Obudowy pompowe żeliwne plastyczne

Co to jest żeliwne żeliwne?

Zawartość pokazywać

1. Wstęp

Żelazie plastyczne, Często nazywane żeliwnym żelazem guzkowym lub sferoidalnym żelazkiem grafitowym.

W 1948, Keith Millis odkrył, że dodanie niewielkiej ilości magnezu do stopionego żelaza stworzyło prawie sferyczne guzki grafitowe, a nie płatki.

Ten przełom dał plastyczne żeliwa (Z), który łączy możliwość odwołania i gospodarki z wyraźnie lepszą siłą i wydłużeniem rozciągania.

Ten artykuł zagłębia się w fundamentalny charakter żeliwa plastycznego, jego chemia i mikrostruktura, Wydajność mechaniczna, trasy przetwarzania, odporność na korozję,

Kluczowe aplikacje, Zalety i ograniczenia, oraz porównania z materiałami alternatywnymi.

2. Co to jest żeliwne żeliwne?

Żelazie plastyczne (Z) kwalifikuje się jako żeliwna rodzina charakteryzująca się sferoidal (guzkowaty) Włączenia grafitowe jednolicie rozproszone w metalicznej macierzy.

W przeciwieństwie do grafitu w kształcie płatków szarego żelaza, Podatna na stężenie stresu, Guzki grafitowe DI aresztowanie rozprzestrzeniania się pęknięć, umożliwiając zachowanie plastyczne.

Żelazie plastyczne
Żelazie plastyczne

Żelaza plastyczna mosta szczelinę wydajności między szarym żelazem a stalą o niskiej płaszczyźnie.

Producenci wykorzystują plastyczne żeliwo do komponentów pod obciążeniami cyklicznymi, gdzie zarówno wysoka wytrzymałość, jak i odporność na uderzenie.

Ponadto, Maszyna i zdolność DI bliskiego kształtu zmniejszają koszty przetwarzania niższego szczebla.

3. Składy chemiczne i systemy stopowe

Skład podstawowy: Fe - C - Si - Mn - P - S.

Fundacja żeliwa plastycznego leży w typowym szarym żelaznym ładunku -żelazo (Fe), węgiel (C), krzem (I), mangan (Mn), fosfor (P), i siarka (S).

Reprezentatywny zakres chemiczny dla wspólnej klasy (ASTM A536 65-45-12) może być:

  • C: 3.5 – 3.8 wt %
  • I: 2.2 – 2.8 wt %
  • Mn: 0.1 – 0.4 wt %
  • P: ≤ 0.08 wt %
  • S: ≤ 0.025 wt %

Wysoki silikon (≥ 2 wt %) promuje tworzenie grafitu, a nie cementit, podczas gdy niska siarka (< 0.025 wt %) zapobiega nadmierne wtrącenia, które zakłócają tworzenie guzków.

Elementy guzowe: Magnez (Mg), Cer (Ce), i ziemskie ziemi (ODNOŚNIE)

Guzka w żeliwa plastycznego wynika z dodania magnezu - typowo 0.03% – 0.05% Mg- Do stopionego żelaza.

Odlewnie wprowadzają magnez przez Mg - Fe Stopy główne Lub Rdzeniowe przewody. Silne powinowactwo magnezu do siarki tworzy MGS, więc mocno kontrolują siarkę, aby pozostać pod pod 0.025%.

Dodaje również wiele odlewni 0.005 – 0.01 wt% cerium lub elementy rzadkie Aby udoskonalić kształt i rozmiar guzka, Poprawa spójności mechanicznej, szczególnie w grubych sekcjach.

Te dodatki RE dodatkowo zmniejszają wrażliwość na zmiany siarki i tlenu.

Dodatkowe stopy: Miedź (Cu), Nikiel (W), Molibden (Pon), Chrom (Kr)

Dostosować siłę, wytrzymałość, lub odporność na korozję, Odlewnie zawierają wtórne elementy stopowe:

  • Miedź (Cu): 0.2 – 0.5 wt % Zwiększa formację perlitów, Podnoszenie siły przez 10 – 20 %.
  • Nikiel (W): 0.5 – 1.5 wt % zwiększa wytrzymałość o niskiej temperaturze i odporność na korozję.
  • Molibden (Pon): 0.2 – 0.4 wt % Poprawia stwardnienie i odporność na pełzanie dla usług o wyższej temperaturze.
  • Chrom (Kr): 0.2 – 0.5 wt % zapewnia łagodną odporność na korozję i mocniejszą mikrostrukturę.

