Smilšu liešana joprojām ir metāla formēšanas nozares stūrakmens, izmantojot atkārtoti lietojamas vai izlietojamas veidnes, kas pildītas ar smiltīm, lai veidotu sarežģītas ģeometrijas.
Pēc tam, kad šajos smilšu dobumos ielej kausētu metālu un ļauj tam sastingt, ražotāji bieži izmanto mērķtiecīgus termiskās apstrādes ciklus.
Šie termiskie procesi uzlabo cietību, mikrostruktūra, un mehāniskā veiktspēja, lai atbilstu stingrām klientu specifikācijām.
Šajā rakstā, mēs izpētīsim:
- Kāpēc termiski apstrādāt smilšu lējumus?
- Trīs termiskās apstrādes pamatposmi
- Populāras termiskās apstrādes metodes (rūdīšana, normalizēšana, sacietēšana, rūdīšana)
- Kvantitatīvi nosakāmi ieguvumi— ar datiem — par katru pieeju
1. Kāpēc termiski apstrādāt smilšu lējumus?
Smilšu lietie komponenti — sākot ar lieljaudas dzinēju blokiem (sverot līdz 200 kg) uz precīzās pārnesumkārbas korpusiem — bieži vien ir nepieciešams uzlabots stiepes izturība, Noguruma pretestība, vai mašīnīgums.
Nekontrolēta dzesēšana veidnē var radīt nevienmērīgas mikrostruktūras, atstājot iekšējos spriegumus vai rupjus graudu izmērus, kas pasliktina veiktspēju.
Integrējot kontrolēti apkures un dzesēšanas cikli, lietuves var:
- Precizējiet graudu izmēru līdz <50 µm vienādām mehāniskajām īpašībām
- Atvieglojiet līdz 80% no sacietēšanas radītajiem atlikušajiem spriegumiem
- Drēbnieka cietība no 150 HBW (rūdīts) līdz 600 HBW (rūdīts)
Līdz ar to, termiskā apstrāde pārvērš liešanas detaļas par uzticamām, augstas veiktspējas komponenti, kas piemēroti automobiļiem, avi kosmosa, un rūpnieciskās energosistēmas.
2. Trīs termiskās apstrādes pamatposmi
Katru termiskā apstrāde seko protokols smilšu lējumam trīs pamatposmi.
Lai gan temperatūra, turēt reizes, un dzesēšanas līdzekļi atšķiras atkarībā no sakausējuma un vēlamā rezultāta, secība paliek nemainīga:
| Skatuves | Mērķis | Galvenie apsvērumi |
|---|---|---|
| 1. Apkure | Sasniedziet visu lējumu līdz mērķa temperatūrai bez traucējumiem | Rampas ātrums parasti ir 50–100 °C/stundā; izmantojiet vienmērīgu krāsns atmosfēru, lai novērstu dekarbonizāciju |
| 2. Mērcēšana | Saglabājiet temperatūru pietiekami ilgi, lai pilnībā pārveidotu mikrostruktūru | 1-4 stundas atkarībā no sekcijas biezuma; nodrošināt vienmērīgu temperatūru ±5 °C |
| 3. Dzesēšana | Iegūstiet vēlamo galīgo struktūru, izmantojot kontrolētu dzesēšanu vai lēnu dzesēšanu | Gaisa vēss, eļļa/dzēst, vai sāls vanna; dzesēšanas ātrums 1–50 °C/sek |
Nespēja kontrolēt jebkuru posmu var radīt plaisas, deformācija, vai nevienmērīgas īpašības — graujot lējuma integritāti.
3. Parastās smilšu liešanas termiskās apstrādes metodes
Lai gan visām metodēm ir kopīga trīspakāpju sistēma, temperatūras diapazonu atšķirības, mērcēšanas ilgums, un dzesēšanas ātrumi dod atšķirīgus rezultātus:
Rūdīšana
- Apstrādāt: Paaugstiniet līdz ~50 °C virs sakausējuma augšējās kritiskās temperatūras (Piem., 900 °C mazleģētam tēraudam), turēt 2-3 stundas, pēc tam atdzesē krāsnī pie ≤20 °C/h.
- Rezultāts: Mīkstina materiālu (līdz ~200 HBW), gandrīz atvieglo 90% no atlikušā stresa, un ražo pilnībā sferoidizēts mikrostruktūra.
- Lietošanas gadījumi: Uzlabojas mašīnīgums sarežģītiem CNC darbiem; ideāli piemērots gadījumos, kad turpmākai formēšanai vai apstrādei ir nepieciešams elastīgs, bez stresa metāls.
Normalizēšana
- Apstrādāt: Uzkarsē līdz 30–50 °C virs atkausēšanas diapazona (Piem., 950 °C oglekļa tēraudiem), turēt 1-2 stundas, tad gaisa vēss (≈25 °C/min).
- Rezultāts: Attīra graudus līdz 20–40 µm, palielina cietību par ~20% (Piem., no 200 HBW uz 250 HBW), un dod a vienveidīgāks ferīta-perlīta struktūra.
- Lietošanas gadījumi: Uzlabo izturība un mašīnīgums daļās, kas pakļautas mērenām slodzēm, piemēram, sūkņu korpusi un konstrukcijas kronšteini.
Sacietēšana (Rūdīšana)
- Apstrādāt: Austenitizē 800–900 °C temperatūrā (atkarībā no sakausējuma), turiet 30 minūtes per 25 mm sekcijas biezums, tad ātri dzēst ūdenī, sālījumā, vai eļļu.
- Rezultāts: Veidlapas a martensīts vai beinīts struktūra, kas paaugstina cietību līdz 450–600 HBW.
- Lietošanas gadījumi: Kritiski nodilumizturīgiem komponentiem, piemēram, zobratu zobi, bīdes asmeņi, un augstas slodzes klaņi.
