ประเภทของการบำบัดความร้อนสำหรับการหล่อทราย

การหล่อทราย ยังคงเป็นรากฐานที่สำคัญของอุตสาหกรรมการขึ้นรูปโลหะ, ใช้ประโยชน์จากแม่พิมพ์ที่ใช้ซ้ำได้หรือใช้จ่ายได้เต็มไปด้วยทรายเพื่อกำหนดรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน.

หลังจากเทโลหะหลอมเหลวลงในโพรงทรายเหล่านี้และช่วยให้มันแข็งตัว, ผู้ผลิตมักจะใช้วัฏจักรการรักษาความร้อนเป้าหมาย.

กระบวนการระบายความร้อนเหล่านี้ปรับความแข็ง, โครงสร้างจุลภาค, และประสิทธิภาพเชิงกลเพื่อตอบสนองข้อมูลจำเพาะของลูกค้าที่เข้มงวด.

ในบทความนี้, เราจะสำรวจ:

1. ทำไมต้องใช้ความร้อนในการหล่อทราย?
2. สามขั้นตอนพื้นฐานของการรักษาความร้อน
3. วิธีการบำบัดความร้อนทั่วไป (การหลอม, ทำให้เป็นปกติ, การแข็งตัว, การแบ่งเบาบรรเทา)
4. ผลประโยชน์เชิงปริมาณ- ด้วยข้อมูล - ของแต่ละวิธี

1. ทำไมต้องใช้ความร้อนในการหล่อทราย?

ส่วนประกอบของทราย-คาสต์-ตั้งแต่บล็อกเครื่องยนต์หนัก (ชั่งน้ำหนักถึง 200 กิโลกรัม) เพื่อความแม่นยำของกล่องเกียร์ที่มีความแม่นยำ - มักจะต้องได้รับการปรับปรุง แรงดึง, ต้านทานความเหนื่อยล้า, หรือ ความสามารถกล.

การระบายความร้อนที่ไม่สามารถควบคุมได้ในแม่พิมพ์สามารถสร้างโครงสร้างจุลภาคที่ไม่สม่ำเสมอ, ปล่อยให้ความเครียดภายในหรือขนาดเกรนหยาบที่ทำให้ประสิทธิภาพลดลง.

โดยการบูรณาการ การควบคุมความร้อนและวัฏจักรการระบายความร้อน, โรงหล่อสามารถ:

• ปรับขนาดเกรนให้ <50 µm สำหรับคุณสมบัติเชิงกลที่สม่ำเสมอ
• คลาย 80% ของความเครียดที่เหลือจากการแข็งตัว
• ความแข็งเท่ากับ 150 HBW (อบอ่อน) ขึ้นไป 600 HBW (แข็ง)

เพราะเหตุนี้, การรักษาความร้อนเปลี่ยนเป็นชิ้นส่วนที่น่าเชื่อถือ, ส่วนประกอบประสิทธิภาพสูงเหมาะสำหรับยานยนต์, การบินและอวกาศ, และระบบพลังงานอุตสาหกรรม.

2. สามขั้นตอนพื้นฐานของการรักษาความร้อน

ทั้งหมด การรักษาด้วยความร้อน โปรโตคอลสำหรับการหล่อทรายดังต่อไปนี้ สามขั้นตอนหลัก.

แม้ว่าอุณหภูมิ, ค้างไว้, และสื่อความเย็นแตกต่างกันไปตามโลหะผสมและผลลัพธ์ที่ต้องการ, ลำดับยังคงสอดคล้องกัน:

เวที	วัตถุประสงค์	ข้อควรพิจารณาที่สำคัญ
1. เครื่องทำความร้อน	นำการหล่อทั้งหมดไปที่อุณหภูมิเป้าหมายโดยไม่บิดเบือน	โดยทั่วไปอัตราทางลาด 50–100 ° C/ชั่วโมง; ใช้บรรยากาศเตาแบบสม่ำเสมอเพื่อป้องกันการกำจัดก๊าซ
2. การแช่	รักษาอุณหภูมิให้นานพอสำหรับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคเต็มรูปแบบ	1–4 ชั่วโมงขึ้นอยู่กับความหนาของส่วน; ตรวจสอบอุณหภูมิสม่ำเสมอ± 5 ° C
3. ระบายความร้อน	บรรลุโครงสร้างขั้นสุดท้ายที่ต้องการโดยการควบคุมการดับหรือการระบายความร้อนช้า	อากาศเย็น, น้ำมัน/ดับ, หรืออาบน้ำเกลือ; อัตราการระบายความร้อน 1–50 ° C/วินาที

ความล้มเหลวในการควบคุมขั้นตอนใด ๆ สามารถแนะนำรอยแตก, การแปรปรวน, หรือคุณสมบัติที่ไม่สม่ำเสมอ-ภายใต้ความสมบูรณ์ของการคัดเลือกนักแสดง.

3. วิธีการบำบัดความร้อนในการหล่อทรายทั่วไป

ในขณะที่ทุกวิธีแบ่งปันกรอบสามขั้นตอน, ความแตกต่างในช่วงอุณหภูมิ, แช่ระยะเวลา, และอัตราการระบายความร้อนให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน:

การหลอม

• กระบวนการ: ทางลาดถึง ~ 50 ° C เหนืออุณหภูมิวิกฤตบนของโลหะผสม (เช่น, 900 ° C สำหรับเหล็กกล้าต่ำ), ถือ 2–3 ชั่วโมง, จากนั้นเตาเผาที่≤20° C/ชม..
• ผลลัพธ์: ทำให้วัสดุอ่อนนุ่ม (ลงไปที่ ~ 200 HBW), บรรเทาเกือบ 90% ของความเครียดที่เหลืออยู่, และผลิตอย่างเต็มที่ ทำให้เป็นทรงกลม โครงสร้างจุลภาค.
• ใช้เคส: ปรับปรุง ความสามารถกล สำหรับงาน CNC ที่ซับซ้อน; เหมาะอย่างยิ่งเมื่อการขึ้นรูปหรือการตัดเฉือนต้องการความเหนียว, โลหะปราศจากความเครียด.