Typowo, Klasy żelazne plastyczne pozostają w środku 1 – 2 wt % połączonego Cu + W + Pon + Kr, Zapewnienie opłacalności podczas osiągania celów wydajnościowych.

Standardy i oceny

  • ASTM A536 (USA): 60-40-18, 65-45-12, 80-55-06 oceny.
  • ISO 1083 (Europa): EN-GJS-400-15, GJS-450-10, GJS-700-2.
  • Twój 1563 (Niemcy): GG-25, GS-32, Ekwiwalenty GS-45.

4. Właściwości fizyczne i mechaniczne żeliwa plastycznego

Częściowe części odlewu z piasku plastycznego
Częściowe części odlewu z piasku plastycznego

Wytrzymałość na rozciąganie, Siła plonu, i ciągliwość

Chodźcie żelaza jest jego Połączenie wysokiej wytrzymałości i znacznej plastyczności:

Stopień UTS (MPa) Dawać (0.2% zrównoważyć, MPa) Wydłużenie (%) Matryca
60-40-18 (A536) 400 – 550 245 – 415 10 – 18 Ferriticals -polityczny
65-45-12 (A536) 450 – 650 275 – 450 8 – 12 Pearlityczno -ferrytyczny
80-55-06 (A536) 700 – 900 415 – 620 3 – 6 W pełni perlityka

W przeciwieństwie do tego, Standardowe szare żelazo tylko daje 200 – 300 MPa wytrzymałość na rozciąganie z praktycznie bez wydłużenia.

Ponieważ grafitowe guzki DI tępe inicjacja pęknięć, wydłużenie przeskakuje do podwójnych cyfr dla ocen o niższej wytrzymałości.

Twardość i odporność na zużycie

Twardość żelaza krąży 170 – 320 HB, w zależności od klasy i matrycy:

  • Klasa ferrytyczna (60-40-18) dostarcza wokół 170 HB, Nadaje się do odlewów ogólnych (kolektory, ramki).
  • O wysokiej wytrzymałości perlitycznej klasy (80-55-06) osiąga 260 – 320 HB, rywalizowanie ze stalą o niskiej samopoczuj w odporności na zużycie na biegi, KROCKETY, i przeszkody pompowe.

Kiedy odporność na zużycie jest krytyczna, Producenci często wybierają żelazo plastyczne (Adi),

który dociera 300 – 450 HB Po obróbce cieplnej, Równoważenie twardości z resztkową wytrzymałością.

Życie zmęczeniowe i wytrzymałość

Sferyczny grafit żelaza plastycznego znacznie zwiększa wydajność zmęczenia:

  • Limit zmęczenia zazwyczaj stoi na ≈ 40% UTS. Dla 65-45-12 stopień (Uts ≈ 500 MPa), Osiąga wytrzymałość zmęczeniowa 200 MPa w 10⁷ cyklach pod odwróconym zginaniem.
  • Wytrzymałość uderzenia (Charpy V-notch at 20 °C) waha się od 15 – 60 J, w zależności od oceny. Niższa siła, Gatunki bogate w ferrytyczne wchłaniają 60 J, podczas gdy w pełni perlityczne zanurzają się 15 J.

Te wartości przewyższają szare żelazo (10 – 20 J) i zbliżaj się do stali o niskiej płaszczyźnie, Wykonanie żeliwa plastycznego idealnego do zastosowań o wysokim cyklu, takich jak wale korbowe i pręty łączące.

Moduł elastyczności i zdolności tłumienia

W przeciwieństwie do szarego żelaza 100 – 120 GPa moduł, moduł modułu żelaza plastycznego 170 – 200 GPa, z grubsza pasuje do stali o niskiej płaszczyźnie.

Ta wysoka sztywność, w połączeniu z zdolnością tłumienia 0.005 Do 0.010 (Logarytmiczne zmniejszenie),

Zapewnia, że ​​częściowe części żeliwa plastyczne opierają się ugięciu pod obciążeniem, jednocześnie osłabiając wibracje - pod względem komponentów silnika i baz maszynowych.

Przewodność cieplna i współczynnik rozszerzalności cieplnej

Nieruchomość Żeliwo sferoidalne Szare żelazo Stal (A36)
Przewodność cieplna (W/m·K) 35 – 50 35 – 45 45
Współczynnik rozszerzalności cieplnej (× 10⁻⁶/° C.) 12 – 13 10 – 12 11 – 13

Przewodność cieplna żelaza plastycznego jest równoznaczna z szarego żelaza i stali, umożliwiając wydajne rozpraszanie ciepła w blokach silnika i bębnach hamulcowych.

