Sfero demir, dayanıklılığı ve yüksek performans özellikleri ile sanayi sektöründe geniş bir kullanım alanına sahip olan bir alaşımdır. Dokusu içerisindeki grafitleri küresel şekilde olan demir karbon döküm malzemesine Küresel Grafitli Dökme Demir adı verilir ve en yaygın olarak SFERO demir ismi kullanılır. Terminolojide DUCTILE IRON olarak isimlendirilir.Bu metal, özellikle otomotiv, inşaat ve makine sektörlerinde tercih edilmektedir. Sfero demir üretim aşamaları, titizlikle takip edilmesi gereken bir süreçtir ve her adım, ürünün kalitesini doğrudan etkiler.
Sfero Demir (DUCTILE IRON ) Üretim Kademeleri:
Üretim kademeleri basitçe üç ana başlıkta toplanabilir.
- Düşük kükürtlü eriyik dökme demirin elde edilmesi.(Kükürt miktarı tercihen %0.03’ün altında olmalıdır.)
- Ergimiş metalin, belirli aktif metaller ile muameleye tabi tutulması.(Ticari uygulamada genellikle Magnezyum ve Seryum kullanılır.
- Dökümden önce FERROSİLİS ile aşılama yapılır.
Ham pik, KUPOL ocağında (asidik veya bazik astarlı), elektrik fırınında, hava fırınında DUBLEX (iki işlemi bir arada yapmak)yapılarak eritilmelidir.
Düşük kükürt miktarı gerektiğinden bazik astarlı KUPOLDA kükürt miktarı %0.02 ‘den daha az olarak üretilmelidir. Kükürt giderme gerekirse ocak dışında yapılmalıdır. Potada veya sıcak tutma ön deposunda ergimiş metal üzerine soda külü dökülerek veya Azot ile birlikte toz kalsiyum karpit püskürtülerek enjekte etmek suretiyle kükürt giderilir.
Ergimiş ham demirdeki yüksek kükürt miktarı magnezyum ilavesini önemli miktarda arttırır. Çünkü bu element kükürt ile birleşmeye eğilimlidir. Küresel grafitli dökme demir üretimi PROLİKTE Magnezyum veya Magnezyum ile az miktarda Seryum Kombinasyonu ilavesi ile yapılır. İlaveler genellikle bir alaşım halinde yapılır. Küresel grafitin sınırlandığı durumlarda saf magnezyum kullanılır.
Sfero demir, döküm endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bir alaşımdır ve genellikle dökme demir ve çelik yerine kullanılır. Sfero demirin üretimi, özellikle grafit şekli ve yapısının kontrol edilmesiyle dikkatli bir süreçtir.
Sfero demir üretiminin aşamaları genel olarak şu şekilde sıralanabilir:
1. Hammadde Hazırlığı:
- Demir Cevheri ve Hurda: Sfero demir üretiminde genellikle demir cevheri, hurda ve bazen karbon kaynakları (kömür, kok vb.) kullanılır. Hurda, metal geri dönüşümünün önemli bir parçasıdır.
- Ferroalaşımlar ve Elementler: Sfero demir üretimi için kullanılan özel alaşımlar arasında silisyum, manganez, molibden, krom, fosfor ve diğer elementler bulunur. Bu elementlerin katkısı, istenilen mekanik özellikleri elde etmek için gereklidir.
2. Ergitme:
- Fırın Kullanımı: Demir cevheri veya hurda, elektrikli ark ocaklarında veya indirgeme fırınlarında eritilir. Bu aşamada, metalin sıcaklığı yüksek seviyelere çıkarılır ve ham madde sıvı hale gelir.
- Karbonlaştırma: Sfero demir üretiminde, karbon oranı genellikle yüksek olmalıdır. Bu nedenle, ergitme sırasında eklenen karbon (genellikle kok) ile demirin karbon içeriği artırılır.
3. Sferoidizasyon:
- Sferoidizasyon Ajanlarının Eklenmesi: Sfero demir üretiminde en kritik aşama, grafitin sferoid (yuvarlak) şeklinde büyümesini sağlamaktır. Bu, genellikle magnezyum alaşımlarının eklenmesiyle yapılır. Magnezyum, grafit kristallerinin sferoidal yapıda büyümesini teşvik eder.
- Sferoidizasyon Ajanları: Bu işlemde, magnezyum metali veya magnezyum alaşımları (genellikle ferromanyezit veya MgC) karışıma eklenir. Bu, demir içinde yuvarlak (sferoid) grafit partiküllerinin oluşmasına olanak tanır.
4. Karışımın İstediği Özelliklerde Olması İçin Son Düzenlemeler:
- Kimyasal Bileşim Ayarlamaları: Magnezyum eklenmesi ile birlikte, alaşıma daha fazla silisyum, fosfor, kükürt veya diğer elementler eklenerek, sfero demirin istenilen kimyasal bileşimi elde edilir.
- Ergitilen Demirin Karıştırılması: Demir ve diğer elementler tamamen karıştırılır, böylece homojen bir alaşım elde edilir.
5. Döküm:
- Döküm Kalıplarına Dökme: Elde edilen sıvı sfero demir, döküm kalıplarına dökülür. Döküm kalıpları genellikle dökme demir parçaların şekline göre hazırlanır.
- Soğuma ve Katılaşma: Sıvı metal, döküm kalıplarında soğur ve katılaşır. Soğuma süresi, sfero demirin özelliklerini etkileyebilir, bu nedenle kontrollü bir şekilde yapılır.
6. Isıl İşlem ve Son İşlemler:
- Isıl İşlem: Döküm sonrası, sfero demir parçalarına ısıl işlem uygulanarak iç yapıları daha da iyileştirilir. Bu işlem, sfero demirin sertliğini, dayanıklılığını ve diğer mekanik özelliklerini geliştirir.
- Son İşlemler: Döküm sonrası sfero demir parçalar, talaşlı imalat işlemleri (frezeleme, taşlama) gibi işlemlerle son şekline getirilir.
7. Kontrol ve Kalite Testleri:
- Mekanik Testler: Üretilen sfero demir parçaları, genellikle sertlik, çekme dayanımı, akma gerilmesi ve tokluk gibi testlerden geçirilir.
- Kimyasal Testler: Kimyasal bileşenler, istenilen özelliklere ulaşılması için analitik yöntemlerle test edilir.
- Grafit Morfolojisi İncelemesi: Üretilen sfero demirin grafit yapısı (sferoid olup olmadığı) mikroskopik incelemelerle kontrol edilir.
Bu aşamalar, sfero demir üretiminin temel adımlarını oluşturur ve her bir aşama, son üründe elde edilmesi gereken fiziksel ve kimyasal özelliklere göre dikkatlice yönetilir.
Sonuç olarak, sfero demir üretim aşamaları, her biri kritik öneme sahip birkaç adımdan oluşur. Bu aşamalar, yüksek kaliteli ve dayanıklı sfero demir ürünlerinin elde edilmesinde önemli bir rol oynar. Üretim sürecinin her aşaması, istenilen kimyasal bileşim, mekanik özellikler ve grafik yapısını elde etmek için titizlikle yönetilmelidir. Sonuç olarak, doğru üretim aşamaları sayesinde, sfero demir, endüstriyel uygulamalarda güvenle kullanılabilecek özelliklere sahip olur.
