Støbegods fra Østen Stål
Støbegods fra Østen Stål- & stålkvaliteter 80 % af de mange emner af støbegods fra Østen, som Force Technology har undersøgt og afprøvet, levede ikke op til de stillede krav og kunne ikke anvendes. Force Technology har i de senere år oplevet et stigende antal henvendelser vedrørende støbejern og stålstøbegods fremstillet i lande som blandt andet Kina, Vietnam og Korea. Interessen for at få fremstillet støbegods i disse lande er stærkt stigende, da prisen er lav sammenlignet med leverancer fra eksempelvis europæiske og skandinaviske støberier. Godset er bestilt af og leveret til kunder blandt andet i Danmark. Virksomheden er jævnligt blevet konsulteret, da det leverede støbegods i flere tilfælde ikke har levet op til den forventede / ønskede kvalitet. Den manglende kvalitet har f.eks. vist sig i form af forkert kemisk sammensætning af det bestilte støbegods og for dårlige mekaniske egenskaber hidrørende fra en ikke optimal mikrostruktur i godset. Store geometriske fejl så som manglende godstykkelse, porøsiteter, sugninger, indeslutninger mv. er ligeledes set, og disse fejl har ofte været i et sådant omfang, at de støbte emner måtte kasseres. Sidstnævnte fejltyper går ind under det, vi benævner som ”klassiske” støbefejl, som altid, i et større eller mindre omfang, kan forventes i støbegods. Reducerede mekaniske egenskaber Traditionelt gråt støbejern med flagegrafit anvendes stadig i et vist omfang, men mængden af SGjern, som er støbejern med kuglegrafit, er stigende. Flagegrafitten i det traditionelle, grå støbejern virker som små flade diskontinuiteter i materialet, og derfor er de mekaniske egenskaber (trækstyrke og sejhed) ikke specielt gode sammenlignet med SG jern, 16 Af Henrik Bang, Force Technology hvor grafitten ligger som kugler. Kuglerne i SG jern dannes ved at pode smelten med magnesium umiddelbart inden udstøbning. Dette betyder så, at tidsrummet, fra smelten er podet med magnesium, til denne skal støbes ud, er relativt kort. Går der for lang tid, vil kugleformen gradvist blive mere eller mindre ”eksploderet” og aflang (set i mikroskopet), for til sidst at ende som grafitflager i stedet for kugler. Eksempel herpå er vist på figur 1 og 2 herunder. Bliver podningen ikke udført korrekt, kan der opstå magnesiumslagger i smelten, som efterfølgende kan/vil observeres i materialet som aflange diskontinuiteter, hvilket vil reducere trækstyrken, slagsejheden og udmattelsesstyrken. Magnesiumslagger i materialet er også kendt som ”dross”. fra støberiet har handelsselskabet ofte bestilt store mængder komponenter. Til trods for, at handelsselskabet i visse tilfælde har en repræsentant på støberiet, forekommer det, at de leverede komponenter ikke modsvarer den forventede kvalitet. Fejltyper som manglende godstykkelse, sugninger, mikroporøsiteter, sandindeslutninger, indvendige kanter / forskydninger og en lang række af andre fejl er ikke unormale. Og dette til trods for, at det aktuelle støberi kan eftervise mange års erfaring i at levere til det internationale marked, samt besidder diverse godkendelser. Set med støberiets øjne, så har deres kunde fået en komponent, der ser ud som den, han har ønsket. Handelsselskaber kan komme galt af sted Store svejsereparationer af støbegodset grundet eksempelvis utætheder observeret under trykprøvning forekommer også. Svejsereparationer af stålstøbegods er at betragte som en del af selve fremstillingsprocessen på et stålstøberi. Men svejsereparationer skal udføres efter en godkendt svejseprocedure og ofte med en efterfølgende varmebehandling. Leveres en svejserepareret komponent til en slutkunde vil denne, eller en certificerende myndighed, ofte kræve dokumentation for den udførte reparation. Foreligger der ingen dokumentation, kan komponenten typisk ikke godkendes. Indgår komponenten eksempelvis i et større anlæg, kan dette betyde forsinkelse, dagbøder osv. Sådanne oplevelser reducerer komponentleverandørens troværdighed. Rent støbeteknisk er det praktisk muligt at støbe alle de legeringer, vi kender fra de i industrien anvendte gængse materialer. Visse komponenter til eksempelvis trykbærende anlæg er traditionelt fremstillet i stålstøbegods. Komponenterne sælges ofte til slutkunden af handelsselskaber, der importerer fra støberier. Disse handelsselskaber har også i stigende grad fået øjnene op for, at anvende underleverandører i fjernøsten. FORCE Technology har set talrige eksempler på, at diverse handelsselskaber sender nogle af deres støbte komponenter til støberier i fjernøsten med forespørgsel om, hvorvidt et givet støberi vil være i stand til at fremstille de aktuelle komponenter. Med en positiv tilkendegivelse Svejsereparationer