Karbonstål Sand Casting Company

Sandstøping er ryggraden i tunge komponentproduksjon, Kombinere lave verktøykostnader med nesten ubegrensede geometrisk frihet.

Blant rollebesetninger, karbonstål (med karbon nedenfor 0.30 vekt%) skiller seg ut for å levere seighet, styrke, og sveisbarhet i deler som spenner fra små pumpehus til multi-tonns girkassesaker.

I denne omfattende gjennomgangen, Vi utforsker karbonstål sandstøping fra dens metallurgiske røtter gjennom prosesstrinn, designpraksis, og kvalitetskontroller.

2. Hva er karbonstål sandstøping?

I Karbonstål Sandstøping, Foundries skjenker smeltet karbonstål - definert av 0.05–0,30 vekt% karbon—Toformer dannet av ubundet eller bundet sand.

I motsetning til stål med høyere legering, Karbonstål tilbyr en delikat balanse av styrke, seighet, maskinbarhet, og sveisbarhet, Alt til en lavere kostnad per kilo.

Dessuten, Sandstekingsverktøybudsjetter starter så lavt som USD 500 for enkle mønstre, muliggjør økonomisk produksjon av prototyper og engangsdeler, I tillegg til batch løper inn i titusenvis av enheter.

3. Metallurgiske fundamenter

En robust forståelse av Carbon Steel's Metallurgy underbygger enhver vellykket sandstøpende applikasjon.

Spesielt, samspillet av karboninnhold, silisiumnivåer, og mindreårig legeringselementer dikterer fluiditet, krympende oppførsel,

og den støpte mikrostrukturen, som hver påvirker mekanisk ytelse og defekt tilbøyelighet.

Karbon & Stålklassifisering

Karbonstål Fall inn i tre brede kategorier basert på deres vekt prosent karbon:

• Stål med lavt karbon (≤ 0.15 % C): Gi ultimate strekkstyrker (Uts) av 350–450 MPa og forlengelser som overstiger 20 %, noe som gjør dem svært duktile og sveisbare.
• Medium-karbonstål (0.15–0.30 % C): Tilby uts av 450–550 MPa med forlengelser av 10–15 %, balansere styrke og seighet.
• Stål med høy karbon (> 0.30 % C): Utstill UTS ovenfor 600 MPA, Men deres støpte sprøhet begrenser utbredt bruk i sandstøping.

Vanlige rollebesetninger inkluderer ASTM A216 WCB (0.24–0.27 % C, Uts ~ 415 MPA), ASTM A27 (0.23–0.29 % C, Uts ~ 345 MPA), og DIN GS-42 (0.38–0,45 % C, Uts ~ 520 MPA).

Disse karakterene illustrerer hvordan subtile skift i karboninnhold oversettes til distinkt styrke- og duktilitetsprofiler.

Silicons rolle i fluiditet & Krymping

Silisium, vanligvis til stede på 1.8–2.2 %, utfører en dobbel funksjon:

1. Fluiditetsforbedring: Hver 0.5 % Økning i Si kan forbedre det smeltede stålets fluiditet med opp til 12 %, Sikre mer komplett muggfylling og finere detalj reproduksjon.
2. Krympekontroll: Silisium fremmer grafitisering under størkning, redusere volumetrisk krymping porøsitet med omtrent 15 % Sammenlignet med lav-Si-legeringer.

Følgelig, Støperier er ofte målrettet mot silisiumnivåer nær det øvre området for å minimere indre hulrom og forbedre overflatebehandlingen.

Legeringstilskudd for spesialiserte eiendommer

Utover karbon og silisium, mangan, krom, og Molybden skreddersy ytelse for krevende miljøer:

• Mangan (0.6–1.0 %): Fungerer som en deoksidisator, Foredler kornstørrelse, og øker strekkfastheten opp til 20 % uten å kompromittere seigheten alvorlig.
• Krom (≤ 0.5 %): Øker herdbarhet og slitestyrke, Spesielt verdifull i komponenter utsatt for slipemedier.
• Molybden (≤ 0.3 %): Løfter høye temperaturstyrke og krypemotstand, Gjør det uunnværlig i deler som eksosmanifolder og dampfellelegemer.