Jego współczynnik rozszerzalności termicznej (~ 12 × 10⁻⁶/° C.) Dopasowuje się ściśle ze stalą, Uproszczenie projektu wielomisterskiego.

5. Zachowanie korozji i odporność na środowisko

Folie pasywne i utlenianie powierzchni

Żelazo plastyczne tworzy tlenek żelaza (Fe₃o₄/fe₂o₃) Film po wystawieniu na tlen. Ta pasywna warstwa spowalnia dalsze utlenianie w łagodnych środowiskach.

Dodatki stopowe takie jak 0.5 – 1.5% W Lub 0.2 – 0.5% Kr Popraw wydajność korozyjną poprzez stabilizację filmu pasywnego.

W przeciwieństwie do szarego żelaza - które może się rozwijać - macierz di może lepiej przeciwstawić się zlokalizowanemu atakowi, zwłaszcza gdy jest powlekany.

Żeliwne żeliwne
Żeliwne żeliwne

Porównawcze wskaźniki korozji vs. Szare żelazo i stal

Środowisko Z (Niepowlekany, mm/y) Szare żelazo (mm/y) Łagodna stal (mm/y)
Świeża woda 0.05 – 0.10 0.10 – 0.15 0.20 – 0.30
Woda morska 0.20 – 0.35 0.40 – 0.60 0.50 – 1.00
Kwaśny (Ph 3 – 4) 0.15 – 0.25 0.30 – 0.40 0.50 – 1.00
Alkaliczny (Ph 9 – 10) 0.02 – 0.05 0.05 – 0.08 0.10 – 0.20

W każdym przypadku, Szybkość korozji żelaza plastycznego pozostaje mniej więcej 50% że z szarego żelaza i 30–40% miękka stal.

Aplikowanie Powłoki epoksydowe lub poliuretanowe zmniejsza korozję DI do < 0.01 MM/rok w agresywnych środowiskach.

Po zakopaniu lub zanurzeniu, Projektanci zatrudniają cynk lub aluminiowe anody ofiarne w celu ochrony niepowlekanych rurociągów z żeliwnego żeliwnego.

Kontrola korozji: Powłoki, Ochrona katodowa, i wybór materiałów

  • Powłoki: Epoksyja o wysokim budynku (200 µm) lub sprakowane płomienie cynk/aluminium Warstwy rozszerzają żywotność usług w zakładach morskich lub chemicznych.
  • Ochrona katodowa: Występowane w bieżącej lub ofiarnej anodach zachowują integralność rur żeliwnych w instalacjach podziemnych lub podwodnych.
  • Wybór materiału: W wysoce żrących warunkach (Ph < 3 lub chlorek > 10 000 ppm), Inżynierowie określają At-alleyed staje się Lub stal nierdzewna Zamiast standardowych ocen.

6. Procesy produkcyjne z żeliwa plastycznego

Metody formowania: Odlewanie piasku, Formowanie skorupy, i casting inwestycyjny

  • Casting z zielonego piasku pozostaje główną metodą. Odlewnie pakują piasek krzemionkowy z gliną lub wiążki chemiczne do kolb wokół wzorów.
    Formy piaskowe pomieścią pióry, rdzenie, oraz systemy bramkowania dostosowane do płynności DI. Typowa minimalna grubość odcinka unosi się wokół 6 – 8 mm Aby uniknąć wad skurczowych.
  • Formowanie skorupy wykorzystuje podgrzewaną mieszaninę piaskową pokrytą żywicą, naciskowana wokół podgrzewanego metalowego wzoru.
    Ten proces daje Wykończenia powierzchniowe Ra = 1–3 µm i tolerancje ± 0.3 mm, Przy premii kosztowej ~ 20 % nad zielonym piaskiem.
  • Casting inwestycyjny (Zagubiony wosk) ułatwia cienkie sekcje (aż do 3 mm) oraz złożone geometrie z tolerancjami ± 0.1 mm.
    Jednakże, Drictle Cast Iron Investment Command 2–3 × Koszt ekwiwalentów odlewów piasku, ograniczenie użycia do części o niskiej objętości lub skomplikowanych części.
Inwestycja Casting Cznew Cat Kolektor wydechowy
Inwestycja Casting Cznew Cat Kolektor wydechowy

Obróbka cieplna: Wyżarzanie, Normalizowanie, Wschodnie temperowanie (Adi)

