπι από άμμο, το φαινόμενο αυτό είναι μία ένδειξη ότι έχει αναπτυχθεί αέριο υδρογόνο στο εσωτερικό του χυτού σε ανησυχητικό βαθμό. Από την άλλη μεριά, το φαινόμενο μπορεί να εκδηλωθεί και λόγω της απουσίας διαλυμένου υδρογόνου, αλλά αυτό συμβαίνει συνήθως όταν το χυτό φτιάχνεται σε μεταλλικά καλούπια και είναι ένα θερμοδυναμικό φαινόμενο. Το φαινόμενο της “έκκρισης” είναι επίσης γνωστό ως αντίστροφος διαχωρισμός και είναι αποδεκτό σε μικρό βαθμό για ταινίες περιτυλίγματος φωσφορούχου μπρούντζου, όπου πριν από το τύλιγμα αποσπάται από τις επιφάνειες το πλούσιο σε φώσφορο έκκριμα.

ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΤΗΞΗ

Συνάφεια με το υδρογόνο

Ο τηγμένος φωσφορούχος μπρούντζος μπορεί να απορροφήσει σημαντική ποσότητα υδρογόνου όταν οι συνθήκες τήξης δεν είναι ευνοϊκές. Σε θερμοκρασία 1100ºC, μεταξύ 3.0 και 4.0 cm³ υδρογόνου ανά 100g κράματος μπορούν να διαλυθούν σε τήγμα μπρούντζου με 10% κασσίτερο.

Λόγω της δραστικότητας του φωσφόρου, μόνο μικρή ποσότητα διαλυμένου οξυγόνου μπορεί να συγκρατηθεί και αυτό οδηγεί σε αυξημένη επιδεκτικότητα στην απορρόφηση υδρογόνου. Το Σχήμα 3 παριστάνει γραφικά την πολύ γρήγορη αύξηση του όγκου του υδρογόνου στον τηγμένο μπρούντζο καθώς η περιεκτικότητα σε οξυγόνο πέφτει κάτω από 0.04%.

Σχήμα 3

Αέρια από τον κλίβανο και προφυλάξεις κατά την τήξη

Τα προϊόντα καύσης σε ένα κλίβανο που θερμαίνεται με κωκ, αέριο καύσιμο ή πετρέλαιο περιλαμβάνουν υδρατμούς, διοξείδιο του άνθρακα και διοξείδιο του θείου, ανάλογα με την ποιότητα του καυσίμου και την αναλογία καυσίμου – αέρα κατά την τήξη. Η παρουσία των υδρατμών είναι το σημαντικότερο πρόβλημα, γιατί αποτελούν πηγή υδρογόνου. Επομένως είναι πολύ σημαντικό να γίνονται οι κατάλληλες ρυθμίσεις, ώστε οι συνθήκες καύσης να είναι οξειδωτικές, για παράδειγμα ρύθμιση της βαλβίδας αέρος μέχρις ότου να προκύψει μια μικρή πράσινη φλόγα.

Απαερίωση με τήξη με ένα οξειδωτικό συλλίπασμα

Η πρόσληψη υδρογόνου από τον τηγμένο μπρούντζο θα προκύψει στην επιφάνεια του τηγμένου μετάλλου εάν δεν υπάρχει ένα κατάλληλο ρευστό επικαλυπτικό της σκουριάς, το οποίο θα δρα προστατευτικά. Ωστόσο, η παρουσία μόνο ενός επικαλυπτικού της σκουριάς δεν είναι αρκετή, γι’ αυτό και συνιστάται η δημιουργία ήπιων οξειδωτικών συνθηκών με ένα προϊόν όπως είναι το CUPREX 140. Το συλλίπασμα αυτό παρέχει συνεχώς οξυγόνο στην επιφάνεια του τηγμένου μετάλλου, το οποίο ενώνεται με το υδρογόνο που παράγεται στην ατμόσφαιρα του κλιβάνου. Επομένως προκύπτει μία συνεχής αντίδραση μεταξύ των μεταλλικών οξειδίων και του υδρογόνου που συνοδεύεται από το σχηματισμό ατμού, ο οποίος περνάει στην ατμόσφαιρα: MeO + H2 → Μέταλλο + H2O (με τη μορφή ατμού).

ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΤΗΞΗΣ ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΤΗΞΗΣ

Η τήξη κάτω από ελεγχόμενες οξειδωτικές συνθήκες έχει ως αποτέλεσμα μικρές, αλλά αναπόφευκτες απώλειες οξείδωσης. Η απώλειες χαλκού και κασσίτερου είναι ασήμαντες και μπορούν να αγνοηθούν, αλλά ένα μέρος του φωσφόρου θα χαθεί επίσης μέσα από την οξείδωση, ανάλογα με την αρχική περιεκτικότητα του τροφοδοτούμενου μετάλλου σε φώσφορο, το χρόνο τήξης, τη θερμοκρασία και τις συνθήκες στον κλίβανο.

Γενικά η απώλεια φωσφόρου δεν είναι σημαντική εάν η περιεκτικότητα του τηγμένου μετάλλου στο στοιχείο αυτό δεν υπερβαίνει το 0.1 με 0.15%. Πάνω όμως από το όριο αυτό, η απώλεια σε φώσφορο αυξάνεται προοδευτικά.. Ωστόσο, με αρχική περιεκτικότητα σε φωσφόρο στην περιοχή από 0.25 έως 1.5%, η απώλεια από την οξείδωση είναι σημαντικά σταθερή, μεταξύ 30 και 40%, ανάλογα με τις συνθήκες τήξης και συλλίπανσης. Στις περιπτώσεις όπου ο φώσφορος πρέπει να αντικατασταθεί, συνιστάται η προσθήκη του στο τηγμένο μέταλλο με τη μορφή των DEOXIDISING TUBES DS, χρησιμοποιώντας τουλάχιστον 1 σωληνάκι DS4 ανά 50 kg.

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΔΕΥΤΕΡΕΥΟΝΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

Ψευδάργυρος

Σε περιεκτικότητα μέχρι 0.25% βελτιώνει ελαφρά τις μηχανικές ιδιότητες.

Σίδηρος

Σε περιεκτικότητα 0.3% ή λιγότερο η αντοχή και η σκληρότητα αυξάνονται χωρίς επίδραση στην επιμήκυνση. Πάνω από αυτή την ποσότητα, σχηματίζεται μία εύθραυστη ένωση, η οποία μειώνει συνολικά τις ιδιότητες εφελκυσμού.

Αλουμίνιο

Το αλουμίνιο είναι μία πολύ επιβλαβής πρόσμιξη για τον φωσφορούχο μπρούντζο, λόγω της ιδιότητάς του να σχηματίζει πολύ λεπτά στρώματα αλουμίνας. Συνιστάται να διατηρείται η περιεκτικότητα στο στοιχείο αυτό κάτω από 0.02%, και εάν είναι δυνατόν, κάτω από 0.01%, για την παραγωγή υψηλής ποιότητας χυτών άμμου, τα οποία θα αντέχουν σε δοκιμές πίεσης.

Πυρίτιο

Έχει την ίδια συμπεριφορά με το αλουμίνιο, και επομένως πρέπει να διατηρείται σε χαμηλά επίπεδα (0.03% max). Το πυρίτιο είναι ιδιαίτερα επιβλαβές όταν υπάρχει και μόλυβδος, καθώς σχηματίζεται θρομβώδης πυριτικός μόλυβδος, ο οποίος οδηγεί σε εγκλεισμό σκουριάς και σημαντική διείσδυση άμμου στα παραγόμενα χυτά.

Mαγγάνιο

Σε περιεκτικότητα έως 1.0% μειώνει τις ιδιότητες εφελκυσμού. Έχει την τάση να σχηματίζει εγκλεισμό οξειδίων και συνιστάται να διατηρείται σε χαμηλές τιμές. Το προτεινόμενο όριο για υψηλής ποιότητας χυτά είναι 0.01%.

Νικέλιο

Μειώνει ελαφρά τη ρευστότητα.. Σε περιεκτικότητα μεταξύ 1 έως 2% βελτιώνει τις μηχανικές ιδιότητες, μειώνοντας την επίδραση της διατομής χύτευσης, ειδικά σε μεγάλα καλούπια.

Αντιμόνιο

Η επίδραση του είναι αμελητέα σε ποσότητες έως 0.5%, αλλά καθώς το στοιχείο αυτό αυξάνει την ποσότητα του πλούσιου σε κασσίτερο συστατικού, κράματα με περισσότερο από 10% κασσίτερο πρέπει να είναι σχετικά ελεύθερα από αντιμόνιο.

Αρσενικό

Μειώνει τις ιδιότητες εφελκυσμού. Πρέπει να περιορίζεται στο 0.1% max.

Θείο

Είναι ελαφρά επιβλαβές για τις ιδιότητες εφελκυσμού. Πρέπει να περιορίζεται στο 0.1% max.

Βισμούθιο

Μειώνει πολύ γρήγορα το όριο θραύσεως και κάνει εύθραυστα τα κράματα φωσφορούχου μπρούντζου. Δεν θα πρέπει να υπερβαίνει το 0.05%.

