炭素鋼砂鋳造会社

砂鋳造は、頑丈なコンポーネント生産のバックボーンです, 低いツールコストとほぼ無限の幾何学的自由を組み合わせる.

鋳造合金の間, 炭素鋼 (以下のカーボン付き 0.30 wt％) タフネスを提供するために際立っています, 強さ, 小さなポンプハウジングからマルチトンギアボックスケースまでの部品の溶接性.

この包括的なレビューで, プロセスステップを通じて、冶金の根から炭素鋼の砂鋳造を探索します, デザインプラクティス, および品質管理.

2. 炭素鋼の砂鋳造とは何ですか?

で 炭素鋼の砂鋳造, Foundriesは溶融炭素鋼を注ぎます - によって定義されています 0.05–0.30 wt％炭素 - 無帯域または結合された砂から形成された金型.

高等の鋼とは異なります, 炭素鋼はaを提供します 繊細なバランス の 強さ, 靭性, 被削性, そして 溶接性, すべてがキログラムあたり低コストで.

さらに, サンドキャスティングツールの予算は、同じくらい低くなります 米ドル 500 単純なパターンの場合, プロトタイプと1回限りの部分の経済的生産を可能にします, バッチと同様に、数万ユニットに流れます.

3. 冶金の基礎

炭素鋼の冶金学の堅牢な理解は、成功した砂を飼育するすべてのアプリケーションを支えています.

特に, の相互作用 炭素含有量, シリコンレベル, そしてマイナー 合金要素 流動性を決定します, 収縮行動,

およびキャスト微細構造, それぞれが機械的なパフォーマンスと欠陥傾向に影響します.

炭素 & スチール分類

炭素鋼 重量パーセント炭素に基づいて3つの広範なカテゴリに分類される:

• 低炭素鋼 (≤ 0.15 % C): 究極の引張強度を生み出します (UTS) の 350–450 MPa 伸びを超えています 20 %, それらを非常に延性し、溶接可能にします.
• 中炭素鋼 (0.15–0.30 % C): のUTを提供します 450–550 MPa の伸びで 10–15 %, 強さと靭性のバランス.
• 高炭素鋼 (> 0.30 % C): 上記の展示UTを展示します 600 MPa, しかし、彼らのas-cast bretlenessは、砂鋳造で広範囲に使用される制限を制限します.

一般的なキャストグレード ASTM A216 WCBを含めます (0.24–0.27 % C, uts〜 415 MPa), ASTM A27 (0.23–0.29 % C, uts〜 345 MPa), およびDIN GS-42 (0.38–0.45 % C, uts〜 520 MPa).

これらのグレードは、炭素含有量の微妙な変化がどのように異なる強度と延性プロファイルに変換されるかを示しています.

流動性におけるシリコンの役割 & 収縮

シリコン, 通常、存在します 1.8–2.2 %, 二重関数を実行します:

1. 流動性強化: それぞれ 0.5 % SIの増加は、溶融鋼の流動性を改善することができます 12 %, より完全なカビの詰め物と細かい詳細の複製を確保します.
2. 収縮制御: シリコンは、固化中にグラフィット化を促進します, 体積収縮の多孔度を約減少させます 15 % 低Si合金と比較して.

その結果, ファウンドリーは、多くの場合、内部ボイドを最小限に抑え、表面仕上げを改善するために、上位範囲近くのシリコンレベルをターゲットにします.

特殊なプロパティの合金追加

カーボンとシリコンを超えて, マンガン, クロム, そして モリブデン 要求の厳しい環境のためのパフォーマンスを調整します:

• マンガン (0.6–1.0 %): デオキシ酸剤として機能します, 粒サイズを洗練します, そして、最大で引張強度を高めます 20 % 丈夫さを著しく妥協することなく.
• クロム (≤ 0.5 %): 硬化性と耐摩耗性を高めます, 研磨媒体の対象となるコンポーネントで特に価値があります.
• モリブデン (≤ 0.3 %): 高温強度とクリープ抵抗を高めます, 排気マニホールドやスチームトラップボディなどの部分で不可欠にする.

キャスト微細構造

溶融鋼が砂型で冷やすので, それはaに固まります フェライト - ピアライト マトリックス:

• フェライト (柔らかい, 延性のある) 液体のすぐ下の温度で最初に形成されます, タフネスの基礎を提供します.
• 真珠 (ラメラセメンタイト - フェライト) 低温で現れます, 硬さと耐摩耗性を与えます.