Datu punkts: Pareiza dzēšana var palielināt stiepes izturību no 350 MPA (kā-cast) līdz beigām 1,200 MPA.
Rūdījums
- Apstrādāt: Sacietējušos lējumus atkārtoti uzkarsē līdz 150–650 °C (zem zemākā kritiskā punkta), mērcēt 1-2 stundas, tad gaisa vēss.
- Rezultāts: Atbrīvo trauslumu, balansēšanas cietība (līdz 350–500 HBW) ar uzlabotu ietekmēt izturību (līdz 40 J Charby testos).
- Lietošanas gadījumi: Pēdējais solis pēc sacietēšanas tādām detaļām kā kloķvārpstas, kur kompromiss starp izturību un stingrību nodrošina izturību.
4. Smilšu liešanas termiskās apstrādes priekšrocības
Kontrolētu termiskās apstrādes ciklu piemērošana smilšu lietām detaļām atbloķē virkni veiktspējas un ražošanas priekšrocību.
Tālāk ir norādītas galvenās priekšrocības, kas nodrošina kvalitāti, ja tās ir pieejamas ar kvantitatīviem datiem, konsistence, un izmaksu efektivitāti:
Optimizēta cietība un izturība
- Kvantitatīvi nosakāms ieguvums: Cietība palielinās no ~200 HBW (kā-cast) līdz beigām 500 HBW pēc dzesēšanas un rūdīšanas, izšķirt >150 % palielināt.
- Ietekme: Uzlabota nodilumizturība pagarina instrumenta kalpošanas laiku un samazina apkopes dīkstāves laiku abrazīvās apkopes vidē.
Stresa mazināšana un izmēru stabilitāte
- Stresa mazināšana: Atkausēšana var atvieglot līdz 90 % no atlikušajiem spriegumiem, kas uzkrāti sacietēšanas laikā.
- Labums: Samazināta deformācija un plaisāšana turpmākās apstrādes laikā, metināšana, vai pakalpojuma ielāde — kā rezultātā tiek panāktas stingrākas pielaides (±0,1 mm vs. ±0,5 mm kā lieti).
Izsmalcināta mikrostruktūra un izturība
- Graudu izmēra kontrole: Normalizējot rafinē graudu diametru no 60 µm uz leju līdz 30 µm, paaugstinot triecienizturību līdz pat 25 %.
- Iznākums: Paaugstināta izturība pret triecieniem un ciklisku slodzi, kritiski svarīgi pārnesumkārbas korpusiem un lieljaudas dzinēja komponentiem.
Uzlabota apstrādājamība
- Virsmas cietības regulēšana: Rūdīti lējumi (180-220 HBW) mašīna 20-30 % ātrāk nekā liešanas daļas.
- Rezultāts: Mazāks instrumentu nodilums un īsāki cikla laiki CNC frēzēšanā un virpošanā — samazina katras daļas apstrādes izmaksas līdz pat 15 %.
Pielāgotas mehāniskās īpašības
- Daudzpusība: Mainot mērcēšanas laiku un dzesēšanas līdzekli, lietuves var izsaukt stiepes stiprības no 350 MPa beigusies 1,200 MPA.
- Priekšrocība: Ļauj vienam sakausējumam izmantot vairākas funkcijas — no kaļamā sūkņa korpusa līdz augstas stiprības piedziņas vārpstām — nemainot izejmateriālu.
Uzlabots noguruma mūžs
- Datu punkts: Sastāvdaļas, kurām tiek veikta stresa mazināšana un rūdīšana, ir 30–50 % noguruma ilguma palielināšanās paātrinātas pārbaudes laikā.
- Pieteikums: Pagarina apkopes intervālus daļām atkārtotas slodzes scenārijos, piemēram, lauksaimniecības tehnikai un celtniecības tehnikai.
Kontrolējamās magnētiskās un elektriskās īpašības
- Pielāgojamība: Termiskā apstrāde var regulēt elektrisko vadītspēju par ±10 % un magnētiskā caurlaidība tērauda lējumos specializētiem elektromagnētiskiem lietojumiem.
- Atbilstība: Ideāli piemērots motoru korpusiem, sensoru stiprinājumi, un pret EMI jutīgi korpusi.
| Labums | Rūdīšana | Normalizēšana | Sacietēšana + Rūdījums |
|---|---|---|---|
| Cietība (HBW) | 180–220 | 230–270 | 350–600 |
| Graudu lielums (µm) | 40–60 | 20–40 | 10–20 |
| Atlikušā stresa mazināšana (%) | 90–95 | 70–80 | 50–60 |
| Stiepes stiprības palielināšanās (%) | - | +20 | +250 |
| Carby izturība (Jūti) | 80–100 | 60–80 | 20–40 |
5. Secinājums
Atbilstoša smilšu liešanas termiskās apstrādes ceļa izvēle ir atkarīga no sakausējumu ķīmija, liešanas ģeometrija, un paredzētos apkalpošanas nosacījumus.
Regulējot apkures ātrumus, mērcēšanas reizes, un dzesēšanas profili, ražotāji pārveido neapstrādātas smilšu liešanas detaļas komponentos
ar paredzamu, augstas veiktspējas raksturlielumi — gatavs CNC apstrādei, kalšana, vai tieša uzstādīšana kritiskos mezglos.
Lai uzzinātu vairāk par smilšu liešanas komponentu termiskās apstrādes optimizēšanu, sazinieties ar mūsu metalurģijas ekspertu komandu.
Uz datiem balstītu procesu vadības līdzekļu izmantošana, mēs nodrošinām, ka katrs lējums pilnībā izmanto savu spēka potenciālu, izturība, un uzticamība.
