Gang cầu hay gang xám: chọn mác vật liệu đúc
Vì sao gang xám giảm chấn còn gang cầu thì không, các mác EN-GJL và EN-GJS thực sự đảm bảo điều gì, và loại nào phù hợp dưới một chân đế máy gia công chính xác.
Khi một chân đế máy sẽ được đúc, câu hỏi tiếp theo là loại gang nào. Câu trả lời trung thực là gang xám là mặc định vì một lý do mà hầu hết mọi người nói được đại khái nhưng ít người nói được chính xác.
Khác biệt nằm ở hình dạng của graphite
Cả hai đều là gang với vài phần trăm carbon, và ở cả hai, carbon tách ra khỏi dung dịch dưới dạng graphite thay vì ở trạng thái kết hợp. Điều khác nhau là hình dạng nó tạo ra.
Ở gang xám, graphite hình thành dạng phiến. Những phiến này về bản chất là các vết nứt bên trong: chúng cắt ngang nền kim loại, đó là lý do vật liệu tương đối yếu khi chịu kéo và vì sao chi tiết gang xám gãy với mặt gãy xám, dạng hạt chứ không uốn cong.
Ở gang cầu, xử lý magiê làm graphite hình thành dạng cầu. Các quả cầu cắt ngang nền ít hơn nhiều, nên vật liệu giữ lại nhiều độ dai của thép hơn và sẽ chảy dẻo, kéo giãn trước khi gãy.
Mọi thứ còn lại đều suy ra từ một khác biệt đó.
Vì sao vật liệu yếu hơn thường là lựa chọn đúng
Những phiến làm hỏng độ bền kéo cũng chính là diện tích bề mặt tiếp xúc bên trong khổng lồ, và diện tích tiếp xúc là nơi rung động biến thành nhiệt. Gang xám giảm chấn, và nó giảm chấn vì chứa đầy các gián đoạn graphite dạng phẳng. Gang cầu đã đánh đổi những thứ đó lấy độ dai nên giảm chấn kém đi rõ rệt.
Dưới một chân đế máy, hiếm khi anh chị cần độ bền kéo. Kết cấu chủ yếu làm việc chịu nén và uốn ở ứng suất vừa phải. Điều anh chị cần là máy ngừng ngân rung. Vì vậy vật liệu mà các kỹ sư mô tả là yếu và giòn lại chính là thứ thuộc về vị trí đó, còn mác dai hơn là sự thỏa hiệp.
Đây cũng là lý do thay cái này bằng cái kia là một thay đổi kỹ thuật thực sự. Một máy vốn ở ngưỡng về rung giật với gang xám có thể không chấp nhận được với gang cầu.
Đọc ký hiệu mác
Thông lệ châu Âu theo EN 1561 và EN 1563:
- EN-GJL-xxx là gang xám với graphite dạng phiến (Lamellar). EN-GJL-200, 250, 300.
- EN-GJS-xxx-y là gang cầu với graphite dạng cầu (Spheroidal). EN-GJS-400-15, 500-7, 600-3.
Con số là độ bền kéo tối thiểu tính bằng MPa. Với gang cầu, con số thứ hai là độ giãn dài tối thiểu theo phần trăm, chính là điểm mấu chốt của mác này. Các ký hiệu cũ của Đức, GG25 cho EN-GJL-250 và GGG40 cho EN-GJS-400-15, vẫn được dùng hằng ngày và anh chị sẽ thấy chúng trên bản vẽ.
Đại khái, EN-GJL-250 / GG25 là mác chủ lực cho chân đế máy: nền pearlite với graphite phiến mịn, cho độ bền và độ cứng dùng được, đồng thời giữ được khả năng giảm chấn và khả năng gia công tuyệt vời mà một chân đế cần.
Cái bẫy: độ bền phụ thuộc tiết diện
Đây là điều khiến người ta vấp ở chi tiết đúc nặng.
Con số trong mác được đo trên thanh thử đúc riêng, ở kích thước xác định, theo EN 1561. Chân đế máy của anh chị không phải thanh thử. Tiết diện dày nguội chậm, làm graphite thô đi và cho độ bền và độ cứng thấp hơn so với thanh thử gợi ý.
