Buhangin paghahagis Nananatiling isang pundasyon ng industriya ng pagbuo ng metal, Paggamit ng magagamit muli o gastusin na mga hulma na nakaimpake ng buhangin upang hugis ang mga kumplikadong geometries.
Pagkatapos ibuhos ang tinunaw na metal sa mga lukab ng buhangin na ito at hayaang tumigas ito, Ang mga tagagawa ay madalas na nag-aaplay ng mga naka-target na siklo ng paggamot sa init.
Ang mga thermal na prosesong ito ay pinuhin ang katigasan, mikroistruktura, at mekanikal na pagganap upang matugunan ang mahigpit na mga pagtutukoy ng customer.
Sa artikulong ito, Galugarin natin:
- Bakit init tinatrato ang buhangin castings?
- Ang tatlong pangunahing yugto ng paggamot sa init
- Karaniwang mga pamamaraan ng paggamot sa init (annealing, pag normalize na, pagtigas ng ulo, paghina ng loob)
- Mga benepisyo na nasusukat—na may data—ng bawat diskarte
1. Bakit Heat Treat Sand Castings?
Mga bahagi ng sand-cast - mula sa mga bloke ng mabibigat na tungkulin ng makina (pagtimbang hanggang sa 200 kg) sa katumpakan gearbox housings-madalas na nangangailangan ng pinahusay na lakas ng paghatak, paglaban sa pagkapagod, o machinability.
Ang hindi mapigil na paglamig sa amag ay maaaring lumikha ng hindi pantay na microstructures, Nag-iiwan ng panloob na stress o magaspang na sukat ng butil na nakakasira sa pagganap.
Sa pamamagitan ng pagsasama Kinokontrol ang mga siklo ng pag-init at paglamig, Ang mga pandayan ay maaaring:
- Pinuhin ang laki ng butil sa <50 μm para sa unipormeng mekanikal na katangian
- Magpahinga hanggang sa 80% Mga Natitirang Stress Mula sa Solidification
- Tailor katigasan mula sa 150 HBW (annealed na nga ba) hanggang sa 600 HBW (tumigas)
Dahil dito, Ang paggamot sa init ay nagbabago ng mga bahagi ng cast sa maaasahang, Mga Sangkap na Mataas na Pagganap na Angkop para sa Automotive, aerospace, at mga pang-industriya na sistema ng kuryente.
2. Ang Tatlong Pangunahing Yugto ng Paggamot sa Init
Bawat paggamot sa init Sumusunod ang protocol para sa mga paghahagis ng buhangin Tatlong pangunahing yugto.
Kahit na ang temperatura, Mga Oras ng Pag-hold, at paglamig media ay nag-iiba sa pamamagitan ng haluang metal at ninanais na kinalabasan, Ang pagkakasunud-sunod ay nananatiling pare-pareho:
| Entablado | Layunin | Mga Pangunahing Pagsasaalang alang |
|---|---|---|
| 1. Pag init ng katawan | Dalhin ang buong paghahagis sa target na temperatura nang walang pagbaluktot | Ang mga rate ng rampa ay karaniwang 50-100 ° C / oras; gumamit ng unipormeng kapaligiran ng pugon upang maiwasan ang decarburization |
| 2. Pagbabad | Panatilihin ang temperatura nang sapat na mahaba para sa buong pagbabagong-anyo ng microstructural | 1-4 na oras depende sa kapal ng seksyon; Tiyakin ang pare-parehong temperatura ± 5 ° C |
| 3. Paglamig | Makamit ang ninanais na pangwakas na istraktura sa pamamagitan ng kinokontrol na pag-quenching o mabagal na paglamig | Malamig na hangin, langis / pag-quench, o paliguan ng asin; rate ng paglamig 1-50 ° C / sec |
Ang kabiguan na kontrolin ang anumang yugto ay maaaring magdulot ng mga bitak, pag-baluktot, o hindi unipormeng mga katangian—na nagpapahina sa integridad ng paghahagis.
3. Karaniwang Mga Pamamaraan ng Paggamot sa Init ng Paghahagis ng Buhangin
Habang ang lahat ng mga pamamaraan ay nagbabahagi ng tatlong yugto ng balangkas, Pagkakaiba sa Mga Saklaw ng Temperatura, Mga Tagal ng Pagbabad, at ang mga rate ng paglamig ay nagbubunga ng natatanging mga kinalabasan:
Annealing
- Proseso: Rampa sa ~ 50 ° C sa itaas ng itaas na kritikal na temperatura ng haluang metal (hal., 900 °C para sa mababang-haluang metal na bakal), Hawakan ang 2-3 oras, pagkatapos ay pugon - cool sa ≤ 20 ° C / hr.
