1. مقدمة
الصلب الكربوني صب الاستثمار يدمج الفن القديم بالهندسة الحديثة لإنتاج مجمع, مكونات فولاذية عالية القوة.
باستخدام طريقة الفقد المفقود-حيث تصبح أنماط الشمع القابلة للتخلص من أجزاء فولاذية دائمة-تحقق هذه العملية التحمل والتشطيبات السطحية التي لا يمكن تصورها في صب الرمال التقليدية.
جذورها تمتد مرة أخرى 5 000 سنوات إلى البرونز المفقودة في بلاد ما بين النهرين, ولكن فقط في منتصف القرن العشرين لم يسبق أن أسس Master Steel High (1 500-1 600 درجة مئوية) ونطاق التصلب الضيق.
اليوم, صناعات مثل زيت & غاز, توليد الطاقة, الآلات الثقيلة, و السيارات تعتمد على مصبوبات الاستثمار في الصلب الكربوني لأجسام الصمامات, مضخة مدافع, أغلفة التوربينات, والأقواس الهيكلية.
يستكشف هذا المقال الأساسيات, اختيار السبائك, خطوات العملية المصممة, خصائص المواد, التأثير البيئي, والوضع التنافسي لاستثمار الفولاذ الكربوني.
2. أساسيات صب الكربون الصلب
يقدم صب الكربون الصلب تحديات فريدة. متطلبات درجة الحرارة المرتفعة أنظمة الصدفة الحرارية قادرة على معارض درجات الحرارة أعلاه 1 700 درجة مئوية.
علاوة على ذلك, عادةً ما تظهر فولاذ الكربون فاصل تبلور ضيق - أقل من ذلك 70 درجة مئوية - لذلك يتقلصون بسرعة ويخاطرون المسامية الداخلية.
مقارنة ب صب الرمل, تقدم طرق الاستثمار دقة أبعاد تبلغ 0.1 مم على ميزات صغيرة (مقابل ± 1.5 مم) وينتهي السطح إلى RA 0.8-3.2 ميكرون (مقابل 12-50 ميكرون).
ومع ذلك ، فإن التزوير لا يزال يخوض تدفق الحبوب الدقيق وعمر التعب الفائق, جعل الاستثمار يلقي خيارًا استراتيجيًا عندما تفوق هندسة الشكل الشبكي التحسين الميكانيكي.
3. سبائك الصلب الكربوني لالتقاط الاستثمار
اختيار الحق الصلب الكربوني يحدد التقدير نجاح الصب.
محتوى الكربون يؤثر على القوة, الصلابة, والانكماش, بينما عناصر السبائك (من, و, كر) السيطرة على الصلابة, صلابة, وارتداء المقاومة.
يستوعب صب الاستثمار المنخفض-, واسطة-, وارتفاع الفولاذ الكربون, يقدم كل ملفات تعريف أداء مميزة:
- فولاذ منخفض الكربون (< 0.25 %ج):
-
- توفر ليونة ممتازة وقابلية اللحام.
- تتطلب الحد الأدنى من المعالجة الحرارية لتقديم نقاط قوة الشد 400-550 ميجا باسكال.
- يقدم جيدًا في جثث الصمامات, الشفاه, والتجهيزات للأغراض العامة.
- فولاذ متوسطة الكربون (0.25-0.60 ٪ ج):
-
- توازن القوة والصلابة, مع نقاط القوة الشد 500-650 ميجا باسكال.
- الرد بشكل جيد للإخماد & حِدّة, تحقيق الصلابة حتى HRC 35-40.
- عادة ما يلقي في علب المضخة والأقواس الهيكلية.
- فولاذ عالي الكربون (> 0.60 %ج):
-
- تقديم نقاط قوة الشد أعلاه 900 MPa بعد المعالجة الحرارية.
- تطوير شبكات كربيد لمقاومة التآكل الاستثنائية.
- مثالية لأدوات القطع, ارتداء لوحات, والمكونات المحملة بكثافة.
4. عملية صب الاستثمار مصممة خصيصًا لتوضيح الكربون
نمط الشمع & تصميم البوابات
تصميم المهندسين أنظمة البوابات التي تغذي الفولاذ بمعدل يتم التحكم فيه, تقليل الصدمة الحرارية.
يعمل وفاة الشمع في 65-75 درجة مئوية, وتوسع البوابات 20 % بالنسبة إلى مصبوب الألومنيوم للحفاظ على سرعة التعبئة.
أنظمة شل السيراميك
المسابك البديلة الزركون و ألومينا - سليمة الملاط, بناء قذائف من 12-20 ملم.
يوفر هذا المزيج الانكسار بعد 1 700 درجة مئوية ونفاذية التوسع في الغاز.