Som støpt mikrostruktur

Når det smeltede stålet avkjøles i en sandform, det stivner til en Ferrite - Pearlite matrise:

• Ferritt (myk, Dukes) danner først ved temperaturer rett under Liquidus, gir grunnlaget for seighet.
• Pearlite (Lamellær sementitt - ferritt) dukker opp ved lavere temperaturer, formidle hardhet og slitestyrke motstand.

Typiske sandstøpte kjølehastigheter (1–5 ° C/s) gi a ferrittfraksjon på 40–60 %, med perlitt som omfatter balansen.

I tykkere seksjoner, Tregere avkjøling kan øke perlittinnholdet, hever hardhet ved opp til 15 Hb men reduserer forlengelse av 2–3 %.

4. Sand-casting prosessoversikt

Sandstøping transformerer smeltet karbonstål til komplekse former ved å bruke forbrukbare sandformer.

Under, Vi detaljerer hvert hovedtrinn - mønster og koremaking, muggkonstruksjon, Helling og størkning, og riste med rengjøring-mens du fremhever datadrevet beste praksis.

Mønster og koremaking

Først og fremst, mønsternøyaktighet dikterer støpte toleranser. Støperier bruker vanligvis:

Mønstermaterialer:

• CNC-maskinert aluminium holder ± 0,02 mm Dimensjonal nøyaktighet.
• Tremønstre (for lave volumer) oppnå ± 0,2 mm.
• 3D-trykt harpiks Mønster eliminerer ledetider på komplekse former.

Kjerneproduksjon:

• Grønn-sandkjerner Kombiner 85–90 % silikasand, 5–7 % Bentonittleire, og 2–3 % vann, kompakt deretter under 4–6 bar lufttrykk.
• No-bake harpiks kjerner Bruk fenol- eller furanbindere, tilbyr kjernestyrker av 4–6 MPa med permeabilitet over 300 Gass m³/m² · min.

Gjennom presist mønster og koremaking, Støperier minimerer dimensjonell variasjon og interne defekter.

Muggkonstruksjon

Mold sammensetning:

• 90 % silikasand, 5–7 % leire, og 2–3 % Vann til grønn-sandform.
• Kjemisk bundet sand (F.eks., Furan harpiks) redusere fuktigheten til < 0.5 %, stramme toleranser for CT9 - CT12.

Komprimering & Hardhet:

• Mål matrise hardhet av 60–70 ha (Land a) Sikrer muggintegritet og jevn svinn.
• Ordentlig permeabilitet (≥ 300 Gass m³/m² · min) forhindrer gassinneslutning og porøsitet.

Muggmontering:

• Ingeniører plasserer kjerner i taket og drar, ved hjelp av kapeller eller kjernetrykk for å opprettholde justering innenfor ± 0,5 mm.
• De bruker avskjedsfrakker (typisk 0,1–0,3 mm tykkelse) For å lette mønsterutløsningen og forbedre overflatebehandlingen.

Ved å kontrollere sandegenskaper og komprimering, Sandstøpeformer møtes konsekvent ISO CT11 - CT14 evner.

Helling og størkning

Med muggsopp, Støperier fortsetter:

Smelte forberedelse:

• Induksjonsovner varme karbonstål til 1450–1550 ° C., holder i 5–10 minutter for å homogenisere kjemi.
• Foundry Engineers deslag og justerer karbon og silisium til målkomposisjon (± 0.02 % C, ± 0.05 % Og).

Gating & Riser Design:

• En godt balansert portområde (port: Runner -forholdet ~ 1:3) Sikrer laminær flyt.
• Stigerør størrelse på 10 % av støpevolummating krymping, vanligvis lokalisert i den tyngste delen for å fremme retningsbestemmelse.

