Companhia de fundição de areia de aço carbono

A fundição de areia é a espinha dorsal da produção de componentes pesados, Combinando baixo custo de ferramentas com liberdade geométrica quase ilimitada.

Entre ligas fundidas, aço carbono (com carbono abaixo 0.30 WT%) se destaca para proporcionar resistência, força, e soldabilidade em peças que variam de pequenas caixas de bomba a casos de caixa de engrenagens de várias toneladas.

Nesta revisão abrangente, Exploramos fundição de areia em aço carbono a partir de suas raízes metalúrgicas através de etapas de processo, práticas de design, e controles de qualidade.

2. O que é fundição de areia de aço carbono?

Em fundição de areia de aço carbono, Fundries derramar o aço carbono fundido - definido por 0.05–0,30% em peso de carbono- Moldes formados a partir de areia não conduzida ou ligada.

Ao contrário dos aços de alta em alta, O aço carbono oferece um equilíbrio delicado de força, resistência, usinabilidade, e soldabilidade, tudo a um custo menor por quilograma.

Além disso, Os orçamentos de ferramentas de fundição de areia começam tão baixos quanto USD 500 Para padrões simples, permitindo a produção econômica de protótipos e peças únicas, bem como lote corre para as dezenas de milhares de unidades.

3. Fundações metalúrgicas

Uma compreensão robusta da metalurgia do aço carbono sustenta todo aplicativo de areia bem-sucedido de areia.

Em particular, a interação de teor de carbono, níveis de silício, e menor elementos de liga determina a fluidez, comportamento de encolhimento,

e a microestrutura fundamental, cada um dos quais influencia o desempenho mecânico e a propensão de defeitos.

Carbono & Classificação de aço

Aços de carbono se enquadra em três categorias amplas com base em seu carbono por cento por cento de peso:

• Aços de baixo carbono (≤ 0.15 % C): Produzir forças de tração final (UTS) de 350–450 MPA e alongamentos excedendo 20 %, tornando -os altamente dúcteis e soldáveis.
• Aços de médio carbono (0.15–0.30 % C): Oferecer uts de 450–550 MPA com alongamentos de 10–15 %, Balanço de força e resistência.
• Aços de alto carbono (> 0.30 % C): Exibir uts acima 600 MPa, Mas seu chartleness e fundido limita o uso generalizado no elenco de areia.

Notas de elenco comuns Inclua ASTM A216 WCB (0.24–0.27 % C, Uts ~ 415 MPa), ASTM A27 (0.23–0.29 % C, Uts ~ 345 MPa), e DIN GS-42 (0.38–0.45 % C, Uts ~ 520 MPa).

Essas notas ilustram como mudanças sutis no teor de carbono se traduzem em perfis distintos de força e ductilidade.

O papel do silício na fluidez & Encolhimento

Silício, normalmente presente em 1.8–2.2 %, executa uma função dupla:

1. Melhoramento da fluidez: Cada 0.5 % O aumento do SI pode melhorar a fluidez do aço fundido até 12 %, Garantir um enchimento mais completo de moldes e reprodução mais fina de detalhes.
2. Controle de encolhimento: O silício promove a grafitização durante a solidificação, redução da porosidade volumétrica de encolhimento 15 % comparado às ligas de baixo Si.

Consequentemente, As fundições geralmente têm como alvo os níveis de silício perto do intervalo superior para minimizar os vazios internos e melhorar o acabamento da superfície.

Adições de liga para propriedades especializadas

Além de carbono e silício, manganês, cromo, e molibdênio Performance de adaptação para ambientes exigentes:

• Manganês (0.6–1.0 %): Atua como um desoxidador, refina o tamanho do grão, e aumenta a força de tração ao 20 % sem comprometer severamente a resistência.
• Cromo (≤ 0.5 %): Aumenta a hardenabilidade e resistência ao desgaste, especialmente valioso em componentes sujeitos à mídia abrasiva.
• Molibdênio (≤ 0.3 %): Eleva a força de alta temperatura e a resistência à fluência, tornando-o indispensável em peças como coletores de escape e corpos de armadilha a vapor.

Microestrutura fundida

À medida que o aço fundido esfria em um molde de areia, Ele se solidifica em um Ferrite - Pearlite matriz:

• Ferrita (macio, dúctil) forma primeiro em temperaturas logo abaixo do liquidus, Fornecendo a base de resistência.
• Pearlita (Cementita -ferrite lamelar) surge a temperaturas mais baixas, transmitir dureza e resistência ao desgaste.

Taxas típicas de resfriamento fundido na areia (1–5 ° C/S.) rendimento a Fração de ferrite de 40-60 %, com pérola compreendendo o equilíbrio.

