Compagnie de coulée de sable en acier en carbone

La coulée de sable est l'épine dorsale de la production de composants robustes, combiner un faible coût d'outillage avec une liberté géométrique presque illimitée.

Parmi les alliages de casting, acier au carbone (avec du carbone en dessous 0.30 WT%) se démarque pour offrir une ténacité, force, et la soudabilité dans des pièces allant des petits boîtiers de pompe aux boîtiers de boîte de vitesses multiples.

Dans cette revue complète, Nous explorons la coulée de sable en acier en carbone à partir de ses racines métallurgiques à travers les étapes du processus, Pratiques de conception, et des contrôles de qualité.

2. Qu'est-ce que la coulée de sable en acier en carbone?

Dans coulée de sable en acier en carbone, Foundries verse en acier au carbone fondu - définie par 0.05–0,30 poids en poids—Into des moules formés à partir de sable non lié ou collé.

Contrairement aux aciers à alliage supérieur, Le carbone en acier offre un équilibre délicat de force, dureté, usinabilité, et soudabilité, le tout à moindre coût par kilogramme.

De plus, Les budgets d'outillage de casting de sable commencent aussi bas que USD 500 pour des modèles simples, permettant une production économique de prototypes et de pièces ponctuelles, ainsi que les lots se heurtent à des dizaines de milliers d'unités.

3. Fondations métallurgiques

Une compréhension robuste de la métallurgie de Carbon Steel sous-tend chaque application de casting de sable réussi.

En particulier, L'interaction de teneur en carbone, niveaux de silicium, et mineur Éléments d'alliage dicte la fluidité, comportement de rétrécissement,

et la microstructure à cas de, chacun influence la performance mécanique et la propension aux défauts.

Carbone & Classification de l'acier

Aciers au carbone tomber en trois grandes catégories en fonction de leur carbone de poids:

• Aciers à faible teneur en carbone (≤ 0.15 % C): Rendent les forces de traction ultimes (UTS) de 350–450 MPA et allongement dépassant 20 %, les rendre très ductiles et soudables.
• Aciers à carbone moyen (0.15–0.30 % C): Offrir 450–550 MPA avec des allonges de 10–15 %, Équilibrer la force et la ténacité.
• Les aciers à haute teneur en carbone (> 0.30 % C): Exposer les uts ci-dessus 600 MPa, Mais leur fragilité telle que coupée limite une utilisation généralisée dans la coulée de sable.

Grades de distribution communs Inclure ASTM A216 WCB (0.24–0.27 % C, Uts ~ 415 MPa), ASTM A27 (0.23–0.29 % C, Uts ~ 345 MPa), et din gs-42 (0.38–0,45 % C, Uts ~ 520 MPa).

Ces notes illustrent comment les changements subtils de la teneur en carbone se traduisent par des profils de résistance et de ductilité distincts.

Le rôle du silicium dans la fluidité & Rétrécissement

Silicium, généralement présent à 1.8–2.2 %, remplit une double fonction:

1. Amélioration de la fluidité: Chaque 0.5 % L'augmentation de l'E peut améliorer la fluidité de l'acier en fusion 12 %, Assurer un remplissage de moisissure plus complet et une reproduction des détails plus fins.
2. Contrôle du retrait: Le silicium favorise le graphitisation pendant la solidification, réduisant approximativement la porosité du rétrécissement volumétrique 15 % par rapport aux alliages à faible-Si.

Par conséquent, Les fonderies ciblent souvent les niveaux de silicium près de la plage supérieure pour minimiser les vides internes et améliorer la finition de surface.

Ajout d'alliage pour des propriétés spécialisées

Au-delà du carbone et du silicium, manganèse, chrome, et molybdène Performance de tailleur pour les environnements exigeants:

• Manganèse (0.6–1.0 %): Agit comme un désoxydant, affine la taille des grains, et stimule la force de traction 20 % sans compromettre gravement la ténacité.
• Chrome (≤ 0.5 %): Augmente la durabilité et la résistance à l'usure, particulièrement précieux dans les composants soumis à des médias abrasifs.
• Molybdène (≤ 0.3 %): Élève la résistance à haute température et la résistance au fluage, le rendre indispensable dans des parties comme les collecteurs d'échappement et les corps à vapeur.

