Optymalizacja pomiarów i oceny sferoidalności grafitu

Co to jest żeliwo sferoidalne?

Żeliwo sferoidalne (materiał FCD) jest typem żeliwa charakteryzującym się doskonałymi właściwościami mechanicznymi dzięki wydzielaniu się w procesie krzepnięcia kulistych cząstek grafitu. Bywa także nazywane żeliwem z grafitem kulkowym.
Różnica między żeliwem sferoidalnym a żeliwem szarym (materiał FC), które jest typowym rodzajem żeliwa, polega na tym, że żeliwo szare zawiera płatki grafitu, które czynią je kruchym (niska ciągliwość), ponieważ naprężenia mogą łatwo koncentrować się w pewnych miejscach. Z kolei żelazo sferoidalne zawiera co najmniej 0,04% Mg (magnezu), co najmniej 0,02% Ce (ceru) i 0,02% Ca (wapnia), co nadaje mu doskonałe właściwości mechaniczne, takie jak odporność na ścieranie i ciągliwość (wytrzymałość) dzięki skrystalizowanym kulistym cząsteczkom grafitu.
Żeliwo sferoidalne jest używane przede wszystkim jako materiał do produkcji rur wodnych, kanalizacyjnych, gazowych i innych. Ma również szerokie zastosowanie wszędzie tam, gdzie wymagana jest wytrzymałość i odporność na ścieranie, na przykład w przemyśle samochodowym.

Sferoidalność grafitu, współczynnik okrągłości i właściwości mechaniczne

W przypadku żeliwa sferoidalnego wykonanych z niego produktów, stopień rozłożenia grafitu (sferoidalność grafitu) i okrągłość cząstek grafitu sferoidalnego (współczynnik okrągłości) mają duży wpływ na właściwości mechaniczne, takie jak odporność na ścieranie, ciągliwość, wytrzymałość na rozciąganie i plastyczność.
Dlatego bardzo ważne jest, by podczas oceny żeliwa sferoidalnego mierzyć i oceniać współczynnik sferoidalności i okrągłości grafitu z ilościowego punktu widzenia, by zapewnić jakość i właściwości materiału.

Wyznaczanie współczynnika okrągłości

Współczynnik okrągłości (R) służący do oceniania sferoidalności grafitu jest wyznaczany drogą obserwacji grafitu w materiale, co przedstawiono na ilustracji. L jest maksymalną średnicą (osią długą) grafitu. S jest powierzchnią grafitu, a D jest to okręgiem o średnicy równej maksymalnej średnicy grafitu. W wyniku podziału powierzchni S przez powierzchnię D otrzymujemy współczynnik okrągłości.

Innymi słowy, relacja między tymi wartościami jest następująca.

Połączenie wyników tych wzorów w następującym wzorze pozwala uzyskać współczynnik okrągłości.

Wyznaczanie sferoidalności grafitu

Do wyznaczenia sferoidalności granitu służą klasyfikacje współczynnika okrągłości i klasy rozmiarów wskazane w normie branżowej. Klasyfikacje i normy są zgodne z ISO 945, a sposób wykorzystania ich do obliczenia sferoidalności przedstawiono poniżej.

Poniższe informacje są zgodne z normą ISO, ale odpowiednia norma może podlegać zmianom. Zawsze należy także sprawdzić najnowszą normę.

Klasyfikacje współczynnika okrągłości

VI:

Grafit sferoidalny
Współczynnik okrągłości: R ≥ 0,80

V:

Lekko nieregularny grafit sferoidalny
Współczynnik okrągłości: 0,60 ≤ R < 0,80

IV:

Nieregularny grafit sferoidalny
Współczynnik okrągłości: 0,45 ≤ R < 0,60

III:

Grafit wermikularny (zwarty)
Współczynnik okrągłości: 0,10 ≤ R < 0,45

I:

Grafit lamelarny (w płatkach)
Współczynnik okrągłości: R < 0,10

Klasyfikacja klas rozmiarów

Klasa	Rozmiar grafitu (mm)
1	Większy niż lub równy 1
2	Większy niż lub równy 0,5 i mniejszy niż 1
3	Większy niż lub równy 0,25 i mniejszy niż 0,5
4	Większy niż lub równy 0,12 i mniejszy niż 0,25
5	Większy niż lub równy 0,06 i mniejszy niż 0,12
6	Większy niż lub równy 0,03 i mniejszy niż 0,06
7	Większy niż lub równy 0,015 i mniejszy niż 0,03
8	Mniejszy niż 0,015

Zgonie z ISO nie uwzględnia się grafitu o rozmiarze mniejszym niż 10 µm.

