Kolstålsandgjutningsföretag

Sandgjutning är ryggraden i produktion av tungkomponent, Kombinera låga verktygskostnader med nästan obegränsad geometrisk frihet.

Bland gjutlegeringar, kolstål (med kol nedan 0.30 wt%) sticker ut för att leverera seghet, styrka, och svetsbarhet i delar som sträcker sig från små pumphöljen till fodral i flera toner.

I denna omfattande recension, Vi utforskar kolstålsandgjutning från dess metallurgiska rötter genom processsteg, designpraxis, och kvalitetskontroller.

2. Vad är kolstålsandgjutning?

I kolstålsandgjutning, gjuterries häll smält kolstål - definierat av 0.05–0,30 viktprocent kol—In -formar bildade av obundna eller bundna sand.

Till skillnad från stål med högre legering, Kolstål erbjuder en delikatbalans av styrka, seghet, bearbetbarhet, och svetbarhet, alla till en lägre kostnad per kilo.

Dessutom, Sandgjutningsverktygsbudgetar börjar så låga som USD 500 för enkla mönster, möjliggöra ekonomisk produktion av prototyper och engångsdelar, liksom batch går in i tiotusentals enheter.

3. Metallurgiska grunder

En robust förståelse av Carbon Steel's Metallurgy understödjer varje framgångsrik sandgjutningsapplikation.

Särskilt, samspelet mellan koldioxidinnehåll, kiselnivåer, och mindre legeringselement dikterar flytande, krympningsbeteende,

och den gjutna mikrostrukturen, som var och en påverkar mekanisk prestanda och defekt benägenhet.

Kol & Stålklassificering

Kolstål falla i tre breda kategorier baserat på deras viktprocent kol:

• Lågkolstål (≤. 0.15 % C): Ge ultimata draghållfasthet (UTS) av 350–450 MPa och förlängningar som överstiger 20 %, gör dem mycket duktila och svetsbara.
• Medelkolstål (0.15–0.30 % C): Erbjuda UTS av 450–550 MPa med förlängning av 10–15 %, balansera styrka och seghet.
• Högkolstål (> 0.30 % C): Utställningsutter ovanför 600 MPA, Men deras gjutna sprödhetsgränser utbredd användning vid sandgjutning.

Vanliga rollklass Inkludera ASTM A216 WCB (0.24–0.27 % C, UTS ~ 415 MPA), ASTM A27 (0.23–0.29 % C, UTS ~ 345 MPA), och din GS-42 (0.38–0.45 % C, UTS ~ 520 MPA).

Dessa betyg illustrerar hur subtila förändringar i kolinnehåll översätter till distinkta styrka och duktilitetsprofiler.

Silicons roll i flytande & Krympning

Kisel, vanligtvis närvarande på 1.8–2.2 %, utför en dubbel funktion:

1. Fluiditetsförbättring: Varje 0.5 % Ökning i SI kan förbättra det smälta stålets fluiditet med upp till 12 %, säkerställa mer fullständig mögelfyllning och finare detaljreproduktion.
2. Krympningskontroll: Kisel främjar grafitisering under stelning, minska volymetrisk krympningsporositet med ungefär 15 % jämfört med låg-Si-legeringar.

Följaktligen, gjuterier riktar sig ofta mot kiselnivåer nära det övre intervallet för att minimera interna tomrum och förbättra ytfinishen.

Legeringstillägg för specialiserade egenskaper

Bortom kol och kisel, mangan, krom, och molybden skräddarsydd prestanda för krävande miljöer:

• Mangan (0.6–1.0 %): Fungerar som en deoxidizer, förädlar kornstorlek, och ökar draghållfastheten med upp till 20 % utan att allvarligt kompromissa med segheten.
• Krom (≤. 0.5 %): Ökar härdbarhet och slitmotstånd, särskilt värdefullt i komponenter som är föremål för slipmedium.
• Molybden (≤. 0.3 %): Höjer hög temperaturstyrka och krypmotstånd, vilket gör det oumbärligt i delar som avgasgrenrör och ångfångskroppar.

Som gjuten mikrostruktur

När det smälta stålet svalnar i en sandform, det stelnar till en ferrit - pearlite matris:

• Ferrit (mjuk, Hertig) bildas först vid temperaturer strax under Liquidus, ger grunden för seghet.
• Pärlemor (lamellär cementit -) uppstår vid lägre temperaturer, förmedla hårdhet och slitmotstånd.

Typiska sandgjutna kylningshastigheter (1–5 ° C/s) ge a ferritfraktion 40–60 %, med pearlite som omfattar balansen.

