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.
![Ottimizzazione della misurazione e della valutazione della nodularità della grafite](/Images/ss_vhx-casestudy_a_graphite-spheroidization-rate_001_2001149.jpg)
- 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.
![Determinazione del fattore di rotondità](/Images/ss_vhx-casestudy_a_graphite-spheroidization-rate_002_2001150.png)
In altre parole, la relazione tra questi valori è la seguente.
![Determinazione del fattore di rotondità](/Images/ss_vhx-casestudy_a_graphite-spheroidization-rate_003_2001151.png)
![Determinazione del fattore di rotondità](/Images/ss_vhx-casestudy_a_graphite-spheroidization-rate_004_2001152.png)
Combinando queste formule si ottiene la seguente formula per determinare il fattore di rotondità.
![Determinazione del fattore di rotondità](/Images/ss_vhx-casestudy_a_graphite-spheroidization-rate_005_2001153.png)
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.
![](/Images/ss_vhx-casestudy_a_graphite-spheroidization-rate_012_2001160.jpg)
![](/Images/ss_vhx-casestudy_a_graphite-spheroidization-rate_013_2001161.jpg)
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.
![Creazione automatica di un report di nodularità della grafite con il microscopio digitale 4K Serie VHX](/Images/ss_vhx-casestudy_a_graphite-spheroidization-rate_014_2001162.png)
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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