Spoločnosť na investičné odlievanie uhlíkovej ocele

1. Zavedenie

Uhlíková oceľ odlievanie investícií spája staré umenie s moderným inžinierstvom a vytvára komplex, komponenty z vysokopevnostnej ocele.

Použitím metódy strateného vosku – kde sa voskové vzory na jedno použitie stávajú trvalými oceľovými časťami – tento proces dosahuje tolerancie a povrchové úpravy nemysliteľné pri bežnom odlievaní do piesku..

Jeho korene sa tiahnu dozadu 5 000 rokov až po mezopotámske bronzy zo strateného vosku, ale až v polovici 20. storočia zlievárne zvládli vysoký bod tavenia ocele (1 500–1 600 ° C) a úzky rozsah tuhnutia.

Dnes, odvetviach ako napr olej & plyn, generovanie energie, ťažký stroj, a automobilový závisia od investičných odliatkov z uhlíkovej ocele pre telesá ventilov, obežné kolesá čerpadiel, skrine turbín, a konštrukčné konzoly.

Tento článok skúma základy, výber zliatiny, kroky procesu na mieru, vlastnosti materiálu, vplyv na životné prostredie, a konkurenčné postavenie investičného liatia uhlíkovej ocele.

2. Základy investičného liatia uhlíkovej ocele

Odlievanie uhlíkovej ocele prináša jedinečné výzvy. Jeho vysoké nároky na teplotu liatia žiaruvzdorné plášťové systémy schopný odolávať teplotám vyšším 1 700 ° C.

Navyše, uhlíkové ocele typicky vykazujú úzky interval kryštalizácie – často menší ako 70 °C – takže sa rýchlo zmenšujú a riskujú vnútornú pórovitosť.

V porovnaní s odlievanie piesku, investičné metódy poskytujú rozmerovú presnosť ±0,1 mm na malých prvkoch (oproti ±1,5 mm) a povrchové úpravy až do Ra 0,8–3,2 µm (oproti 12-50 µm).

Napriek tomu kovanie stále poskytuje jemnejšie zrno a vynikajúcu únavovú životnosť, robí investičné liatie strategickou voľbou, keď geometria tvaru siete prevažuje nad mechanickou optimalizáciou.

3. Zliatiny uhlíkovej ocele na investičné liatie

Výber doprava uhlíková oceľ stupeň rozhoduje o úspechu kastingu.

Obsah uhlíka ovplyvňuje pevnosť, kaliteľnosť, a zmršťovanie, zatiaľ čo legujúce prvky (Mn, A, Cr) kontrolovať kaliteľnosť, tvrdosť, a odolnosť proti opotrebeniu.

Investičné liatie umožňuje nízke, stredný-, a ocele s vysokým obsahom uhlíka, každý ponúka odlišné výkonnostné profily:

• Nízkouhlíkové ocele (< 0.25 %C):

• • Ponúkajú vynikajúcu ťažnosť a zvárateľnosť.
  • Na dosiahnutie pevnosti v ťahu vyžadujú minimálne tepelné spracovanie 400-550 MPa.
  • Podávajte dobre v telách ventilov, príruba, a armatúry na všeobecné použitie.

• Stredne uhlíkové ocele (0.25-0,60 %C):

• • Vyvážte silu a húževnatosť, s pevnosťou v ťahu 500– 650 MPa.
  • Dobre reagujte na uhasenie & temperament, dosiahnutie tvrdosti až HRC 35–40.
  • Bežne odlievané do krytov čerpadiel a konštrukčných konzol.

• Vysokouhlíkové ocele (> 0.60 %C):

• • Dodajte pevnosť v ťahu vyššie 900 MPA po tepelnom spracovaní.
  • Vyviňte karbidové siete pre výnimočnú odolnosť proti opotrebovaniu.
  • Ideálne na rezanie nástrojov, opotrebenie platní, a silne zaťažené komponenty.

4. Proces investičného liatia prispôsobený uhlíkovým oceliam

Voskový vzor & Dizajn brány

Inžinieri navrhujú vtokové systémy, ktoré privádzajú oceľ kontrolovanou rýchlosťou, minimalizácia tepelného šoku.

Voskové formy pracujú pri 65–75 °C, a brány sa zväčšujú o 20 % vzhľadom na hliníkové odliatky, aby sa zachovala rýchlosť plnenia.

Keramické škrupinové systémy

Zlievarne sa striedajú zirkón a oxid hlinitý – kremičitan kaše, plášť budovy 12-20 mm.