Microstructure à cas de

Alors que l'acier fondu se refroidit dans un moule de sable, il se solidifie en un ferrite - pearlite matrice:

• Ferrite (doux, ductile) forme d'abord à des températures juste en dessous du liquidus, Fournir les bases de la ténacité.
• Perlite (cimentite lamellaire - ferrite) émerge à des températures plus basses, conférer une résistance à la dureté et à l'usure.

Taux de refroidissement typiques de sable (1–5 ° C / S) céder un Ferrite Fraction de 40–60 %, avec la perlite comprenant l'équilibre.

En sections plus épaisses, Le refroidissement plus lent peut augmenter la teneur en perlite, élever la dureté jusqu'à 15 HB mais réduisant l'allongement par 2–3 %.

4. Présentation du processus de sable

La coulée de sable se transforme en acier au carbone fondu en formes complexes en utilisant des moules de sable consommables.

Ci-dessous, Nous détaillez chaque étape majeure - la pulsion et la coagation, construction de moisissures, Version et solidification, et secouer avec le nettoyage - tout en mettant en évidence les meilleures pratiques basées sur les données.

Motif et coagère

Avant tout, La précision des motifs dicte les tolérances comme les cas. Les fonderies utilisent généralement:

Matériaux motifs:

• Aluminium maximal de CNC cale ± 0,02 mm précision dimensionnelle.
• Motifs de bois (pour les faibles volumes) atteindre ± 0,2 mm.
• 3Résine imprimée en D Les motifs éliminent les délais de plomb sur des formes complexes.

Production de base:

• Noyaux de sable vert combiner 85–90 % sable de silice, 5–7 % argile bentonite, et 2–3 % eau, puis compact sous la pression d'air de 4 à 6 barreaux.
• Noyaux de résine sans cuisson Utilisez des liants phénoliques ou furanaux, offrir des forces fondamentales de 4–6 MPA avec perméabilité au-dessus 300 Gaz m³ / m² · min.

Par un modèle précis et une création, fonderies minimiser la variation dimensionnelle et les défauts internes.

Construction de moisissures

Composition de moisissure:

• 90 % sable de silice, 5–7 % argile, et 2–3 % Eau pour les moules à sable vert.
• Sands à liaison chimique (par ex., résine furan) réduire l'humidité à < 0.5 %, resserrer les tolérances à CT9 - CT12.

Compactage & Dureté:

• Cible dureté matricielle de 60–70 ha (Rivage a) assure l'intégrité des moisissures et le retrait cohérent.
• Approprié perméabilité (≥ 300 Gaz m³ / m² · min) empêche le piégeage du gaz et la porosité.

Assemblage de moisissures:

• Les ingénieurs placent des noyaux dans la face et la traînée, en utilisant des chapelets ou des empreintes de base pour maintenir l'alignement ±0,5mm.
• Ils appliquent des manteaux de séparation (Généralement 0,1 à 0,3 mm d'épaisseur) Pour faciliter la libération des motifs et améliorer la finition de surface.

En contrôlant les propriétés du sable et le compactage, Les moules de sable se rencontrent constamment ISO CT11 - CT14 capacités.

Version et solidification

Avec des moules prêts, Les fonderies procèdent:

Faire fondre:

• Induction fours à chauffer l'acier au carbone à 1450–1550 ° C, Tenant pendant 5 à 10 minutes pour homogénéiser la chimie.
• Ingénieurs de fonderie Deslag et ajuster le carbone et le silicium à la composition cibler (± 0.02 % C, ± 0.05 % Et).