典型的なサンドキャスト冷却速度 (1–5°C/s) 降伏a 40〜60のフェライト割合 %, バランスを備えたパーライトで.

厚いセクションで, 冷却が遅くなると、パーライトの内容が増加する可能性があります, 硬度を上げる 15 HB しかし、伸びを減らす 2–3 %.

4. サンドキャスティングプロセスの概要

砂鋳造は、消費可能な砂型を使用して溶融炭素鋼を複雑な形に変換します.

下に, それぞれの主要なステップ、つまりパターンとコアミングを詳しく説明します, 金型構造, 注ぎと固化, データ駆動型のベストプラクティスを強調しながら、クリーニングでシェイクアウトします.

パターンとコアミング

何よりもまず, パターンの精度は、as-cast許容範囲を決定します. Foundriesは通常使用します:

パターン素材:

• CNCマシンアルミニウム 保留 ±0.02 mm 寸法精度.
• 木材パターン (低ボリューム用) 成し遂げる ±0.2 mm.
• 3Dプリント樹脂 パターンは、複雑な形状のリードタイムを排除します.

コア生産:

• グリーンサンドコア 85–90を組み合わせます % シリカ砂, 5–7 % ベントナイト粘土, および2–3 % 水, 次に、4〜6 bar空気圧の下でコンパクトになります.
• ノーベーク樹脂コア フェノールまたはフランバインダーを使用します, のコア強みを提供します 4–6 MPa 上記の透過性 300 ガスm³/m²・min.

正確なパターンとコアミングを通じて, Foundriesは、次元の変動と内部欠陥を最小限に抑えます.

金型構造

カビの組成:

• 90 % シリカ砂, 5–7 % 粘土, そして 2–3 % 緑砂の型のための水.
• 化学的に結合した砂 (例えば, フラン樹脂) 水分を減らします < 0.5 %, に許容度を引き締める CT9 – CT12.

圧縮 & 硬度:

• ターゲット マトリックスの硬度 の 60–70 ha (海岸a) カビの完全性と一貫した収縮を保証します.
• ちゃんとした 透過性 (≥ 300 ガスm³/m²・min) ガスの閉じ込めと多孔性を防ぎます.

金型アセンブリ:

• エンジニアは、コープとドラッグにコアを配置します, 牧師またはコアプリントを使用して、内部のアライメントを維持します ±0.5mm.
• 彼らは別れのコートを塗ります (通常、厚さ0.1〜0.3 mm) パターンのリリースを容易にし、表面仕上げを改善します.

砂の特性と圧縮を制御することにより, サンドキャスティング型は一貫して出会っています ISO CT11 – CT14 能力.

注ぎと固化

型の準備ができています, ファウンドリは続行します:

溶融準備:

• 誘導炉熱炭素鋼 1450–1550°C, 化学を均質化するために5〜10分間保持します.
• ファウンドリーエンジニアは、カーボンとシリコンをターゲットにするために炭素とシリコンを調整します (± 0.02 % C, ± 0.05 % そして).

ゲーティング & ライザーデザイン:

• バランスのとれた ゲートエリア (ゲート: ランナー比〜 1:3) ラミナーの流れを保証します.
• ライザー サイズ 10 % キャスティングボリュームフィードの収縮の, 通常、方向性固化を促進するために最も重いセクションにあります.

冷却速度:

• 薄いセクションはクールです 5–10°C/s, フェライト層とより細かい穀物サイズを好む (～ 15 μm).
• 厚い壁は涼しい 1–3°C/s; 寒気 (例えば, 銅インサート) 局所凝固をまでに加速します 50 %, 縮小気孔率を減らす.

正確な溶融制御と最適化されたゲーティングを組み合わせることにより, ファウンドリは音を達成します, 寸法的に一貫した鋳物.

シェイクアウト, クリーニング, とフェットリング

ついに, 鋳物が型から出てきます:

シェイクアウト:

• 自動振動システムは、バッチあたり5〜10分以内に金属から砂を分離します.

希望 & ショットブラスト:

• 高圧空気またはホイールブラストシステムは、残留砂を除去します, のベース仕上げを達成します RA 6〜12 µm.

フェットリング操作:

• 労働者は粉砕または機械ゲートとライザースタブ, フラッシュをトリムします, 遷移をブレンドします, 通常、削除します 1–3 mm 最終的な寸法公差を満たすための在庫の.

