1. Perkenalan
Baja karbon casting investasi menggabungkan seni kuno dengan teknik modern untuk menghasilkan kompleks, Komponen baja berkekuatan tinggi.
Dengan menggunakan metode Lost-Wax-di mana pola lilin sekali pakai menjadi bagian baja permanen-proses ini mencapai toleransi dan permukaan akhir yang tidak terpikirkan dalam pengecoran pasir konvensional.
Akarnya membentang kembali 5 000 tahun-tahun untuk perunggu lilin mesopotamia, Tetapi hanya pada pertengahan abad ke-20, titik leleh yang tinggi dari Foundries Steel yang tinggi (1 500–1 600 ° C.) dan rentang pemadatan sempit.
Hari ini, industri seperti minyak & gas, pembangkit listrik, mesin berat, Dan Otomotif Bergantung pada coran investasi baja karbon untuk badan katup, impeler pompa, selongsong turbin, dan kurung struktural.
Artikel ini mengeksplorasi fundamental, Seleksi paduan, langkah -langkah proses yang disesuaikan, sifat material, Dampak Lingkungan, dan posisi kompetitif casting investasi baja karbon.
2. Fundamental Casting Investasi Baja Karbon
Casting Carbon Steel memperkenalkan tantangan unik. Tuntutan suhu penuangan yang tinggi Sistem shell refraktori mampu menahan suhu di atas 1 700 ° C..
Lebih-lebih lagi, Baja karbon biasanya menunjukkan interval kristalisasi sempit - sering kali kurang dari 70 ° C - Jadi mereka menyusut dengan cepat dan berisiko porositas internal.
Dibandingkan dengan casting pasir, Metode investasi memberikan akurasi dimensi ± 0,1 mm pada fitur kecil (versus ± 1,5 mm) dan permukaan selesai ke RA 0,8-3,2 μm (versus 12-50 μm).
Namun menempa masih menghasilkan aliran biji -bijian yang lebih halus dan kehidupan kelelahan yang unggul, membuat investasi mencetak pilihan strategis saat geometri bentuk bersih melebihi optimasi mekanis.
3. Paduan baja karbon untuk casting investasi
Memilih hak baja karbon kelas menentukan kesuksesan casting.
Kandungan karbon mempengaruhi kekuatan, Hardenability, dan penyusutan, sementara elemen paduan (M N, Dan, Cr) Kontrol Hardenability, kekerasan, dan pakai ketahanan.
Casting investasi mengakomodasi rendah-, sedang-, dan baja karbon tinggi, masing -masing menawarkan profil kinerja yang berbeda:
- Baja rendah karbon (< 0.25 %C):
-
- Menawarkan keuletan dan kemampuan las yang sangat baik.
- Membutuhkan perlakuan panas minimal untuk memberikan kekuatan tarik 400–550 MPa.
- Sajikan dengan baik dalam tubuh katup, flensa, dan perlengkapan tujuan umum.
- Baja karbon sedang (0.25–0.60 %c):
-
- Keseimbangan kekuatan dan ketangguhan, dengan kekuatan tarik 500–650 MPa.
- Menanggapi dengan baik untuk memuaskan & melunakkan, mencapai kekerasan hingga HRC 35–40.
- Biasanya dilemparkan ke rumah pompa dan kurung struktural.
- Baja karbon tinggi (> 0.60 %C):
-
- Memberikan kekuatan tarik di atas 900 MPa setelah perlakuan panas.
- Kembangkan jaringan karbida untuk ketahanan aus yang luar biasa.
- Ideal untuk alat pemotongan, Pakai piring, dan komponen yang sangat dimuat.
4. Proses casting investasi yang disesuaikan dengan baja karbon
Pola lilin & Desain gating
Insinyur Desain Sistem Gating Yang Mengumpan Baja Pada Tingkat Terkendali, meminimalkan guncangan termal.
Dies lilin beroperasi pada 65-75 ° C, dan gerbang diperbesar oleh 20 % Relatif terhadap coran aluminium untuk mempertahankan kecepatan pengisi.
Sistem Shell Keramik
Foundries Alternatif zirkon Dan Alumina - Silikat bubur, Membangun cangkang 12-20 mm.
Kombinasi ini memberikan refactoriness di luar 1 700 ° C dan permeabilitas untuk melampiaskan ekspansi gas.
