Informacije o preskušanju
Testiranje livarskih zlitin je dejavnost laboratorijskega preskušanja, ki obsega kemijsko, mehansko, metalografsko in tehnološko oceno zlitin, namenjenih za izdelavo ulitkov z livarskimi postopki, njegovo pa zagotavlja tretjetožno laboratorijsko preskušanje. Livarske zlitine so kovinski materiali, ki se v taljenem stanju vlivajo v kalupe in strdnejo v končno ali predobdelano obliko, uporabljajo pa se v avtomobilski industriji, železniškem vozništvu, energetiki, ladjedelništvu, gradbeništvu, kmetijski mehanizaciji, splošnem strojništvu ter v proizvodnji umetniških in sanitarnih ulitkov. Zlitine za livarstvo delimo na železove zlitine (siva litina, nodularna litina, tvrda bela litina, kovna litina, jeklene litine), barvne kovine (aluminijeve, bakrove, cinkove, magnezijeve zlitine) ter specialne zlitine z dodanimi nikljem, kromom, molibdenom ali vanadijem.
Namen preskušanja livarskih zlitin je ugotoviti, ali sestava taline, mikrostruktura strjenega ulitka in mehanske lastnosti ustrezajo zahtevam standardov ter specifikaciam naročnika, saj že majhna odstopanja v vsebnosti elementov, kot so ogljik, silicij, magnezij ali žveplo, bistveno spremenijo trdnost, razteznost, žilavost in obdelovalnost ulitka. Preskušanje služi tudi nadzoru livarskih postopkov — oceni učinkovitosti modifikacije, inoculacije, sferoidizacije, razplinjanja taline ter odkrivanju notranjih napak, kot so luknjičavost, mikro in makro vključki, hladne spojine, plitvine in razpoke. V laboratoriju se pri tem uporabljajo tehnike optične emisijske spektrometrije z iskro, atomske emisijske spektrometrije z induktivno sklopljeno plazmo, rentgenska fluorescenca, rentgenska računalniška tomografija, ultrazvočna preiskava, trdotne meritve, natezni in udarni preizkusi, metalografska analiza z optično in elektronsko mikroskopijo ter termična analiza taline.
Tipičen potek preskušanja se začne z odvzemem vzorcev — bodisi iz livarskih palic, ingotov, prviakov, lovilnih vzorčkov taline bodisi iz samih ulitkov. Kemijska analiza se izvede na brušenem in čistem vzorčnem mestu z barvnim spektrometrom, pri čemer se določijo glavni in spremljevalni elementi v odstotkih mase. Za mehanske preizkuse se iz telesa ulitka ali prilivnega vzorca izrežejo standardni natezni palčki, preizkušanci za udarno žilavost po Charpyju ter vzorci za trdotne meritve po Brinellu, Vickersu ali Rockwellu. Metalografska preiskava vključuje brušenje, poliranje in jedkanje vzorca, nato pa se pod mikroskopom oceni oblika grafitnih izločkov, vrsta in delež osnovne strukture (ferit, perlit, martenzit, ledeburit), velikost zrn ter morebitne mikronapake. Sledi ovrednotenje rezultatov glede na veljavne zahteve, izdelava izpita o preskušanju ter po potrebi dodatne specialne preiskave, na primer preizkus odpornosti proti koroziji, preizkus obnašanja pri povišanih temperaturah ali določitev gostote ter poroznosti.
Med osnovnimi parametri, ki se spremljajo pri livarskih zlitinah, so kemijska sestava z ozkimi tolerancami posameznih elementov, natezna trdnost, meja tečenja, raztezek, trdota, udarna žilavost, gostota, toplotna prevodnost, livnost ter tehnološke lastnosti, kot so krčenje pri strjevanju in tekočnost taline. Rezultati omogočajo livarnam optimizacijo talilnih receptur, nadzor kakovosti vhodnih materialov, reševanje težav pri proizvodnji ter skladnost izdelkov s specifikacijami končnih uporabnikov.
Pogosta vprašanja
Kako dolgo traja testiranje livarskih zlitin?
Standardni obseg preskušanja, ki vključuje kemijsko analizo, trdotne meritve in osnovno metalografijo, običajno traja od 7 do 10 delovnih dni od prevzema vzorcev. Če so vključeni natezni in udarni preizkusi z izrezovanjem vzorcev iz ulitka, metalografska analiza z merjenjem deležev faz, rentgenska tomografija ali dolgotrajne korozivne preizkušave, se rok podaljša na 10 do 15 delovnih dni. Pri urgentnih primerih je možna pospešena izdelava rezultatov po dogovoru z laboratorijem.
Koliko stane testiranje livarskih zlitin?