kan give dagbøder STØBERIET nr. 6, 2009 Figur 1: Støbejern hvor grafitten har form som kugler. Figur 2: Støbejern med grafitflager i stedet for "kugler" Fuld dokumentation rækker ikke altid Relativt store emner fremstilles også ofte i stålstøbegods. FORCE Technology har set eksempler på sådanne store emner med en vægt på omkring 10 tons. Disse var blevet leveret af et støberi i Østen med fuld dokumentation for, at varmebehandling samt ikke destruktiv kontrol var udført, og at godset var fundet fejlfrit og i orden. Køberen af godset valgte dog at lave egenkontrol af godset, hvilket afslørede revner i overfladen. Efter bortslibning af revnerne blev der observeret store kaviteter, indeslutninger af sand mv. i Figur 3. SCRATA komparator sæt STØBERIET nr. 6, 2009 mange positioner. For denne kunde udførte vi - baseret på fotos og tegning af støbelayout - en vurdering af mulige årsager til fejlene. Det var vores vurdering, at støbelayoutet ikke var optimalt, hvilket med overvejende sandsynlighed var årsagen til de observerede fejl. Efter støberiets vurdering levede de støbte emner dog fuldt ud op til, hvad man havde forpligtet sig til at levere. Leveringstiden på sådanne store støbte emner kan nemt være f.eks. 5 måneder. Ovenstående emner måtte sandsynligvis kasseres, hvilket utvivlsomt resulterede i en stor projektforsinkelse. Hvordan specificeres støbegods – hvor godt skal det være? Generelt. Der findes ikke et færdigt sæt standarder, der præcist siger, hvilken kvalitet støbejern og stålstøbegods skal leve op til, hvilket i hvert enkelt tilfælde aftales mellem kunde og støberi. Dette vil kort blive beskrevet senere i denne artikel. Problemstillinger som støbelayout, formfremstilling, raffinering af smelten osv. bør man som kunde hos et støberi Figur 4. Praktisk eksempel på anvendelse af komparator. 17 ikke gå dybere ind i. De støbetekniske problematikker bør således løses på baggrund af støberiets erfaringer og ekspertise. Går man som kunde ind i disse problematikker vil man efterfølgende kunne blive holdt ansvarlig for, at et støbt emne ikke blev som forventet og måtte kasseres. Derimod anbefales det at få en god dialog med støberiet om, hvad man ønsker, og hvad støberiet har mulighed for at levere. Man kan jo vælge at gå den sikre vej og specificere, at man ønsker noget ”fejlfrit” gods, men dette er ofte svært at fremstille og dermed kostbart, hvis ikke umuligt at fremstille. Alt efter hvilken komponent, man ønsker at få støbt, kan det ofte være nødvendigt at finde ud af, ved hjælp af styrkeberegninger, hvor komponenten er hårdest belastet og efterfølgende have fokus på dette geometriske område. Ofte kan det være en fordel at få prøvestøbt et eller flere emner og lave destruktiv såvel som ikke destruktiv prøvning af de kritiske områder for at fastlægge, hvorvidt støberiet er i stand til at levere den ønskede kvalitet. Hvordan specificeres overfladens beskaffenhed? Bestiller man et støbt emne, har man altid en eller anden forventning til overfladens beskaffenhed. Som tidligere nævnt, så skal overfladebeskaffenheden aftales med støberiet i hvert enkelt tilfælde. For nogle emner er det ikke af signifikant betydning, hvorvidt overfladen er glat eller ru. For andre komponenter, som eksempelvis skal anvendes til transport af flydende medier, er det mere vigtigt, at overfladerne fremstår glatte og uden kanter mv., som ville kunne forårsage turbulent flow og dermed f.eks. kavitations – eller erosionsskader. Komperatorer til visuel sammenligning Standarden, DS/EN 12454 (”Visuel prøvning af overfladeuregelmæssigheder. Stålsandstøbning”) 18 beskriver, hvorledes overfladeruhed samt diskontinuiteter specificeres og kontrolleres. Standarden foreskriver, at der skal anvendes komparatorer. En komparator er en referenceplade med et aftryk af en given overfladebeskaffenhed og anvendes til visuel sammenligning. Blandt andet har det britiske Casting Development Centre udviklet et sådant sæt, som definerer forskellige niveauer for eksempelvis ikke metalliske indeslutninger på overflader, gasporøsiteter mv. fire forskellige kvalitetsniveauer anvendes. Disse komparatorer går under betegnelsen SCRATA komparatorer. Figur 3 viser et SCRATA komparator sæt. Figur 4 viser et praktisk eksempel på anvendelse. Overfladefejl og revnelignende indikationer. Standarderne DS/EN 1369 (Støbning – Magnetpulverundersøgelse) og DS/EN 1371 (Støbning – Penetrantprøvning) beskriver, hvorledes støbte emner undersøges for de fejltyper, som ovennævnte metoder typisk vil detektere. Prøvningsmetoderne er velkendte fra svejsekontrol, hvor acceptkriteriet normalt er ”ingen lineære indikationer”. På støbte emner vil det mere eller