Станови за пумпу од ливене гвожђе

Шта је дуктилно ливено гвожђе?

Садржај схов

1. Увођење

Нодуларно ливено гвожђе, често се назива нодуларно ливено гвожђе или сфероидно графитно гвожђе.

У 1948, Кеитх Миллис је открио да додавање мале количине магнезијума у ​​растопљено гвожђе ствара скоро сферичне графитне нодуле, а не љуспице.

Овај пробој је дао дуктилно ливено гвожђе (ИЗ), који комбинује способност ливења и економичност са значајно побољшаном затезном чврстоћом и издужењем.

Овај чланак се бави фундаменталном природом дуктилног ливеног гвожђа, његова хемија и микроструктура, Механичке перформансе, руте обраде, отпорност на корозију,

кључне апликације, Предности и ограничења, и поређења са алтернативним материјалима.

2. Шта је дуктилно ливено гвожђе?

Нодуларно ливено гвожђе (ИЗ) квалификује се као породица ливеног гвожђа коју карактерише сфероидни (нодуларни) инклузије графита равномерно дисперговане у металној матрици.

За разлику од графита у облику пахуљица од сивог гвожђа, склони концентрацији стреса, ДИ-јеви графитни нодули заустављају ширење пукотина, омогућавање дуктилног понашања.

Нодуларно ливено гвожђе
Нодуларно ливено гвожђе

Нодуларно гвожђе премошћује јаз у перформансама између сивог гвожђа и нисколегираног челика.

Произвођачи користе дуктилно ливено гвожђе за компоненте под цикличним оптерећењима, где су важне и висока чврстоћа и отпорност на удар.

Штавише, Обрадивост ДИ-ја и способност готовог облика смањују трошкове обраде у наставку.

3. Хемијски састав и системи легура

Басе Цомпоситион: Фе–Ц–Си–Мн–П–С

Основа нодуларног ливеног гвожђа лежи у типичном пуњењу од сивог гвожђа -гвожђе (Фе), угљеник (Ц), силицијум (И), манган (Мн), фосфор (П), и сумпор (С).

Репрезентативни хемијски опсег за уобичајени разред (АСТМ А536 65-45-12) може бити:

  • Ц: 3.5 - 3.8 венчање %
  • И: 2.2 - 2.8 венчање %
  • Мн: 0.1 - 0.4 венчање %
  • П: ≤ 0.08 венчање %
  • С: ≤ 0.025 венчање %

Високи силицијум (≥ 2 венчање %) промовише формирање графита, а не цементита, док је мало сумпора (< 0.025 венчање %) спречава прекомерне инклузије које ометају формирање чворова.

Нодулизинг Елементс: Магнезијум (Мг), Церијум (Це), и ретке земље (Ре)

Нодуларност у дуктилном ливеном гвожђу настаје додавањем магнезијума - обично 0.03% - 0.05% Мг— до истопљеног гвожђа.

Ливнице уносе магнезијум преко Мг–Фе мастер легуре или жице са језгром. Снажан афинитет магнезијума према сумпору формира МгС, тако да строго контролишу да сумпор остане испод 0.025%.

Многе ливнице такође додају 0.005 - 0.01 теж.% церијума или реткоземних елемената да се побољша облик и величина нодула, побољшање механичке конзистенције, посебно у дебелим пресецима.

Ови додаци РЕ додатно смањују осетљивост на варијације сумпора и кисеоника.

Додатно легирање: Бакар (Цу), Никл (У), Молибден (Мо), Хром (ЦР)

Да скројим снагу, жилавост, или отпорност на корозију, ливнице садрже секундарне легирајуће елементе:

  • Бакар (Цу): 0.2 - 0.5 венчање % појачава формирање перлита, подизање снаге по 10 - 20 %.
  • Никл (У): 0.5 - 1.5 венчање % повећава жилавост на ниским температурама и отпорност на корозију.
  • Молибден (Мо): 0.2 - 0.4 венчање % побољшава очвршћавање и отпорност на пузање за рад на вишим температурама.
  • Хром (ЦР): 0.2 - 0.5 венчање % даје благу отпорност на корозију и чвршћу микроструктуру.

