Korkeampi puhtaus ei ole aina parempi: Miksi Silicon Metal 553 on parempi kuin 421 tietyissä valusovelluksissa

Maailmanlaajuisessa valu- ja metallurgisessa kaupassa vallitsee yleinen väärinkäsitys: korkeampi-puhtauspiimetalli= parempi suoratoisto. Monet ulkomaiset ostajat valitsevat oletuksena premium-luokkien, kutenpiimetalli 421(Si suurempi tai yhtä suuri kuin 99,0 %, Fe pienempi tai yhtä suuri kuin 0,4 %, Al pienempi tai yhtä suuri kuin 0,2 %, Ca pienempi tai yhtä suuri kuin 0,1 %) olettaen, että tiukempi epäpuhtauksien hallinta antaa erinomaiset tulokset. Mutta todellisessa-valimotuotannossa-etenkin suuria-volyymiä, yleiskäyttöön tarkoitettuja-valuja ja tiettyjä alumiini-/raudaseosprosesseja varten-vakiolaatuisia{10}}piimetalli 553(Si suurempi tai yhtä suuri kuin 98,5%, Fe pienempi tai yhtä suuri kuin 0,5%, Al pienempi tai yhtä suuri kuin 0,5%, Ca pienempi tai yhtä suuri kuin 0,3%) tarjoaa usein vakaamman valulaadun, paremman prosessin sietokyvyn ja pienemmät kokonaiskustannukset.

Piimetallilaadut määritellään kolmen kriittisen epäpuhtauden enimmäisrajoilla: Fe (rauta), Al (alumiini), Ca (kalsium)-kolme numeroa vastaavat suoraan näitä rajoja (×0,1 %). Alla on kansainvälisten standardien vertailu:

Kriittisten epäpuhtauksien vaikutukset valuun

Rauta (Fe):Muodostaa kovia, hauraita metallien välisiä faaseja (esim. Al₅FeSi) alumiiniseoksiin-voi vähentää venymistä, mutta parantaa kulutuskestävyyttä ja muotin täyttökestävyyttä paksun -profiilin valuissa.
Alumiini (Al):Reagoi typen kanssa muodostaen AlN-sulkeumia, mikä aiheuttaa teräksen haurautta; alumiiniseoksissa se jalostaa rakeita, mutta voi luoda oksidikalvoja, jos sitä valvotaan yli-.
Kalsium (Ca):Vaikuttavin ero-Ca myrkyttää Sr/Na-muuntajat Al-Si-seoksissa, häiritsee ymppäystä pallografiseen rautaan ja muodostaa kuonasulkeumia. Si553:ssa on 3 kertaa suurempi Ca kuin Si421:ssä (0,3 % vs 0,1 %).

2.1 Suuri-volyymi, yleiset alumiinivalut

Silicon 421:n heikkous:

Ultra-alhainen Al (0,2 %) ja Ca (0,1 %) tekevät sulareaktiivisuudesta liian herkän. Pienet lämpötilanvaihtelut tai vähäinen sulamiskontaminaatio aiheuttavat epäjohdonmukaista rakeiden hienostuneisuutta, kutistumishuokoisuutta ja huonoa muotin täyttöä-, mikä johtaa korkeampiin romumääriin massatuotannossa.

Silicon 553:n etu:

Hieman korkeampi Al (0,5 %) toimii luonnollisena rakeiden jauhijana, stabiloi jähmettymistä ja vähentää kuumahalkeilua ohutseinäisissä monimutkaisissa valukappaleissa.
Kohtalainen Ca (0,3 %) ei täysin myrkkyä modifioijia tavallisissa Al-Si-seoksissa-, kun Sr:a on lisätty asianmukaisesti (10–15 % enemmän kuin 421), modifikaatiovaikutus pysyy vakaana, ja 553:n kustannussäästöt ovat paljon suuremmat kuin modifiointiaineen lisäkustannukset.
Parempi sulan juoksevuus ja muotin täyttö: Tasapainotettu epäpuhtausprofiili vähentää pintajännitystä, parantaa monimutkaisten osien onteloiden täyttöä ja vähentää virheitä.

2.2 Harmaarauta ja pallografiittivalurauta

Silicon 421:n heikkous:

Äärimmäisen alhainen Ca (0,1 %) tarjoaa riittämättömät nukleaatiokohdat siirrostuksen aikana. Tämä johtaa ali-inokulaatioon, epätasaiseen grafiittihiutaleiden/pallojen muodostumiseen ja epäyhtenäisiin mekaanisiin ominaisuuksiin (kovuus, vetolujuus) erissä-erityisesti paksuprofiilisissa-rautavaluissa.

Silicon 553:n etu:

Korkeampi Ca (0,3 %) toimii täydentävänä siirrosteena edistäen tasaista grafiitin saostumista ja vähentäen kylmyyttä (valkoraudan muodostumista) paksuissa osissa.
Tasapainotetut Fe/Al-epäpuhtaudet eivät vahingoita grafiitin morfologiaa tavallisissa rautalaaduissa{0}}ne stabiloivat siirrostuksen vaikutusta ja pidentää siirrostuksen haalistumisaikaa, mikä on kriittistä suurille valulinjoille, joilla on pitkät kaatojaksot.
Ei tarvetta ylimääräisille ymppäysaineille: Silicon metalli grade 553:n luonnollinen epäpuhtausprofiili vähentää erikoistuneiden siirrosteiden lisäystä, mikä yksinkertaistaa prosessia ja pienentää kustannuksia.

2.3 Kustannusherkät-ei--kriittiset rakennevalut

Valukappaleissa, joissa pinnan viimeistely ja erittäin -korkeat mekaaniset ominaisuudet eivät ole kriittisiä (esim. rakennuskiinnikkeet, ei--turvalliset autokomponentit), piimetallilaadun 421 huippupuhtaus menee hukkaan:
421-piimetalli maksaa 8–15 % enemmän kuin 553 (tiukempien sulatus- ja puhdistusprosessien vuoksi).
553-piimetalli täyttää kaikki näiden sovellusten suorituskykyvaatimukset-ei mitattavissa olevaa eroa lopullisessa valulaadussa, mutta marginaali on parantunut merkittävästi.

421 Grade Silicon metalli on edelleen oikea valinta vain korkealaatuisiin-tarkkuus{2}}kriittisiin valusovelluksiin, joissa epäpuhtauksien-aiheuttamia vikoja ei voida hyväksyä:
 Erittäin lujat alumiiniseokset (A356, A357 ilmailu- ja autoteollisuuden turvaosiin):Ultra-alhainen Al/Ca estää hauraita AlN-sulkeumia ja varmistaa täydellisen Sr-muokkauksen-kriittisen suuren venymisen ja väsymiskestävyyden kannalta.
 Ultra-ohut-seinävalukappaleet (alle 2 mm tai yhtä suuri, elektroniikkakotelot):Vähäiset epäpuhtaudet estävät oksideja ja varmistavat virheettömän pintakäsittelyn anodisoinnissa/maalauksessa.
 Korkean-puhtauden erikoisteräs- ja superseosvalut:Fe/Al/Ca:n tiukka valvonta vaaditaan ilmailu- ja lääketieteellisten materiaalistandardien täyttämiseksi.