Optimización de la medición y evaluación de la nodularidad de grafito
El hierro fundido es un material compuesto en el que el grafito no metálico se distribuye de manera tridimensional dentro del hierro. Uno de estos tipos es el hierro fundido dúctil, que tiene excelentes características mecánicas debido a la inclusión de nódulos de grafito y se utiliza en piezas automotrices, infraestructuras, etc. La medición y evaluación de la nodularidad del grafito y el factor de redondez son vitales para garantizar estas características.
En esta sección se presentan cómo determinar el factor de redondez y la nodularidad del grafito, así como ejemplos de mediciones cuantitativas utilizando nuestro Microscopio Digital 4K.
- Evaluación de la nodularidad del grafito y del factor de redondez
- Determinación de la nodularidad del grafito y del factor de redondez
- Optimización de la medición y evaluación de la nodularidad de grafito
- Un Microscopio Digital 4K que optimiza la evaluación de la nodularidad del grafito
Evaluación de la nodularidad del grafito y del factor de redondez
¿Qué es el hierro fundido dúctil?
El hierro fundido dúctil (material FCD) es un tipo de hierro fundido creado con excelentes características mecánicas mediante el desarrollo de nódulos de grafito. También se conoce como fundición de grafito esferoidal y fundición nodular.
El hierro fundido dúctil contiene al menos un 0.04% de Mg (magnesio), un 0.02% de Ce (cerio) y un 0.02% de Ca (calcio). Esto crea características mecánicas como la resistencia al desgaste y la tenacidad (dureza) gracias a los nódulos de grafito cristalizados.
Esto permite utilizar el hierro fundido dúctil en una amplia variedad de aplicaciones industriales: tuberías, piezas de automóviles y todo lo que se necesite para el uso de agua, alcantarillado y gas.
Nodularidad del grafito, factor de redondez y características mecánicas
En el caso del hierro fundido dúctil y otros productos de fundición de grafito nodular, el índice de distribución del grafito (nodularidad del grafito) y la redondez de los nódulos de grafito (factor de redondez) afectan en gran medida las propiedades mecánicas, como la resistencia al desgaste, la tenacidad, la resistencia a la tracción y la ductilidad.
Por lo tanto, es muy importante medir y evaluar la nodularidad del grafito y el factor de redondez de forma cuantitativa durante las evaluaciones del hierro fundido dúctil para garantizar su calidad y características.
Determinación de la nodularidad del grafito y del factor de redondez
Los nódulos de grafito no se forman como esferas perfectas. Por lo tanto, para medir la nodularidad del grafito, es necesario definir las formas casi esféricas como grafito nodular y diferenciar estas formas. Generalmente, la redondez de la forma de un objeto se evalúa utilizando la circularidad, pero con la nodularidad del grafito, el factor de redondez —que tiene un concepto diferente al de la circularidad— se utiliza para clasificar la redondez de acuerdo con una norma y se aplica a una fórmula para calcular y evaluar la redondez.
Determinación del factor de redondez
El factor de redondez (R), utilizado para evaluar la nodularidad del grafito, se determina observando el grafito en el material y se calcula utilizando (L) el diámetro máximo, (S) el área del grafito y (D) el círculo utilizando (L) para su diámetro.
Dividiendo el área de (S) por el área de (D) se obtiene el factor de redondez.
En otras palabras, la relación entre estos valores es la siguiente.
Al combinar estas fórmulas se obtiene la siguiente fórmula para determinar el factor de redondez.
Determinación de la nodularidad del grafito
Para determinar la nodularidad del grafito se utilizan las clasificaciones del factor de redondez y las clases de tamaño, según la norma ISO 945.
La siguiente información se ajusta a la norma ISO, pero la norma correspondiente puede estar sujeta a revisión. Asegúrese de comprobar también la norma más reciente.
- Clasificaciones del factor de redondez
-
VI:Grafito esferoidal
Factor de redondez: R ≥ 0.80 -
V:Grafito esferoidal ligeramente irregular
Factor de redondez: 0.60 ≤ R < 0.80 -
IV:Grafito esferoidal irregular
Factor de redondez: 0.45 ≤ R < 0.60 -
III:Grafito vermicular (compactado)
Factor de redondez: 0.10 ≤ R < 0.45 -
I:Grafito laminar (en escamas)
Factor de redondez: R < 0.10
- Clasificaciones por clase de tamaño
-
Clase Tamaño de grafito (mm) 1 Mayor que o igual a 1 2 Mayor que o igual que 0.5 y menor que 1 3 Mayor que o igual a 0.25 y menor que 0.5 4 Mayor que o igual a 0.12 y menor que 0.25 5 Mayor que o igual a 0.06 y menor que 0.12 6 Mayor que o igual a 0.03 y menor que 0.06 7 Mayor que o igual a 0.015 y menor que 0.03 8 Menor que 0.015 -
De acuerdo con la ISO, el grafito de tamaño inferior a 10 µm no se contabiliza.