Em seções mais grossas, O resfriamento mais lento pode aumentar o teor de pérolas, levantando dureza até 15 HB mas reduzindo o alongamento por 2–3 %.

4. Visão geral do processo de fundição de areia

A fundição de areia transforma o aço carbono fundido em formas complexas usando moldes de areia dispensáveis.

Abaixo, Detalhamos cada passo importante - Pattern e CoreMaking, Construção de mofo, derramamento e solidificação, e trem.

Padrão e coragem

Em primeiro lugar, A precisão do padrão determina as tolerâncias do chast. Fundries normalmente usam:

Materiais Pattern:

• Alumínio usinado por CNC segura ± 0,02 mm precisão dimensional.
• Padrões de madeira (Para volumes baixos) alcançar ± 0,2 mm.
• 3Resina impressa em D. Os padrões eliminam os prazos de entrega em formas complexas.

Produção central:

• Núcleos de areia verde Combine 85-90 % areia de sílica, 5–7 % Argila bentonita, e 2–3 % água, Em seguida, compacto com pressão de ar de 4 a 6 bar.
• Núcleos de resina sem bolos Use ligantes fenólicos ou furanos, oferecendo pontos fortes de 4–6 MPA com permeabilidade acima 300 Gas m³/m² · min.

Através de padrão preciso e malha, As fundições minimizam a variação dimensional e os defeitos internos.

Construção de mofo

Composição do molde:

• 90 % areia de sílica, 5–7 % argila, e 2–3 % água para moldes de areia verde.
• Areias quimicamente ligadas (por exemplo, resina furana) reduzir a umidade para < 0.5 %, apertando tolerâncias a CT9 - CT12.

Compactação & Dureza:

• Alvo dureza da matriz de 60–70 ha (Costa a) Garante a integridade do molde e o encolhimento consistente.
• Apropriado permeabilidade (≥ 300 Gas m³/m² · min) evita aprisionamento e porosidade a gás.

Conjunto do molde:

• Os engenheiros colocam núcleos no lixo e arrastam, Usando capeltos ou estampas principais para manter o alinhamento dentro ±0,5mm.
• Eles aplicam casacos de despedida (normalmente de 0,1 a 0,3 mm de espessura) Para aliviar a liberação de padrões e melhorar o acabamento da superfície.

Controlando as propriedades e compactação da areia, Moldes de fundição de areia se encontram consistentemente ISO CT11 - CT14 capacidades.

Derramamento e solidificação

Com moldes prontos, As fundições prosseguem:

Preparação de derretimento:

• Fornos de indução aquecem o aço carbono para 1450–1550 ° C., segurando por 5 a 10 minutos para homogeneizar a química.
• Os engenheiros de fundição deslag (± 0.02 % C, ± 0.05 % E).

Bloqueio & Design de riser:

• Um bem equilibrado Área do portão (portão: proporção do corredor ~ 1:3) Garante o fluxo laminar.
• Risers dimensionado em 10 % de encolhimento de alimentação de volume de fundição, geralmente localizado na seção mais pesada para promover a solidificação direcional.

Taxas de resfriamento:

• Seções finas frias em 5–10 ° C/S., favorecendo a formação de ferrite e tamanhos de grãos mais finos (~ 15 µm).
• Paredes grossas esfriarem 1–3 ° C/S.; calafrios (por exemplo, Inserções de cobre) acelerar a solidificação local por até 50 %, reduzindo a porosidade encolhida.

Combinando controle preciso de fusão com bloqueio otimizado, As fundições alcançam som, peças fundidas dimensionalmente consistentes.

Shake-out, Limpeza, e fettling

Finalmente, peças fundidas emergem do molde:

Shake-out:

• Os sistemas vibratórios automatizados separam areia do metal dentro de 5 a 10 minutos por lote.

Deserding & Tiro:

• Os sistemas de ar de alta pressão ou quentes de roda removem areia residual, alcançando um acabamento base de RA 6–12 µm.

Operações de Fettling:

• Trabalhadores moem ou gate e riser portões, aparar flash, e transições de mistura, normalmente removendo 1–3 mm de estoque para atender às tolerâncias dimensionais finais.

Pré-inspeção:

• Peças fundidas sofrem verificações visuais e medidas de ponto dimensional (± 0.5 mm em recursos críticos) Antes de se mudar para a inspeção total.

Através de abalo e limpeza sistemáticos, As fundições preparam fundições de aço carbono para garantia de qualidade rigorosa e possíveis tratamentos pós-clastes.

