Właściwości mechaniczne odlewów metalowych

W odlewnictwie metali kluczem do zapewnieniajakość odlewówpolega na podnoszeniu świadomości jakościowej wszystkich pracowników przedsiębiorstwa, wzmocnieniu nadzoru i zarządzania jakością w całym procesie produkcji odlewów, stabilizacji procesu produkcyjnego, organizacji cywilizowanej produkcji oraz przyjęciu w miarę możliwości zaawansowanych technologii i urządzeń produkcyjnych, wyposażonych w wystarczające skuteczne metody kontroli jakości procesu i jakości odlewów.

Konwencjonalne badanie wydajności mechanicznej Konwencjonalne badanie wydajności mechanicznej przeprowadza się w temperaturze pokojowej. Badane elementy zwykle obejmują wytrzymałość na rozciąganie, granicę plastyczności, wydłużenie po zerwaniu, zmniejszenie powierzchni, ugięcie, absorpcję uderzenia (lub udarność) i twardość. Wytrzymałość na rozciąganie, granicę plastyczności, wydłużenie po zerwaniu i zmniejszenie powierzchni mierzy się na maszynie do próby rozciągania; pochłanianie uderzeń lub udarność mierzy się na maszynie udarowej; pomiar ugięcia i wytrzymałości na zginanie odbywa się metodami badania zginania poprzecznego; Twardość mierzy się twardościomierzem.

 

 

1. Wytrzymałość na rozciąganie

Próbki odlewanego metalu na rozciąganie są obrabiane za pomocą cylindrycznych, pojedynczych odlewanych prętów testowych lub dołączonych odlewanych prętów testowych. Średnica pojedynczego pręta testowego do odlewania wynosi 30 mm i jest on wlewany w tej samej partii co odlew w formie suchej do odlewania pionowego. Średnica odcinka równoległego wynosi 20 mm ± 0,5 mm. Gdy wytrzymałość na zginanie i ugięcie są stosowane jako warunki akceptacji właściwości mechanicznych odlewu, można przeprowadzić próbę zginania, a próbkę zginania bezpośrednio przyjmuje się odlanym półfabrykatem o średnicy 30 mm ± 1 mm. Kształt, rozmiar i jakość powierzchni próbek do próby rozciągania, próbek do próby zginania i odlanych ślepych prętów do badań, metody próby rozciągania i próby zginania, wymagania techniczne dotyczące maszyny wytrzymałościowej oraz obliczenia i przetwarzanie wyników pomiarów muszą być zgodne z normami branżowymi .

Metody próby rozciągania innych odlewów metali i stopów (w tym pomiar wielkości próbek do rozciągania, metody mocowania, szybkości badań, metody pomiaru wydajności oraz zaokrąglanie i obróbka wyników badań itp.) oraz rodzaje i przekroje próbek do rozciągania oraz kształt , długość pomiarowa, rozmiar i jakość powierzchni powinny spełniać wymagania CBT228-200 „Metoda próby rozciągania materiałów metalicznych w temperaturze pokojowej”. Próbka nie może posiadać uszkodzeń mechanicznych, pęknięć, znacznych poprzecznych śladów noża, wyraźnych odkształceń i innych widocznych wad. Należy usunąć lepki piasek, płetwy, zadziory i inne mięsiste ubytki i zrosty znajdujące się na powierzchni próbki. Próbki do rozciągania można wyciąć z pojedynczego odlanego bloku testowego, dołączonego odlanego bloku testowego lub korpusu odlewniczego. Rodzaj, kształt i rozmiar pojedynczego bloku testowego odlewu i dołączonego bloku testowego odlewu, położenie i kierunek cięcia próbki na rozciąganie, sposób połączenia i miejsce połączenia dołączonego bloku testowego odlewu i korpusu odlewniczego zostaną wybrane lub uzgodnione przez dostawcę i kupujący zgodnie z odpowiednim standardem odlewania. Gdy odlew wymaga obróbki cieplnej, pojedynczy blok testowy odlewu powinien zostać poddany obróbce cieplnej w tym samym piecu co odlew, a dołączony blok testowy powinien zostać odcięty po obróbce cieplnej. Próbki do rozciągania wykonane z kruchych i twardych materiałów, takich jak żeliwo białe, mogą być próbkami cylindrycznymi w stanie odlanym lub próbkami do rozciągania, które zostały wyżarzane i przetwarzane przez obróbkę skrawaniem oraz obróbkę cieplną w tym samym piecu co odlew. Kształt próbki, rozmiar, wymagania techniczne i specyfikacje obróbki cieplnej powinny być negocjowane przez obie strony.

