A grafitcsomósság mérésének és értékelésének optimalizálása

Mi az a gömbgrafitos öntöttvas?

A gömbgrafitos öntöttvas (FCD-anyag) olyan öntöttvas, amely kiváló mechanikai tulajdonságait a grafitcsomóknak köszönheti. Szferoid-grafitos öntöttvasnak és grafitcsomós öntöttvasnak is nevezik.
A különbség a gömbgrafitos öntöttvas és a szürkeöntvény (FC-anyag, mellesleg egy tipikus öntöttvastípus) között az, hogy az utóbbi grafitpelyheket tartalmaz, aminek köszönhetően törékeny (tehát nem kemény), így az anyag bizonyos pontjaira fókuszálódhat a terhelés. A gömbgrafitos öntöttvas viszont a legalább 0,04% Mg-ot (magnéziumot) és legalább 0,02% Ce-t (cériumot) és 0,02% Ca-t (kalciumot) tartalmaz, és kristályosodott grafitcsomóknak hála kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, így például kopásálló és szívós (tehát kemény).
A gömbgrafitos öntöttvasat főként víz-, szennyvíz elvezető-, gáz- és egyéb csövek gyártásához használják. Továbbá olyan esetekben is gyakran használt anyag, amikor a szívósság és a kopásállóság nagyon fontos, mint például az autóalkatrészek esetében.

Grafitcsomósság, a kerekségi tényező, és a mechanikai tulajdonságok

Az olyan grafitcsomókat tartalmazó öntöttvastermékek esetén, mint a gömbgrafitos öntöttvas, a grafit eloszlásának aránya (a grafitcsomósság) és a grafitcsomók kereksége (a kerekségi tényező) jelentősen befolyásolja az anyag mechanikai tulajdonságait, így a kopásállóságot, a szívósságot, a szakítószilárdságot és a hajlíthatóságot is.
Ennél fogva a gömbgrafitos öntöttvas értékelése során a grafitcsomósság és a kerekségi tényező mennyiségi értékelése elengedhetetlen, hiszen csak így lehet ellenőrizni, hogy az anyag rendelkezik-e a megfelelő tulajdonságokkal, illetve a minőséget is csak így lehet garantálni.

A kerekségi tényező meghatározása

A grafitcsomósság értékelésére használt kerekségi tényező (R) meghatározása az anyagban lévő grafit megfigyelésén keresztül történik, ahogy azt az ábra is mutatja. Az L jelöli a grafit maximum átmérőjét (hosszú tengely). Az S a grafit területe, a D pedig egy kör, aminek az L maximum átmérő az átmérője. Az S területét elosztva a D területével megkapjuk a kerekségi tényezőt.

Más szavakkal, a bemutatott értékek egymáshoz való viszonya a következőképpen alakul:

A képletek kombinálásával a következő, a kerekségi tényező meghatározására alkalmas képletet kapjuk:

A grafitcsomósság meghatározása

A grafitcsomósság meghatározására az iparági szabványoknak megfelelő kerekségi tényező szerinti osztályozásokat és méretosztályokat használjuk. Az alábbiakban egyrészt bemutatjuk az ISO 945 szabvány szerinti releváns osztályozásokat és szabványokat, másrészt pedig a grafitcsomósság kiszámításának módját.

A következőkben az ISO-szabványnak jelenleg megfelelő specifikációk kerülnek bemutatásra, arra viszont felhívnánk a figyelmet, hogy a jövőben a szabvány változhat. Éppen ezért fontos, hogy mindig tájékozódjunk a szabványban bekövetkezett esetleges változásokról.

