Kas yra WCB anglies plieno liejiniai?

1. Įvadas

Pramonėse, kur stiprybė, patikimumas, ir ekonomiškumas susikerta – pavyzdžiui, nafta & dujos, naftos chemija, energijos generavimas, ir vandens infrastruktūra – WCB anglinio plieno liejiniai išsiskiria kaip pasirinkta medžiaga.

WCB, kuris reiškia Suvirinamas B klasės anglinis plienas, yra universalus ir plačiai naudojamas lietinio plieno lydinys, ypač tinka gaminti vožtuvai, Siurbliai, flanšai, ir slėgio turintys komponentai.

Apibrėžiamas ASTM A216/A216M, WCB siūlo balansą Mechaninis stiprumas, suvirinamumas, ir šiluminis atsparumas.

Skirtingai nuo medžiagų, kurios kietėjimo metu patiria eutektinių transformacijų, WCB išlaiko nuspėjamą ir vienalytę struktūrą, raktas į nuoseklų veikimą svarbiose programose.

Šiame straipsnyje pateikiama WCB anglinio plieno liejinio 360° analizė,

tyrinėdamas jos materialinius pagrindus, metalurginės savybės, gamybos metodai, Mechaninės savybės, Pramoninės programos, ir palyginimai su alternatyviomis medžiagomis.

2. Kas yra WCB?

WCB, santrumpa Suvirinamas B klasės liejinys Anglies plienas, reiškia plačiai naudojamą plieno rūšį, kur anglis yra pagrindinis legiravimo elementas.

Ši medžiaga yra slėgio turinčių komponentų, pvz., kertinis akmuo vožtuvai, flanšai, Siurbliai, ir jungiamosios detalės, ypač pramonės šakose, kurioms reikalingas patikimas stiprumas, Tvirtumas, ir gamybos efektyvumą.

Lieto plieno supratimas

WCB priklauso šeimai liejami plienai, kurios yra geležies lydiniai, kurie kietėja nepatiriant eutektinės transformacijos.

Skirtingai nuo ketaus, kuris sudaro eutektinį mišinį ir būna trapus, plienas, įskaitant WCB, yra patobulintas ausmingumas, suvirinamumas, ir atsparumas smūgiams.

Dėl šių savybių WCB yra pageidaujama medžiaga dalims, kurioms buvo taikomos dinaminis mechaninis įtempis, Šiluminis ciklas, ir suvirinimo operacijos.

Medžiagos žymėjimas ir naudojimas

Pavadinimas „WCB“ kilęs iš ASTM A216/A216M, standartinė specifikacija, kuri reguliuoja anglinio plieno liejiniai, skirti slėginiam naudojimui aukštesnėje temperatūroje.

Tarp trijų nurodytų pažymių -WCA (UNS J02502), WCB (UNS J02501),

ir WCC (JAV J02503)-WCB išsiskiria kaip dažniausiai naudojama klasė dėl savo mechaninių savybių ir ekonomiškumo pusiausvyra.

ASTM A216/A216M anglinio plieno rūšys trumpai

3. Metalurgijos pagrindai

Norėdami visiškai suprasti WCB anglinio plieno liejinių veikimą, reikia ištirti metalurginį pagrindą, kuris reguliuoja jų mechaninį elgesį ir paslaugų patikimumą.

Medžiaga Cheminė sudėtis, Mikrostruktūra, ir fazių transformacijos atsakus visi dirba kartu, kad apibrėžtų jo charakteristikas tiek išlietoje, tiek apdorotoje būsenoje.

Cheminė sudėtis

Elementas	Tipiškas diapazonas (wt%)	Funkcija
Anglies (C)	0.25 - 0.30	Padidina stiprumą ir kietumą; per didelis C sumažina suvirinamumą.
Manganas (Mn)	0.60 - 1.00	Pagerina tempimo stiprumą ir karštą apdirbimą.
Silicis (Ir)	0.40 - 0.60	Deoksiduoja plieną ir stiprina feritą.
Fosforas (P)	≤ 0.04	Kontroliuojamas, kad būtų išvengta trapumo.
Sieros (S)	≤ 0.045	Sumažina karščio trūkumą; griežtai kontroliuojamas.
Chromas (Kr), Nikelis (Į), Molibdenas (MO), Vario (Cu)	≤ 0.5 kiekviena	Kai kuriuose variantuose užtikrinamas didesnis atsparumas korozijai ir kietėjimas.

