Azienda di fusione di sabbia in acciaio al carbonio

Il casting di sabbia è la spina dorsale della produzione di componenti pesanti, Combinando a basso costo degli utensili con libertà geometrica quasi illimitata.

Tra le leghe cast, acciaio al carbonio (con carbonio sotto 0.30 WT%) Si distingue per fornire resistenza, forza, e saldabilità in parti che vanno da piccoli alloggiamenti di pompaggio a custodie a più tonnellate.

In questa revisione completa, Esploriamo la fusione di sabbia in acciaio al carbonio dalle sue radici metallurgiche attraverso le fasi di processo, Pratiche di progettazione, e controlli di qualità.

2. Cos'è la fusione di sabbia d'acciaio al carbonio?

In fusione di sabbia in acciaio al carbonio, I fonderie versano acciaio al carbonio fuso, definito da 0.05–0,30 in peso di carbonio—N in stampi formati da sabbia non rivestita o incollata.

A differenza degli acciai in lega più alti, Carbon Steel offre un equilibrio delicato Di forza, tenacità, lavorabilità, E saldabilità, tutto a un costo inferiore per chilogrammo.

Inoltre, I budget per utensili a portata di sabbia iniziano bassi come Dollaro statunitense 500 per modelli semplici, Abilitare la produzione economica di prototipi e parti uniche, così come batch si imbatte in decine di migliaia di unità.

3. Fondamenti metallurgici

Una solida comprensione della metallurgia dell'acciaio di carbonio è alla base di ogni applicazione di fascia di sabbia di successo.

In particolare, l'interazione di contenuto di carbonio, livelli di silicio, e minore elementi legati detta fluidità, Comportamento di restringimento,

e la microstruttura as-cast, ognuno dei quali influenza le prestazioni meccaniche e la propensione al difetto.

Carbonio & Classificazione in acciaio

Acciadi di carbonio rientrare in tre grandi categorie in base al loro carbonio per percentuale di peso:

• Acciai a basso contenuto di carbonio (≤ 0.15 % C): Cedere i massimi resistenze di trazione (UTS) Di 350–450 MPA e allungamenti che superano 20 %, rendendoli altamente duttili e saldabili.
• Acciai a media carbonio (0.15–0.30 % C): Offrire uts di 450–550 MPA con allungamenti di 10–15 %, Bilanciamento della forza e della tenacità.
• Acciai ad alto contenuto di carbonio (> 0.30 % C): Mostra uts sopra 600 MPa, Ma la loro fragilità as-cast limita l'uso diffuso nel casting di sabbia.

Gradi di cast comuni includere ASTM A216 WCB (0.24–0.27 % C, Uts ~ 415 MPa), ASTM A27 (0.23–0.29 % C, Uts ~ 345 MPa), e Din GS-42 (0.38–0.45 % C, Uts ~ 520 MPa).

Questi gradi illustrano come i sottili spostamenti del contenuto di carbonio si traducono in distinti profili di resistenza e duttilità.

Il ruolo di Silicon nella fluidità & Restringimento

Silicio, in genere presente a 1.8–2.2 %, svolge una doppia funzione:

1. Miglioramento della fluidità: Ogni 0.5 % L'aumento di SI può migliorare la fluidità dell'acciaio fuso 12 %, Garantire un ripieno più completo dello stampo e una riproduzione di dettagli più fini.
2. Controllo del restringimento: Il silicio promuove la grafitizzazione durante la solidificazione, riducendo la porosità del restringimento volumetrico di approssimativamente 15 % Rispetto alle leghe a bassa Si.

Di conseguenza, I fonderie spesso mirano ai livelli di silicio vicino alla gamma superiore per ridurre al minimo i vuoti interni e migliorare la finitura superficiale.