A kerekségi tényezőre vonatkozó osztályozások

VI:

A szferoid-grafit
kerekségi tényezője: R ≥ 0,80

V:

A kissé szabálytalan szferoid-grafit
kerekségi tényezője: 0,60 ≤ R < 0,80

IV:

A szabálytalan szferoid-grafit
kerekségi tényezője: 0,45 ≤ R < 0,60

III:

A vermikuláris (kompakt) grafit
kerekségi tényezője: 0,10 ≤ R < 0,45

I:

Lemezkés (pelyhes) grafit
kerekségi tényezője: R < 0,10

Méretosztály szerinti besorolások

Osztály	Grafit mérete (mm)
1	1-nél nem kisebb
2	1-nél kisebb, de 0,5-nél nem
3	0,5-nél kisebb, de 0,25-nél nem
4	0,25-nél kisebb, de 0,12-nél nem
5	0,12-nél kisebb, de 0,06-nál nem
6	0,06-nál kisebb, de 0,03-nál nem
7	0,03-nál kisebb, de 0,015-nél nem
8	Kisebb, mint 0,015

Az ISO-szabványba foglaltak értelmében a 10 µm-nél kisebb méretű grafitot nem kell számításba venni.

A grafitcsomósság kiszámítása

A grafitcsomósság kiszámításához osszuk el a kerekségi tényező alapján V-ös vagy VI-os osztályú, legalább 10 µm-es grafitrészek területét az összes legalább 10 µm-es grafitrész együttes területével.
A grafitcsomósság kiszámításához szükséges képlet, valamint a behelyettesítendő értékek az alábbiakban olvashatók.

AvI:

A legalább a minimum méretet (10 µm) elérő, és a kerekségi tényező alapján VI-os osztályú grafit

Av:

A legalább a minimum méretet elérő, és a kerekségi tényező alapján V-ös osztályú grafit

Aall:

A legalább a minimum méretet elérő grafit teljes területe

A grafitcsomósságra vonatkozó automatikus területmérés/-részecskeszámlálás

A VHX sorozatú 4K-s digitális mikroszkóp megfigyelőrendszere kiváló mélységélességet biztosít, így könnyen éles, fókuszált képeket készíthet a látómező minden pontjáról. Ami azt jelenti, hogy a mintában lévő különböző grafitformákról is kristálytiszta 4K-s képeket készíthet. A nagy pontossággal készült képeket használva a csomókat automatikusan össze lehet számlálni, illetve a grafit területe is automatikusan kiszámítható, így pedig gyorsan pontos, mennyiségi elemzési eredményeket kaphatunk.

Az automatikus területmérés és -részecskeszámlálás funkció segítségével nem csak a részecskeszámot és – az adott feltételeknek megfelelően grafitcsomóknak minősített – objektumok területét kaphatjuk meg gyorsan és automatikusan, hanem olyan adatokat is, mint az összterület, az összterület aránya, a maximum- és az átlagos grafitátmérő, a szórás, valamint a maximális és minimális értékek.

• Letöltés
• Kapcsolat/kérdések

A grafitcsomósságra vonatkozó jelentések készítésének optimalizálása

A VHX sorozatú 4K-s digitális mikroszkóp nem csak a grafitcsomók automatikus és pontos mérésére képes, hanem automatikusan jelentéseket is tud biztosítani a készített képek és a számadatok alapján.
Ráadásul az Excel közvetlenül telepíthető a VHX sorozatú eszközre, így asztali számítógépre sincs szükség. Az adatok közvetlenül jelentésekké alakíthatók. Az elemzési adatokat a felhasználáshoz illő sablon alapján prezentálja, és a szabványnak megfelelően automatikusan kiszámítja és megjeleníti a releváns értékeket. Az elemezni kívánt képek akár automatikusan is ábrázolhatók.

A következő képen egy VHX sorozatú mikroszkóp látható, ami képet készít a grafit vizsgálatához, kigyűjti az elemzési adatokat, majd mindezt egy excel sablonba exportálja. A példa bemutatja, hogy a készülékkel akár olyan, az ISO-szabványoknak megfelelő jelentéseket is lehet automatikusan generálni, amik tartalmazzák a kerekségi tényezőre vonatkozó osztályozásokat (típust) és a méretosztályokat, a csomók számát, a különböző területmérési eredményeket, és a grafitcsomósságra vonatkozó adatokat is.
Az automatikus jelentéskészítéssel sokkal gyorsabban és egyszerűbben végezhet elemzéseket és számításokat, valamint az adatokat is könnyedén kezelheti.

• Letöltés
• Kapcsolat/kérdések