تجزیه و تحلیل مشکلات در ماشینکاری چدن خاکستری

---

به منظور حل مشکلات ماشینکاری ریخته گری آهن خاکستری در یک شرکت ، اجزا و خواص خوک ریخته گری و ریخته گری با میکروسکوپ نوری ، میکروسکوپ الکترونی روبشی ، سختی برینل ، سختی میکرو ویکرز و تجزیه و تحلیل طیف مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که محتوای S و P آهن# 26 خوک بالاتر از سطح بالا بود ، محتوای Si از آهن# 22 خوک کم است ، بنابراین ترکیبات شیمیایی معیارها را برآورده نمی کنند. معادل کربنی ریخته گری ها 4.36/XNUMX درصد است که متعلق به ریخته گری های معادل کربن بالا است. نسبت Si و C 0.46 است که در سمت پایین قرار دارد. محتوای Si و Mn در ریخته گری کم است ، علاوه بر محتوای Cr زیاد است ، که برای تولید پدیده سرد شدن کافی است ، عنصر V در ریخته گری بیشتر وجود دارد. ریز ساختار ریخته گری فریت ، پرلیت ، گرافیت و کاربید است. برخی از قسمتهای کاربید حاوی Cr ، V و سایر عناصر میکروآلیاژی هستند و سختی خرد بیش از 1 HV است ، که علت اصلی دشواری ماشینکاری است. بنابراین ، به منظور بهبود سرعت ماشینکاری ، اولا ، محتوای V و Cr نباید از استاندارد فراتر رود. دوم ، محتوای Si باید افزایش یابد و ابتدا باید افزودن تلقیح را انتخاب کند. برای ریخته گری های سخت ، کاربید را می توان با گرافیتی کردن آنیل تجزیه کرد.

گوشه های سفید ریخته گری آهن خاکستری با دیوارهای نازک از نقایص رایج در ریخته گری است [1-4]. به طور کلی ، ریخته گری های کوچک دارای دیوارهای نازک هستند و در ماسه سبز ریخته می شوند. اگرچه ترکیب شیمیایی آهن مذاب واجد شرایط است ، اما به دلیل تاثیر ضخامت دیواره ریخته گری و رسانایی حرارتی ریخته گری ، قسمتهای ضخیم و نازک همان ریخته گری است. هم داخل و هم خارج ممکن است سازمان متفاوتی پیدا کنند. به ویژه گوشه های ریخته گری مستعد دهان سفید هستند که باعث مشکل در ماشینکاری می شود و در نتیجه به اصطلاح "مواد سخت" ایجاد می شود. بیشتر قسمت های چدن خاکستری "سخت" در قسمتی از قسمت ناهموار رخ می دهد. مانند: لبه ها و گوشه ها ، شیارها ، سطوح محدب ، سطوح و ... سختی مواد ارتباط زیادی با تمایل سفیدی دهان دارد. این مقاله با هدف مشکلات سخت ماشینکاری در تولید واقعی ریخته گری یک شرکت خاص ، یک مطالعه سیستماتیک انجام می دهد ، علل "مواد سخت" را تجزیه و تحلیل می کند و راه حل های مربوطه را پیشنهاد می کند.

1 مواد و روشهای آزمایشی

ریخته گری چدن 22# ، 26# و ماشین ریخته گری شماره 0# در محل نمونه برداری شد. نمونه برداری با برش سیم به ترتیب انجام شد و مشاهده بافت نوری و بافت اسکن انجام شد. مواد شیمیایی روی چدن و ​​ریخته گری
آزمایش ترکیب برای حذف تأثیر عناصر کمیاب بر عملکرد پردازش ریخته گری. برای مشاهده متالوگرافی در میکروسکوپ های نوری و روبشی ZEISS از ریخته گری استفاده شد ، سختی سنج دیجیتال برینل HBS-3000 و میکرو سختی سنج HTM-1000TM برای آزمایش سختی استفاده شد. ترکیب شیمیایی آهن و ریخته گری در جدول 1 نشان داده شده است.

