Nauka o materiałach żeliwnych
Termin żeliwo odnosi się do rodziny stopów żelaza składających się z żelaza, węgla (w proporcji od 2,1 do ok. 4,5%) i krzemu (do 3,5%). Dodatek węgla obniża temperaturę topnienia metalu i sprawia, że staje się on bardziej płynny, zapewniając doskonałe właściwości odlewania i umożliwiając produkcję części o skomplikowanych kształtach przy niższych kosztach.
Jeśli węgiel występuje w żeliwie w postaci grafitu, jest ono określane jako żeliwo szare, stosowane głównie w dziedzinie obróbki skrawaniem.
Więcej informacji na temat materiałów odlewniczych
Zwykle rozróżnia się żeliwo szare, które ma szary wygląd na przełomie oraz żeliwo białe, które ma na przełomie wygląd biały.
Ze względu na doskonałe właściwości odlewania, żeliwo białe jest często wykorzystywane do produkcji przedmiotów stałych (grzejników, pieców, kowadeł itp.) lub przedmiotów artystycznych.
W dziedzinie obróbki skrawaniem żeliwo szare jest stosowane głównie ze względu na łatwość obróbki i niższe koszty produkcji w porównaniu z innymi stopami żeliwa.
Wbrew powszechnemu przekonaniu, żeliwo nie jest cięższe od stali. Ma nawet nieco niższą gęstość.
Definicja żeliwa
Żeliwo to stop żelaza i węgla o zawartości węgla powyżej 2% i innych składników stopu, takich jak krzem. Żeliwo wytapia się i odlewa w piecach żeliwiakowych lub elektrycznych, wykorzystując surówkę, materiały z recyklingu lub surowce wtórne. Grupa żeliwa szarego obejmuje żeliwo zawierające grafit płatkowy i żeliwo zawierające grafit sferoidalny.
Żeliwo zawierające grafit płatkowy, znane również jako GJL, jest najczęściej stosowane w przemyśle. W tym przypadku wolny węgiel występuje głównie w postaci płatków. Żeliwo zawierające grafit płatkowy jest również znane jako żeliwo szare.
W żeliwie zawierającym grafit sferoidalny (znanym również jako GJS) grafit jest osadzony w metalicznej matrycy w postaci kulek. Kulisty kształt zapobiega szczytom naprężeń występującym na grafitowych dyskach.
Właściwości żeliwa
- odporność na korozję
- dobra skrawalność
- tłumienie drgań
- odporność na temperaturę
- dobra stabilność wymiarowa
- odporność na zużycie
- dobra przewodność cieplna
- dobre właściwości odlewania
Specjalne właściwości żeliwa są odpowiedzialne za jego ciągłe stosowanie w najróżniejszych obszarach.
Odporność na korozję – dlaczego żeliwo jest odporne na korozję?
Części żeliwne z nienaruszonym płaszczem odlewu mają dobrą odporność na korozję, którą można dodatkowo zwiększyć poprzez dodanie krzemu, chromu i niklu lub poprzez lakierowanie bądź powlekanie.
Odporność na zużycie – dlaczego żeliwo ma wysoką odporność na zużycie?
Płatki tworzą trójwymiarowe rozgałęzienia w żeliwie, a tym samym zapewniają bardzo niską plastyczność z jednej strony i wysoką odporność na zużycie z drugiej.
Podział żeliwo szare
- Żeliwo zawierające grafit płatkowy (GJL): EN-GJL-200, EN-GJL-250, EN-GJL-300
- Żeliwo zawierające grafit kulkowy (GJS): EN-GJS-400
| Podział | Przegląd | Przykłady produktów |
|---|---|---|
| Żeliwo zawierające grafit płatkowy (GJL) | EN-GJL-200 | |
| EN-GJL-250 | ||
| EN-GJL-300 | ||
| Żeliwo zawierające grafit kulkowy (GJS) | EN-GJS-400 |
Obszary zastosowania żeliwa
Żeliwo szare ma doskonałe właściwości odlewnicze i jest bardzo ekonomiczne. Wszystkie te pozytywne właściwości sprawiają, że żeliwo znajduje zastosowanie w wielu różnych branżach. Oprócz klasycznej budowy urządzeń, żeliwo jest wykorzystywane w branży motoryzacyjnej i w produkcji złożonych geometrii.
Poszczególne tytuły wyjaśniają, które właściwości umożliwiają zastosowanie w danym obszarze użycia.
Żeliwo w budowie urządzeń
Najważniejsze właściwości wymagane przy obróbce żeliwa to:
- wysoka zdolność tłumienia
- wysoka odporność na korozję
- pochłanianie hałasu
- wysoka sztywność
Właściwości te sprawiają, że żeliwo szare jest idealnym materiałem jako element bazowy do produkcji przyrządów.
Elementy bazowe norelem:
Żeliwo w przemyśle motoryzacyjnym
Ze względu na prostą i niedrogą produkcję, żeliwo jest wykorzystywane w szerokim zakresie zastosowań przemysłowych. Około połowy produkowanego żeliwa wykorzystuje się w przemyśle motoryzacyjnym, np.:
- wały korbowe
- wałki rozrządu
- rdzeń poprzeczny
- zaciski hamulcowe
- piasty kół
Komponenty żeliwne mają ugruntowaną pozycję w przemyśle motoryzacyjnym ze względu na ich ogromną wydajność. Specjalne właściwości tłumiące drgania i bardzo dobra stabilność wymiarowa zapewniają przydatność w zastosowaniach w przemyśle motoryzacyjnym.
Żeliwo dla elementów o złożonej geometrii
- Ze względu na możliwość odlewania, żeliwo jest idealne do produkcji komponentów o bardzo złożonej geometrii. Od delikatnych cienkościennych komponentów po złożone części ważące kilka ton. Bardzo złożone geometrie ze szczególnie odpornymi materiałami mogą być odtwarzane przy zachowaniu wysokiej stabilności procesu.
- Oprócz różnorodnych kształtów i wyjątkowych właściwości mechanicznych, materiał ten w pełni nadaje się do wielokrotnego użytku.