Support ISO K

ISO K

Vad är ISO K-materialgruppen?

ISO K-materialgruppen består främst av gjutjärn, vilket är metaller som, förutom järn, innehåller fem nyckellegeringselement: kol (C), kisel (Si), mangan (Mn), fosfor (P) och svavel (S). Av dessa har kol, kisel och mangan störst inverkan på brottgränsen (UTS) och Brinellhårdheten (HB) hos gjutjärn. Högre halter av kol och kisel brukar leda till högre UTS- och HB-värden. Jämfört med stål har gjutjärn lägre hållfasthet och seghet, men de erbjuder betydande fördelar i många tillämpningar, såsom kostnadseffektivitet, utmärkt dämpningsförmåga och slitstyrka.

Varför är K-material viktiga?

Gjutjärn har många fördelar gentemot andra metallegyrar. Deras låga produktionskostnad i stora serier, förmåga att gjutas i komplexa former samt utmärkta dämpningsegenskaper gör dem mycket populära för olika industriella tillämpningar. Gjutjärn är även känt för sin goda slitstyrka, vilket gör det särskilt lämpligt för komponenter som utsätts för slitage och korrosion.

Viktiga egenskaper hos K-materialgruppen

Gjutjärn kan delas in i undergrupper baserat på mikrostruktur och grafitens form:

Mikrostruktur och grafitstruktur:

  • Lamelär (flinggrafit): Flinggrafitstrukturen ger gråjärn mycket god bearbetbarhet och bra vibrationsdämpning.
  • Vermikulär (kompakt): Den kompakta grafitstrukturen ger bättre hållfasthet och seghet jämfört med lamellär struktur, men något lägre bearbetbarhet.
  • Nodulär (sfäroidgrafit): Nodulär grafitstruktur (segjärn) ger bäst mekanisk hållfasthet och seghet, men är svårare att bearbeta än gråjärn.

Matrixtyp:

  • Austenitisk: Ger bättre seghet och korrosionsbeständighet.
  • Martensitisk: Hård och slitstark.
  • Smidbart: Bra seghet, hållfasthet och bearbetbarhet.

Exempel på de vanligaste gjutjärnen inom ISO K-materialgruppen

Gråjärn (GCI):

  • Egenskaper: God bearbetbarhet, utmärkt vibrationsdämpning, måttlig hållfasthet.
  • Användningsområden: Motorblock, maskinstativ, bromsskivor.

Segjärn (NCI):

  • Egenskaper: Hög hållfasthet och seghet, mycket god slitstyrka, måttlig bearbetbarhet.
  • Användningsområden: Cylindrar, växellådshus, kugghjul.

Bainitiskt segjärn (ADI):

  • Egenskaper: Utmärkt hållfasthet och seghet, god slitstyrka, svårare att bearbeta.
  • Användningsområden: Maskindelar, axlar, lager.

Industriella segment och komponenttillämpningar

Som material i ISO K-gruppen erbjuder gjutjärn ett brett användningsområde, särskilt tack vare dess utmärkta gjutbarhet, formbeständighet och slitstyrka. Här är några viktiga industrisegment och exempel på applikationer:

Fordonsindustrin

Användningsområden:

  • Cylinderblock: Bra värmeledningsförmåga och slitstyrka.
  • Cylinderhuvuden: Korrosionsbeständighet och god bearbetbarhet.
  • Växellådshus: Utmärkt slitstyrka och mekanisk styrka.

Maskinbyggnad

Användningsområden:

  • Maskinstativ och komponenter: Bra slitstyrka och vibrationsdämpning.
  • Maskinverktygsdelar: God bearbetbarhet och dimensionsstabilitet.
  • Bromsskivor: Bra slit- och värmebeständighet.

Motortillverkning

Användningsområden:

  • Cylinderblock: God slitstyrka och hållfasthet.
  • Cylinderhuvuden: Värme- och korrosionsbeständighet.

Övriga industrisegment:

  • Ledningar och vattensystem
  • Rör och kopplingar: Korrosions- och deformationsmotstånd.

Marin industri

  • Marina motorer och pumpar: Korrosionsbeständighet och bearbetbarhet.

Bearbetbarhet och svetsbarhet

Bearbetbarhet: Gjutjärn är kända för sin goda bearbetbarhet, särskilt gråjärn med flinggrafit, som erbjuder utmärkt spånkontroll. Ett segjärn och bainitiskt segjärn kräver mer omsorg kring bearbetningsparametrar och verktygsval.

Svetsbarhet: Gjutjärn är generellt svårare att svetsa än stål. Svetsbarheten kan förbättras med tillsatsämnen och förvärmning. Exempelvis är segjärn mer svetsbart än gråjärn.