إزالة شمع & قذيفة الإرهاق
AutoClave Dowaxiting في 150 ° C يزيل الشمع بالجملة. التالي, أفران منحدر في 2 درجة مئوية/دقيقة إلى 900 درجة مئوية, عقد لمدة 4-6 ساعات. تمنع هذه الدورة البطيئة تكسير القشرة أثناء حرق جميع المواد العضوية.
ذوبان الصلب & صب
أفران التعريفي شحنة الحرارة إلى 1 550 ± 10 درجة مئوية, ضمان 5 % السخن الخارق. تستخدم المسابك تصبغ الإمالة أو المساع; تملأ المسبوكات الصغيرة 30-60 ثانية, أكبر في 2-3 دقائق.
إزالة الصدفة & المعالجة السطحية
بعد 4-8 ساعات التبريد, الطواقم تهتز ميكانيكيا القذائف, ثم الأسطح المتفوغة إلى RA 1.6-3.2 ميكرون. المطاحن الآلية تزيل البوابات.
المعالجة الحرارية
إخماد من 900 درجة مئوية في الزيت أو الماء, ثم التغلب على 600 ° C ل 2 ساعات. تعطي هذه الدورة نقاط قوة الشد المطابقة (400-900 ميجا باسكال) ويضبط الصلابة على HRC 20-55.
5. ميكانيكية & الخصائص الفيزيائية
| ملكية | Low-C | Med-C | High-C |
|---|---|---|---|
| قوة الشد (MPa) | 400-550 | 500-650 | ≥900 |
| قوة العائد (MPa) | 250-350 | 300-450 | 700-850 |
| استطالة (%) | 20-25 | 15-20 | 2-5 |
| صلابة (لجنة حقوق الإنسان) | 15-20 | 25-35 | 45-55 |
| صلابة التأثير (ج, شاربي) | 40-60 | 30-50 | 10-20 |
| الموصلية الحرارية (ث / م · ك) | 30-45 | 28-40 | 25-35 |
| توسع (10⁻⁶/ك) | 11-13 | 12-14 | 12-14 |
6. مقاومة التآكل لسباق الاستثمار في الصلب الكربوني
خصائص التآكل من فولاذ الكربون
الفولاذ الكربوني عرضة للأكسدة والصدأ عندما يتعرض للرطوبة, الأكسجين, والعوامل المسببة للتآكل مثل الأحماض, أملاح, والملوثات الصناعية.
معدلات التآكل النموذجية في البيئات الجوية (على سبيل المثال, الحضرية أو البحرية) لمدى الصلب الكربوني غير المحمي بين 0.02-0.2 مم/سنة, اعتمادًا على شدة التعرض.
العلاجات السطحية والطلاء الواقي
لتعزيز المتانة ومقاومة التآكل, غالبًا ما يتم تغليف المسبوكات الصلب الكربونية أو المعالجة. وتشمل الطرق الشائعة:
- الجلفنة (طلاء الزنك الساخن)
يقدم حماية الكاثودية ويستخدم على نطاق واسع في التطبيقات الهيكلية والخارجية. يتآكل الزنك بشكل تفضيلي, حماية الركيزة الفولاذية. - الطلاء الفوسفات
يتم تطبيقها كمعالجة للطلاء أو للتطبيقات المقاومة للارتداء. يعزز التصاق الطلاء ويوفر حماية معتدلة للتآكل. - طلاء مسحوق أو الرسم
تستخدم الطلاء الايبوكسي أو البولي يوريثان بشكل متكرر للمعدات الصناعية والسلع الاستهلاكية لتحسين جماليات وحماية الحاجز. - الطلاء الكهربائي (على سبيل المثال, الزنك, النيكل)
مناسبة للمكونات الصغيرة والدقة. يوفر سلسًا, أسطح موحدة مقاومة للتآكل. - بطانات البوليمر أو طلاء المطاط
تستخدم في بيئات شديدة التآكل مثل المعالجة الكيميائية أو تطبيقات معالجة المياه.
7. لماذا صب الاستثمار الكربوني الصلب
يوفر اختيار الاستثمار في الصلب الكربوني مزايا لا مثيل لها عند الطلب على الطلبات الهندسة المعقدة, التحمل الصارم, و أداء ميكانيكي قوي.
أقل, نوجز الأسباب الرئيسية للمهندسين وصانعي القرار لصالح هذه العملية:
تفاصيل ودقة استثنائية
الاستثمار يستنسخ ميزات رائعة - undercuts, جدران رقيقة (وصولاً إلى 2 مم), وزوايا حادة - في صب واحد.
بالتالي, أنت تحقق التحمل الأبعاد ضيق مثل ± 0.1 مم و السطح ينتهي إلى RA 0.8 ميكرومتر, قطع الآلات الثانوية من خلال ما يصل إلى 60 %.