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	<0.000	5	<0.000	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	<0.000	5	<0.000	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	<0.000	5	<0.000	5	0.023	0.044	0.01	0.008	9	≤ 0.01

2.1 تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی

هنگامی که کربن چدن خاکستری به شکل کاربید وجود دارد ، تمایل به سفید شدن را افزایش می دهد ، که ماشینکاری را مشکل می کند و مشکل به اصطلاح "مواد سخت" را ایجاد می کند. بنابراین ، چدن خاکستری باید تمایل به سفید شدن را به حداقل برساند ، به طوری که کربن به شکل گرافیت وجود دارد. عناصر مختلف تأثیرات متفاوتی بر روند گرافیتی شدن و برخی سنگهای شتاب دهنده دارند
جوهر کشی ، برخی از گرافیتی شدن را کند می کند. به طور کلی ، اکثر عناصری که می توانند نیروی پیوند بین اتم های آهن و کربن را تضعیف کرده و توانایی خود پراکندگی اتم های آهن را افزایش دهند ، می توانند گرافیتی شدن چدن را افزایش دهند. در غیر این صورت ، از گرافیت شدن چدن جلوگیری می کند ، یعنی تمایل سفیدی دهان را افزایش می دهد. به برای آزمایش چدن
کیفیت آهن خوک و از بین بردن تأثیر عناصر کمیاب در سفید شدن ریخته گری. پنج عنصر و عناصر سفید کننده رایج مواد اولیه و ریخته گری مورد آزمایش قرار گرفت. هر نمونه برای 13 عنصر مورد آزمایش قرار گرفت. در مجموع 39 دسته آهن چدن و ​​ریخته گری مورد آزمایش قرار گرفت. ترکیب شیمیایی در جدول 1 نشان داده شده است.

استاندارد چدن چدن چینی (GB/T 718-2005) [5] ، در استاندارد ، محتوای Si 22# آهن خوک 2.00 ~ 2.40 و محتوای Si 26# آهن خوک 2.40 ~ است. 2.80 بر اساس جدول 2 ، آزمایش خوک 22# و 26# یک شرکت نشان داد که محتوای Si آهن 22/1.86 آهن XNUMX است که از حد پایین استاندارد مطابقت ندارد.
این استاندارد را برآورده می کند و محتوای Mn نیز کم است. محتوای P و S 26# آهن خوک بسیار زیاد است ، محتوای P به سطح 5 می رسد ، محتوای S از استاندارد فراتر رفته و حاوی مقدار معینی Cr است. ترکیب آزمایشی ریخته گری 0# نشان می دهد که فقط محتوای Cr عناصر سفید کننده به تمایل به سفید شدن رسیده است و محتوای سایر عناصر کمیاب به حداقل محتوای سفید کننده نرسیده است ، بنابراین تأثیر ناچیز است. در مقایسه با انتخاب پنج عنصر در "راهنمای ریخته گری" [6] ، می توان دریافت که میزان کربن ریخته گری در این مطالعه نسبتاً زیاد ، محتوای Si نسبتاً کم و محتوای منگنز نسبتاً کم است. به

2.2 آزمون سختی

در تستر سختی برینل صفحه نمایش دیجیتال HBS-3000 ، آزمون 1875 N ، قطر دندانه 2.5 میلی متر است و سختی 5 آزمایش در جدول 2 نشان داده شده است. در دستگاه تست سختی دیجیتال ، ناحیه سفید در عکس نوری با ریزسختی مشخص شد نتایج در جدول 3 نشان داده شده است. بنابراین ، اگرچه متوسط ​​سختی ماکروسکوپی ماتریس بسیار پایین است ، اما سختی برینل حدود 145 HB است ، سختی ناحیه محلی آن بسیار زیاد است و به سختی ویکرز در حدود 1 HV می رسد. به هرچه گودال کوچکتر باشد ، سختی آن بیشتر است. طبق ادبیات ، سختی فسفر یوتکتیک 000 ~ 500 HV ، لدبوریت ≤ 700 HV و کاربید> 800 HV است.

