Żeliwo sferoidalne czy szare: wybór gatunku odlewu

Dlaczego żeliwo szare tłumi drgania, a sferoidalne nie, co faktycznie gwarantują gatunki EN-GJL i EN-GJS oraz które z nich należy do podstawy maszyny.

Gdy podstawa maszyny ma być odlewana, następne pytanie brzmi: z jakiego żeliwa. Uczciwa odpowiedź jest taka, że żeliwo szare jest domyślne z powodu, który większość ludzi potrafi opisać z grubsza, a niewielu dokładnie.

Różnica tkwi w kształcie grafitu

Oba to żelazo z kilkoma procentami węgla i w obu węgiel wydziela się z roztworu jako grafit, zamiast pozostawać związany. Różni się kształt, jaki przyjmuje.

W żeliwie szarym grafit tworzy płatki. Te płatki są w istocie wewnętrznymi pęknięciami: przerywają osnowę metaliczną, dlatego materiał jest stosunkowo słaby na rozciąganie i dlatego odlew z żeliwa szarego pęka z szarym, ziarnistym przełomem, zamiast się wyginać.

W żeliwie sferoidalnym obróbka magnezem sprawia, że grafit tworzy kulki. Kulki przerywają osnowę znacznie mniej, więc materiał zachowuje znacznie więcej ciągliwości stali i zanim pęknie, odkształci się plastycznie i rozciągnie.

Wszystko inne wynika z tej jednej różnicy.

Dlaczego słabszy materiał jest zwykle właściwy

Płatki, które psują wytrzymałość na rozciąganie, to także ogromna wewnętrzna powierzchnia styku, a powierzchnia styku jest miejscem, w którym drgania zamieniają się w ciepło. Żeliwo szare tłumi drgania, i robi to dlatego, że jest pełne płaskich nieciągłości grafitowych. Żeliwo sferoidalne, zamieniwszy je na ciągliwość, tłumi wyraźnie słabiej.

Pod podstawą maszyny rzadko potrzebna jest wytrzymałość na rozciąganie. Konstrukcja pracuje głównie na ściskanie i zginanie przy umiarkowanych naprężeniach. Potrzebne jest, by maszyna przestała dzwonić. Materiał, który inżynierowie opisują jako słaby i kruchy, jest więc tym, który tu należy, a ciągliwszy gatunek jest kompromisem.

Dlatego też zamiana jednego na drugi jest prawdziwą zmianą inżynierską. Maszyna, która z żeliwem szarym była na granicy pod względem drgań, może być nieakceptowalna z sferoidalnym.

Odczytywanie oznaczeń gatunków

Praktyka europejska według EN 1561 i EN 1563:

• EN-GJL-xxx to żeliwo szare z grafitem płatkowym (Lamellar). EN-GJL-200, 250, 300.
• EN-GJS-xxx-y to żeliwo sferoidalne z grafitem kulkowym (Spheroidal). EN-GJS-400-15, 500-7, 600-3.

Liczba to minimalna wytrzymałość na rozciąganie w MPa. W żeliwie sferoidalnym druga liczba to minimalne wydłużenie w procentach, co jest sednem tego gatunku. Dawne oznaczenia niemieckie, GG25 dla EN-GJL-250 i GGG40 dla EN-GJS-400-15, są wciąż używane na co dzień i zobaczą je Państwo na rysunkach.

Z grubsza EN-GJL-250 / GG25 to koń roboczy wśród gatunków na podstawy maszyn: osnowa perlityczna z drobnym grafitem płatkowym, dająca użyteczną wytrzymałość i twardość przy zachowaniu tłumienia i doskonałej skrawalności, jakich wymaga podstawa.

Pułapka: wytrzymałość zależy od przekroju

Tu łapią się ludzie przy ciężkim odlewie.

Liczba w gatunku jest mierzona na osobno odlanej próbce, o określonym rozmiarze, zgodnie z EN 1561. Państwa podstawa maszyny nie jest próbką. Gruby przekrój stygnie wolno, zgrubia grafit i daje niższą wytrzymałość i twardość, niż wskazuje próbka.

W podstawie o ścianach 60 mm wytrzymałość w ścianie będzie znacząco poniżej minimum gatunku. To normalne, oczekiwane i ujęte w normie, i nie jest wadą. Oznacza to jednak, że:

• Proszę podawać gatunek i decydującą grubość przekroju.
• Proszę uzgodnić, skąd pochodzi materiał do badań: osobno odlana próbka, odlany przy odlewie występ lub wycięcie z samego odlewu. Dają różne liczby, a różnica nie jest mała.
• Jeśli zakres twardości ma znaczenie dla obróbki lub powierzchni ślizgowej, proszę podać go osobno i napisać, gdzie jest mierzony.

Pominięcie tego prowadzi do sporu przy odbiorze, w którym obie strony poprawnie czytają tę samą normę.

Gdzie żeliwo sferoidalne naprawdę pasuje

Nie każda część maszyny jest łożem. Żeliwo sferoidalne jest właściwe, gdy:

• Część podlega uderzeniom lub wstrząsom albo cyklicznemu obciążeniu rozciągającemu.
• Awaria byłaby niebezpieczna i woli się płynięcie plastyczne zamiast kruchego pęknięcia.
• Przekrój jest cienki i silnie obciążony.
• To wspornik, ramię, dźwignia, obudowa lub cokół, a nie konstrukcja tłumiąca.

Prasy, kruszarki i wszystko z nagłą zmianą kierunku obciążenia często stosują sferoidalne właśnie z tych powodów.

Co umieścić na rysunku odlewu

• Gatunek według EN 1561 lub EN 1563, wraz z odpowiednim dawnym oznaczeniem, jeśli używa go Państwa zakład.
• Decydująca grubość przekroju.
• Skąd pobierany jest materiał do badań i które właściwości są kryterium odbioru.
• Zakres twardości i miejsce pomiaru, jeśli ma znaczenie.
• Wymagane badania nieniszczące i klasa odbioru.
• Czy odlew może być naprawiany i jaką metodą.
• Sezonowanie lub odprężanie przed obróbką i czy chcą Państwo wykres.

Ten ostatni punkt nie jest opcjonalny przy precyzyjnej podstawie. Odlew stygnie nierównomiernie w formie i niesie naprężenia własne; obróbka zgrubna je uwalnia i część się rusza. Proszę przeczytać wady odlewów i co odrzucać oraz poradnik o odprężaniu i płaskości razem z tym.

Częste pytania

← Wszystkie poradniki