mindre altid være forventeligt at finde indikationer i varierende omfang. Derfor definerer standarderne nogle fejltyper, samt krav til tæthed, størrelse mv. Ligeledes er der i standarderne defineret nogle kvalitetsniveauer. Hvilket kvalitetsniveau, der måtte ønskes for et aktuelt emne, skal aftales med støberiet i hvert enkelt tilfælde. I tabel 5 (i DS/EN 1369) er defineret (med reference til de tidligere beskrevne komparatorer), hvilken overfladebeskaffenhed der påkræves, for at indikationer af en given størrelse kan detekteres. Fejl inde i støbegodset For at detektere mulige fejl inde i selve støbegodset anvendes metoderne ultralyd og radiografi. Standarderne DS/EN 12680-1, 2 + 3 (Støbning – Ultralydsundersøgelse) og DS/EN 12681 (Støbning – Radiografisk prøvning) beskriver, hvorledes støbegods undersøges. Ultralydsundersøgelse: Kriterierne for ”volumetriske diskontinuiteter” er defineret i tabel 1 i DS/EN 12680-1. Tabellen beskriver fem forskellige kvalitetsniveauer og specificerer forskellige fejltyper og fejlstørrelser, samt hvor tæt disse må ligge. Der opereres med en udvendig zone og en midterzone på godset, og kvalitetsniveauerne for disse to zoner kan være forskellige. Som reference bliver der typisk anvendt et 3 til 8 mm fladbundet hul, for at definere størrelser på hulrum. Standarden åbner også mulighed for, at der i områder på godset, hvor dette er hårdt belastet, kan specificeres en bedre kvalitet end i resten af godset. Standarden forudsætter også, at godset har været udsat for en kornforfinende varmebehandling, inden der foretages ultralydsundersøgelse. Mange emner fremstår med en relativ grov struktur efter støbning, hvilket kan bevirke, at det er svært for ultralyden at trænge igennem materialet. Radiografi: Som i de ovenfor nævnte standarder er der i DS/EN 12681 ligeledes defineret fem forskellige kvalitetsniveauer. Hvilket kvalitetsniveau, det aktuelle støbegods skal leve op til, skal også her aftales med støberiet i hvert enkelt tilfælde. Standarden henviser eksempelvis til ASTM-E-446, som er et referenceatlas – i dette tilfælde for stålstøbegods op til 51 mm tykkelse. Yderligere defineres der en række forskellige diskontinuiteter som f. eks revner, gasporøsiteter, sandog slaggeindeslutninger mv. I forbindelse med radiografisk undersøgelse af støbegods skal kvaliteten holdes op mod det referenceatlas, som standarden henviser til, og herudfra kan det så bedømmes, hvorvidt kvaliteten af støbegodset lever op til det specificerede. Styr på materialets mikrostruktur og mekaniske egenskaber (prøveemner). STØBERIET nr. 6, 2009 For stålstøbegods er det den kemiske sammensætning af materialet samt den efterfølgende kornforfinende varmebehandling, der primært afgør de mekaniske egenskaber. For støbejern er det grafittens form, fordeling og størrelse, der afgør, hvorledes de mekaniske egenskaber bliver. For at verificere, hvorvidt det bestilte støbegods lever op til de specificerede egenskaber, er det oplagt at lave relevante tests på et medstøbt prøveemne. Ud fra testresultater kan det så bedømmes, hvorvidt den aktuelle charge lever op til det specificerede. Standarden DS/EN 1559-1 (Støbning – Tekniske leveringsbetingelser, Del 1, Generelt) beskriver de krav, man generelt skal / bør stille til støbegods. Det være STØBERIET nr. 6, 2009 sig både støbejern, støbestål, støbt aluminium, støbt magnesium og støbt zink. For de ovennævnte materialer er der en standard med tillægskrav udover de i DS/EN 1559-1 specificerede. For stålstøbegods er der i standarden DS/EN 1559-2 (tillægskrav til stålstøbegods) angivet nogle retningsliner for størrelsen af medstøbte prøveemner, samt hvor på disse prøveemner aktuelle prøvestykker skal udtages. De mekaniske egenskaber skal leve op til de krav, der er specificeret i produktstandarden, eller til hvad der er aftalt med st øberiet. Yderligere angiver standarden den tilladelige afvigelse i den kemiske sammensætning. DS/EN 1559-3 (tillægskrav til jernstøbegods) refererer til de specifikke standarder for de forskellige typer af støbejern – eksempelvis DS/EN 1563 ( Støbning – støbegods med kuglegrafit (SG-jern)). I DS/EN 1563 er de mekaniske egenskaber specificeret, samt hvorledes medstøbte prøver – afhængig af, om de er støbt selvstændigt eller sammen med det aktuelle emne - skal udformes. Yderligere stiller denne standard krav til formen af grafitkugler i henhold til DS/EN 945-1 (Støbejerns mikrostruktur – Del 1: Grafitklassificering ved hjælp af visuel analyse). Denne standard er en form for ”atlas” over forskellige grafitformer, størrelse og fordeling, som kan forventes i støbejern med flagegrafit samt i støbejern med kuglegrafit. 19
© Copyright 2024