Koolstofstaal zandgietbedrijf

Zandgieten is de ruggengraat van de productie van zware componenten, Het combineren van lage gereedschapskosten met bijna onbeperkte geometrische vrijheid.

Onder castlegeringen, koolstofstaal (met koolstof hieronder 0.30 wt%) valt op voor het leveren van taaiheid, kracht, en lasbaarheid in delen variërend van kleine pompbehuizingen tot multi-ton versnellingsbakkoffers.

In deze uitgebreide beoordeling, We verkennen het gieten van koolstofstalen zand van zijn metallurgische wortels door processtappen, ontwerppraktijken, en kwaliteitscontroles.

2. Wat is koolstofstaal zandgieten?

In koolstofstaal zandgieten, Founding Giet gesmolten koolstofstaal - gedefinieerd door 0.05–0,30 gew.% Carbon—Into vormen gevormd uit niet gebonden of gebonden zand.

In tegenstelling tot staal met hogere legering, koolstofstaal biedt een delicaat evenwicht van kracht, taaiheid, bewerkbaarheid, En lasbaarheid, allemaal tegen lagere kosten per kilogram.

Bovendien, Sand-casting toolingbudgetten beginnen zo laag als USD 500 voor eenvoudige patronen, het mogelijk maken van economische productie van prototypes en eenmalige onderdelen, evenals batch loopt de tienduizenden eenheden tegen.

3. Metallurgische grondslagen

Een robuust begrip van de metallurgie van koolstofstaal ondersteunt elke succesvolle zandcasting-toepassing.

In het bijzonder, het samenspel van koolstofgehalte, Siliconenniveaus, en minderjarig legeringselementen dicteert vloeibaarheid, krimpgedrag,

en de as-gegoten microstructuur, die elk van invloed zijn op mechanische prestaties en defect neiging.

Koolstof & Staalclassificatie

Koolstofstaal vallen in drie brede categorieën op basis van hun gewichtspercentage koolstof:

• Koolstofarme staal (≤ 0.15 % C): Levert ultieme treksterktes op (UTS) van 350–450 MPA en verlengingen overtreffen 20 %, waardoor ze zeer ductiel en lasbaar zijn.
• Koolstofarme staal (0.15–0.30 % C): Bieden uts van 450–550 MPA met verlengingen van 10–15 %, Balancering van kracht en taaiheid.
• Koolstofarme staal (> 0.30 % C): Vertoon UT's hierboven 600 MPa, Maar hun as-cast brosheid beperkt wijdverbreid gebruik bij zandgieten.

Veel voorkomende cijfers inclusief ASTM A216 WCB (0.24–0.27 % C, Uts ~ 415 MPa), ASTM A27 (0.23–0.29 % C, Uts ~ 345 MPa), en din GS-42 (0.38–0.45 % C, Uts ~ 520 MPa).

Deze cijfers illustreren hoe subtiele verschuivingen in het koolstofgehalte zich vertalen in duidelijke sterkte- en ductiliteitsprofielen.

Silicons rol in vloeibaarheid & Krimp

Silicium, meestal aanwezig op 1.8–2.2 %, Voert een dubbele functie uit:

1. Vloeistofverbetering: Elk 0.5 % toename van Si kan de vloeibaarheid van het gesmolten staal verbeteren met tot nu toe 12 %, Zorgen voor meer complete malvulling en fijnere gedetailleerde reproductie.
2. Krimpcontrole: Silicium bevordert grafitisatie tijdens stolling, Volumetrische krimpporositeit verminderen met ongeveer 15 % Vergeleken met low-Si legeringen.

Vervolgens, Foundations richten zich vaak op siliciumniveaus nabij het bovenste bereik om de interne leegte te minimaliseren en de oppervlakteafwerking te verbeteren.

Legering toevoegingen voor gespecialiseerde eigenschappen

Voorbij koolstof en silicium, mangaan, chroom, En molybdeen Prestaties op maat voor veeleisende omgevingen:

• Mangaan (0.6–1.0 %): Fungeert als een deoxidizer, verfijnt de graangrootte, en verhoogt de treksterkte tot maximaal 20 % zonder de taaiheid ernstig in gevaar te brengen.
• Chroom (≤ 0.5 %): Verhoogt de hardbaarheid en slijtvastheid, vooral waardevol in componenten die onderworpen zijn aan schurende media.
• Molybdeen (≤ 0.3 %): Verhoogt de sterkte van hoge temperatuur en kruipweerstand, waardoor het onmisbaar is in delen zoals uitlaatspruitstukken en stoomvallichamen.