Táto kombinácia poskytuje okrem toho žiaruvzdornosť 1 700 °C a priepustnosť pre expanziu ventilačných plynov.

Odvoskovanie & Shell Burnout

Odvoskovanie v autokláve pri 150 °C odstraňuje sypký vosk. Najbližší, pece rampa pri 2 °C/min až 900 ° C, držať 4-6 hodín. Tento pomalý cyklus zabraňuje praskaniu škrupiny, zatiaľ čo vyhorí všetky organické látky.

Tavenie ocele & Nalievanie

Indukčné pece ohrievajú do 1 550 ± 10 ° C, zabezpečenie 5 % prehriatie. Zlievárne používajú na zníženie turbulencií nalievanie s naklápacou panvou alebo vákuovým pomocným odlievaním; malé odliatky vyplnia 30–60 s, väčšie za 2-3 min.

Odstránenie škrupiny & Povrchová úprava

Po 4-8 hodinách chladenia, posádky mechanicky striasajú náboje, potom povrchy otryskajte na Ra 1,6–3,2 µm. Automatické brúsky odstraňujú brány.

Tepelné spracovanie

Uhasiť z 900 °C do oleja alebo vody, potom temperovať pri 600 °C pre 2 hodiny. Tento cyklus poskytuje pevnosť v ťahu zodpovedajúcu kovaným náprotivkom (400– 900 MPa) a upraví tvrdosť na HRC 20–55.

5. Mechanický & Fyzické vlastnosti

Majetok	Low-C	Med-C	High-C
Pevnosť v ťahu (MPA)	400–550	500–650	≥900
Výnosová sila (MPA)	250–350	300–450	700–850
Predĺženie (%)	20–25	15–20	2–5
Tvrdosť (HRC)	15–20	25–35	45–55
Húževnatosť (J, Charpy)	40–60	30–50	10–20
Tepelná vodivosť (W/m · k)	30–45	28–40	25–35
Rozšírenie (10⁻⁶/K)	11–13	12–14	12–14

6. Odolnosť odliatkov z uhlíkovej ocele proti korózii

Korózne charakteristiky uhlíkových ocelí

Uhlíková oceľ je pri vystavení vlhkosti náchylná na oxidáciu a hrdzavenie, kyslík, a korozívne činidlá, ako sú kyseliny, soli, a priemyselných znečisťujúcich látok.

Typické rýchlosti korózie v atmosférickom prostredí (Napr., mestské alebo námorné) pre nechránenú uhlíkovú oceľ rozsah medzi 0.02-0,2 mm/rok, v závislosti od závažnosti expozície.

Povrchové úpravy a ochranné nátery

Na zvýšenie trvanlivosti a odolnosti proti korózii, odliatky z uhlíkovej ocele sú často potiahnuté alebo upravené. Bežné metódy zahŕňajú:

• Galvanizácia (Žiarový zinkový povlak)
  Ponúka katódovú ochranu a je široko používaný v konštrukčných a vonkajších aplikáciách. Zinok prednostne koroduje, tienenie oceľového podkladu.
• Fosfátové nátery
  Používa sa ako predúprava pre lakovanie alebo pre aplikácie odolné voči opotrebovaniu. Zvyšuje priľnavosť farby a poskytuje miernu ochranu proti korózii.
• Prášok alebo Maľovanie
  Epoxidové alebo polyuretánové nátery sa často používajú na priemyselné zariadenia a spotrebný tovar na zlepšenie estetiky a bariérovej ochrany.
• Elektrotechnický (Napr., Zinok, Nikel)
  Vhodné pre malé a presné komponenty. Poskytuje hladké, rovnomerné povrchy odolné voči korózii.
• Polymérové ​​podšívky alebo pogumovanie
  Používa sa vo vysoko korozívnych prostrediach, ako je chemické spracovanie alebo aplikácie na úpravu vody.

7. Prečo investičné liatie uhlíkovej ocele

Voľba investičného liatia z uhlíkovej ocele poskytuje bezkonkurenčné výhody, keď si to aplikácie vyžadujú komplexná geometria, tesné tolerancie, a robustný mechanický výkon.

Nižšie, uvádzame hlavné dôvody, prečo inžinieri a tvorcovia rozhodnutí uprednostňujú tento proces:

Výnimočné detaily a presnosť

Investičný odliatok reprodukuje jemné prvky – podrezanie, tenké steny (až po 2 mm), a ostré rohy – v jedinom naliatí.

