Analýza ťažkostí pri obrábaní šedej liatiny

---

Aby sa vyriešili problémy obrábania odliatkov zo šedej liatiny v spoločnosti, komponenty a vlastnosti zlievarenského prasiatka a odliatkov sa analyzovali optickým mikroskopom, skenovacím elektrónovým mikroskopom, tvrdosťou podľa Brinella, tvrdosťou micro Vickers a spektrálnou analýzou. Výsledky ukazujú, že obsah S a P 26# surového železa bol nad hornou hranicou, obsah Si 22# surového železa je nízky, takže chemické zloženie nespĺňa kritériá. Uhlíkový ekvivalent odliatkov je 4.36%, čo patrí k odliatkom s vysokým obsahom uhlíka. Pomer Si a C je 0.46, čo je na spodnej strane. Obsah Si a Mn v odliatku je nízky, okrem obsahu Cr je vysoký, čo je dostatočné na vyvolanie chladivého javu, vo viacerých odliatkoch je V prvok. mikroštruktúra odliatku je ferit, perlit, grafit a karbid. Niektorá časť karbidu obsahuje Cr, V a ďalšie mikrolegujúce prvky a mikrotvrdosť je viac ako 1 100 HV, čo je hlavná príčina náročného obrábania. Aby sa zlepšila kapacita obrábania, obsah V a Cr by v prvom rade nemal prekročiť normu. Za druhé, obsah Si by sa mal zvýšiť a mal by sa najskôr rozhodnúť pridať očkovanie. Pri náročných odliatkoch je možné karbid rozložiť grafitizačným žíhaním.

Biele rohy tenkostenných odliatkov zo šedej liatiny sú bežnými vadami odliatkov [1-4]. Malé odliatky majú spravidla tenké steny a odlievajú sa do zeleného piesku. Napriek tomu, že chemické zloženie roztaveného železa je kvalifikované, vplyvom hrúbky steny odliatku a tepelnej vodivosti odliatku sú hrubé a tenké časti rovnakého odliatku. Vnútro aj navonok môže mať inú organizáciu. Zvlášť rohy odliatkov sú náchylné na biele ústa, ktoré spôsobujú ťažkosti pri obrábaní, čo má za následok takzvaný „tvrdý materiál“. Väčšina častí "materiálu tvrdého" zo šedej liatiny sa vyskytuje v časti drsnej časti. Ako napríklad: hrany a rohy, drážky, konvexné povrchy, povrchy atď. Tvrdosť materiálu má veľa do činenia s tendenciou bielych úst. Tento článok, zameraný na náročné problémy obrábania pri skutočnej výrobe odliatkov určitej spoločnosti, vykonáva systematickú štúdiu, analyzuje príčiny „tvrdých materiálov“ a navrhuje zodpovedajúce riešenia.

1 Experimentálne materiály a metódy

Na mieste boli odobraté vzorky z liateho surového železa 22#, 26# a strojného odliatku číslo 0#. Bol uskutočnený odber vzoriek rezaním drôtom a bolo uskutočnené pozorovanie optického tkaniva a skenovacieho tkaniva. Chemikálie na liatine a odliatkoch
Skúška zloženia na vylúčenie vplyvu stopových prvkov na výkonnosť odliatkov. Odliatky boli odobraté na metalografické pozorovanie v optických a skenovacích mikroskopoch ZEISS, na testovanie tvrdosti bol použitý digitálny tester tvrdosti HBS-3000 Brinell a tester mikro tvrdosti HTM-1000TM. Chemické zloženie surového železa a odliatkov je uvedené v tabuľke 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 Analýza chemického zloženia

Keď uhlík zo šedej liatiny existuje vo forme karbidov, zvyšuje to tendenciu k bieleniu, čo sťažuje obrábanie a spôsobuje takzvaný problém „tvrdého materiálu“. Sivá liatina by preto mala minimalizovať tendenciu bielenia, aby uhlík existoval vo forme grafitu. Rôzne prvky majú rôzny vplyv na proces grafitizácie a niektoré urýchľujúce kamene
Atramentové farby spomaľujú grafitizáciu. Všeobecne povedané, väčšina prvkov, ktoré môžu oslabiť väzbovú silu medzi atómami železa a uhlíka a zvýšiť schopnosť autodifúzie atómov železa, môže podporovať grafitizáciu liatiny; v opačnom prípade bude brániť grafitizácii liatiny, to znamená zvýšiť tendenciu bielych úst. . Na testovanie liatiny
Kvalita surového železa a eliminácia vplyvu stopových prvkov na bielenie odliatkov. Testovalo sa päť prvkov a bežné bieliace prvky surovín a odliatkov. Každá vzorka bola testovaná na 13 prvkov. Testovalo sa celkom 39 dávok surového železa a odliatkov. Chemické zloženie je uvedené v tabuľke 1.

