Sandgjutning förblir en hörnsten i metallbildande industrin, Utnyttja återanvändbara eller förbrukningsbara formar fyllda med sand för att forma komplexa geometrier.
Efter att ha hällt smält metall i dessa sandhålrum och låtit den stelna, Tillverkare tillämpar ofta riktade värmebehandlingscykler.
Dessa termiska processer förfinar hårdheten, mikrostruktur, och mekanisk prestanda för att möta stränga kundspecifikationer.
I den här artikeln, Vi kommer att utforska:
- Varför värme behandlar sandgjutning?
- De tre grundläggande stadierna av värmebehandling
- Vanliga värmebehandlingsmetoder (glödgning, normalisering, härdning, härdning)
- Kvantifierbara fördelar—Med data - av varje tillvägagångssätt
1. Varför värme behandlar sandgjutning?
Sandsspänningskomponenter-allt från tunga motorblock (väga upp till 200 kg) till Precision Gearbox House - Often kräver förbättrad dragstyrka, trötthetsmotstånd, eller bearbetbarhet.
Okontrollerad kylning i formen kan skapa ojämna mikrostrukturer, Lämna interna spänningar eller grova kornstorlekar som försämrar prestanda.
Genom att integrera kontrollerade uppvärmnings- och kylcykler, gjuterier kan:
- Förfina kornstorlek till <50 um för enhetliga mekaniska egenskaper
- Befria upp till 80% av restspänningar från stelning
- Skräddarsydd hårdhet från 150 Hbw (glödgad) fram till 600 Hbw (härdad)
Följaktligen, Värmebehandling förvandlar gjutdelar till pålitliga, Högpresterande komponenter som är lämpliga för fordon, flyg-, och industriella kraftsystem.
2. De tre grundläggande stadierna av värmebehandling
Varje värmebehandling Protokoll för sandgjutning följer Tre kärnstadier.
Även om temperaturen, hålltider, och kylmedia varierar beroende på legering och önskat resultat, sekvensen förblir konsekvent:
| Etapp | Ändamål | Viktiga överväganden |
|---|---|---|
| 1. Uppvärmning | Ta med hela gjutningen till måltemperaturen utan snedvridning | Ramppriser vanligtvis 50–100 ° C/timme; Använd enhetlig ugnsatmosfär för att förhindra avkoppling |
| 2. Blötläggning | Håll temperaturen tillräckligt länge för full mikrostrukturell transformation | 1–4 timmar beroende på sektionens tjocklek; säkerställa enhetlig temperatur ± 5 ° C |
| 3. Kyl | Uppnå önskad slutlig struktur genom kontrollerad släckning eller långsam kylning | Luftkyl, olje/släckning, eller saltbad; Kylhastighet 1–50 ° C/sek |
Underlåtenhet att kontrollera något steg kan införa sprickor, förhalning, eller icke-enhetliga egenskaper-undergrävning av gjutningens integritet.
3. Vanliga sandgjutningsvärmebehandlingsmetoder
Medan alla metoder delar tre -stegs ramverk, Skillnader i temperaturintervall, blötläggning av varaktigheter, och kylningshastigheter ger distinkta resultat:
Glödgning
- Behandla: Ramp till ~ 50 ° C över legeringens övre kritiska temperatur (TILL EXEMPEL., 900 ° C för låglegeringstål), Håll 2–3 timmar, sedan ugnskola vid ≤20 ° C/h.
- Resultat: Mjukt materialet (ner till ~ 200 hbw), lindrar nästan 90% av återstående stress, och producerar en helt sfäroidiserad mikrostruktur.
- Använda fall: Förbättras bearbetbarhet för komplext CNC -arbete; idealisk när efterföljande formning eller bearbetning kräver duktil, stressfri metall.
Normalisering
- Behandla: Värm till 30–50 ° C över glödgningsområdet (TILL EXEMPEL., 950 ° C för kolstål), Håll 1–2 timmar, sedan luftkyl (≈25 ° C/min).
- Resultat: Raffinerar korn till 20–40 um, ökar hårdheten med ~ 20% (TILL EXEMPEL., från 200 Hbw till 250 Hbw), och ger en mer enhetlig ferrit-pearlite-struktur.
- Använda fall: Förbättra seghet och bearbetbarhet i delar som är föremål för måttliga belastningar, som pumphus och strukturella konsoler.
Härdning (Släckning)
- Behandla: Austenitize vid 800–900 ° C (beroende på legering), hålla 30 minuter per 25 mm sektionstjocklek, sedan släcka snabbt i vatten, saltvatten, eller olja.
- Resultat: Former a martensitisk eller bainisk struktur som höjer hårdheten till 450–600 HBW.
- Använda fall: Kritiska för slitstarka komponenter, som växeltänder, skjuvblad, och högspänningsstänger.