Aggiunte in lega per proprietà specializzate

Oltre il carbonio e il silicio, manganese, cromo, E molibdeno Performance personalizzate per ambienti impegnativi:

• Manganese (0.6–1.0 %): Funge da deossidante, Refinina le dimensioni del grano, e aumenta la resistenza alla trazione fino a 20 % senza compromettere gravemente la tenacità.
• Cromo (≤ 0.5 %): Aumenta la intensità e la resistenza all'usura, particolarmente prezioso nei componenti soggetti a media abrasivi.
• Molibdeno (≤ 0.3 %): Eleva la resistenza ad alta temperatura e la resistenza al creep, rendendolo indispensabile in parti come collettori di scarico e corpi a vapore.

Microstruttura as-cast

Mentre l'acciaio fuso si raffredda in uno stampo di sabbia, Si solidifica in a Ferrite -Pearlite matrice:

• Ferrite (morbido, duttile) si forma prima a temperature appena sotto il liquidus, Fornire le basi per la tenacità.
• Pearlite (Cementite lamellare -ferrite) emerge a temperature più basse, impartire durezza e resistenza all'usura.

Tassi tipici di raffreddamento a gusto di sabbia (1–5 ° C/s) resa a frazione di ferrite di 40–60 %, con la perle che comprende l'equilibrio.

In sezioni più spesse, Il raffreddamento più lento può aumentare il contenuto di perle, sollevare durezza fino a 15 HB Ma riducendo l'allungamento da parte di 2–3 %.

4. Panoramica del processo di cast di sabbia

La fusione di sabbia trasforma acciaio al carbonio fuso in forme complesse utilizzando stampi sabbiato saggibili.

Sotto, Descriviamo in dettaglio ogni passo importante: il pattern e la coremaking, costruzione di muffe, versare e solidificazione, e agitarsi con la pulizia, evidenziando le migliori pratiche basate sui dati.

Pattern e coremaking

Prima di tutto, L'accuratezza del pattern determina tolleranze cast. I fonderie in genere usano:

Materiali a pattern:

• Alluminio Cachined CNC tiene ± 0,02 mm precisione dimensionale.
• Motivi di legno (per volumi bassi) raggiungere ± 0,2 mm.
• 3Resina stampata a D. I modelli eliminano i tempi di cavo su forme complesse.

Produzione di base:

• Nuclei di sabbia verde Combina 85–90 % sabbia di silice, 5–7 % argilla bentonite, e 2–3 % acqua, quindi compatto sotto 4-6 barre pressione dell'aria.
• Nuclei di resina senza costi Usa leganti fenolici o furana, offrire punti di forza di base di 4–6 MPA con permeabilità sopra 300 Gas m³/m² · min.

Attraverso pattern e coremaking precisi, I fonderie minimizzano la variazione dimensionale e i difetti interni.

Costruzione di muffe

Composizione della muffa:

• 90 % sabbia di silice, 5–7 % argilla, E 2–3 % Acqua per stampi di sabbia verde.
• Sabbie legate chimicamente (per esempio., Resina furana) ridurre l'umidità a < 0.5 %, Stringere le tolleranze a CT9 - Ct12.

Compattazione & Durezza:

• Bersaglio durezza matrice Di 60–70 ha (Shore a) Garantisce l'integrità della muffa e il restringimento costante.
• Corretto permeabilità (≥ 300 Gas m³/m² · min) impedisce l'intrappolamento del gas e la porosità.

Gruppo stampo:

• Gli ingegneri mettono i nuclei nella parte e trascina, Utilizzo di cappelle o stampe di base per mantenere l'allineamento all'interno ±0,5 mm.
• Applicano cappotti di separazione (In genere 0,1-0,3 mm di spessore) Per facilitare il rilascio del modello e migliorare la finitura superficiale.

Controllando le proprietà di sabbia e la compattazione, Gli stampi a sabbia si incontrano costantemente ISO CT11 - Ct14 capacità.

Versare e solidificazione

Con stampi pronti, I fonderie procedono:

Preparazione di fusione:

• Forni di induzione Acciaio al carbonio calmo a 1450–1550 ° C., Tenere per 5-10 minuti per omogeneizzare la chimica.
• Gli ingegneri della fonderia Deslag e regolano il carbonio e il silicio alla composizione target (± 0.02 % C, ± 0.05 % E).

