Ottimizzazione della misurazione e della valutazione della nodularità della grafite
La ghisa è un materiale composito in cui la grafite non metallica è distribuita in modo tridimensionale all'interno del ferro. Uno di questi tipi è la ghisa duttile, che presenta eccellenti caratteristiche meccaniche grazie all'inclusione di noduli di grafite e viene utilizzata in componenti automobilistici, infrastrutture, ecc. La misurazione e la valutazione della nodularità della grafite e del fattore di rotondità sono fondamentali per garantire queste caratteristiche.
Questa sezione illustra come determinare il fattore di rotondità e la nodularità della grafite, oltre a esempi di misurazioni quantitative con il nostro microscopio digitale 4K.
- Valutazione della nodularità della grafite e del fattore di rotondità
- Determinazione della nodularità della grafite e del fattore di rotondità
- Ottimizzazione della misurazione e della valutazione della nodularità della grafite
- Un microscopio digitale 4K che ottimizza la valutazione della nodularità della grafite
Valutazione della nodularità della grafite e del fattore di rotondità
Che cos'è la ghisa duttile?
La ghisa duttile (materiale FCD) è un tipo di ghisa creata con eccellenti caratteristiche meccaniche grazie allo sviluppo di noduli di grafite. È nota anche come ghisa sferoidale e ghisa nodulare.
La ghisa duttile contiene almeno lo 0,04% di Mg (magnesio), lo 0,02% di Ce (cerio) e lo 0,02% di Ca (calcio). Questo crea caratteristiche meccaniche come la resistenza all'usura e la tenacità (tenacità) grazie ai noduli cristallizzati di grafite.
Questo permette alla ghisa duttile di essere utilizzata in un'ampia varietà di applicazioni industriali: tubi, parti di automobili e tutto ciò che deve essere utilizzato acqua, fognature, gas.
Nodularità della grafite, fattore di rotondità e caratteristiche meccaniche
Per la ghisa duttile e altri prodotti in ghisa a grafite nodulare, il tasso di distribuzione della grafite (nodularità della grafite) e la rotondità dei noduli di grafite (fattore di rotondità) influiscono notevolmente sulle proprietà meccaniche, come la resistenza all'usura, la tenacità, la resistenza alla trazione e la duttilità.
Pertanto, è molto importante misurare e valutare la nodularità della grafite e il fattore di rotondità in modo quantitativo durante le valutazioni della ghisa duttile, al fine di garantirne la qualità e le caratteristiche.
Determinazione della nodularità della grafite e del fattore di rotondità
I noduli di grafite non si formano come sfere perfette. Pertanto, per misurare la nodularità della grafite, è necessario definire forme quasi sferiche come grafite nodulare e differenziare queste forme. In genere, la rotondità della forma di un oggetto viene valutata utilizzando la circolarità, ma con la nodularità della grafite, il fattore di rotondità - che ha un concetto diverso dalla circolarità - viene utilizzato per classificare la rotondità secondo uno standard e viene applicato a una formula per calcolare e valutare la rotondità.
Determinazione del fattore di rotondità
Il fattore di rotondità (R), utilizzato per valutare la nodularità della grafite, viene determinato osservando la grafite nel materiale e viene calcolato utilizzando (L) il diametro massimo, (S) l'area della grafite e (D) il cerchio che utilizza (L) come diametro.
Dividendo l'area di (S) per l'area di (D) si ottiene il fattore di rotondità.
In altre parole, la relazione tra questi valori è la seguente.
Combinando queste formule si ottiene la seguente formula per determinare il fattore di rotondità.
Determinazione della nodularità della grafite
Per determinare la nodularità della grafite vengono utilizzate le classificazioni dei fattori di rotondità e le classi dimensionali, secondo la norma ISO 945.
Le seguenti informazioni sono conformi allo standard ISO, ma lo standard appropriato può essere soggetto a revisione. Assicurarsi di controllare anche lo standard più recente.
- Classificazioni del fattore di rotondità
-
VI:Grafite sferoidale
Fattore di rotondità: R ≥ 0,80 -
V:Grafite sferoidale leggermente irregolare
Fattore di rotondità: 0,60 ≤ R < 0,80 -
IV:Grafite sferoidale irregolare
Fattore di rotondità: 0,45 ≤ R < 0,60 -
III:Grafite vermicolare (compattata)
Fattore di rotondità: 0,10 ≤ R < 0,45 -
I:Grafite lamellare (fiocco)
Fattore di rotondità: R < 0,10
- Classificazioni delle classi di grandezza
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Classe Dimensione della grafite (mm) 1 Maggiore o uguale a 1 2 Maggiore o uguale a 0,5 e minore di 1 3 Maggiore o uguale a 0,25 e minore di 0,5 4 Maggiore o uguale a 0,12 e minore di 0,25 5 Maggiore o uguale a 0,06 e minore di 0,12 6 Maggiore o uguale a 0,03 e minore di 0,06 7 Maggiore o uguale a 0,015 e minore di 0,03 8 Meno di 0,015 -
Secondo la ISO, la grafite di dimensioni inferiori a 10 µm non viene conteggiata.
