Öntöttvas öntés egy olyan gyártási eljárás, amelynek során az olvadt vasötvözetet – amely 2–4% szenet és 1–3% szilíciumot tartalmaz – egy tipikusan homokból készült formaüregbe öntik, és hagyják megszilárdulni, hogy a komponens közel végleges alakja legyen. A világszerte legelterjedtebb módszer a homoköntés, amely a világszerte gyártott öntöttvas alkatrészek többségét teszi ki, alacsony szerszámköltsége és rugalmassága miatt kisszériás és tömeggyártásban egyaránt. Az eljárást összetett geometriájú, jó megmunkálhatóságú, nagy nyomószilárdságú és kiváló rezgéscsillapító alkatrészek előállítására használják – olyan tulajdonságok, amelyek miatt az öntöttvas a motorblokkok, csőszerelvények, gépalapok és szivattyúházak legjobb anyaga.
Röviden: az öntöttvas öntvény egyesíti az olcsó, könnyen formázható anyagot egy sokoldalú alakítási eljárással, így ez az egyik leggazdaságosabb módja a tartós fém alkatrészek méretarányos előállításának.
A homoköntés továbbra is az öntöttvas gyártás domináns technikája, mivel viszonylag alacsony költséggel képes egyszerű és rendkívül összetett alkatrészgeometriákat is alkalmazni. A folyamat a szakaszok következetes sorrendjét követi.
A minta – általában fából, fémből vagy gyantából – pontosan az utolsó rész alakjában készül, de kissé túlméretezett, hogy figyelembe vegye a hűtés során bekövetkező zsugorodást. A szürkevas jellemzően 1,0-1,2%-kal zsugorodik a megszilárdulás során , és ezt a ráhagyást be kell építeni a minta méreteibe.
Kötőanyaggal (általában bentonit agyaggal vagy gyantával) kevert homokot csomagolják a minta köré, hogy kialakítsák a formaüreget. A belső üregekkel rendelkező alkatrészeknél, mint például a csőszerelvények vagy a motorblokkok, külön homokmagokat készítenek, amelyeket a forma belsejébe helyeznek bezárás előtt.
A vasat kupolókemencében vagy indukciós kemencében olvasztják meg közötti hőmérsékleten 1350 °C és 1450 °C , majd a formába öntjük az áramlási sebesség szabályozására és a turbulencia minimalizálására tervezett kapurendszeren keresztül, ami segít csökkenteni a gáz beszorulását és zárványait.
Az öntvényt hagyják megszilárdulni és lehűlni a formán belül – a hűtési idő a falvastagságtól függ, vékony részek esetén egy óra alatt, nehéz öntvényeknél több óráig tart. Miután lehűlt, a homokformát egy rázásnak nevezett folyamat során letörik.
A kapukat, a felszállókat és a vakut eltávolítják, és a felületet szemcseszórással megtisztítják. Ezután a megmunkálást a kritikus méretekre és az illeszkedő felületekre alkalmazzák, hogy megfeleljenek a végső tűréseknek.
A megfelelő minőség kiválasztása az egyik legfontosabb döntés az öntési projekteknél, mivel a mechanikai tulajdonságok jelentősen eltérnek az egyes öntöttvas típusoktól.
A legszélesebb körben használt minőség, amelyet pelyhes grafitszerkezet jellemez. A szürkevas szakítószilárdsága 150 és 400 MPa között van osztálytól függően, kiváló megmunkálhatósággal és rezgéscsillapítással, így ideális gépalapokhoz és házakhoz.
Pelyhek helyett gömbgrafit csomókat tartalmaz, így lényegesen nagyobb szakítószilárdságot és nyúlást biztosít. A 65-45-12 minőségű gömbgrafitos öntöttvas minimális szakítószilárdsága 65 000 psi (450 MPa) 12%-os nyúlással , így alkalmas nyomócsövekhez, főtengelyekhez és fogaskerekekhez.
Gyors hűtéssel készül, amely elnyomja a grafitképződést, ami kemény, rideg keményfém szerkezetet eredményez. Rendkívüli keménysége (általában 450–650 HB) alkalmassá teszi kopásálló alkalmazásokhoz, például csiszológolyókhoz és hígtrágyaszivattyú-betétekhez, bár nehéz megmunkálni.
| évfolyam | Szakítószilárdság | Tipikus alkalmazás |
|---|---|---|
| Szürkevas osztály 30 | 210 MPa | Gépalapok, konzolok |
| gömbgrafitos öntöttvas 65-45-12 | 450 MPa | Csőidomok, főtengelyek |
| Fehér vas | 200-400 MPa | Viseljen bélést, csiszolóanyagot |
Az öntöttvas öntvény állandó minősége az olvasztási folyamat és a késztermék szabályozásától függ. A jó hírű öntödék a következő ellenőrzések kombinációját alkalmazzák.
Spektrométereket használnak a szén-, szilícium-, mangán- és nyomelemtartalom ellenőrzésére kiöntés előtt. A szén-egyenértékben kifejezett mindössze 0,2%-os eltérés eléggé megváltoztathatja a mechanikai tulajdonságokat ahhoz, hogy a specifikáció meghibásodjon , így a valós idejű olvadékelemzés bevett gyakorlat a minőségre fókuszáló öntödékben.
A gyakori módszerek a következők:
A gyártási alkatrészek mellé öntött mintaszelvényeket a szakítószilárdság, a keménység (általában Brinell-teszttel) és a kritikus komponensek esetében az ütésállóság szempontjából tesztelik – biztosítva, hogy minden tétel megfeleljen a megadott minőségi követelményeknek.
Koordináta mérőgépek (CMM) vagy 3D szkennelés ellenőrzik, hogy a kritikus méretek a tűréshatáron belül esnek-e, jellemzően ±0,5 mm és ± 1,5 mm között az alkatrész méretétől és az öntési módszertől függően olyan szabványok szerint, mint az ISO 8062.
A tipikus hibák megértése segít a vásárlóknak és a mérnököknek korán felismerni a minőségi problémákat, és együttműködni az öntödékkel a kiváltó okok kijavításában.
Az öntödék öntöttvas öntésére való értékelése során a vásárlóknak az áron túl kell tekinteniük, és értékelniük kell a folyamatképességet és a tanúsítást.
A dokumentált folyamatszabályozással rendelkező öntödék általában 5% alatti hulladékarányt jelentenek 10–15% vagy magasabb a szigorú minőségbiztosítási rendszerekkel nem rendelkező létesítményekben – ez a különbség közvetlenül befolyásolja mind a költségeket, mind a szállítási megbízhatóságot.
Az öntöttvas öntés, különösen a homoköntéssel, továbbra is az egyik legköltséghatékonyabb és legsokoldalúbb módszer a tartós fém alkatrészek előállítására az iparágakban. A siker az alkalmazáshoz megfelelő minőség kiválasztásától, az ellenőrzött homoköntési folyamat követésétől és a szigorú minőségellenőrzéstől függ minden szakaszban – az olvadékkémiától a végső méretellenőrzésig. Azok a vevők, akik megértik ezeket az alapokat, jobban fel vannak szerelve az alkatrészek helyes megadására és olyan öntödei partnerek kiválasztására, akik képesek egységes, hibamentes öntvényeket szállítani.