Gating & Progettazione del riser:

• Un ben bilanciato area del cancello (cancello: Rapporto runner ~ 1:3) Garantisce il flusso laminare.
• Riser dimensionato a 10 % di restringimento del volume del volume di lancio, Di solito situato nella sezione più pesante per promuovere la solidificazione direzionale.

Velocità di raffreddamento:

• Sezioni sottili raffreddare 5–10 ° C/s, favorire la formazione di ferrite e le dimensioni di grano più fini (~ 15 µm).
• Pareti spesse fresche a 1–3 ° C/s; brividi (per esempio., Inserti di rame) accelerare la solidificazione locale di fino a 50 %, Ridurre la porosità del restringimento.

Combinando un controllo di fusione preciso con gate ottimizzato, I fonderie ottengono il suono, getti dimensionalmente coerenti.

Shake-out, Pulizia, e fetting

Finalmente, i getti emergono dallo stampo:

Shake-out:

• I sistemi vibratori automatizzati separano la sabbia dal metallo entro 5-10 minuti per batch.

Desando & Granigliatura:

• Sistemi di aria ad alta pressione o azzurro rimuovere la sabbia residua, raggiungere una finitura di base di RA 6–12 µm.

Fare operazioni:

• I lavoratori macinino o gate macchina e mozziconi di riser, Trim Flash, e mescolare le transizioni, in genere rimuovendo 1–3 mm di stock per soddisfare le tolleranze dimensionali finali.

Pre-ispezione:

• I getti subiscono controlli visivi e misure spot dimensionali (± 0.5 mm su caratteristiche critiche) Prima di passare all'ispezione completa.

Attraverso lo shaw-out e la pulizia sistematici, I fonderie preparano getti in acciaio al carbonio per una rigorosa garanzia di qualità e possibili trattamenti post-cast.

5. Design per la fusione di sabbia

Disegni di cast efficaci contabili:

• Angoli di tiraggio (1–3 °): Prevenire danni al modello; Angoli più stretti Aumenta l'usura degli strumenti.
• Stock di lavorazione (1–3 mm): Garantisce che le funzionalità finali rientrassero CT11 - Ct12 senza rielaborare.
• Indennità di contrazione (1.0–1,3 mm/100 mm): Compensa la riduzione della solidificazione.
• Spessore della parete uniforme (± 10 mm): Evita i punti caldi e le sollecitazioni interne.
• Filetti & Raggi (> 1 mm): Ridurre le concentrazioni di stress e semplificare il flusso metallico.
• Posizionamento di gating/riser: Allinea i riser con sezioni spesse per promuovere solidificazione direzionale, Ridurre la porosità del restringimento 30 %.

6. Capacità di processo & Controllo dimensionale

Controllare le dimensioni e ottenere tolleranze ripetibili nella fusione di sabbia in acciaio al carbonio rimane sia una sfida che un punto di riferimento dell'eccellenza della fonderia.

Gradi di tolleranza nella fusione di sabbia

La tolleranza dimensionale si riferisce ai limiti consentiti della variazione in una dimensione fisica di una componente di cast.

Nel casting di sabbia, Le tolleranze sono più comunemente classificate sotto il ISO 8062-3 standard, che definisce Gradi di tolleranza al casting (CT) da CT1 (più preciso) A CT16 (meno preciso).

Per getti di sabbia in acciaio al carbonio, I voti di tolleranza realizzabili in genere rientrano all'interno:

Processo di fusione	Grado di tolleranza ISO	Gamma di tolleranza dimensionale lineare (mm)
Sabbia verde	CT13 - CT4	± 2,0 - ± 3,5 mm (per 100 MM Dimensione)
Sabbia no-coke	CT11 - CT13	± 1,0 - ± 2,5 mm
Stampo a conchiglia	CT8 - CT10	± 0,6 - ± 1,5 mm

Fattori chiave che influenzano la precisione dimensionale

1. Caratteristiche di sabbia

• Finezza di grano: I grani più fini migliorano la riproduzione dei dettagli e la finitura superficiale ma riducono la permeabilità e può influire sull'integrità dello stampo.
• Umidità & Contenuto di legante: Rapporti di miscela di sabbia impropri causano distorsioni dello stampo o difetti correlati al gas, portando a incoerenze dimensionali.