Kjølehastigheter:

• Tynne seksjoner avkjøles på 5–10 ° C/s, favoriserer ferrittdannelse og finere kornstørrelser (~ 15 µm).
• Tykke vegger avkjøles på 1–3 ° C/s; frysninger (F.eks., Kobberinnsatser) akselerere lokal størkning ved opp til 50 %, redusere krympe porøsitet.

Ved å kombinere presis smeltebekjempelse med optimalisert gating, Støperier oppnår lyd, Dimensjonalt konsistente støping.

Shake-Out, Rengjøring, og fettling

Endelig, Castings dukker opp fra formen:

Shake-Out:

• Automatiserte vibrasjonssystemer skiller sand fra metall innen 5–10 minutter per batch.

Desanding & Skudd sprengning:

• Høytrykksluft eller hjulblåsede systemer Fjern gjenværende sand, oppnå en basefinish på RA 6–12 um.

Fettlingoperasjoner:

• Arbeidere sliper eller maskinport og stigerørstubber, Trim Flash, og bland overganger, Vanligvis fjerne 1–3 mm av lager for å møte endelige dimensjonale toleranser.

Førinspeksjon:

• Castings gjennomgår visuelle kontroller og dimensjonale spotmålinger (± 0.5 MM på kritiske funksjoner) Før du går til full inspeksjon.

Gjennom systematisk rystelse og rengjøring, Støperier Forbereder karbonstålstøper for streng kvalitetssikring og mulige behandlinger etter støpe.

5. Design for sandstøping

Effektive rollebesetninger står for:

• Trekk vinkler (1–3 °): Forhindre mønsterskader; strammere vinkler øker verktøyets slitasje.
• Maskinering av lager (1–3 mm): Sikrer at endelige funksjoner faller innenfor CT11 - CT12 uten omarbeiding.
• Sammentrekningsgodtgjørelse (1.0–1,3 mm/100 mm): Kompenserer for størkning krympe.
• Ensartet veggtykkelse (± 10 mm): Unngår hot spots og indre påkjenninger.
• Fileter & Radier (> 1 mm): Avskrude spenningskonsentrasjoner og strømlinjeforme metallstrømmen.
• Gating/Riser Placement: Juster stigerørene med tykke seksjoner for å fremme Retningsbestemmelse, redusere krympe porøsitet ved 30 %.

6. Prosessfunksjon & Dimensjonal kontroll

Å kontrollere dimensjoner og oppnå repeterbare toleranser i karbonstål sandstøping er fortsatt en utfordring og et mål for Foundry Excellence.

Toleransekarakterer i sandstøping

Dimensjonell toleranse refererer til de tillatte variasjonsgrensene i en fysisk dimensjon av en støpt komponent.

I sandstøping, Toleranser er ofte klassifisert under ISO 8062-3 standard, som definerer Casting Tolerance Karakterer (CT) fra CT1 (mest presise) til CT16 (minst presis).

For karbonstål sandstøping, de oppnåelige toleranse karakterene faller vanligvis innenfor:

Støpeprosess	ISO Tolerance Grade	Lineær dimensjonstoleranseområde (mm)
Grønn sand	CT13 - CT4	± 2,0 - ± 3,5 mm (til 100 MM dimensjon)
No-Bake Sand	CT11 - CT13	± 1,0 - ± 2,5 mm
Skallform	CT8 - CT10	± 0,6 - ± 1,5 mm

Sentrale faktorer som påvirker dimensjonal presisjon

1. Sandegenskaper

• Korn finhet: Finer korn forbedrer detalj reproduksjon og overflatebehandling, men reduserer permeabiliteten og kan påvirke muggintegriteten.
• Fuktighet & Bindemiddelinnhold: Feil sandblandingsforhold forårsaker muggforvrengning eller gassrelaterte defekter, som fører til dimensjonale inkonsekvenser.