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΤΗΞΗΣ (Χελώνες με ή χωρίς προσθήκη scrap)

Πριν από την τήξη, ρυθμίζεται ο λόγος καυσίμου – αέρα του καυστήρα του κλιβάνου σε ελαφρώς οξειδωτικές συνθήκες. Εισάγεται το χωνί και θερμαίνεται μέχρι ερυθροπυρώσεως.

Οδηγίες

1. Τοποθετείται η σκόνη CUPREX 140 στον πυθμένα του χωνιού ή του κλιβάνου, σε αναλογία έως 1 kg ανά 50 kg, ανάλογα με την καθαρότητα των τροφοδοτούμενων υλικών. Καθαρά τροφοδοτούμενα υλικά απαιτούν μικρότερη ποσότητα συλλιπάσματος.
2. Τροφοδοτούνται χελώνες και/ ή scrap του φωσφορούχου μπρούντζου. Το μέταλλο δεν πρέπει να προεξέχει από την άκρη του χωνιού.
3. Το μέταλλο τήκεται όσο πιο γρήγορα γίνεται. Συνιστάται η τοποθέτηση καπακιού πάνω από τον κλίβανο, ώστε να αποφεύγεται η περιττή απώλεια θερμότητας.
4. Όταν το μέταλλο έχει λιώσει τελείως, ελέγχεται η θερμοκρασία του κατά καιρούς χρησιμοποιώντας ένα εμβαπτιζόμενο πυρόμετρο. Δεν πρέπει να επιτρέπεται μεγαλύτερη υπερθέρμανση από ότι είναι απαραίτητο. Παρακάτω δίνεται ένας κατάλληλος οδηγός για την κατάλληλη θερμοκρασία έκχυσης του μετάλλου:

Κάτω από 13 mm: 1100 - 1200ºC

13-38 mm: 1080 - 1100ºC

Πάνω από 38 mm: 1020 - 1030ºC

Ο βαθμός της υπερθέρμανσης εξαρτάται κυρίως από το μέγεθος του τήγματος, καθώς η απώλεια θερμότητας θα είναι μεγάλη για μικρό τήγμα όταν το χωνί απομακρύνεται από τον κλίβανο.

1. Ενώ το χωνί είναι ακόμη στον κλίβανο, προστίθεται η σωστή ποσότητα φωσφόρου με τη μορφή των DEOXIDISING TUBES DS, για να αντισταθμιστούν οι απώλειες τήξης (βλ. σημειώσεις στη σελίδα 6). Το τήγμα αναδεύεται καλά με ένα επιστρωμένο με πυρίμαχη μπογιά ραβδί από χάλυβα. Η πυρίμαχη μπογιά FIRIT 20 είναι κατάλληλη γι’ αυτό τον σκοπό.
2. Η σκουριά πυκνώνεται και ξαφρίζεται. Το καλύτερο πηκτικό υλικό για το πήξιμο και τον έλεγχο της σκουριάς είναι ένα πρόσθετο όπως το SLAX 20.
3. Απομακρύνεται το χωνί από τον κλίβανο, ελέγχεται η θερμοκρασία του μετάλλου και το μέταλλο χυτεύεται στην χαμηλότερη δυνατή θερμοκρασία για το καλούπι που χρησιμοποιείται.

Απαερίωση

Η τεχνική οξείδωσης – αναγωγής της τήξης του φωσφορούχου μπρούντζου, η οποία περιγράφηκε παραπάνω, γενικά εξασφαλίζει την αποφυγή της επιμόλυνσης με υδρογόνο σε ικανοποιητικό βαθμό για χυτά ποιότητας εμπορίου.

Ωστόσο, καμιά φορά η επιμόλυνση με υδρογόνο είναι πολύ σοβαρή, εάν ο χρόνος τήξης παρατείνεται υπερβολικά, εάν τροφοδοτείται ακάθαρτο ή υγρό scrap, ή δεν μπορούν να διατηρηθούν οξειδωτικές συνθήκες στον κλίβανο. Επίσης, καμιά φορά, μπορεί να απαιτείται άριστη ποιότητα των παραγόμενων χυτών.

Σε τέτοιες περιπτώσεις συνιστάται η απαερίωση του τηγμένου μετάλλου με τη χρήση του LOGAS 50. Το LOGAS 50 είναι ένα προϊόν σε μορφή ταμπλέτας, το οποίο βυθίζεται στο τηγμένο μέταλλο μεταξύ των σταδίων 4 και 5 της διαδικασίας που περιγράφηκε παραπάνω. Κατά τη χρήση του LOGAS 50, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη τα εξής:

1. Η μικρότερη ταμπλέτα LOGAS 50 δεν είναι κατάλληλη για τήγματα μικρότερα των 50 kg, γιατί σε μικρά χωνιά το LOGAS 50 θα μειώσει την θερμοκρασία του μετάλλου πολύ γρήγορα.
2. Ο χρόνος απαερίωσης με το LOGAS 50 είναι από 3 έως 5 λεπτά. Η απαερίωση συνοδεύεται από μία πτώση της θερμοκρασίας από 10 έως 15ºC. Επομένως πρέπει να επιτραπεί μία ανάλογα μεγαλύτερη υπερθέρμανση.

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΑΠΑΕΡΙΩΣΗΣ ΣΤΙΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΦΩΣΦΟΡΟΥΧΟΥ ΜΠΡΟΥΝΤΖΟΥ

Η αποτελεσματικότητα του LOGAS 50 στην απομάκρυνση του υδρογόνου μπορεί να φανεί από την αύξηση στις ιδιότητες εφελκυσμού, η οποία επιτυγχάνεται σε μία δοκιμή που διεξάγεται στις συνθήκες του χυτηρίου. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί, ότι η περιεκτικότητα σε φώσφορο μετά την απαερίωση ήταν 0.60%, δηλαδή, αγνοώντας τυχόν αποκλίσεις στην δειγματοληψία, η απαερίωση δεν απομάκρυνε φώσφορο από το τηγμένο μέταλλο.

Το υλικό στο οποίο έγινε η δοκιμή ήταν κράμα με την ακόλουθη σύσταση:

ΠΙΝΑΚΑΣ 3

ΠΡΑΚΤΙΚΕΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ ΣΕ ΚΑΛΟΥΠΙ

Καλούπια από ζεόλιθο (greensand)

Η άμμος που προκύπτει φυσικά από τα λατομεία, είναι κατάλληλη για τη διαμόρφωση χυτών φωσφορούχου μπρούντζου σε καλούπια ζεόλιθου (green sand). Ωστόσο η διαμόρφωση σε καλούπια ζεόλιθου θα πρέπει να περιορίζεται στην παραγωγή χυτών μικρής διατομής, 13 mm ή μικρότερη. Οι ιδιότητες που πρέπει να επιτευχθούν είναι επαρκής δεσμός χωρίς υπερβολικά μεγάλη υγρασία και καλή διαπερατότητα.. Τυπικές ιδιότητες της άμμου αυτής είναι:

Σε πολλά χυτήρια συχνά γίνονται διάφορες προσθήκες στην άμμο για να επιτευχθεί καλύτερη επιφάνεια των παραγόμενων χυτών. Πολλά από αυτά τα πρόσθετα όπως είναι το αλεύρι, η σκόνη ξύλου κλπ., παράγουν αέριο υδρογόνο στη θερμοκρασία του τηγμένου μπρούντζου με αποτέλεσμα να υπάρχει άμεσος κίνδυνος πρόσληψης αερίων από το μέταλλο. Επομένως τέτοιες προσθήκες θα πρέπει να περιορίζονται σημαντικά, ενώ για την επίτευξη καλύτερης επιφάνειας των παραγόμενων χυτών θα πρέπει να χρησιμοποιείται κατάλληλη βαφή καλουπιών, η οποία κατά προτίμηση θα παρεμποδίζει την αντίδραση μετάλλου/ καλουπιού, ενώ ταυτόχρονα θα δρα ως εμπόδιο διείσδυσης του μετάλλου στην άμμο.

Κατάλληλο προϊόν για το σκοπό αυτό είναι το ISOMOL 290, το οποίο προσδίδει στα καλούπια πολύ καλή αντίσταση στη διάβρωση και τη διείσδυση του μετάλλου.

Καλούπια και καρδιές από ξηρή άμμο

Για χυτά διατομής μεγαλύτερης από 13 mm, συνιστάται η χρήση καλουπιών από ξηρή άμμο. Κατάλληλες φυσικές άμμοι, υψηλής περιεκτικότητας σε άργιλο, ή συνθετικά μίγματα θα έχουν τις ακόλουθες ιδιότητες μετά από ξήρανση στους 250 με 300ºC:

Εάν θεωρηθεί απαραίτητη η επιπλέον προσθήκη συνδετικού υλικού τύπου αμύλου ή δεξτρίνης για να βελτιωθούν η αντοχή και η σκληρότητα μετά την ξήρανση, θα πρέπει να αποφευχθούν οι υπερβολικές ποσότητες των υλικών αυτών, γιατί όχι μόνο μειώνουν την ξηρή διαπερατότητα, αλλά επίσης αποτελούν πηγές αερίου υδρογόνου, το οποίο μπορεί να απορροφηθεί από το μέταλλο.

Κατάλληλη βαφή με βάση το νερό για την επικάλυψη καλουπιών και καρδιών από ξηρή άμμο είναι το HOLCOTE 110.

