In questo post esploreremo i vari tipi di materiali utilizzati nei processi di fusione. In qualità di ingegnere meccanico esperto, condividerò le mie intuizioni e conoscenze per aiutarvi a comprendere le proprietà, le applicazioni e i vantaggi di ciascun materiale. Preparatevi a immergervi nell'affascinante regno della fusione e a scoprire come questi materiali plasmano il nostro mondo!
I metalli da fusione comunemente utilizzati possono essere classificati in leghe ferrose e non ferrose, ognuna delle quali offre proprietà uniche adatte a varie applicazioni. La scelta del metallo da colata dipende da fattori quali le proprietà meccaniche, il costo, il peso e la resistenza alla corrosione.
I metalli ferrosi da fusione includono:
I metalli di fusione non ferrosi includono:
1. Leghe di alluminio: Apprezzate per la loro leggerezza, la resistenza alla corrosione e il buon rapporto forza-peso. Ampiamente utilizzate nei settori automobilistico, aerospaziale e dei prodotti di consumo.
2. Leghe di rame:
3. Leghe di zinco: Offrono buona stabilità dimensionale e finitura superficiale. Sono comunemente utilizzate per la pressofusione di componenti automobilistici ed elettronici.
4. Leghe di magnesio: Il metallo strutturale più leggero, utilizzato nelle applicazioni aerospaziali e automobilistiche dove la riduzione del peso è fondamentale.
5. Leghe di titanio: Note per l'elevato rapporto forza-peso e l'eccellente resistenza alla corrosione. Sono utilizzate nel settore aerospaziale, negli impianti medici e nelle attrezzature sportive ad alte prestazioni.
Vengono comunemente utilizzati otto tipi di materiali di colata, tra cui la ghisa grigia, la ghisa malleabile, la ghisa duttile, la ghisa vermicolare e l'acciaio fuso, alluminio fuso lega, bronzo fuso e ottone fuso, tra gli altri. Ecco una descrizione delle loro caratteristiche e applicazioni:
La ghisa grigia è nota per la sua buona fluidità e per il ritiro minimo durante il raffreddamento. Ha una bassa resistenza, ma presenta plasticità e tenacità.
Il modulo elastico della ghisa grigia varia da 80.000 a 140.000 MPa, a seconda della microstruttura. La sua resistenza alla compressione è da tre a quattro volte superiore alla resistenza alla trazione.
Oltre a queste proprietà, la ghisa grigia vanta anche una buona resistenza all'usura e all'assorbimento delle vibrazioni e non è sensibile agli intagli. È anche facile da lavorare. Tuttavia, la sua saldatura le prestazioni sono scarse.
La ghisa grigia ha un limite massimo di temperatura di 300-400°C, oltre il quale non può sopportare un'esposizione prolungata. Nonostante questa limitazione, rimane la ghisa grigia più utilizzata. tipo di ghisa, che rappresenta da 85% a 90% di tutta la produzione di ghisa.
La ghisa malleabile possiede proprietà inferiori alla ghisa grigia ma superiori alla ghisa fusa. acciaio. Viene utilizzato principalmente per la produzione di getti piccoli e a parete sottile che richiedono un certo livello di resistenza e tenacità.
Inoltre, la ghisa malleabile presenta una buona resistenza alla corrosione e lavorabilità. Inoltre, la sua tenacità all'impatto è da tre a quattro volte superiore a quella della ghisa grigia.
Mentre il grigio getti di ferro sono spesso considerati di qualità superiore, i getti in ghisa duttile sono ancora ampiamente utilizzati e offrono diversi vantaggi. Ad esempio, la ghisa duttile è nota per la sua eccellente lavorabilità e può presentare cambiamenti significativi nelle proprietà attraverso trattamento termico.
La ghisa sferoidale vanta anche una resistenza alla trazione più elevata rispetto alla ghisa grigia e all'acciaio fuso, nonché un rapporto più alto tra rendimento e resistenza alla trazione rispetto alla ghisa malleabile e all'acciaio.
Inoltre, presenta la migliore plasticità tra le ghise, anche se la sua tenacità all'impatto si colloca tra quella dell'acciaio fuso e della ghisa grigia.
La ghisa sferoidale eccelle anche in altre aree, come le sue eccellenti proprietà a bassa temperatura e l'elevata resistenza alla corrosione. resistenza alla faticache sono paragonabili a quelli dell'acciaio #45, ma con una minore sensibilità alla concentrazione delle tensioni rispetto all'acciaio.
Inoltre, offre una buona resistenza all'usura, al calore e alla corrosione.
Un altro vantaggio della ghisa duttile sono le vibrazioni. smorzamento che è di 1:1,8:4,3 rispetto all'acciaio e alla ghisa grigia.