2. Compattazione della muffa

• La compattazione uniforme garantisce dimensioni della cavità coerenti. Le fucili o le vibrazioni inadeguate possono causare un collasso o una variazione localizzati.

3. Precisione del pattern

• Usura del motivo, distorsione termica, o intaglio manuale può introdurre errori. I modelli stampati a CNC o stampati in 3D migliorano la riproducibilità.

4. Restringimento termico

• L'acciaio al carbonio in genere si contrae da 1.0% A 2.5% Durante la solidificazione e il raffreddamento, A seconda della composizione e della geometria.
• Le geometrie complesse possono richiedere indennità di restringimento differenziale.

5. Spessore della sezione

• Le aree a parete sottile si raffreddano più velocemente e si contraggono in modo più uniforme.
• Sezioni spesse possono esibire il restringimento della linea centrale, punti caldi, o deformare se non correttamente risersso o freddo.

Tecniche per un miglioramento del controllo dimensionale

Per migliorare la precisione della fusione e ridurre i requisiti di post-lavorazione, I fonderie moderne impiegano diverse strategie:

• Uso di sistemi di stampaggio rigidi: Gli stampi di sabbia incollati chimicamente presentano una migliore stabilità dimensionale rispetto alla tradizionale sabbia verde.
• Muffa preriscaldamento: Il riscaldamento degli stampi prima di versare riduce i differenziali di temperatura e la deformazione.
• Posizionamento freddo: I brividi di metallo posizionati strategicamente accelerano il raffreddamento nei punti caldi per ridurre la contrazione irregolare.
• Software di simulazione: La modellazione di solidificazione e la simulazione termica aiutano a prevedere e compensare il restringimento e la distorsione nel design.

Aspettative di finitura superficiale

La rugosità superficiale in acciaio al carbonio a banco di sabbia viene generalmente misurata in Ra (micron):

Processo di modanatura	Rugosità superficiale tipica (Ra)
Sabbia verde	12 – 25 µm
Sabbia no-coke	6 – 12 µm
Stampaggio a conchiglia	3 – 6 µm

7. Garanzia di qualità & Test

Prove meccaniche

I fonderie convalidano le prestazioni meccaniche per:

• ASTM E8: Forza di trazione e allungamento.
• ASTM E23: Duozza dell'impatto a V-netch Charpy.
• Durezza Rockwell (HRC 20–30): Misura la durezza superficiale.

Valutazione non distruttiva

Usiamo:

• Radiografia: Rileva la porosità interna ≥ 2 mm.
• Test ad ultrasuoni: Individua i difetti volumetrici ≥ 1 mm.
• Ispezione delle particelle magnetiche: Rivela crepe superficiali ≥ 0.5 mm.

Controllo statistico del processo

Mediante tracciamento Cp E CPK, I fonderie assicurano CPK ≥ 1.33 per dimensioni critiche.

Ispezione del primo articolo (Fai) conferma che le getti iniziali soddisfano i requisiti DCTG prima delle corse di produzione completa.

8. Trattamenti Post Getto

Mentre il processo di fusione iniziale definisce la forma e le proprietà generali dei componenti in acciaio al carbonio,

I trattamenti post-casting svolgono un ruolo fondamentale nel migliorare le prestazioni meccaniche, precisione dimensionale, Qualità della superficie, e durata a lungo termine.

Queste operazioni secondarie non sono semplicemente perfezionamenti: sono passi essenziali che trasformano i getti grezzi in componenti industriali ad alte prestazioni in grado di resistere a condizioni di servizio difficili.

Trattamenti termici

Le getti d'acciaio al carbonio spesso subiscono una serie di trattamenti termici Per personalizzare la loro microstruttura e migliorare le proprietà meccaniche.

La scelta del trattamento dipende dai requisiti dell'applicazione, Durezza desiderata, duttilità, e stato di stress interno.