As-cast microstructuur

Terwijl het gesmolten staal in een zandvorm afkoelt, het stolt in een ferriet -pearliet matrix:

• Ferriet (zacht, ductiel) vormt eerst bij temperaturen net onder de liquidus, De basis bieden voor taaiheid.
• Parelliet (lamellair cementiet -ferrite) ontstaat bij lagere temperaturen, Hardheid overbrengen en weerstand dragen.

Typische zand-gegoten koelsnelheden (1–5 ° C/s) leveren een Ferrietfractie van 40-60 %, met Pearlite die de balans omvat.

In dikkere secties, Langzamer koeling kan het pearlite -gehalte vergroten, Hardheid verhogen tot maximaal 15 HB maar het verminderen van verlenging door 2–3 %.

4. Sand-casting procesoverzicht

Zandgietgast transformeert gesmolten koolstofstaal in complexe vormen met behulp van vervangbare zandvormen.

Onderstaand, We beschrijven elke grote stap - patreu en coremaking, schimmelconstructie, Gieten en stolling, en schudden met schoonmaken-bij het benadrukken van gegevensgestuurde best practices.

Patroon en coremaking

In de eerste plaats, Patroonnauwkeurigheid dicteert as-cast toleranties. Foundations gebruiken meestal:

Patroonmaterialen:

• CNC-gemarkeerde aluminium in bezit ± 0,02 mm dimensionale nauwkeurigheid.
• Houten patronen (voor lage volumes) bereiken ± 0,2 mm.
• 3D-geprinte hars Patronen elimineren doorlooptijden op complexe vormen.

Kernproductie:

• Groene kernen Combineer 85–90 % siliciumzand, 5–7 % Bentonite Clay, en 2–3 % water, Vervolgens compact onder de luchtdruk van 4–6 bar.
• No-bake hars cores gebruik fenolische of furan -bindmiddelen, het aanbieden van kernsterkten van 4–6 MPa met permeabiliteit hierboven 300 Gas m³/m² · min.

Door precieze patroon en coremaking, Founding minimaliseren dimensionale variatie en interne defecten.

Schimmelconstructie

Schimmelcompositie:

• 90 % siliciumzand, 5–7 % klei, En 2–3 % Water voor groene mallen.
• Chemisch gebonden zand (bijv., Furanhars) Verminder vocht tot < 0.5 %, Toleranties aanscherpen voor CT9 - CT12.

Verdichting & Hardheid:

• Doel matrixhardheid van 60–70 ha (SHORE A) zorgt voor schimmelintegriteit en consistente krimp.
• Juist permeabiliteit (≥ 300 Gas m³/m² · min) voorkomt gasinname en porositeit.

Schimmelassemblage:

• Ingenieurs plaatsen kernen in de Cope and Drag, het gebruik van chaplets of kernafdrukken om de uitlijning binnen te behouden ±0,5 mm.
• Ze passen scheidingsleden toe (Typisch 0,1-0,3 mm dikte) Om het aflating van het patroon te verlichten en de oppervlakteafwerking te verbeteren.

Door zandeigenschappen en verdichting te besturen, Zandcoersvormen ontmoeten elkaar consequent ISO CT11 - CT14 mogelijkheden.

Gieten en stolling

Met mallen klaar, Foundations gaan verder:

Smelt voorbereiding:

• Inductieovens warmte koolstofstaal om 1450–1550 ° C, 5-10 minuten vasthouden om de chemie te homogeniseren.
• Foundry Engineers Deslag en passen koolstof en silicium aan om de samenstelling te richten (± 0.02 % C, ± 0.05 % En).

Gating & Riser Design:

• Een uitgebalanceerde poortgebied (hek: Runner -verhouding ~ 1:3) Zorgt voor een laminaire stroming.
• Riskers op maat 10 % van gietvolumevoer krimp, Meestal gelegen in het zwaarste gedeelte om de directionele stolling te bevorderen.