Обично, дуктилни ливени гвожђе остају унутар 1 - 2 венчање % комбинованог Цу + У + Мо + ЦР, обезбеђивање трошковне ефикасности уз испуњавање циљева учинка.

Стандарди и оцене

  • АСТМ А536 (САД): 60-40-18, 65-45-12, 80-55-06 оцене.
  • ИСО 1083 (Европа): ЕН-ГЈС-400-15, ГЈС-450-10, ГЈС-700-2.
  • ИОУР ОНЕ 1563 (Немачка): ГГ-25, ГС-32, ГС-45 еквиваленти.

4. Физичке и механичке особине дуктилног ливеног гвожђа

Ауто делови за ливење у песку од нодуларног гвожђа
Ауто делови за ливење у песку од нодуларног гвожђа

Затезна чврстоћа, Снага приноса, и Дуцтилити

Потпис нодуларног гвожђа је његов комбинација високе чврстоће и значајне дуктилности:

Разреда Утс (МПА) Принос (0.2% зборник, МПА) Издужење (%) Матрик
60-40-18 (А536) 400 - 550 245 - 415 10 - 18 Феритно-перлитни
65-45-12 (А536) 450 - 650 275 - 450 8 - 12 Перлитно-феритно
80-55-06 (А536) 700 - 900 415 - 620 3 - 6 Потпуно перлитно

Супротно, стандардно сиво гвожђе даје само приносе 200 - 300 МПА затезна чврстоћа практично без истезања.

Зато што ДИ-јеви графитни нодули блокирају почетак пукотина, издужење скаче у двоцифрене вредности за разреде ниже чврстоће.

Тврдоћа и отпорност на хабање

Распони тврдоће нодуларног гвожђа 170 - 320 Хб, у зависности од разреда и матрице:

  • Феритна класа (60-40-18) испоручује около 170 Хб, погодан за ливење опште намене (раздјелнике, оквир).
  • Перлитни разред високе чврстоће (80-55-06) постиже постизање 260 - 320 Хб, конкурентан нисколегираним челиком у отпорности на хабање зупчаника, ланчаници, и радна кола пумпе.

Када је отпорност на хабање критична, произвођачи често бирају штедљиво нодуларно гвожђе (АДИ),

који допире 300 - 450 Хб након топлотне обраде, балансирање тврдоће са заосталом жилавошћу.

Животни век од замора и отпорност на удар

Сферични графит од нодуларног гвожђа значајно побољшава перформансе замора:

  • Граница замора обично стоји на ≈ 40% оф УТС. За а 65-45-12 разред (УТС ≈ 500 МПА), замор издржљивост достиже 200 МПА на 10⁷ циклуса под обрнутим савијањем.
  • Ударна жилавост (Цхарпи В-зарез на 20 ° Ц) креће се од 15 - 60 Ј, зависно од разреда. Ниже снаге, разреди богати феритима апсорбују до 60 Ј, док се потпуно перлитни слојеви спуштају до 15 Ј.

Ове вредности превазилазе сиво гвожђе (10 - 20 Ј) и приближи се ниско легираном челику, чинећи дуктилно ливено гвожђе идеалним за апликације високог циклуса као што су радилице и клипњаче.

Модул еластичности и капацитет пригушења

За разлику од сивог гвожђа 100 - 120 ГПА модул, мере модула нодуларног гвожђа 170 - 200 ГПА, приближно одговара оном нисколегираног челика.

Ова висока крутост, у комбинацији са капацитетом пригушења око 0.005 до 0.010 (логаритамски декремент),

обезбеђује да делови од дуктилног ливеног гвожђа одолевају скретању под оптерећењем док умањују вибрације - корисно за компоненте мотора и основе машине.

Топлотна проводљивост и коефицијент топлотног ширења

Имовина Дуктилни гвожђе Сиво гвожђе Челик (А36)
Топлотна проводљивост (В / м · к) 35 - 50 35 - 45 45
Коефицијент топлотне експанзије (×10⁻⁶/°Ц) 12 - 13 10 - 12 11 - 13

Топлотна проводљивост нодуларног гвожђа је паралелна оној код сивог гвожђа и челика, омогућавајући ефикасно одвођење топлоте у блоковима мотора и кочионим бубњевима.