مرونة السبائك عبر نطاقات الكربون
سواء كنت بحاجة إلى درجات منخفضة الكربون (A216 WCB) لأجسام الصمام المقاومة للتآكل, فولاذ متوسطة الكربون (A297) لمضخات المضخة,
أو السبائك عالية الكربون (A11540) للأجزاء المقاومة للارتداء, الاستثمار يستوعبهم جميعًا.
نتيجة ل, يمكنك الحفاظ على معلمات عملية متسقة أثناء خياطة الخصائص الميكانيكية - من 400 قوة الشد MPA إلى أكثر 900 MPa.
معقد, الإنتاج القريب من الشبكة
من خلال القضاء على النوى والانضمام, يقوم صب الاستثمار بتوحيد التجمعات في مكونات واحدة - لحاميل اللحام, السحابات, وتسرب مسارات.
على سبيل المثال, جسم صمام ميدان زيت يتطلب ذات مرة أربع قطع رمل صامدة الآن كصوب سلس واحد, تخفيض عمل الجمعية 50 % وتحسين الموثوقية.
عالية العائد وكفاءة المواد
تصميم قذيفة دقيق ومعدلات صب محكومة تقلل من مسامية الانكماش, القيادة عائدات الصف الأول أعلاه 90 %.
علاوة على ذلك, يقطع تحسين البوابات والنسر استخدام الصلب بواسطة 15 % بالمقارنة مع صب الرمال, تقليل تكاليف المواد الخام والخردة.
فعالية من حيث التكلفة لأحجام منخفضة إلى متوسطة
على الرغم من أن أدوات الشمع يموت وقذائف السيراميك (دولار أمريكي 15 000-50 000) يتجاوز صرع الرمال, غالبًا ما يحدث كسر في 1 000-5 000 أجزاء في السنة.
على النقيض من ذلك, إن تزوير أو تصنيع مثل هذه الأشكال المعقدة يتحمل تكاليف لكل جزء وأوقات زمنية أطول.
تطبيقات الصناعة الاستراتيجية
صناعات مثل زيت & غاز, توليد الطاقة, السيارات, و المعدات الثقيلة اعتمد على مصبوبات الاستثمار في الصلب الكربوني للمكونات الحرجة - الأجسام الصافية, توربين العادم المرفقين, وصلات,
لأن الطريقة توازن الأداء, مصداقية, والتحول.
8. تطبيقات المسبوكات الصلب الكربوني
زيت & صناعة الغاز
- جثث الصمامات والمشغلات
- موصلات الأنابيب والتوصيلات
- أغلفة مضخة الضغط العالي
- الشفاه, المرفقين, ومكونات التحكم في التدفق
توليد الطاقة
- أغلفة التوربينات البخارية
- مضخة العلب والمدفوعات
- مكونات علبة التروس
- ناشرات العادم
الآلات الثقيلة والمعدات الصناعية
- علب العتاد
- دعم الدعم
- موصلات الهيكل والأقواس
- أجزاء مقاومة للارتداء
السيارات والنقل
- أذرع التعليق والأقواس
- يتصاعد المحرك
- مكونات التوجيه والربط
- أجزاء نظام الفرامل
- مقرنات وتجهيزات سيارات السكك الحديدية
الزراعة & معدات الطريق السريع
- قوسين المحراث
- مكونات الأسطوانة الهيدروليكية
- رفع السنانير والقتلة
- أجزاء الإطار
الدفاع & جيش
- الإسكان التسلح
- آليات الزناد
- مكونات المركبة التكتيكية
- قوسين هيكليين وتركيبات
الصناعة البحرية
- تجهيزات سطح السفينة
- هياكل دعم المحرك
- علب ونش
بناء & الأجهزة الهيكلية
- مكونات الرافعة
- موصلات تسوية
- أقواس المصعد
- مقرنات حديد التسليح
الأدوات والتركيبات
- تركيبات الآلات
- مواضع اللحام
- الأسلحة الآلية وأدوات الإمساك
9. درجات الصلب الكربوني النموذجي المستخدمة في صب الاستثمار
فيما يلي قائمة بدرجات الصلب الكربونية النموذجية شائعة الاستخدام في صب الدقة (صب الاستثمار),
تغطي مجموعة متنوعة من المعايير الدولية, وهو مناسب لشركات التصنيع العالمية للإشارة إلى واختيار:
| معيار & درجة | محتوى الكربون (ج) | قوة الشد (MPa) | التطبيقات النموذجية |
|---|---|---|---|