بنابراین ، نتایج آنالیز سختی نشان می دهد که ناحیه سفید کاربید سمنتیت سخت و شکننده است ، که اساساً فسفر یوتکتیک را حذف می کند ، که دلیل اصلی این ماده سخت است. به منظور تعیین دقیق ترکیب این کاربید ، تجزیه و تحلیل طیف انرژی مورد نیاز است.

2.3 تجزیه و تحلیل طیف انرژی

بزرگ شدن جزئی ناحیه سفید نوری در شکل 2 و 3 نشان داده شده است. با توزیع حفره های فرو رفته در ماتریس و ویژگی یوتکتیک مشخص می شود. بنابراین ، تجزیه و تحلیل انرژی این منطقه نشان می دهد که عناصر موجود در قسمت فرو رفته منطقه عنصر Fe ، P و C هستند ، بنابراین به عنوان Fe3 (C ، P) قضاوت می شود ، عنصر P ذخیره می شود
تفکیک. عنصر P در قسمت فرو رفته بیشتر است ، نه یک محصول یوتکتیک ، بلکه یک حفره است که در اثر انجماد و انقباض نهایی ایجاد می شود. شکل 4 نتایج تجزیه و تحلیل طیف انرژی نشان می دهد که علاوه بر عناصر Fe ، P و C ، ناحیه سفید حاوی Cr و V است و کاربیدهای آلیاژی را تشکیل می دهد که سخت تر و سخت تر هستند.
برش را بردارید.

2.4 تجزیه و تحلیل سازمانی

عکس نوری ساختار متالوگرافی ریخته گری ساخته شده توسط حکاکی با الکل اسید نیتریک 4 made را نشان می دهد ، همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است. در میان آنها ، a ، b ، c و d ساختار اصلی ریخته گری هستند ، و e ، f ، g و h ساختار لبه ریخته گری هستند. a ، b ، c ، d و e ، f ، g ، h مربوط به 50 ، 100 ، 200 و 1,000 برابر عکس بافتی است. عکس بافت اسکن شده در شکل 6 نشان داده شده است و فلش در ناحیه سفید در عکس بافت نوری مربوطه ، که کاربید است ، نشان می دهد. نواحی بلوک سفید کاربید ، پوسته ها گرافیت و مناطق خاکستری مروارید هستند. مشاهده می شود که ساختار متالوگرافی فریت + پرلیت + گرافیت + کاربید ، ساختار حفره دار است. ظاهراً سفیدی لبه ها جدی تر از قلب است. در مقایسه با GB/T7216-2009 ، مشاهده می شود که [7] ، بافت قلب اولیه است
گرافیت ستاره خام نوع F دارای طول حدود 150 میکرون و عرض حدود 5 میکرومتر است. این توسط آهن مذاب با کربن بالا در شرایط خنک کننده نسبتاً بزرگ تشکیل می شود. ساختار لایه لبه گرافیت مجعدی است که در یک توزیع شبیه گل داودی از نوع گرافیت B جمع آوری شده است. طول حدود 100 میکرون و عرض 3 میکرومتر است. تعداد کاربیدها را تعیین کنید
مقدار کاربید در بافت قلب حدود 5، است و به سطح 3 می رسد. مقدار کاربیدها در بافت لبه حدود 10، است و به سطح 4 می رسد. هنگامی که کربن به شکل گرافیت باشد ، می توان از گرافیت برای روانکاری در حین ماشینکاری ، و برش آسان است. وقتی کربن به شکل کاربید (Fe3C) وجود دارد ، زیرا سیمانیت Fe3C سخت و شکننده است ، ماشینکاری دشوار است ، به ویژه هنگامی که حاوی عناصر آلیاژی دیگر (مانند Cr) ، سیمانیت آلیاژی ((Fe ، M) 3C) باشد این ترکیب برش سخت تر و دشوارتر است ، و مشکل به اصطلاح "مواد سخت" در حین ماشینکاری رخ می دهد [8]. بنابراین ، در فرآیند ریخته گری قطعات آهن خاکستری ، لازم است میزان کربن را کاهش داده تا از ظاهر کاربیدها جلوگیری شود و در صورت لزوم برخی اقدامات را برای ارتقای گرافیته شدن کربن انجام دهید.