Dewaxing & Kelelahan Shell
Autoclave DEWAXING AT 150 ° C menghilangkan lilin curah. Berikutnya, Tungku ramp at 2 ° C/mnt to 900 ° C., menahan selama 4-6 jam. Siklus lambat ini mencegah retak shell saat membakar semua organik.
Pencairan baja & Penuangan
Tungku induksi muatan panas ke 1 550 ± 10 ° C., memastikan 5 % memanasi secara keterlaluan. Foundries Gunakan tuangkan tilt-ladle atau vakum-assist untuk mengurangi turbulensi; Coran kecil mengisi 30–60 detik, lebih besar dalam 2-3 menit.
Pelepasan shell & Perawatan permukaan
Setelah 4-8 jam pendinginan, Kru secara mekanis melepaskan cangkang, Kemudian permukaan grit-blast ke RA 1.6–3.2 μm. Penggiling otomatis lepaskan gerbang.
Perlakuan panas
Pendinginan dari 900 ° C menjadi minyak atau air, lalu marah 600 ° C untuk 2 jam. Siklus ini menghasilkan kekuatan tarik yang cocok dengan rekan tempa (400–900 MPa) dan menyesuaikan kekerasan dengan HRC 20–55.
5. Mekanis & Sifat fisik
| Milik | Rendah-c | Med-C | Tinggi-c |
|---|---|---|---|
| Kekuatan tarik (MPa) | 400–550 | 500–650 | ≥900 |
| Kekuatan luluh (MPa) | 250–350 | 300–450 | 700–850 |
| Pemanjangan (%) | 20–25 | 15–20 | 2–5 |
| Kekerasan (HRC) | 15–20 | 25–35 | 45–55 |
| Dampak ketangguhan (J, Charpy) | 40–60 | 30–50 | 10–20 |
| Konduktivitas termal (W/m · k) | 30–45 | 28–40 | 25–35 |
| Ekspansi (10⁻⁶/k) | 11–13 | 12–14 | 12–14 |
6. Ketahanan korosi coran investasi baja karbon
Karakteristik korosi baja karbon
Baja karbon rentan terhadap oksidasi dan berkarat saat terkena kelembaban, oksigen, dan agen korosif seperti asam, garam, dan polutan industri.
Tingkat korosi yang khas di lingkungan atmosfer (MISALNYA., perkotaan atau Marinir) untuk rentang baja karbon yang tidak terlindungi antara 0.02–0,2 mm/tahun, tergantung pada keparahan paparan.
Perawatan permukaan dan pelindung pelindung
Untuk meningkatkan daya tahan dan resistensi korosi, Coran baja karbon sering dilapisi atau dirawat. Metode umum termasuk:
- Galvanisasi (Lapisan seng hot-dip)
Menawarkan perlindungan katodik dan banyak digunakan dalam aplikasi struktural dan luar ruangan. Seng berkorrain secara istimewa, melindungi substrat baja. - Pelapis fosfat
Diterapkan sebagai pretreatment untuk melukis atau untuk aplikasi tahan aus. Meningkatkan adhesi cat dan memberikan perlindungan korosi ringan. - Lapisan bubuk atau melukis
Pelapis epoksi atau poliuretan sering digunakan untuk peralatan industri dan barang -barang konsumen untuk meningkatkan estetika dan perlindungan penghalang. - Elektroplating (MISALNYA., Seng, Nikel)
Cocok untuk komponen kecil dan presisi. Memberikan halus, Permukaan yang tahan korosi seragam. - Lapisan polimer atau lapisan karet
Digunakan di lingkungan yang sangat korosif seperti pemrosesan kimia atau aplikasi pengolahan air.
7. Mengapa Casting Investasi Baja Karbon
Memilih Casting Investasi Baja Karbon memberikan keuntungan yang tak tertandingi saat permintaan aplikasi Geometri kompleks, toleransi yang ketat, Dan kinerja mekanik yang kuat.
Di bawah, Kami menguraikan alasan utama insinyur dan pengambil keputusan mendukung proses ini:
Detail dan akurasi yang luar biasa
Casting investasi mereproduksi fitur bagus - potongan, dinding tipis (turun ke 2 mm), dan sudut tajam - dalam satu tuangkan.
