PL 
Producent sprężarki poprosił nas niedawno o sprawdzenie odlewu cylindra, który po około 8000 godzinach pracy nadal pękał w miejscu gniazda zaworu tłocznego. Część została wyprodukowana z konwencjonalnego żeliwa sferoidalnego, a tryb awaryjny łączył zmęczenie udarowe z zużyciem ślizgowym. Dokładnie w takiej sytuacji odlewy z żeliwa sferoidalnego hartowanego zasługują na dokładne przyjrzenie się, zanim ktokolwiek przerysuje element ze stali.
Żeliwo sferoidalne hartowane cieplnie, powszechnie nazywane ADI, to żeliwo sferoidalne poddane obróbce cieplnej w celu uzyskania w przybliżeniu dwukrotnie większej wytrzymałości, przy jednoczesnym zachowaniu swobody kształtu części odlewanej. W przypadku wielu komponentów obecnie wykonanych ze stali kutej lub prefabrykowanej ADI zapewnia porównywalne właściwości mechaniczne przy niższym koszcie części i mniejszej masie. W tym artykule wyjaśniono, czym jest ADI, jak działa proces austemperowania, jakie właściwości można określić i nad czym należy się zastanowić.
Co to jest żeliwo sferoidalne hartowane?
ADI zaczyna się od żeliwa sferoidalnego, znanego również jako żeliwo sferoidalne lub żeliwo z grafitem sferoidalnym. Grafit w swojej strukturze tworzy raczej małe kulki niż płatki występujące w żeliwie szarym, i ten kulisty kształt nadaje żeliwie sferoidalnemu jego wytrzymałość i wydłużenie. Jeśli potrzebujesz odświeżenia wiedzy na temat produkcji żeliwa sferoidalnego i tego, czym różni się ono od żeliwa szarego, ten przegląd żeliwa sferoidalnego wyjaśnia podstawy.
Obróbka ausferrytowa przekształca metalową osnowę wokół tych kulek grafitu w strukturę zwaną ausferrytem. Ausferryt jest mieszaniną drobnego ferrytu iglastego i austenitu wzbogaconego w węgiel. Nie jest to perlit, ani bainit, ani martenzyt hartowany. Połączenie tej twardej, odpornej na zmęczenie matrycy z plastycznymi kuleczkami grafitu daje ADI niezwykły pakiet właściwości.
Powszechnym nieporozumieniem jest to, że ADI to po prostu mocniejszy gatunek żeliwa sferoidalnego. Materiałem wyjściowym jest żeliwo sferoidalne, ale obróbka cieplna pozwala uzyskać gatunki o wysokiej wytrzymałości. Konwencjonalne żeliwo sferoidalne oferuje wytrzymałość na rozciąganie w zakresie od 400 do 700 MPa; Gatunki ADI zaczynają się od około 850 MPa i przekraczają 1400 MPa.
Jak działa proces temperowania
Austempering to trzyetapowa obróbka cieplna, która wymaga znacznie większej kontroli niż typowy cykl hartowania i odpuszczania.
- Austenityzowanie: odlew jest podgrzewany do zakresu austenitu, zwykle 830–930 °C, i utrzymywany do momentu, aż osnowa stanie się całkowicie austenityczna.
- Hartowanie: odlew szybko przenosi się do kąpieli ze stopioną solą utrzymywanej w temperaturze 230–400 °C. Kąpiel solna chłodzi część wystarczająco szybko, aby zapobiec tworzeniu się ferrytu lub perlitu, a jednocześnie wystarczająco równomiernie, aby zminimalizować odkształcenia.
- Przemiana izotermiczna: odlew przetrzymuje się w temperaturze kąpieli solnej przez określony czas, a austenit przekształca się w ausferryt.
Kąpiel w stopionej soli sprawia, że proces jest praktyczny. Hartowanie w wodzie jest zbyt agresywne w przypadku złożonych odlewów, a chłodzenie powietrzem jest zbyt wolne w przypadku większości sekcji. Sól zapewnia równomierną, kontrolowaną szybkość chłodzenia. Po zatrzymaniu izotermicznym odlew zdejmuje się i schładza do temperatury pokojowej.
Temperatura kąpieli solnej ma bezpośredni wpływ na jakość końcową. Niższe temperatury, około 230 do 315 ° C, zapewniają wyższą wytrzymałość i twardość przy mniejszej ciągliwości. Wyższe temperatury, w przybliżeniu od 315 do 400 ° C, powodują większą wytrzymałość i wydłużenie. Ten sam odlew podstawowy można hartować do kilku różnych gatunków, po prostu dostosowując obróbkę cieplną.
