Tiivistysprosessin vaikutus valutilaisen teräksen sitkeydessä
Viinanen, Minna (2015)
2015
Materiaalitekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-06-03
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201505201371
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201505201371
Tiivistelmä
Tässä diplomityössä kehitetään valimon tiivistysprosessia. Tiivistysprosessi on tärkeä osa teräsvaluprosessia, sillä ilman sitä teräkseen jää sulkeumia, jotka aiheuttavat kappaleeseen materiaaliheikkouksia. Työn teoriaosuudessa on käyty läpi valuprosessi ja siihen liittyvät työvaiheet. Työssä on keskitytty hiekkavaluun ja koevalut on kaikki toteutettu hiekkavalumenetelmällä. Valamisen perusteorian lisäksi on perehdytty tarkemmin tiivistysprosessiin ja siihen liittyviin ongelmiin, kuten reoksidaatioon. Tässä työssä on tehty myös useita valukokeita, joiden ideologiaa esitellään tarkemmin tässä työssä.
Pääideana oli saada valutilaisten valukappaleiden sitkeyttä parannettua ja näin ollen pienennettyä kuluja työvaiheiden vähenemisen myötä. Koevaluilla haluttiin selvittää muun muassa alumiinilisäysmäärän maksimi ja minimi, lisäysjärjestyksen ja lämpötilan vaikutus valukappaleisiin, yksittäisten alkuaineiden vaikutusta sitkeyteen sekä mahdollisuutta vaihtaa käytetyt tiivistysaineet (alumiini ja Ca-SiMn) tehokkaammin tiivistävään (titaani) vaihtoehtoon.
Alumiinia käytetään tiivistäjänä yleisesti teräksen tiivistysprosessissa, sillä se on taloudellinen. Alumiinin käytön ongelmana on kuitenkin muun muassa alumiininitridihauraus (AlN-hauraus), joka on valimomaailmassa epätoivottu tapahtuma. AlN-hauraus on yleisesti tiedossa, mutta sitä ei ole pystytty kokonaan estämään. Peiron Oy:n aikaisemmin valetuissa kappaleissa on esiintynyt AlN-haurautta ja yksi osio tässä työssä on tutustua AlN-haurauteen ja löytää ratkaisuja ilmiön välttämiseksi.
Tässä työssä koevalujen murtopinnoilla esiintyi sileitä ja kiiltäviä alueita, jotka lisääntyivät alumiinipitoisuuden kasvaessa. Koevalukappaleet kolmipistetaivutettiin ja murtopintoja tarkasteltiin, lisäksi kappaleista teetettiin vetokokeet. Kaikki koevalukappaleet taivutettiin valutilaisina ja kappaleet murtuivat hauraasti, varsinkin ne joissa alumiinipitoisuus oli keskiarvoa korkeampi. Laskennallisesti alumiinipitoisuus ei vaikuttanut iskusitkeyteen tai murtovenymään, toisin kuin teräksen hiilipitoisuus, joka vaikutti huomattavasti enemmän. Hiilipitoisuuden kasvaessa koevalukappaleissa, myös iskusitkeys- ja murtovenymäarvot huononivat.
Pääideana oli saada valutilaisten valukappaleiden sitkeyttä parannettua ja näin ollen pienennettyä kuluja työvaiheiden vähenemisen myötä. Koevaluilla haluttiin selvittää muun muassa alumiinilisäysmäärän maksimi ja minimi, lisäysjärjestyksen ja lämpötilan vaikutus valukappaleisiin, yksittäisten alkuaineiden vaikutusta sitkeyteen sekä mahdollisuutta vaihtaa käytetyt tiivistysaineet (alumiini ja Ca-SiMn) tehokkaammin tiivistävään (titaani) vaihtoehtoon.
Alumiinia käytetään tiivistäjänä yleisesti teräksen tiivistysprosessissa, sillä se on taloudellinen. Alumiinin käytön ongelmana on kuitenkin muun muassa alumiininitridihauraus (AlN-hauraus), joka on valimomaailmassa epätoivottu tapahtuma. AlN-hauraus on yleisesti tiedossa, mutta sitä ei ole pystytty kokonaan estämään. Peiron Oy:n aikaisemmin valetuissa kappaleissa on esiintynyt AlN-haurautta ja yksi osio tässä työssä on tutustua AlN-haurauteen ja löytää ratkaisuja ilmiön välttämiseksi.
Tässä työssä koevalujen murtopinnoilla esiintyi sileitä ja kiiltäviä alueita, jotka lisääntyivät alumiinipitoisuuden kasvaessa. Koevalukappaleet kolmipistetaivutettiin ja murtopintoja tarkasteltiin, lisäksi kappaleista teetettiin vetokokeet. Kaikki koevalukappaleet taivutettiin valutilaisina ja kappaleet murtuivat hauraasti, varsinkin ne joissa alumiinipitoisuus oli keskiarvoa korkeampi. Laskennallisesti alumiinipitoisuus ei vaikuttanut iskusitkeyteen tai murtovenymään, toisin kuin teräksen hiilipitoisuus, joka vaikutti huomattavasti enemmän. Hiilipitoisuuden kasvaessa koevalukappaleissa, myös iskusitkeys- ja murtovenymäarvot huononivat.