Koeltarieven:

• Dunne secties afkoelen 5–10 ° C/s, Ferrite -vorming en fijnere korrelgroottes begunstigen (~ 15 µm).
• Dikke muren afkoelen 1–3 ° C/s; rillingen (bijv., koperen inserts) versnellen de lokale stolling tot maximaal 50 %, Het verminderen van de krimpporositeit.

Door precieze smeltregeling te combineren met geoptimaliseerde poorten, Gieterijen bereiken geluid, Dimensionaal consistente gietstukken.

Schudden, Schoonmaak, en fettling

Eindelijk, gietstukken komen uit de schimmel:

Schudden:

• Geautomatiseerde trillingssystemen scheiden zand van metaal binnen 5-10 minuten per batch.

Weerstaand & Schotstralen:

• High-druk lucht- of wielblaastystemen Verwijder het resterende zand, het bereiken van een basisafwerking van RA 6–12 µm.

Fettling -operaties:

• Werknemers malen of machinaal poort en riser stubs, trimflits, en meng overgangen, meestal verwijderen 1–3 mm van voorraad om te voldoen aan de uiteindelijke dimensionale toleranties.

Pre-inspectie:

• Gietstukken ondergaan visuele controles en dimensionale spot-meetingen (± 0.5 mm op kritieke functies) Voordat u naar volledige inspectie gaat.

Door systematische shake-out en reiniging, Foundations Bereid koolstofstalen gietstukken voor op rigoureuze kwaliteitsborging en mogelijke behandelingen na de uitgestoten.

5. Ontwerp voor zandgieten

Effectieve castontwerpen zijn goed:

• Ontwerphoeken (1–3 °): Voorkom patroonschade; Snelere hoeken verhogen gereedschapslijtage.
• Bewerkingsvoorraad (1–3 mm): Zorgt ervoor dat de uiteindelijke functies binnen vallen CT11 - CT12 Zonder herwerken.
• Samentrekkingstoeslag (1.0–1,3 mm/100 mm): Compenseert voor stolling krimpen.
• Uniforme wanddikte (± 10 mm): Vermijdt hotspots en interne spanningen.
• Filets & Radii (> 1 mm): Beknipspanningsconcentraties en stroomlijnen metaalstroom.
• Plaatsing van poorten/riser: Lijn risers uit met dikke secties om te promoten Directionele stolling, het verminderen van de krimpporositeit door 30 %.

6. Procesmogelijkheden & Dimensionale controle

Het beheersen van dimensies en het bereiken van herhaalbare toleranties bij het gieten van koolstofstalen zand blijft zowel een uitdaging als een benchmark van Foundry Excellence.

Tolerantiegangen in zandgieten

Dimensionale tolerantie verwijst naar de toelaatbare variatielimieten in een fysieke dimensie van een gegoten component.

In zandgieten, Toleranties worden meestal geclassificeerd onder de ISO 8062-3 standaard, die definieert Cijfers van tolerantie gieten (CT) van CT1 (meest nauwkeurig) naar CT16 (minst nauwkeurig).

Voor koolstofstaal zandgietstukken, De haalbare tolerantiegangen vallen meestal binnen:

Castingproces	ISO -tolerantiegraad	Lineaire dimensionaal tolerantiebereik (mm)
Groene zand	CT13 - CT4	± 2,0 - ± 3,5 mm (voor 100 mm dimensie)
Sand	CT11 - CT13	± 1,0 - ± 2,5 mm
Shell -schimmel	CT8 - CT10	± 0,6 - ± 1,5 mm

Belangrijke factoren die de dimensionale precisie beïnvloeden

1. Zandkenmerken

• Korrelvoets: Fijnere korrels verbeteren de detailproductie en oppervlakteafwerking maar verminderen de permeabiliteit en kunnen de integriteit van de schimmel beïnvloeden.
• Vocht & Binderinhoud: Onjuiste zandmixverhoudingen veroorzaken schimmelvervorming of gasgerelateerde defecten, leidend tot dimensionale inconsistenties.