- Cálculo de la nodularidad del grafito
- Para calcular la nodularidad del grafito, hay que dividir el área del grafito (debe ser de al menos 10 µm y estar clasificado como V o VI a partir del factor de redondez) entre el área total de todo el grafito que tenga un tamaño de 10 µm o más.
A continuación, se explica la fórmula a utilizar para determinar la nodularidad y los valores a sustituir. -
AvI:Área del grafito de al menos 10 µm de tamaño y clasificado como VI con el factor de redondezAv:Área del grafito de al menos 10 µm de tamaño y clasificada como V con el factor de redondezAall:Área total de todo el grafito de al menos 10 µm de tamaño
Optimización de la medición y evaluación de la nodularidad de grafito
La obtención de la nodularidad del grafito utilizando un microscopio normal requiere operaciones complicadas: clasificación mediante medición, cálculo del factor de redondez y del área, y conteo. Estas operaciones no sólo requieren mucho tiempo y trabajo, sino que también son propensas al error humano y son difíciles de evaluar cuantitativamente.
Incluso cuando se realiza un análisis de imágenes con software para PC, se requiere tiempo y esfuerzo para capturar imágenes con aumento nítidas del grafito con un microscopio, lo que complica la gestión de grandes cantidades de imágenes y datos numéricos.
El Microscopio Digital Serie VHX de KEYENCE está equipado con lentes de alta resolución y un sensor de imagen CMOS 4K, lo que le permite capturar imágenes de alta resolución de nódulos de grafito que tienen diversas formas y tamaños. El sistema puede calcular automáticamente el área del grafito y contar los nódulos a partir de estas imágenes. Las imágenes y los datos numéricos se pueden generar en Excel, creando un proceso de generación de informes eficiente.
Conteo automático de la nodularidad y medición de las áreas de grafito
El Microscopio Digital Serie VHX proporciona una gran profundidad de campo, lo que les permite a los usuarios capturar fácilmente imágenes completamente enfocadas en todo el campo de visión. Por lo tanto, se pueden capturar imágenes 4K nítidas de las formas del grafito. Estas imágenes de alta precisión se pueden utilizar para medir sin problemas y de forma automática el área del grafito y contar la cantidad de nódulos con alta precisión, lo que permite una rápida adquisición de resultados de análisis cuantitativos.
La función de medición de área/conteo automáticos permite la rápida adquisición de datos. No sólo del conteo y del área de los nódulos de grafito, sino también del área total y de la relación del área total, así como del máximo, el mínimo, la media y la desviación estándar del diámetro del grafito.
Optimización de la creación de informes para la nodularidad del grafito
El Microscopio Digital Serie VHX no sólo puede medir automáticamente los nódulos de grafito con alta precisión, sino que también puede crear informes automáticamente utilizando la imagen adquirida y los datos numéricos.
Gracias a la posibilidad de instalar Excel directamente en la Serie VHX, todos los datos del análisis y las imágenes se pueden enviar directamente a un informe utilizando una plantilla creada por el usuario. La plantilla se puede diseñar para calcular y mostrar automáticamente los valores de acuerdo con el estándar de la empresa.
La siguiente imagen ilustra cómo las imágenes y los datos de análisis se pueden mostrar automáticamente en un informe de Excel. Este ejemplo de informe conforme a la norma ISO contiene clasificaciones del factor de redondez (tipo) y clases de tamaño, conteo de nódulos, varios resultados de medición de área y nodularidad del grafito.
Con la función de generación automática de informes, los usuarios pueden reducir en gran medida el tiempo y el esfuerzo necesarios para realizar los análisis y gestionar los datos.
Un Microscopio Digital 4K que optimiza la evaluación de la nodularidad del grafito
El Microscopio Digital Serie VHX puede adquirir fácilmente datos precisos mediante la captura de imágenes 4K completamente enfocadas y el uso de estas imágenes para la medición de áreas con gran precisión y el conteo automático. Este dispositivo puede realizar todos los pasos necesarios para la evaluación de la nodularidad del grafito, incluida la elaboración de informes que se ajustan a las normas industriales.
La medición cuantitativa y la evaluación de la nodularidad del grafito eran procesos convencionalmente complicados, pero la Serie VHX le permite realizar fácilmente estas operaciones, ahorrándole una gran cantidad de tiempo y esfuerzo al tiempo que reduce los errores humanos y captura datos precisos.
Para obtener más información sobre los productos o realizar consultas, haga clic en los siguientes botones.