2. Mold komprimering

• Ensartet komprimering sikrer konsistente hulromsdimensjoner. Mangelfull ramming eller vibrasjon kan forårsake lokal veggkollaps eller variasjon.

3. Mønsternøyaktighet

• Mønsterslitasje, termisk forvrengning, eller manuell utskjæring kan introdusere feil. CNC-møllede eller 3D-trykte mønstre forbedrer reproduserbarheten.

4. Termisk krymping

• Karbonstål trekker seg vanligvis inn 1.0% til 2.5% under størkning og kjøling, Avhengig av sammensetning og geometri.
• Komplekse geometrier kan kreve forskjellig krympingskvoter.

5. Seksjonstykkelse

• Tynnveggede områder avkjøles raskere og trekker seg sammen mer jevn.
• Tykke seksjoner kan utvise krymping av midtlinjen, hot spots, eller skjeve hvis den ikke er riktig stiget eller avkjølt.

Teknikker for forbedret dimensjonskontroll

For å forbedre støping av presisjon og redusere kravene etter machinering, Moderne støperier bruker flere strategier:

• Bruk av rigide støpesystemer: Kjemisk bundne sandformer viser bedre dimensjonell stabilitet enn tradisjonell grønn sand.
• Mold forvarming: Oppvarming av former før skjenking reduserer temperaturforskjeller og skjevhet.
• Chill plassering: Strategisk plassert metall frysninger akselererer avkjøling på hot spots for å redusere ujevn sammentrekning.
• Simuleringsprogramvare: Størkningsmodellering og termisk simulering hjelper med å forutsi og kompensere for krymping og forvrengning i design.

Overflatefinish forventninger

Overflateuhet i sandstøpt karbonstål måles generelt i Ra (Mikroner):

Støpingsprosess	Typisk overflateuhet (Ra)
Grønn sand	12 - 25 µm
No-Bake Sand	6 - 12 µm
Skallstøping	3 - 6 µm

7. Kvalitetssikring & Testing

Mekanisk testing

Støperier validerer mekanisk ytelse per:

• ASTM E8: Strekkfasthet og forlengelse.
• ASTM E23: Charpy V-heldende påvirkning seighet.
• Rockwell Hardness (HRC 20–30): Måler overflatehardhet.

Ikke-destruktiv evaluering

Vi bruker:

• Radiografi: Oppdager intern porøsitet ≥ 2 mm.
• Ultrasonic testing: Lokaliserer volumetriske feil ≥ 1 mm.
• Magnetisk partikkelinspeksjon: Avslører overflatesprekker ≥ 0.5 mm.

Statistisk prosesskontroll

Ved å spore CP og CPK, Støperier sikrer CPK ≥ 1.33 for kritiske dimensjoner.

Første artikkelinspeksjon (Fai) bekrefter at innledende avstøpninger oppfyller DCTG -kravene før full produksjon kjører.

8. Etterstøpte behandlinger

Mens den innledende støpeprosessen definerer formen og generelle egenskapene til karbonstålkomponenter,

Oppgavebehandlinger spiller en kritisk rolle i å styrke mekanisk ytelse, Dimensjonal nøyaktighet, overflatekvalitet, og langsiktig holdbarhet.

Disse sekundære operasjonene er ikke bare forbedringer-de er viktige trinn som transformerer råstøping til industrielle komponenter med høy ytelse som er i stand til å motstå tøffe serviceforhold.

Varmebehandlinger

Karbonstålstøping gjennomgår ofte en serie av varmebehandlinger å skreddersy mikrostrukturen sin og forbedre mekaniske egenskaper.

Valget av behandling avhenger av søknadskravene, ønsket hardhet, duktilitet, og intern stresstilstand.

Normalisering

• Behandle: Oppvarming til ~ 870–950 ° C, etterfulgt av luftkjøling.
• Hensikt: Foredler kornstruktur, Lindrer interne påkjenninger, og forbedrer maskinbarhet.
• Effekt: Fremmer en enhetlig ferritt-perlittmatrise med forbedret styrke og seighet.

