Plancha de grafito compactado - La guía completa

El hierro de grafito compactado, también conocido como hierro de grafito vermicular, es un material metálico que ha atraído mucha atención en el campo de la ciencia de los materiales. Con su forma especial de grafito y su excelente rendimiento, desempeña un papel importante en muchos campos industriales.

¿Qué es el hierro de grafito compactado?

La fundición de grafito compactado (cgi) es un tipo de material de fundición con una forma de grafito única. Su grafito no es escamoso como el de la fundición gris ordinaria, ni esférico como el de la fundición dúctil, sino que muestra una forma apretada y rizada intermedia. Esta forma especial del grafito confiere a la fundición una serie de excelentes propiedades.

En el sistema de materiales de hierro fundido, los grados de hierro de grafito compactado pueden dividirse según las diferentes formas de grafito. Las distintas calidades tienen propiedades diferentes. Y su morfología única de grafito determina su rendimiento en resistencia y tenacidad. Por ejemplo, los grados más altos de hierro de grafito compactado son adecuados para áreas industriales con mayores requisitos de rendimiento.

Principio básico de la plancha de grafito compactada

Forma de grafito

Forma de grafito de hierro compactado con grafito

La morfología del grafito presenta forma de gusano. Consta de muchas láminas pequeñas de grafito conectadas entre sí para formar una estructura apretada. Esta estructura permite que el grafito se distribuya uniformemente en la matriz de hierro fundido. De este modo se mejoran eficazmente las propiedades mecánicas de la fundición.

Mecanismo de formación

En el proceso de fundición, mediante la adición de elementos de aleación específicos, tales como magnesio, calcio, etc, para promover la cristalización de grafito para formar wormlike. Estos elementos inhiben el crecimiento del grafito, permitiéndole formar una estructura relativamente estable. Al mismo tiempo, en el proceso de fundición, la velocidad de enfriamiento y las condiciones de solidificación también desempeñan un papel importante en la formación de la forma de grafito.

Composición de la aleación

El grafito de hierro compactado se compone principalmente de hierro, carbono, silicio, manganeso y otros elementos. El carbono es el elemento principal en la formación del grafito, y el silicio afecta a la forma y distribución del grafito. Además, la adición de magnesio, calcio y otros elementos puede ajustar aún más la forma y las propiedades del grafito.

Propiedades del hierro grafitado compactado

Propiedades mecánicas

Fuerza y resistencia

El hierro de grafito compactado tiene una gran resistencia y tenacidad. Su estructura de grafito puede dispersar eficazmente la tensión, mejorar la resistencia a la tracción del hierro de grafito hasta 400-600MPA. De este modo, la fundición no se agrieta fácilmente al soportar la carga. En comparación con la fundición gris, la resistencia y la tenacidad de la fundición de grafito compactada han mejorado considerablemente. Esto hace que pueda adaptarse a una gran variedad de entornos de ingeniería complejos.

Resistencia a la fatiga

Debido a la forma especial del grafito, tiene una buena resistencia a la fatiga. Bajo la acción de la carga cíclica, el grafito puede prevenir eficazmente la expansión de las grietas. De este modo, puede prolongar la vida útil de la fundición.

Propiedades físicas

Coeficiente de dilatación térmica

El hierro grafitado compactado tiene un coeficiente de dilatación térmica relativamente bajo. Esto significa que cuando cambia la temperatura, su tamaño cambia menos y puede mantener una buena estabilidad. Esta característica hace que tenga un mejor rendimiento en entornos de alta temperatura.

Conductividad térmica

El hierro de grafito compactado tiene una buena conductividad térmica. Su estructura de grafito puede transferir eficazmente el calor, de modo que la fundición puede disipar uniformemente el calor durante el proceso de calentamiento. Esta característica es especialmente importante para los componentes de intercambio de calor, como los motores.

Rendimiento del proceso

Proceso de fundición de hierro con grafito compactado

El proceso de fundición es el eslabón clave de la calidad y el rendimiento del hierro de grafito compactado. En el fundición proceso, el control preciso de la temperatura de colada, la velocidad y otros parámetros puede evitar eficazmente los cambios adversos en la forma y distribución del grafito. Por ejemplo, una temperatura de colada adecuada puede dispersar el grafito uniformemente y evitar que el grafito flote o se polarice. De este modo se aumenta la fuerza de unión del grafito con la matriz de hierro. Además, un método de enfriamiento razonable también es crucial. Controlando la velocidad de enfriamiento, se puede ajustar el proceso de cristalización del grafito, optimizar el tamaño y la forma del grafito. Y, en última instancia, mejorar sus propiedades mecánicas y de procesamiento.

Procesabilidad

Tiene buena maquinabilidad. Puede mecanizarse para operaciones de corte, taladrado y rectificado para satisfacer diferentes necesidades de ingeniería.