- Calcolo della nodularità della grafite
- Per calcolare la nodularità della grafite, dividere l'area della grafite (che deve essere di almeno 10 µm e classificata come V o VI dal fattore di rotondità) per l'area totale di tutta la grafite con dimensioni pari o superiori a 10 µm.
La formula da utilizzare per determinare la nodularità e i valori da sostituire sono spiegati di seguito. -
AvI:Area della grafite con dimensioni di almeno 10 µm e classificata come VI con il fattore di rotonditàAv:Area della grafite con dimensioni di almeno 10 µm e classificata come V con il fattore di rotonditàAall:Area totale di tutta la grafite di almeno 10 µm di dimensione
Ottimizzazione della misurazione e della valutazione della nodularità della grafite
Ricavare la nodularità della grafite con un normale microscopio richiede operazioni complicate: classificazione tramite misurazione, calcolo del fattore di rotondità e dell'area e conteggio. Queste operazioni non solo richiedono tempo e lavoro, ma sono anche soggette a errori umani e difficili da valutare quantitativamente.
Anche quando si esegue l'analisi delle immagini con un software per PC, sono necessari tempo e sforzi per acquisire immagini chiare e ingrandite della grafite con un microscopio, il che rende complicata la gestione di grandi quantità di immagini e dati numerici.
Il microscopio digitale KEYENCE della Serie VHX è dotato di obiettivi ad alta risoluzione e di un sensore immagini CMOS 4K, che gli consentono di acquisire immagini ad alta risoluzione di noduli di grafite di varie forme e dimensioni. Il sistema può calcolare automaticamente l'area della grafite e contare i noduli da queste immagini. Le immagini e i dati numerici possono essere visualizzati in Excel, creando così un processo di reportistica efficiente.
Conteggio automatico della nodularità della grafite e misurazione delle aree della grafite
Il microscopio digitale della Serie VHX offre un'ampia profondità di campo, consentendo agli operatori di acquisire facilmente immagini completamente a fuoco in tutto il campo visivo. In questo modo è possibile acquisire immagini chiare in 4K delle forme della grafite. Queste immagini ad alta precisione possono essere utilizzate per misurare senza soluzione di continuità e automaticamente l'area della grafite e contare il numero di noduli con elevata accuratezza, consentendo una rapida acquisizione dei risultati delle analisi quantitative.
La funzione di conteggio e misurazione automatica dell’area consente una rapida acquisizione dei dati. Non solo il numero e l'area dei noduli di grafite, ma anche l'area totale e il rapporto di area totale, nonché il massimo, il minimo, la media e la deviazione standard del diametro della grafite.
Ottimizzazione della creazione di report per la nodularità della grafite
Oltre a misurare automaticamente i noduli di grafite con un'elevata precisione, il microscopio digitale della Serie VHX può anche creare automaticamente dei report utilizzando le immagini e i dati numerici acquisiti.
Grazie alla possibilità di installare Excel direttamente sulla Serie VHX, tutti i dati di analisi e le immagini possono essere inviati direttamente a un report utilizzando un modello creato dall’operatore. Il modello può essere progettato in modo da calcolare e visualizzare automaticamente i valori secondo gli standard aziendali.
L'immagine seguente mostra come le immagini e i dati di analisi possono essere visualizzati automaticamente in un report Excel. Questo esempio di report conforme alle norme ISO contiene le classificazioni del fattore di rotondità (tipo) e le classi dimensionali, il conteggio dei noduli, i risultati di varie misurazioni dell'area e la nodularità della grafite.
Grazie alla funzione di reportistica automatica, gli operatori sono in grado di ridurre notevolmente il tempo e l'impegno necessari per eseguire le analisi e gestire i dati.
Un microscopio digitale 4K che ottimizza la valutazione della nodularità della grafite
Il microscopio digitale della Serie VHX è in grado di acquisire facilmente dati accurati catturando immagini 4K completamente a fuoco e utilizzando queste immagini per la misurazione e il conteggio automatico di aree altamente accurate. Questo dispositivo è in grado di eseguire tutte le fasi necessarie per la valutazione della nodularità della grafite, compresa la produzione di report conformi agli standard industriali.
La misurazione quantitativa e la valutazione della nodularità della grafite erano processi tradizionalmente complicati, ma la Serie VHX consente di eseguire facilmente queste operazioni, risparmiando una grande quantità di tempo e risorse, riducendo l'errore umano e acquisendo dati accurati.
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