Poznavanje procesa livenja u kalupu od nehrđajućeg čelika 304 i 316 i silicijevog dioksida
U području lijevanja po ulošku, nehrđajući čelik 304 i 316 među najčešće su korištenim austenitnim nehrđajućim čelicima zbog svoje izvrsne otpornosti na koroziju, dobrih mehaničkih svojstava i ukupne troškovne-učinkovitosti. Obično se koriste za proizvodnju složenih-oblikovanih, glatkih-površinskih preciznih odljevaka putem Silica Sol Shell-procesa gradnje unutar lijevanja po ulošku, pronalazeći primjenu u ventilima kemijskih pumpi, strojevima za hranu, medicinskim uređajima i arhitektonskom hardveru.
I. Karakteristike lijevanja nehrđajućeg čelika 304 i 316
Iako su i 304 i 316 poznati po izvrsnoj otpornosti na koroziju, njihove razlike u sastavu izravno utječu na njihovu izvedbu lijevanja i konačnu primjenu.
· Nehrđajući čelik 304: njegov tipični sastav je C manji ili jednak 0,08%, Cr 18-20%, Ni 8-10,5%. To je standard "početnog" nehrđajućeg čelika, koji nudi dobru otpornost na koroziju (na atmosferu, slatku vodu i većinu organskih kiselina) i sposobnost lijevanja. Tijekom lijevanja, njegov temperaturni raspon skrućivanja je relativno širok, što dovodi do tendencije "kašastog skrućivanja", što ga čini sklonim interdendritičnoj poroznosti stezanja. Posljedično, postavlja veće zahtjeve za dizajn procesa.
· Nehrđajući čelik 316: Kao nadogradnja na 304, njegova najvažnija razlika je dodatak 2-3% molibdena (Mo). Ovaj element značajno povećava njegovu otpornost na rupičastu i pukotinsku koroziju u kloridnim sredinama (npr. morska voda, slana voda). Njegov tipični sastav je C manji od ili jednak 0,08%, Cr 16-18%, Ni 10-14%, Mo 2-3%. Dodavanje molibdena blago povećava viskoznost taline i može pogoršati mikrosegregaciju tijekom lijevanja. Međutim, njegova vrhunska otpornost na koroziju čini ga preferiranim izborom za oštra okruženja.
Uobičajeni izazovi u kastingu i protumjere:
1. Oksidacija i uključci troske: Krom u talini čelika lako oksidira stvarajući film Cr₂O3, koji se može zarobiti unutar odljevka kao uključci troske. Protumjere uključuju brzo taljenje, zaštitu argonom i ugradnju učinkovitih hvatača šljake u konstrukciju sustava zatvarača.
2. Sklonost vrućem pucanju: Austenitni nehrđajući čelici imaju slabu toplinsku vodljivost i veliko linearno skupljanje, što ih čini osjetljivima na vruće trganje na spojevima između debelih i tankih dijelova ili na vrućim točkama. To zahtijeva racionalan dizajn zatvaranje i uspona te kontrolirane stope hlađenja za ublažavanje toplinskih naprezanja.
3. Poroznost skupljanja: Zbog širokog temperaturnog raspona skrućivanja, hranjenje je teško. Bitno je pridržavati se načela usmjerenog skrućivanja, korištenjem rashladnih ili izolacijskih uspona za vođenje skrućivanja metala uzastopno od najudaljenijih točaka odljevka prema usponu, osiguravajući otvorene dovodne kanale.
II. Silica Sol Shell-Proces izgradnje: ključ za postizanje preciznih površina
Proces silicijevog sola trenutačno je najčešća metoda-izrade kalupa za proizvodnju visoko{1}}kvalitetnih odljevaka od nehrđajućeg čelika 304/316. Njegova srž leži u izgradnji keramičke ljuske visoke čvrstoće, stabilnosti i točnosti replikacije.
Detaljan tijek procesa:
1. Sastavljanje uzorka:
· Voštani uzorci, identični obliku konačnog dijela, ubrizgavaju se pomoću aluminijskih kalupa.
· Ti se obrasci zatim spajaju na središnji sustav voštanih vrata (čašica za izlijevanje, kanal, vodilice) kako bi se formirao "grozd" ili "stablo" za serijsku proizvodnju.
2. Primarno (lice) žbukanje (najkritičniji korak):
· Silika Sol: koristi se kao vezivo, to je koloidna suspenzija čestica SiO₂ nano-veličine u vodi ili otapalu, poznata po tome što nije-otrovna i ekološki prihvatljiva.
· Vatrostalni materijal: primarni premaz obično koristi vrlo fino cirkonsko brašno (ZrSiO₄) ili aluminijevo brašno (Al₂O₃). Oni nude visoku vatrostalnost, nisko toplinsko širenje i ponavljaju vrlo glatke površine za lijevanje.
· Rad: Grozd se uranja u pripremljenu kašu od silicijskog sol-cirkonskog brašna, osiguravajući potpunu pokrivenost. Nakon ispuštanja viška gnojnice, odmah se izvodi žbukanje. Primarni sloj obično je obložen fino-zrnatim cirkonskim pijeskom ili taljenim silicijevim pijeskom kako bi se ojačao premaz i postigla fina površinska tekstura.
3. Sušenje i stvrdnjavanje:
· Stvrdnjavanje silikasola je fizički proces sušenja. U kontroliranom okruženju (npr. temperatura 23±2 stupnja, vlažnost 40-60%), voda polako i ravnomjerno isparava iz premaza. Kako voda isparava, čestice nano-SiO₂ približavaju se i stvaraju snažne mreže siloksana (Si-O-Si) putem kondenzacije silanolnih skupina (-SiOH), čime se čvrsto vežu vatrostalni agregati. Primarni sloj zahtijeva dovoljno dugo vrijeme sušenja (često nekoliko sati) kako bi se osiguralo temeljito stvrdnjavanje bez pukotina.
4. Rezervno-glupanje kaputa:
· Nakon što je primarni sloj potpuno očvrsnuo, proces uranjanja i žbukanja se ponavlja. Rezervni premazi još uvijek koriste silicij dioksid kao vezivo, ali se prebacuju na isplativije-vatrostalne materijale kao što su mulit ili šamot brašno i pijesak. Veličina zrna pijeska uklj