Obróbka cieplna krawi matrycę DI i wydajność mechaniczną:

  • Wyżarzanie: Powolne chłodzenie od 900 °C aż do temperatury pokojowej wytwarza w pełni ferrytyczną matrycę, maksymalizacja plastyczności (~ 18 % wydłużenie) i obrabialność (400 MPA UTS).
  • Normalizowanie: Ogrzewanie do 900 – 920 °C a następnie chłodzenie powietrza daje zrównoważoną mikrostrukturę ferrytyczną, Oferując UTS ≈ 450 MPA i 12 % wydłużenie.
  • Wschodnie temperowanie (Adi): Odlewy żeliwa plastycznego ulega roztwórowi w 900 °C Aby rozpuścić węgliki, Następnie zgasi w kąpieli solnej 250 – 375 °C Do 1 – 4 godziny.
    To produkuje Bainic Ferrite + Zatrzymany austenit wzbogacony przez węgiel struktura.
    Gatunki ADI wahają się od 400 MPa do 1 400 MPa UTS, z wydaniem między 2 – 12 %, i wyjątkowa wydajność zmęczenia (Ograniczenia wytrzymałości 400 MPa).

Przetwarzanie końcowe: Obróbka, Wykończenie powierzchni, Powłoka

  • Obróbka: żeliwne maszyny podobnie jak stal węglowa. Typowe prędkości zwrotne dla 65-45-12 Włóż na 150–250 m/i z narzędziami z węglika.
    Zakres prędkości wiertła 50–100 m/i. Smarowanie płynu chłodzącego zapobiega zbudowanej krawędzi. Brak grafitu płatkowego DI zmniejsza odprysk narzędzi.
  • Wykończenie powierzchni:
    • Strzałowanie ze stalowym piaskiem (20–40 Mesh) usuwa piasek i zapewnia matowe wykończenie (Ra 2 – 5 µm).
    • Szlifowanie/polerowanie osiąga ra < 0.8 µm dla powierzchni uszczelnienia.
  • Powłoka:
    • Powłoka epoksydowa/proszkowa: Złoża film 50–200 µm, aby strzec przed korozją w środowiskach morskich lub przemysłowych.
    • Metalizowanie (Cynk lub aluminium): Spray termiczny nakłada 100 – 150 µm warstwa ofiarna dla zakopanych lub zanurzonych części.

7. Co to jest austempred żelazo plastyczne (Adi)

Żelazo plastyczne (Adi) reprezentuje wyspecjalizowaną podklasę żeliwa plastycznego, która oferuje wyjątkową kombinację siły, plastyczność, i odporność na zmęczenie.

W przeciwieństwie do konwencjonalnego żelaza plastycznego - które zazwyczaj ma matrycę ferrytyczną i perlityczną lub w pełni perlityczną,

Unikalna mikrostruktura Adi składa się z grzywny Bainityczne płytki ferrytowe zanurzony w matrycy Zatrzymany austenit wzbogacony przez węgiel.

Ta mikrostruktura wynika z trzyetapowego procesu obróbki cieplnej: Rozwiązanie, gaszenie do temperatury pośredniej, i austempering.

Po zakończeniu, Austempered plastyczne żelazo dostarcza wytrzymałości na rozciąganie tak wysoko 1 400 MPa (W ADI 900-650 stopień) zachowując wydłużenie w 2 – 5% zakres.

Austempreed plastyczny zawór kulowy
Austempreed plastyczny zawór kulowy

Austempred Profilowa trasa produkcyjna: Rozwiązanie, Hartowanie, i austempering

Kluczowe kroki w przetwarzaniu żelaza plastycznego Austempred to:

  1. Rozwiązanie: Rozgrzej odlew żelazny 880 – 920 °C przez 1–2 godziny w celu rozpuszczenia węglików i homogenizacji węgla.
  2. Hartowanie: Przenieść do łańcucha soli 250 – 375 °C. Ta pośrednia temperatura zapobiega martenzytu.
  3. Wschodnie temperowanie: Przytrzymaj, aż macierz przekształci się w Bainic Ferrite plus Zatrzymany austenit wzbogacony przez węgiel- Typowo 1–4 godziny, w zależności od grubości sekcji.
  4. Chłodzenie: Air lub oleju do temperatury pokojowej, blokowanie w mikrostrukturze binitycznej.