- Resulta: Pinapalambot ang materyal (pababa sa ~ 200 HBW), Halos maluwag na 90% ng natitirang stress, at lumikha ng isang ganap na spheroidized mikroistruktura.
- Gumamit ng mga Kaso: Nagpapabuti machinability para sa kumplikadong trabaho ng CNC; perpekto kapag ang kasunod na pagbuo o machining ay nangangailangan ng ductile, Metal na walang stress.
Normalizing
- Proseso: Init sa 30-50 ° C sa itaas ng saklaw ng pagsusubo (hal., 950 °C para sa carbon steels), Hawakan ang 1-2 oras, pagkatapos ay malamig na hangin (≈25 ° C / min).
- Resulta: Pinuhin ang mga butil sa 20-40 μm, Pinatataas ang katigasan ng ~ 20% (hal., mula sa 200 HBW sa 250 HBW), at nagbibigay ng isang Higit pang uniporme Istraktura ng ferrite-pearlite.
- Gumamit ng mga Kaso: Pinahuhusay ang tigas na tigas at machinability Sa mga bahagi na napapailalim sa katamtamang pag-load, tulad ng mga pabahay ng bomba at mga bracket ng istruktura.
Pagpapatigas (Pagpapawi)
- Proseso: Austenitize sa 800-900 ° C (Depende sa Alloy), Hawakan 30 minuto bawat 25 mm kapal ng seksyon, pagkatapos ay Mabilis na pawiin sa tubig, brine, o langis.
- Resulta: Mga Anyo ng A martensitic o Bainitic istraktura na nagpapataas ng katigasan sa 450-600 HBW.
- Gumamit ng mga Kaso: Kritikal para sa mga sangkap na lumalaban sa pagsusuot, tulad ng gear ngipin, gupitin blades, Mataas na Stress Connecting Rods.
Punto ng data: Ang tamang pag-quenching ay maaaring dagdagan ang lakas ng makunat mula sa 350 MPa (Bilang Cast) sa higit pa 1,200 MPa.
Paghina ng loob
- Proseso: Muling painitin ang pinatigas na castings sa 150-650 ° C (Sa ibaba ng mas mababang kritikal na punto), ibabad para sa 1-2 oras, pagkatapos ay malamig na hangin.
- Resulta: Pinapawi ang malutong, pagbabalanse ng katigasan (350-500 HBW) na may pinabuting epekto tigas ng ulo (hanggang sa 40 J sa mga pagsubok sa Charpy).
- Gumamit ng mga Kaso: Pangwakas na hakbang pagkatapos ng hardening para sa mga bahagi tulad ng crankshafts, Kung saan ang isang kompromiso sa pagitan ng lakas at katigasan ay nagsisiguro ng tibay.
4. Mga Pakinabang ng Sand Casting Heat Treatment
Ang paglalapat ng kinokontrol na mga siklo ng paggamot sa init sa mga bahagi ng buhangin ay nagbubukas ng isang hanay ng mga pakinabang sa pagganap at pagmamanupaktura.
Nasa ibaba ang mga pangunahing benepisyo - bawat isa ay suportado ng dami ng data kung saan magagamit - na nagtutulak ng kalidad, pagkakapare pareho, at pagiging epektibo ng gastos:
Na-optimize na Katigasan at Lakas
- Quantifiable Gain: Ang katigasan ay tumataas mula sa ~ 200 HBW (Bilang Cast) sa higit pa 500 HBW pagkatapos ng quench-and-tempering, a >150 % dagdagan ang.
- Epekto: Ang pinahusay na paglaban sa pagsusuot ay nagpapalawak ng buhay ng tool at pinapaliit ang downtime ng pagpapanatili sa mga nakasasakit na kapaligiran ng serbisyo.
Stress Relief at Dimensional Stability
- Pagbawas ng Stress: Ay posible na mawalan ng timbang sa pamamagitan ng pag-aayuno 90 % Mga natitirang stress na naipon sa panahon ng solidification.