Његов коефицијент топлотног ширења (~ 12 × 10⁻⁶ / ° Ц) блиско поравнава са челиком, поједностављивање дизајна од више материјала.

5. Корозивно понашање и отпорност на животну средину

Пасивни филмови и површинска оксидација

Нодуларно гвожђе формира ан оксид гвожђа (Фе₃О₄/Фе₂О₃) филм када је изложен кисеонику. Овај пасивни слој успорава даљу оксидацију у благим срединама.

Додаци за легирање попут 0.5 - 1.5% У или 0.2 - 0.5% ЦР побољшати корозивне перформансе стабилизацијом пасивног филма.

За разлику од сивог гвожђа—које може развити удубљење—ДИ-јева матрица може боље да се одупре локализованом нападу, посебно када је премазан.

Ливење у песак Дуктилно ливено гвожђе
Ливење у песак Дуктилно ливено гвожђе

Упоредне стопе корозије вс. Сиво гвожђе и челик

Окружење ИЗ (Непремазани, мм / и) Сиво гвожђе (мм / и) Благи челик (мм / и)
Слатка вода 0.05 - 0.10 0.10 - 0.15 0.20 - 0.30
Морска вода 0.20 - 0.35 0.40 - 0.60 0.50 - 1.00
Кисела (пХ 3 - 4) 0.15 - 0.25 0.30 - 0.40 0.50 - 1.00
Алкална (пХ 9 - 10) 0.02 - 0.05 0.05 - 0.08 0.10 - 0.20

У сваком случају, Стопа корозије дуктилног ливеног гвожђа остаје отприлике 50% оно од сивог гвожђа и 30-40% оно од меког челика.

Примена епоксидни или полиуретански премази смањује корозију ДИ на < 0.01 мм/год у агресивном окружењу.

Када је закопан или потопљен, дизајнери запошљавају цинк или алуминијумске жртвене аноде за заштиту цевовода и фитинга од дуктилног ливеног гвожђа без премаза.

Контрола корозије: Превлаке, Катодска заштита, и избор материјала

  • Превлаке: Епоксид високе грађе (200 μм) или распршени пламеном цинк/алуминијум слојеви продужавају век трајања у морским или хемијским постројењима за прераду.
  • Катодска заштита: Утиснуте струје или жртвоване аноде одржавају интегритет цеви од дуктилног ливеног гвожђа у подземним или подводним инсталацијама.
  • Избор материјала: У веома корозивним условима (пХ < 3 или хлорид > 10 000 ппм), прецизирају инжењери Ни-легирани ДИ или нехрђајући челик уместо стандардних оцена.

6. Процеси производње нодуларног ливеног гвожђа

Методе обликовања: Ливење песка, Лимена љуске, и инвестиционо ливење

  • Греен песак ливење остаје доминантна метода. Ливнице пакују песак од силицијум диоксида са глином или хемијским везивом у тиквице око шара.
    Пешчани калупи омогућавају постављање дизача, језгра, и системи затварања прилагођени флуидности ДИ. Типична минимална дебљина пресека лебди около 6 - 8 мм да би се избегли дефекти скупљања.
  • Лимена љуске користи загрејану мешавину песка обложену смолом притиснуту око загрејаног металног узорка.
    Овај процес даје принос површинска обрада Ра = 1–3 µм и толеранције ± 0.3 мм, уз премију трошкова од ~ 20 % преко зеленог песка.
  • Инвестициони ливење (Лост Вак) олакшава танке пресеке (до краја 3 мм) и сложене геометрије са толеранцијама ± 0.1 мм.
    Међутим, дуктилно ливено гвожђе инвестиционо ливење команда 2–3× цена еквивалената изливених у песак, ограничавање употребе на делове мале запремине или сложене делове.
Издувни колектор за инвестиционо ливење Дуктилно ливено гвожђе
Издувни колектор за инвестиционо ливење Дуктилно ливено гвожђе

