6.4 Placering av gjutkanal och ingjut

Det finns många krav att uppfylla för ett väl fungerande ingjutssystem. Här går vi igenom systemets vanligaste delar och deras placering.

De vanligaste delarna som bygger upp ett ingjutssystem framgår av följande figur. Tratten ersätts ofta med en gjutskål och ofta läggs ett filter in i ingjutssystemet.

Typisk benämning på ingående detaljer i ett gjutsystem.

Vid utformning och dimensionering av ett ingjutssystem måste hänsyn tas till många olika krav. Det ideala ingjutssystemet bör i största möjliga utsträckning uppfylla följande krav:

  • Ge snabb fyllning av formen utan kallflytning eller bildning.
  • Minska eller förhindra turbulens och bildning av slagg.
  • Undvika att smältfronten skadas.
  • Förhindra slagg och sandpartiklar att föras in i formrummet.
  • Förhindra luft- och gasupptagning i smältan.
  • Förhindra att smälta eroderar på form- och kärnväggar.
  • Minska tendenser till sugningar och gynna riktat stelnande.
  • Ge maximalt utbyte och lägsta rensningskostnad.
  • Underlätta avgjutningen.
  • Gynna riktat stelnande för jämnhet av de mekaniska egenskaperna i godset.

Kraven är som synes många och inte alltid förenliga. Dessutom kan de ha större eller mindre betydelse för olika gjutlegeringar.

Att undvika att smältfronten skadas är ett krav som uppmärksammats allt mer under senare tid. För att klara detta krav gäller det att hålla en låg hastighet på den framströmmande smältfronten, speciellt inne i formhåligheten. För hög hastighet bryter sönder oxidhinnan på smältans yta och resulterar i oxidinneslutningar (se följande illustration).

Plask i gjutsystemet bryter smältfronten och kan ge oxidinneslutningar.

Fallhöjden av smältan har stort inflytande på hur mycket oxider det bildas vid nerslagstillfället i botten av nedloppet. Hela smältans lägesenergi omvandlas till rörelseenergi varför man får sambandet mellan hastighet och fallhöjd enligt följande:

Där V är hastigheten i m/s, g är tyngdaccelerationen i m/s2 och H är fallhöjden i m

 

Beroende på hur gjutsystemet utformas är det möjligt att styra eller minimera mängden ny oxid på ytan av smältan. Genom försök av bland annat professor John Campbell så har den kritiska hastigheten, där mer oxider tillförs till smältan, angetts till cirka 0,5 m/s. Den kritiska hastigheten hos den framströmmande smältfronten ligger i storleksordningen på 0,4 m/s för ”tunga” legeringar som järn-, stål- och bronslegeringar. För aluminiumlegeringar är den kritiska hastigheten 0,5 m/s och för magnesiumlegeringar 0,6 m/s. Figuren nedanvisar schematiskt hur det kan se ut vid olika hastigheter hos smältan när den rinner in i formrummet.

Schematisk skiss av hastighetens inverkan på smältans inflöde i formrummet.

 

Gjutkanalens uppgift är att leda smältan ut till inloppen så att smältan kommer in i formrummet så jämnt fördelat som möjligt. Gjutkanalen kan även ha till uppgift att avlägsna slagger och lös sand. Samtidigt får ingen ny oxid bildas i gjutkanalen. Det senare kravet uppfylls om gjutkanalen ”går fullt” under gjutningen med ringa turbulens i smältan.

 

3251