Normalizzazione

• Processo: Riscaldamento a ~ 870–950 ° C, seguito dal raffreddamento ad aria.
• Scopo: Raffina la struttura del grano, Allevia le sollecitazioni interne, e migliora la lavorabilità.
• Effetto: Promuove una matrice uniforme di ferrite-pearlite con forza e resistenza migliorate.

Tempra e rinvenimento

• Processo: Raffreddamento rapido (tipicamente in olio o acqua) Dalla temperatura austenitizzante (~ 840–900 ° C.), seguito dal riscaldamento a ~ 500–650 ° C.
• Scopo: Aumenta la durezza e la resistenza alla trazione controllando la fragilità.
• Applicazione tipica: Componenti resistenti all'usura e parti strutturali sottoposte a impatto.

Ricottura

• Processo: Raffreddamento lento da ~ 800–850 ° C.
• Scopo: Ammorbidisce il materiale per la lavorazione più facile e migliora la stabilità dimensionale.
• Effetto: Produce una struttura ferritica grossolana con durezza e forza ridotte.

Sviluppo dello stress

• Intervallo di temperatura: 540–650 ° C..
• Scopo: Riduce le sollecitazioni residue dalla solidificazione irregolare o dalla lavorazione senza modificare significativamente la microstruttura.

Punto dati: ASTM A216 WCB Castings, un comune grado in acciaio a bassa carbonio, in genere raggiungi le resistenza alla trazione di 485-655 MPa dopo la normalizzazione e il temperamento.

Metodi di miglioramento della superficie

La qualità della superficie è cruciale in ambienti esposti all'usura, corrosione, o attrito. I trattamenti di superficie post-casting non solo migliorano l'estetica, ma estendono anche significativamente la vita dei componenti.

Scatto di esplosione e pettinatura

• Scopo: Rimuove la sabbia residua, scala, e ossidi; Migliora la vita a fatica inducendo lo stress della superficie compressiva.
• Rugosità superficiale: Ridotto a 6-12 µm RA, A seconda dei media e dell'intensità.

Rivestimenti e Placcatura

• Rivestimento in zinco (Galvanizzazione): Migliora la resistenza alla corrosione, soprattutto per uso esterno o marino.
• Rivestimenti di fosfato e ossido nero: Fornire lubrificazione e protezione minima della ruggine.
• Cromo o nichel: Utilizzato in applicazioni specializzate per una maggiore durezza superficiale o resistenza chimica.

Pittura E Verniciatura a polvere

• Comune per le superfici non critiche, fornendo sia la resistenza alla corrosione che il fascino visivo.
• Tipicamente applicato dopo la lavorazione per preservare le tolleranze dimensionali.

MACCHINAZIONE CNC di acciaio al carbonio fuso

A causa della pelle di fusione, Eterogeneità microstrutturale, e potenziali stress residui, l'acciaio a carbonio richiesto richiede accuratamente selezionati Lavorazione CNC Strategie per mantenere la tolleranza ed evitare l'usura degli utensili.

Considerazioni di lavorazione:

• Utensileria: Uso di utensili in carburo o rivestiti per una migliore resistenza all'usura.
• Nutri e velocità: Velocità di taglio più basse (60–120 m/i) e mangimi moderati per ridurre le chiacchiere e la generazione di calore.
• Refreverante Uso: I fluidi di taglio emulsionati sono raccomandati per il controllo termico e l'evacuazione del chip.
• Indennità: Tipicamente 1–3 mm di stock di lavorazione viene lasciato sulle superfici del cast per la lavorazione della finitura.

9. Applicazioni industriali chiave

Olio & Industria del gas

• Corpi valvole
• Alloggiamenti della pompa
• Flange e raccordi

Produzione di attrezzature pesanti

• Alloggi per il cambio
• Tieni traccia dei collegamenti e dei meschini
• Contrappesi

Sviluppo delle infrastrutture

• Tombini e cornici
• Componenti ferroviari
• Parti del sistema idrico e delle acque reflue

Automotive e trasporti

• Componenti del motore
• Parti del telaio e delle sospensioni
• Parti di camion e rimorchi