Топлотни третман: Враголовање, Нормализација, Источно ублажавање (АДИ)

Термичка обрада кроји матрицу и механичке перформансе ДИ:

  • Враголовање: Споро хлађење од 900 ° Ц до собне температуре производи потпуно феритну матрицу, максимизирање дуктилности (~ 18 % издужење) и обрада (400 МПа УТС).
  • Нормализација: Грејање до 900 - 920 ° Ц праћено ваздушним хлађењем даје уравнотежену феритно-перлитну микроструктуру, нуди УТС ≈ 450 МПа и 12 % издужење.
  • Источно ублажавање (АДИ): Нодуларни ливени гвожђе се подвргава растварању на 900 ° Ц за растварање карбида, затим гашење у сланој купки при 250 - 375 ° Ц за 1 - 4 сати.
    Ово производи а баинитни ферит + угљеником обогаћени задржани аустенит структура.
    АДИ оцене се крећу од 400 МПа до 1 400 МПА Утс, са издужењима између 2 - 12 %, и изузетне перформансе замора (границе издржљивости до 400 МПА).

Накнадна обрада: Обрада, Дорада површине, Премаз

  • Обрада: машине од дуктилног ливеног гвожђа слично угљеничном челику. Типичне брзине окретања за 65-45-12 лебдети на 150–250 м/И са алатом од тврдог метала.
    Распон брзина бушења 50–100 м/И. Подмазивање расхладне течности спречава накупљање ивица. Недостатак графита љуспица у ДИ смањује ломљење алата.
  • Дорада површине:
    • Размазивање са челичном песком (20–40 месх) уклања песак и даје мат финиш (По 2 - 5 μм).
    • Брушење/полирање постиже Ра < 0.8 µм за заптивање површина.
  • Премаз:
    • Епоксидни / прашкасти премаз: Наноси филм од 50-200 µм за заштиту од корозије у морском или индустријском окружењу.
    • Метализација (Цинк или алуминијум): Термални спреј се примењује а 100 - 150 µм жртвени слој за закопане или потопљене делове.

7. Шта је Аустемперед нодуларно гвожђе (АДИ)

Аустемперед дуктилно гвожђе (АДИ) представља специјализовану подкласу нодуларног ливеног гвожђа који нуди изузетну комбинацију чврстоће, дуктилност, и отпорност у умору.

За разлику од конвенционалног дуктилног гвожђа - које обично има феритно-перлитну или потпуно перлитну матрицу,

АДИ-јева јединствена микроструктура се састоји од финих баинитне феритне плоче уроњен у матрицу од угљеником обогаћени задржани аустенит.

Ова микроструктура настаје процесом топлотне обраде у три корака: решавање, гашење до средње температуре, и строгост.

Једном завршено, Аустемперед нодуларно гвожђе даје затезне чврстоће до 1 400 МПА (у АДИ 900-650 разред) уз очување издужења у 2 - 5% домет.

Куглични вентил од Аустемперед нодуларног гвожђа
Куглични вентил од Аустемперед нодуларног гвожђа

Аустемперед нодуларни производни пут: Решење, Гашење, анд Аустемперинг

Кључни кораци у преради нодуларног гвожђа са високим степеном температуре укључују:

  1. Решење: Загрејати одлив од нодуларног гвожђа до 880 - 920 ° Ц 1–2 сата да се карбиди растворе и угљеник хомогенизује.
  2. Гашење: Пребаците у слано купатило на 250 - 375 ° Ц. Ова средња температура спречава мартензит.
  3. Источно ублажавање: Држите док се матрица не трансформише у баинитни ферит плус угљеником обогаћени задржани аустенит— типично 1–4 сата, у зависности од дебљине пресека.
  4. Хлађење: Угасите ваздух или уље до собне температуре, закључавање у бејнитској микроструктури.