Tips för bearbetning av ISO K-material

  • Höga tribologiska belastningar: Höga tribologiska belastningar är det största problemet (leder till flankslitage och kraterslitage). Använd slitstarka verktyg för att minska slitaget.
  • Rätt skärdjup och matning: Använd stora skärdjup och matningshastigheter för bästa bearbetningseffektivitet och verktygslivslängd.
  • Balanserad skärhastighet: Balansera skärhastigheten för optimalt verktygsliv och kostnadseffektivitet i processen.
  • Användning av specifika karbidkvaliteter: Använd tjocka och slitstarka karbidkvaliteter (vid massproduktion kan PCBN-verktyg vara det bästa alternativet). Ospetsade skär är grundvalet.
  • Kylning: Torrbearbetning är möjlig, men emulsionskylning rekommenderas av hälsoskäl (grafitdamm).

Huvudsakliga materialegenskaper

Gjutjärn är Fe-C (järn–kol)-legeringar med relativt hög kiselhalt (1–3 % Si). Kolhalten är vanligtvis över 2 %. Krom (Cr), molybden (Mo) och vanadin (V) bildar karbider som ökar styrkan och hårdheten i järnet men minskar dess bearbetbarhet.

Gjutjärn delas in i fem huvudtyper:

  • Gråjärn (GCI)
  • Smidbart järn (MCI)
  • Segjärn (NCI)
  • Kompaktgrafitjärn (CGI)
  • Bainitiskt segjärn (ADI)

Allmän bearbetbarhet

Gjutjärn tenderar att bilda korta spån och spånavgången är generellt god under de flesta förhållanden. Den specifika skärkraften ligger mellan 790–1350 N/mm. Höga skärhastigheter ger abrasivt slitage, särskilt på gjutjärn med sandinneslutningar. De mekaniska egenskaperna och grafithalten i segjärn, kompaktgrafitjärn och bainitiskt segjärn kräver särskild uppmärksamhet jämfört med vanligt gråjärn. Ofta bearbetas gjutjärn torrt, men blötbearbetning förekommer – främst för att kontrollera kol- och järndamm.

Hårdhetens påverkan

Hårdhetens inverkan på gjutjärns bearbetbarhet följer vanliga principer. Bainitiskt segjärn (ADI), kompaktgrafitjärn och segjärn kan ha hårdheter på upp till 300–400 HB. Smidbart järn och gråjärn har vanligen hårdheter på 200–250 HB. Vitt gjutjärn kan ha hårdhet över 500 HB, där kolet inte är fritt utan ingår som cementit (Fe3C). Vitt järn är extremt abrasivt och mycket svårbearbetat.

Typer och deras bearbetbarhet

Smidbart järn K 1.1–1.2 och gråjärn K 2.1–2.3:

  • Definition: Smidbart järn framställs genom värmebehandling av vitjärnsstruktur, vilket ger en struktur av ferrit, perlit och temperkol. Gråjärn innehåller flinggrafit.
  • Vanliga arbetsstycken: Av smidbart järn – axellager, hjulringar, rörkopplingar; av gråjärn – motorblock, kompressorer.
  • Bearbetbarhet: Båda har god sprödhet och bearbetbarheten är särskilt god hos gråjärn.

Segjärn K 3.1–3.5:

  • Definition: Segjärn innehåller sfäroida grafitinlagringar som förbättrar styrka och seghet.
  • Vanliga arbetsstycken: Vevaxlar, tandemaxlar, turbohushus.
  • Bearbetbarhet: Stark tendens till skärbeläggning, särskilt hos mjukare kvaliteter. I hårdare kvaliteter förekommer mer abrasivt slitage.

Kompaktgrafitjärn K 4.1–4.2:

  • Definition: Kompaktgrafitjärn har bra förhållande mellan styrka och vikt och måttlig bearbetbarhet. Dämpar motorvibrationer sämre än grå- eller segjärn.
  • Vanliga arbetsstycken: Motortillverkning, cylinderhuvud, bromsskivor.
  • Bearbetbarhet: Bearbetbarheten ligger mellan grå- och segjärn. Använd passande verktygsgeometrier för bästa resultat.

Bainitiskt segjärn K 5.1–5.3:

  • Definition: Bainitiskt järn är värmebehandlat för hög hållfasthet, seghet och utmattningsbeständighet.
  • Vanliga arbetsstycken: Fordonsindustrin – fjädrings- och transmissiondelar.
  • Bearbetbarhet: Verktygslivslängden är kortare jämfört med segjärn. Arbetsstycket arbetshärdas och ger höga skärkrafter.

Sammanfattning

Gjutjärn som klassificeras under ISO K-materialgruppen används i stor utsträckning tack vare sina många fördelar. De erbjuder lågt pris, god slitstyrka och utmärkt vibrationsdämpning, vilket gör dem populära i många industriella sammanhang. Viktiga användningsområden är motorblock, maskinstativ, bromsskivor och rörsystem. Svarvare och verkstäder behöver känna till de specifika egenskaperna och bearbetningsbehoven för dessa material för att säkra optimal prestanda och hög kvalitet på slutresultatet. Bearbetning av gjutjärn kräver rätt verktyg och skärdata för att nå framgång.