 

2. Siła uderzenia

Próba udarności służy do określenia energii absorpcji uderzenia, gdy próbka udarowa pęka pod wpływem wtórnego obciążenia udarowego. Maszyna do prób udarności powinna spełniać wymagania normy GB/T 3808-2002 „Przegląd maszyn do prób udarności wahadłowej” i powinna być okresowo sprawdzana przez państwowy wydział metrologii. Próbki udarowe dzielą się na próbki udarowe z karbem w kształcie litery V, próbki udarowe z karbem w kształcie litery U i próbki udarowe bez karbu. Do żeliwa szarego przyjmuje się próbki udarowe o cylindrycznym kształcie bez karbu, które są obrabiane z odlanych półfabrykatów testowych o średnicy 30 mm. Skala nominalna wynosi 420 mm × 120 mm. Metoda odlewania ślepego pręta testowego, wymagania techniczne próbki udarowej, parametry techniczne maszyny do badania udarności, warunki i metody badań powinny spełniać wymagania normy GB 6296-1986 „Metoda badania udarności żeliwa szarego”. Próbki udarowe wykonane z kruchych i twardych materiałów, takich jak żeliwo białe, mogą być próbkami odlanymi bez karbu lub próbkami bez karbu, które zostały wyżarzone i przetworzone poprzez obróbkę skrawaniem oraz obróbkę cieplną w tym samym piecu co odlew. Kształt, rozmiar i wymagania techniczne próbki są określane przez podaż i popyt. Inne odlewane metale i stopy to próbki udarowe w kształcie litery U (zwykle stosowane do odlewów metali i stopów o dużej wrażliwości na karb) lub próbki udarowe w kształcie litery V.

Próbki udarowe w kształcie litery U lub V można pobrać z pojedynczych odlanych bloków testowych (prętów), dołączonych odlanych bloków testowych (prętów) lub korpusów odlewniczych. Miejsce i kierunek pobierania próbek, rodzaj, kształt, rozmiar i metoda odlewania pojedynczego odlewanego bloku badawczego (pręta) i dołączonego odlewniczego bloku badawczego (pręta) oraz metoda połączenia i miejsce połączenia dołączonego odlewanego bloku badawczego (pręta) i odlewu organ będzie opierał się na stronach podaży i popytu. Odpowiednie standardy odlewania są wybierane lub uzgadniane. W przypadku odlewów wymagających obróbki cieplnej dołączony blok testowy należy odciąć po obróbce cieplnej, a pojedynczy odlewany blok testowy (pręt) należy poddać obróbce cieplnej w tym samym piecu co odlew. Nominalny rozmiar standardowych próbek udarowych w kształcie litery V i U wynosi 10 mm x 10 mm x 50 mm, a nominalna głębokość karbu: głębokość karbu w kształcie litery V wynosi 2 mm; Głębokość wycięcia w kształcie litery U wynosi 2 mm i 5 mm. Tolerancje wymiarowe, chropowatość powierzchni i inne warunki techniczne próbek do próby udarności z karbem, warunki, metody i obróbka wyników próby udarności powinny być zgodne z normą GB/T 229-2007 „Metoda badania udarności wahadłem Charpy’ego dla materiałów metalicznych” Właściwości użytkowe próbek udarowych wyciętych z pojedynczego bloku testowego (pręta) odlewniczego i dołączonego bloku testowego (pręta) odlewniczego powinny spełniać wymagania odpowiedniej normy odlewniczej lub umowy zlecenia. Wymagania dotyczące udarności próbki nadwozia będą negocjowane przez dostawcę i kupującego zgodnie z odpowiednią normą dotyczącą odlewów.