Čínsky štandard liatiny pre surové železo (GB/T 718-2005) [5], v norme je obsah Si v 22# surovom železe 2.00% ~ 2.40% a obsah Si v 26# surovom železe je 2.40% ~ 2.80%. Podľa tabuľky 2 firemný test surového železa 22# a 26# ukázal, že obsah Si v 22# surovom železe bol 1.86, čo nespĺňalo dolnú hranicu normy.
Spĺňa štandard a obsah Mn je tiež nízky. 26# surové železo Obsah P a S je príliš vysoký, obsah P dosahuje úroveň 5, obsah S presahuje štandard a obsahuje určité množstvo Cr. Skúšobná kompozícia odliatku 0# ukazuje, že tendenciu k bieleniu dosiahol iba obsah Cr v bieliacich prvkoch a obsah ostatných stopových prvkov nedosiahol minimálny obsah spôsobujúci bielenie, takže vplyv je zanedbateľný. V porovnaní s výberom piatich prvkov v „Príručke odlievania“ [6] je možné vidieť, že obsah uhlíka v odliatkoch v tejto štúdii je relatívne vysoký, obsah Si je relatívne nízky a obsah Mn je relatívne nízky. .

2.2 Skúška tvrdosti

V testeri tvrdosti Brinell s digitálnym displejom HBS-3000 je test 1875 N, priemer indentera je 2.5 mm a tvrdosť 5 testov je uvedená v tabuľke 2. Na testeri digitálnej mikrotvrdosti je biela oblasť na optickej fotografii bola označená mikrotvrdosťou. Výsledky sú uvedené v tabuľke 3. Preto napriek tomu, že priemerná makroskopická tvrdosť matrice je veľmi nízka, iba Brinellova tvrdosť je asi 145 HB, tvrdosť jej miestnej oblasti je veľmi vysoká a dosahuje Vickersovu tvrdosť asi 1 000 HV. . Čím je jama menšia, tým je tvrdosť vyššia. Podľa literatúry je tvrdosť eutektického fosforu 500 ~ 700 HV, ledeburitu ≤ 800 HV a karbidu> 900 HV.

Výsledky analýzy tvrdosti preto ukazujú, že biela oblasť je tvrdý a krehký karbid cementitu, ktorý v zásade vylučuje eutektikum fosforu, čo je hlavný dôvod tvrdého materiálu. Aby bolo možné presne určiť zloženie tohto karbidu, je potrebná analýza energetického spektra.

2.3 Analýza energetického spektra

Čiastočné zväčšenie optickej bielej oblasti je znázornené na obr. 2 a obr. 3. Je charakterizované rozložením zapustených otvorov v matici a charakteristikou eutektiky. Energetická analýza tejto oblasti preto ukazuje, že prvky obsiahnuté v zapustenej časti oblasti sú prvky Fe, P a C, takže sa hodnotí ako Fe3 (C, P), prvok P je uložený
Segregácia Prvok P v zapustenej časti je vyšší, nie je to eutektický produkt, ale diera vytvorená konečným stuhnutím a zmrštením. Obrázok 4 Výsledky analýzy energetického spektra ukazujú, že okrem prvkov Fe, P a C obsahuje biela oblasť Cr a V, ktoré tvoria karbidy zliatin, ktoré sú tvrdšie a tvrdšie.
Vezmite rezanie.