Následne, dosiahnete rozmerové tolerancie až ±0,1 mm a povrchové úpravy až po Ra 0.8 µm, rezanie sekundárnym obrábaním až o 60 %.

Flexibilita zliatiny naprieč rozsahmi uhlíka

Či už potrebujete triedy s nízkym obsahom uhlíka (A216 WCB) pre telesá ventilov odolné voči korózii, stredne uhlíkové ocele (A297) pre telesá čerpadiel,

alebo zliatiny s vysokým obsahom uhlíka (A11540) pre diely odolné voči opotrebovaniu, investičný casting im všetkým vyhovuje.

V dôsledku, zachovávate konzistentné parametre procesu pri prispôsobovaní mechanických vlastností – od 400 Pevnosť v ťahu MPa do konca 900 MPA.

Komplex, Near-Net-Shape Production

Odstránením jadier a spojov, Investičné liatie konsoliduje zostavy do jednotlivých komponentov – redukuje počet zvarov, spojovacie prvky, a únikové cesty.

Napríklad, teleso ventilu pre ropné pole, ktoré si kedysi vyžadovalo štyri kusy odliate do piesku, teraz vychádza ako jeden bezšvový odliatok, sekanie montážnej práce tým 50 % a zlepšenie spoľahlivosti.

Vysoká výťažnosť a materiálová účinnosť

Starostlivý dizajn plášťa a kontrolované rýchlosti nalievania minimalizujú pórovitosť zmršťovania, šoférovanie výťažky prvého prechodu vyššie 90 %.

Navyše, optimalizácia vtoku a stúpačky znižuje spotrebu ocele o 15 % v porovnaní s liatím do piesku, zníženie nákladov na suroviny a šrotu.

Nákladová efektívnosť pre nízke až stredné objemy

Hoci nástroje pre voskové raznice a keramické škrupiny (USD 15 000–50 000) prevyšuje liatie do piesku, break-even často dochádza pri 1 000–5 000 dielov za rok.

Naopak, kovanie alebo obrábanie takýchto zložitých tvarov prináša oveľa vyššie náklady na diel a dlhšie dodacie lehoty.

Strategické priemyselné aplikácie

Odvetvia ako napr olej & plyn, generovanie energie, automobilový, a ťažké vybavenie spoliehajte sa na odliatky z uhlíkovej ocele pre kritické komponenty – telesá ventilov, výfukové kolená turbíny, spojky,

pretože metóda vyvažuje výkon, spoľahlivosť, a obrat.

8. Aplikácia odliatkov z uhlíkovej ocele

Olej & Plynárenský priemysel

• Telesá ventilov a pohony
• Potrubné spojky a spojky
• Kryty vysokotlakových čerpadiel
• Príruba, lakte, a komponenty riadenia toku

Generovanie energie

• Plášte parných turbín
• Telesá a obežné kolesá čerpadiel
• Komponenty prevodovky
• Výfukové difúzory

Ťažké stroje a priemyselné vybavenie

• Prevodové kryty
• Ložiskové podpery
• Konektory a držiaky podvozku
• Časti odolné voči opotrebovaniu

Automobilový priemysel a doprava

• Závesné ramená a konzoly
• Držiaky motora
• Riadiace a spojovacie komponenty
• Časti brzdového systému
• Spojky a príslušenstvo pre železničné vagóny

Poľnohospodársky & Off-Highway vybavenie

• Konzoly pluhu
• Komponenty hydraulického valca
• Zdvíhacie háky a okovy
• Časti rámu

Obhajoba & Vojenské

• Výzbrojné puzdro
• Spúšťacie mechanizmy
• Komponenty taktického vozidla
• Konštrukčné konzoly a držiaky

Morský priemysel

• Palubné kovanie
• Nosné konštrukcie motora
• Puzdrá navijakov

Výstavba & Štrukturálny hardvér

• Komponenty žeriavov
• Výstužné konektory
• Výťahové konzoly
• Výstužné spojky

Nástroje a prípravky

• Prípravky na obrábanie
• Zváracie polohovadlá
• Robotické ramená a uchopovacie nástroje

9. Typické triedy uhlíkovej ocele používané pri investícii

Nasleduje zoznam typických tried uhlíkovej ocele bežne používaných pri presnom odlievaní (odlievanie investícií),

Pokrytie rôznych medzinárodných noriem, čo je vhodné pre globálne výrobné spoločnosti, na ktoré sa môžu obrátiť a vybrať si:

Norma & Známka	Obsah uhlíka (C)	Pevnosť v ťahu (MPA)	Typické aplikácie
ASTM A216 WCB	0.17% max	415–485	Ventily, čerpadlá, príruba, všeobecné tlakové aplikácie
ASTM A352 LCB	0.20% max	485–620	Nízkoteplotné tlakové systémy
ASTM A105	0.35% max	485–655	Kované príruby, príslušenstvo, tlakové plavidlá
Astm aisi 1020	0.18–0,23 %	395–510	Časti strojov, šachty, automobilové komponenty
Astm aisi 1030	0.28–0,34 %	450–600	Konštrukčné tyče, koľajnicové dosky, kľukové hriadeľ
Astm aisi 1045	0.43–0,50 %	570–750	Výstroj, nápravy, skrutky, kľukové hriadeľ
Astm aisi 1055	0.50–0,60 %	610–830	Ozubené kolesá, puzdro, ručné náradie
Astm aisi 1080	0.75–0,88 %	720–880	Prameň, čepele, diely odolné voči opotrebovaniu
A C22 (1.0402)	~0,22 %	400–500	Automobilové výkovky, stavebné zariadenia
EN C45 (1.0503)	~0,45 %	570–800	Hriadeľ, vretená, vačky
DIN GS-C25	~0,25 %	450–600	Všeobecné strojárske diely
LEN S25C	~0,25 %	440–580	Výkovky, páky, prepojenia
HE S45C	~0,45 %	570–800	Časti prevodovky, ozubené kolesá
GB 25#	~0,25 %	450–600	Poľnohospodárske stroje, automobilové komponenty
GB 45#	~0,45 %	570–750	Vysokopevnostné konštrukčné diely

10. Záver

Vytavovacie liatie uhlíkovej ocele premosťuje umenie a vysokoteplotnú metalurgiu, dodanie dielov, ktoré sa kombinujú komplexná geometria, tesné tolerancie, a robustný mechanický výkon.

Vysoké náklady na nástroje a citlivosť procesu predstavujú výzvy, pokroky v materiáloch plášťov a digitálne monitorovanie skracujú dodacie lehoty a chyby.

Výberom správnej triedy ocele, optimalizácia hradlových a škrupinových systémov, a aplikovaním vhodných tepelných úprav,

výrobcovia môžu využiť investičné liatie, aby splnili najnáročnejšie energetické požiadavky, strojové zariadenie, a dopravy.

Tak Technológia je popredný čínsky výrobca špecializujúci sa na investičné liatie uhlíkovej ocele, ponúka komplexné riešenia spracovania kovov na mieru pre rôzne priemyselné aplikácie.

S viac ako dvoma desaťročiami skúseností, Tak sa etablovala ako spoľahlivý partner pre klientov hľadajúcich vysokú presnosť, komponenty vyrobené na mieru.

 

Časté otázky

Aké sú typické tolerancie dosiahnuteľné pri odlievaní z uhlíkovej ocele?

Investičné liatie zvyčajne dosahuje rozmerové tolerancie ±0,10 mm pre malé prvky a až ±0,5 mm pre väčšie prvky, v závislosti od zložitosti a veľkosti komponentu.

Aké silné sú investičné odliatky z uhlíkovej ocele?

V závislosti od triedy a tepelného spracovania, pevnosti v ťahu sa pohybujú od 400 MPa až nad 900 MPA. Uhlíkové ocele môžu byť kalené, aby sa zlepšila odolnosť proti opotrebovaniu a únavová životnosť.

Je potrebné tepelné spracovanie po odliatí?

Áno, vo väčšine prípadov. Tepelné úpravy ako normalizácia, žíhanie, alebo ochladenie a temperovanie Používajú sa na zlepšenie mechanických vlastností a zmiernenie vnútorného napätia.

Aké sú úrovne povrchovej úpravy uhlíkovej ocele liatej na investovanie??

Investičným liatím je možné dosiahnuť povrchové úpravy Ra 3,2–6,3 µm, výrazne hladšie ako liatie do piesku a často prijateľné bez ďalšieho opracovania.

Je možné odlievať zložité geometrie a vnútorné prvky?

Áno. Investičné liatie umožňuje takmer sieťový tvar výroba zložitých geometrií, vrátane podrezanie, jemné detaily, a tenké steny—často eliminuje potrebu zvárania alebo montáže.