Slukking og temperering

• Behandle: Rask avkjøling (Vanligvis i olje eller vann) fra den austenitiserende temperaturen (~ 840–900 ° C.), etterfulgt av oppvarming til ~ 500–650 ° C.
• Hensikt: Øker hardheten og strekkfastheten mens du kontrollerer sprøhet.
• Typisk anvendelse: Slitasjebestandige komponenter og strukturelle deler utsatt for påvirkning.

Annealing

• Behandle: Langsom avkjøling fra ~ 800–850 ° C.
• Hensikt: Mykner materialet for enklere maskinering og forbedrer dimensjonsstabiliteten.
• Effekt: Produserer en grov ferritisk struktur med redusert hardhet og styrke.

Stress lindrer

• Temperaturområde: 540–650 ° C..
• Hensikt: Reduserer restspenninger fra ujevn størkning eller maskinering uten å endre mikrostruktur betydelig.

Datapunkt: ASTM A216 WCB Castings, En vanlig stålløp med lav karbon, nå strekkstyrker på 485–655 MPa etter normalisering og temperering.

Overflateforbedringsmetoder

Overflatekvaliteten er avgjørende i miljøer som er utsatt for slitasje, korrosjon, eller friksjon. Overflatebehandlinger etter støpeforbindelse forbedrer ikke bare estetikk, men forlenger også komponentens levetid betydelig.

Skudd sprengning og skjøt peening

• Hensikt: Fjerner gjenværende sand, skala, og oksider; Forbedrer utmattelsens levetid ved å indusere trykkoverflatespenning.
• Overflateuhet: Redusert til 6–12 um RA, Avhengig av media og intensitet.

Belegg og Platting

• Sinkbelegg (Galvanisering): Forbedrer korrosjonsmotstand, Spesielt for utendørs eller marin bruk.
• Fosfat og svart oksidbelegg: Gi smøring og minimal rustbeskyttelse.
• Krom eller nikkelplating: Brukes i spesialiserte applikasjoner for forbedret overflatehardhet eller kjemisk motstand.

Maleri og Pulverbelegg

• Vanlig for ikke-kritiske overflater, gir både korrosjonsmotstand og visuell appell.
• Vanligvis brukt etter maskinering for å bevare dimensjonale toleranser.

CNC -maskinering av støpt karbonstål

På grunn av støpehuden, Mikrostrukturell heterogenitet, og potensielle restspenninger, støpt karbonstål krever nøye valgt CNC -maskinering Strategier for å opprettholde toleranse og unngå slitasje på verktøyet.

Maskineringshensyn:

• Verktøy: Bruk av karbid- eller belagte verktøy for forbedret slitemotstand.
• Feeds og hastigheter: Lavere skjærehastigheter (60–120 m/i) og moderate feeds for å redusere skravling og varmeproduksjon.
• Kjølevæskebruk: Emulgerte skjærevæsker anbefales for termisk kontroll og evakuering av chip.
• Godtgjørelse: Vanligvis er 1–3 mm maskineringsmaskiner igjen på støpte overflater for å bearbeide finish.

9. Viktige industrielle applikasjoner

Olje & Gassindustri

• Ventillegemer
• Pumpehus
• Flenser og beslag

Produksjon av tungt utstyr

• Girkassehus
• Spor lenker og tomgangere
• Motvekter

Infrastrukturutvikling

• Mannhullsdeksler og rammer
• Jernbanekomponenter
• Vann- og avløpssystemdeler

Bil og transport

• Motorkomponenter
• Chassis og fjæring deler
• Lastebil- og trailerdeler

Kraftproduksjon

• Turbinhus
• Trykkfartøy
• Varmevekslerkomponenter

Marine og skipsbygging

• Propellaksler og lagre
• Dekk maskinkomponenter
• Skrogbesetninger

Fornybar energi

• Vindturbinknutepunkter og rammer
• Hydroelektriske turbinkomponenter
• Solmonteringsstrukturer

10. Vanlige karbonstålstøpekarakterer (Global oversikt)

11. DETTE'S sandstøpte evner

Som et pålitelig navn i Precision Metalcasting, Deze Foundry bringer flere tiår med erfaring og innovasjon til karbonstålsandstøpeindustrien.

