Valurauta valu on metallin muovausprosessi, jossa sula valurauta kaadetaan muotteihin ja annetaan jähmettyä, jolloin saadaan tietynmuotoisia ja -kokoisia komponentteja. Valurauta, rauta-hiiliseos, jonka hiilipitoisuus on tyypillisesti välillä 2,0 % ja 4,0 % , on laajalti käytetty, koska se on sulassa muodossa erinomainen sulassa muodossa, helppo valaa monimutkaisia geometrioita, korkea kulutuskestävyys ja kustannustehokkuus keskikokoisessa ja suuressa mittakaavassa. Korkea hiilipitoisuus alentaa sulamispistettä, mikä mahdollistaa valun noin lämpötiloissa 1150-1200°C ja edistää mekaanisiin ominaisuuksiin vaikuttavien grafiittirakenteiden muodostumista.
Valurauta ei ole yksittäinen materiaali vaan a seosten perhe , joista jokaisella on ainutlaatuiset ominaisuudet:
Valurautaseosten monipuolisuus tekee valusta sopivan ratkaisun auto-, rakennus-, kone- ja energiasektorille.
Ensimmäinen vaihe valuraudan valussa on kuvion suunnittelu . Kuviot ovat jäljennöksiä lopullisesta komponentista, hieman ylimitoitettuja kutistumisen huomioon ottamiseksi jäähdytyksen aikana. Materiaalit kuvioihin ovat mm puuta, metallia tai muovia , riippuen valutilavuudesta ja tarkkuusvaatimuksista. Monimutkaiset komponentit voivat vaatia sisäosia onttojen osien muodostamiseksi.
Kun kuvio on valmis, a hometta syntyy pakkaamalla hiekkaa, hartsisidottua hiekkaa tai muita muovausmateriaaleja kuvion ympärille. sisään hiekkavalu , muottipesä toistaa loppuosan halutun muodon. On kiinnitettävä huomiota vetokulmat , fileet ja pintakäsittely helpottaa muotin poistamista ja parantaa valulaatua. Porttijärjestelmät Ne on myös suunniteltu tässä vaiheessa säätelemään sulan raudan virtausta ja minimoimaan turbulenssia, varmistaen tasaisen täytön ja vähentäen vikoja, kuten kaasun juuttumista tai kylmäsulkuja.
Oikea muotin valmistelu on ratkaisevan tärkeää mittatarkkuuden, pinnan laadun ja mekaanisten ominaisuuksien saavuttamiseksi. Lisäksi nykyaikaiset valimot käyttävät usein tietokoneavusteista suunnittelua (CAD) ja simulointityökaluja muotin geometrian, portin ja nousuputken sijoittelun optimoimiseksi, mikä parantaa tuottoa ja minimoi romun.
Kun muotti on valmis, seuraava vaihe on valuraudan sulattaminen . Valurauta voidaan sulattaa sisään kupoliuunit, sähköiset induktiouunit tai sähkökaariuunit . Uunin valinta riippuu tuotantomäärästä, energiatehokkuudesta ja seosten säätövaatimuksista. Tyypilliset sulamislämpötilat vaihtelevat 1 150 - 1 200 °C , joka varmistaa riittävän juoksevuuden monimutkaiseen muotin täyttöön.
Sulamisen aikana tarkka ohjaus kemiallinen koostumus on välttämätöntä. Seoselementtejä, kuten pii, mangaani, nikkeli ja kromi lisätään säätämään mekaanisia ominaisuuksia, jähmettymiskäyttäytymistä ja grafiitin muodostumista. Sula altistuu usein kaasunpoisto ja rikinpoisto käsittelyt sulkeumien vähentämiseksi ja huokoisuuden estämiseksi lopullisessa valussa. Nykyaikaisissa valimoissa reaaliaikaiset valvontajärjestelmät varmistavat, että sula säilyttää halutun lämpötilan ja koostumuksen, mikä takaa tasaisen laadun massatuotannossa.
Sulamisen jälkeen sula valurauta kaadetaan varovasti muottiin porttijärjestelmä . Oikea kaataminen on tärkeää välttää turbulenssi, ilman juuttuminen ja epätasainen täyttö , mikä voi aiheuttaa vikoja, kuten kutistuvia onteloita, kylmäsulkuja tai puhallusreikiä. Sula metalli virtaa kanavasta juoksuputkiin ja portteihin täyttäen onkalon vähitellen, jotta lämpö pääsee haihtumaan tasaisesti.
