מה עושה חומר חיסון בברזל מותך
חומר חיסון הוא חומר המוסף לברזל מותך זמן קצר לפני היציקה על מנת לשלוט במבנה ההתמצקות. בברזל אפור, חיסון מקדם היווצרות של גרפיט ומונע היווצרות של מבני קרביד קשיחים ושבירים הידועים כצינה. ללא חיסון, חלקים דקים של יציקה מתקררים במהירות ונוטים ליצור קרבידים, שקשה לעבד אותם ולהפחית את המשיכות. חומר החיסון פועל על ידי אספקת חלקיקי גרעין בהמסה שעליהם יכול לצמוח גרפיט, כך שהברזל מתמצק עם גרפיט עדין ומפוזר באופן שווה במקום פתיתים גסים וקרבידים.
אותו מנגנון משפר ברזל רקיע, כאשר חיסון מגדיל את מספר גושי הגרפיט ומפחית את הסיכון לקרבידים ולגרפיט מפוצץ. בשני המקרים המטרה היא התכה בעלת גרעין היטב שעדיין פעילה כאשר המתכת נכנסת לתבנית.
למה החיסון דועך
לחיסון יש בעיה מעשית רצינית: השפעתו דועכת עם הזמן. חלקיקי הגרעין מתמוססים או הופכים ללא פעילים בזמן שהברזל המותך מוחזק, כך שהאפקט חזק ביותר מיד לאחר ההוספה ונחלש במהלך הדקות הבאות. במפעל יציקה רגיל ההשפעה יכולה להתפוגג בצורה ניכרת תוך 5 עד 10 דקות מהחזקה, ואחרי 20 עד 30 דקות חלק ניכר ממנו עלול להיעלם. אם ההיתוך מוחזק זמן רב מדי לפני המזיגה, היציקה מראה את אותם פגמים כאילו לא הוסף חומר חיסון כלל.
הדהייה מחמירה על ידי טמפרטורת החזקה גבוהה, על ידי מרחק הובלה ארוך מתחנת הטיפול לתבנית ועל ידי תוספות מאוחרות שאין להן זמן להתמוסס כראוי. זו הסיבה שמפעלי היציקה שולטים בקפידה רבה על הזמן שבין החיסון ליציקה, ומדוע פותחו חומרי חיסון ארוכי טווח.
כיצד בריום וסטרונציום מרחיבים את ההשפעה
חומר חיסון ארוך טווח נועד להתנגד לדהייה על ידי הוספת אלמנטים שמאטים את אובדן הגרעין. החשובים שבהם הם בריום וסטרונציום. הבריום מחזק את כוח הגרעין של החלקיקים העשירים בסיליקון ומאט את התמוססותם בהמסה, וזו הסיבה שחומרי חיסון הסיליקון בריום ממשיכים לעבוד לתקופות ארוכות יותר. סטרונציום יעיל במיוחד בהפחתת צינה בחלקים דקים של ברזל אפור ולעיתים קרובות משולב עם בריום בחומרי חיסון מובחרים.
סידן ואלומיניום נמצאים גם בכמויות קטנות ברוב חומרי החיסון המסחריים, שם הם עוזרים לשלוט בתגובה וביצירת גרעינים יעילים. חומר חיסון אופייני לטווח ארוך מכיל 70 עד 75 אחוז סיליקון, 2 עד 6 אחוז בריום, 0.5 עד 2 אחוז סטרונציום, 0.5 עד 2.5 אחוז סידן ו-0.5 עד 2 אחוז אלומיניום, עם האיזון ברזל. חומרי חיסון נושאי עפר נדירים משמשים בברזל רקיע, שבו צריום ולנתנום עוזרים לנטרל אלמנטים שיוריים המפריעים לנודולריזציה.
ציונים, שיעורי תוספת ותרגול יציקה
חומרי חיסון ארוכי טווח מסופקים במספר צורות, כולל גוש, אבקה גרגירית ועדינה, והצורה מותאמת לשיטת ההוספה. בעובש ובחיסון בזרם השתמשו בדרגות עדינות, בעוד שתוספות מצקת משתמשות בדרגות גסות יותר. שיעורי הוספה אופייניים הם 0.1 עד 0.5 אחוז ממשקל הברזל המותך, כאשר הקצב המדויק תלוי בברזל הבסיסי, ברמת הגופרית ובעובי החתך של היציקה.
יעילות חיסון נבדקת בדרך כלל על ידי מדידת עומק צינון בבדיקת טריז ועל ידי בחינת מבנה הגרפיט תחת מיקרוסקופ. מכיוון שהשפעת החיסון תמיד דועכת, הבדיקה חייבת להתבצע על דגימה שנשפכה במקביל ליציקת הייצור. בית יציקה שיוצק תבניות גדולות באיטיות, או שמחזיק ברזל במצקת העברה, מרוויח הכי הרבה מדרגת משחק ארוך. חומרי חיסון מסופקים בהתאם לדרישות הכימיות של מפרט הלקוח, והספק מאשר את תכולת הסיליקון, הבריום, הסטרונציום, הסידן והאלומיניום עבור כל אצווה.
שאלות נפוצות
ש: מהו חומר חיסון ארוך טווח?
חומר חיסון ארוך טווח הוא חומר חיסון המבוסס על סיליקון המכיל בריום, סטרונציום או שניהם, כך שהשפעת גרעיני הגרפיט שלו שורדת זמן רב יותר בברזל מותך מאשר ההשפעה של פרוסיליקון רגיל.
ש: כמה זמן חומר חיסון ארוך טווח נשאר יעיל?
ההשפעה תלויה בטמפרטורת הברזל, רמת הגופרית וזמן ההחזקה. בתנאי יציקה רגילים זה עדיין יכול להיות שימושי 15 עד 30 דקות לאחר ההוספה, בעוד שתוספת פרוסיליקון רגילה עלולה לאבד הרבה מהשפעתה תוך 5 עד 10 דקות.
ש: מה ההבדל בין חיסוני בריום לסטרונציום?
הבריום הוא האלמנט החזק יותר נגד דהייה ומתאים לטמפרטורה גבוהה יותר ולתנאי החזקה ארוכים יותר. סטרונציום טוב במיוחד במניעת התקררות בחלקים דקים ולעיתים קרובות הוא נבחר כאשר גימור פני השטח ויכולת העיבוד חשובים.
ש: כמה חומר חיסון ארוך טווח יש להוסיף?
שיעורים אופייניים הם 0.1 עד 0.5 אחוזים לפי משקל של הברזל המותך. השיעור הנכון נקבע על ידי יציקות ניסיון ועל ידי בדיקת טריז צינה ולא על ידי כלל קבוע אחד.
ש: האם חומר חיסון ארוך טווח יכול להחליף חיסון מאוחר?
זה מפחית את הצורך בתוספת מאוחרת מאוד, אבל שני התרגילים עובדים בצורה הטובה ביותר יחד. דרגת פעולה ארוכה שומרת על גרעין של ההמסה במהלך ההחזקה, ותוספת קטנה מאוחרת או בזרם מחזירה את האפקט רגע לפני שהמתכת נכנסת לתבנית.