Generazione di energia

• Involucri di turbine
• Vasi a pressione
• Componenti dello scambiatore di calore

Marino e costruzione navale

• Alberi e cuscinetti dell'elica
• Componenti macchinari del ponte
• Raccordi dello scafo

Energia rinnovabile

• Hub e cornici a turbina eolica
• Componenti della turbina idroelettrica
• Strutture di montaggio solare

10. Comune gradi di fusione in acciaio al carbonio (Panoramica globale)

11. QUESTOLe capacità di fusione di sabbia

Come nome di fiducia in Precision Metalcasting, Deze Foundry Porta decenni di esperienza e innovazione nel settore della fusione di sabbia in acciaio al carbonio.

Combinando strutture avanzate, pratiche di ingegneria robuste, e rigorosa garanzia di qualità,

QUESTO si è affermato come partner strategico per chiedere clienti globali in tutto il petrolio & gas, trasporto, energia, e settori delle attrezzature pesanti.

Infrastruttura di fonderia & Tecnologia

QUESTO gestisce linee di fusione di sabbia completamente integrate progettate per getti da medio a su larga scala che vanno da 2 da kg a over 5,000 kg. La nostra funzione di strutture:

• Linee di stampaggio automatizzate per alta ripetibilità e accuratezza dimensionale coerente
• Tipi di stampo flessibili: sabbia verde, furana no-bake, e sistemi legati alla resina
• 3Modelli stampati a D. e strumenti machinati al CNC per prototipazione rapida e geometrie complesse
• Capacità di fusione in loco con arco elettrico e forni a induzione che supportano sia il carbonio che gli acciai a bassa lega

I voti in acciaio al carbonio offerti

Produciamo una vasta gamma di voti in acciaio al carbonio, Su misura per applicazioni sia strutturali che usurate, compreso:

• ASTM A216 WCB -Componenti di pressione, acciaio al carbonio per uso generale
• Grado ASTM A27 60-30 / 70-36 - Uso industriale generale, resistenza da bassa a media
• ASTM A148 105-85 -Casting ad alta resistenza per resistenza all'usura e alla fatica
• Gradi personalizzati con elementi in lega (Cr, Mo, Mn, In) Per soddisfare le specifiche del cliente

Tutte le composizioni di fusione vengono verificate usando Analisi spettrometrica e controllato a tolleranze strette per coerenza.

Precisione dimensionale & Controllo del processo

QUESTO lancia i voti di tolleranza tra CT10 - CT13, con finiture superficiali realizzabili di RA 6–12 µm, A seconda del processo di muffa e della complessità in parte.

La precisione dimensionale è migliorata attraverso:

• Compattazione controllata dello stampo e regolazione dell'umidità
• Simulazioni di processo utilizzando Magmasoft® E Procast per il gate, riser, e ottimizzazione della solidificazione
• Monitoraggio del processo e Controllo statistico del processo (SPC) Per ridurre al minimo la variazione di fusione

Per componenti mission-critical, Scansione TC E Ispezione CMM Convalida la conformità geometrica e l'integrità interna.

Servizi di post-casting

Per fornire componenti pronti per l'assemblaggio, QUESTO offre una suite completa di servizi di finitura e post-elaborazione:

• Trattamento termico interno: normalizzare, ricottura, tempra, e tempera
• Macchinatura a tolleranze strette con la rotazione del CNC, fresatura, e perforazione
• Protezione della superficie: Scatto, pittura, zincatura, e rivestimenti personalizzati
• Prove non distruttive (NDT): ultrasonico, radiografico, e ispezione di particelle magnetiche

12. Conclusione

La fusione di sabbia in acciaio al carbonio offre un valore senza eguali per il carico pesante, componenti di grandi volumi.

Integrando pratiche metallurgiche del suono, Controlli di processo robusti, design-for-castabilità, e QA rigoroso, I produttori possono produrre parti durevoli che soddisfano stretti richieste funzionali a costi competitivi.

QUESTO è la scelta perfetta per le tue esigenze di produzione se hai bisogno di alta qualità Servizi di fusione di sabbia in acciaio al carbonio.

Contattaci oggi!