Аустемперед микроструктура нодуларног гвожђа: Баинитски ферит и аустенит обогаћен угљеником

АДИ-јева микроструктура се састоји од:

  • Баинитске феритне игле: Екстремно фине феритне оштрице α-гвожђа које стварају језгро на границама аустенита.
  • Задржани аустенит: Аустенитни филмови богати угљеником који остају стабилни на собној температури, апсорбовање напрезања и повећање жилавости.

Ова комбинација даје а "трансформација-ојачавање" ефекат: под примењеним стресом, задржани аустенит прелази у мартензит, локално јачање матрикса.

Механичке предности: Равнотежа високе чврстоће и дуктилности, Отпорност на умор

АДИ Граде Затезна чврстоћа (МПА) Снага приноса (МПА) Издужење (%) Бринелл тврдоћа (Хб) Граница умора (МПА)
АДИ 400-120 400 - 550 275 - 415 8 - 12 180 - 260 220 - 260
АДИ 600-350 600 - 900 350 - 600 4 - 8 260 - 360 300 - 350
АДИ 900-650 900 - 1 400 650 - 1 000 2 - 5 350 - 450 400 - 450

У поређењу са нормализованим нодуларним гвожђем сличног састава, аустемперед нодуларно гвожђе постиже до 50% виши УТС уз задржавање 2 - 5% издужење.

Његова издржљивост на замор често премашује 400 МПА, надмашујући и сиво гвожђе и многе легиране челике при обрнутом савијању.

Типичне примене Аустемперед нодуларног гвожђа

Инжењери користе нодуларно гвожђе са високим степеном отпорности на хабање, велика снага, и поуздан животни век замора је важан:

  • Аутомотиве: Зупчаници, Цранксхафттс, брегасте осовине, и кавези за лежајеве.
  • Пољопривредне машине: Ланчаници, носе плоче, и ваљкасте осовине.
  • Уље & Гас: Алати за спуштање, Осовине пумпе, и компоненте вентила које захтевају отпорност на корозијски замор.
  • рударска опрема: Решетке, ролне за дробљење, и облоге млина изложене абразивној прашини.

8. Примене дуктилног ливеног гвожђа

Аутомобилске компоненте: Цранксхафттс, Зупчаници, Делови суспензије

Произвођачи аутомобила користе високу чврстоћу дуктилног ливеног гвожђа на замор (≥ 250 МПА) и пригушење радилица и брегастих вратила код мотора средњег оптерећења.

Зупчаници од нодуларног гвожђа издржавају ударно оптерећење и истовремено смањују буку. Контролне руке и зглобови управљача имају користи од крутости ДИ (Е ≈ 180 ГПА) и отпорност на ударце.

Цевоводи и руковање течностима: цеви, Прирубница, Кућишта пумпе, Тела вентила

Системи цеви од нодуларног ливеног гвожђа (ЕН-ГЈС-400-15) носе воду за пиће или отпадне воде под притисцима до 25 бара.

Вентили и прирубнице од нодуларног гвожђа отпорни су на цикличне скокове притиска. Стопе корозије под алкалним или неутралним пХ остају минималне, чинећи ДИ исплативим у поређењу са нерђајућим челиком у многим апликацијама за рутирање.

Прирубнице цеви Нодуларно ливено гвожђе
Прирубнице цеви Нодуларно ливено гвожђе

Пољопривредна и грађевинска опрема: Ланчаници, Роллерс, Оквири

Компоненте теренске опреме редовно се суочавају са абразивним тлом и високим механичким напрезањима.

Нодуларни зупчаници и осовине од ливеног гвожђа постижу век трајања прекорачења 1 000 сати у тешким окружењима,

док оквири и структурни одливци минимизирају трошкове заваривања и побољшавају век трајања.

Енергетски сектор: Кућишта ветротурбина, Кућишта мењача, Компоненте нафтних поља

Високо пригушивање нодуларног ливеног гвожђа пригушује торзионе вибрације у мењачима ветротурбина, повећање поузданости.

Кућишта мењача направљена од АДИ смањују тежину за 10% у поређењу са челиком и мањом инерцијом ротора.

На нафтним пољима, алати и тела вентила издржавају корозивне слане воде док издржавају циклични притисак до 50 МПА.