Mikrostruktura żelaza z żelaza: Binityczny ferryt i austenit wzbogacony w węgiel

Mikrostruktura Adi składa się z:

  • Bainityczne igły ferrytowe: Niezwykle drobne łopatki ferrytu α-żelaza, które zarodkują na granicach austenitu.
  • Zachował austenit: Filmy austenitowe bogate w węgiel, które pozostają stabilne w temperaturze pokojowej, wchłanianie odkształcenia i zwiększanie wytrzymałości.

Ta kombinacja nadaje „Transformacja” efekt: pod stosowanym stresem, zachował przekształcenie austenitu w martenzyt, lokalnie wzmacniając matrycę.

Zalety mechaniczne: Bilans o wysokiej wytrzymałości, Odporność na zmęczenie

Grade ADI Wytrzymałość na rozciąganie (MPa) Siła plonu (MPa) Wydłużenie (%) Twardość Brinella (HB) Limit zmęczenia (MPa)
Adi 400-120 400 – 550 275 – 415 8 – 12 180 – 260 220 – 260
Adi 600-350 600 – 900 350 – 600 4 – 8 260 – 360 300 – 350
Adi 900-650 900 – 1 400 650 – 1 000 2 – 5 350 – 450 400 – 450

W porównaniu do znormalizowanego żelaza plastycznego o podobnym składzie, austempred żelazo plastyczne osiąga 50% Wyższe UTS zachowując 2 – 5% wydłużenie.

Jego wytrzymałość zmęczeniowa często przekracza 400 MPa, przewyższając zarówno szare żelazo, jak i wiele stali aluminiowych pod odwróconym zginaniem.

Typowe zastosowania austempreed żelaza plastyczne

Inżynierowie używają przestrzennego żelaza plastycznego, gdzie wysoki odporność na zużycie, wysoka wytrzymałość, i niezawodna istota życia zmęczenia:

  • Automobilowy: Przekładnie, wały korbowe, wałki rozrządu, i noszące klatki.
  • Maszyny rolnicze: Zębatki, nosić płyty, i wałki wałkowe.
  • Olej & Gaz: Narzędzia doliny, wały pomp, oraz składniki zastawki wymagające odporności na zmęczenie korozji.
  • Sprzęt wydobywczy: Grates, Rolki kruszarki, oraz liniowców młyna podlegającego pyłu ściernego.

8. Zastosowania żeliwa plastycznego

Komponenty samochodowe: Wale korbowe, Przekładnie, Części zawieszenia

Producenci samochodów wykorzystają wysoką siłę zmęczeniową żeliwa plastycznego (≥ 250 MPa) oraz tłumienie wałów korbowych i wałków rozrządu w średnich silnikach.

Przekładnie zębate plastyczne znoszą wstrząs, jednocześnie zmniejszając hałas. Ramiona kontrolne i kostki kierownicze korzystają ze sztywności DI (E ≈ 180 GPa) i odporność na uderzenia.

Poradzanie rurociągów i płynów: Kobza, Kołnierze, Pompowanie obudowa, Ciała zaworów

Systemy rurowe żeliwne plastyczne (EN-GJS-400-15) Noś wodę pitną lub ścieki przy ciśnieniu 25 bar.

Zawory plastyczne i kołnierze odpowiadają cyklicznym wzrostom ciśnienia. Wskaźniki korozji w alkalicznym lub neutralnym pH pozostają minimalne, czyniąc DI opłacalne w porównaniu do stali nierdzewnej w wielu aplikacjach routingu.

Rurowe kołnierze plastyczne żeliwa
Rurowe kołnierze plastyczne żeliwa

Sprzęt rolniczy i budowlany: Zębatki, Rolki, Ramki

Komponenty sprzętu polowego regularnie stają w obliczu gleb ściernych i wysokich naprężeń mechanicznych.

Osiągnij szkieletowe szkieletowe żeliwne i wałki nosić życie przekraczające 1 000 godziny w ciężkich środowiskach,

podczas gdy ramki i odlewy strukturalne minimalizują koszty spawania i poprawia żywotność zmęczeniową.

Sektor Energetyczny: Obudowy turbiny wiatrowej, Zakładki skrzyni biegów, Składniki pola naftowego

Ogólne żelazo plastyczne tłumiące wibracje skrętne w skrzyniach przekładni turbiny wiatrowej, Zwiększenie niezawodności.

Skrzynki skrzyni biegów wykonane z ADI zmniejszają wagę 10% w porównaniu do stali i bezwładności wirnika.

Na polach naftowych, Narzędzia doliny i korpusy zaworów znoszą solanki żrące 50 MPa.

Urządzenia i narzędzia konsumenckie

Żelaza plastyczna oferuje masę termiczną i trwałość naczyń kuchennych (Holenderskie piekarniki, żeliwne patelni).