2.4 Organizačná analýza

Optická fotografia ukazuje metalografickú štruktúru odliatku vyrobenú leptaním 4% alkoholom kyseliny dusičnej, ako je znázornené na obrázku 5. Medzi nimi a, b, c a d sú jadrovou štruktúrou odliatku a e, f, g a h sú okrajová štruktúra odliatku. a, b, c, d a e, f, g, h zodpovedajú 50, 100, 200 a 1,000 6 -násobku tkanivových fotografií. Naskenovaná fotografia tkaniva je znázornená na obrázku 7216 a šípka ukazuje na bielu oblasť na zodpovedajúcej fotografii optického tkaniva, ktorou je karbid. Biele blokové oblasti sú karbidy, vločky sú grafitové a sivé oblasti sú perlitové. Je vidieť, že metalografická štruktúra je ferit + perlit + grafit + karbid, dierkovaná štruktúra. Bielosť okrajov je očividne vážnejšia ako srdcová. V porovnaní s GB/T2009-7 je zrejmé, že [XNUMX] je srdcové tkanivo počiatočné
Surový hviezdicovitý grafit typu F má dĺžku asi 150 μm a šírku asi 5 μm. Ten je tvorený roztaveným železom s vysokým obsahom uhlíka za relatívne veľkých podchladzovacích podmienok. Štruktúra okrajovej vrstvy je jemný kučeravý grafit zhromaždený v chryzantémovom rozdelení grafitu typu B. Dĺžka je asi 100 μm a šírka je 3 μm. Určte počet karbidov
Množstvo karbidu v srdcovom tkanive je asi 5%, dosahuje úroveň 3. Množstvo karbidov v okrajovom tkanive je asi 10%, dosahuje úroveň 4. Keď je uhlík vo forme grafitu, grafit je možné použiť na mazanie počas obrábania a rezanie je jednoduché. Ak existuje uhlík vo forme karbidu (Fe3C), pretože cementit Fe3C je tvrdý a krehký, obrábanie je náročné, najmä ak obsahuje ďalšie legujúce prvky (napríklad Cr), zliatinový cementit ((Fe, M) 3C) Táto zlúčenina je ťažšie a ťažšie rezateľné a pri obrábaní dochádza k takzvanému problému „tvrdého materiálu“ [8]. Preto je v procese odlievania častí zo šedej liatiny potrebné znížiť množstvo uhlíka, aby sa zabránilo vzniku karbidov, a v prípade potreby prijať určité opatrenia na podporu grafitizácie uhlíka.

3 Analýza a diskusia

Hlavnými faktormi ovplyvňujúcimi výkonnosť obrábania odliatkov sú chemické zloženie liatiny a rýchlosť chladenia tuhnutia. Obsah uhlíka a obsah kremíka v chemickom zložení liatiny sú dva najdôležitejšie riadiace faktory. Rýchlosť chladenia odliatku závisí predovšetkým od hrúbky steny odliatku. Keď je obsah uhlíka a kremíka v liatine konštantný, čím je stena odliatku tenšia, tým je tendencia liatiny k bieleniu väčšia. Keď je hrúbka steny odliatku konštantná, čím väčší je celkový obsah uhlíka a kremíka v liatine, tým dôkladnejší je stupeň grafitizácie liatiny.

Uhlíkový ekvivalent odliatku v tejto štúdii je 4.36%, čo je odliatok s vysokým obsahom uhlíka; pomer Si/C je 0.46, čo je málo. Zvýšením uhlíkového ekvivalentu sú grafitové vločky silnejšie, počet sa zvyšuje a pevnosť a tvrdosť sa znižuje. Zvýšenie Si/C môže znížiť tendenciu bielych úst.

Pri výrobe šedej liatiny je potrebné vziať do úvahy aj vplyv prehriatia a vplyv gestácie. Zvýšenie teploty roztaveného železa v určitom rozsahu môže spôsobiť zjemnenie grafitu, jemnejšiu štruktúru matrice, zvýšenie pevnosti v ťahu a zníženie tvrdosti. Je potrebné komplexne zvážiť zloženie vsádzky, taviace zariadenie a energetické faktory chemického zloženia. Očkovanie spočíva v pridaní očkovadla do roztaveného železa, aby sa zmenil metalurgický stav roztaveného železa predtým, ako sa roztavené železo dostane do odlievacej dutiny, a aby sa zvýšilo spontánne jadro, je rafinácia grafitu. Tým sa zlepšuje mikroštruktúra a výkon liatiny. K bežným očkovacím látkam patrí ferosilicium, kremík vápenatý a grafit. Kombináciou našich produktov a výrobných nákladov sa odporúča použiť ferosilikón (75% kremíka, pridané množstvo je asi 0.4% hmotnosti roztaveného železa). Za druhé, ferosilicium bárnatý a ferosilicium stroncium. Ferosilicium očkuje rýchlo pôsobiaci účinok, dosahuje vrchol v priebehu 1.5 minúty a po 8 až 10 minútach klesá do stavu, keď nie je tehotný, čo môže znížiť stupeň podchladenia a tendencie bielych úst, zvýšiť počet eutektických zhlukov, typ A grafit, zlepšiť rovnomernosť rezu a zvýšiť odpor. Pevnosť v ťahu je 10-20 MPa. Nevýhody: slabá odolnosť voči rozkladu. Ak sa nepoužije proces neskorého očkovania, nie je ideálny pre veľké rozdiely v hrúbke steny a dlhú dobu liatia.