Déclenchement & Conception de colonne:

• Un bien équilibré espace (grille: Ratio du coureur ~ 1:3) assure le flux laminaire.
• Curseurs dimensionné 10 % de raccrochage alimentaire de volume de coulée, généralement situé dans la section la plus lourde pour promouvoir la solidification directionnelle.

Taux de refroidissement:

• Les sections minces refroidissent 5–10 ° C / S, Favoriser la formation de ferrite et les tailles de grains plus fines (~ 15 µm).
• Les murs épais refroidissent 1–3 ° C / S; frissons (par ex., inserts de cuivre) accélérer la solidification locale 50 %, Réduire la porosité du rétrécissement.

En combinant un contrôle de fusion précis avec une déclenchement optimisé, Les fonderies atteignent le son, pièces moulées cohérentes dimensionnelles.

Secouer, Nettoyage, et secouer

Enfin, Les moulages émergent du moule:

Secouer:

• Les systèmes de vibration automatisés séparent le sable du métal en 5 à 10 minutes par lot.

Désinvolte & Grenaillage:

• Les systèmes d'air à haute pression ou de roue éliminer le sable résiduel, réaliser une finition de base de RA 6–12 µm.

Opérations de Fettling:

• Les travailleurs broyent ou les talons de porte et de colonne montante, couper le flash, et mélanger les transitions, enlèvement généralement 1–3 mm de stock pour répondre aux tolérances dimensionnelles finales.

Préspection:

• Les moulages subissent des vérifications visuelles et des mesures de spot dimensionnelles (± 0.5 mm sur les fonctionnalités critiques) Avant de passer à une inspection complète.

Grâce à un tremblement et à un nettoyage systématiques, Foundries Préparez des pièces moulées en acier en carbone pour une assurance qualité rigoureuse et des traitements post-coupés possibles.

5. Conception pour couler de sable

Des conceptions de distribution efficaces représentent:

• Angles de projet (1–3 °): Empêcher les dommages causés par le motif; Les angles plus serrés augmentent l'usure des outils.
• Stock d'usinage (1–3 mm): Garantit que les fonctionnalités finales entrent CT11 - CT12 Sans retravail.
• Allocation de contraction (1.0–1,3 mm / 100 mm): Compense le rétrécissement de la solidification.
• Épaisseur de paroi uniforme (± 10 mm): Évite les points chauds et les contraintes internes.
• Filets & Rayons (> 1 mm): Réduisant les concentrations de contraintes et rationaliser le flux métallique.
• Placement de déclenchement / colonne montante: Aligner les émecentes avec des sections épaisses pour promouvoir solidification directionnelle, réduire la porosité de rétrécissement par 30 %.

6. Capacité de processus & Contrôle dimensionnel

Contrôler les dimensions et atteindre des tolérances reproductibles dans le coulage de sable en acier en carbone reste à la fois un défi et une référence d'excellence de la fonderie.

Grades de tolérance dans la coulée de sable

La tolérance dimensionnelle fait référence aux limites autorisées de variation dans une dimension physique d'un composant coulé.

En coulée de sable, Les tolérances sont le plus souvent classées sous le OIN 8062-3 standard, qui définit Casting Tolérance Grades (CT) depuis Ct1 (le plus précis) à CT16 (le moins précis).

Pour les pièces moulées de sable en acier en carbone, Les notes de tolérance réalisables entrent généralement:

Procédé de casting	Grade de tolérance ISO	Plage de tolérance dimensionnelle linéaire (mm)
De sable vert	CT13 - CT4	± 2,0 - ± 3,5 mm (pour 100 dimension mm)
Sable sans cuisson	CT11 - CT13	± 1,0 - ± 2,5 mm
Moule à coquille	CT8 - CT10	± 0,6 - ± 1,5 mm

Facteurs clés affectant la précision dimensionnelle

1. Caractéristiques du sable

• Finesse des grains: Les grains plus fins améliorent la reproduction des détails et la finition de surface mais réduisent la perméabilité et peuvent affecter l'intégrité des moisissures.
• Humidité & Contenu de liant: Les rapports de mélange de sable inappropriés provoquent la distorsion des moisissures ou les défauts liés au gaz, conduisant à des incohérences dimensionnelles.