前検査:

• 鋳物は視覚的なチェックと寸法のスポット測定を受けます (± 0.5 重要な機能に関するMM) 完全な検査に移る前に.

体系的なシェイクアウトとクリーニングを通じて, Foundriesは、厳密な品質保証とキャスト後の治療の可能性のために炭素鋼鋳物を準備します.

5. 砂鋳造用のデザイン

効果的なキャストデザインが説明されています:

• ドラフト角度 (1–3°): パターンの損傷を防ぎます; 角度が緊密なツールの摩耗を増やします.
• 機械加工ストック (1–3 mm): 最終的な機能が内部に収まるようにします CT11 – CT12 やり直しなし.
• 収縮手当 (1.0–1.3 mm/100 mm): 凝固縮小を補償します.
• 壁の厚さの均一 (±10 mm): ホットスポットや内部ストレスを避けます.
• 切り身 & 半径 (> 1 mm): ストレス集中を削減し、金属の流れを合理化します.
• ゲーティング/ライザー配置: ライザーを厚いセクションに合わせて促進します 方向凝固, シュリンクの多孔度を減らす 30 %.

6. プロセス機能 & 寸法制御

寸法を制御し、炭素鋼の砂の鋳造における再現性の耐性を達成することは、foundry Excellenceの課題とベンチマークの両方の依然として依然として存在します.

砂鋳造の耐性グレード

寸法耐性とは、鋳造コンポーネントの物理的次元の変動の許容限界を指します.

砂の鋳造, 許容範囲は、最も一般的に分類されます ISO 8062-3 標準, 定義します casting耐性グレード (CT) から CT1 (最も正確です) に CT16 (最も正確ではありません).

炭素鋼の砂鋳物用, 達成可能な耐性グレードは通常、中に収まります:

キャストプロセス	ISO許容グレード	線形寸法耐性範囲 (mm)
緑の砂	CT13 -CT4	±2.0 - ±3.5 mm (のために 100 MM寸法)
焼き砂	CT11 - CT13	±1.0 - ±2.5 mm
シェル型	CT8 - CT10	±0.6 - ±1.5 mm

寸法精度に影響する重要な要因

1. 砂の特徴

• 粒の細かさ: 細かい穀物は細部の繁殖と表面仕上げを強化しますが、透過性を低下させ、カビの整合性に影響を与える可能性があります.
• 水分 & バインダーコンテンツ: 不適切な砂混合比, 寸法の矛盾につながります.

2. カビの圧縮

• 均一な圧縮により、一貫した空洞寸法が保証されます. 不十分な突進または振動は、局所的な壁の崩壊または変動を引き起こす可能性があります.

3. パターンの精度

• パターンウェア, 熱歪み, または手動彫刻はエラーを導入できます. CNCミルドまたは3Dプリントされたパターンは、再現性を改善します.

4. 熱収縮

• 通常、炭素鋼は契約します 1.0% に 2.5% 凝固と冷却中, 構成とジオメトリに依存します.
• 複雑なジオメトリには、差別的な収縮手当が必要になる場合があります.

5. セクションの厚さ

• 薄壁の領域はより速く涼しく、より均一に収縮します.
• 厚いセクションは、中心線の収縮を示す場合があります, ホットスポット, または、適切に上昇したり冷やされていない場合は反ります.

寸法制御を改善するための手法

キャストの精度を高め、マシニング後の要件を削減するため, モダンファウンドリはいくつかの戦略を採用しています:

• リジッドモールディングシステムの使用: 化学的に結合した砂型は、伝統的な緑の砂よりも優れた寸法の安定性を示します.
• カビの予熱: 注ぐ前にカビを加熱すると、温度の微分と反りが減少します.
• 冷やして配置: 戦略的に配置された金属寒さは、不均一な収縮を減らすためにホットスポットで冷却を加速します.
• シミュレーションソフトウェア: 固化モデリングと熱シミュレーションは、設計の収縮と歪みを予測し、補償するのに役立ちます.

表面仕上げの期待

サンドキャスト炭素鋼の表面粗さは、一般にで測定されます ラ (ミクロン):

成形プロセス	典型的な表面粗さ (ラ)
緑の砂	12 – 25 μm
焼き砂	6 – 12 μm
シェルモールディング	3 – 6 μm

7. 品質保証 & テスト

機械試験

Foundriesあたりの機械的パフォーマンスを検証します:

• ASTM E8: 引張強度と伸長.
• ASTM E23: Charpy V-Notch Impact Toughness.
• ロックウェル硬度 (HRC 20–30): 表面の硬度を測定します.

