Thermal analysis of ductile iron

Abstract

This master's thesis has been made for Metso Foundries Jyvaskyla Inc. Aim for this work was a literary research about thermal analysis and some measurements and test casting to examine invocation of thermal analysis in foundry process. Experimental part of this work was made in Metso's Rautpohja foundry in Jyvaskyla.

In thermal analysis the temperature of a test cup is followed while it cools down. This cooling curve and the first derivative curve can then be used to evaluate reactions that happen under cooling. It is challenging to exploit all information from a measurement.

Measurements and test castings were made to find connections and limits between cooling curves and defects found in test castings. Test castings were tested for defects by normal course of action.

Thermal analysis can be used to get information about cooling of melt in a test cup. To use information got by thermal analysis one needs comparison material and to analyse data and graphics. Results for tests shows that thermal analysis is suitable for liquid temperature based melt control.

Diplomityö on tehty Metso Foundries Jyväskylä Oy:n Rautpohjan valimolle. Työn tavoitteena oli tehdä kirjallisuusselvitys termisestä analyysista sekä samalla tehdä koesarja termisen analyysin hyödyntämiseksi valuprosessissa. Mittaukset ja koekappaleet tehtiin Metson Rautpohjan valimolla Jyväskylässä.

Terminen analyysi on menetelmä, jossa seurataan näytekuppiin kaadetun sulan lämpötilaa sen jäähtyessä. Näin saatavan jäähtymiskäyrän ja sille lasketun ensimmäisen derivaattakäyrän perusteella pystytään arvioimaan jäähtyvässä näytteessä tapahtuvia reaktioita. Mittauksista saatavan informaation hyödyntäminen tuotantokappaleiden valamisessa on haastavaa.

Termisen analyysin hyödyntämiseksi tehtiin mittauksia sekä valettiin koekappaleita, joiden perusteella pyrittiin löytämään yhteys ja raja-arvoja jäähtymiskäyrän muodon sekä kappaleissa havaittavien vikojen välillä. Koekappaleille suoritettiin normaalien tuotantokappaleiden tavoin tarkastuksia mahdollisten vikojen löytämiseksi.

Termisellä analyysilla on mahdollista saada runsaasti tietoa näytekappaleen jähmettymisestä. Mittauksissa saatavan tiedon hyödyntäminen edellyttää vertailuaineistoa sekä tulosten käsittelyä ja kuvaajien tulkintaa. Kokeiden perusteella terminen analyysi soveltuu likviduslämpötilaan perustuvaan sulan vakiointiin.