Καλούπια και καρδιές συνδεδεμένα με υδρύαλο

Η διαπερατότητα της άμμου θαλάσσης, η οποία χρησιμοποιείται σε κατεργασίες με συνδετικό υλικό την υδρύαλο, είναι συνήθως υψηλή, και επομένως είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για την κατασκευή καλουπιών. Ωστόσο είναι απαραίτητο να επικαλυφθεί η επιφάνεια του καλουπιού με μία βαφή για να εμποδιστεί η διείσδυση του μετάλλου στην άμμο και η αντίδραση μετάλλου/ καλουπιού. Θα πρέπει να επισημανθεί ότι όταν το τηγμένο μέταλλο έρχεται σε επαφή με ένα καλούπι όπου έχει χρησιμοποιηθεί υδρύαλος ως συνδετικό υλικό, αναπτύσσεται ατμός πολύ γρήγορα.

Οι καρδιές δεν έχουν τη δυνατότητα “ελεύθερου αερισμού” όπως τα καλούπια, γιατί κατά την έκχυση του μετάλλου σκεπάζονται από το υγρό μέταλλο. Για το λόγο αυτό συνιστάται η ξήρανσή τους σε φούρνο στους 110ºC περίπου, ώστε να απομακρυνθεί το ελεύθερο νερό.

Κατάλληλη βαφή για την επικάλυψη συνδεδεμένων με υδρύαλο καλουπιών και καρδιών είναι το ISOMOL 290.

Καρδιές από άμμο ελαίου (oilsand)

Οι καρδιές αυτές χρησιμοποιούνται εκτεταμένα για την παραγωγή χυτών φωσφορούχου μπρούντζου, γιατί έχουν υψηλή αντοχή, σκληρή επιφάνεια και μικρό βαθμό ανάπτυξης αερίων κατά τη θέρμανση. Παρόλα αυτά, θα πρέπει και σε αυτή την περίπτωση να ληφθεί υπόψη η διείσδυση του μετάλλου στην άμμο, η οποία εξαρτάται από το μέγεθος των κόκκων της άμμου. Για να αποφευχθεί η ατέλεια αυτή και για την παραγωγή χυτών με πολύ καλή επιφάνεια, συνιστάται η χρήση της βαφής HOLCOTE 110. Η βαφή αυτή μπορεί να απλωθεί στις καρδιές μετά την απομάκρυνσή τους από το φούρνο, όταν η θερμότητα από την ξήρανση θα δώσει ένα σκληρό, στεγνό στρώμα βαφής.

ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΡΟΗΣ, ΕΙΣΟΔΟΥ ΚΑΙ ΤΡΟΦΟΔΟΣΙΑΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΛΛΟΥ

Ο φωσφορούχος μπρούντζος έχει καλή ρευστότητα και μπορεί να χυτευτεί σε πολύπλοκα σχήματα με σχετικά απλά συστήματα ροής και εισόδου. Σε αντίθεση με τους ορείχαλκους, τα gunmetals κλπ., οι φωσφορούχοι μπρούντζοι περιέχουν πολύ μικρές ποσότητες ψευδαργύρου και επομένως κατά την χύτευση των κραμάτων αυτών δεν παράγονται ποσότητες οξειδίου του ψευδαργύρου. Σαν αποτέλεσμα, τα χυτά φωσφορούχου μπρούντζου τείνουν να είναι απαλλαγμένα από εγκλείσεις, μη μεταλλικές επικαλύψεις κλπ. Επομένως μπορούν να χρησιμοποιηθούν αρκετά απλά συστήματα ροής και εισόδου, αλλά παραμένει το πρόβλημα επαρκούς τροφοδότησης ενός κράματος με μεγάλο θερμοκρασιακό διάστημα πήξεως.

Όταν η έκχυση του μετάλλου γίνεται από κάτω, συχνά συνιστάται η τοποθέτηση των εισόδων δίπλα στις μεγαλύτερες διατομές και η ενσωμάτωση ενός ανυψωνόμενου τροφοδοτικού ή μιας μπάρας ροής μεγάλης

διατομής, ώστε το τροφοδοτούμενο μέταλλο να είναι διαθέσιμο για χύτευση για όσο διάστημα παραμένει η είσοδος ανοιχτή. Τα ανυψωνόμενα τροφοδοτικά πρέπει να επενδύονται με μονωτικά σχήματα KALMIN, για να επιτυγχάνεται η μέγιστη απόδοση σε συνδυασμό με ελάχιστη τάση για αντίδραση μετάλλου/ καλουπιού. Επειδή τα επενδυμένα με μονωτικά σχήματα τροφοδοτικά αποκλείουν την απώλεια θερμότητας προς την άμμο, είναι πολύ σημαντικό να περιοριστεί επίσης η απώλεια θερμότητας προς την ατμόσφαιρα. Για το λόγο αυτό, μετά την ολοκλήρωση της έκχυσης του μετάλλου πρέπει να τοποθετείται στην επιφάνεια κάθε τροφοδοτικού η εξώθερμη, θερμομονωτική σκόνη FEEDOL 1.

Τα μικρά, απλά χυτά μπορούν να εκχυθούν από επάνω, εφόσον το ρεύμα του μετάλλου δεν έχει να πέσει από μεγάλο ύψος και υπάρχουν οι κατάλληλες συνθήκες ώστε το μέταλλο να μην κτυπά πάνω στις καρδιές ή να πετάγεται υπερβολικά. Η ιδιότητα του φωσφορούχου μπρούντζου να σχηματίζει λίγη σκουριά κάνει δυνατό αυτόν τον τρόπο χύτευσης.

ΧΥΤΕΥΣΗ ΣΥΜΠΑΓΩΝ ΚΑΙ ΚΟΥΦΙΩΝ ΡΑΒΔΩΝ

Παρόλο που όλο και αυξάνεται η χρήση συνεχών και ημι-συνεχών συστημάτων χύτευσης, μία σημαντική ποσότητα συμπαγών και κούφιων ράβδων κατασκευάζονται ακόμη με τις παραδοσιακές μεθόδους. Οι παρακάτω πληροφορίες αφορούν τη χύτευση συμπαγών ή κούφιων ράβδων μήκους έως 1 m και διαμέτρου από 2.5 έως 15.2 cm.

Καλούπια

Γενικά χρησιμοποιούνται χωριστά καλούπια που ενώνονται με εντορμία ή ένα μεγάλο κομμάτι καλουπιού, αλλά προτιμάται η χρήση καλουπιών σε χωριστά κομμάτια, γιατί οι επιφάνειές τους μπορούν να καθαριστούν και να επιστρωθούν πιο εύκολα. Συνιστάται η επίστρωση των καλουπιών με τη βαφή ISOMOL 290.

Για καλούπια με μεγάλο χρόνο ζωής, υψηλή αντίσταση σε αλλεπάλληλες χυτεύσεις και κατ’ επέκταση απαλλαγμένα από πρόωρο ράγισμα, ο Hudson (Hudson R.F. Non-Ferrous Castings – Chapman & Hall) προτείνει τις παρακάτω συνθέσεις φαιού σιδήρου (grey iron):

Ρυθμός έκχυσης

Η έκχυση του τηγμένου φωσφορούχου μπρούντζου κατευθείαν από το χωνί ή τον κάδο είναι ανεπαρκής και οδηγεί σε εκτεταμένη δημιουργία εσωτερικών πόρων ή ακόμη σοβαρό αυλάκωμα της μπιγέτας. Οι Hanson και Pell-Walpole (Hanson and Pell-Walpole, Chill Cast Tin Bronze – Edward Arnold, London) έχουν διατυπώσει βέλτιστους ρυθμούς έκχυσης για διάφορα κράματα. Οι ρυθμοί αυτοί δίνονται στον Πίνακα 4 που ακολουθεί.

ΠΙΝΑΚΑΣ 4

Έλεγχος ρυθμού έκχυσης

Οι τιμές που δίνονται στον προηγούμενο πίνακα έχουν καθοριστεί κάτω από ιδανικές πειραματικές συνθήκες σε θερμοκρασίες έκχυσης που κυμαίνονται από 1150 έως 1200ºC, ανάλογα με τον τύπο του κράματος. Λαμβάνοντας υπόψη τις μεταβολές που συμβαίνουν στην πράξη σε ένα συνηθισμένο χυτήριο, συνιστάται να αυξάνεται λίγο η ταχύτητα της έκχυσης, διαφορετικά υπάρχει περίπτωση τα καλούπια να μην γεμίσουν τελείως, λόγω της πήξης του ρεύματος του μετάλλου στα κουτιά έκχυσης (dozzles).

Ο ρυθμός έκχυσης ρυθμίζεται είτε από τη διάμετρο μίας μόνο οπής έκχυσης, είτε από τη συνολική επιφάνεια ενός αριθμού οπών. Σαν οδηγός για την επίτευξη κατάλληλων ρυθμών έκχυσης, ανάλογα με τη διάμετρο της οπής έκχυσης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο Πίνακας 5 που ακολουθεί. Αυτός μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για τη χύτευση συμπαγών ράβδων μέσα από μία μόνο οπή. Όπου είναι απαραίτητες πολλές οπές έκχυσης, όπως στην περίπτωση ενός ορθογώνιου σε σχήμα πλάκας καλουπιού, πρέπει να γίνουν δοκιμές για να βρεθεί η βέλτιστη διάμετρος οπής.