I tjockare avsnitt, Långsammare kylning kan öka pearlite -innehållet, höja hårdheten med upp till 15 Hb men minskar förlängningen av 2–3 %.

4. Sandgjutningsprocessöversikt

Sandgjutning förvandlar smält kolstål till komplexa former genom att använda förbrukningsbara sandformar.

Nedan, Vi beskriver varje större steg - mönster och coremaking, formkonstruktion, hälla och stelning, och skaka ut med rengöring-medan du markerar datadrivna bästa metoder.

Mönster och coremaking

Först och främst, mönsternoggrannhet dikterar gjuten toleranser. Gjuterier använder vanligtvis:

Mönstermaterial:

• CNC-maskininium innehar ± 0,02 mm dimensionell noggrannhet.
• Trämönster (för låga volymer) uppnå ± 0,2 mm.
• 3D-tryckt harts Mönster eliminerar ledtider på komplexa former.

Kärnproduktion:

• Gröna sandkärnor Kombinera 85–90 % kiselsand, 5–7 % bentonitlera, och 2–3 % vatten, sedan kompakt under 4–6 bar lufttryck.
• No-Bake harts kärnor Använd fenol- eller furanbindemedel, Erbjuder kärnstyrkor av 4–6 MPa med permeabilitet ovan 300 Gas m³/m² · min.

Genom exakt mönster och coremaking, gjuterier minimerar dimensionell variation och interna defekter.

Formkonstruktion

Mögelkomposition:

• 90 % kiselsand, 5–7 % lera, och 2–3 % vatten för grönsandformar.
• Kemiskt bundna sand (TILL EXEMPEL., furan harts) minska fukten till < 0.5 %, åtdragande toleranser till CT9 - CT12.

Komprimering & Hårdhet:

• Mål matrishårdhet av 60–70 ha (Strand a) säkerställer mögelintegritet och konsekvent krympning.
• Rätt permeabilitet (≥ 300 Gas m³/m² · min) förhindrar gasinmatning och porositet.

Mögelmontering:

• Ingenjörer placerar kärnor i klistan och drag, Använda kapellar eller kärntryck för att upprätthålla anpassning inom ± 0,5 mm.
• De applicerar avskedrockar (vanligtvis 0,1–0,3 mm tjocklek) För att underlätta mönsterfrisläppande och förbättra ytfinishen.

Genom att kontrollera sandegenskaper och komprimering, Sandgjutande formar möts konsekvent ISO CT11 - CT14 kapacitet.

Hälla och stelning

Med formar redo, gjuterier fortsätter:

Smältberedning:

• Induktionsugnar värme kolstål till 1450–1550 ° C, håller i 5–10 minuter för att homogenisera kemi.
• Gjuterieingenjörer deslager och justerar kol och kisel för att rikta in sig mot sammansättning (± 0.02 % C, ± 0.05 % Och).

Grind & Stigande design:

• En välbalanserad portområde (gate: Runnerförhållande ~ 1:3) säkerställer laminärt flöde.
• Risers storlek på 10 % av gjutvolymfoderkrympning, Vanligtvis beläget vid det tyngsta avsnittet för att främja riktningsstelning.

Kylfrekvens:

• Tunna sektioner svalna på 5–10 ° C/s, gynnar ferritbildning och finare kornstorlekar (~ 15 um).
• Tjocka väggar svalna på 1–3 ° C/s; frossa (TILL EXEMPEL., kopparinsatser) påskynda lokal stelning av upp till 50 %, Minska krympporositet.

Genom att kombinera exakt smältkontroll med optimerad grindning, gjuterier uppnår ljud, dimensionellt konsekventa gjutningar.

Skakning, Rengöring, och fettling

Slutligen, Gjutningar kommer ut från formen:

Skakning:

• Automatiserade vibrationssystem separerar sand från metall inom 5–10 minuter per sats.

Avträdande & Skjutblåsning:

• Högtrycksluft eller hjulblastsystem tar bort restsand, uppnå en basfinish på RA 6–12 um.

Fettling:

• Arbetare malar eller maskinportar och stigande stubbar, trimblixt, och blanda övergångar, vanligtvis ta bort 1–3 mm av lager för att möta slutliga dimensionella toleranser.

Förinspektion:

• Gjutningar genomgår visuella kontroller och dimensionella spotmätningar (± 0.5 mm på kritiska funktioner) Innan du flyttar till full inspektion.

Genom systematisk skakning och rengöring, gjuterier förbereder kolstålgjutningar för rigorös kvalitetssäkring och möjliga eftergjutna behandlingar.

