Kuumarepeämien hallinta teräksestä valetuissa palloventtiilirungoissa
Nokia, Vesa (2013)
2013
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023110228422
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023110228422
Tiivistelmä
Työn tilaaja Keycast Oy:n Raahen teräsvalimo on erikoistunut vaativiin teräsvaloksiin ja materiaaleihin. Yksi valimon haasteellisimmista tuotteista on ollut palloventtiilin runko, jossa on toistuvasti esiintynyt kuumarepeämänä tunnettua valuvikaa. Opinnäytetyön tavoitteena oli kartoittaa syyt kuuma-repeämien syntymiselle ja löytää keinot niiden poistamiseksi valoksista.
Työssä perehdyttiin valimon tuotantoprosessiin, menetelmäsuunnitteluun, tuotteen valmistushistoriaan ja valuvioista koottuun aineistoon. Havaintojen perusteella etsittiin ratkaisuja repeämien poistamiseksi alan kirjallisuudesta, internetistä sekä haastattelemalla valimon henkilökuntaa ja ulkopuolisia asiantuntijoita. Kerätyn tiedon perusteella tehtiin palloventtiilin rungon valu-suunnitelmaan muutoksia, jotka varmennettiin simuloimalla ennen varsinaisia koevaluja.
Selvityksessä todettiin, että syy kuumarepeämän syntymiselle on teräksen altistuminen jähmettymisvaiheessa liian suurelle vetojännitykselle, jolloin muodostuu raerajoja pitkin etenevä repeämä. Valusuunnitelman muutoksilla ja muottiteknisten ratkaisujen avulla onnistuttiin poistamaan kuumarepeämät kappaleesta ja pääsemään työlle asetettuihin tavoitteisiin. Soveltamalla opinnäytetyössä käytettyjä työmenetelmiä ja suunnitteluperiaatteita saavutettiin hyviä tuloksia myös muiden kuumarepeämistä kärsineiden kappaleiden valmistuksessa. This Bachelor's thesis was commissioned by Keycast Oy Raahe steel foundry which is specialized in high demand castings and materials. One of the most challenging product has been a steel casted ball valve body because of its repeating problems of hot tearing. The aim of the thesis was to determine the reasons of hot tearing defects and find out solutions how to remove those defects from ball valve castings.
The production process and the history of product defects were inspected in the thesis. The typical cases of hot tearing defects were detected by studying the previously casted products at Keycast foundry. Also, the literature, Internet articles and information collected by foundry personnel were used to clarify reasons why hot tears had been appeared. Several solutions were found. Methods were tested by simulations before casting new prototypes.
The result of the thesis was that a hot tear is often located at the hot spot where contraction strains are affecting the grain boundaries that are still wetted by the liquid metal. The reasons how, why and where the hot tearing defect can occur were found. Also, the actions to remove these defects from steel castings were defined by the methods of casting design and mould mechanics. Good results were achieved by using the methods found in this thesis also to other castings suffering from the same kind of defects.
Työssä perehdyttiin valimon tuotantoprosessiin, menetelmäsuunnitteluun, tuotteen valmistushistoriaan ja valuvioista koottuun aineistoon. Havaintojen perusteella etsittiin ratkaisuja repeämien poistamiseksi alan kirjallisuudesta, internetistä sekä haastattelemalla valimon henkilökuntaa ja ulkopuolisia asiantuntijoita. Kerätyn tiedon perusteella tehtiin palloventtiilin rungon valu-suunnitelmaan muutoksia, jotka varmennettiin simuloimalla ennen varsinaisia koevaluja.
Selvityksessä todettiin, että syy kuumarepeämän syntymiselle on teräksen altistuminen jähmettymisvaiheessa liian suurelle vetojännitykselle, jolloin muodostuu raerajoja pitkin etenevä repeämä. Valusuunnitelman muutoksilla ja muottiteknisten ratkaisujen avulla onnistuttiin poistamaan kuumarepeämät kappaleesta ja pääsemään työlle asetettuihin tavoitteisiin. Soveltamalla opinnäytetyössä käytettyjä työmenetelmiä ja suunnitteluperiaatteita saavutettiin hyviä tuloksia myös muiden kuumarepeämistä kärsineiden kappaleiden valmistuksessa.
The production process and the history of product defects were inspected in the thesis. The typical cases of hot tearing defects were detected by studying the previously casted products at Keycast foundry. Also, the literature, Internet articles and information collected by foundry personnel were used to clarify reasons why hot tears had been appeared. Several solutions were found. Methods were tested by simulations before casting new prototypes.
The result of the thesis was that a hot tear is often located at the hot spot where contraction strains are affecting the grain boundaries that are still wetted by the liquid metal. The reasons how, why and where the hot tearing defect can occur were found. Also, the actions to remove these defects from steel castings were defined by the methods of casting design and mould mechanics. Good results were achieved by using the methods found in this thesis also to other castings suffering from the same kind of defects.