Ковкий чугун (также известный как чугун с шаровидным графитом), который подвергается специальной термической обработке аустенитом. Этот процесс преобразует микроструктуру в аусферрит (смесь игольчатого феррита и высокоуглеродистого аустенита), что приводит к значительному повышению прочности, износостойкости и усталостной долговечности по сравнению со стандартным ковким чугуном.
Читать далееИзготовление отливок из закаленного ковкого чугуна (ADI) требует особого внимания, поскольку процесс термической обработки (закалки) придает им превосходные механические свойства.
Высокое отношение прочности к весу: ADI значительно прочнее алюминия и многих литых сталей, что позволяет создавать более легкие конструкции.
Отличная износостойкость: аусферритная микроструктура обеспечивает исключительную износостойкость, что делает ее пригодной для сложных применений.
Хорошая усталостная прочность: ADI демонстрирует превосходные усталостные характеристики, идеально подходящие для компонентов, подвергаемых циклическим нагрузкам.
Хорошая обрабатываемость (по сравнению с высокопрочными сталями): хотя ADI тверже стандартного ковкого чугуна, его обычно можно обрабатывать с использованием соответствующих методов.
Пластичность и прочность: ADI сохраняет уровень пластичности и прочности, превосходящий многие закаленные стали.
Шумоподавление: ADI обеспечивает лучшие шумопоглощающие характеристики, чем сталь.
Марки ADI: существуют различные марки ADI, каждая из которых обладает различными свойствами, подходящими для конкретных применений (например, ADI 850, ADI 1050, ADI 1200). Обозначение марки примерно соответствует пределу прочности на растяжение в МПа.
Процесс термообработки имеет решающее значение: процесс аустенитной закалки является определяющим аспектом ADI. Точный контроль температуры, времени и скорости закалки необходим для достижения желаемой аустенитной микроструктуры и свойств. Любая настройка должна учитывать, как она повлияет на этот процесс.
Чувствительность к толщине сечения: скорость охлаждения во время аустенитной закалки зависит от толщины сечения. Большие изменения толщины сечения в пределах одной отливки могут привести к неоднородным свойствам. Проектируйте для максимально однородной толщины сечения.
Легирующие элементы: различные легирующие элементы (например, никель, медь, молибден) могут быть добавлены в ковкий чугун для влияния на прокаливаемость, прочность и ударную вязкость. Выбор легирующих элементов влияет на окно аустенитной закалки.
Совместимость процесса литья: процесс литья (литье в песчаные формы, литье по выплавляемым моделям и т. д.) должен быть совместим с последующей термообработкой. Некоторые процессы литья могут привести к пористости или другим дефектам, которые могут отрицательно повлиять на процесс термообработки.
Деформация во время аустэмперинга: аустэмперинг может вызвать деформацию в отливке. Это необходимо учитывать при проектировании и обработке.
Нагрузки и напряжения: точно определите нагрузки, напряжения и условия эксплуатации, которым будет подвергаться отливка. Это определяет требуемую прочность, износостойкость и усталостную долговечность.
Факторы окружающей среды: рассмотрите температуру, влажность, коррозионную среду и другие факторы, которые могут повлиять на эксплуатационные характеристики материала.
Срок службы: оцените ожидаемый срок службы компонента.
Критические размеры и допуски: определите критические размеры, которые необходимо точно контролировать.
Выберите подходящую марку ADI: на основе требуемой прочности, износостойкости и пластичности. Проконсультируйтесь с металлургом или экспертом ADI, чтобы определить оптимальную марку.
Оптимизируйте легирующие элементы: тщательно выбирайте и контролируйте легирующие элементы, чтобы достичь желаемой прокаливаемости, прочности и вязкости. Для этого часто требуется сотрудничество с металлургической командой литейного завода.
Принципы DfC (как упоминалось ранее): Применяйте общие принципы DfC, чтобы минимизировать дефекты и улучшить технологичность.
Равномерная толщина сечения: Стремитесь к равномерной толщине сечения по всей отливке, чтобы обеспечить постоянную скорость охлаждения во время аустэмпинга. Если отклонения неизбежны, рассмотрите возможность использования стержня для выравнивания толщины или корректировки состава сплава в различных областях.
Минимизируйте острые углы: Избегайте острых углов, которые могут выступать в качестве концентраторов напряжений и способствовать возникновению трещин.
Стратегическое размещение литников и стояков: Обеспечьте надлежащее заполнение и затвердевание металла, минимизируя пористость.
Допуск на искажение: Предвидьте потенциальную деформацию во время аустэмпинга и проектируйте отливку с элементами, которые можно будет удалить после термической обработки для достижения окончательных размеров.
Рассмотрите базовые данные обработки: Проектируйте отливку с элементами, которые можно использовать в качестве базовых данных для обработки после аустэмпинга, что позволит точно удалить любые искажения.