2. Compactage des moisissures

• Un compactage uniforme assure des dimensions de cavité cohérentes. Un coup ou une vibration inadéquate peut provoquer un effondrement ou une variation de la paroi localisée.

3. Précision de modèle

• Usure de motif, distorsion thermique, ou la sculpture manuelle peut introduire des erreurs. Les modèles imprimés par CNC ou imprimés en 3D améliorent la reproductibilité.

4. Retrait thermique

• L'acier au carbone se contracte généralement par 1.0% à 2.5% Pendant la solidification et le refroidissement, en fonction de la composition et de la géométrie.
• Les géométries complexes peuvent nécessiter des allocations de retrait différentiel.

5. Épaisseur de section

• Les zones à parois minces refroidissent plus rapidement et se contractent plus uniformément.
• Des sections épaisses peuvent présenter un retrait central, points chauds, ou déformer s'il n'est pas correctement élevé ou réfrigéré.

Techniques pour un contrôle dimensionnel amélioré

Pour améliorer la précision de la coulée et réduire, Les fonderies modernes utilisent plusieurs stratégies:

• Utilisation de systèmes de moulage rigides: Les moisissures de sable à liaison chimiquement à la collision présentent une meilleure stabilité dimensionnelle que le sable vert traditionnel.
• Préchauffement de la moisissure: Les moules de chauffage avant le versage réduisent les différentiels de température et la déformation.
• Placement de frisson: Les frissons métalliques stratégiquement placés accélèrent le refroidissement dans les points chauds pour réduire la contraction inégale.
• Logiciel de simulation: La modélisation de la solidification et la simulation thermique aident à prédire et à compenser le retrait et la distorsion dans la conception.

Attentes de finition de surface

La rugosité de surface dans l'acier au carbone coulé de sable est généralement mesurée en Râ (microns):

Processus de moulage	Rugosité de surface typique (Râ)
De sable vert	12 – 25 µm
Sable sans cuisson	6 – 12 µm
Moulage de coque	3 – 6 µm

7. Assurance qualité & Essai

Tests mécaniques

Les fonderies valident les performances mécaniques par:

• ASTM E8: Force de traction et allongement.
• ASTM E23: Ténacité à impact à chary en V en V.
• Dureté Rockwell (HRC 20–30): Mesure la dureté de surface.

Évaluation non destructive

Nous utilisons:

• Radiographie: Détecte la porosité interne ≥ 2 mm.
• Tests par ultrasons: Localise les défauts volumétriques ≥ 1 mm.
• Inspection des particules magnétiques: Révèle des fissures de surface ≥ 0.5 mm.

Contrôle statistique des processus

Par suivi CP et Cpk, Les fonds assurent CPK ≥ 1.33 Pour les dimensions critiques.

Inspection du premier article (Fai) confirme que les courses initiales répondent aux exigences DCTG avant les courses de production complètes.

8. Traitements post-coulée

Tandis que le processus de coulée initial définit la forme et les propriétés générales des composants en acier au carbone,

Les traitements post-casting jouent un rôle essentiel dans l'amélioration des performances mécaniques, précision dimensionnelle, qualité de surface, et durabilité à long terme.

Ces opérations secondaires ne sont pas simplement des raffinements - ce sont des étapes essentielles qui transforment les moulages bruts en composants industriels hautes performances capables de résister à des conditions de service sévères.

Traitements thermiques

Les pièces moulées en acier en carbone subissent souvent une série de traitements thermiques pour adapter leur microstructure et améliorer les propriétés mécaniques.

Le choix du traitement dépend des exigences de l'application, dureté souhaitée, ductilité, et l'état de stress interne.