非破壊的評価

使用します:

• X線撮影: 内部多孔性≥を検出します 2 mm.
• 超音波検査: 体積欠陥≥を見つけます 1 mm.
• 磁粉検査: 表面亀裂≥を明らかにします 0.5 mm.

統計的プロセス制御

追跡することによって CP そして CPK, ファウンドリは確実にします CPK≥ 1.33 重要な寸法の場合.

最初の商品検査 (ファイ) 初期鋳造が完全生産が実行される前にDCTG要件を満たしていることを確認します.

8. 鋳造後の処理

初期鋳造プロセスでは、炭素鋼成分の形状と一般的な特性を定義しますが,

キャスティング後の治療は、機械的パフォーマンスを向上させる上で重要な役割を果たします, 寸法精度, 表面の品質, 長期的な耐久性.

これらの二次操作は単なる改良ではありません。これらは、生の鋳物を過酷なサービス条件に耐えることができる高性能産業コンポーネントに変換する不可欠な手順です.

熱処理

炭素鋼の鋳物はしばしば一連の一連を受けます 熱処理 微細構造を調整し、機械的特性を改善します.

治療の選択は、アプリケーション要件に依存します, 望ましい硬度, 延性, および内部応力状態.

正規化

• プロセス: 〜870〜950°Cまでの加熱, その後空冷.
• 目的: 穀物構造を改良します, 内部ストレスを和らげます, 機械性を向上させます.
• 効果: 強度と靭性が改善された均一なフェライトピアライトマトリックスを促進する.

焼き入れと焼き戻し

• プロセス: 急速冷却 (通常、油または水で) オーステナイト温度から (〜840–900°C), 続いて、〜500〜650°Cに再加熱します.
• 目的: 脆性を制御しながら、硬度と引張強度を高めます.
• 典型的なアプリケーション: 耐摩耗性のコンポーネントと衝撃の対象となる構造部品.

アニーリング

• プロセス: 〜800〜850°Cの遅い冷却.
• 目的: 機械加工を容易にするために材料を柔らかくし、寸法の安定性を向上させます.
• 効果: 硬度と強度が低下した粗いフェライト構造を生成する.

ストレス緩和

• 温度範囲: 540–650°C.
• 目的: 微細構造を大幅に変えることなく、不均一な固化または機械加工から残留応力を減らす.

データポイント: ASTM A216 WCBキャスト, 一般的な低炭素鋼グレード, 通常、正規化と焼き戻し後に485〜655 MPaの引張強度に達する.

表面強化方法

摩耗にさらされる環境では、表面の品質が重要です, 腐食, または摩擦. キャスティング後の表面処理は、美学を改善するだけでなく、成分の寿命を大幅に拡大する.

爆破を撃ち、ピーニングを撃ちました

• 目的: 残留砂を取り除きます, 規模, および酸化物; 圧縮表面応力を誘発することにより、疲労寿命を改善します.
• 表面粗さ: 6〜12 µm RAに縮小, メディアと強度に応じて.

コーティングと メッキ

• 亜鉛コーティング (亜鉛メッキ): 耐食性の向上, 特に屋外または海洋使用のため.
• リン酸塩および黒い酸化物コーティング: 潤滑と最小限の錆の保護を提供します.
• クロムまたはニッケルメッキ: 表面の硬度または耐薬品性の強化のために特殊な用途で使用.

絵画 そして 粉体塗装

• 非批判的な表面に共通, 耐食性と視覚的魅力の両方を提供します.
• 通常、機械加工後に適用されて、寸法許容値を維持します.

鋳造炭素鋼のCNC加工

キャスティングスキンのため, 微細構造不均一性, 潜在的な残留応力, キャスト炭素鋼には慎重に選択される必要があります CNC加工 耐性を維持し、ツールの摩耗を避けるための戦略.

機械加工に関する考慮事項:

• ツーリング: 耐摩耗性を改善するための炭化物またはコーティングされたツールの使用.
• フィードと速度: 切断速度が低い (60–120 m/i) おしゃべりと熱生成を減らすための適度なフィード.
• クーラントの使用: 熱制御とチップの避難には乳化した切断液が推奨されます.
• 手当: 通常、仕上げの機械加工のために1〜3 mmの機械加工ストックが鋳造面に残されています.