Kluczowe gniazdo żelaza i korpusy rurowe pochłaniają wstrząs bez szczelinowania, wydłużenie żywotności narzędzia.

9. Podstawowe zalety i wady plastycznej żeliwa

Plusy

Zrównoważona siła i wytrzymałość:

Żelazo plastyczne dostarcza wytrzymałości na rozciąganie 400–1 000 MPa i wydłużenia 2–18%, osiągnięcie doskonałego stosunku siły do ​​masy.

W aplikacjach motoryzacyjnych, Na przykład, Waga korbowa może spaść 20–30% w porównaniu do stalowych odpowiedników.

Doskonałe odporność na zużycie i zmęczenie:

Sferoidalne guzki grafitowe minimalizują stężenia naprężeń, umożliwianie ograniczeń zmęczenia 300 MPa.

To sprawia, że ​​żelazo plastyczne jest idealne na biegi, Składniki zawieszenia, i inne części pod obciążeniem cyklicznym.

Doskonała możliwość:

Ze stosunkowo niską likwidą 1 150–1 200 °C i dobra płynność, żelazo plastyczne tworzy skomplikowane geometrie z minimalnym skurczem (0.8–1,0%).

Koszty castingu i obróbki 30–50% niższe niż porównywalne stalowe odkuwki.

Korozja i stabilność termiczna:

Guzki grafitowe stanowią naturalną barierę przed korozją. Po zabiegu powierzchniowym, Zawiodnienia z żeliwnego żeliwnego.

Wytrzymuje temperatury do 300 °C z niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej.

Opłacalność:

Surowce są niedrogie, a topnienie wymaga stosunkowo niskiej energii.

Nowoczesne oceny-takie jak austemprezowane żelazo plastyczne-stalowa wydajność stali o wysokiej wytrzymałości po obróbce cieplnej, Oferowanie znacznych całkowitych oszczędności kosztów.

Wady

Ścisła kontrola procesu:

Osiągnięcie jednolitych guzków wymaga precyzyjnej kontroli Mg/co poziomy i minimalna siarka/tlen. Zapewnienie jakości zwiększa złożoność produkcji i koszty.

Ograniczona wydajność w wysokich temperaturach:

Powyżej 350 °C, Siła gwałtownie spada, a grafitowe zgrubne prowadzi do pełzania.

Żelazo plastyczne jest nieodpowiednie dla kolektorów wydechowych lub innych trwałych komponentów o wysokim ogrzewaniu.

Wyzwania związane z obróbką:

Wysoka zawartość węgla wymaga wyżarzania przed podgrzewaniem lub po spawaniu, aby zapobiec pękaniu.

Grafit szybko nosi narzędzia, Wymaganie futrów z węglikami i specjalistycznych strategii obróbki.

Niższa sztywność:

Z modułem elastyczności 160–170 GPA (versus Steel's ≈ 210 GPa), żeliwne żeliwne deformuje bardziej pod obciążeniem. Projektanci często potrzebują grubszych odcinków, aby zrekompensować.

Wpływ na środowisko:

Topnienie i guzowanie zużywają znaczącą energię i może generować zanieczyszczenia.

Usuwanie odpadów musi spełniać standardy regulacyjne. W środowisku morskim lub kwaśnym, żeliwa plastyczne wymaga dodatkowych powłok ochronnych.

10. Porównanie z innymi materiałami

Kiedy inżynierowie oceniają żeliwa plastyczne (Z) dla konkretnej aplikacji, Często ważą jego właściwości w stosunku do właściwości szarego żeliwa, żelazo ciągliwe, stopy stalowe, aluminium, i brąz.

Szare żeliwo vs. Żeliwo sferoidalne

Metryczny Szare żeliwo (żołnierz amerykański) Żelazie plastyczne (Z)
Kształt grafitu Płatek Sferoidalny (guzek)
Wytrzymałość na rozciąganie (MPa) 200 – 300 400 – 900
Wydłużenie (%) < 2 % 3 – 18 %
Wytrzymałość zmęczeniowa (MPa) 80 – 120 200 – 400
Wytrzymałość na uderzenia (CVN, J) 10 – 20 15 – 60
Moduł sprężystości (GPa) 100 – 120 170 – 200
Koszt castingu vs.. Stal Niski 10 – 20 % Wyższy niż GI
Całkowity koszt części Najniższy 20 – 30 % Niższe niż GI (gdy jest krytyczny siły)
Typowe zastosowania Łóżka maszynowe, Rotory hamulcowe, Niekrytyczne bloki silnika Wale korbowe, koła zębate, Ramiona zawieszenia, pompowanie obudowa