Báriový kremičitan bárnatý má silnejšiu schopnosť zvýšiť počet eutektických klastrov a zlepšiť jednotnosť sekcií ako ferosilikón. Schopnosť odolávať poklesu je silná a očkovací účinok je možné udržať 20 minút. Vhodný pre rôzne triedy dielov zo šedej liatiny, obzvlášť vhodný pre veľkoplošné hrubostenné diely a výrobné podmienky s dlhou dobou liatia.

Ferosilikón stroncia má o 30% až 50% vyššiu schopnosť redukovať belosť ako ferosilikón a má lepšiu rovnomernosť prierezu a schopnosť odolávať rozkladu ako ferosilícia. Zároveň nezvyšuje počet eutektických zhlukov, ľahko sa rozpúšťa a má menej trosky. Tenkostenné časti, najmä diely vyžadujúce zmrštenie a netesnosť s vysokými eutektickými klastrami, nie sú žiaduce.

Obsah Mn odliatkov v tejto štúdii je nízky. Samotný mangán je prvkom, ktorý bráni grafitizácii, ale mangán môže vyvážiť silný bieliaci účinok síry. V medziach kompenzácie účinku síry preto mangán skutočne zohráva úlohu pri podpore grafitizácie. Prax ukázala, že zvýšenie obsahu mangánu môže nielen zvýšiť a zdokonaliť perlit, ale nie je na škodu vhodne uvoľniť kontrolu nad sírou. Preto sa odporúča obsah Mn primerane zvýšiť.

Záver 4

Hlavným dôvodom obtiažnosti obrábania odliatkov v tejto štúdii je výskyt karbidov cementitu, najmä karbidy cementitu zo zliatin obsahujúcich Cr, V a ďalšie prvky sú hlavným dôvodom ťažkostí pri obrábaní. Na vyriešenie tohto problému je prvou myšlienkou zníženie alebo odstránenie karbidov v organizácii. Účinným spôsobom je zmena zloženia odliatkov a úprava výrobného postupu. V kombinácii so špecifickou výrobnou situáciou odliatkov v tejto štúdii sú predložené nasledujúce výrobné návrhy:

• (1) Na zvýšenie obsahu kremíka je prvou voľbou pridanie očkovadla pred nalievaním. V prípade ferosilikónu (75% kremíka) je možné podľa času liatia a účinkov na mieste použiť aj ferosilicium bárnatý a ferosilicium stroncium. Odporúča sa používať kombinované očkovacie látky (Si-Ba a RE-Si).
• (2) Zvýšte obsah mangánu v odliatku, aby sa vyrovnal silný účinok síry na biele ústa.
• (3) Zlepšiť kvalitu surového železa. 26#Surová žehlička Obsah P a S je príliš vysoký.
• (4) Znížte obsah Cr v odliatkoch. Vysoký obsah Cr (> 0.1) v odliatkoch už môže vytvárať efekt bielenia. Cr môže výrazne zvýšiť tvrdosť a poškodiť výkon obrábania.

Odkaz na tento článok ： Analýza ťažkostí pri obrábaní šedej liatiny

Vyhlásenie o dotlači: Ak neexistujú žiadne špeciálne pokyny, všetky články na tomto webe sú pôvodné. Uveďte prosím zdroj pre dotlač: https: //www.cncmachiningptj.com/，ďakujeme！

---

PTJ CNC shop vyrába diely s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami, presnosťou a opakovateľnosťou z kovu a plastu. K dispozícii je 5-osé CNC frézovanie.Obrábanie vysokoteplotnej zliatiny rozsah zahrňujúci obrábanie inconel,opracovanie monel,Geek ascology machining,Opracovanie kapra 49,Hastelloy obrábanie,Obrábanie Nitronic-60,Obrábanie Hymu 80,Obrábanie nástrojovej ocele,atď.,. Ideálne pre letecké aplikácie.CNC obrábanie vyrába diely s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami, presnosťou a opakovateľnosťou z kovu a plastu. K dispozícii je 3-osé a 5-osové CNC frézovanie. Budeme s vami strategicky poskytovať nákladovo najefektívnejšie služby, ktoré vám pomôžu dosiahnuť váš cieľ, Vitajte na Kontaktujte nás ( sales@pintejin.com ) priamo pre váš nový projekt.