2. Schimmelverdichting

• Uniforme verdichting zorgt voor consistente holtedimensies. Onvoldoende rammen of trillingen kunnen gelokaliseerde wandstorting of variatie veroorzaken.

3. Patroonnauwkeurigheid

• Patroonkleding, thermische vervorming, of handmatig snijden kan fouten introduceren. CNC-gemaakte of 3D-geprinte patronen verbeteren de reproduceerbaarheid.

4. Thermische krimp

• Koolstofstaal samentrekt meestal door 1.0% naar 2.5% Tijdens stolling en koeling, Afhankelijk van de compositie en geometrie.
• Complexe geometrieën kunnen differentiële krimptoeslagen vereisen.

5. Sectiedikte

• Dunwandige gebieden koelen sneller en samentrekken uniformer.
• Dikke secties kunnen de middellijn krimpen vertonen, hotspots, of kromtrekken, zo niet goed doorverbonden of gekoeld.

Technieken voor verbeterde dimensionale controle

Om de gietprecisie te verbeteren en de postmachinevereisten te verminderen, Moderne gieterijen gebruiken verschillende strategieën:

• Gebruik van rigide vormsystemen: Chemisch gebonden zandvormen vertonen een betere dimensionale stabiliteit dan traditioneel groen zand.
• Schimmel voorverwarmd: Verwarmingsvormen voordat het gieten is, vermindert de temperatuurverschillen en kromtrekken.
• Chill plaatsing: Strategisch geplaatste metalen koude rillingen versnellen koeling in hotspots om ongelijke contractie te verminderen.
• Simulatiesoftware: Modellering van stolling en thermische simulatie helpen bij het voorspellen en compenseren van krimp en vervorming in het ontwerp.

Oppervlakteafwerkingsverwachtingen

Oppervlakteruwheid in zandgoten koolstofstaal wordt in het algemeen gemeten in Ra (micron):

Vormproces	Typische oppervlakteruwheid (Ra)
Groene zand	12 – 25 µm
Sand	6 – 12 µm
Shell-vormgeving	3 – 6 µm

7. Kwaliteitsborging & Testen

Mechanische testen

Foundations valideren mechanische prestaties per:

• ASTM E8: Treksterkte en verlenging.
• ASTM E23: Charpy V-Notch Impact Toughness.
• Rockwell-hardheid (HRC 20–30): Maatregelen oppervlakte hardheid.

Niet-destructieve evaluatie

We gebruiken:

• Radiografie: Detecteert interne porositeit ≥ ≥ 2 mm.
• Ultrasoon testen: Lokaliseert volumetrische fouten ≥ 1 mm.
• Magnetische deeltjesinspectie: Onthult oppervlaktescheuren ≥ 0.5 mm.

Statistische procescontrole

Door te volgen CP En CPK, Foundations zorgen voor CPK ≥ 1.33 voor kritische dimensies.

Eerste artikelinspectie (FAI) bevestigt dat initiële gietstukken voldoen aan de DCTG -vereisten voordat de volledige productie wordt uitgevoerd.

8. Behandelingen na het gieten

Terwijl het eerste gietproces de vorm en algemene eigenschappen van koolstofstaalcomponenten definieert,

Post-casting behandelingen spelen een cruciale rol bij het verbeteren van de mechanische prestaties, dimensionale nauwkeurigheid, oppervlaktekwaliteit, en duurzaamheid op lange termijn.

Deze secundaire activiteiten zijn niet alleen verfijningen-het zijn essentiële stappen die ruwe castings transformeren in krachtige industriële componenten die kunnen worden weerstaan ​​om harde servicecondities te zijn.

Warmtebehandelingen

Koolstofstalen gietstukken ondergaan vaak een reeks van warmte behandelingen om hun microstructuur aan te passen en mechanische eigenschappen te verbeteren.

De keuze van de behandeling hangt af van de toepassingsvereisten, gewenste hardheid, ductiliteit, en interne stressstatus.

Normaliseren

• Proces: Verwarming tot ~ 870–950 ° C, gevolgd door luchtkoeling.
• Doel: Verfijnt de graanstructuur, verlicht interne spanningen, en verbetert de bewerkbaarheid.
• Effect: Bevordert een uniforme ferriet-pearlietmatrix met verbeterde sterkte en taaiheid.