5. Design para elenco de areia

Designs de elenco eficazes são responsáveis ​​por:

• Ângulos de rascunho (1–3 °): Impedir o dano de padrão; ângulos mais rígidos aumentam o desgaste da ferramenta.
• Calefinagem (1–3 mm): Garante que os recursos finais se enquadram CT11 - CT12 sem retrabalho.
• Subsídio de contração (1.0–1,3 mm/100 mm): Compensa o encolhimento da solidificação.
• Espessura uniforme da parede (± 10 mm): Evita pontos quentes e tensões internas.
• Filetes & Radii (> 1 milímetros): Restringir as concentrações de tensão e simplificar o fluxo de metal.
• Posicionamento de bloqueio/riser: Alinhe risers com seções grossas para promover Solidificação direcional, reduzindo a porosidade diminuída por 30 %.

6. Capacidade de processo & Controle dimensional

Controlar as dimensões e alcançar tolerâncias repetíveis na fundição de areia de aço carbono continua sendo um desafio e uma referência da excelência em fundição.

Graus de tolerância no elenco de areia

Tolerância dimensional refere -se aos limites de variação permitidos em uma dimensão física de um componente fundido.

No elenco de areia, As tolerâncias são mais comumente classificadas sob o ISO 8062-3 padrão, que define Classificações de tolerância ao elenco (TC) de CT1 (mais preciso) para CT16 (menos preciso).

Para peças fundidas de areia de aço carbono, Os graus de tolerância alcançáveis ​​normalmente se enquadram:

Processo de fundição	Grau de tolerância ISO	Faixa de tolerância dimensional linear (milímetros)
Areia verde	CT13 - CT4	± 2,0 - ± 3,5 mm (para 100 dimensão mm)
Areia sem bolos	CT11 - CT13	± 1,0 - ± 2,5 mm
Molde de casca	CT8 - CT10	± 0,6 - ± 1,5 mm

Fatores -chave que afetam a precisão dimensional

1. Características da areia

• Finidade de grãos: Os grãos mais finos aumentam a reprodução de detalhes e o acabamento da superfície, mas reduzem a permeabilidade e podem afetar a integridade do molde.
• Umidade & Conteúdo do fichário: Proporções inadequadas de mistura de areia causam distorção de molde ou defeitos relacionados a gás, levando a inconsistências dimensionais.

2. Compactação de molde

• A compactação uniforme garante dimensões consistentes da cavidade. A estanqueamento ou vibração inadequada pode causar colapso ou variação da parede localizada.

3. Precisão do padrão

• Desgaste do padrão, distorção térmica, ou escultura manual pode introduzir erros. Os padrões prejudicados por CNC ou impressos em 3D melhoram a reprodutibilidade.

4. Encolhimento térmico

• O aço carbono normalmente se contrai por 1.0% para 2.5% Durante a solidificação e resfriamento, dependendo da composição e geometria.
• Geometrias complexas podem exigir subsídios diferenciais de encolhimento.

5. Espessura da seção

• Áreas de paredes finas esfriar.
• Seções grossas podem exibir encolhimento de linha central, pontos quentes, ou deformação se não for adequadamente arrumada ou refrigerada.

Técnicas para controle dimensional aprimorado

Para aprimorar a precisão da fundição e reduzir os requisitos de pós-formação, Fundições modernas empregam várias estratégias:

• Uso de sistemas de moldagem rígidos: Moldes de areia quimicamente ligados exibem melhor estabilidade dimensional do que a areia verde tradicional.
• Molde pré-aquecimento: Moldes de aquecimento antes de derramar reduz os diferenciais de temperatura e deformação.
• Colocação de relaxamento: Flacks de metal estrategicamente posicionados aceleram o resfriamento em pontos quentes para reduzir a contração irregular.
• Software de simulação: A modelagem de solidificação e a simulação térmica ajudam a prever e compensar o encolhimento e a distorção no design.

Expectativas de acabamento superficial

A rugosidade da superfície no aço carbono fundido de areia é geralmente medido em Rá (mícrons):

Processo de moldagem	Rugosidade da superfície típica (Rá)
Areia verde	12 – 25 µm
Areia sem bolos	6 – 12 µm
Moldagem de casca	3 – 6 µm

7. Garantia de Qualidade & Teste

Teste Mecânico

Fundições validam o desempenho mecânico por:

• ASTM E8: Força de tração e alongamento.
• ASTM E23: Resistência ao impacto em vidraça em V Charpy.
• Dureza Rockwell (HRC 20–30): Mede a dureza da superfície.