Потрошачки апарати и алати

Нодуларно ливено гвожђе нуди топлотну масу и издржљивост за посуђе (холандске пећи, тигањи од ливеног гвожђа).

Насадни кључеви од нодуларног гвожђа и тела кључева за цеви апсорбују удар без лома, продужење века алата.

9. Основне предности и мане дуктилног ливеног гвожђа

Прос

Уравнотежена снага и чврстина:

Нодуларно гвожђе даје затезне чврстоће од 400-1 000 МПА и издужења од 2-18%, постизање супериорног односа снаге и тежине.

У аутомобилским апликацијама, на пример, тежина радилице може пасти 20-30% у поређењу са челичним колегама.

Одлична отпорност на хабање и замор:

Нодули сфероидног графита минимизирају концентрацију стреса, омогућавање граница замора до 300 МПА.

Ово чини дуктилно гвожђе идеалним за зупчанике, компоненте суспензије, и други делови под цикличним оптерећењем.

Супериор Цастабилити:

Са релативно ниским ликвидусом од 1 150-1 200 ° Ц и добра течност, нодуларно гвожђе формира замршене геометрије уз минимално скупљање (0.8–1,0%).

Трошкови ливења и машинске обраде теку 30–50% ниже него упоредиви челични отковци.

Корозија и термичка стабилност:

Графитни нодули пружају природну баријеру против корозије. Након површинских третмана, Фитинги од дуктилног ливеног гвожђа често трају век у земљишту или воденом окружењу.

Издржава температуре до 300 ° Ц са ниским коефицијентом топлотног ширења.

Економичност:

Сировине су јефтине, а за топљење је потребна релативно мала енергија.

Савремени квалитети—као што је нодуларно гвожђе са високим степеном отпорности—приближавају се перформансама челика високе чврстоће након термичке обраде, нудећи значајне укупне уштеде трошкова.

Цонс

Чврста контрола процеса:

Постизање уједначених нодула захтева прецизну контролу Мг/Це нивои и минимални сумпор/кисеоник. Осигурање квалитета повећава сложеност и трошкове производње.

Ограничена перформанса високог температуре:

Изнад 350 ° Ц, чврстоћа нагло опада и грубљење графита доводи до пузања.

Нодуларно гвожђе није погодно за издувне колекторе или друге компоненте које се дуго загревају.

Обрада обраде:

Висок садржај угљеника захтева претходно загревање или жарење након заваривања како би се спречило пуцање.

Графит брзо троши алате, које захтевају карбидне секаче и специјализоване стратегије обраде.

Доња крутост:

Са модулом еластичности около 160–170 ГПа (наспрам челика ≈ 210 ГПА), дуктилно ливено гвожђе се више деформише под оптерећењем. Дизајнерима су често потребни дебљи делови за компензацију.

Утицај на животну средину:

Топљење и нодулизација троше значајну енергију и могу генерисати загађиваче.

Одлагање отпада мора испуњавати регулаторне стандарде. У морском или киселом окружењу, дуктилно ливено гвожђе захтева додатне заштитне премазе.

10. Поређење са другим материјалима

Када инжењери процењују дуктилно ливено гвожђе (ИЗ) за одређену примену, често одмеравају његова својства у односу на својства сивог ливеног гвожђа, ковно гвожђе, легуре челика, алуминијум, и бронза.

Сиво ливено гвожђе вс. Дуктилни гвожђе

Метрички Сива лијевана гвожђа (ГИ) Нодљиво ливено гвожђе (ИЗ)
Грапхите Схапе Флаке Спхероидал (нодула)
Затезна чврстоћа (МПА) 200 - 300 400 - 900
Издужење (%) < 2 % 3 - 18 %
Издржљивост умора (МПА) 80 - 120 200 - 400
Жилавост (ЦВН, Ј) 10 - 20 15 - 60
Модул еластичности (ГПА) 100 - 120 170 - 200
Цена кастинга вс. Челик Низак 10 - 20 % већи од ГИ
Укупна цена дела Најниже 20 - 30 % нижи од ГИ (када је критична снага)
Типичне употребе Машински кревети, кочни ротори, некритични блокови мотора Цранксхафттс, зупчаници, руке вешања, кућишта пумпе