ΠΙΝΑΚΑΣ 5

Κουτιάέκχυσης (dozzles)

Μπορούν να χρησιμοποιηθούν κουτιά έκχυσης και από χυτοσίδηρο και από άμμο ελαίου. Τα κουτιά από χυτοσίδηρο πρέπει να προθερμαίνονται και να βάφονται με μία βαφή όπως είναι το ISOMOL 290 πριν από τη χρήση. Τα κουτιά από άμμο ελαίου παγώνουν λιγότερο το τηγμένο μέταλλο και μπορεί να μην χρειάζονται προθέρμανση, αλλά έχουν μικρότερο χρόνο ζωής. Υπάρχει επίσης κίνδυνος, σωματίδια άμμου να περάσουν στο καλούπι. Για το λόγο αυτό, συνιστάται η επικάλυψη των κουτιών από άμμο ελαίου με κατάλληλη βαφή όπως είναι το HOLCOTE 110, ώστε να έχουν σκληρή, μη εύθρυπτη επιφάνεια.

Ως κουτιά έκχυσης μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν παλιά χωνιά από γραφίτη ή ανθρακοπυρίτιο, στον πυθμένα των οποίων έχει ανοιχτεί μία τρύπα με τρυπάνι. Το χωνί θα πρέπει όμως να προθερμανθεί μέχρι ερυθροπυρώσεως πριν τοποθετηθεί πάνω από το καλούπι.

Καρδιές για χύτευση κούφιων ράβδων

Οι καρδιές αυτές μπορούν να κατασκευαστούν από μαλακό χάλυβα, αλλά πρέπει να έχουν μια λέπτυνση τουλάχιστον 9 mm ανά μέτρο μήκους της καρδιάς. Χρησιμοποιούνται διάφοροι τρόποι επικάλυψης της επιφάνειας της καρδιάς, για να εμποδίζεται το κόλλημα της καρδιάς στο χυτό και για να διευκολύνεται η απομάκρυνση της καρδιάς από το στερεό χυτό.

Μία μέθοδος που χρησιμοποιείται είναι η επικάλυψη της καρδιάς με ένα μίγμα ξηρής άμμου με κυλινδροφόρα μηχανή βαφής. Εναλλακτικά, δύο στρώματα λεπτού χαρτιού αμιάντου τυλίγονται γύρω από την καρδιά. Και στις δύο περιπτώσεις, η καρδιά πρέπει να επιστρέψει σε έναν ξηραντικό κλίβανο, για την στερεοποίηση της άμμου ή για την απομάκρυνση της ελεύθερης υγρασίας από το χαρτί αμιάντου. Μετά από την ξήρανση, συνιστάται η επίστρωση με βαφή ISOMOL 290, για να αποκλειστεί η πιθανότητα αντίδρασης μετάλλου/ καλουπιού στην επικαλυμμένη με άμμο καρδιά που και επίσης για να εξασφαλιστεί πολύ καλή επιφάνεια των παραγόμενων χυτών. Καρδιές φτιαγμένες ολοκληρωτικά από μίγματα άμμου ελαίου ή ξηρής άμμου μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν, αλλά αυτές παγώνουν λιγότερο το τηγμένο μέταλλο από τις επιστρωμένες μεταλλικές καρδιές και τείνουν να παράγουν χυτά με χαμηλότερες μηχανικές ιδιότητες.

Οπές έκχυσης

Στην χύτευση κούφιων ράβδων συνιστάται η χρήση δύο τουλάχιστον οπών έκχυσης, και αυτές πρέπει να είναι διαμετρικά αντίθετες. Σε περίπτωση διαμέτρου 150 mm και μεγαλύτερων κούφιων ράβδων, ή μπιγιέτων, οι οπές έκχυσης πρέπει να αυξηθούν σε τέσσερις.

ΓΕΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

Τα πρώτα κράματα μπρούντζου είχαν ως βάση το χαλκό και ως το κύριο στοιχείο κραματοποίησης τον κασσίτερο. Σήμερα, υπάρχει τόσο μεγάλη ποικιλία μπρούντζων και gunmetals, ώστε, αν και ο χαλκός είναι πάντα το κύριο συστατικό τους και ο κασσίτερος περιλαμβάνεται στη σύστασή τους, περιέχουν και ένα ίσο ή υψηλότερο ποσοστό ψευδαργύρου και μολύβδου.

Οι διαφορετικές συστάσεις του μπρούντζου αναγνωρίζονται συνήθως σε σχέση με πρότυπες προδιαγραφές. Στον Πίνακα που ακολουθεί παρουσιάζονται οι ισχύουσες τυπικές προδιαγραφές που χρησιμοποιούνται στην Μ. Βρετανία. Οι προδιαγραφές που χρησιμοποιούνται σε άλλες χώρες είναι παρόμοιες.

ΙΣΧΥΟΥΣΕΣ ΒΡΕΤΑΝΙΚΕΣ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ (ΧΥΤΑ)

ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

Οι προδιαγραφές των μηχανικών ιδιοτήτων αναφέρονται σε ράβδους δοκιμής, οι οποίες έχουν χυτευτεί σε καλούπια άμμου σε συγκεκριμένο σχήμα, στον ίδιο χρόνο και από το ίδιο τηγμένο μέταλλο όπως και τα χυτά που αντιπροσωπεύουν.

* Το όριο ελαστικότητας 0.2% δίνεται μόνο για πληροφόρηση. Δεν αποτελεί μέρος των προδιαγραφών για τα κράματα αυτά.
** Κράμα G3, το οποίο είναι πλήρως θερμικά κατεργασμένο. Πρέπει να έχει ελάχιστη σκληρότητα 160 HB.
*** 1 hbar = 10 MN/m² = 10 N/mm²

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΤΗΞΗ

Η τήξη του μπρούντζου και των κραμάτων gunmetal μπορεί να γίνει σε χωνί, σε κλίβανο με θέρμανση από αντανάκλαση ή σε ηλεκτρικό κλίβανο.

Τα αέρια με τα οποία ο μπρούντζος μπορεί να έρθει σε επαφή κατά την τήξη είναι το οξυγόνο, το άζωτο, υδρατμοί, υδρογόνο, μονοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του άνθρακα και διοξείδιο του θείου. Το άζωτο δεν αντιδρά με τον μπρούντζο. Το υδρογόνο δεν είναι διαλυτό στον μπρούντζο, όπως στον καθαρό χαλκό, αλλά μπορεί να δημιουργήσει πολλούς πόρους, ειδικά εάν το κράμα ψύχεται με αργό ρυθμό, όπως στη χύτευση σε άμμο.

Το διοξείδιο του άνθρακα γενικά δεν αντιδρά με τον τηγμένο μπρούντζο, αλλά το μονοξείδιο του άνθρακα και το διοξείδιο του θείου μπορεί να αποτελέσουν μικρές πηγές πόρων. Η επίδραση του θείου στις μηχανικές ιδιότητες είναι μικρή.

Μια βασική αιτία δημιουργίας σημαντικού πορώδους κάτω από την επιφάνεια του μετάλλου είναι το φαινόμενο που ονομάζεται αντίδραση «ατμού» (“steam” reaction) . Το υποξείδιο του χαλκού (το οποίο προκύπτει από αντίδραση μεταξύ του χαλκού και της ατμόσφαιρας, ή μεταξύ του χαλκού και των υδρατμών), είναι διαλυτό στο τηγμένο μέταλλο, όπως και το υδρογόνο. Κατά την ψύξη, παράγεται ελεύθερο υδρογόνο, το οποίο μπορεί να αντιδράσει με το υποξείδιο του χαλκού και να σχηματίσει ατμούς χαλκού και νερού («ατμό»). Εάν οι συνθήκες είναι οι κατάλληλες, οι ατμοί αυτοί του νερού μπορεί να παραμείνουν παγιδευμένοι μέσα στο μέταλλο και να σχηματίσουν πόρους σε σημαντικό βαθμό.

Η απομάκρυνση του υδρογόνου από το τηγμένο μέταλλο (με τήξη σε ελεγχόμενες οξειδωτικές συνθήκες) θα εμποδίσει τη δημιουργία πορώδους που οφείλεται στο υδρογόνο που αναπτύσσεται και στην αντίδραση ατμού, αλλά μόνο η απομάκρυνση του οξυγόνου μπορεί να επηρεάσει την αντίδραση ατμού.

Επομένως κατά την τήξη, αρχικά εφαρμόζονται ελεγχόμενες οξειδωτικές συνθήκες για να αποφευχθεί η απορρόφηση του υδρογόνου, και κατόπιν ακολουθεί ισχυρή αποξείδωση λίγο πριν τη χύτευση για να απομακρυνθεί το υποξείδιο του χαλκού που σχηματίζεται. Αυτή είναι η βάση της διεργασίας οξείδωσης-αποξείδωσης, η οποία περιγράφεται παρακάτω.