Obliczanie sferoidalności grafitu

Aby obliczyć sferoidalność grafitu, należy podzielić powierzchnię grafitu o rozmiarze co najmniej 10 µm i sklasyfikowanego jako V lub VI na podstawie współczynnika zaokrąglenia i podzielić przez łączą powierzchnię wszystkich grafitów o rozmiarze co najmniej 10 µm.
Wzór stosowany do określenia sferoidalności i wartości do podstawienia wyjaśniono poniżej.

AvI:

Powierzchnia grafitu o minimalnym rozmiarze (10 µm) sklasyfikowana jako VI za pomocą współczynnika okrągłości

Av:

Powierzchnia grafitu o minimalnym rozmiarze sklasyfikowana jako V za pomocą współczynnika okrągłości

Aall:

Łączna powierzchnia wszystkich grafitów o co najmniej minimalnym rozmiarze

Automatyczny pomiar obszaru/zliczanie sferoidalności grafitu

System obserwacyjny mikroskopu cyfrowego 4K serii VHX zapewnia dużą głębię ostrości, co pozwala na łatwe rejestrowanie obrazów z pełną ostrością w całym polu widzenia. Dlatego można rejestrować wyraźne obrazy 4K kształtów cząstek grafitu w próbce. Te wysoce dokładne obrazy można wykorzystać do precyzyjnych, bezproblemowych, automatycznych pomiarów powierzchni grafitu i liczby cząstek, a w efekcie szybko uzyskać wyniki analizy ilościowej.

Funkcja automatycznego pomiaru obszaru/zliczania pozwala na szybkie automatyczne zbieranie nie tylko liczby i powierzchni obiektów, które w określonych warunkach zostaną uznane za cząstki grafitu sferoidalnego, ale także różnych danych, takich jak całkowita powierzchnia, stosunek do całkowitej powierzchni i maksymalnej średnicy grafitu, wartość średnia, odchylenie standardowe, wartość maksymalna i wartość minimalna.

• Pobierz
• Kontakt / Zapytania

Optymalizacja tworzenia raportów dotyczących sferoidalności grafitu

Mikroskop cyfrowy 4K serii VHX może nie tylko automatycznie mierzyć z wysoką dokładnością cząstki grafitu sferoidalnego, ale także automatycznie tworzyć raporty na podstawie uzyskanych obrazów i danych liczbowych.
Ponieważ program Excel można instalować bezpośrednio w urządzeniach serii VHX, nie trzeba używać komputera. Dane można eksportować bezpośrednio do raportów. Dane z analizy mogą zostać wyeksportowane do szablonu dla odpowiedniej aplikacji, która automatycznie obliczy i wyświetli wartości zgodnie ze standardem. Analizowane obrazy mogą być nawet automatycznie uporządkowane.

Poniższy rysunek pokazuje przykład użycia jednego systemu z serii VHX do uzyskania obrazu obserwacji grafitu i danych analitycznych, a następnie wyeksportowania ich do szablonu programu Excel. Ten przykład pokazuje, jak można automatycznie wygenerować raport zgodny z normą ISO, który zawiera klasyfikację (typ) współczynnika okrągłości, klasę wielkości, liczbę cząstek sferoidalnych, wyniki różnych pomiarów powierzchni i sferoidalność grafitu.
Automatyczne tworzenie raportów istotnie ogranicza ilość czasu i pracy koniecznych do przeprowadzenia analiz i obliczeń oraz do zarządzania danymi.

• Pobierz
• Kontakt / Zapytania