Ковно гвожђе вс. Дуктилни гвожђе

Метрички Ковно гвожђе Нодљиво ливено гвожђе (ИЗ)
Производни процес Жарење од белог гвожђа (48–72 х @ 900 ° Ц) Нодулизација у једном кораку (Мг, Ре)
Затезна чврстоћа (МПА) 200 - 350 400 - 900
Издужење (%) 3 - 10 % 3 - 18 %
Сложеност топлотног третмана Дуго, енергетски интензиван Нодулизинг + опциона топлотна обрада
Време циклуса 2–3 дана (жарити) Сати (ливење + нодулизирајући)
Трошак (по кг) Умерен Ниже (једноставнији процес)
Типичне употребе Ручни алати, мале заграде, фитинги Аутомобилске компоненте, делови тешке машинерије

Челичне легуре вс. Дуктилни гвожђе

Метрички Нисколегирани челик (Нпр., 4140) Нодљиво ливено гвожђе (ИЗ)
Густина (Г / цм³) ~ 7.85 ~ 7.20
Модул еластичности (ГПА) ~ 200 170 - 200
Затезна чврстоћа (МПА) 800 - 1 100 400 - 900
Издужење (%) 10 - 15 % 3 - 18 %
Граница умора (МПА) 300 - 400 200 - 400
Капитаљивост Сиромашан (захтева ковање/машинску обраду) Одличан (скоро-нет цаст)
Оцена обрадивости 30 - 50 % (референтни челик = 100) 60 - 80 %
Завабилност Добро са термичком обрадом пред загревањем/после заваривања Сиромашан (потребно је претходно загревање и ослобађање од стреса)
Трошак (ливење + обрада) Високо (коване или машински обрађене гредице) 20 - 50 % ниже (облик скоро мреже)
Типичне употребе Осовине високе чврстоће, под притиском, тешке конструкцијске компоненте Цранксхафттс, кућишта пумпе, мењачи, рамови машина

Нодуларно гвожђе вс. Алуминијум и Бронза

Метрички Алуминијумска легура (Нпр., 6061-Т6) Бронза (Нпр., Ц93200) Нодљиво ливено гвожђе (ИЗ)
Густина (Г / цм³) ~ 2.70 8.4 - 8.9 ~ 7.20
Затезна чврстоћа (МПА) 290 - 310 ~ 350 400 - 900
Издужење (%) 12 - 17 % 10 - 15 % 3 - 18 %
Топлотна проводљивост (В / м · к) ~ 205 ~ 50 - 100 35 - 50
Отпорност на корозију Одличан (анодизовано) Одличан (морско окружење) Умерен (потребно премазивање или легирање)
Отпорност на хабање Умерен Веома добар (против трења) Добро до одлично (зависно од разреда)
Трошак (по кг) Умерен Високо (2–3× ИД) Низак до умерен
Обрада Одличан (Ра ~ 0,2–0,4 µм) Умерен Добри (захтева алат од карбида)
Типичне употребе Конструкције ваздухоплова, Измењивачи топлоте, Потрошачка електроника Лежајеви, чашица, марински хардвер Зупчаници, компоненте суспензије, кућишта пумпе, Блокови мотора

Када дати предност дуктилном ливеном гвожђу

  • Цикличне компоненте или компоненте високог оптерећења: ДИ-ова комбинација затезне чврстоће (≥ 500 МПА), издржљивост замора (≥ 200 МПА), а пригушење га чини идеалним за Цранксхафттс, зупчаници, и руке вешања.
  • Сложеност облика скоро мреже: Нодуларно ливено гвожђе за ливење у песак или шкољку смањује дозвољене количине обраде 30-50% у поређењу са челиком, смањење укупне цене делова.
  • Трошковно осетљива производња средњег обима: Када челични отковци или машински обрађени алуминијум изазивају превелике трошкове, дуктилно гвожђе нуди равнотежу перформанси и економичности.
  • Фитинги отпорни на корозију или хабање: Са одговарајућим премазима или легирањем, Цевоводи од дуктилног ливеног гвожђа и кућишта пумпи издржавају деценијама у агресивном окружењу.