| ASTM A216 WCB | 0.17% الأعلى | 415-485 | الصمامات, مضخات, الشفاه, تطبيقات الضغط العام |
| ASTM A352 LCB | 0.20% الأعلى | 485-620 | أنظمة الضغط منخفضة الحرارة |
| ASTM A105 | 0.35% الأعلى | 485-655 | الشفاه المزورة, التجهيزات, أوعية الضغط |
| ASTM AISI 1020 | 0.18-0.23 ٪ | 395-510 | أجزاء الآلة, مهاوي, مكونات السيارات |
| ASTM AISI 1030 | 0.28-0.34 ٪ | 450-600 | الحانات الهيكلية, لوحات السكك الحديدية, أعمدة الكرنك |
| ASTM AISI 1045 | 0.43-0.50 ٪ | 570-750 | التروس, المحاور, البراغي, أعمدة الكرنك |
| ASTM AISI 1055 | 0.50-0.60% | 610-830 | أسنان العجلة, البطانات, الأدوات اليدوية |
| ASTM AISI 1080 | 0.75-0.88 ٪ | 720-880 | الينابيع, شفرات, أجزاء مقاومة للاهتراء |
| A C22 (1.0402) | ~ 0.22 ٪ | 400-500 | مدمرة السيارات, معدات البناء |
| و C45 (1.0503) | ~ 0.45 ٪ | 570-800 | مهاوي, مغزل, كامز |
| DIN GS-C25 | ~ 0.25 ٪ | 450-600 | أجزاء الهندسة العامة |
| فقط S25C | ~ 0.25 ٪ | 440-580 | المطروق, الرافعات, الروابط |
| هو S45C | ~ 0.45 ٪ | 570-800 | أجزاء الإرسال, التروس |
| غيغابايت 25# | ~ 0.25 ٪ | 450-600 | الآلات الزراعية, مكونات السيارات |
| غيغابايت 45# | ~ 0.45 ٪ | 570-750 | أجزاء هيكلية عالية القوة |
10. خاتمة
استثمار الكربون الفولاذ الصلب الجسور الفنية والمعادن ذات درجة حرارة عالية, توصيل الأجزاء التي تجمع الهندسة المعقدة, التحمل الصارم, و أداء ميكانيكي قوي.
في حين أن تكاليف الأدوات العالية وحساسية العملية تشكل تحديات, التقدم في مواد الصدفة والمراقبة الرقمية يقلل من أوقات العروض والعيوب.
عن طريق اختيار الصف الصلب المناسب, تحسين أنظمة البوابات والقذائف, وتطبيق العلاجات الحرارية المناسبة,
يمكن للمصنعين الاستفادة من الاستثمار لتلبية أصعب المطالب في الطاقة, الآلات, والنقل.
هذا تكنولوجيا هي شركة تصنيع صينية بارزة متخصصة في صب الكربون الفولاذ الاستثمار, تقديم حلول شاملة للمعادن المعدنية مصممة خصيصًا لتطبيقات صناعية مختلفة.
مع أكثر من عقدين من الخبرة, هذا لقد أنشأت نفسها كشريك موثوق للعملاء الذين يبحثون عن الدقة العالية, مكونات مخصصة.
الأسئلة الشائعة
ما هي التحمل النموذجي الذي يمكن تحقيقه مع استثمار الفولاذ الكربوني?
عادة ما يحقق صب الاستثمار التحمل الأبعاد ± 0.10 مم للميزات الصغيرة وحتى ± 0.5 مم للميزات الكبيرة, اعتمادا على تعقيد وحجم المكون.
ما مدى قوة الاستثمار في الصلب الكربوني?
اعتمادا على الدرجة والمعالجة الحرارية, تتراوح نقاط قوة الشد من 400 MPA إلى أكثر 900 MPa. يمكن تبريد فولاذ الكربون لتحسين مقاومة التآكل وعمر التعب.
هل المعالجة الحرارية ضرورية بعد الصب?
نعم, في معظم الحالات. العلاجات الحرارية مثل التطبيع, الصلب, أو التبريد والتلطيف يتم تطبيقها لتعزيز الخواص الميكانيكية وتخفيف الضغوط الداخلية.
ما هي مستويات النهاية السطحية لصلب الكربون الاستثماري?
يمكن أن يحقق صب الاستثمار التشطيبات السطحية RA 3.2-6.3 ميكرون, أكثر سلاسة بكثير من صب الرمال وغالبًا ما يكون مقبولًا دون مزيد من الآلات.
يمكن إلقاء الأشكال الهندسية المعقدة والميزات الداخلية?
نعم. يسمح صب الاستثمار شبه الشكل إنتاج الهندسة المعقدة, مشتمل يضعف, التفاصيل الدقيقة, والجدران الرقيقة- أؤكد القضاء على الحاجة إلى اللحام أو التجميع.