Akibatnya, Anda mencapai Toleransi dimensi sekencang ± 0,1 mm Dan permukaan selesai ke ra 0.8 µm, Memotong pemesinan sekunder hingga 60 %.
Fleksibilitas paduan di seluruh rentang karbon
Apakah Anda membutuhkan nilai rendah karbon (A216 WCB) untuk tubuh katup yang tahan korosi, Baja karbon sedang (A297) untuk perumahan pompa,
atau paduan karbon tinggi (A11540) untuk bagian tahan aus, casting investasi mengakomodasi mereka semua.
Sebagai akibat, Anda mempertahankan parameter proses yang konsisten saat menyesuaikan sifat mekanik - dari 400 Kekuatan tarik MPA untuk lebih 900 MPa.
Kompleks, Produksi dekat bentuk-bentuk
Dengan menghilangkan inti dan bergabung, Casting investasi mengkonsolidasikan rakitan menjadi komponen tunggal - lasan pengurangan, pengencang, dan jalan bocor.
Misalnya, tubuh katup ladang minyak yang pernah membutuhkan empat potongan pasir sekarang keluar sebagai satu casting yang mulus, Memotong Majelis Buruh oleh 50 % dan meningkatkan keandalan.
Hasil tinggi dan efisiensi material
Desain cangkang yang cermat dan laju tuang terkontrol meminimalkan porositas penyusutan, penggerak Hasil first-pass di atas 90 %.
Lebih-lebih lagi, Gating dan Riser Optimization Memotong Penggunaan Baja oleh 15 % dibandingkan dengan casting pasir, Mengurangi biaya bahan baku dan memo.
Efektivitas biaya untuk volume rendah hingga menengah
Meskipun perkakas untuk lilin mati dan kerang keramik (USD 15 000–50 000) melebihi casting pasir, impas sering terjadi di 1 000–5 000 Bagian per tahun.
Sebaliknya, Penempaan atau pemesinan bentuk kompleks seperti itu menimbulkan biaya per-bagian yang jauh lebih tinggi dan waktu tunggu yang lebih lama.
Aplikasi Industri Strategis
Industri seperti minyak & gas, pembangkit listrik, Otomotif, Dan alat berat mengandalkan coran investasi baja karbon untuk komponen kritis - badan katup, Siku knalpot turbin, Couplings,
Karena metode ini menyeimbangkan kinerja, keandalan, dan turnaround.
8. Aplikasi coran baja karbon
Minyak & Industri gas
- Tubuh katup dan aktuator
- Konektor dan kopling pipa
- Selongsong pompa bertekanan tinggi
- Flensa, siku, dan komponen kontrol aliran
Pembangkit listrik
- Selongsong turbin uap
- Pompa rumah dan impeler
- Komponen gearbox
- Diffuser knalpot
Mesin berat dan peralatan industri
- Perumahan Perlengkapan
- Mendukung dukungan
- Konektor dan kurung sasis
- Bagian tahan aus
Otomotif dan Transportasi
- Lengan dan kurung suspensi
- Dudukan mesin
- Komponen kemudi dan tautan
- Bagian Sistem Rem
- Santai dan perlengkapan mobil kereta api
Pertanian & Peralatan di luar jalan raya
- Kurung bajak
- Komponen silinder hidrolik
- Mengangkat kait dan belenggu
- Bagian bingkai
Pertahanan & Militer
- Perumahan persenjataan
- Mekanisme pemicu
- Komponen Kendaraan Taktis
- Kurung struktural dan dudukan
Industri kelautan
- Fitting Deck
- Struktur Dukungan Mesin
- Winch Housings
Konstruksi & Perangkat keras struktural
- Komponen derek
- Konektor bracing
- Kurung lift
- Socker rebar
Perkakas dan perlengkapan
- Perlengkapan pemesinan
- Posisi pengelasan
- Lengan robot dan alat mencekam
9. Nilai baja karbon yang khas yang digunakan dalam casting investasi
Berikut ini adalah daftar nilai baja karbon khas yang biasa digunakan dalam casting presisi (casting investasi),
Mencakup berbagai standar internasional, yang nyaman bagi perusahaan manufaktur global untuk merujuk dan memilih:
| Standar & Nilai | Kandungan karbon (C) | Kekuatan tarik (MPa) | Aplikasi khas |
|---|---|---|---|
| ASTM A216 WCB | 0.17% Max | 415–485 | Katup, pompa, flensa, Aplikasi Tekanan Umum |
| ASTM A352 LCB | 0.20% Max | 485–620 | Sistem tekanan suhu rendah |
| ASTM A105 | 0.35% Max | 485–655 | Flensa palsu, perlengkapan, Kapal Tekanan |
| ASTM AISI 1020 | 0.18–0.23% | 395–510 | Bagian mesin, poros, Komponen Otomotif |
| ASTM AISI 1030 | 0.28–0.34% | 450–600 | Batang struktural, piring kereta api, poros engkol |
| ASTM AISI 1045 | 0.43–0.50% | 570–750 | Roda gigi, as, baut, poros engkol |
| ASTM AISI 1055 | 0.50–0.60% | 610–830 | Sprockets, bushing, Alat Tangan |
| ASTM AISI 1080 | 0.75–0.88% | 720–880 | Mata air, bilah, bagian tahan aus |
| A C22 (1.0402) | ~ 0,22% | 400–500 | Pertikaian Otomotif, peralatan konstruksi |
| Dan C45 (1.0503) | ~ 0,45% | 570–800 | Poros, spindle, kamera |
| DIN GS-C25 | ~ 0,25% | 450–600 | Suku Cadang Rekayasa Umum |
| Just S25C | ~ 0,25% | 440–580 | MEMPERLIHKAN, tuas, Tautan |
| Dia S45C | ~ 0,45% | 570–800 | Bagian transmisi, roda gigi |
| GB 25# | ~ 0,25% | 450–600 | Mesin pertanian, Komponen Otomotif |
| GB 45# | ~ 0,45% | 570–750 | Bagian struktural berkekuatan tinggi |
10. Kesimpulan
Casting investasi baja karbon menjembatani seni dan metalurgi suhu tinggi, memberikan bagian yang menggabungkan Geometri kompleks, toleransi yang ketat, Dan kinerja mekanik yang kuat.
Sementara biaya perkakas tinggi dan sensitivitas proses menimbulkan tantangan, Kemajuan dalam bahan shell dan pemantauan digital mengurangi waktu tunggu dan cacat.
Dengan memilih tingkat baja yang tepat, mengoptimalkan sistem gating dan shell, dan menerapkan perawatan panas yang tepat,
Produsen dapat memanfaatkan casting investasi untuk memenuhi tuntutan energi terberat, mesin, dan transportasi.
INI Teknologi adalah produsen Cina terkemuka yang berspesialisasi dalam casting investasi baja karbon, Menawarkan solusi pemrosesan logam komprehensif yang disesuaikan dengan berbagai aplikasi industri.
Dengan lebih dari dua dekade pengalaman, INI telah memantapkan dirinya sebagai mitra yang dapat diandalkan untuk klien yang mencari presisi tinggi, Komponen Custom-Cast.
FAQ
Apa toleransi khas yang dapat dicapai dengan casting investasi baja karbon?
Casting investasi biasanya mencapai toleransi dimensi ± 0,10 mm untuk fitur kecil dan sampai ± 0,5 mm untuk fitur yang lebih besar, tergantung pada kompleksitas dan ukuran komponen.
Seberapa kuat coran investasi baja karbon?
Tergantung pada tingkat dan perlakuan panas, kekuatan tarik berkisar dari 400 MPa ke atas 900 MPa. Baja karbon dapat dikeraskan untuk meningkatkan ketahanan aus dan kehidupan kelelahan.
Apakah perlakuan panas diperlukan setelah casting?
Ya, Dalam kebanyakan kasus. Perawatan panas seperti menormalkan, anil, atau pendinginan dan temper diterapkan untuk meningkatkan sifat mekanik dan mengurangi tegangan internal.
Apa level finish permukaan untuk baja karbon cast investasi?
Casting investasi dapat mencapai finishing permukaan RA 3.2-6.3 μm, secara signifikan lebih halus dari casting pasir dan sering dapat diterima tanpa pemesinan lebih lanjut.
Dapat geometri kompleks dan fitur internal dilemparkan?
Ya. Casting investasi memungkinkan Near-Net-Shape Produksi geometri rumit, termasuk undercuts, Detail yang bagus, dan dinding tipis—Keringan menghilangkan kebutuhan akan pengelasan atau perakitan.
