Analiza naprężeń w warstwie wierzchniej odlewów staliwnych

W pracy przedstawiono analizę wyników pomiarów naprężeń na dostarczonych do badań trzech odlewach laboratoryjnych ze staliwa stopowego – ledeburytycznego, które wytworzono według różnych technologii. Odlew pierwszy został wykonany w sposób tradycyjny z wykorzystaniem metody odlewania przez nadlew do formy z masy bentonitowej. W trakcie wytwarzania drugiego odlewu, po zalaniu formy, zastosowano dodatkowo proces wibrowania, którego celem było zminimalizowanie naprężeń odlewniczych. Proces wytwarzania trzeciego odlewu został natomiast poszerzony o dodatkową obróbkę metalurgiczną ciekłego metalu, która polegała na jego odtlenianiu za pomocą CaSi (0,1% wag.), modyfikowaniu przy użyciu modyfikatora złożonego Reseed® (0,1% wag.) i argonowaniu. Do badań wykorzystano metodę pomiaru naprężeń, wykorzystującą tzw. efekt szumów magnetycznych Barkhausena. Stwierdzono, że zastosowanie procesu wibrowania formy bezpośrednio po jej zalaniu, nie przyniosło oczekiwanego rezultatu w postaci obniżenia poziomu naprężeń. Dopiero zastosowanie dodatkowej obróbki wibracyjnej oraz wyżarzania odprężającego na surowych odlewach pierwszym i drugim przyczyniło się do nieznacznego obniżenia naprężeń w ich warstwie wierzchniej. Bardzo korzystne okazało się natomiast zastosowanie dodatkowej obróbki metalurgicznej ciekłego metalu, które przyczyniło się do wyraźnego obniżenia poziomu naprężeń w warstwie wierzchniej odlewu.

Stress measurements were taken on three castings made on the laboratory scale by different technologies from ledeburite alloy steel; the obtained results were subjected to a detailed analysis. The first casting was made by a conventional technique, i.e. by pouring metal through the riser into a bentonite sand mould. In the case of the second casting, the mould pouring process was additionally assisted by vibrations applied in order to reduce to a minimum the stresses formed in the casting. The process of making the third casting included a metallurgical treatment of molten metal, which comprised deoxidation using CaSi (0.1 wt. %), inoculation with a complex Reseed® inoculant (0.1 wt. %) and argon blowing of the melt. Stresses were measured by a magnetic method based on the Barkhausen noise effect. It has been found that mould vibrating immediately after pouring did not yield the expected result of stress level reduction. Only the additional vibration treatment and stress relief annealing conducted on raw castings 1 and 2 slightly reduced the stress level in the surface layer of these castings. On the other hand, very satisfactory results were obtained with the secondary metallurgical treatment of molten metal. This treatment has contributed to a very significant stress reduction in the surface layer of the examined castings.