Avaliação não destrutiva

Nós usamos:

• Radiografia: Detecta porosidade interna ≥ 2 milímetros.
• Teste ultrassônico: Localiza falhas volumétricas ≥ 1 milímetros.
• Inspeção de Partículas Magnéticas: Revela rachaduras na superfície ≥ 0.5 milímetros.

Controle Estatístico de Processo

Rastreando Cp e Cpk, As fundições garantem CPK ≥ 1.33 para dimensões críticas.

Primeiro artigo Inspeção (FAI) confirma que as peças fundidas iniciais atendem aos requisitos do DCTG antes que a produção completa seja executada.

8. Tratamentos Pós-Fundição

Enquanto o processo inicial de fundição define a forma e as propriedades gerais dos componentes de aço carbono,

Os tratamentos pós-castantes desempenham um papel crítico no aumento do desempenho mecânico, precisão dimensional, qualidade da superfície, e durabilidade a longo prazo.

Essas operações secundárias não são apenas refinamentos-são etapas essenciais que transformam peças fundidas em componentes industriais de alto desempenho capazes de suportar condições duras de serviço.

Tratamentos térmicos

Peças fundidas de aço carbono geralmente sofrem uma série de tratamentos térmicos para adaptar sua microestrutura e melhorar as propriedades mecânicas.

A escolha do tratamento depende dos requisitos de aplicação, dureza desejada, ductilidade, e estado de estresse interno.

Normalizando

• Processo: Aquecimento a ~ 870-950 ° C, seguido de resfriamento a ar.
• Propósito: Refina a estrutura de grãos, alivia tensões internas, e melhora a usinabilidade.
• Efeito: Promove uma matriz uniforme de petróleo de ferrita com força e resistência aprimoradas.

Têmpera e Revenimento

• Processo: Resfriamento rápido (normalmente em óleo ou água) da temperatura austenitizante (~ 840–900 ° C.), seguido de reaquecimento para ~ 500-650 ° C.
• Propósito: Aumenta a dureza e a resistência à tração ao controlar a fragilidade.
• Aplicação típica: Componentes resistentes ao desgaste e peças estruturais submetidas ao impacto.

Recozimento

• Processo: Resfriamento lento de ~ 800–850 ° C.
• Propósito: Suaviza o material para facilitar a usinagem e melhora a estabilidade dimensional.
• Efeito: Produz uma estrutura ferrítica grossa com dureza e força reduzidas.

Alívio do estresse

• Faixa de temperatura: 540–650 ° C..
• Propósito: Reduz as tensões residuais de solidificação ou usinagem irregulares sem alterar significativamente a microestrutura.

Ponto de dados: ASTM A216 WCB CASTINGS, um grau de aço de baixo carbono comum, normalmente atingem forças de tração de 485-655 MPa após normalizar e temperamento.

Métodos de aprimoramento da superfície

A qualidade da superfície é crucial em ambientes expostos ao desgaste, corrosão, ou atrito. Os tratamentos de superfície pós-castagem não apenas melhoram a estética, mas também prolongam significativamente a vida dos componentes.

Tiro de jateamento e peening

• Propósito: Remove areia residual, escala, e óxidos; Melhora a vida útil da fadiga induzindo a tensão da superfície compressiva.
• Rugosidade Superficial: Reduzido para 6-12 µm de ra, dependendo da mídia e intensidade.

Revestimentos e Revestimento

• Revestimento de Zinco (Galvanização): Melhora a resistência à corrosão, especialmente para uso ao ar livre ou marinho.
• Revestimentos de fosfato e óxido preto: Fornecer lubrificação e proteção de ferrugem mínima.
• Cromo ou níquel: Usado em aplicações especializadas para dureza superficial aprimorada ou resistência química.

Pintura e Revestimento em Pó

• Comum para superfícies não críticas, fornecendo resistência à corrosão e apelo visual.
• Normalmente aplicado após a usinagem para preservar as tolerâncias dimensionais.

Usinagem CNC de aço carbono fundido

Devido à pele de fundição, Heterogeneidade microestrutural, e possíveis tensões residuais, O aço carbono fundido requer cuidadosamente selecionado Usinagem CNC Estratégias para manter a tolerância e evitar o desgaste da ferramenta.

Considerações sobre usinagem:

• Ferramentas: Uso de carboneto ou ferramentas revestidas para melhorar a resistência ao desgaste.
• Alimenta e velocidades: Velas de corte mais baixas (60–120 m/i) e alimentos moderados para reduzir as conversas e a geração de calor.
• Uso do líquido de arrefecimento: Os fluidos de corte emulsionados são recomendados para controle térmico e evacuação de chips.
• Mesada: Normalmente, 1 a 3 mm de material de usinagem é deixado em superfícies fundidas para usinagem de acabamento.

