Analiza težav pri obdelavi sive litine

---

Za reševanje težav pri obdelavi litja sivega železa v podjetju so bile sestavine in lastnosti livarskih prašičev in ulitkov analizirane z optičnim mikroskopom, skenirnim elektronskim mikroskopom, trdoto po Brinellu, trdoto po mikro Vickersu in spektrom. Rezultati kažejo, da je bila vsebnost S in P 26# surovega železa nad visoko, vsebnost Si 22# surovega železa je nizka, zato kemične sestave ne izpolnjujejo meril. Ogljikov ekvivalent ulitkov je 4.36%, kar pripada ulitkom z visoko vsebnostjo ogljika. Razmerje Si in C je 0.46, kar je na spodnji strani. Vsebnost Si in Mn pri litju je nizka, poleg tega pa je visoka vsebnost Cr, kar zadostuje za nastanek hlajenja, v več ulitkih je element V. mikrostruktura ulitka je feritna, biserna, grafitna in karbidna. Nekateri deli karbida vsebujejo Cr, V in druge mikrolegirajoče elemente, mikro trdota pa je več kot 1 HV, kar je glavni vzrok za težko obdelavo. Zato za izboljšanje zmogljivosti obdelave vsebina V in Cr ne sme presegati standarda. Drugič, vsebnost Si je treba povečati in najprej se je treba odločiti za dodajanje inokulacije. Za zahtevne ulitke lahko karbid razgradimo z grafitnim žarjenjem.

Beli vogali tankostenskih ulitkov iz sivega železa so pogoste napake ulitkov [1-4]. Na splošno imajo majhne ulitke tanke stene in so odlite v zelenem pesku. Čeprav je kemična sestava staljenega železa kvalificirana, so zaradi vpliva debeline stene ulitka in toplotne prevodnosti ulitka debeli in tanki deli iste litine. Tako znotraj kot zunaj imata lahko drugačno organizacijo. Zlasti vogali ulitkov so nagnjeni k belim ustjem, kar povzroča težave pri strojni obdelavi, kar povzroči tako imenovani "trdi material". Večina delov iz trdega materiala iz sive litine se nahaja v delu hrapavega dela. Kot so: robovi in ​​vogali, utori, izbočene površine, površine itd. Trdota materiala je v veliki meri povezana s težnjo belih ust. Ta članek, namenjen težavnim strojnim težavam pri dejanski proizvodnji ulitkov določenega podjetja, izvaja sistematično študijo, analizira vzroke za "trde materiale" in predlaga ustrezne rešitve.

1 Eksperimentalni materiali in metode

Litoželezno železo 22#, 26# in strojno litje številka 0# smo vzorčili na mestu. Opravljeno je bilo vzorčenje z rezanjem žice, opazovanje optičnega tkiva in skenirnega tkiva. Kemikalija na litem železu in ulitkih
Preskus sestave za izključitev vpliva elementov v sledovih na učinkovitost obdelave ulitkov. Odlitki so bili vzorčeni za metalografsko opazovanje v optičnih in skenirnih mikroskopih ZEISS, za testiranje trdote so bili uporabljeni digitalni merilnik trdote po Brinellu HBS-3000 in merilnik mikro trdote HTM-1000TM. Kemična sestava surovega železa in ulitkov je prikazana v tabeli 1.

C	Si	Mn	P	S	W	Te	Bi	Cr	V	Ce	B	Mo
0 # 3.73	1.75	0.17	0.15	0.12	≤0.01		5		5	0.11	0.027	0.01	0.004	4	≤0.01
22 # 4.08	1.86	0.055	0.07	0.02	≤0.01		5		5	≤0.010	≤0.010	0.01	0.002	2	≤0.01
26 # 3.38	2.51	0.17	0.45	0.095	≤0.01		5		5	0.023	0.044	0.01	0.008	9	≤0.01

