# Savonia-artikkeli: MaTek-hankkeen tutkimus ADI-valuraudan murtumisesta, osa 2

> MaTek-hankkeen vaurioanalyysin tutkimuskohteena selvitettiin syytä, yhteistyössä Yara Oy:n kanssa, tehtaalla kahdelle rikkoutuneelle ADI pallografiittivaluraudasta valmistetulle silmukalle.

## Tutkimuksen tausta ja tavoitteet
MaTek-hankkeen vaurioanalyysissä tutkittiin kahden rikkoutuneen ADI (Austempered Ductile Iron) -pallografiittivaluraudasta valmistetun silmukan vaurioitumista yhteistyössä Yara Oy:n kanssa. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää mahdolliset materiaali- ja valuvirheet, murtumismekanismit sekä murtumien eteneminen.

## Murtopintojen analyysi
Tutkimuksessa tarkasteltiin kappaleiden murtopintoja makrotasolla. Havaintojen perusteella valussa oli ilmennyt epäonnistumisia:
*   Murtopinnoissa havaittiin huomattavia huokosia ja valuvikoja.
*   Osassa murtopintoja esiintyi tummia alueita, mikä viittaa ylimääräiseen grafiittiin. Valuatlaksen mukaan tämä johtuu usein sulan koostumuksen ongelmista, liian matalasta valulämpötilasta tai sulan liian pitkästä seisottamisesta.
*   Murtumien alkupisteet paikallistettiin mikroskooppitutkimuksella kiinnitystapin vastinpinnalle.

## Mikrorakennetutkimus
Mikrorakennetutkimus suoritettiin standardin SFS EN ISO 945-1:2019 mukaisesti 100x suurennoksella. Keskeisiä havaintoja olivat:
*   **Grafiitin palloutuminen:** Palloutumisessa oli vaihtelua; joillakin alueilla palloutumatonta grafiittia oli liikaa, kun taas toisilla alueilla laatu oli hyvä.
*   **Valuviat:** Pyyhkäisyelektronimikroskoopilla havaittiin happirikkaita alueita ja selviä valuvikoja, kuten imuhuokosia.
*   **Matriisirakenne:** Matriisi koostui austeniitin, ferriitin, ausferriitin, perliitin ja bainiitin sekoituksesta. Vaikka tavoitteena oli bainiittinen rakenne, perliitin esiintyminen selittyy hitaammalla jäähtymisellä kappaleen paksuimmissa kohdissa.

## Johtopäätökset ja suositukset
Tutkimuksen perusteella materiaalin laadun tasalaatuisuutta tulisi parantaa. Keskeiset kehityskohteet ovat:
*   **Laadunvalvonta:** Grafiitin palloutumisen tulisi vastata paremmin 90 % laatua VI.
*   **Valun optimointi:** Grafiitin rikastumista mekaanisesti rasitetuilla alueilla (kuten kiinnitystapin lenkissä) tulee vähentää.
*   **Prosessinhallinta:** Huokosten ja valuvikojen määrää on pienennettävä parantamalla valun ja lämpökäsittelyn hallintaa.
*   **Testaus:** Charpy V -iskukokeen käyttöönotto ja selkeiden raja-arvojen sopiminen asiakkaan kanssa on suositeltavaa.
*   **Seosaineet:** Sitkeyttä ja kylmänkestävyyttä iskumaisessa rasituksessa voisi mahdollisesti parantaa lisäämällä nikkelipitoisuutta (0,5 – 1 %).

## Kirjoittajat
Mika Mäkinen, Arvo Tiilikainen, Jussi Asikainen, Savonia-ammattikorkeakoulu

## Lähdeluettelo
*   SFS EN ISO 945-1:2019 Valurautojen mikrorakenne. Osa 1 grafiitin luokittelu visuaalisesti
*   Valuatlas – Rauta, teräs ja metallivalujen valuviat
*   Valuatlas – Valimon aiheuttamat valuviat
*   Anderson, T., Fracture Mechanics, Fundamentals and Applications (3rd edition), 2005
*   ASM International, Failure Analysis and Prevention, ASM Handbook Vol. 11, 2004
*   Uudistettu Miekk-ojan Metallioppi, Simo-Pekka Hannula, Eero Haimi, Veikko Lindroos, 2020