Чавун
Обробка на ЧПУ

Чавун є родиною залізо-вуглецевих сплавів з вмістом вуглецю більше 2% (зазвичай 2.5–4.5%), що призводить до того, що надлишковий вуглець осаджується у вигляді графіту або карбіду заліза під час затвердіння. Ця мікроструктура надає чавуну його визначальні характеристики: відмінна міцність на стиск, видатне гасіння вібрацій, вроджена змащуваність від графіту та дуже хороша оброблюваність незважаючи на його твердість. Чавун широко використовується для основ верстатів, блоків двигунів, корпусів насосів, компонентів гальм та важких структурних частин, де потрібні жорсткість, зносостійкість та розмірна стабільність.

Сірий чавун є найпоширенішим класом чавуну, який характеризується осадженням графіту у вигляді пластинчастого графіту в перлітній або феритній матриці заліза. Загальні класи включають ASTM A48 Клас 20–40, ISO EN-GJL-150 до EN-GJL-300 та GB HT150–HT350. Сірий чавун пропонує відмінну оброблюваність, чудове гасіння вібрацій, хорошу міцність на стиск та низьку вартість. Він використовується для блоків двигунів, головок циліндрів, основ верстатів, гальмівних барабанів, корпусів насосів та корпусів трансмісій. Його міцність на розтяг є помірною (150–350 МПа), але міцність на стиск у 3–5 разів вища.

Чавун з дуткими властивостями виробляється шляхом додавання магнію до розплаву, що викликає затвердіння графіту у вигляді сферичних нодулярів, а не пластин. Це суттєво покращує міцність на розтяг (400–900 МПа), подовження (до 18%) та ударну в'язкість у порівнянні з сірим чавуном — надаючи властивості, що наближаються до сталевих, зберігаючи при цьому відмінну оброблюваність. Загальні марки включають ASTM A536 Grade 65-45-12, 80-55-06 та EN-GJS-400-18 до EN-GJS-700-2. Чавун з дуткими властивостями використовується для колінчастих валів, шестерень, корпусів диференціалів, гідравлічних клапанів та конструктивних компонентів, які потребують як оброблюваності чавуну, так і вищої механічної міцності.

Сплавний чавун включає добавки хрому, нікелю, молібдену або міді для отримання властивостей, що перевищують властивості стандартного сірого або дюралюмінієвого чавуну. Високохромистий білий чавун (15–30% Cr) досягає HRC 55–65 для екстремальної стійкості до абразивного зносу. Ni-Hard забезпечує відмінну стійкість до зносу з покращеною міцністю. Аустенітний Ni-Resist чавун пропонує корозійну стійкість і розмірну стабільність при підвищених температурах до 800°C. Сплавні чавуни вказуються, коли стандартні чавуни не витримують абразивного зносу, підвищених температур або корозійного середовища — їх значно важче обробляти, і вони вимагають інструментів з CBN.

Обробка чавуну має кілька специфічних викликів: (1) Жорстка шкіра — поверхня, що відлилася, містить окалину, піщані включення та жорсткий охолоджений шар, який швидко руйнує інструменти, якщо перший прохід не проходить нижче нього. (2) Абразивний графіт — графітові пластинки прискорюють зношування флангів на карбідних інструментах. (3) Суха або майже суха обробка — чавун часто обробляється в сухому режимі або з MQL, оскільки заливка охолоджуючої рідини може викликати термічний шок. (4) Пористість — внутрішні пори можуть спричинити розмірні несподіванки при обробці тонких стінок. (5) Варіація твердості легованого чавуну — високолегований білий чавун може значно варіюватися за твердістю в межах одного литва.

Стандартна допуск CNC обробки для сірого та дуктичного чавуну становить ±0,02 мм для оброблених деталей та ±0,05 мм для фрезерованих деталей. Для прецизійних підшипникових отворів та ущільнюючих поверхонь ми дотримуємося ±0,010–0,015 мм для сірого та дуктичного чавуну. Легований чавун зазвичай досягає ±0,02–0,03 мм на оброблених деталях через варіації твердості. Зверніть увагу, що лиття має вроджену розмірну варіацію — вибір бази та стратегія фіксації повинні враховувати варіацію лиття перед початком обробки. Звіти CMM надаються для всіх прецизійних компонентів з чавуну.

Чавун має обмежену вроджену корозійну стійкість, і графітово-чавунна матриця кородує у вологих або вологих середовищах. Обробка поверхні залежить від застосування: основи верстатів та внутрішні компоненти часто постачаються лише з олією для запобігання іржі. Частини в помірних умовах отримують чорний оксид, фосфатне покриття або цинкове покриття. Корпуси насосів та клапанів у вологих умовах отримують епоксидну фарбу або порошкове покриття. Зверніть увагу, що сірий чавун не слід електролізувати кислотними процесами без належної попередньої обробки, оскільки мережа графітових пластинок може затримувати водень і викликати пухирці.

Зварювання чавуну можливе, але вимагає спеціалізованих процедур. Сірий чавун повинен бути попередньо нагрітий до 300–600°C перед зварюванням, щоб запобігти тріщинам у зоні термічного впливу. Використовуються зварювальні електроди на основі нікелю або чавуну. Дуктичний чавун більш зварювальний, ніж сірий, але все ще вимагає попереднього нагріву. Чавуни з високим вмістом хрому зазвичай вважаються незварювальними. Для термічної обробки: сірий чавун може бути знятий з напруги (550–600°C), щоб зменшити залишкові напруги лиття перед прецизійною обробкою. Дуктичний чавун може бути відпущений для пом'якшення або нормалізований і закалений для підвищення твердості.