2.1 Analiza kemijske sestave

Ko ogljik iz sive litine obstaja v obliki karbidov, se poveča nagnjenost k beljenju, kar otežuje obdelavo in povzroča tako imenovani problem "trdega materiala". Zato bi morala siva litina čim bolj zmanjšati beljenje, tako da ogljik obstaja v obliki grafita. Različni elementi imajo različne učinke na proces grafitizacije in nekateri pospešujoči kamni
Nekatera črnila upočasnijo grafitizacijo. Na splošno lahko večina elementov, ki lahko oslabijo vezno silo med atomi železa in ogljika ter povečajo sposobnost samo-difuzije atomov železa, spodbudi grafitizacijo litega železa; v nasprotnem primeru bo to oviralo grafitizacijo litega železa, to je povečalo težnjo belih ust. . Za testiranje litega železa
Kakovost surovega železa in odprava vpliva elementov v sledovih na beljenje ulitkov. Preizkusili smo pet elementov in skupne belilne elemente surovin in ulitkov. Vsak vzorec je bil preizkušen na 13 elementov. Skupaj je bilo testiranih 39 serij surovega železa in ulitkov. Kemična sestava je prikazana v tabeli 1.

Kitajski standard iz litega železa (GB/T 718-2005) [5], v standardu je vsebnost Si 22# surovega železa 2.00% ~ 2.40%, vsebnost Si 26# surovega železa pa 2.40% ~ 2.80%. V skladu s tabelo 2 je preskus železovega železa 22# in 26# pokazal, da je vsebnost Si v 22# surovem železu 1.86, kar ne ustreza spodnji meji standarda.
Izpolnjuje standard, nizka pa je tudi vsebnost Mn. 26# vsebnost surovega železa P in S je previsoka, vsebnost P doseže raven 5, vsebnost S presega standard in vsebuje določeno količino Cr. Preskusna sestava ulitka 0# kaže, da je samo vsebnost Cr belilnih elementov dosegla belilno težnjo, vsebnost drugih elementov v sledovih pa ni dosegla minimalne vsebnosti, ki povzroča beljenje, zato je vpliv zanemarljiv. V primerjavi z izbiro petih elementov v "priročniku za litje" [6] je mogoče videti, da je vsebnost ogljika v ulitkih v tej študiji razmeroma visoka, vsebnost Si relativno nizka in vsebnost Mn relativno nizka .

2.2 Preskus trdote

V HBS-3000 digitalnem prikazovalniku trdote Brinell trdote je preskus 1875 N, premer indenterja 2.5 mm, trdota 5 preskusov pa je prikazana v tabeli 2. Na digitalnem merilniku trdote bele površine na optični fotografiji je bil označen z mikro trdoto. Rezultati so prikazani v tabeli 3. Čeprav je povprečna makroskopska trdota matriksa zelo nizka, je le Brinellova trdota približno 145 HB, trdota njenega lokalnega območja je zelo visoka in dosega trdoto po Vickersu približno 1 000 HV . Manjša kot je jama, večja je trdota. Po literaturi je trdota fosforjeve evtektike 500 ~ 700 HV, ledeburita ≤ 800 HV in karbida> 900 HV.

Zato rezultati analize trdote kažejo, da je belo območje trd in krhek cementit karbid, ki v osnovi izključuje fosforjevo evtektiko, ki je glavni razlog za trd material. Za natančno določitev sestave tega karbida je potrebna analiza energetskega spektra.

2.3 Analiza energetskega spektra

Delno povečanje optičnega belega območja je prikazano na sliki 2 in sliki 3. Zanj je značilna porazdelitev vdolbinic v matriki in značilnost evtektike. Zato energetska analiza tega območja kaže, da so elementi v vdolbini dela območja Fe, P in C element, zato se ocenjuje kot Fe3 (C, P), P element je shranjen
Segregacija. Element P v vdolbini je višji, ni evtektični produkt, ampak luknja, ki nastane s končnim strjevanjem in krčenjem. Slika 4 Rezultati analize energetskega spektra kažejo, da poleg elementov Fe, P in C belo območje vsebuje Cr in V, ki tvorijo zlitine karbide, ki sta vse trša.
Vzemite rezanje.