Литье в песчаные формы: Экономически эффективно для более крупных деталей и меньших объемов. Может использоваться для ADI, но необходим тщательный контроль процесса для минимизации пористости.
Литье по выплавляемым моделям: Отличная размерная точность и чистота поверхности, подходит для сложных форм. Хороший выбор для деталей ADI, требующих жестких допусков.
Другие процессы: В зависимости от геометрии и объема производства могут подойти другие процессы литья, такие как литье по выплавляемым моделям или даже специализированные методы.
Проконсультируйтесь с литейным заводом: Выбор процесса литья следует делать по согласованию с литейным заводом, учитывая его возможности и опыт работы с ADI.
Допуск на усадку: Учитывайте усадку ковкого чугуна во время затвердевания и изменения размеров, которые происходят во время аустенизации. Эта усадка отличается от усадки стандартного ковкого чугуна и должна быть точно рассчитана.
Система литников и стояков: Разработайте систему литников и стояков, чтобы обеспечить надлежащее заполнение металлом и минимизировать пористость. Это имеет решающее значение для ADI, так как пористость может отрицательно повлиять на процесс термообработки.
Конструкция стержня (при необходимости): Разработайте стержни для создания внутренних полостей, обеспечивающих надлежащую вентиляцию и поддержку во время литья.
Температура и время аустенизации: Оптимизируйте температуру и время аустенизации для достижения желаемой аустенитной микроструктуры и свойств. Это сильно зависит от состава сплава и толщины сечения.
Скорость закалки: Контролируйте скорость закалки, чтобы добиться равномерного охлаждения и избежать деформации. Распространены перемешиваемые соляные ванны или закалка в масле.
Закалка (необязательно): Этап отпуска после аустенизации иногда может использоваться для точной настройки свойств или снижения остаточных напряжений.
Сотрудничество с термистом: Это критически важный шаг. Тесно сотрудничайте с термистом, чтобы разработать индивидуальный цикл аустенизации, оптимизированный для конкретного сплава, геометрии отливки и требований к производительности.
Методы обработки: используйте соответствующие методы обработки (например, твердосплавный инструмент, низкие скорости, высокие скорости подачи) для эффективной обработки ADI.
Припуск на обработку: предоставьте достаточный припуск на обработку, чтобы устранить любые искажения, возникшие во время аустенизации, и достичь окончательных размеров.
Отделка поверхности: применяйте обработку поверхности (например, покраску, покрытие) по мере необходимости. Помните, что некоторые виды обработки поверхности могут повлиять на свойства ADI.
Размерный контроль: проверьте, что отливка соответствует требуемым размерам и допускам.
Микроструктурный анализ: проанализируйте микроструктуру отливки, чтобы убедиться, что процесс аустотермической обработки создал желаемую аусферритную структуру.
Испытание на твердость: измерьте твердость отливки, чтобы убедиться, что она соответствует указанному диапазону твердости.
Механические испытания: выполните испытания на растяжение, удар и усталость, чтобы убедиться, что отливка соответствует требуемым механическим свойствам. Сначала рассмотрите возможность проведения разрушающего испытания для проверки процесса.
Неразрушающий контроль (НК): используйте методы НК для обнаружения любых внутренних дефектов, которые могли возникнуть во время литья или термической обработки.
Раннее привлечение экспертов: привлекайте опытных литейщиков, металлургов и специалистов по термообработке на ранних этапах процесса проектирования. Их опыт имеет решающее значение для выбора правильного материала, оптимизации конструкции и разработки надежного производственного процесса.
Моделирование: используйте программное обеспечение для моделирования литья, чтобы прогнозировать течение металла, закономерности затвердевания и потенциальные дефекты. Это может помочь оптимизировать систему литников и стояков и минимизировать пористость. Аналогичным образом, моделирование термообработки может прогнозировать температурные градиенты и искажения.
Управление процессом: внедряйте строгие меры контроля процесса на протяжении всего производственного процесса, от литья до термообработки и механической обработки, чтобы обеспечить постоянное качество.
Документация и прослеживаемость: ведите подробную документацию по всем материалам, процессам и результатам проверок, чтобы обеспечить прослеживаемость и облегчить устранение неполадок.
Итеративный подход: будьте готовы к итерациям в процессе проектирования и производства на основе испытаний и обратной связи. ADI может быть более чувствительным, чем стандартный ковкий чугун, поэтому обычно оправдан более итеративный подход.
Анализ стоимости: ADI может быть дороже стандартного ковкого чугуна из-за специальной термической обработки. Тщательно оцените соотношение затрат и выгод и убедитесь, что преимущества производительности оправдывают повышенную стоимость.
0086 379 64087220
Get a quote
Пожалуйста, оставьте свое сообщение здесь! Мы отправим вам подробную техническую информацию и цитату!