Với chân đế có thành dày 60 mm, độ bền trong thành sẽ thấp hơn đáng kể so với mức tối thiểu của mác. Điều này bình thường, được dự kiến và có trong tiêu chuẩn, và không phải khuyết tật. Nhưng điều đó có nghĩa là:
- Hãy nêu mác và độ dày tiết diện chi phối.
- Thống nhất nơi lấy vật liệu thử: thanh đúc riêng, vấu đúc liền, hay cắt ra từ chính chi tiết đúc. Các cách này cho con số khác nhau và chênh lệch không nhỏ.
- Nếu dải độ cứng quan trọng cho gia công hoặc cho mặt chịu mài mòn, hãy nêu riêng và nói rõ đo ở đâu.
Bỏ qua điều này thì anh chị sẽ có một cuộc tranh cãi khi nghiệm thu mà cả hai bên đều đọc đúng cùng một tiêu chuẩn.
Nơi gang cầu thực sự thuộc về
Không phải bộ phận nào của máy cũng là thân máy. Gang cầu đúng khi:
- Chi tiết chịu va đập hoặc sốc, hoặc tải kéo tuần hoàn.
- Hư hỏng sẽ nguy hiểm và anh chị muốn chảy dẻo thay vì gãy giòn.
- Tiết diện mỏng và chịu ứng suất cao.
- Đó là giá đỡ, tay đòn, cần, vỏ hoặc trụ đỡ chứ không phải kết cấu giảm chấn.
Máy ép, máy nghiền và bất cứ thứ gì có tải đảo chiều đột ngột thường dùng gang cầu chính vì những lý do này.
Điều gì cần ghi trên bản vẽ chi tiết đúc
- Mác theo EN 1561 hoặc EN 1563, kèm ký hiệu cũ tương đương nếu xưởng của anh chị dùng.
- Độ dày tiết diện chi phối.
- Vị trí lấy vật liệu thử và những tính chất nào là đạt hay không đạt.
- Dải độ cứng và vị trí đo, nếu quan trọng.
- Kiểm tra không phá hủy yêu cầu và cấp chấp nhận.
- Chi tiết đúc có được sửa chữa không, và bằng phương pháp nào.
- Ủ già hóa hoặc khử ứng suất trước khi gia công, và anh chị có muốn biểu đồ không.
Điều cuối cùng không phải tùy chọn với một chân đế chính xác. Chi tiết đúc nguội không đều trong khuôn và mang ứng suất dư; gia công thô giải phóng nó và chi tiết biến dạng. Hãy đọc khuyết tật đúc và những gì cần loại bỏ và hướng dẫn khử ứng suất và độ phẳng cùng với bài này.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao thân máy dùng gang xám thay vì gang cầu bền hơn?
Vì chính graphite làm gang xám yếu cũng là graphite làm nó giảm chấn. Graphite dạng phiến cắt ngang nền kim loại và tiêu tán rung động; graphite dạng cầu của gang cầu cắt ngang ít hơn nhiều, và đó chính là lý do gang cầu dai hơn. Trên thân máy, giảm chấn thường quan trọng hơn độ bền kéo, nên vật liệu yếu hơn lại là lựa chọn đúng.
Số 250 trong EN-GJL-250 nghĩa là gì?
Độ bền kéo tối thiểu 250 MPa trên thanh thử đúc riêng, theo EN 1561. Đó là mức sàn được đảm bảo, không phải mô tả chi tiết đúc của anh chị: độ bền ở tiết diện dày của chi tiết thực tế sẽ thấp hơn thanh thử vì tốc độ nguội khác nhau. Hãy nêu mác và độ dày tiết diện cùng nhau, và thống nhất vị trí lấy bất kỳ thanh thử nào.
Có thể thay bằng gang cầu nếu xưởng đúc của tôi không rót được gang xám không?
Chỉ khi động lực học của máy được kiểm tra lại. Anh chị được thêm độ bền và độ dai nhưng mất giảm chấn, nên một máy vốn đã ở ngưỡng về rung giật có thể trở nên không chấp nhận được. Đó là một thay đổi kỹ thuật thực sự, không phải việc thay vật liệu cho qua trên đơn đặt hàng.
Có chân đế cần báo giá? Gửi bản vẽ và chúng tôi ghép đến tối đa ba xưởng tại Việt Nam. Miễn phí cho bên mua, phản hồi trong vòng 24 giờ làm việc.