Η ΔΙΕΡΓΑΣΙΑ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ - ΑΠΟΞΕΙΔΩΣΗΣ

Κατά την τήξη, η δημιουργία οξειδωτικής ατμόσφαιρας εμποδίζει την πρόσληψη υδρογόνου. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση συλλιπάσματος HALCOREX, το οποίο τοποθετείται στην απαιτούμενη αναλογία του 1% ως προς το βάρος του μετάλλου στη βάση του προθερμασμένου χωνιού, πριν από την τροφοδότησή του με το μέταλλο. Κατά την τήξη, αναπτύσσονται οξειδωτικά αέρια, τα οποία σχηματίζουν φυσαλίδες που περνούν μέσα από το μέταλλο. Προς το τέλος της τήξης, λίγο πριν την έκχυση του μετάλλου, το στρώμα του συλλιπάσματος ξαφρίζεται από την επιφάνεια του μετάλλου και το επιπλέον οξυγόνο απομακρύνεται με τη βύθιση DEOXIDISING σωληνακια στο τηγμένο μέταλλο, είτε στο χωνί είτε στον κάδο. Αυτή η μέθοδος κατεργασίας είναι γνωστή ως τεχνική οξείδωσης – αποξείδωσης και αναγνωρίζεται ως η καλύτερη και απλούστερη διαδικασία συλλιπάσματος- απαερίωσης για την πλειοψηφία των κραμάτων μπρούντζου.

ΑΠΑΕΡΙΩΣΗ ΜΕ ΑΖΩΤΟ

Το άζωτο μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά για την απαερίωση κραμάτων χαλκού. Η χρήση του αζώτου παρουσιάζει όμως κάποια μειονεκτήματα, το πιο σπουδαίο από τα οποία είναι η δυσκολία του χειρισμού φιαλών αερίου σε ένα χυτήριο. Μεταλλικές ράβδοι δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ακόμα και οι καλύτεροι μη μεταλλικοί σωλήνες είναι εύθραυστοι. Ακόμη, για να αντιμετωπιστεί η αντίσταση της πτώσης πίεσης σε χωνιά ή κάδους μεγάλου βάθους, χρειάζεται πολύ γρήγορη ροή του αζώτου. Γενικά θεωρείται ότι το άζωτο που διοχετεύεται από φιάλη είναι ξηρό, δεδομένου ότι η πίεση δεν πέφτει κάτω από 20 ατμόσφαιρες. Όμως, προσδιορισμοί της υγρασίας σε άζωτο της αγοράς έχουν δείξει ότι μία γεμάτη φιάλη περιέχει 0.32 mg/ lt άζωτο, ενώ μία φιάλη άδεια κατά τα ¾ περιέχει 2.7 mg/ lt άζωτο. Με άλλα λόγια, 50 lt αζώτου σε μία γεμάτη φιάλη θα περιέχoυν 80 cm³ ατμών νερού σε θερμοκρασία 1100ºC, ενώ σε μία κατά τα ¾ άδεια φιάλη θα περιέχουν 650 cm³ ατμών νερού.

ΑΠΑΕΡΙΩΣΗ ΜΕ ΜΠΡΙΚΕΤΤΕΣ DEGASIT 50

Μια εναλλακτική, πιο βολική μέθοδος απαερίωσης από τη χρήση αζώτου είναι η χρήση του DEGASIT 50, ενός υλικού σε μορφή μπρικέττας, η οποία βυθίζεται στο τηγμένο μέταλλο με κατάλληλη κουτάλα. Η θερμότητα που παράγεται από το μέταλλο προκαλεί μία αντίδραση η οποία δίνει αδρανή αέρια που δεσμεύουν και απομακρύνουν τα αέρια που βρίσκονται διαλυμένα στο τηγμένο μέταλλο. Στο τέλος της διεργασίας, η χρησιμοποιημένη ταμπλέτα απομακρύνεται και πετιέται. Η χρήση του DEGASIT 50 δεν παρουσιάζει καμία από τις δυσκολίες που σχετίζονται με τη χρήση του αζώτου.

ΤΕΧΝΙΚΗ ΤΗΞΗΣ – ΧΥΤΕΥΣΗ ΣΕ ΑΜΜΟ

1. Προθερμαίνεται το χωνί ή ο κλίβανος. 2. Τροφοδοτείται το μέταλλο. Προστίθεται σκόνη HALCOREX 100 ή 160, είτε μαζί με το μέταλλο είτε στα αρχικά στάδια της τήξης, σε αναλογία 1%. 3. Το μέταλλο τήκεται και αποκτά τη θερμοκρασία χύτευσης όσο το δυνατόν γρηγορότερα. Κατά την τήξη, το HALCOREX παράγει οξειδωτικά αέρια τα οποία ενώνονται με το υδρογόνο και το απομακρύνουν από το τηγμένο μέταλλο. Ταυτόχρονα σχηματίζεται ένα οξειδωτικό στρώμα στην επιφάνεια του μετάλλου, το οποίο το προστατεύει από επιπλέον απορρόφηση υδρογόνου. 4. Αμέσως πριν από τη χύτευση, απομακρύνεται το οξυγόνο από το τηγμένο μέταλλο με τη χρήση των ΑΠΟΞΕΙΔΩΤΙΚΩΝ CuP. Χρησιμοποιείται ένα σωληνάκι ανά 50 kg τηγμένου μετάλλου. Σκοπός είναι η εισαγωγή αρκετού φωσφόρου, ώστε να δώσει ελάχιστη περιεκτικότητα σε υπολειμματικό φώσφορο ίση με 0.02% και να εξασφαλιστεί επαρκής απομάκρυνση του οξυγόνου και μέγιστη ρευστότητα. 5. Εάν το υλικό τροφοδότησης περιέχει scrap το οποίο είναι πολύ λιπαρό ή βρώμικο, το τήγμα θα περιέχει μεγαλύτερη ποσότητα υδρογόνου. Επομένως στις περιπτώσεις αυτές, όπως και στην περίπτωση ειδικών χυτών, τα οποία πρέπει να αντέχουν σε σχετικά υψηλή εσωτερική πίεση ή πρέπει να είναι ιδιαίτερα ανθεκτικά και ελεύθερα από πόρους, είναι απαραίτητη επιπλέον απαερίωση. Για το λόγο αυτό, πριν από τη χρήση των ΑΠΟΞΕΙΔΩΤΙΚΩΝ CuP βυθίζονται στο τηγμένο μέταλλο οι μπρικέττες DEGASIT 50. 6. Ελέγχεται η σωστή θερμοκρασίας χύτευσης σύμφωνα με τον πίνακα που ακολουθεί, και το μέταλλο ξαφρίζεται και χυτεύεται χωρίς καθυστέρηση, δίνοντας προσοχή ώστε η σκουριά να μην εισέλθει στην κοιλότητα του καλουπιού. Αποτελεσματικός έλεγχος της σκουριάς μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση του πηκτικού σκουριάς PERLAX 20. 7. Ο τηγμένος μπρούντζος δεν πρέπει ποτέ να αφήνεται στον κλίβανο μέχρις ότου να ετοιμαστούν τα καλούπια. Τα καλούπια πρέπει να έχουν ετοιμαστεί από πριν έτσι ώστε το μέταλλο να διοχετευτεί σε αυτά αμέσως μόλις ολοκληρωθεί η τήξη του και η κατεργασία του με τα συλλιπάσματα.

ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΕΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ ΧΥΤΕΥΣΗΣ

ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΜΕΤΑΛΛΟΥ – ΚΑΛΟΥΠΙΟΥ

Το τηγμένο μέταλλο, το οποίο χυτεύεται σε καλούπια από άμμο εκτίθεται αμέσως σε ατμόσφαιρα ατμού με τον οποίο αντιδρά:

Στις περισσότερες περιπτώσεις το οξείδιο του μετάλλου σχηματίζει μια σκληρή και σχετικά αδιαπέραστη μεμβράνη, η οποία διακόπτει τη συνέχεια της αντίδρασης αρκετά αποτελεσματικά. Στην περίπτωση όμως ορισμένων κραμάτων ή όταν η μεμβράνη του οξειδίου του μετάλλου επηρεάζεται από άλλους παράγοντες (όπως είναι η παρουσία ή η απουσία αποξειδωτικών, προσμίξεων κλπ.), η μεμβράνη δεν μπορεί να προστατεύσει το μέταλλο από παραπέρα αντίδραση με το καλούπι. Επομένως η αντίδραση μετάλλου/ καλουπιού είναι πιο πιθανό να συμβεί σε κράματα τα οποία είναι ανεπαρκώς ή υπερβολικά αποξειδωμένα, ιδιαίτερα όταν χρησιμοποιείται φώσφορος ή μαγνήσιο για την αποξείδωση. Το ίδιο μπορεί να συμβεί και σε κράματα αλουμινίου και χαλκού που περιέχουν μικρές ποσότητες βορίου. Σημαντική αντίδραση παράγεται επίσης σε κράματα χαλκού τα οποία περιέχουν μόλυβδο και πυρίτιο, ιδιαίτερα σε κράματα υψηλής περιεκτικότητας σε μόλυβδο. Ένα λεπτό στρώμα πυριτικού μολύβδου σχηματίζεται στην επιφάνεια του μετάλλου, το οποίο αντιδρά έντονα με την υγρασία. Για το λόγο αυτό η περιεκτικότητα του πυριτίου ρυθμίζεται σε 0.01-0.02% max, εκτός από τις περιπτώσεις όπου αυτό αποτελεί στοιχείο κραματοποίησης σε ορισμένα κράματα ειδικής χρήσης.

