Optimierung der Messung und Auswertung der Graphitnodularität
Gusseisen ist ein Verbundwerkstoff, bei dem das Nichtmetall Graphit dreidimensional im Eisen verteilt ist. Eine Art von Gusseisen ist das duktile Gusseisen, das aufgrund der Einlagerung von Graphitkugeln hervorragende mechanische Eigenschaften aufweist. Daher wird diese Art von Material in Automobilteilen, in Infrastrukturkonstruktionen usw. verwendet. Die Messung und Auswertung der Graphitnodularität und des Rundheitsfaktors in Übereinstimmung mit den Industriestandards sind entscheidend für die Gewährleistung dieser Eigenschaften.
In diesem Abschnitt erfahren Sie, wie Sie den Rundheitsfaktor und die Graphitnodularität bestimmen können. Außerdem finden Sie Beispiele für quantitative und effiziente Messungen mit unserem neuesten Digitalmikroskop.
- Auswertung mit der Graphitnodularität und dem Rundheitsfaktor
- Bestimmung der Nodularität und des Rundheitsfaktors von Graphit
- Optimierung der Messung und Auswertung der Graphitnodularität
- Ein Digitalmikroskop, das die Auswertung der Nodularität von Graphit mit einem einzigen System unterstützt und optimiert
Auswertung mit der Graphitnodularität und dem Rundheitsfaktor
Was ist duktiles Gusseisen?
Duktiles Gusseisen (FCD-Material) ist eine Art von Gusseisen, das durch die Entwicklung von Graphitkugeln hervorragende mechanische Eigenschaften erhält. Es wird auch als Gusseisen mit Kugelgraphit und Sphäroguss bezeichnet.
Der Unterschied zwischen duktilem Gusseisen und Grauguss (FC-Material), einer typischen Gusseisenart, besteht darin, dass letzteres Graphitflocken enthält, was es zerbrechlich macht (und ihm eine geringe Zähigkeit verleiht), da sich die Spannung leicht auf bestimmte Stellen konzentrieren kann. Andererseits enthält duktiles Gusseisen mindestens 0,04% Mg (Magnesium) und mindestens 0,02% Ce (Cer) und 0,02% Ca (Kalzium), wodurch es aufgrund der kristallisierten Graphitkugeln hervorragende mechanische Eigenschaften wie Verschleißfestigkeit und Zähigkeit aufweist.
Die Hauptanwendung von duktilem Gusseisen ist der Einsatz als Material für Wasser-, Abwasser-, Gas- und andere Rohre. Es wird auch häufig in Anwendungen eingesetzt, die Zähigkeit und Verschleißfestigkeit erfordern, wie z. B. bei Automobilteilen.
Graphitnodularität, Rundheitsfaktor und mechanische Eigenschaften
Bei duktilem Gusseisen und anderen Gusseisenprodukten mit Kugelgraphit haben der Grad der Graphitverteilung (die Graphitnodularität) und die Rundheit der Graphitkugeln (der Rundheitsfaktor) einen großen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften wie Verschleißfestigkeit, Zähigkeit, Zugfestigkeit und Duktilität.
Daher ist es sehr wichtig, die Graphitnodularität und den Rundheitsfaktor bei der Auswertung von duktilem Gusseisen quantitativ zu messen und zu bewerten, um dessen Qualität und Eigenschaften zu gewährleisten.
Bestimmung der Nodularität und des Rundheitsfaktors von Graphit
Graphitkugeln bilden keine perfekten Kugeln. Um die Nodularität von Graphit zu messen, muss man daher nahezu kugelförmige Formen als Kugelgraphit definieren und diese Formen unterscheiden. Im Allgemeinen wird die Rundheit der Form eines Objekts anhand der Kreisform bewertet, aber bei der Graphitnodularität wird der Rundheitsfaktor – der ein anderes Konzept als die Kreisform hat – verwendet, um die Rundheit nach einem Standard zu klassifizieren und auf eine Formel zur Berechnung und Auswertung der Rundheit anzuwenden.