9. 主要な産業用アプリケーション

油 & ガス産業

• バルブボディ
• ポンプハウジング
• フランジとフィッティング

重機の製造

• ギアボックスハウジング
• リンクとアイドラーを追跡します
• カウンターウェイト

インフラ開発

• マンホールはカバーとフレームをカバーします
• 鉄道コンポーネント
• 水および下水システム部品

自動車と輸送

• エンジンコンポーネント
• シャーシおよびサスペンション部品
• トラックとトレーラーの部品

発電

• タービンケース
• 圧力容器
• 熱交換器成分

海洋 造船と

• プロペラシャフトとベアリング
• デッキ機械コンポーネント
• ハルフィッティング

再生可能エネルギー

• 風力タービンハブとフレーム
• 水力発電タービンコンポーネント
• 太陽マウント構造

10. 一般的な炭素鋼鋳造グレード (グローバルな概要)

11. これの砂鋳造能力

精密メタルキャスティングの信頼できる名前として, Deze Foundry 炭素鋼の砂鋳造業界に数十年の経験と革新をもたらします.

高度な施設の組み合わせ, 堅牢なエンジニアリングプラクティス, 厳密な品質保証,

これ オイル全体でグローバルクライアントを要求するための戦略的パートナーとしての地位を確立しました & ガス, 交通機関, エネルギー, 重機セクター.

ファウンドリーインフラストラクチャ & テクノロジー

これ 設計された完全に統合された砂鋳造ラインを動作します 中から大規模な鋳物 からの範囲 2 kg to of 5,000 kg. 私たちの施設機能:

• 自動モールディングライン 高い再現性と一貫した寸法精度のため
• 柔軟な金型タイプ: 緑の砂, furan no-bake, および樹脂結合システム
• 3Dプリントパターン 迅速なプロトタイピングと複雑なジオメトリのためのCNCマシンツール
• オンサイトの融解能力 炭素と低合金の両方の鋼の両方をサポートする電動アークと誘導炉付き

提供される炭素鋼のグレード

幅広い炭素鋼のグレードを生産しています, 構造と摩耗の両方のアプリケーションの両方に合わせて調整されています, 含む:

• ASTM A216 WCB - 圧力保持コンポーネント, 汎用炭素鋼
• ASTM A27グレード 60-30 / 70-36 - 一般的な産業用途, 低から中程度の強度
• ASTM A148 105-85 - 摩耗および疲労抵抗のための高強度鋳造
• カスタマイズされたグレード 合金要素を使用 (Cr, モー, ん, で) クライアントの仕様を満たすため

すべての溶融組成物は使用して検証されます 分光分析 一貫性のために厳しい許容範囲内に制御されます.

寸法精度 & プロセス制御

これ 間に耐性グレードにキャストします CT10 -CT13, の達成可能な表面仕上げ付き RA 6〜12 µm, 金型プロセスと部分的な複雑さに応じて.

寸法精度は介して強化されます:

• 制御されたカビの圧縮と水分調節
• 使用したプロセスシミュレーション マグソフト® そして Procast ゲーティング用, ライザー, 凝固最適化
• インプロセスの監視と 統計的プロセス制御 (SPC) 鋳造のバリエーションを最小限に抑えるため

ミッションクリティカルコンポーネント用, CTスキャン そして CMM検査 幾何学的な適合性と内部完全性を検証します.

キャスティング後のサービス

すぐに組み立てできるコンポーネントを配信します, これ 仕上げおよび後処理サービスの包括的なスイートを提供しています:

• 社内で熱処理: 正規化, アニーリング, 焼き入れ, そしてテンパリング
• 緊密な許容範囲への機械加工 CNCがターンします, フライス加工, そして掘削
• 表面保護: ショットブラスト, 絵画, 亜鉛メッキ, およびカスタムコーティング
• 非破壊検査 (NDT): 超音波, レントゲン写真, および磁気粒子検査

12. 結論

炭素鋼の砂鋳造は、頑丈な砂利の価値をもたらします, 大量コンポーネント.

健全な冶金実践を統合することにより, 堅牢なプロセス制御, 設計対象性, そして厳格なQa, メーカーは、競争力のあるコストで厳しい機能的需要を満たす耐久性のある部品を生産できます.

これ 高品質が必要な場合は、製造ニーズに最適です 炭素鋼の砂鋳造サービス.

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