Właściwości mechaniczne odlewów ADI
Właściwości ADI są standaryzowane na szczeblu międzynarodowym, najczęściej zgodnie z normą ASTM A897/A897M. Oznaczenie gatunku zawiera trzy liczby: wytrzymałość na rozciąganie, granicę plastyczności i procent wydłużenia. Poniższa tabela podsumowuje standardowe stopnie ADI.
| Ocena | Wytrzymałość na rozciąganie | Siła plastyczności | Wydłużenie | Twardość |
|---|---|---|---|---|
| 900-650-10 | 900 MPa (130 ksi) | 650 MPa (94 ksi) | 10% | 269-331 HB |
| 1050-700-7 | 1050 MPa (152 ksi) | 700 MPa (102 ksi) | 7% | 302-375 HB |
| 1200-850-4 | 1200 MPa (174 ksi) | 850 MPa (123 ksi) | 4% | 341-401 HB |
| 1400-1100-1 | 1400 MPa (203 ksi) | 1100 MPa (160 ksi) | 1% | 388-477 HB |
| 1600-1300-1 | 1600 MPa (232 ksi) | 1300 MPa (189 ksi) | 1% | 402-512 HB |
Co te liczby oznaczają w praktyce: gatunek 900-650-10 zachowuje się jak ciągliwe żelazo konstrukcyjne o wytrzymałości znacznie przewyższającej konwencjonalne żeliwo sferoidalne. Gatunek 1400-1100-1 działa bardziej jak część zużywalna, która również przenosi znaczne obciążenie.
ADI ma również wysoką wydajność zmęczeniową. Osnowa ausferrytyczna jest odporna na inicjację pęknięć, a ściskające naprężenia szczątkowe powstałe w wyniku odpuszczania ausferrytycznego poprawiają wytrzymałość zmęczeniową na zginanie. Ogólnie rzecz biorąc, ADI wypada korzystnie w porównaniu z hartowanymi i odpuszczanymi stalami węglowymi i niskostopowymi, co czyni go kandydatem na komponenty, w przypadku których obecnie standardem jest kucie lub wytwarzanie stali.
Zastosowania ulepszanych cieplnie odlewów z żeliwa sferoidalnego
ADI pojawia się w samochodowych układach napędowych, sprzęcie rolniczym, maszynach górniczych, elementach kolejowych i transporcie płynów przemysłowych. Wspólny gwint to część przenosząca obciążenie, podlegająca zmęczeniu lub zużyciu i czerpiąca korzyści z bycia odlewem, a nie spawaną lub kutą.
Komponenty sprężarki
Sprężarki powodują zmiany ciśnienia, kontakt ślizgowy i wysokie naprężenia lokalne. Cylindry, skrzynie korbowe, płytki zaworów i gniazda wydechowe wymagają materiału, który nie będzie się zużywał, wytrącał ani pękał przez dziesiątki tysięcy godzin. Odlewy cylindrów ADI korzystają z połączenia twardości powierzchni otworu i wytrzymałości na ciśnienie. Odlewnia, która już produkuje odlewy cylindrów sprężarek w żeliwie sferoidalnym posiada podstawową wiedzę materiałową niezbędną do oceny wersji hartowanej cieplnie pod kątem zastosowań w trudnych warunkach.
Producenci cylindrów sprężarek odlewanych na zamówienie, fabryka - Haian Aoyu Machinery Haian Aoyu Machinery Manufacturing Co., Ltd to chińska firma odlewnicza Producenci cylindrów sprężarek i odlewnicza fabryka cylindrów sprężarek, ... Zobacz produkt → Odlewy pomp i zaworów
Pompy i zawory są narażone na erozję kawitacyjną, działanie mediów ściernych i wymagania dotyczące utrzymywania ciśnienia. Wysoka twardość ADI jest odporna na kawitację i erozję cząstek lepiej niż standardowe żeliwo sferoidalne, podczas gdy plastyczność niższych gatunków zapewnia bezpieczeństwo części pod obciążeniami udarowymi. Naturalnymi kandydatami są wirniki, pierścienie ślizgowe i korpusy zaworów. Dla odlewy korpusów pomp w przypadku zastosowań wymagających wysokiego podnoszenia lub szlamu określenie gatunku hartowanego może znacząco wydłużyć żywotność.
Producenci niestandardowych korpusów pomp odlewniczych, fabryka - Haian Aoyu Machinery Manufactu Haian Aoyu Machinery Manufacturing Co., Ltd to chińska firma odlewnicza Producenci korpusów pomp i fabryka odlewów korpusów pomp, oferujemy niestandardowe ... Zobacz produkt → Struktury obrabiarek
Systemy prowadzenia obrabiarek i elementy konstrukcyjne wymagają powierzchni sztywnych, tłumiących i odpornych na zużycie. Żeliwo sferoidalne hartowane cieplnie zapewnia wyższą twardość niż żeliwo konwencjonalne, zachowując jednocześnie właściwości tłumiące drgania, które sprawiają, że żeliwo jest cenne w obrabiarkach. Prowadnice, zjeżdżalnie i odlewy podstawy obrabiarki można wytwarzać w kształcie zbliżonym do netto, a następnie szlifować lub zeskrobywać do ostatecznej geometrii.