Grazie a queste caratteristiche, la ghisa duttile è sempre più utilizzata come materiale importante per varie applicazioni, nonostante la sua reputazione storica di essere incline ai difetti.
Le proprietà meccaniche della ghisa a grafite vermicolare si collocano tra quelle della ghisa a grafite vermicolare e quelle della ghisa a grafite vermicolare. ghisa grigia e ferro duttile, che lo rendono un materiale con buone caratteristiche di solidità, resistenza al calore e all'usura.
Rispetto alla ghisa nodulare, la qualità della colata è migliore ed è paragonabile a quella della ghisa grigia.
La sua resistenza è paragonabile a quella della ghisa nodulare e presenta proprietà antivibranti, conduttività termica e prestazioni di fusione simili a quelle della ghisa grigia. Tuttavia, presenta una migliore plasticità e resistenza alla fatica rispetto alla ghisa grigia.
La ghisa a grafite vermicolare contiene inevitabilmente una certa quantità di grafite sferoidale, che ne aumenta la resistenza e la rigidità, ma può compromettere la colabilità della ghisa fusa. Questo può anche diminuire la lavorabilità e la conducibilità termica dei getti.
Le prestazioni di colata dell'acciaio fuso sono spesso considerate scarse a causa della sua bassa fluidità e dell'elevato ritiro.
Tuttavia, ha un elevato livello di completezza proprietà meccanichetra cui un'eccellente resistenza, tenacità e plasticità. Infatti, la resistenza alla trazione dell'acciaio fuso è quasi uguale alla sua resistenza alla compressione.
Oltre a queste proprietà, gli acciai speciali fusi possiedono caratteristiche uniche come la resistenza al calore e alla corrosione.
La densità di leghe di alluminio è solo un terzo di quello del ferro, il che lo rende una scelta ideale per la produzione di strutture leggere.
Alcune leghe di alluminio possono essere ulteriormente rafforzate mediante trattamento termico, migliorando le loro proprietà complessive.
Il bronzo è classificato in due tipi: bronzo allo stagno e bronzo senza stagno. Il bronzo allo stagno presenta un'eccellente resistenza all'usura e alla corrosione, elevata forza e durezza.
Tuttavia, ha scarse prestazioni di colata ed è soggetto a segregazione e porosità da ritiro. La tempra non ne migliora la resistenza.
Il bronzo privo di stagno è tipicamente realizzato in bronzo alluminato o in bronzo al piombo, che ha prestazioni di fusione inferiori. Il bronzo all'alluminio vanta un'elevata resistenza e mostra una notevole resistenza all'usura e alla corrosione.
D'altra parte, il bronzo al piombo ha un'elevata resistenza alla fatica, una buona conducibilità termica e un'eccellente resistenza agli acidi.
Grande ritiro, elevata resistenza generale, buona plasticità, buona resistenza alla corrosione e all'usura.
Buone prestazioni di taglio.
| Ghisa grigia | Ferro malleabile | Ferro duttile | Ghisa a grafite vermicolare | |
| Morfologia della grafite | A scaglie | Flocculante | Globulare | Vermicolare |
| Sintesi | Ghisa ottenuta con l'esecuzione completa del processo di grafitizzazione di primo stadio | La ghisa bianca è un tipo di ghisa ad alta resistenza e tenacità ottenuta per grafitizzazione. ricottura | La grafite sferoidale è stata ottenuta per sferoidizzazione e inoculazione. | La grafite vermicolare è stata ottenuta per vermiculazione e inoculazione |
| Castabilità | buono | Peggio della ghisa grigia | Peggio della ghisa grigia | buono |
| Prestazioni di taglio | buono | buono | buono | molto buono |
| Resistenza all'usura | buono | buono | buono | buono |
| Forza / durezza | Ferrite: bassa Perlite: alta | Superiore a quello della ghisa grigia | Molto alto | Superiore a quello della ghisa grigia |
| Plasticità / tenacità | Molto basso | Vicino all'acciaio fuso | Molto alto | Superiore a quello della ghisa grigia |
| Applicazione | Cilindro, volano, pistone, ruota del freno, valvola di pressione, ecc. | Parti di piccole e medie dimensioni con forma complessa e cuscinetti, come chiavi inglesi, attrezzi agricoli e ingranaggi. | Parti che richiedono un'elevata resistenza e tenacità, come l'albero a gomiti e la valvola del motore a combustione interna | Parti che possono funzionare in modo permanente in caso di shock termico, come le testate dei motori diesel. |
| Osservazioni | Bassa sensibilità del notch | La forgiatura e la pressatura non sono consentite | Elevata resistenza al calore, alla corrosione e alla fatica (2 volte quella della ghisa grigia) | Conduttività termica, resistenza alla fatica termica, resistenza alla crescita e resistenza all'ossidazione |
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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