 

3. Twardość

Istnieją dwie powszechne metody określania twardości odlewów: metoda twardości Brinella i metoda twardości Rockwella. Twarde i kruche stopy odlewnicze są zwykle mierzone metodą twardości Rockwella, a inne stopy odlewnicze są zwykle mierzone metodą twardości Brinella. W przypadku stopów odlewniczych o jednolitej strukturze metalograficznej, takich jak staliwo, istnieje pewna zależność przeliczeniowa pomiędzy twardością Rockwella, twardością Brinella i wytrzymałością na rozciąganie. Patrz GB/T112-199 „Wartość przeliczeniowa twardości i wytrzymałości metali żelaznych” oraz GB /T 3771-1983 „Wartość przeliczeniowa twardości i wytrzymałości stopów miedzi”.

Metoda twardości Brinella wykorzystuje kulkę z węglika spiekanego o określonej średnicy w celu wciśnięcia jej w powierzchnię próbki z odpowiednią siłą testową. Po określonym czasie trzymania należy usunąć siłę testową, zmierzyć średnicę wcięcia na powierzchni próbki i podzielić siłę testową przez siłę testową. Iloraz uzyskany z powierzchni kulistej odcisku oznacza wartość twardości Brinella, a symbolem jest HBW, który jest odpowiedni dla materiałów o wartości twardości Brinella mniejszej lub równej 650. Przyrządy, próbki, metody badań i wyniki badań testu twardości Brinella powinna być zgodna z normą GB/T 231.1-2002 „Twardość metalu Brinella, część I: „Metoda badania”. Próbę twardości Brinella można przeprowadzić na próbkach rozciągających, udarowych, odlewach lub specjalnie odlanych blokach do badania twardości. powierzchnia testowa powinna być gładka i płaska, wolna od zgorzeliny i obcych zanieczyszczeń. Miejsce badania powinno spełniać wymagania odpowiedniej normy odlewniczej lub być negocjowane przez dostawcę i kupującego. Metoda twardości Rockwella polega na wciśnięciu wgłębnika stożkowego diamentowego wgłębnik z kulką stalową w powierzchnię próbki pod działaniem obciążenia początkowego i obciążenia całkowitego (równego obciążeniu początkowemu plus obciążenie główne), a następnie usunąć obciążenie główne i dokonać pomiaru przy obciążeniu początkowym. Głębokość wcięcia pod obciążeniem zwiększa wartość e, a wartość e służy do obliczenia twardości Rockwella.

Twardość Rockwella zmienia się w zależności od zastosowanej skali. Najczęściej stosowanymi skalami są HRA, HRB i HRC. HRB przyjmuje wgłębnik z kulką stalową o wartości twardości = 130-c; HRA i HRC przyjmują wgłębnik diamentowy o wartości twardości = 100-e. Główne obciążenie HRA wynosi 490,3 N, a zakres pomiarowy wynosi 60 ~ 85 HRA; główne obciążenie HRC wynosi 1373N, a zakres pomiarowy wynosi 20 ~ 67HRC. Przyrządy, próbki, warunki testowe i metody badawcze stosowane w teście twardości Rockwella, jak również sposób postępowania z wynikami testu muszą być zgodne z normą GB/T 230.1-2004 „Twardość metalu w skali Rockwella, część 1: Metoda testowa (A, B, C , D, E, F, G, H, K, N, T w skali)”. Dobór próbki, miejsce badania i wymagania techniczne dotyczące powierzchni badawczej do badania twardości Rockwella są takie same jak w przypadku badania twardości Brinella.

Oprócz twardości Brinella i Rockwella twardość metali można również przedstawić za pomocą twardości Shore'a (HS) i twardości Vickersa (HV). Pomiar twardości Shore'a metali powinien spełniać wymagania GB/T 4341-2001 „Metoda badania twardości metalu Shore'a”. Oznaczanie twardości metali według Vickersa powinno spełniać wymagania GB/T 4340.1-1999 „Test twardości metalu Vickersa, część 1: Metoda badania”. Różne typy twardościomierzy powinny być okresowo weryfikowane przez państwowy wydział metrologii zgodnie z obowiązującymi normami.