Normalisation

• Processus: Chauffage à ~ 870–950 ° C, suivi d'un refroidissement à l'air.
• But: Affine la structure des grains, soulage les contraintes internes, et améliore la machinabilité.
• Effet: Favorise une matrice uniforme de ferrite-pearlite avec une résistance et une ténacité améliorées.

Trempe et revenu

• Processus: Refroidissement rapide (Typiquement dans l'huile ou l'eau) de la température à austenité (~ 840–900 ° C), suivi d'un réchauffage à ~ 500–650 ° C.
• But: Augmente la dureté et la force de traction tout en contrôlant la fragilité.
• Application typique: Composants et parties structurelles résistantes à l'usure soumises à un impact.

Recuit

• Processus: Refroidissement lent de ~ 800–850 ° C.
• But: Adoucit le matériau pour une usinage plus facile et améliore la stabilité dimensionnelle.
• Effet: Produit une structure ferritique grossière avec une dureté et une force réduites.

Stress soulageant

• Plage de température: 540–650 ° C.
• But: Réduit les contraintes résiduelles de la solidification ou de l'usinage inégale sans modifier de manière significative la microstructure.

Point de données: ASTM A216 WCB Castings, une qualité en acier à faible teneur en carbone, Atteignez généralement les résistances à la traction de 485–655 MPa après la normalisation et la température.

Méthodes d'amélioration de la surface

La qualité de surface est cruciale dans les environnements exposés à l'usure, corrosion, ou friction. Les traitements de surface post-casting améliorent non seulement l'esthétique, mais prolongent également considérablement la vie des composants.

Coup de feu et tir

• But: Supprime le sable résiduel, échelle, et oxydes; améliore la vie de la fatigue en induisant une contrainte de surface de compression.
• Rugosité de la surface: Réduit à 6–12 µM de ra, en fonction des médias et de l'intensité.

Revêtements et Placage

• Revêtement de zinc (Galvanisation): Améliore la résistance à la corrosion, surtout pour une utilisation extérieure ou marine.
• Revêtements de phosphate et d'oxyde noir: Fournir une lubrification et une protection minimale de rouille.
• Placage chromé ou nickel: Utilisé dans des applications spécialisées pour une dureté de surface améliorée ou une résistance chimique.

Peinture et Revêtement en poudre

• Commun pour les surfaces non critiques, fournir à la fois une résistance à la corrosion et un attrait visuel.
• Généralement appliqué après l'usinage pour préserver les tolérances dimensionnelles.

Usinage CNC de l'acier en carbone coulé

En raison de la peau de coulée, hétérogénéité microstructurale, et les contraintes résiduelles potentielles, L'acier au carbone coulé nécessite soigneusement Usinage CNC Stratégies pour maintenir la tolérance et éviter l'usure des outils.

Considérations d'usinage:

• Outillage: Utilisation d'outils en carbure ou en revêtement pour améliorer la résistance à l'usure.
• Aliments et vitesses: Baisser les vitesses de coupe (60–120 m / i) et des aliments modérés pour réduire les bavardages et la génération de chaleur.
• Utilisation du liquide de refroidissement: Des liquides de coupe émulsifiés sont recommandés pour le contrôle thermique et l'évacuation des puces.
• Allocation: En règle générale, 1 à 3 mm de stock d'usinage sont laissées sur des surfaces coulées pour l'usinage de finition.

9. Applications industrielles clés

Huile & Industrie du gaz

• Corps de valve
• Boîtiers de pompage
• Brise et raccords

Fabrication d'équipement lourd

• Logements de boîte de vitesses
• Suivre les liens et les roueurs
• Contrepoids

Développement des infrastructures

• Couvertures et cadres de trou d'homme
• Composants ferroviaires
• Pièces du système d'eau et d'égouts

Automobile et transports

• Composants du moteur
• Pièces de châssis et de suspension
• Pièces de camion et de remorque

Production d'énergie

• Taches de turbine
• Vaisseaux de pression
• Composants de l'échangeur de chaleur

Marin et construction navale

• Arbres et roulements d'hélice
• Composants de machines de pont
• Raccords de coque

Énergie renouvelable

• Poyeuses et cadres d'éoliennes
• Composants de turbine hydroélectrique
• Structures de montage solaire

10. Grades de coulée en acier en carbone commun (Aperçu mondial)

11. CECapacités de coulée de sable

Comme un nom de confiance dans la précision du métal, Deze Foundry Apporte des décennies d'expérience et d'innovation à l'industrie du coulage de sable en acier carbone.