2.4 Analiza organizacije

Optična fotografija prikazuje metalografsko strukturo ulitka, narejeno z jedkanjem s 4% alkoholom dušikove kisline, kot je prikazano na sliki 5. Med njimi sta a, b, c in d jedrna struktura ulitka in e, f, g in h sta robna struktura ulitka. a, b, c, d in e, f, g, h ustrezajo 50, 100, 200 in 1,000 -kratnim fotografijam tkiva. Skenirana fotografija tkiva je prikazana na sliki 6, puščica pa kaže na belo območje na ustrezni fotografiji optičnega tkiva, ki je karbidna. Območja belih blokov so karbidi, kosmiči so grafitni, siva območja pa perlit. Vidimo, da je metalografska struktura feritna + biserna + grafitna + karbidna, brez koščic. Belina robov je očitno resnejša od srčne. V primerjavi z GB/T7216-2009 je razvidno, da je [7] srčno tkivo začetno
Surovi grafit F v obliki zvezde ima dolžino približno 150 μm in širino približno 5 μm. To tvori visoko stopljeno ogljikovo staljeno železo v razmeroma velikih pogojih podhladitve. Robna plast je droben kodrasti grafit, zbran v krizantemi podobni distribuciji grafita tipa B. Dolžina je približno 100 μm, širina pa 3 μm. Določite število karbidov
Količina karbida v srčnem tkivu je približno 5%in doseže raven 3. Količina karbidov v robnem tkivu je približno 10%, doseže raven 4. Ko je ogljik v obliki grafita, ga lahko uporabimo za mazanje med strojno obdelavo, rezanje pa je enostavno. Kadar ogljik obstaja v obliki karbida (Fe3C), ker je cement Fe3C trd in krhek, je obdelava težka, še posebej, če vsebuje druge legirajoče elemente (na primer Cr), legirani cementit ((Fe, M) 3C) Ta spojina je težje in težje rezati, pri strojni obdelavi pa nastane problem tako imenovanega "trdega materiala" [8]. Zato je v postopku ulivanja delov iz sivega železa potrebno zmanjšati količino ogljika, da se izognemo pojavu karbidov, in po potrebi sprejeti nekatere ukrepe za spodbujanje grafitiranja ogljika.

3 Analiza in razprava

Glavni dejavniki, ki vplivajo na strojno obdelavo ulitkov, so kemična sestava litega železa in hitrost ohlajanja strjevanja. Vsebnost ogljika in silicija v kemični sestavi litega železa sta dva najpomembnejša kontrolna dejavnika. Hitrost hlajenja ulitka je v glavnem odvisna od debeline stene ulitka. Kadar je vsebnost ogljika in silicija v litem železu konstantna, tanjša je stena za litje, večja je nagnjenost litoželeza k beljenju. Ko je debelina stene ulitka konstantna, večja je skupna vsebnost ogljika in silicija v litem železu, bolj temeljita je stopnja grafitiranja litega železa.

Ogljikov ekvivalent ulivanja v tej študiji je 4.36%, kar je litje z visoko vsebnostjo ogljika; razmerje Si/C je 0.46, kar je nizko. S povečanjem ogljikovega ekvivalenta so grafitni kosmiči debelejši, število se poveča, trdnost in trdota pa se zmanjšata. Povečanje Si/C lahko zmanjša nagnjenost k pojavu belih ust.

Pri proizvodnji sive litine je treba upoštevati tudi vpliv pregrevanja in učinek brejosti. Z zvišanjem temperature staljenega železa v določenem območju se lahko grafit izboljša, struktura matrice postane bolj fina, natezna trdnost se poveča in trdota se zmanjša. Treba je celovito pretehtati sestavo naboja, opremo za taljenje in energetske dejavnike kemijske sestave. Inokulacijska obdelava je dodajanje inokulanta v staljeno železo, da se spremeni metalurško stanje staljenega železa, preden staljeno železo vstopi v vlivno votlino, in za povečanje ne-spontanega jedra je grafitno oplemenitenje. S tem se izboljša mikrostruktura in delovanje litega železa. Pogosti inokulanti vključujejo ferosilicij, kalcijev silicij in grafit. Kombiniramo naše izdelke in proizvodne stroške, je priporočljivo uporabiti ferosilicij (75% silicija, količina dodatka je približno 0.4% teže staljenega železa). Drugič, barijev ferosilicij in stroncijev ferosilicij. Ferosilicij inokulira hitro delujoč učinek, doseže vrhunec v 1.5 minutah in po 8-10 minutah preide v stanje brez nosečnosti, kar lahko zmanjša stopnjo prehladenja in nagnjenost k belim ustom, poveča število evtektičnih grozdov v obliki A grafit, izboljšajo enakomernost odseka in povečajo odpornost. Natezna trdnost je 10-20MPa. Slabosti: slaba odpornost proti gnitju. Če se postopek pozne inokulacije ne uporablja, ni idealen za velike razlike v debelini stene in dolg čas vlivanja.