Mikrostruktūra

Išlietos būklės, WCB plienas daugiausia susideda iš a ferito-perlito matrica, kuri siūlo gerą kompromisą tarp jėgos, ausmingumas, ir apdirbamumą.

• Feritas prisideda prie lankstumo ir tvirtumo.
• Perlitas, lamelinis ferito ir cementito mišinys, padidina stiprumą ir atsparumą dilimui.

The aušinimo greitis kietėjimo metu reikšmingai įtakoja grūdelių dydį ir fazių pasiskirstymą.

Greitas aušinimas gali patobulinti mikrostruktūrą, bet taip pat gali sukelti vidinius įtempius, o lėtesnis aušinimas gali sukelti stambius grūdus ir galimą atsiskyrimą.

Be to, nemetalinės intarpai (Pvz., oksidai, sulfidai) turi būti kontroliuojami, nes jie gali pabloginti nuovargio tarnavimo laiką ir pabloginti paviršiaus kokybę.

Fazinės transformacijos ir terminis apdorojimas

Terminis apdorojimas yra standartinis WCB plieno tolesnio apdorojimo reikalavimas, siekiant pagerinti mechaninę konsistenciją ir sumažinti vidinius liejimo įtempius.. Įprastos terminės procedūros apima:

• Normalizavimas (850–950 °C): Patobulina grūdelių dydį ir pagerina kietumą.
• Grūdinimas (500–700 °C): Reguliuoja kietumo ir kietumo balansą.
• Stresas palengvina (550–650 °C): Sumažina liekamąjį įtempį po apdirbimo ar suvirinimo.

4. Liejimas & Apdorojimo būdai

Aukštos kokybės WCB anglinio plieno liejinių gamyba priklauso nuo tinkamų liejimo ir tolesnio apdorojimo metodų pasirinkimo..

Atsižvelgiant į tai, kad WCB plačiai naudojamas saugai svarbiuose komponentuose, tokiuose kaip vožtuvai, Siurbliai, ir flanšai,

gamybos procesas turi užtikrinti matmenų tikslumą, vidinis tvirtumas, ir optimalus mechaninis veikimas.

Išnaudojamo formavimo metodai

Smėlio liejimas

Smėlio liejimas išlieka labiausiai paplitęs WCB komponentų gamybos būdas dėl savo lankstumo ir ekonomiškumo. Yra du įprasti potipiai:

• Žaliojo smėlio liejimas: Naudojamas natūralus moliu surištas smėlis. Nors ekonomiškas ir tinkamas didelėms dalims, tai gali užtikrinti mažesnį paviršiaus apdailos tikslumą.
• Dervos sujungta (Ne-kepti) Smėlio liejimas: Siūlo geresnį matmenų tikslumą ir paviršiaus kokybę.
  Su derva sujungtos formos gali atlaikyti aukštesnę temperatūrą ir užtikrinti švaresnį liejinį, todėl jie idealiai tinka vožtuvų korpusams ir slėgį išlaikančioms dalims.

Investicijų liejimas (Prarastas vaškas)

Ši technika skirta mažesniems, sudėtingi WCB komponentai, kuriems reikia griežtų leistinų nuokrypių ir aukščiausios kokybės paviršiaus apdailos.

Nors ir brangesnis, investicinis liejimas leidžia tinklo forma arba beveik tinklelio forma gamyba, sumažinant didelio apdirbimo poreikį.

Nuolatinio liejimo metodai

Gravitacijos liejimas kartais naudojamas vidutinio dydžio paprastesnių WCB dalių gamybai.
Šis metodas užtikrina geresnę matmenų valdymą ir greitesnį ciklo laiką, palyginti su išnaudojamų formų procesais. Tačiau, jis yra ribotas dėl dalių sudėtingumo ir dydžio.