Combiner des installations avancées, Pratiques d'ingénierie robustes, et une assurance qualité rigoureuse,

CE s'est établi comme un partenaire stratégique pour exiger des clients mondiaux à travers le pétrole & gaz, transport, énergie, et secteurs d'équipement lourd.

Infrastructure de fonderie & Technologie

CE exploite des lignes de coulée de sable entièrement intégrées conçues pour pièces moulées moyennes à à grande échelle allant de 2 kg à plus 5,000 kg. Notre fonctionnalité d'installations:

• Lignes de moulage automatisées pour une répétabilité élevée et une précision dimensionnelle cohérente
• Types de moisissures flexibles: de sable vert, furan sans cuisson, et systèmes liés à la résine
• 3Motifs imprimés en D et des outils de CNC pour le prototypage rapide et les géométries complexes
• Capacité de fusion sur place avec des fours à arc électrique et à induction supportant à la fois des aciers en carbone et en alliage faible

Grades en acier au carbone offerts

Nous produisons une large gamme de grades en acier en carbone, Tanoré pour les applications structurelles et critiques à l'usure, y compris:

• ASTM A216 WCB - Composants de rétention de pression, acier au carbone à usage général
• Grade ASTM A27 60-30 / 70-36 - Utilisation industrielle générale, Faible à moyen
• ASTM A148 105-85 - coulée à haute résistance pour l'usure et la résistance à la fatigue
• Grades personnalisés avec des éléments d'alliage (Cr, Mo, Mn, Dans) Pour répondre aux spécifications du client

Toutes les compositions de fusion sont vérifiées en utilisant analyse spectrométrique et contrôlé à des tolérances étroites pour la cohérence.

Précision dimensionnelle & Contrôle des processus

CE jette les notes de tolérance entre CT10 - CT13, avec des finitions de surface réalisables de RA 6–12 µm, en fonction du processus de moisissure et de la complexité de partie.

La précision dimensionnelle est améliorée par:

• Compactage des moisissures contrôlées et régulation de l'humidité
• Des simulations de processus en utilisant Magmasoft® et Procédure pour la déclenchement, secouer, et optimisation de solidification
• Surveillance en cours et Contrôle statistique des processus (CPS) Pour minimiser la variation de la coulée

Pour les composants critiques de mission, Tomodensitométrie et Inspection CMM Valider la conformité géométrique et l'intégrité interne.

Services post-casting

Pour livrer des composants prêts à assembler, CE Offre une suite complète de services de finition et de post-traitement:

• Traitement thermique en interne: normalisation, recuit, trempe, et tempérer
• Usinage à des tolérances serrées avec CNC tournant, fraisage, et forage
• Protection de la surface: dynamitage, peinture, galvanisation, et revêtements personnalisés
• Contrôles non destructifs (CND): ultrasonique, radiographique, et inspection des particules magnétiques

12. Conclusion

La coulée de sable en acier en carbone offre une valeur inégalée pour le service lourd, composants à grand volume.

En intégrant des pratiques métallurgiques sonores, Contrôles de processus robustes, Design-for-Castabilité, et QA rigoureux, Les fabricants peuvent produire des pièces durables qui répondent aux demandes fonctionnelles étroites à un coût compétitif.

CE est le choix parfait pour vos besoins de fabrication si vous avez besoin de haute qualité services de coulée de sable en acier en carbone.

Contactez-nous aujourd'hui!