Barijev ferosilicij ima močnejšo sposobnost, da poveča število evtektičnih grozdov in izboljša enakomernost odsekov kot ferosilicij. Sposobnost upiranja upadanju je močna, učinek cepljenja pa lahko ohranimo 20 minut. Primerno za različne vrste delov iz sive litine, še posebej primerno za obsežne debelostenske dele in proizvodne pogoje z dolgim ​​časom vlivanja.

Stroncijev ferosilicij ima 30 do 50% večjo sposobnost zmanjševanja beline kot ferosilicij in ima boljšo enakomernost odsekov in sposobnost proti gnitju kot ferosilicij. Hkrati pa ne povečuje števila evtektičnih grozdov, se enostavno raztopi in ima manj žlindre. Tankostenski deli, zlasti tisti, ki zahtevajo krčenje in puščanje z velikimi evtektičnimi grozdi, niso zaželeni.

Vsebnost Mn odlitkov v tej študiji je nizka. Mangan je sicer element, ki ovira grafitizacijo, vendar lahko mangan izravna močan belilni učinek žvepla. Zato ima mangan v okviru izravnave učinka žvepla vlogo pri spodbujanju grafitizacije. Praksa je pokazala, da povečanje vsebnosti mangana ne more samo povečati in izboljšati perlita, ampak ni škodljivo, da se nadzor žvepla ustrezno sprosti. Zato je priporočljivo ustrezno povečati vsebnost Mn.

Zaključek 4

Glavni razlog za težave pri obdelavi ulitkov v tej študiji je pojav cementitnih karbidov, zlasti cementitni karbidi zlitin, ki vsebujejo Cr, V in druge elemente, so glavni razlog za težave pri obdelavi. Za izboljšanje te težave je prva ideja zmanjšati ali odstraniti karbide v organizaciji. Spreminjanje sestave ulitkov in prilagajanje proizvodnega procesa sta učinkovita načina. V kombinaciji s posebnim proizvodnim stanjem ulitkov v tej študiji so predstavljeni naslednji predlogi za proizvodnjo:

• (1) Za povečanje vsebnosti silicija je prva izbira dodajanje cepiva pred vlivanjem. Za ferosilicij (75% silicija) se lahko uporabita tudi barijev ferosilicij in stroncijev ferosilicij glede na čas vlivanja in učinke na kraju samem. Priporoča se uporaba sestavljenih inokulantov (Si-Ba in RE-Si).
• (2) Povečajte vsebnost mangana v litju, da izravnate močan učinek žvepla z belimi usti.
• (3) Izboljšati kakovost surovega železa. 26#Vsebnost P in S v železovem železu je previsoka.
• (4) Zmanjšajte vsebnost Cr v ulitkih. Visoka vsebnost Cr (> 0.1) v ulitkih lahko že povzroči učinek beljenja. Cr lahko znatno poveča trdoto in poškoduje zmogljivost obdelave.

Povezava do tega članka: Analiza težav pri obdelavi sive litine

Izjava o ponatisu: Če ni posebnih navodil, so vsi članki na tem spletnem mestu izvirni. Prosimo, navedite vir za ponatis: https: //www.cncmachiningptj.com/，hvala！

---

PTJ CNC trgovina izdeluje dele z odličnimi mehanskimi lastnostmi, natančnostjo in ponovljivostjo iz kovine in plastike. Na voljo 5-osno CNC rezkanje.Obdelava visokotemperaturne zlitine obseg vključevanja obdelava inconel,monel obdelava,Geek Ascology obdelava,Carp 49 obdelava,Hastelloy obdelava,Nitronic-60 obdelava,Obdelava Hymu 80,Obdelava orodnega jeklaitd.,. Idealno za vesoljsko uporabo.CNC obdelava proizvaja dele z odličnimi mehanskimi lastnostmi, natančnostjo in ponovljivostjo iz kovine in plastike. Na voljo so 3-osno in 5-osno CNC rezkanje. Z vami bomo oblikovali strategijo za najučinkovitejše storitve, ki vam bodo pomagale doseči svoj cilj. Dobrodošli v stik z nami ( prodaja@pintejin.com ) neposredno za vaš novi projekt.