Aplicaciones del hierro compactado con grafito

Industria del automóvil

Bloque motor de hierro grafitado compactado

Se puede utilizar para fabricar bloques de motor. Porque su buena resistencia y propiedades térmicas pueden satisfacer los requisitos de alta carga de los motores. Durante el funcionamiento del motor, el hierro grafitado compactado puede disipar eficazmente el calor y mejorar la eficiencia y fiabilidad del motor.

Sistemas de frenado

El sistema de frenado requiere que la fundición tenga una buena resistencia al desgaste y a la fatiga. Sus características le permiten cumplir los requisitos de los sistemas de frenado, mejorando la eficacia y la seguridad de frenado.

Aeroespacial

La industria aeroespacial requiere materiales de muy alto rendimiento. El hierro grafitado compactado puede utilizarse ampliamente en motores de aviación, alas y otros componentes por su ligereza, alta resistencia y buenas propiedades térmicas.

Otros ámbitos

Construcción

En el campo de la construcción, puede utilizarse en la fabricación de piezas estructurales y tuberías. Su buena solidez y resistencia a la corrosión pueden garantizar la estabilidad a largo plazo del edificio.

Fabricación mecánica

En la industria de fabricación de maquinaria, puede utilizarse para fabricar diversas piezas mecánicas, como engranajes, ejes, etc. Sus buenas propiedades mecánicas y de procesamiento pueden satisfacer diferentes necesidades de producción.

Ventajas e inconvenientes de la plancha de grafito compactada

Ventajas

Buenas propiedades mecánicas: Con alta resistencia y tenacidad, puede soportar grandes cargas.

Excelente rendimiento térmico: Bajo coeficiente de expansión térmica, buena conductividad térmica. Es capaz de mantener la estabilidad en entornos de alta temperatura.

Buen rendimiento de fundición: Es capaz de producir piezas fundidas de alta calidad.

Desventajas

El proceso de producción es complejo: el proceso de fundición requiere un estricto control de los parámetros y tiene elevados requisitos de equipamiento y tecnología.

Coste elevado: Debido a su especial proceso de producción y a los requisitos de rendimiento, el coste es relativamente alto.

Comparación del hierro de grafito compactado con otros materiales

Hierro grafitado compactado frente a hierro fundido

Hoja de grafito de fundición gris ordinaria gruesa y de distribución desigual, fácil de soportar la concentración de tensión externa, baja resistencia. El grafito de hierro tiene forma de gusano y está distribuido uniformemente, lo que puede dispersar la tensión y mejorar significativamente la resistencia y la tenacidad. A nivel micro, el hoja de grafito se combina con el sustrato en una interfaz especial para mejorar la interacción. Puede soportar grandes cargas en los campos de la fabricación mecánica y satisfacer las necesidades de las piezas clave.

Hierro grafitado compactado frente a aluminio

La densidad del aluminio es baja, en el caso de requisitos de peso elevados tiene ventajas. Sin embargo, la resistencia y las propiedades térmicas del hierro grafitado compactado son extraordinarias. Las propiedades mecánicas del aluminio se ven afectadas a altas temperaturas, y la estabilidad estructural es reducida y fácil de deformar. Mientras que el hierro de grafito compactado tiene una buena estabilidad térmica y puede proporcionar un soporte fiable en el campo aeroespacial.

Fundición de grafito compactada frente a fundición dúctil

El grafito de hierro dúctil es esférico, tenaz y de buena ductilidad. Sin embargo, la resistencia y las propiedades térmicas de hierro grafito compactado son mejores. Y la fuerza de hierro dúctil se reduce fácilmente por. grafitización a altas temperaturas. La estructura de grafito de hierro compactado es estable. Y las ventajas son evidentes en las ocasiones con requisitos de alta resistencia, como grandes componentes mecánicos clave y recipientes de alta presión. Esto puede satisfacer mejor las necesidades de condiciones de trabajo complejas.

¿Cómo se fabrica el hierro de grafito compactado?

El proceso de producción del hierro de grafito compactado es el siguiente:

En primer lugar, materias primas como el hierro, carbonoy el silicio se introducen en el horno en proporción a la temperatura y la masa fundida.

A continuación, se añaden elementos de aleación, como magnesio y calcio, y se agitan a altas temperaturas para que el grafito adquiera una forma helicoidal. Este proceso requiere un control preciso de la temperatura y las proporciones de los elementos. A continuación, el líquido fundido se vierte en el molde. Y durante el proceso de enfriamiento, el grafito se fija gradualmente hasta adquirir una forma compactada.

Por último, la producción de piezas moldeadas de hierro con grafito compactado se completa con el proceso de desempolvado y limpieza. Todo el proceso tiene elevados requisitos técnicos y necesita un control estricto de cada eslabón.

Conclusión

Como material único, el hierro grafitado compactado tiene excelentes propiedades y amplias perspectivas de aplicación. Aunque su proceso de producción es complejo y costoso, su ámbito de aplicación seguirá ampliándose con el continuo progreso de la tecnología. En el futuro, en el campo de la ingeniería, el hierro de grafito compactado seguirá desempeñando un papel importante en la promoción del desarrollo industrial.