La lavorazione della ghisa richiede un approccio specifico grazie alle sue proprietà uniche. Non è un singolo materiale ma una famiglia di leghi(come il ferro grigio, duttile e grafite compattata) nota per un elevato contenuto di carbonio, una buona resistenza alla compressione, ma anche fragilità e abrasività. Le principali sfide sono la gestione della sua natura abrasiva, la prevenzione di cracking e schiacciamento e il controllo della polvere di grafite.
Ecco le precauzioni critiche per le principali fasi di elaborazione:
- Lavorazione (tornitura, fresatura, perforazione)
L'obiettivo principale della lavorazione è combattere l'usura degli utensili e ottenere una finitura pulita senza danneggiare la parte.
- Selezione degli utensili: utilizzare sempre gli utensili con punta in metallo duro per la loro resistenza all'usura. Per la produzione di grandi volumi, gli utensili in diamante policristallino(PCD) sono eccellenti per combattere l'usura. Assicurare che gli utensili siano affilati con un angolo di rastrello positivo per ridurre le forze di taglio, il che aiuta a evitare il taglio della parte.
- La rigidità è fondamentale: qualsiasi vibrazione o chiacchierata da un montaggio sciolto provocherà probabilmente la frattura del ferro fragile ai bordi. La macchina, il pezzo e il supporto utensili devono essere estremamente rigidi per garantire un taglio liscio.
- Velocità e alimentazione: generalmente vengono utilizzate velocità di taglio più basse per controllare l'usura abrasiva dell'utensile. Tuttavia, una velocità di alimentazione più elevata può a volte essere vantaggiosa per ottenere lo strumento superare rapidamente la dura e abrasiva "pelle di colata" e nel metallo base più uniforme sotto.
- Il dibattito sul liquido di raffreddamento: una precauzione importante è la decisione di utilizzare il liquido di raffreddamento. La ghisa è più spesso lavorata a secco. Questo è perché il liquido di raffreddamento può mescolarsi con la fine polvere di grafite prodotta durante la lavorazione per creare un liquame appiccicoso e abrasivo che è altamente dannoso per macchine utensili, guide e viti a sfere. Inoltre, il rapido riscaldamento e raffreddamento può causare shock termico e micro-cracking nelle punte degli utensili in metallo duro.
- Quando utilizzare il liquido di raffreddamento: talvolta il liquido di raffreddamento viene utilizzato nelle operazioni di finitura per tolleranze critiche e finitura superficiale, o durante la lavorazione di ferri in lega dura che generano calore significativo. Se utilizzato, un sistema di refrigerante inondabile è preferito alla nebbia per aiutare a lavare via la polvere.
- Controllo della polvere: si tratta di una precauzione di sicurezza e attrezzatura non negoziabile. La polvere di grafite è abrasiva e può essere dannoso se inalato. Impiegare sistemi di vuoto integrati o collettori di polvere alla sorgente. Gli operatori devono indossare una protezione respiratoria adeguata se la polvere non è completamente contenuta.
- La macinazione
La macinazione viene utilizzata per la finitura e lo sbavatura.
- Selezione della ruota abrasiva: utilizzare ruote di ossido di alluminio o carburo di silicio. La ruota deve essere mantenuta affilata e a grana aperta per evitare"carico ", in cui la polvere di ferro blocca gli spazi tra i grani abrasivi, rendendo la ruota inefficace e causando accumulo di calore.
- Evitare l'accumulo di calore: applicare una pressione costante e uniforme e mantenere la parte in movimento. La macinazione in un unico punto genera un intenso calore locale che può causare"controllo"- una rete di piccole crepe termiche sulla superficie.
- Utilizzare liquido di raffreddamento: a differenza di molte operazioni di lavorazione, il liquido di raffreddamento è altamente raccomandato nella rettifica per controllare il calore, sopprimere la polvere e migliorare la finitura superficiale.
- Saldatura e collegamento
Avvertimento: la saldatura della ghisa è difficile e deve essere tentata solo da professionisti esperti, di solito per la riparazione, non per la fabbricazione.
- Preriscaldamento accurato: questo è il passo più critico. Il preriscaldamento dell'intera fusione tra 500°F e 1200°F(260°C-650°C) rallenta la velocità di raffreddamento della saldatura. Questo impedisce la formazione di martensite estremamente dura e fragile nella zona colpita dal calore, che è la causa principale di cracking.
- Raffreddamento lento controllato: dopo la saldatura, la parte deve essere raffreddata molto lentamente, spesso seppellirla in un materiale isolante come la calce o la vermiculite. Questo processo"post-riscaldamento "allevia gli stress accumulati.
- Metallo di riempimento corretto: utilizzare elettrodi specializzati a base di nichel o nichel-ferro. Questi materiali sono più duttili e compatibili con l'elevato contenuto di carbonio del metallo base, permettendo alla saldatura di assorbire le sollecitazioni senza crepe.
- Tecnica: utilizzare un'impostazione a bassa corrente e depositare piccole perline stringer. Peening(leggermente martellando) ogni perlina mentre è ancora caldo aiuta ad alleviare lo stress. Evitare grandi perline di tessuto che mettono calore eccessivo nella parte.
- Trattamento termico
- Riscaldamento lento e uniforme: le fusioni hanno forme complesse con spessori variabili. Riscaldando troppo rapidamente crea sollecitazioni termiche che possono causare deformazioni o crepe. Una velocità di riscaldamento lenta e controllata è essenziale.
- Evitare una severa tempra: non tempra mai la maggior parte dei ghisa, in particolare il ferro grigio, in acqua o in olio veloce. Lo shock termico provocherà quasi sicuramente cracking. La tempra viene generalmente eseguita solo su gradi specializzati come il ferro duttile austemperato(ADI) utilizzando processi controllati.
- Alleviare lo stress: questo è un trattamento molto comune. Riscaldando la fusione a 1000-1150°F(540-620°C) e tenendola prima di un lento raffreddamento allevia le sollecitazioni interne del processo di fusione e della precedente lavorazione, garantendo la stabilità dimensionale del prodotto finale.
- Movimentazione e stoccaggio generali
- è fragile: non cadere mai i prodotti in ghisa o sottoporli a impatti. Evitare di sollevarli applicando forza a sezioni o sporgenze sottili, poiché sono forti in compressione ma deboli in tensione e possono spezzarsi.
- Supporto adeguato: conservare le fusioni su superfici piatte e piatte. Evitare di conservarli in modo che li provochi a piegarsi sotto il loro peso nel tempo, in quanto questo può indurre lo stress e portare a crepe.
Riassunto finale: identificare sempre il tipo specifico di ghisa con cui lavori (ad esempio, ferro grigio di classe 40, ferro duttile 65-45-12). Le precauzioni esatte varieranno. In caso di dubbio, consultare il foglio dati delle specifiche del materiale e le raccomandazioni del produttore di utensili. La chiave è rispettare la fragilità e l'abrasività del materiale in ogni passo.