Šerdies gamyba & „Gating Design“

Šerdies dizainas yra labai svarbus liejant vidines geometrijas, pvz., skysčio srauto takai vožtuvuose. Dėl WCB, reikia ypatingo dėmesio:

• Venkite šerdies erozija nuo turbulentinio srauto pilant.
• Užtikrinti pakankamas dujų išleidimas poringumui sumažinti.
• Dizainas vartų ir stovų sistemos optimizuoti šėrimą ir sumažinti susitraukimo defektus.

Gydymas po liejimo

Terminis apdorojimas yra privalomas daugumai WCB liejinių, siekiant pagerinti mechanines savybes ir sumažinti vidinius įtempius:

• Normalizavimas išgrynina grūdelių struktūrą ir pagerina vienodumą.
• Grūdinimas subalansuoja kietumą su lankstumu, ypač svarbu esant slėgiui.
• Streso mažinimas pašalina liekamuosius įtempius kietėjimo ir apdirbimo metu.

Apdirbimas po terminio apdorojimo.

Kadangi WCB pasižymi vidutiniu kietumu ir geru apdirbamumu, tipinės operacijos apima CNC tekinimas, gręžimas, sriegis, ir frezavimas, ypač sandarinimo paviršiuose ir jungčių sąsajose.

Geriausios praktikos patarimas: WCB liejinių apdirbimo pašalpos paprastai svyruoja nuo 2 į 6 mm, priklausomai nuo detalės geometrijos ir liejimo tolerancijos klasės.

5. Mechaninis & Fizinės savybės

Mechaninis ir fizinis veikimas WCB anglinis plienas yra pagrindinis veiksnys, lemiantis platų jo naudojimą pramonėje.

Jo mechaninį elgesį galima tiksliai sureguliuoti naudojant kontroliuojamą sudėtį ir terminį apdorojimą po liejimo, todėl tai yra universali medžiaga įvairiems laikantiems ir slėgį turintiems komponentams.

Tempimo ir takumo stiprumas

ASTM A216 WCB pasiūlymai subalansuotas stiprumo ir lankstumo derinys, būtini konstrukcijos patikimumui esant statinei ir dinaminei apkrovai.

• Tempimo stiprumas: Paprastai svyruoja tarp 485– 655 MPa (70,000–95 000 psi).
• Derliaus stiprumas: Paprastai patenka į 250– 285 MPa (36,000–41 000 psi).

Šios vertės gali šiek tiek skirtis priklausomai nuo aušinimo greičio, sekcijos storis, ir terminio apdorojimo ciklas, taikomas po liejimo.

Pailgėjimas ir plastiškumas

WCB liejamasis plienas paprastai rodo:

• Pailgėjimas pertraukos metu: 18– 22 proc.
• Ploto sumažinimas: Baigėsi 30%, rodo gerą formuojamumą ir smūgio sugertį

Dėl šio lankstumo WCB tinka komponentams, kurie patiria slėgio pulsavimą, vibracija, arba mechaninis smūgis.

Poveikis kietumas (Charpy V formos įpjova)

Pagrindinis WCB pranašumas yra jo atsparumas žemesnėms nei aplinkos temperatūroms:

• Kambario temperatūroje: Poveikio energija > 30– 35 J
• 0°C temperatūroje (32° F.): Vis dar prižiūri ~25–30 J, priklausomai nuo liejimo kokybės ir grūdų rafinavimo

PASTABA: Kriogeniniams arba labai šaltiems darbams, WCB gali reikėti modifikuoti lydinį arba jį pakeisti žemos temperatūros plienu (Pvz., LCC arba LC1 klasės).

Kietumas

WCB priskiriamas vidutinio kietumo plienui:

• Brinelio kietumas (HBW): Paprastai 130-180 HB
• Rockwell B skalė: apytiksliai. 70-85 HRB

Po normalizavimo ir grūdinimo, kietumas yra pakankamas, kad būtų atsparus dilimui, netapdamas trapus, tinka daugumai statinio ir vidutinio susidėvėjimo aplinkos.

Atsparumas nuovargiui ir šliaužimui

• Nuovargio stiprumas: Apskritai apie 40-50% tempimo stiprio, y., 190– 260 MPa tipiniam WCB pavyzdžiui.
• Šliaužimo stiprumas: Priimtinas iki 450° C. (842° F.), virš kurio anglies difuzija ir grūdelių grubėjimas pradeda bloginti mechanines savybes.