5. Design för sandgjutning

Effektiva gjutna mönster står för:

• Dragvinklar (1–3 °): Förhindra mönsterskador; stramare vinklar ökar verktygsslitage.
• Bearbetningsbestånd (1–3 mm): Säkerställer att slutliga funktioner faller inom CT11 - CT12 utan omarbetning.
• Sammandragningsbidrag (1.0–1,3 mm/100 mm): Kompenserar för stelning krymper.
• Enhetlig väggtjocklek (± 10 mm): Undviker heta platser och interna påfrestningar.
• Filéer & Radier (> 1 mm): Begränsa stresskoncentrationer och effektivisera metallflödet.
• Grind/stigande placering: Justera risare med tjocka sektioner att marknadsföra riktningsstelning, minskar krympporositeten med 30 %.

6. Processförmåga & Dimensionell kontroll

Att kontrollera dimensioner och uppnå repeterbara toleranser i kolstålsandgjutning förblir både en utmaning och ett riktmärke för gjuteriets excellens.

Tolerans i sandgjutning

Dimensionell tolerans avser de tillåtna variationerna i en fysisk dimension av en gjuten komponent.

I sandgjutning, Toleranser klassificeras oftast under Iso 8062-3 standard, som definierar Gjuttoleransgrader (Ct) från Ct1 (mest exakta) till Ct16 (minst exakt).

För kolstålsandgjutning, De uppnåbara toleransgraderna faller vanligtvis inom:

Gjutningsprocess	ISO -tolerans	Linjär dimensionell toleransområde (mm)
Grönsand	CT13 - CT4	± 2,0 - ± 3,5 mm (för 100 mm dimension)
Utan baksand	CT11 - CT13	± 1,0 - ± 2,5 mm
Skalform	CT8 - CT10	± 0,6 - ± 1,5 mm

Viktiga faktorer som påverkar dimensionell precision

1. Sandegenskaper

• Kornfinens: Finare korn förbättrar detaljreproduktion och ytfinish men minskar permeabiliteten och kan påverka mögelintegritet.
• Fukt & Bindemedelsinnehåll: Felaktiga sandblandningsförhållanden orsakar mögelförvrängning eller gasrelaterade defekter, vilket leder till dimensionella inkonsekvenser.

2. Mögelkomprimering

• Enhetlig komprimering säkerställer konsekventa kavitetsdimensioner. Otillräcklig rammning eller vibration kan orsaka lokaliserad väggkollaps eller variation.

3. Mönsternoggrannhet

• Mönsterslitage, termisk distorsion, eller manuell snidning kan införa fel. CNC-millade eller 3D-tryckta mönster förbättrar reproducerbarheten.

4. Termisk krympning

• Kolstål avtalar vanligtvis med 1.0% till 2.5% under stelning och kylning, beroende på sammansättning och geometri.
• Komplexa geometrier kan kräva differentiella krympningsbidrag.

5. Sektionens tjocklek

• Tunnväggiga områden svalna snabbare och sammandras mer enhetligt.
• Tjocka sektioner kan uppvisa mittlinje krympning, heta platser, eller vridning om det inte är ordentligt rasserat eller kylt.

Tekniker för förbättrad dimensionell kontroll

För att förbättra gjutningens precision och minska kraven efter machinering, Moderna gjuterier använder flera strategier:

• Användning av styva formningssystem: Kemiskt bundna sandformar uppvisar bättre dimensionell stabilitet än traditionell grön sand.
• Mögelförvärmning: Uppvärmningsformar innan du häller minskar temperaturskillnaderna och vridningen.
• Kyla placering: Strategiskt placerade metallkylningar accelererar kylning i heta ställen för att minska ojämn sammandragning.
• Simuleringsprogramvara: Solidifieringsmodellering och termisk simulering hjälper till att förutsäga och kompensera för krympning och snedvridning i design.

Ytbehandlingsförväntningar

Ytråhet i sandgjuten kolstål mäts vanligtvis i Ra (mikron):

Gjutningsprocess	Typisk ytråhet (Ra)
Grönsand	12 - 25 um
Utan baksand	6 - 12 um
Skalformning	3 - 6 um

7. Kvalitetssäkring & Testning

Mekanisk testning

Gjuterier validerar mekanisk prestanda per:

• ASTM E8: Draghållfasthet och förlängning.
• ASTM E23: Charpy V-Notch Impact Toughness.
• Rockwell hårdhet (HRC 20–30): Mäter ythårdhet.