- Benepisyo: Nabawasan ang pagbaluktot at pag-crack sa panahon ng kasunod na machining, hinang, o paglo-load ng serbisyo—na nagreresulta sa mas mahigpit na tolerance (±0.1 mm kumpara. ±0.5 mm bilang cast).
Pino Microstructure at Toughness
- Kontrol sa laki ng butil: Ang pag-normalize ay nagpapabuti sa diameter ng butil mula sa 60 μm pababa sa 30 M, pagpapalakas ng epekto ng katigasan sa pamamagitan ng hanggang sa 25 %.
- Kinalabasan: Pinahusay na paglaban sa pagkabigla at pag-ikot ng paglo-load, kritikal para sa gearbox housings at high-horsepower engine components.
Pinahusay na kakayahang machining
- Pagsasaayos ng Katigasan ng Ibabaw: Mga Annealed Castings (180–220 HBW) makina 20–30 % Mas mabilis kaysa sa mga bahagi ng as-cast.
- Resulta: Mas mababang pagsusuot ng tool at mas maikling oras ng pag-ikot sa paggiling at pag-ikot ng CNC-binabawasan ang gastos sa machining ng hanggang sa 15 %.
Mga Angkop na Katangian ng Mekanikal
- Versatility: Sa pamamagitan ng iba't ibang oras ng pagbabad at pagpatay ng media, Ang mga pandayan ay maaaring mag-dial sa mga lakas ng makunat mula sa 350 MPa sa paglipas 1,200 MPa.
- Advantage: Pinapayagan ang isang haluang metal na maghatid ng maraming mga tungkulin-mula sa ductile pump housings hanggang sa mataas na lakas na drive shafts-nang hindi binabago ang hilaw na materyal.
Pinahusay na Buhay ng Pagkapagod
- Punto ng Data: Ang mga sangkap na sumasailalim sa stress-relief at tempering ay nagpapakita ng 30-50 % Pagtaas ng buhay ng pagkapagod sa panahon ng pinabilis na pagsubok.
- Paglalapat: Pinalawak ang mga agwat ng serbisyo para sa mga bahagi sa paulit-ulit na mga sitwasyon ng pag-load tulad ng mga kagamitan sa agrikultura at makinarya sa konstruksiyon.
Kinokontrol na Magnetic at Electrical Properties
- Kakayahang ipasadya: Ang paggamot sa init ay maaaring ayusin ang kondaktibiti ng kuryente sa pamamagitan ng ±10 % at magnetic pagkamatagusin sa bakal castings para sa mga dalubhasang electromagnetic application.
- Kaugnayan: Perpekto para sa mga pabahay ng motor, mga mount ng sensor, at EMI-sensitive enclosures.
| Benepisyo | Annealing | Normalizing | Pagpapatigas + Paghina ng loob |
|---|---|---|---|
| Ang katigasan ng ulo (HBW) | 180–220 | 230–270 | 350–600 |
| Sukat ng Butil (M) | 40–60 | 20–40 | 10–20 |
| Natitirang Stress Relief (%) | 90–95 | 70–80 | 50–60 |
| Pagtaas ng lakas ng makunat (%) | — | +20 | +250 |
| Katigasan ng Charpy (J) | 80–100 | 60–80 | 20–40 |
5. Pangwakas na Salita
Ang pagpili ng naaangkop na landas ng paggamot sa init ng paghahagis ng buhangin ay nakasalalay sa haluang metal kimika, Paghahagis ng Geometry, at inilaan na mga kondisyon ng serbisyo.
Sa pamamagitan ng pagkontrol sa mga rate ng pag-init, Mga Oras ng Pagbabad, at paglamig ng mga profile, Binago ng mga tagagawa ang mga hilaw na bahagi ng buhangin sa mga bahagi
na may mahuhulaan, mga katangian ng mataas na pagganap—handa na para sa CNC machining, pagkukubli, o direktang pag-install sa mga kritikal na pagpupulong.
Upang matuto nang higit pa tungkol sa pag-optimize ng paggamot sa init para sa iyong mga bahagi ng sand-cast, Makipag-ugnay sa aming koponan ng mga eksperto sa metalurhiko.
Paggamit ng mga kontrol sa proseso na hinihimok ng data, Tinitiyak namin na ang bawat paghahagis ay nakakamit ang buong potensyal nito sa lakas, tibay ng katawan, at pagiging maaasahan.