Platasowe żelazo vs.. Żeliwo sferoidalne

Metryczny Milleble Iron Żelazie plastyczne (Z)
Proces produkcyjny Biała wyżarzanie żelaza (48–72 h @ 900 °C) Jednoetapowe guzowanie (Mg, ODNOŚNIE)
Wytrzymałość na rozciąganie (MPa) 200 – 350 400 – 900
Wydłużenie (%) 3 – 10 % 3 – 18 %
Złożoność obróbki cieplnej Długi, energochłonne Nodulowanie + Opcjonalne obróbka cieplna
Czas cyklu 2–3 dni (hartować) Godziny (odlew + Nodulowanie)
Koszt (na kg) Umiarkowany Niżej (prostszy proces)
Typowe zastosowania Narzędzia ręczne, małe wsporniki, armatura Komponenty samochodowe, części maszyn ciężkich

Stalowe stopy vs.. Żeliwo sferoidalne

Metryczny Stal o niskim poziomie (np., 4140) Żelazie plastyczne (Z)
Gęstość (g/cm3) ~ 7.85 ~ 7.20
Moduł sprężystości (GPa) ~ 200 170 – 200
Wytrzymałość na rozciąganie (MPa) 800 – 1 100 400 – 900
Wydłużenie (%) 10 – 15 % 3 – 18 %
Limit zmęczenia (MPa) 300 – 400 200 – 400
Odlewalność Słaby (wymaga kucia/obróbki) Doskonały (WIELKA WIELKA)
Ocena maszynowości 30 – 50 % (Stal referencyjna = 100) 60 – 80 %
Spawalność Dobry z podgrzewaniem/poczyszczaniem cieplnym Słaby (wymaga podgrzewania i złagodzenia stresu)
Koszt (odlew + obróbka) Wysoki (kute lub obrabiane kęsy) 20 – 50 % niżej (Kształt bliskiej sieci)
Typowe zastosowania Wały o wysokiej wytrzymałości, zbiorniki ciśnieniowe, Ciężkie komponenty strukturalne Wale korbowe, pompowanie obudowa, skrzynie biegów, Ramki maszynowe

Żelazo plastyczne vs.. Aluminium i brąz

Metryczny Stop aluminium (np., 6061-T6) Brązowy (np., C93200) Żelazie plastyczne (Z)
Gęstość (g/cm3) ~ 2.70 8.4 – 8.9 ~ 7.20
Wytrzymałość na rozciąganie (MPa) 290 – 310 ~ 350 400 – 900
Wydłużenie (%) 12 – 17 % 10 – 15 % 3 – 18 %
Przewodność cieplna (W/m·K) ~ 205 ~ 50 – 100 35 – 50
Odporność na korozję Doskonały (anodowane) Doskonały (Środowisko morskie) Umiarkowany (Wymagana powłoka lub stop)
Odporność na zużycie Umiarkowany Bardzo dobry (Antykriction) Dobre lub doskonałe (w zależności od oceny)
Koszt (na kg) Umiarkowany Wysoki (2–3 × of) Niskie do umiarkowane
Skrawalność Doskonały (RA ~ 0,2-0,4 µm) Umiarkowany Dobry (Wymaga narzędzia do węglików)
Typowe zastosowania Struktury samolotów, wymienniki ciepła, elektronika użytkowa Namiar, tuleje, sprzęt morski Przekładnie, Składniki zawieszenia, pompowanie obudowa, bloki silnika

Kiedy faworyzować żeliwne żeliwne

  • Cykliczne lub wysokie obciążenie: Połączenie siły rozciągania DI (≥ 500 MPa), Wytrzymałość zmęczeniowa (≥ 200 MPa), A tłumienie sprawia, że ​​jest idealny wały korbowe, koła zębate, i ramiona zawieszenia.
  • Złożoność bliskiego kształtu: Żeliwne odlecie piasku lub skorupy regula 30–50% w porównaniu do stali, Obniżenie ogólnego kosztu części.
  • Wrażliwe na koszty produkcję średniej objętości: Gdy stalowe odkuwki lub obrabiane aluminium ponoszą nadmierne koszty, Żelaza plastyczna oferuje równowagę wydajności i gospodarki.
  • Złącze żrące lub odporne na zużycie: Z odpowiednimi powłokami lub stopami, Pewne żeliwne rurociągi i obudowy pompy znoszą dziesięciolecia w agresywnych środowiskach.