Icke-förstörande utvärdering

Vi använder:

• Radiografi: Upptäcker inre porositet ≥ 2 mm.
• Ultraljudstestning: Lokaliserar volymetriska brister ≥ 1 mm.
• Magnetpartikelinspektion: Avslöjar ytsprickor ≥ 0.5 mm.

Statistisk processkontroll

Genom att spåra Cp och Cpk, gjuterierna säkerställer CPK ≥ 1.33 för kritiska dimensioner.

Första artikelinspektion (Fai) bekräftar att de första gjutningarna uppfyller DCTG -kraven innan full produktionskörningar.

8. Eftergjutande behandlingar

Medan den initiala gjutningsprocessen definierar formen och allmänna egenskaper för kolstålkomponenter,

Eftergjutande behandlingar spelar en avgörande roll för att förbättra mekanisk prestanda, dimensionell noggrannhet, ytkvalitet, och långsiktig hållbarhet.

Dessa sekundära operationer är inte bara förfiningar-de är väsentliga steg som förvandlar råa gjutningar till högpresterande industriella komponenter som kan motstå hårda serviceförhållanden.

Värmebehandlingar

Kolstålgjutningar genomgår ofta en serie av värmebehandlingar för att skräddarsy deras mikrostruktur och förbättra mekaniska egenskaper.

Valet av behandling beror på applikationskraven, önskad hårdhet, duktilitet, och internt stresstillstånd.

Normalisering

• Behandla: Uppvärmning till ~ 870–950 ° C, följt av luftkylning.
• Ändamål: Förädlar kornstrukturen, lindrar interna påfrestningar, och förbättrar bearbetbarhet.
• Effekt: Främjar en enhetlig ferrit-pearlite-matris med förbättrad styrka och seghet.

Släckning och härdning

• Behandla: Snabb kylning (vanligtvis i olja eller vatten) från den austeniterande temperaturen (~ 840–900 ° C), följt av värme till ~ 500–650 ° C.
• Ändamål: Ökar hårdhet och draghållfasthet medan man kontrollerar sprödhet.
• Typisk applikation: Slitbeständiga komponenter och strukturella delar som utsätts för påverkan.

Glödgning

• Behandla: Långsam kylning från ~ 800–850 ° C.
• Ändamål: Mjukar materialet för enklare bearbetning och förbättrar dimensionell stabilitet.
• Effekt: Producerar en grov ferritisk struktur med minskad hårdhet och styrka.

Stressavlastande

• Temperaturområde: 540–650 ° C.
• Ändamål: Minskar restspänningar från ojämn stelning eller bearbetning utan att väsentligt förändra mikrostrukturen.

Datapunkt: ASTM A216 WCB -gjutningar, en vanlig lågkolstål, nå vanligtvis draghållfasthet på 485–655 MPa efter normalisering och härdning.

Ytförbättringsmetoder

Ytkvalitet är avgörande i miljöer som utsätts för slitage, korrosion, eller friktion. Efter gjutning av ytbehandlingar förbättrar inte bara estetik utan förlänger också komponentlivet avsevärt.

Sköt sprängning och sköt peening

• Ändamål: Tar bort restsand, skala, och oxider; Förbättrar trötthetslivet genom att inducera kompressiv ytspänning.
• Ytråhet: Reduceras till 6–12 um RA, beroende på media och intensitet.

Beläggningar och Plåt

• Zinkbeläggning (Galvaniserande): Förbättrar korrosionsmotståndet, speciellt för utomhus- eller marin användning.
• Fosfat- och svarta oxidbeläggningar: Ge smörjning och minimalt rostskydd.
• Krom eller nickelplätering: Används i specialiserade applikationer för förbättrad ythårdhet eller kemisk resistens.

Målning och Pulverbeläggning

• Vanligt för icke-kritiska ytor, Tillhandahåller både korrosionsmotstånd och visuell överklagande.
• Vanligtvis appliceras efter bearbetning för att bevara dimensionella toleranser.

CNC -bearbetning av gjutet kolstål

På grund av gjuthuden, mikrostrukturell heterogenitet, och potentiella restspänningar, Gjutning av kolstål kräver noggrant vald CNC -bearbetning strategier för att upprätthålla tolerans och undvika verktygsslitage.

Bearbetning av överväganden:

• Verktyg: Användning av karbid eller belagda verktyg för förbättrad slitstöd.
• Matar och hastigheter: Lägre skärhastigheter (60–120 m/i) och måttliga foder för att minska skrav och värmeproduktion.
• Kylvätska: Emulifierade skärvätskor rekommenderas för termisk kontroll och chip evakuering.
• Ersättning: Vanligtvis lämnas 1–3 mm bearbetningsbestånd på gjutytor för ytbearbetning.