Afschrikken en temperen

• Proces: Snelle afkoeling (meestal in olie of water) van de austenitiserende temperatuur (~ 840–900 ° C), gevolgd door opnieuw verwarmen tot ~ 500–650 ° C.
• Doel: Verhoogt de hardheid en treksterkte terwijl u brosheid beheerst.
• Typische toepassing: Slijtvaste componenten en structurele onderdelen onderworpen aan impact.

Gloeien

• Proces: Langzaam afkoelen van ~ 800–850 ° C.
• Doel: Verzacht het materiaal voor eenvoudiger bewerking en verbetert de dimensionale stabiliteit.
• Effect: Produceert een grove ferritische structuur met verminderde hardheid en sterkte.

Stress verlicht

• Temperatuurbereik: 540–650 ° C.
• Doel: Vermindert restspanningen door ongelijke stolling of bewerking zonder de microstructuur aanzienlijk te veranderen.

Gegevenspunt: ASTM A216 WCB Castings, Een veelvoorkomend koolstofarme staalcijfer, bereik meestal treksterktes van 485-655 MPa na het normaliseren en temperen.

Oppervlakte -verbeteringsmethoden

Oppervlaktekwaliteit is cruciaal in omgevingen die worden blootgesteld aan slijtage, corrosie, of wrijving. Post-casting oppervlaktebehandelingen verbeteren niet alleen de esthetiek, maar verlengen ook de levensduur van het component aanzienlijk.

Schot schieten en schieten piepen

• Doel: Verwijdert het resterende zand, schaal, en oxiden; verbetert het leven door de vermoeidheid door spanning op het drukoppervlak te induceren.
• Oppervlakteruwheid: Gereduceerd tot 6-12 µm RA, Afhankelijk van de media en intensiteit.

Coatings en Been

• Zinkcoating (Verzinken): Verbetert de corrosieweerstand, vooral voor gebruik buiten- of mariene gebruik.
• Fosfaat- en zwarte oxide -coatings: Zorg voor smering en minimale roestbescherming.
• Chrome of nikkelplating: Gebruikt in gespecialiseerde toepassingen voor verbeterde oppervlaktehardheid of chemische weerstand.

Schilderen En Poedercoating

• Gebruikelijk voor niet-kritische oppervlakken, Zowel corrosieweerstand als visuele aantrekkingskracht bieden.
• Meestal toegepast na het bewerken om de dimensionale toleranties te behouden.

CNC -bewerking van gegoten koolstofstaal

Vanwege de gietschil, microstructurele heterogeniteit, en potentiële restspanningen, gegoten koolstofstaal vereist zorgvuldig geselecteerd CNC-bewerking strategieën om de tolerantie te behouden en gereedschapslijtage te voorkomen.

Overwegingen bij machinale bewerking:

• Gereedschap: Gebruik van carbide of gecoat gereedschap voor verbeterde slijtvastheid.
• Feeds en snelheden: Lagere snijsnelheden (60–120 m/i) en matige feeds om het genereren van chatter en warmte te verminderen.
• Koelvloeistofgebruik: Gemulgeerde snijvloeistoffen worden aanbevolen voor thermische controle en chipevacuatie.
• Toelage: Typisch wordt 1-3 mm bewerkingsvoorraad op gegoten oppervlakken achtergelaten voor het bewerken van afwerking.

9. Belangrijke industriële toepassingen

Olie & Gasindustrie

• Kleplichamen
• Pompbehuizingen
• Flenzen en fittingen

Productie van zwaar materieel

• Versnellingsbakbehuizingen
• Track links en idlers
• Tegengewichten

Infrastructuurontwikkeling

• Putdeksels en frames
• Spoorwegcomponenten
• Onderdelen van water en rioleringssysteem

Automobiel en transport

• Motorcomponenten
• Chassis- en ophangingsonderdelen
• Truck- en trailer -onderdelen

Energieopwekking

• Turbine -omhulsels
• Drukvaten
• Warmtewisselaarcomponenten

Marien en Scheepsbouw

• Propeller -schachten en lagers
• Dekmachinescomponenten
• Rompfittingen

Hernieuwbare energie

• Windturbine hubs en frames
• Hydro -elektrische turbinecomponenten
• Solar -montagestructuren

10. Gemeenschappelijke cijfers van koolstofstaalgieten (Globaal overzicht)

11. DEZE'S Sand Casting -mogelijkheden

Als een vertrouwde naam in Precision Metalcasting, Dze gieterij Brengt tientallen jaren ervaring en innovatie aan de casting -industrie van koolstofstalen zand.