Cena preskušanja se določa glede na število izbranih preizkusov. Osnovna kemijska analiza s spektrometrom je cenovno ugodnejša, medtem ko natezni preizkusi z izdelavo vzorcev, metalografske analize z merjenjem mikrostrukture, tomografske preiskave in preizkusi pri povišanih temperaturah povečujejo skupni obseg dela. Natančen predračun pripravijo inženirji laboratorija na podlagi vrste zlitine, velikosti vzorcev in zahtev standardov ter specifikacij naročnika.
Kateri elementi so vključeni v testiranje livarskih zlitin in koliko vzorca je treba pripraviti?
Obseg preizkusov je odvisen od vrste zlitine in uporabljanih standardov. Pri sivi in nodularni litini so običajno vključeni ogljik, silicij, mangan, žveplo, fosfor, magnezij in spremljevalni elementi, natezna trdnost, trdota po Brinellu ter metalografska ocena oblike grafitov in deleža perlita. Pri aluminijevih zlitinah se določajo silicij, baker, magnezij, železo, cink in mangan, pri jeklenih litinah pa ogljik, žveplo, krom, nikelj, molibden in vanadij. Za kemijsko analizo zadošča približno 100 do 200 gramov materiala v kosu z ustrezno veliko površino, za obsežnejše preizkuse z mehanskimi in metalografskimi analizami pa je priporočljivo 300 do 500 gramov materiala ali en cel prilivni vzorec, lovilni vzorček ter po možnosti del ulitka.
Zakaj se pri nodularni litini poleg kemijske sestave vedno preverja tudi mikrostruktura?
Ker kemijska sestava sama ne zagotavlja sferoidizacije grafitov. Vsebnost magnezija, žvepla in motilnih elementov, kot so titan, svinec in bizmut, vpliva na obliko izločkov, vendar končno strukturo določajo tudi temperatura taline, inoculacija, hitrost hlajenja in debelina stene ulitka. Metalografska preiskava neposredno pokaže delež kroglastih, nepravilnih in lističastih grafitek ter razmerje ferita in perlita, kar omogoča zanesljivo oceno, ali bo ulitek dosegel zahtevane mehanske lastnosti.
testiranje livarskih zlitin Elementi preskušanja
- Atomska emisijska spektrometrija z induktivno sklopljeno plazmo (ICP-OES) za natančno določanje sledov elementov po raztapljanju vzorca.
- Rentgenski fluorescenčni spektrometer za hitro neunično določanje sestave, tudi pri majhnih ulitkih in oddanih izdelkih.
- Infrardeči analitik ogljika in žvepla za natančno določanje vsebnosti C in S pri jeklenih litinah.
- Nevtronska in rentgenska računalniška tomografija za odkrivanje notranje poroznosti, vključkov in razpok v ulitkih.
- Univerzalna natezna preizkuševalna naprava z zmogljivostjo do 1000 kN za natezne preizkuse palčkov in vzorcev iz ulitkov.
- Udarna preizkuševalna naprava tipa Charpy s pendelnim mlatom za določanje udarne žilavosti pri sobni in nizkih temperaturah.
- Trdotni merilniki po Brinellu, Vickersu in Rockwellu s terenskimi prenosnimi različicami za meritve na velikih ulitkih.
- Mikrotrdotni merilnik z majhnimi obremenitvami za določanje trdoti posameznih faz v mikrostrukturi.
- Optični metalografski mikroskop s svetlim in temnim poljem ter polarizacijo za analizo mikrostruktur pri povečavah do 1000-krat.
- Elektronska vrstična mikroskopija z energijsko disperzijsko spektroskopijo (SEM-EDS) za identifikacijo vključkov in faz.
- Naprava za pripravo metalografskih vzorcev z brusilnimi in polirnimi krogi ter jedkalnimi napravami.
- Ultrazvočni defektoskop za odkrivanje notranjih napak v jeklenih in nodularnih ulitkih.
- Naprava za termično analizo taline z merjenjem hlajenja krivulj za oceno grafitizacije in sestave pred litjem.
- Dilatometer za merjenje toplotnega raztezanja in krčenja zlitin pri segrevanju in ohlajanju.
- Diferenčna termična analiza (DTA) za določanje temperature likvidusa in solidusa zlitin.
- naprava za merjenje gostote z hidrostatskim načinom za oceno poroznosti aluminijevih ulitkov.
- Klimatska komora in solne sobe za preizkuse korozijske odpornosti barvnih in jeklenih zlitin.
Povzetek
Testiranje livarskih zlitin obsega določanje kemijske sestave, mehanskih lastnosti, mikrostrukture, notranjih napak in tehnoloških parametrov železovih ter barvnih zlitin za livarstvo. Obseg preskušanja pokriva sive, nodularne, vermikularne in tvrde litine, jeklene litine, aluminijeve, bakrove, cinkove, magnezijeve in specialne superzlitine, standardni čas izdelave rezultatov pa je 7 do 15 delovnih dni odvisno od izbranih preizkusov.