Οι υδρατμοί που σχηματίζονται όταν το τηγμένο μέταλλο εισέρχεται στο καλούπι, έχοντας δώσει το οξυγόνο τους για να σχηματιστεί η μεμβράνη οξειδίου του μετάλλου, εκλύουν μια ποσότητα υδρογόνου. Το υδρογόνο αυτό είναι πολύ δραστικό και μπορεί να διεισδύσει στο τηγμένο μέταλλο, εκτός κι εάν το σχηματιζόμενο στρώμα του οξειδίου είναι πολύ ανθεκτικό και προστατευτικό.

Σε κράματα χαλκού που περιέχουν φώσφορο πάνω από κάποιο όριο, η αντίδραση δεν σχηματίζει οξείδιο αλλά συνήθως μία μεμβράνη φωσφορικού άλατος η οποία παραμένει υγρή σε θερμοκρασίες κοντά στο σημείο στερεοποιήσεως του κράματος. Το υγρό αυτό δεν καταστέλλει την αντίδραση. Ομοίως, σε κράματα χαλκού ελεύθερα φωσφόρου που περιέχουν μόλυβδο και πυρίτιο, από την οξείδωση των δύο αυτών στοιχείων στην επιφάνεια επαφής μετάλλου-καλουπιού παράγεται πυριτικός μόλυβδος, ο οποίος έχει την ίδια δράση με το φωσφορικό άλας.

Για gunmetal με ή χωρίς μόλυβδο που περιέχει ψευδάργυρο, η αντίδραση γίνεται με περιεκτικότητα σε φώσφορο 0.03% και πάνω. Συνήθως περιεκτικότητα σε υπολειμματικό φώσφορο από 0.06% έως 0.08% είναι αρκετή για να κατασταλεί η αντίδραση αποτελεσματικά. Γενικά ο βαθμός απορρόφησης αερίου αυξάνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία χύτευσης και αντίστροφα.

ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΑΛΟΥΜΙΝΙΟΥ

Το αλουμίνιο είναι μία συνηθισμένη και πολύ επιβλαβής πρόσμιξη στο μπρούντζο και το gunmetal. Μικρή ποσότητα, ακόμα και 0.01%, είναι αρκετή για να προκαλέσει διαρροή στη χύτευση με χυτόπρεσσα. Αυτό συμβαίνει γιατί το αλουμίνιο οξειδώνεται και σχηματίζει σκληρά λεπτά στρώματα, τα οποία παγιδεύονται μέσα στα στερεοποιημένα χυτά. Επίσης, η παρουσία των λεπτών στρωμάτων οξειδίων παρεμβαίνει στις ιδιότητες τροφοδοσίας.

Όταν το αλουμίνιο βρίσκεται σε περιεκτικότητα μικρότερη από 0.5%, μπορεί εύκολα να απομακρυνθεί με τη χρήση του συλλιπάσματος ALUMINAL. Στις περιπτώσεις όπου το μέταλλο περιέχει πάνω από 0.5% αλουμίνιο, θα πρέπει να αναμιχθεί με μέταλλο που δεν περιέχει προσμίξεις αλουμινίου μέχρι η περιεκτικότητα σε αλουμίνιο να γίνει 0.5%. Διαφορετικά απαιτείται πολύ μεγάλη ποσότητα συλλιπάσματος και σχηματίζεται πολύ μεγάλη ποσότητα σκουριάς.

ΠΡΟΣΘΗΚΗ ΝΙΚΕΛΙΟΥ

Μέρος του κασσίτερου των κραμάτων αυτής της ομάδας μπορεί να αντικατασταθεί με νικέλιο. Με την προσθήκη νικελίου, όχι μόνο γίνεται εξοικονόμηση στο κόστος, αλλά βελτιώνονται και οι μηχανικές ιδιότητες και η αντίσταση στη διάβρωση, χωρίς να επηρεάζεται κανένα από τα χαρακτηριστικά για καλή χύτευση.

Η προσθήκη νικελίου από 1 έως 3.5% σε χυτά μπρούντζου αυξάνει την πυκνότητα, το όριο θραύσης και την ανθεκτικότητα, ειδικά για χυτά με περιεκτικότητα σε κασσίτερο 2% και πάνω. Εκτός από την εκλέπτυνση των κόκκων και την αύξηση της πυκνότητας, το νικέλιο ενισχύει την αντοχή κραμάτων με χαμηλή περιεκτικότητα σε κασσίτερο και βελτιώνει σημαντικά τη συμπεριφορά τους σε υψηλές θερμοκρασίες. Για να αντισταθμιστεί η μικρή μείωση της ρευστότητας του κράματος το οποίο περιέχει νικέλιο, θα πρέπει να γίνει μικρή αύξηση της θερμοκρασίας χύτευσης.

ΡΟΗ ΚΑΙ ΤΡΟΦΟΔΟΤΗΣΗ ΤΟΥ ΜΕΤΑΛΛΟΥ

Όπως ισχύει για τη χύτευση όλων των μετάλλων, ο σωστός σχεδιασμός και η σωστή τοποθέτηση των θυρών εισόδου είναι απαραίτητα. Για τα gunmetal και το τους μπρούντζους, συνιστάται το καναλι του αγωγού ροής και η εισοδος που οδηγεί στο μέταλλο που χυτεύεται να είναι αρκετά συμπαγή, ώστε να μένουν σε υγρή κατάσταση και αφού έχει στερεοποιηθεί το μέταλλο. Με αυτόν τον τρόπο η συρρίκνωση που οφείλεται στην στερεοποίηση μπορεί να αναπληρωθεί με τροφοδότηση από τη μπάρα του αγωγού ροής.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, όπου η τροφοδότηση από τη εισοδο ή τις εισοδους δεν είναι αρκετή, θα πρέπει να τοποθετηθούν κεφαλές τροφοδότησης πάνω ή δίπλα στις μεγάλες διατομές. Αυτές θα διατηρήσουν υγρό το μέταλλο που τροφοδοτείται πολύ περισσότερο χρόνο εάν η επιφάνειά τους καλυφθεί με το τροφοδοτικό υλικό FEEDOL.

ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΚΑΛΟΥΠΙΩΝ ΚΑΙ ΚΑΡΔΙΩΝ ΑΜΜΟΥ

Χρησιμοποιείται μεγάλη ποικιλία μιγμάτων άμμου, τα οποία είναι συνδεδεμένα φυσικά ή συνθετικά. Για την ομάδα αυτή των κραμάτων, όλες σχεδόν οι μέθοδοι σχηματισμού καλουπιών και καρδιών είναι κατάλληλες. Έτσι η Διεργασία του Διοξειδίου του Άνθρακα, οι διεργασίες με καταλύτες της σειράς CARSET, υλικά που έχουν βάση έλαια και ρητίνες και που στερεοποιούνται με αέρα, διεργασίες όπου η στερεοποίηση γίνεται με θέρμανση (hot box) κλπ. μπορούν να χρησιμοποιηθούν με ικανοποιητικά αποτελέσματα.

Για την επικάλυψη των καλουπιών και καρδιών άμμου συνιστάται η βαφή STEELCOTE 270, η οποία έχει ως διαλύτη – φορέα την ισοπροπυλική αλκοόλη. Από τις βαφές με διαλύτη – φορέα το νερό συνιστάται το TOOLCOTE 110, με εξαίρεση τις περιπτώσεις όπου ως συνδετικό υλικό χρησιμοποιείται η υδρύαλος.

ΓΕΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

Οι ορείχαλκοι είναι κράματα χαλκού ψευδαργύρου, στα οποία ο ψευδάργυρος είναι το κύριο στοιχείο κραματοποίησης. Χυτεύονται εύκολα, έχουν πολύ καλή κατεργαστικότητα και καλή αντίσταση στη διάβρωση από τον αέρα και το φρέσκο νερό. Χρησιμοποιούνται ευρέως για την κατασκευή υδραυλικών εξαρτημάτων.

ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ

Οι διαφορετικές συστάσεις του ορείχαλκου αναγνωρίζονται συνήθως σε σχέση με πρότυπες προδιαγραφές. Στον Πίνακα που ακολουθεί παρουσιάζονται οι ισχύουσες τυπικές προδιαγραφές που χρησιμοποιούνται στην Μ. Βρετανία (BS 1400:1985) και οι αντίστοιχες προδιαγραφές κατά ISO 1338-1977(E).

ΠΙΝΑΚΑΣ 1

Οι Βρετανικές προδιαγραφές χρησιμοποιούν ως συντομογραφία το είδος του υλικού, δηλαδή:

SCB sand casting brass (ορείχαλκος χυτός σε άμμο)
DCB diecasting brass ((ορείχαλκος χυτός σε μεταλλικό καλούπι)
DZR dezincification-resistant brass (ορείχαλκος ανθεκτικός στην αποψευδαργύρωση)

Οι αντίστοιχες ονομασίες του Διεθνούς Οργανισμού Προτύπων ISO χρησιμοποιούν πρώτα το βασικό μέταλλο, ακολουθούμενο από τα κύρια στοιχεία κραματοποίησης. Για παράδειγμα, το CuZn33Pb2 είναι ένας ορείχαλκος με μόλυβδο, που περιέχει 33% Zn και 2% Pb.

