Come selezionare il grado di grafite per le diverse fusioni di metalli

La qualità della superficie, l'accuratezza dimensionale e la continuità produttiva delle barre finite nella produzione di colata continua orizzontale di barre di ottone, rame, zinco e ghisa sferoidale dipendono in gran parte dalcristallizzatore di grafite.

Temperature di fusione e di colata effettive per vari materiali

• Rame (rame puro): punto di fusione 1083 ℃, temperatura effettiva di colata continua 1150–1220 ℃
• Ottone (lega rame-zinco): intervallo di fusione 900–950℃, temperatura effettiva di colata continua 980–1040℃
• Zinco: punto di fusione 420 ℃, temperatura effettiva di colata continua 480–530 ℃
• Ferro duttile: intervallo di fusione 1150–1250℃, temperatura effettiva di colata continua 1280–1350℃

Le differenze di temperatura tra i diversi metalli sono molto grandi. La ghisa duttile ha la temperatura di fusione più alta, esercitando la pressione maggiore sulcristallizzatore di grafiteresistere agli shock termici e all'ossidazione; la fusione di zinco ha la temperatura operativa più bassa.

Metalli diversi richiedono processi di substrato diversi

Diverse condizioni di lavorazione dei metalli non ferrosi richiedono un adattamento specifico del substrato; un singolosubstrato di grafitenon può essere utilizzato per tutti i prodotti:

• Bacchette di zinco: 480–530℃, stampaggio, un'immersione, due cotture, ≥1,75 g/cm³, controlla la porosità, impedisce la penetrazione dello zinco, rivestimento secondo necessità.
• Ottone: 980–1040℃, stampaggio, due immersioni, tre cotture, ≥1,80 g/cm³, impedisce la penetrazione dello zinco, resistente all'usura, con rivestimento in carbonio pirolitico.
• Rame: 1150–1220℃, stampaggio, tre immersioni, quattro cotture, ≥1,85 g/cm³, densità estremamente elevata, impedisce rigorosamente la penetrazione del rame, con rivestimento in carbonio pirolitico.
• Ghisa duttile: 1280–1350℃, immersioni e cotture multiple, substrato ad alta densità, ≥1,85 g/cm³ Resistente allo shock termico e all'ossidazione ad alta temperatura, ma il rivestimento si consuma rapidamente.

Se la matrice non è sufficientemente densa, il metallo fuso può facilmente penetrare nei pori della grafite, provocando l'adesione, la scanalatura e la scheggiatura del materiale. Sulla superficie delle aste compaiono graffi che rendono necessaria una produzione prematura e la sostituzione dello stampo. La semplice ricerca di grafite a basso prezzo può sembrare in grado di ridurre i costi di approvvigionamento, ma in realtà i tempi di inattività, gli scarti e le sostituzioni di manodopera aumentano significativamente i costi complessivi.

La funzione principale dell'impregnazione e della calcinazione è quella di sigillare i pori aperti all'interno della matrice di grafite, migliorando la densità complessiva.

• Una impregnazione e due calcinazioni: Densificazione basica, adatta per applicazioni su barra di zinco a bassa temperatura.
• Due impregnazioni e tre calcinazioni: Densificazione media, adatto per applicazioni su ottone a media temperatura.
• Tre impregnazioni e quattro calcinazioni: alta densificazione, adatta per applicazioni su rame ad alta temperatura e alta penetrazione.

La grafite formata esclusivamente mediante stampaggio primario ha un'elevata porosità, che la rende altamente suscettibile alla penetrazione di rame e zinco fusi nei pori, erodendo e danneggiando la matrice.

Il rivestimento di carbonio pirolitico forma uno strato protettivo denso ed ermetico all'interno della cavità interna del pezzo, isolandolo ulteriormente dalla corrosione del metallo fuso, prevenendo la carburazione del metallo, migliorando la resistenza all'usura della parete interna, estendendo i cicli di produzione continui e riducendo la frequenza di cambio dello stampo.

Nota: il rivestimento in carbonio pirolitico viene applicato solo sulla superficie di lavoro interna; l'adesione tra il rivestimento e il substrato è fondamentale. Se il substrato presenta pori eccessivamente grandi, il rivestimento tende a staccarsi e sfaldarsi. Pertanto, è essenziale densificare il substrato mediante impregnazione e calcinazione prima di applicare il rivestimento CVD. Il materiale del substrato, il processo di impregnazione e calcinazione e il rivestimento in carbonio pirolitico devono funzionare in tandem; eseguendo un solo passaggio non si otterranno le prestazioni desiderate.

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