3 تحلیل و بحث

عوامل اصلی م performanceثر بر عملکرد ماشینکاری ریخته گری عبارتند از ترکیب شیمیایی چدن و ​​سرعت خنک شدن انجماد. میزان کربن و محتوای سیلیکون در ترکیب شیمیایی چدن دو مهمترین عامل کنترل کننده هستند. میزان سرد شدن ریخته گری عمدتا به ضخامت دیواره ریخته گری بستگی دارد. وقتی مقدار کربن و سیلیکون در چدن ثابت باشد ، هرچه دیواره ریخته گری نازک تر باشد ، تمایل چدن به سفید شدن بیشتر می شود. وقتی ضخامت دیواره ریخته گری ثابت است ، هرچه میزان کل کربن و سیلیکون در چدن بیشتر باشد ، درجه گرافیتی شدن چدن دقیق تر است.

معادل کربن ریخته گری در این مطالعه 4.36/0.46 درصد است که یک ریخته گری معادل کربن بالا است. نسبت Si/C XNUMX است که کم است. افزایش معادل کربن ، پوسته های گرافیت را ضخیم تر می کند ، تعداد آنها افزایش می یابد و قدرت و سختی کاهش می یابد. افزایش Si/C می تواند تمایل سفید شدن دهان را کاهش دهد.

در تولید چدن خاکستری ، تأثیر گرم شدن بیش از حد و تأثیر حاملگی نیز باید در نظر گرفته شود. افزایش دمای آهن مذاب در محدوده معینی می تواند باعث تصفیه گرافیت ، ساختار ماتریس ظریف تر ، مقاومت کششی افزایش یافته و سختی کاهش یابد. لازم است به طور جامع ترکیب بار ، تجهیزات ذوب و عوامل انرژی ترکیب شیمیایی در نظر گرفته شود. درمان تلقیح عبارت است از افزودن ماده تلقیح کننده به آهن مذاب برای تغییر حالت متالورژی آهن مذاب قبل از ورود آهن مذاب به حفره ریخته گری و افزایش هسته غیر خود به خود تصفیه گرافیت است. در نتیجه ساختار و عملکرد چدن را بهبود می بخشد. تلقیحات رایج شامل فروسیلیس ، سیلیسیم کلسیم و گرافیت است. با ترکیب محصولات و هزینه های تولید ، توصیه می شود از فروسیلیس استفاده کنید (75 sil سیلیسیم ، مقدار اضافی آن حدود 0.4 of وزن آهن مذاب است). دوم ، فروسیلیس باریم و فروسیلیس استرانسیوم. Ferrosilicon اثر سریع اثر می گذارد ، در عرض 1.5 دقیقه به اوج می رسد و پس از 8 10 10 دقیقه به حالت غیر باردار کاهش می یابد ، که می تواند میزان خنک شدن فوق العاده و سفید شدن دهان را کاهش دهد ، تعداد خوشه های یوتکتیک را افزایش دهد ، از نوع A گرافیت ، یکنواختی بخش را بهبود بخشیده و مقاومت را افزایش می دهد. استحکام کششی 20-XNUMX مگاپاسکال است. معایب: مقاومت ضعیف در برابر پوسیدگی. اگر از فرایند تلقیح دیرهنگام استفاده نشود ، برای تفاوتهای ضخامت زیاد دیوار و زمان ریختن طولانی ایده آل نیست.

فروسیلیسیم باریم توانایی بیشتری در افزایش تعداد خوشه های یوتکتیک و بهبود یکنواختی مقطع نسبت به فروسیلیس دارد. توانایی مقاومت در برابر زوال قوی است و اثر تلقیح را می توان به مدت 20 دقیقه حفظ کرد. مناسب برای انواع مختلف قطعات چدنی خاکستری ، به ویژه برای قطعات دیواره ضخیم در مقیاس بزرگ و شرایط تولید با زمان ریختن طولانی مناسب است.