Οι προδιαγραφές που χρησιμοποιούνται σε άλλες χώρες είναι παρόμοιες (Γερμανικές προδιαγραφές για χυτά ορείχαλκου: DIN 1709:1981).

ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

ΠΙΝΑΚΑΣ 2

Οι μηχανικές ιδιότητες δίνονται μόνο σαν οδηγός.

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΠΡΟΣΘΕΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

Αλουμίνιο

Εκτός και αν προστίθεται για συγκεκριμένο σκοπό, όπως στην χύτευση ορείχαλκου σε μεταλλικό καλούπι, θα πρέπει να απουσιάζει από το κράμα. Βελτιώνει τη ρευστότητα του μετάλλου, η οποία είναι σημαντική στη χύτευση σε μεταλλικό καλούπι, αλλά οξειδώνεται πολύ εύκολα και σχηματίζει φιλμ και εγκλείσεις οξειδίων, τα οποία προκαλούν πορώδες και μείωση της αντοχής στα χυτά κατά τη χύτευση σε καλούπι άμμου.

Σίδηρος

Σε μικρές ποσότητες επιφέρει εκλέπτυνση των κόκκων και αυξάνει την σκληρότητα και το όριο θραύσεως του μετάλλου.

Μόλυβδος

Βελτιώνει την κατεργαστικότητα του μετάλλου. Ο μόλυβδος είναι αδιάλυτος στον ορείχαλκο και βρίσκεται σε αυτόν με τη μορφή σφαιριδίων, τα οποία πρέπει να είναι διασπαρμένα όσο πιο ομοιόμορφα γίνεται. Δεν πρέπει να επιτρέπεται ο διαχωρισμός του.

Μαγγάνιο

Μερικές φορές χρησιμοποιείται ως αναγωγικό, και η επίδρασή του είναι παρόμοια με αυτή του σιδήρου.

Νικέλιο

Βελτιώνει τις μηχανικές ιδιότητες και αυξάνει την αντίσταση στη διάβρωση. Επίσης έχει και μια τάση προς την εκλέπτυνση των κόκκων.

Φώσφορος

Ενώνεται με τον σίδηρο που βρίσκεται στο κράμα, αυξάνοντας τη σκληρότητα. Περιορίζει την ανάπτυξη των κόκκων και βελτιώνει τη ρευστότητα.

Πυρίτιο

Δυσκολεύει τη χύτευση, αλλά βελτιώνει την αντίσταση στη διάβρωση και τη ρευστότητα.

Κασσίτερος

Ανεβάζει το όριο θραύσης και τη σκληρότητα, σε βάρος της ολκιμότητας, και βελτιώνει την αντίσταση στη διάβρωση και τη ρευστότητα.

ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΤΗΞΗΣ ΚΑΙ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑΣ ΟΡΕΙΧΑΛΚΩΝ

Η τάση ατμών του ψευδαργύρου επαρκεί για να εμποδίσει την είσοδο του υδρογόνου στο μέταλλο, επομένως μία ουδέτερη ή αναγωγική ατμόσφαιρα δεν είναι επιβλαβής. Μία οξειδωτική ατμόσφαιρα θα προκαλούσε απώλεια ψευδαργύρου δια της οξείδωσης, γι’ αυτό και πρέπει να αποφεύγεται. Ο ψευδάργυρος μπορεί ακόμα να χαθεί δια της εξαέρωσης, γι’ αυτό και είναι απαραίτητη η κάλυψη της επιφάνειας του μετάλλου με ένα ρευστό συλλίπασμα. Για να αποφευχθεί η απώλεια ψευδαργύρου, το τροφοδοτούμενο μέταλλο πρέπει να τηχθεί όσο το δυνατόν γρηγορότερα και να μην υπερθερμανθεί.

Απομάκρυνση μη επιθυμητών προσμίξεων

Το ALUMINAL είναι ένα συλλίπασμα σε μορφή σκόνης, το οποίο είναι σχεδιασμένο για να απομακρύνει το αλουμίνιο (και το πυρίτιο) από τα κράματα χαλκού. Με τη χρήση του ALUMINAL , μέχρι 0.5% Al μπορεί να απομακρυνθεί από τον ορείχαλκο. Όταν το τροφοδοτούμενο μέταλλο περιέχει μεγαλύτερες ποσότητες αλουμινίου, συνιστάται η ανάμιξή του με υλικό απαλλαγμένο από Al, έτσι ώστε η συνολική περιεκτικότητα σε Al να μειωθεί στο 0.5% ή λιγότερο. Εάν η περιεκτικότητα σε Al είναι γύρω στο 0.5%, το μέταλλο θα πρέπει να τηχθεί κάτω από ένα στρώμα συλλιπάσματος ALUMINAL σε αναλογία 0.5% κατά βάρος. Το ALUMINAL θα προστατεύσει επίσης τον περιεχόμενο στο τηγμένο μέταλλο ψευδάργυρο.

Πριν από την χυτευση, η θερμοκρασία του μετάλλου θα πρέπει να ανυψωθεί σε τιμή λίγο μεγαλύτερη από αυτή που απαιτείται κανονικά. Κατόπιν προστίθεται το ALUMINAL σε ποσοστό 0.5% και αναδεύεται ή βυθίζεται στο μέταλλο, ώστε να εξασφαλιστεί η μέγιστη ανάμιξη, η οποία είναι απαραίτητη για την αποτελεσματική απομάκρυνση του αλουμινίου. Η κατεργασία επαναλαμβάνεται μέχρι η περιεκτικότητα σε Al να μειωθεί στα επιθυμητά επίπεδα. Απομακρύνεται το οξυγόνο από το μέταλλο πριν από την έκχυση.

Όταν το τηγμένο μέταλλο περιέχει 0.4% Al, η ποσότητα Al που απομακρύνει το συλλίπασμα ALUMINAL είναι ίση με 40% περίπου του βάρους του συλλιπάσματος.

Όταν το τηγμένο μέταλλο περιέχει 0.2% Al, η ποσότητα Al που απομακρύνει το συλλίπασμα ALUMINAL είναι ίση με 25% περίπου του βάρους του συλλιπάσματος.

Όταν το τηγμένο μέταλλο περιέχει 0.1% Al, η ποσότητα Al που απομακρύνει το συλλίπασμα ALUMINAL είναι ίση με 20% περίπου του βάρους του συλλιπάσματος.

Όταν το περισσότερο αλουμίνιο έχει απομακρυνθεί, το συλλίπασμα ALUMINAL θα απομακρύνει το πυρίτιο και το μαγγάνιο που περιέχεται στο μέταλλο, αλλά με αργότερο ρυθμό από αυτόν που απομακρύνει το αλουμίνιο.

ΤΗΞΗ ΟΡΕΙΧΑΛΚΩΝ - ΧΥΤΕΥΣΗ ΣΕ ΑΜΜΟ

1. Θερμαίνεται το χωνί ή ο κλίβανος.
2. Τοποθετούνται στον πυθμένα του χωνιού ή του κλιβάνου μπριγκέτες BRASIT 1 σε αναλογία 1 kg BRASIT ανά 100 kg μετάλλου.
3. Τροφοδοτούνται οι χελώνες και το scrap και τήκονται όσο πιο γρήγορα γίνεται, διατηρώντας ένα άθικτο στρώμα τηγμένου συλλιπάσματος. Αντί για τις μπριγκέτες BRASIT 1 μπορεί να χρησιμοποιηθεί η σκόνη BRASIT 49. Αυτή πρέπει να προστεθεί στην ίδια αναλογία με τις μπριγκέτες, μόλις το πρώτο τμήμα του τροφοδοτούμενου μετάλλου πάρει τη μορφή πάστας.
4. Το μέταλλο φέρεται στη θερμοκρασία χυτευσης ενώ αποφεύγεται η υπερθέρμανσή του.
5. Ακριβώς πριν από την έκχυση του μετάλλου στα καλούπια, βυθίζονται σε αυτό τα ΑΠΟΞΕΙΔΩΤΙΚΑ ΣΩΛΗΝΑΚΙΑ CuP με ρυθμό 1 σωληνάκι ανά 50 kg μετάλλου και αφήνονται βυθισμένα στο μέταλλο για λίγα δευτερόλεπτα. (Το εργαλείο με το οποίο βυθίζονται τα ΑΠΟΞΕΙΔΩΤΙΚΑ ΣΩΛΗΝΑΚΙΑ CuP στο μέταλλο πρέπει να έχει προθερμανθεί και να έχει επιστρωθεί με τη βαφή TOOLCOTE 110 για να προστατευθεί το ίδιο, αλλά και να αποφευχθεί η ρύπανση του μετάλλου).
6. Όταν το μέταλλο αποκτήσει τη σωστή θερμοκρασία έκχυσης, μπορεί να προστεθεί το πηκτικό PERLAX 20.

Οι μπριγκέτες BRASIT συνιστάται να χρησιμοποιούνται σε κλιβάνους με θέρμανση από αντανάκλαση (reverberatory), επειδή σε αυτούς τα συλλιπάσματα σε μορφή σκόνης μπορεί να παρασυρθούν από το ρεύμα που δημιουργείται από τους καυστήρες αερίου.