The kaatonopeus ja lämpötilaa ohjataan vakaan nesterintaman ylläpitämiseksi. Nykyaikaiset valimot käyttävät usein automaattisia kaatojärjestelmiä, joissa on tarkka virtauksen säätö turvallisuuden ja toistettavuuden parantamiseksi. Kaataminen suoritetaan tyypillisesti suojavarusteilla ja turvaohjeilla, koska sulan valuraudan korkea lämpötila voi saavuttaa 1200 °C .
Kun muotti on täytetty, valurauta alkaa jähmettyä . Jäähdytysnopeus vaikuttaa merkittävästi mikrorakenne ja mekaaniset ominaisuudet valusta. Hitaampi jäähdytys yleensä edistää karkeiden grafiittihiutaleiden muodostumista harmaavaluraudassa, mikä tehostaa tärinänvaimennusta, kun taas nopeampi jäähdytys voi tuottaa hienoja grafiitti- tai valkorautarakenteita, mikä parantaa kovuutta ja kulutuskestävyyttä.
Nousut tai syöttölaitteita käytetään kompensoimaan kutistumista metallin jähmettyessä. Monimutkaisissa valukappaleissa simulointiohjelmistoa käytetään usein ennustamaan jäähdytyskuvioita, tunnistamaan kuumia kohtia ja optimoimaan nousuputkien sijoittelua huokoisuuden ja rakenteellisten virheiden estämiseksi. Tasainen jäähdytys varmistaa tasaiset mekaaniset ominaisuudet koko komponentissa ja vähentää sisäisiä jännityksiä, jotka voivat johtaa halkeiluihin.
Kiinteytymisen jälkeen muotti rikotaan prosessissa ns shakeout , ja valu on erotettu. Hiekka, ytimet ja muut muottimateriaalit poistetaan. Kaikki ylimääräinen metalli kiskoista, porteista tai nousuputkista leikataan pois ja valukappale puhdistetaan esim. suihkupuhdistus, hionta tai kemiallinen puhdistus .
Lopuksi valut suoritetaan usein koneistus, lämpökäsittely tai pintakäsittely Tarkkojen mittojen, toleranssien ja pinnan laadun saavuttamiseksi. Tämä vaihe on tärkeä toiminnallisille komponenteille, jotka vaativat suurta mittatarkkuutta, kuten moottorilohkot, koneenosat tai pumppupesät.
Seuraavassa taulukossa on yhteenveto eri valurautatyypeistä ja niiden ominaisuuksista:
| Valurautatyyppi | Grafiitti muoto | Tärkeimmät ominaisuudet | Tyypilliset sovellukset |
|---|---|---|---|
| Harmaa valurauta | Flake | Hyvä vaimennus, työstettävä, kohtalainen lujuus | Moottorilohkot, koneiden alustat, putket |
| Pallorautaa | Pallomainen | Korkea vetolujuus, sitkeä, iskunkestävä | Paineputket, autojen komponentit |
| Valkoinen valurauta | Kovametalli/kova | Erittäin kova, kulutusta kestävä, hauras | Vuoraukset, hiomapallot, kulutusta kestävät pinnat |
| Muokattava valurauta | Lämpökäsitelty | Parempi sitkeys ja sitkeys | Liittimet, laitteistot, kiinnikkeet |
Kysymys 1: Miksi valurautaa suositaan teräksen sijaan joissakin komponenteissa?
A1: Valurauta tarjoaa erinomaisen tärinänvaimennuksen, kulutuskestävyyden ja alhaisemmat kustannukset suurille tai monimutkaisille osille, mikä tekee siitä ihanteellisen, kun nämä ominaisuudet ovat etusijalla.
Q2: Mitkä ovat yleiset viat valurautavalussa?
A2: Vikoja ovat kutistumisontelot, huokoisuus, kylmäsulkeutumiset ja halkeamat. Oikea portti, nousuputken suunnittelu ja jäähdytyksen ohjaus auttavat minimoimaan nämä ongelmat.
Q3: Voidaanko valurautaa käyttää ohutseinäisille komponenteille?
A3: Kyllä, mutta jäähdytysnopeuden ja muotin suunnittelun huolellinen valvonta vaaditaan, koska valurauta on hauraampaa kuin teräs.
Q4: Mitkä teollisuudenalat ovat vahvasti riippuvaisia valuraudan valusta?
A4: Autot, raskaat koneet, rakennuskoneet, pumppujen ja venttiilien valmistus sekä energiateollisuus.