Kombinere avanserte fasiliteter, Robust ingeniørpraksis, og streng kvalitetssikring,

DETTE har etablert seg som en strategisk partner for å kreve globale kunder over oljen & gass, transport, energi, og tungt utstyrssektorer.

Foundry Infrastructure & Teknologi

DETTE opererer fullt integrerte sandstøpelinjer designet for Medium til storstilt støpegods alt fra 2 kg til over 5,000 kg. Fasilitetsfunksjonen vår:

• Automatiserte støpelinjer for høy repeterbarhet og jevn dimensjons nøyaktighet
• Fleksible formtyper: grønn sand, Furan no-bake, og harpiks-bundne systemer
• 3D-trykt mønstre og CNC-maskinert verktøy for rask prototyping og komplekse geometrier
• Smeltekapasitet på stedet Med elektrisk bue og induksjonsovner som støtter både karbon- og lavlegeringsstål

Karbonstålkarakterer som tilbys

Vi produserer et bredt spekter av karbonstålkarakterer, skreddersydd for både strukturelle og slitekritiske applikasjoner, inkludert:

• ASTM A216 WCB -Trykkbehandlingskomponenter, Generelt formål Karbonstål
• ASTM A27 karakter 60-30 / 70-36 - Generell industriell bruk, lav til middels styrke
• ASTM A148 105-85 -Støping av høy styrke for slitasje og utmattelsesmotstand
• Tilpassede karakterer med legeringselementer (Cr, Mo, Mn, I) For å møte klientspesifikasjoner

Alle smeltekomposisjoner blir bekreftet ved bruk av spektrometrisk analyse og kontrollert til innen stramme toleranser for konsistens.

Dimensjonal presisjon & Prosesskontroll

DETTE kaster til toleranse karakterer mellom CT10 - CT13, med oppnåelig overflatebehandling av RA 6–12 um, Avhengig av muggprosess og delvis kompleksitet.

Dimensjonal nøyaktighet forbedres gjennom:

• Kontrollert muggkomprimering og fuktregulering
• Prosesssimuleringer ved bruk av Magmasoft® og Procast for gating, stigerør, og størkningsoptimalisering
• Overvåking av prosesser og Statistisk prosesskontroll (Spc) for å minimere støpevariasjon

For oppdragskritiske komponenter, CT -skanning og CMM -inspeksjon Valider geometrisk konformitet og intern integritet.

Post-casting-tjenester

For å levere klare komponenter, DETTE tilbyr en omfattende pakke med etterbehandling og etterbehandlingstjenester:

• Varmebehandling internt: Normalisering, Annealing, slukking, og temperering
• Maskinering til stramme toleranser med CNC snur, fresing, og boring
• Overflatebeskyttelse: Skudd sprengning, maleri, galvanisering, og tilpassede belegg
• Ikke-destruktiv testing (Ndt): ultralyd, radiografisk, og magnetisk partikkelinspeksjon

12. Konklusjon

Karbonstål sandstøping gir uovertruffen verdi for kraftig, Store volumkomponenter.

Ved å integrere lydmetallurgisk praksis, robuste prosesskontroller, Design-for-Castability, og streng Qa, Produsenter kan produsere holdbare deler som oppfyller trange funksjonelle krav til konkurransedyktige kostnader.

DETTE er det perfekte valget for dine produksjonsbehov hvis du trenger høy kvalitet Karbonstål Sandstøpingstjenester.

Kontakt oss i dag!