Συνθήκες χύτευσης (χύτευση σε άμμο)

Οι ορείχαλκοι μπορούν εύκολα να χυτευθούν σε καλούπια από ζεόλιθο (green sand) ή σε χημικά συνδεδεμένα καλούπια άμμου. Η παρουσία πολύ μικρών πόρων μπορεί να είναι ένα πρόβλημα, το οποίο συχνά αποκαλύπτεται όταν το χυτό γυαλίζεται. Το πρόβλημα αυτό προκύπτει ιδιαίτερα σε υψηλότερες θερμοκρασίες έκχυσης και μπορεί να αποφευχθεί με την επικάλυψη των καλουπιών και καρδιών με μία βαφή που περιέχει γραφίτη, όπως είναι το STEELCOTE 270.

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΡΟΗΣ, ΕΙΣΟΔΟΥ ΚΑΙ ΤΡΟΦΟΔΟΣΙΑΣ

Η ροή του ορείχαλκου κατά τη χύτευση δεν παρουσιάζει ιδιαίτερο πρόβλημα. Πρέπει να αποφεύγεται η δημιουργία υπερβολικής τύρβης στο καλούπι. Επίσης θα πρέπει να χρησιμοποιούνται μέθοδοι κατάλληλοι για κράματα με μεγάλο θερμοκρασιακό διάστημα πήξεως, με συστήματα χωρίς πίεση ή ελαφρώς υπό πίεση βασισμένα σε αναλογίες τέτοιες όπως 1:4:6 ή 1:4:4. Αυτός ο τύπος συστήματος τροφοδοσίας/ ροής/ εισόδου είναι κατάλληλος για την τροφοδοσία του μετάλλου προς χύτευση, εφόσον το μέταλλο δεν παγώνει στην είσοδο. Με αυτόν τον τρόπο φτιάχνονται διάφορα χυτά, όπως στρόφιγγες, βαλβίδες κλπ., χωρίς καμία συμπληρωματική μορφή τροφοδοσίας.

Προτεινόμενες θερμοκρασίες χύτευσης

ΤΗΞΗ ΟΡΕΙΧΑΛΚΩΝ - ΧΥΤΕΥΣΗ ΣΕ ΜΕΤΑΛΛΙΚΟ ΚΑΛΟΥΠΙ

Οι ορείχαλκοι DCB1 και DCB3 χυτεύονται με την τεχνική του μεταλλικού (μόνιμου) καλουπιού. Τα κράματα αυτά περιέχουν αλουμίνιο, το οποίο οξειδώνεται κατά την τήξη, σχηματίζοντας ένα λεπτό στρώμα οξειδίου που επιβραδύνει την έκχυση. Για το λόγο αυτό, είναι απαραίτητο να γίνεται η τήξη κάτω από ένα ειδικό συλλίπασμα όπως είναι το BRONZAL. Τα συλλιπάσματα BRONZAL περιέχουν χημικά τα οποία διαλύουν την αλουμίνα και την απομακρύνουν από το μέταλλο με επίπλευση. Το στρώμα που σχηματίζεται στην επιφάνεια μπορεί να είναι είτε ξηρή τέφρα είτε ρευστή σκουριά, ανάλογα με τον τύπο του BRONZAL που χρησιμοποιείται. Από την άποψη της αποτελεσματικότητας, η ρευστή σκουριά δρα καλύτερα, αλλά σε μερικές κατεργασίες μπορεί να παρουσιαστούν δυσκολίες στην απομάκρυνσή της. Στον πίνακα που ακολουθεί δίνονται οι τύποι του ALBRAL που υπάρχουν και ο τρόπος εφαρμογής τους.

ΠΙΝΑΚΑΣ 3

Συλλιπάσματα BRONZAL για την απομάκρυνση της αλουμίνας

Για την τήξη ορείχαλκων που χυτεύονται σε μεταλλικό καλούπι:

1. Προθερμαίνεται το χωνί ή ο φούρνος.
2. Τροφοδοτούνται οι χελώνες και το scrap και αρχίζει η τήξη.
3. Όταν μέρος του τροφοδοτούμενου μετάλλου πάρει τη μορφή πάστας, ραντίζεται το συλλίπασμα BRONZAL 3 πάνω από την επιφάνεια του μετάλλου (1kg για 100 kg μετάλλου).
4. Συνεχίζεται η τροφοδότηση του μετάλλου, το οποίο τήκεται κάτω από το προστατευτικό στρώμα όσο πιο γρήγορα γίνεται.
5. Όταν το μέταλλο φτάσει στη θερμοκρασία έκχυσης, προστίθεται μια επιπλέον ποσότητα του BRONZAL 3 (0.5 kg για 100 kg μετάλλου) και με μια διάτρητη κουτάλα βύθισης, το συλλίπασμα βυθίζεται στον πυθμένα του τηγμένου μετάλλου. Κατόπιν, με μια περιστροφική κίνηση της κουτάλας βύθισης, το συλλίπασμα φέρεται σε άμεση επαφή με όλα τα τμήματα του τηγμένου μετάλλου, έτσι ώστε να το καθαρίσει από τα σωματίδια της αλουμίνας.
6. Μετά από 2-3 λεπτά, η κουτάλα βύθισης απομακρύνεται και το τήγμα αφήνεται να ηρεμήσει.
7. Γίνεται αποξείδωση με τα ΑΠΟΞΕΙΔΩΤΙΚΑ ΣΩΛΗΝΑΚΙΑ CuP (ένα σωληνάκι για 50 kg μετάλλου).
8. Όταν το μέταλλο είναι στη σωστή θερμοκρασία (1100ºC), χυτευεται όπως απαιτείται, σπρώχνοντας στο πλάι τη σκουριά της επιφάνειας ώστε να παραμείνει καθαρή η επιφάνεια εργασίας.
9. Από καιρό εις καιρό, αφού έχει προστεθεί φρέσκο μέταλλο, ξαφρίζεται η σκουριά και προστίθεται νέο συλλίπασμα BRONZAL 3, το οποίο αναδεύεται καλά μέσα στο τηγμένο μέταλλο. Ομοίως, τα ΑΠΟΞΕΙΔΩΤΙΚΑ ΣΩΛΗΝΑΚΙΑ CuP πρέπει να βυθίζονται κάπου-κάπου για να διατηρηθεί η μέγιστη ρευστότητα.

Συνιστώμενες θερμοκρασίες χύτευσης

Οι θερμοκρασίες χύτευσης κυμαίνονται από 1150 - 1200ºC και το καλούπι θα πρέπει να φτιαγμένο από ανθεκτικό στη θερμότητα χυτοσίδηρο ή χάλυβα. Ο χρόνος ζωής των καλουπιών κυμαίνεται από 500 έως 50000 ώρες, ανάλογα με την πολυπλοκότητα του χυτού.

Τα καλούπια θα πρέπει να διαθέτουν αυλάκια εξαερισμού για την απομάκρυνση του αέρα καθώς εισέρχεται το μέταλλο και κοιλότητες υπερχείλισης, μέσω των οποίων επιτρέπεται η ροή του μετάλλου.

Τα καλούπια πρέπει να ψεκαστούν με μια βαφή DYCOTE, η οποία έχει σαν βάση το νερό και έχει την εξής δράση:

• Λιπαίνει το καλούπι και διευκολύνει την αποκόλληση του χυτού.
• Ψύχει το μεταλλικό καλούπι.
• Εμποδίζει τη συγκόλληση μεταξύ του χυτού και του καλουπιού.
• Παρέχει μονωτική επικάλυψη , η οποία προάγει τη διατήρηση της ρευστότητας του μετάλλου.

Τα μεταλλικά καλούπια πρέπει να προθερμανθούν στους 350-400ºC πριν από τη χύτευση για να περιοριστεί το θερμικό σοκ και να αποφευχθούν προβλήματα στη ροή του μετάλλου.

ΤΗΞΗ ΟΡΕΙΧΑΛΚΩΝ - ΧΥΤΕΥΣΗ ΣΕ ΧΥΤΟΠΡΕΣΣΑ

Τα κράματα DCB3 και ο πυριτιούχος ορείχαλκος είναι τα κράματα που χυτεύονται πιο συχνά σε χυτόπρεσσα, καθώς έχουν χαμηλά σημεία τήξεως, ελαχιστοποιώντας την φθορά της χυτόπρεσσας. Οι χυτόπρεσσες λειτουργούν σε θερμοκρασία γύρω στους 500ºC, υψηλότερη από τη θερμοκρασία χύτευσης αλουμινίου. Χρειάζονται λιγότερη ψύξη από ότι για το αλουμίνιο, γιατί οι απώλειες θερμότητας είναι μεγαλύτερες στην υψηλότερη θερμοκρασία.

Το πρόβλημα των διαλυμένων αερίων δεν παρουσιάζεται συνήθως στη χύτευση σε μεταλλικό καλούπι, επομένως κατά κανόνα δεν εφαρμόζεται απαερίωση. Το τηγμένο μέταλλο πρέπει όμως να διατηρηθεί καθαρό από οξείδια, σκουριά και εγκλείσεις.