9. Viktiga industriella applikationer

Olja & Gasindustri

• Ventilkroppar
• Pumphus
• Flänsar och beslag

Tillverkning

• Växellådor
• Spåra länkar och tomgångar
• Motstånd

Infrastrukturutveckling

• Manhålskydd och ramar
• Järnvägskomponenter
• Vatten- och avloppssystemdelar

Bil och transport

• Motorkomponenter
• Chassi och upphängningsdelar
• Lastbil och släpvagnsdelar

Kraftproduktion

• Turbinhöljen
• Tryckkärl
• Värmeväxlarkomponenter

Marin och varv

• Propelleraxlar och lager
• Däckmaskinerkomponenter
• Skrovbeslag

Förnybar energi

• Vindkraftverk och ramar
• Hydroelektriska turbinkomponenter
• Solmonteringsstrukturer

10. Vanliga kolgjutningar i kolstål (Global översikt)

11. DETTAS sandgjutningsförmågor

Som ett pålitligt namn i Precision Metalcasting, Deze gjuteri ger decennier av erfarenhet och innovation till koldioxidsandgjutningsindustrin.

Kombinera avancerade faciliteter, robusta tekniska metoder, och rigorös kvalitetssäkring,

DETTA har etablerat sig som en strategisk partner för att kräva globala kunder över oljan & gas, transport, energi, och tung utrustningssektorer.

Gjuteriinfrastruktur & Teknologi

DETTA fungerar helt integrerade sandgjutningslinjer designade för medium till storskalig gjutning allt från 2 kg till över 5,000 kg. Våra faciliteter har:

• Automatiserade formlinjer För hög repeterbarhet och konsekvent dimensionell noggrannhet
• Flexibla mögeltyper: grönsand, furan no-bake, och hartsbundna system
• 3D-tryckta mönster och CNC-machined verktyg för snabb prototyper och komplexa geometrier
• Smältkapacitet på plats med elektriska bågar och induktionsugnar som stöder både kol- och låglegeringstål

Kolstålkvaliteter erbjuds

Vi producerar ett brett utbud av kolstålskvaliteter, skräddarsydd för både strukturella och slitkritiska applikationer, inklusive:

• ASTM A216 WCB -Tryckbehandlingskomponenter, generellt kolstål
• ASTM A27 -klass 60-30 / 70-36 - Allmän industriell användning, låg till medelstyrka
• ASTM A148 105-85 -Högstyrka gjutning för slitage och trötthetsmotstånd
• Anpassade betyg med legeringselement (Cr, Mo, Mn, I) För att uppfylla klientspecifikationer

Alla smältkompositioner verifieras med spektrometrisk analys och kontrolleras till inom snäva toleranser för konsistens.

Dimensionell precision & Processkontroll

DETTA kastar till toleransgrader mellan CT10 - CT13, med uppnåeliga ytbehandlingar av RA 6–12 um, Beroende på mögelprocess och delkomplexitet.

Dimensionell noggrannhet förbättras genom:

• Kontrollerad mögelkomprimering och fuktreglering
• Processsimuleringar med Magmasoft® och Procastera för grindning, stigande, och stelning optimering
• Övervakning i processen och Statistisk processkontroll (Spc) För att minimera gjutningsvariationen

För uppdragskritiska komponenter, CT -skanning och CMM -inspektion validera geometrisk överensstämmelse och intern integritet.

Eftergjutningstjänster

För att leverera färdiga komponenter, DETTA Erbjuder en omfattande svit med efterbehandlings- och efterbehandlingstjänster:

• Värmebehandling internt: normalisering, glödgning, släckning, och härdning
• Bearbetning till täta toleranser med CNC -vridning, fräsning, och borrning
• Ytskydd: skjutblåsning, målning, galvaniserande, och anpassade beläggningar
• Icke-förstörande testning (Ndt): ultraljuds-, radiografisk, och magnetisk partikelinspektion

12. Slutsats

Kolstålsandgjutning levererar oöverträffat värde för tungt, stora volymkomponenter.

Genom att integrera ljudmetallurgiska metoder, robusta processkontroller, design-för-otrolighet, och rigorös QA, Tillverkare kan producera hållbara delar som uppfyller snäva funktionella krav till konkurrenskraftiga kostnader.

DETTA är det perfekta valet för dina tillverkningsbehov om du behöver högkvalitativ Kolstålsandgjutningstjänster.

Kontakta oss idag!