Datapunkt: Korrekt släckning kan öka draghållfastheten från 350 MPA (som den är gjuten) över 1,200 MPA.
Härdning
- Behandla: Värmde härdade gjutningar till 150–650 ° C (under den lägre kritiska punkten), Blötlägg i 1–2 timmar, sedan luftkyl.
- Resultat: Lindrar sprödhet, balansering av hårdhet (ner till 350–500 HBW) med förbättrad påverka seghet (fram till 40 J i charpy -tester).
- Använda fall: Sista steg efter härdning för delar som vevaxlar, Där en kompromiss mellan styrka och seghet säkerställer hållbarhet.
4. Fördelar med sandgjutningsvärmebehandling
Tillämpning av kontrollerade värmebehandlingscykler på sandspändkomponenter låser upp en rad prestanda och tillverkningsfördelar.
Nedan följer de viktigaste fördelarna - varje stöd av kvantitativa data där det är tillgängliga - som driver kvalitet, konsistens, och kostnadseffektivitet:
Optimerad hårdhet och styrka
- Kvantifierbar förstärkning: Hårdhet stiger från ~ 200 hbw (som den är gjuten) över 500 HBW efter släckning, en >150 % öka.
- Inverkan: Förbättrad slitmotstånd förlänger verktygets livslängd och minimerar underhållsstopp i slipande servicemiljöer.
Stressavlastning och dimensionell stabilitet
- Stressminskning: Glödgning kan lindra upp till 90 % av restspänningar som samlats under stelning.
- Förmån: Minskad distorsion och sprickbildning under efterföljande bearbetning, svetsning, eller servicebelastning - resultera i stramare toleranser (± 0,1 mm vs. ± 0,5 mm As-CAST).
Raffinerad mikrostruktur och seghet
- Kornstorlekskontroll: Normalisering av förfinning av korndiameter från 60 um ner till 30 um, Öka påverkan på segheten med upp till 25 %.
- Resultat: Förbättrad motstånd mot chock och cyklisk belastning, Kritiskt för växellådor och motorkomponenter med hög hästkraft.
Förbättrad bearbetbarhet
- Ythårdhetsjustering: Glödgarna (180–220 HBW) maskin 20–30 % snabbare än gjutna delar.
- Resultat: Lägre verktygslitage och kortare cykeltider i CNC -fräsning och vridning - reducerar perpartbearbetningskostnaden med upp till 15 %.
Skräddarsydda mekaniska egenskaper
- Mångsidighet: Genom att variera blötstider och släcka media, gjuterier kan ringa in draghållfasthet från 350 MPA till över 1,200 MPA.
- Fördel: Gör det möjligt för en legering att servera flera roller - från duktila pumphus till högstyrka drivaxlar - utan att ändra råmaterial.
Förbättrad trötthetsliv
- Datapunkt: Komponenter som genomgår stress -relief och härdning uppvisar en 30–50 % Ökning av trötthetslivet under accelererad testning.
- Ansökan: Utöka serviceintervall för delar i repetitiva lastscenarier som jordbruksutrustning och byggmaskiner.
Kontrollerade magnetiska och elektriska egenskaper
- Anpassningsbarhet: Värmebehandling kan justera elektrisk ledningsförmåga med ± 10 % och magnetisk permeabilitet i stålgjutning för specialiserade elektromagnetiska applikationer.
- Relevans: Perfekt för motorhus, sensorfästen, och EMI -känsliga kapslingar.
| Förmån | Glödgning | Normalisering | Härdning + Härdning |
|---|---|---|---|
| Hårdhet (Hbw) | 180–220 | 230–270 | 350–600 |
| Kornstorlek (um) | 40–60 | 20–40 | 10–20 |
| Reststresslättnad (%) | 90–95 | 70–80 | 50–60 |
| Draghållfasthet ökar (%) | - | +20 | +250 |
| Charpy seghet (J) | 80–100 | 60–80 | 20–40 |
5. Slutsats
Att välja lämplig sandgjutningsvärmebehandlingsväg beror på legeringskemi, gjutgeometri, och avsedda serviceförhållanden.
Genom att kontrollera uppvärmningshastigheterna, blötlägg, och kylprofiler, Tillverkare förvandlar råa sandgjutna delar till komponenter
med förutsägbar, Högpresterande egenskaper-redo för CNC-bearbetning, smidning, eller direktinstallation i kritiska enheter.
För att lära dig mer om att optimera värmebehandlingen för dina sandgjutna komponenter, Kontakta vårt team av metallurgiska experter.
Utnyttjar datadrivna processkontroller, Vi säkerställer att varje gjutning uppnår sin fulla potential i styrka, varaktighet, och tillförlitlighet.