Када други материјали превладају

  • Захтеви за ултра-лаке тежине: У облозима ваздухопловног трупа, каросерије електричних возила, или преносива електроника, легуре алуминијума или магнезијума доносе неупоредиву уштеду тежине.
  • Екстремно корозивна окружења: Зоне прскања, хлорисане процесне линије,
    или кисела дренажа често захтева нерђајући челик (Нпр., 316, дуплекс) чији пасивни филмови превазилазе ДИ-ове обложене или легиране баријере.
  • Високотемпературни сервис (> 350 ° Ц): У компонентама турбине или издувним колекторима,
    суперлегура на бази никла или челика отпорних на топлоту (Нпр., 17-4 ПХ) одржавају снагу тамо где би дуктилно ливено гвожђе претрпело пузање.
  • Максимална жилавост и заварљивост: Конструкцијске челичне греде и обложени цевоводи остају пожељни приликом ковања, заваривање, или хладно обликовање захтевају доследно, документоване перформансе.

11. Закључак

Нодуларно ливено гвожђе истиче се као свестран, исплатив инжењерски материјал.

То је сфероидни графит микроструктура пружа ретку мешавину висока затезна чврстоћа, знатна дуктилност, и одличан век трајања замора.

Произвођачи могу да изливају облике близу мреже, минимизирати накнадну машинску обраду, и прилагођавају својства топлотном обрадом, пре свега у облику нодуларног гвожђа са високим темпом (АДИ).

Упркос скромној рањивости на корозију, могућност рециклаже нодуларног гвожђа, капацитет пригушења,

и широк спектар стандардизованих класа чини га незаменљивим у аутомобилској индустрији, цевовод, пољопривредних, енергија, и потрошачка тржишта.

У Ово, Спремни смо да сарађујемо са вама у коришћењу ових напредних техника да оптимизирамо своје компонентне дизајне, Избор материјала, и производни токови.

Осигуравање да ваш следећи пројекат прелази све мерило перформанси и одрживости.

Контактирајте нас данас!

 

Често постављана питања

Оно што разликује нодуларни ливени гвожђе од сивог лива?

Нодуларно ливено гвожђе (ИЗ) садржи сфероидни (нодуларни) графит а не графит у пахуљицама који се налази у сивом гвожђу.

Ти сферни чворићи спречавају ширење пукотина, дајући знатно већу затезну чврстоћу (400–900 МПа) и издужење (3-18 %) у поређењу са сивим гвожђем 200–300 МПа и < 2 % издужење.

Која разматрања при обради важе за нодуларно гвожђе?

Машине од дуктилног ливеног гвожђа су сличне угљеничним челиком, али захтевају алат за карбиде због својих нодула са високим садржајем угљеника.

Препоручене брзине сечења крећу се од 150–250 м/И, са уносима од 0,1–0,3 мм/окр.

Правилна употреба расхладне течности спречава накупљање ивица. Висока тврдоћа или АДИ степен може захтевати спорије брзине или керамичке алате да би се избегло превремено хабање.

Како се нодуларно гвожђе упоређује по цени са алтернативним материјалима?

  • Нодуларно гвожђе Вс. Сиво гвожђе: Трошкови сировине од нодуларног ливеног гвожђа ~ 10–20 % виши.
    Међутим, смањена дебљина зида и додаци за машинску обраду често доносе укупне трошкове дела 20–30 % ниже у апликацијама које су критичне за снагу.
  • Стеел Вс. Нодуларно гвожђе: Одливци од нодуларног гвожђа често коштају 20–50 % мање од еквивалентних челичних отковака или тешко обрађених компоненти.
  • Алуминијум/Бронза Вс. Нодуларно гвожђе: Нодуларно гвожђе је јефтиније по кг од бронзе (2–3× већи трошак) и, иако тежи од алуминијума,
    нуди далеко већу снагу, живот замора, и нижи трошкови материјала када тежина није примарна брига.
Дођите до Врх