Geavanceerde faciliteiten combineren, Robuuste technische praktijken, en rigoureuze kwaliteitsborging,

DEZE heeft zich gevestigd als een strategische partner voor het eisen van wereldwijde klanten in de olie & gas, vervoer, energie, en sectoren zware apparatuur.

Gieterijinfrastructuur & Technologie

DEZE werkt volledig geïntegreerde zandgietende lijnen die zijn ontworpen voor Medium tot grootschalige gietstukken variërend van 2 kg tot meer 5,000 kg. Onze faciliteiten zijn voorzien:

• Geautomatiseerde vormlijnen voor hoge herhaalbaarheid en consistente dimensionale nauwkeurigheid
• Flexibele schimmeltypen: groene zand, Furan no-bake, en harsgebonden systemen
• 3D-gedrukte patronen en CNC-gemarkeerde gereedschap voor snelle prototyping en complexe geometrieën
• Smeltcapaciteit ter plaatse met elektrische boog- en inductieversten die zowel koolstof- als laagleggingsstaals ondersteunen

Aangeboden koolstofstaalcijfers

We produceren een breed scala aan koolstofstaalcijfers, Op maat gemaakt voor zowel structurele als slijtagekritische toepassingen, inbegrepen:

• ASTM A216 WCB -Componenten voor drukbehoudening, ALGEMEENDE PROMMIDE COLD STAAL
• ASTM A27 Grade 60-30 / 70-36 - Algemeen industrieel gebruik, Lage tot middelgrote sterkte
• ASTM A148 105-85 -Hoge sterkte gieting voor slijtage en vermoeidheidsweerstand
• Aangepaste cijfers met legeringselementen (Cr, ma, Mn, In) om aan de klantspecificaties te voldoen

Alle smeltcomposities worden geverifieerd met behulp van spectrometrische analyse en gecontroleerd tot binnen strakke toleranties voor consistentie.

Dimensionale precisie & Procesbeheersing

DEZE Wordt afgeworpen tot tolerantie tussen cijfers tussen CT10 - CT13, met haalbare oppervlakte -afwerkingen van RA 6–12 µm, Afhankelijk van het schimmelproces en de deelcomplexiteit.

Dimensionale nauwkeurigheid wordt versterkt door:

• Gecontroleerde schimmelverdichting en vochtregulering
• Processimulaties met behulp van Magmasoft® En Verstrekken voor poort, geweer, en stollingoptimalisatie
• In-process monitoring en Statistische procescontrole (SPC) Om gietvariatie te minimaliseren

Voor missiekritieke componenten, CT -scanning En CMM -inspectie valideer geometrische conformantie en interne integriteit.

Post-casting-services

Om kant-en-klare componenten te leveren, DEZE Biedt een uitgebreide reeks afwerkings- en nabewerkingsdiensten:

• Warmtebehandeling in eigen huis: normaal, gloeien, uitdoven, en tempereren
• Bewerking naar strakke toleranties met CNC draaien, frezen, en boren
• Oppervlaktebescherming: schot schieten, schilderen, verzinken, en aangepaste coatings
• Niet-destructief onderzoek (NDT): ultrasoon, radiologisch, en magnetische deeltjesinspectie

12. Conclusie

Koolstofstaal zandgieten levert een ongeëvenaarde waarde voor zware duty, grote volume componenten.

Door geluidsmetallurgische praktijken te integreren, Robuust procesbesturing, Ontwerp-voor-koelbaarheid, en rigoureuze QA, Fabrikanten kunnen duurzame onderdelen produceren die voldoen aan strakke functionele eisen tegen concurrerende kosten.

DEZE is de perfecte keuze voor uw productiebehoeften als u van hoge kwaliteit nodig is Services met koolstofstaal zandgieten.

Neem vandaag nog contact met ons op!