فروسیلیس استرانسیوم 30 تا 50 درصد قابلیت کاهش سفیدی بیشتری نسبت به فروسیلیس دارد و یکنواختی بخش و قابلیت ضد پوسیدگی بهتری نسبت به فروسیلیس دارد. در عین حال ، تعداد خوشه های یوتکتیک را افزایش نمی دهد ، به راحتی حل می شود و سرباره کمتری دارد. قطعات دیواره نازک ، به ویژه قطعاتی که نیاز به جمع شدن و نشتی با خوشه های یوتکتیک بالا دارند ، مطلوب نیستند.

محتوای منگنز ریخته گری در این مطالعه کم است. منگنز خود عنصری است که مانع گرافیت شدن می شود ، اما منگنز می تواند اثر سفید کننده قوی گوگرد را خنثی کند. بنابراین ، در محدوده جبران اثر گوگرد ، منگنز در واقع در ارتقای گرافیتی نقش دارد. تمرین ثابت کرده است که افزایش میزان منگنز نه تنها می تواند باعث افزایش و تصفیه مروارید شود ، اما آرامش مناسب کنترل گوگرد نیز مضر نیست. بنابراین ، توصیه می شود محتوای منگنز را به طور مناسب افزایش دهید.

نتیجه گیری 4

دلیل اصلی دشواری ماشینکاری ریخته گری در این مطالعه ظاهر کاربیدهای سیمانیت است ، به ویژه کاربیدهای سیمانیتی آلیاژهای حاوی Cr ، V و سایر عناصر دلیل اصلی مشکلات ماشینکاری هستند. برای بهبود این مشکل ، اولین ایده کاهش یا حذف کاربیدها در سازمان است. تغییر ترکیب ریخته گری و تنظیم فرآیند تولید ، روشهای موثری هستند. همراه با وضعیت خاص تولید ریخته گری در این مطالعه ، پیشنهادات تولید زیر ارائه می شود:

• (1) برای افزایش محتوای سیلیکون ، اولین انتخاب این است که قبل از ریختن یک مایع تلقیح اضافه کنید. برای فروسیلیسیم (75٪ سیلیسیم) ، فروسیلیس باریم و فروسیلیس استرانسیوم نیز می توان با توجه به زمان ریختن و اثرات در محل استفاده کرد. توصیه می شود از تلقیح های ترکیبی (Si-Ba و RE-Si) استفاده کنید.
• (2) محتوای منگنز را در ریخته گری افزایش دهید تا اثر دهان سفید گوگرد قوی جبران شود.
• (3) بهبود کیفیت آهن خوک. 26#آهن خوک P و S محتوای آن بسیار زیاد است.
• (4) محتوای Cr را در ریخته گری کاهش دهید. محتوای بالای Cr (> 0.1) در ریخته گری می تواند اثر سفید کننده را ایجاد کند. Cr می تواند سختی را به میزان قابل توجهی افزایش داده و به عملکرد ماشینکاری آسیب برساند.

پیوند به این مقاله تجزیه و تحلیل مشکلات در ماشینکاری چدن خاکستری

بیانیه تجدید چاپ: اگر دستورالعمل خاصی وجود ندارد ، همه مقالات این سایت اصلی هستند. لطفاً منبع چاپ مجدد را ذکر کنید: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks

---

فروشگاه PTJ CNC قطعاتی با ویژگی های مکانیکی عالی ، دقت و تکرار از فلز و پلاستیک تولید می کند. فرز 5 محور CNC موجود است.ماشینکاری آلیاژ دمای بالا دامنه شامل ماشینکاری inconel,ماشینکاری مونل,ماشینکاری Geek Ascology,ماشینکاری کپور 49,ماشینکاری Hastelloy,ماشینکاری Nitronic-60,ماشینکاری Hymu 80,ماشینکاری فولاد ابزار،و غیره.،. ایده آل برای کاربردهای هوافضا.ماشینکاری CNC قطعاتی با خصوصیات مکانیکی عالی ، دقت و تکرار از فلز و پلاستیک تولید می کند. فرز CNC 3 محوره و 5 محوره موجود. ما برای ارائه کمترین هزینه خدمات برای کمک به شما در رسیدن به هدف خود ، استراتژی خواهیم زد ، خوش آمدید با ما تماس بگیرید ( sales@pintejin.com ) مستقیماً برای پروژه جدید شما.