Bestimmung des Rundheitsfaktors
Der Rundheitsfaktor (R), der zur Auswertung der Graphitnodularität verwendet wird, wird durch Betrachtung des Graphits im Material bestimmt, wie in der Abbildung dargestellt. L ist der maximale Durchmesser (lange Achse) des Graphits. S ist die Fläche des Graphits, und D ist ein Kreis mit diesem maximalen Durchmesser. Dividiert man die Fläche von S durch die Fläche von D, erhält man den Rundheitsfaktor.
Mit anderen Worten, die Beziehung zwischen diesen Werten ist wie folgt.
Die Kombination dieser Formeln ergibt die folgende Formel zur Bestimmung des Rundheitsfaktors.
Bestimmung der Graphitnodularität
Die Rundheitsfaktor-Klassifizierungen und die Größenklassen, die beide durch eine Industrienorm standardisiert sind, werden zur Bestimmung der Graphitnodularität verwendet. Im Folgenden werden die Klassifizierungen und Normen nach ISO 945 und die Art und Weise, wie sie zur Berechnung der Nodularität verwendet werden können, vorgestellt.
Die folgenden Informationen entsprechen der ISO-Norm, aber die entsprechende Norm kann Änderungen unterworfen sein. Informieren Sie sich auch über die neueste Norm.
- Klassifizierungen des Rundheitsfaktors
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VI:Kugelgraphit
Rundheitsfaktor: R ≥ 0,80 -
V:Leicht unregelmäßiger Kugelgraphit
Rundheitsfaktor: 0,60 ≤ R < 0,80 -
IV:Unregelmäßiger Kugelgraphit
Rundheitsfaktor: 0,45 ≤ R < 0,60 -
III:Vermiculargraphit
Rundheitsfaktor: 0,10 ≤ R < 0,45 -
I:Lamellengraphit (Flockengraphit)
Rundheitsfaktor: R < 0,10
- Größenklassen
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Klasse Graphitgröße (mm) 1 Größer als oder gleich 1 2 Größer als oder gleich 0,5 und kleiner als 1 3 Größer als oder gleich 0,25 und kleiner als 0,5 4 Größer als oder gleich 0,12 und kleiner als 0,25 5 Größer als oder gleich 0,06 und kleiner als 0,12 6 Größer als oder gleich 0,03 und kleiner als 0,06 7 Größer als oder gleich 0,015 und kleiner als 0,03 8 Weniger als 0,015 -
Gemäß der ISO wird Graphit mit einer Größe von weniger als 10 µm nicht gezählt.
- Berechnung der Graphitnodularität
- Um die Graphitnodularität zu berechnen, teilen Sie die Fläche des Graphits, der eine Größe von 10 µm oder mehr hat und anhand des Rundheitsfaktors als V oder VI eingestuft wird, durch die Gesamtfläche aller Graphite mit einer Größe von 10 µm oder mehr.
Die Formel zur Bestimmung der Nodularität und die zu ersetzenden Werte werden im Folgenden erläutert. -
AvI:Fläche des Graphits, die mindestens die Mindestgröße (10 µm) aufweist und mit dem Rundheitsfaktor als VI eingestuft wirdAv:Fläche des Graphits, die mindestens die Mindestgröße aufweist und als V mit dem Rundheitsfaktor eingestuft wurdeAall:Gesamtfläche des gesamten Graphits mit mindestens der Mindestgröße
Optimierung der Messung und Auswertung der Graphitnodularität
Die Ableitung der Graphitnodularität mit Hilfe eines optischen Mikroskops erfordert komplizierte Vorgänge wie die Klassifizierung durch Messung und Berechnung des Rundheitsfaktors, die Flächenberechnung und die Zählung. Diese Vorgänge sind jedoch nicht nur zeit- und arbeitsintensiv, sondern auch anfällig für menschliche Fehler und schwer quantitativ zu bewerten.
Selbst wenn Sie die Bildanalyse mit einer PC-Software durchführen, sind Zeit und Arbeit erforderlich, um mit einem Lichtmikroskop klare, vergrößerte Bilder des Graphits zu erfassen. Daraus ergibt sich das Problem, dass Vorgänge wie die Verwaltung der großen Menge an Bild- und numerischen Daten und die Erstellung von Berichten mit diesen Daten kompliziert sind.
Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX von KEYENCE ist mit einem hochauflösenden HR-Objektiv und einem 4K-CMOS-Bilderfassungssensor ausgestattet und kann so hochauflösende 4K-Bilder von Kugelgraphit unterschiedlicher Form und Größe aufnehmen. Aus diesen präzisen Bildern kann die Fläche des Graphits berechnet und die Anzahl dieser Kugeln automatisch gezählt werden. Klare Bilder und genaue Werte können im Excel-Format ausgegeben werden, was zu einer hohen Effizienz bei der Berichtserstellung führt.
Automatische Flächenmessung/Zählung der Graphitnodularität
Das Betrachtungssystem des Digitalmikroskops der Modellreihe VHX bietet eine hohe Tiefenschärfe und ermöglicht so die einfache Aufnahme von Bildern, die im gesamten Sichtfeld fokussiert sind. So können klare 4K-Bilder der Formen des in der Probe enthaltenen Graphits aufgenommen werden. Mit diesen präzisen Bildern können Sie nahtlos und automatisch die Fläche des Graphits messen und die Anzahl der Kugeln mit hoher Genauigkeit zählen, so dass Sie umgehend quantitative Analyseergebnisse erhalten.
Diese automatische Flächenmessung/Zählung ermöglicht nicht nur die sofortige automatische Erfassung der Anzahl und Fläche von Objekten, die unter bestimmten Bedingungen als Graphitkugeln bestimmt wurden, sondern auch eine Vielzahl von Daten wie die Gesamtfläche, das Gesamtflächenverhältnis und den maximalen Graphitdurchmesser sowie dessen Durchschnitt, Standardabweichung, Maximalwert und Minimalwert.
Optimierung der Berichtserstellung für die Graphitnodularität
Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX kann nicht nur Graphitkugeln mit hoher Genauigkeit automatisch messen, sondern auch automatisch Berichte mit den erfassten Bild- und numerischen Daten erstellen.
Da Excel direkt auf der Modellreihe VHX installiert werden kann, ist kein PC erforderlich. Die Daten können direkt in Berichte ausgegeben werden. Geben Sie die Analysedaten in einer Vorlage aus, die zur Anwendung passt, um automatisch Werte gemäß der Norm zu berechnen und anzuzeigen. Die zu analysierenden Bilder können sogar automatisch angeordnet werden.
Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel für die Verwendung einer einzelnen Einheit der Modellreihe VHX zur Erfassung eines Bildes einer Graphitbetrachtung und der Analysedaten und deren Ausgabe in eine Excel-Vorlage. Dieses Beispiel zeigt, wie ein ISO-konformer Bericht automatisch erstellt werden kann, der Klassifizierungen des Rundheitsfaktors (Typ) und der Größenklassen, die Anzahl der Kugeln, verschiedene Messergebnisse und die Graphitnodularität enthält.
Die automatische Erstellung von Berichten reduziert den Zeit- und Arbeitsaufwand für die Durchführung von Analysen und Berechnungen sowie für die Datenverwaltung erheblich.
Ein Digitalmikroskop, das die Auswertung der Nodularität von Graphit mit einem einzigen System unterstützt und optimiert
Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX kann auf einfache Weise genaue Daten erfassen, indem es klare, hochauflösende 4K-Bilder aufnimmt und diese Bilder für eine hochgenaue automatische Flächenmessung und Zählung verwendet. Dieses System unterstützt alle Schritte, die für die Auswertung der Graphitnodularität erforderlich sind, einschließlich der Ausgabe von Berichten, die die Übereinstimmung mit den Industriestandards zeigen.
Die Probleme sind nicht darauf beschränkt, wie zeit- und arbeitsintensiv die Arbeit ist. Bei der visuellen Kontrolle und Messung von Graphit sowie bei der manuellen Eingabe von Werten besteht die Gefahr menschlicher Fehler und von Schwankungen der von verschiedenen Bedienern ermittelten Messwerte.
Die quantitative Messung und Auswertung der Graphitnodularität sind oft kompliziert. Die Installation der Modellreihe VHX unterstützt diese Vorgänge jedoch problemlos mit einem einzigen System und spart Ihnen viel Zeit und Arbeit.
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