Kiedy dominują inne materiały

  • Wymagania o ultra światła: W skórkach kadłubowych lotniczych, Ciała pojazdów elektrycznych, lub przenośna elektronika, stopy aluminium lub magnezu zapewniają niezrównane oszczędności.
  • Ekstremalne środowiska korozyjne: Strefy plusk, chlorowane linie procesów,
    lub kwaśny drenaż często wymaga stali nierdzewnej (np., 316, dupleks) którego filmy pasywne przewyższają powlekane lub stopowe bariery DI.
  • Usługa w wysokiej temperaturze (> 350 °C): W elementach turbinowych lub kolektora wydechu,
    Superalloys na bazie niklu lub stali odporne na ciepło (np., 17-4 PH) podtrzymywać siłę, w której żeliwa plastyczne cierpiałoby na pełzanie.
  • Maksymalna wytrzymałość i spawalność: Stalowe wiązki stalowe i plamowane rurociągi pozostają preferowane podczas kucia, spawalniczy, lub formowanie na zimno wymaga spójnego, Wydajność możliwą do dokumentacji.

11. Wniosek

Żeliwa plastyczne wyróżnia się jako wszechstronne, Opłacalny materiał inżynierski.

Jego grafit sferoidalny Mikrostruktura zapewnia rzadką mieszankę wysoka wytrzymałość na rozciąganie, Znaczna plastyczność, I Doskonałe życie zmęczeniowe.

Producenci mogą rzucić kształty bliskiej sieci, zminimalizować kolejne obróbkę, i właściwości krawieckie poprzez obróbkę cieplną, przede wszystkim w postaci austemprezowanego żelaza plastycznego (Adi).

Pomimo niewielkiej podatności na korozję, Rewowactwo recyklingu żelaza, zdolność tłumienia,

a szeroki zakres standaryzowanych ocen sprawia, że ​​jest niezbędny w różnych samochodach, rurociąg, rolniczy, energia, i rynki konsumenckie.

Na TEN, Jesteśmy gotowi współpracować z Tobą w wykorzystaniu tych zaawansowanych technik w celu optymalizacji projektów komponentów, Wybór materiałów, i przepływy pracy produkcyjnej.

Zapewnienie, że następny projekt przekroczy każdy punkt odniesienia wydajności i zrównoważonego rozwoju.

Skontaktuj się z nami już dziś!

 

Często zadawane pytania

Co odróżnia żeliwo plastyczne od szarego żeliwa?

Żelazie plastyczne (Z) zawiera sferoidalny (guzkowaty) grafit zamiast grafitu płatkowego występującego w szarej żelazo.

Te sferyczne guzki tępe propagacja pęknięć, dając znacznie wyższą wytrzymałość na rozciąganie (400–900 MPa) i wydłużenie (3–18 %) w porównaniu do 200–300 MPa Grey Iron i < 2 % wydłużenie.

Jakie względy obróbki dotyczą żelaza plastycznego?

Żeliwne maszyny do stali węglowej, ale wymaga Narzędzia do węglików ze względu na guzki o wysokim węgle.

Zalecane prędkości cięcia waha się od 150–250 m/i, z kanałami 0,1–0,3 mm/obrotem.

Właściwe użycie płynu chłodzącego zapobiega zbudowanej krawędzi. Oceny wysokiej jakości lub ADI mogą wymagać wolniejszych prędkości lub narzędzi ceramicznych, aby uniknąć przedwczesnego zużycia.

W jaki sposób żelazo plastyczne w porównaniu z materiałami alternatywnymi?

  • Żelazo plastyczne vs.. Szare żelazo: Czę z żeliwa plastycznego kosztuje ~ 10–20 % wyższy.
    Jednakże, Zmniejszona grubość ściany i zasiłki obróbki często dają całkowite koszty części 20–30 % Niższe zastosowania o krytycznym wytrzymałości.
  • Stal vs. Żelazo plastyczne: Odlewy żelaza plastyczne często kosztują 20–50 % Mniej niż równoważne stalowe odkuwki lub komponenty ciężkie.
  • Aluminium/brąz vs.. Żelazo plastyczne: Żelazo plastyczne jest tańsze na kg niż brąz (2–3 × wyższy koszt) I, Chociaż cięższy niż aluminium,
    oferuje znacznie większą siłę, Życie zmęczeniowe, i niższy koszt materiału, gdy waga nie jest głównym problemem.
Przewiń do góry