9. Principais aplicações industriais

Óleo & Indústria de Gás

• Corpos de Válvulas
• Altas da bomba
• Flanges e acessórios

Fabricação de equipamentos pesados

• Caixas da caixa de velocidades
• Rastrear links e idlers
• Contrapesos

Desenvolvimento de infraestrutura

• Tampas e molduras de bueiro
• Componentes ferroviários
• Peças do sistema de água e esgoto

Automotivo e Transporte

• Componentes do motor
• Peças de chassi e suspensão
• Peças de caminhão e reboque

Geração de energia

• Invólucros de turbina
• Vasos de pressão
• Componentes do trocador de calor

Marinho e construção naval

• Eixos de hélice e rolamentos
• Componentes de máquinas de convés
• Acessórios de casco

Energia Renovável

• Centros e molduras de turbinas eólicas
• Componentes de turbina hidrelétrica
• Estruturas de montagem solar

10. Graus de fundição de aço carbono comum (Visão geral global)

11. ESSECapacidades de fundição de areia

Como um nome confiável em precisão de metalcasting, Deze Foundry traz décadas de experiência e inovação para a indústria de fundição de areia em aço carbono.

Combinando instalações avançadas, práticas robustas de engenharia, e garantia de qualidade rigorosa,

ESSE estabeleceu -se como um parceiro estratégico para exigir clientes globais em todo o petróleo & gás, transporte, energia, e setores de equipamentos pesados.

Infraestrutura de fundição & Tecnologia

ESSE opera linhas de fundição de areia totalmente integradas projetadas para peças fundidas a médias a larga escala variando de 2 kg para over 5,000 kg. Nosso recurso de instalações:

• Linhas de moldagem automatizadas Para alta repetibilidade e precisão dimensional consistente
• Tipos de molde flexíveis: areia verde, Furan No-Bake, e sistemas ligados a resina
• 3Padrões impressos em D. e ferramentas usinadas por CNC para prototipagem rápida e geometrias complexas
• Capacidade de fusão no local com arco elétrico e fornos de indução que suportam a belas de carbono e com baixa liga

Graus de aço carbono oferecidos

Produzimos uma ampla gama de notas de aço carbono, adaptado para aplicações estruturais e críticas de desgaste, incluindo:

• ASTM A216 WCB -Componentes de retenção de pressão, Aço de carbono de uso geral
• ASTM A27 Grade 60-30 / 70-36 - Uso industrial geral, resistência baixa a média
• ASTM A148 105-85 -fundição de alta resistência para resistência ao desgaste e fadiga
• Notas personalizadas com elementos de liga (Cr, Mo, Mn, Em) Para atender às especificações do cliente

Todas as composições de fusão são verificadas usando Análise espectrométrica e controlado dentro de tolerâncias rígidas para consistência.

Precisão dimensional & Controle de Processo

ESSE lançamentos para graus de tolerância entre CT10 - CT13, com acabamentos superficiais alcançáveis ​​de RA 6–12 µm, Dependendo do processo de molde e da complexidade da peça.

A precisão dimensional é aprimorada por meio:

• Compactação de molde controlada e regulação de umidade
• Simulações de processo usando Magmasoft® e Procast para bloqueio, riser, e otimização de solidificação
• Monitoramento em processo e Controle Estatístico de Processo (CEP) Para minimizar a variação de elenco

Para componentes da missão crítica, Digitalização de TC e Inspeção CMM validar conformidade geométrica e integridade interna.

Serviços de pós-fundição

Para entregar componentes prontos para montar, ESSE Oferece um conjunto abrangente de serviços de acabamento e pós-processamento:

• Tratamento térmico internamente: normalização, recozimento, têmpera, e temperamento
• Usinagem para tolerâncias apertadas com giro CNC, fresagem, e perfuração
• Proteção de superfície: tiro jateando, pintura, galvanização, e revestimentos personalizados
• Testes não destrutivos (END): ultrassônico, radiográfico, e inspeção magnética de partículas

12. Conclusão

A fundição de areia de aço carbono oferece valor incomparável para serviço pesado, componentes de grande volume.

Integrando as práticas metalúrgicas do som, Controles de processo robustos, Design-for-Castability, e qa rigoroso, Os fabricantes podem produzir peças duráveis ​​que atendem às demandas funcionais apertadas a um custo competitivo.

ESSE é a escolha perfeita para suas necessidades de fabricação se você precisar de alta qualidade Serviços de fundição de areia de aço carbono.

Contate-nos hoje!