Producenci niestandardowych maszyn odlewniczych, fabryka - Haian Aoyu Machinery Manufa Haian Aoyu Machinery Manufacturing Co., Ltd to chińscy producenci baz maszyn odlewniczych i fabryka baz maszyn odlewniczych, oferujemy niestandardowe... Zobacz produkt → Rozważania dotyczące kosztów i projektu
ADI nie jest automatycznie właściwą odpowiedzią na każdy casting. Obróbka cieplna zwiększa koszty, a dodatkowy koszt musi być uzasadniony.
Redukcja wagi
Ponieważ ADI jest w przybliżeniu dwukrotnie mocniejszy niż konwencjonalne żeliwo sferoidalne, sekcje można wykonać cieńsze. Redukcja masy o 20 do 30 procent jest realistyczna, gdy istniejąca część z żeliwa sferoidalnego zostanie przeprojektowana w ADI. W przypadku wymiany konstrukcji stalowej koszt kilograma ADI jest niższy, a Ty oszczędzasz na spawaniu i obróbce po spawaniu, wymaganej przez stalową konstrukcję spawaną.
Obróbka po hartowaniu
Żelazo hartowane jest twarde, zwykle o wytrzymałości 300 HB i wyższej. Wiercenie, gwintowanie i frezowanie po obróbce cieplnej wymaga użycia narzędzi z węglików spiekanych i zwiększa koszty obróbki. Wielu producentów obrabia część w stanie z żeliwa sferoidalnego, a następnie hartuje ją w ramach niemal ostatniego etapu. Działa to, gdy obróbka cieplna nie powoduje odkształcenia części poza tolerancją. Jeśli obróbka musi nastąpić po odpuszczaniu, należy utrzymywać niewielkie naddatki na zapasy i planować twardsze oprzyrządowanie.
Rozmiar przekroju i czułość procesu
Reakcja na odpuszczanie zależy od grubości przekroju. Ciężkie sekcje mogą stygnąć zbyt wolno w środku, tworząc mieszaną strukturę o niższych właściwościach niż wskazuje próbka testowa. Jednolita grubość ścianki i płynne przejścia chronią Cię przed tym ryzykiem. Odlewnia powinna potwierdzić, że wybrany gatunek można uzyskać w najgrubszej części części.
Weryfikacja jakości
Właściwości ADI nie można zweryfikować samym pomiarem twardości. Próbki testowe z tej samej temperatury, próby rozciągania, oceny metalograficznej i badania twardości odlewu stanowią normalny zestaw weryfikacji. Jeśli dostawca nie może dostarczyć takiej dokumentacji, należy zachować ostrożność w specyfikacji materiału. Na etapie obróbki cieplnej powstaje lub następuje utrata jakości ADI.
Współpraca z odlewnią znającą się na żeliwie sferoidalnym
Odlew podstawowy określa, jak daleko może Cię zaprowadzić hartowanie. Jakość stopu, kulistość, kontrola skurczu i spójny skład chemiczny są ustalane w odlewni, zanim część osiągnie kąpiel solną. W tym miejscu wartość dodana stanowi wyspecjalizowana odlewnia żeliwa sferoidalnego.
Haian Aoyu Machinery Manufacturing Co., Ltd. to odlewnia żeliwa sferoidalnego i szarego z siedzibą w Nantong w Chinach, która dostarcza odlewy sprężarek, pomp, zaworów i obrabiarek klientom w Ameryce Północnej, Europie i Azji. Przy rocznej zdolności produkcyjnej wynoszącej 20 000 ton firma produkuje dokładnie te rodziny komponentów, w których najczęściej stosuje się ADI, w tym korpusy i cylindry sprężarek, korpusy pomp i podstawy obrabiarek. Zespół inżynierów w każdym projekcie sprawdza warunki obciążenia i środowisko usług, co sprawia, że etap wyceny jest właściwym momentem, aby zadać pytanie, czy gatunek wzmocniony cieplnie zasługuje na rozważenie.
Kiedy zwracasz się do odlewni w sprawie ADI, zabierz ze sobą trzy rzeczy: pełną historię obciążenia części, spodziewany mechanizm zużycia i tolerancje wymiarowe, które muszą przetrwać obróbkę cieplną. Wiele elementów wykonanych obecnie z konwencjonalnych odkuwek z żeliwa sferoidalnego lub stali można wytwarzać jako odlewy z żeliwa sferoidalnego hartowanego cieplnie. Materiał ten sprawdza się w produkcji od kilkudziesięciu lat, a jedynym sposobem sprawdzenia, czy pasuje do danego komponentu, jest rozmowa z odlewnią, która rozumie proces.