Šiluminės ir fizinės savybės

Nuosavybė	Tipinė vertė
Tankis	7.85 g/cm³ (0.284 lb/in³)
Šilumos laidumas	~43–50 W/m·K
Šilumos išsiplėtimo koeficientas	12.0 x 10⁻⁶ /°C (20–300°C)
Savitoji šilumos talpa	~0,46 kJ/kg·K
Elektros varža	~0,15 μΩ·m

6. Paraiškos & Pramonės perspektyvos

Dėl puikaus suvirinamumo, Subalansuotos mechaninės savybės, ir prisitaikymas prie įvairios gamybos aplinkos,

WCB anglinis plienas yra plačiai pripažinta kaip patikima medžiaga keliose didelės paklausos pramonės šakose.

Vožtuvai ir pavaros

Vienas iš ryškiausių WCB liejinių pritaikymo būdų yra vožtuvas ir pavara segmentas, ypač aliejuje, dujos, ir naftos chemijos pramonėje.

Vartai, Žemės rutulys, patikrinti, ir rutuliniai vožtuvai, pagaminti iš WCB pasiūlymo:

• Atsparumas aukštam slėgiui, tinka aukščiau veikiančioms sistemoms 1,000 psi.
• Puikus matmenų stabilumas, būtinas sandarinimo veikimui.
• Suvirinimo siūlių taisomumas, leidžia atlikti lauko priežiūrą ir pailginti gyvavimo ciklą.

Pramonės įžvalga: Baigėsi 60% pramoniniai vožtuvai vidurio naftotiekiams Šiaurės Amerikoje yra pagaminti iš ASTM A216 WCB, pagal vožtuvų gamintojo tyrimo duomenis (2023).

Siurbliai ir flanšai

WCB liejiniai taip pat plačiai naudojami išcentriniai siurbliai, sparnuotojai, ir flanšai, valdantys skysčių transportavimą per pramonės įmones.

Jiems palankus liejimo sklandumas ir atsparumas korozijai (su dangomis arba įdėklais) kad jie būtų idealūs:

• Proceso vandens sistemos
• Aušinimo kilpos elektrinėse
• Cheminių srutų tvarkymas

Elektros energijos gamybos ir vandens infrastruktūra

Į šiluminės elektrinės ir komunalinių vandens sistemų, WCB komponentai naudojami:

• Katilo tvirtinimai
• Garo vožtuvų korpusai
• Vamzdžių jungiamosios detalės ir movos

7. Palyginimas su alternatyviomis medžiagomis

Renkantis medžiagas slėgį išlaikantiems arba konstrukciniams komponentams,

WCB anglinis plienas dažnai lyginamas su alternatyviomis medžiagomis, tokiomis kaip nerūdijančio plieno liejiniai, Kariuomenė geležis, ir kalto anglinio plieno.

8. Išvada

WCB anglinio plieno liejimo lieka a kertinio akmens medžiaga pramoninėje gamyboje, siūlymas patikimas mechaninis stiprumas, geras suvirinamumas, ir ekonominį gyvybingumą.

Apibrėžta pagal ASTM A216, WCB palaiko daugybę liejimo procesų ir yra pagrįstas nusistovėjusiais tikrinimo ir kokybės standartais.

Nors tai nėra optimalus pasirinkimas korozinei ar ekstremalios temperatūros aplinkai, WCB yra neprilygstamas savo universalumas, prieinamumas, ir ekonominis efektyvumas.

Tobulėjant dizaino reikalavimams ir tobulėjant liejimo technologijoms, WCB ir toliau vaidina svarbų vaidmenį kuriant ilgaamžiškumą, keičiamo dydžio, ir didelio našumo komponentai įvairiose pramonės šakose.

Tai yra puikus pasirinkimas jūsų gamybos poreikiams, jei jums reikia aukštos kokybės WCB Anglies plienas liejimo gaminiai.

Susisiekite su mumis šiandien!

 

Straipsnio nuoroda:https://www.steel-foundry.com/wcb-carbon-steel-casting-product/