การทำให้เป็นมาตรฐาน

• กระบวนการ: ความร้อนถึง 30–50 ° C เหนือช่วงการหลอม (เช่น, 950 ° C สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน), ถือ 1-2 ชั่วโมง, แล้ว อากาศ (≈25° C/นาที).
• ผลลัพธ์: ปรับแต่งธัญพืชถึง 20–40 µm, เพิ่มความแข็งประมาณ 20% (เช่น, จาก 200 HBW ถึง 250 HBW), และให้ เครื่องแบบมากขึ้น โครงสร้างเฟอร์ไรต์เพิร์ล.
• ใช้เคส: ช่วยเพิ่ม ความเหนียว และ ความสามารถกล ในส่วนที่อยู่ในระดับปานกลางโหลด, เช่นตัวเรือนปั๊มและวงเล็บโครงสร้าง.

การแข็งตัว (การดับ)

• กระบวนการ: Austenitize ที่ 800–900 ° C (ขึ้นอยู่กับโลหะผสม), ถือ 30 นาทีต่อ 25 ความหนาส่วน MM, แล้ว ดับอย่างรวดเร็ว ในน้ำ, น้ำเกลือ, หรือน้ำมัน.
• ผลลัพธ์: รูปแบบ a มาร์เทนซิติก หรือ เกี่ยวกับ bainitic โครงสร้างที่เพิ่มความแข็งเป็น 450–600 HBW.
• ใช้เคส: สำคัญสำหรับส่วนประกอบที่ทนต่อการสึกหรอ, เช่นฟันเกียร์, ใบมีดเฉือน, และแท่งเชื่อมต่อที่มีความเครียดสูง.

จุดข้อมูล: การดับที่เหมาะสมสามารถเพิ่มความต้านทานแรงดึงจาก 350 MPa (เหมือนหล่อ) ไป 1,200 MPa.

การแบ่งเบาบรรเทา

• กระบวนการ: อุ่นการหล่อแข็งตัวถึง 150–650 ° C (ต่ำกว่าจุดวิกฤติที่ต่ำกว่า), แช่เป็นเวลา 1-2 ชั่วโมง, แล้ว อากาศ.
• ผลลัพธ์: คลายความเปราะบาง, สมดุลความแข็ง (ลงไปที่ 350–500 HBW) ด้วยการปรับปรุง ส่งผลกระทบต่อความเหนียว (ขึ้นไป 40 j ในการทดสอบ charpy).
• ใช้เคส: ขั้นตอนสุดท้ายหลังจากการชุบแข็งสำหรับชิ้นส่วนเช่นเพลาข้อเหวี่ยง, ในกรณีที่การประนีประนอมระหว่างความแข็งแกร่งและความเหนียวทำให้มั่นใจได้ถึงความทนทาน.

4. ประโยชน์ของการบำบัดความร้อนในการหล่อด้วยทราย

การใช้วัฏจักรการบำบัดความร้อนแบบควบคุมกับส่วนประกอบของทรายจะปลดล็อคประสิทธิภาพและข้อได้เปรียบในการผลิตที่หลากหลาย.

ด้านล่างนี้เป็นประโยชน์หลัก - ได้รับการสนับสนุนจากข้อมูลเชิงปริมาณหากมี - นั่นคือคุณภาพของไดรฟ์, ความสม่ำเสมอ, และต้นทุน - ประสิทธิภาพ:

ความแข็งและความแข็งแรงที่เหมาะสมที่สุด

• กำไรเชิงปริมาณ: ความแข็งเพิ่มขึ้นจาก ~ 200 HBW (เหมือนหล่อ) ไป 500 HBW หลังจากดับและอารมณ์, ก >150 % เพิ่มขึ้น.
• ผลกระทบ: ความต้านทานการสึกหรอที่ได้รับการปรับปรุงช่วยลดอายุการใช้งานของเครื่องมือและลดการหยุดพักการบำรุงรักษาในสภาพแวดล้อมการบริการที่มีการขัด.

การบรรเทาความเครียดและความมั่นคงในมิติ

• การลดความเครียด: การหลอมสามารถบรรเทาได้ถึง 90 % ของความเค้นตกค้างสะสมในระหว่างการทำให้แข็งตัว.
• ผลประโยชน์: ลดการบิดเบือนและการแตกร้าวในระหว่างการตัดเฉือนที่ตามมา, การเชื่อม, หรือการโหลดบริการ - การรักษาความอดทนที่เข้มงวดมากขึ้น (± 0.1 มม. เทียบกับ. ± 0.5 มม.).

โครงสร้างจุลภาคและความทนทาน

• การควบคุมขนาดเกรน: การปรับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเกรนให้เป็นมาตรฐานจาก 60 µm ลงไปที่ 30 ไมโครเมตร, เพิ่มความทนทานต่อแรงกระแทก 25 %.
• ผลลัพธ์: เพิ่มความต้านทานต่อแรงกระแทกและการโหลดแบบวงจร, สิ่งสำคัญสำหรับตัวเรือนเกียร์และส่วนประกอบเครื่องยนต์ที่สูง.

ปรับปรุงความสามารถในการใช้กลไก

• การปรับความแข็งของพื้นผิว: หล่ออบ (180–220 HBW) เครื่อง 20–30 % เร็วกว่าชิ้นส่วนที่หล่อ.
• ผลลัพธ์: การสึกหรอของเครื่องมือลดลงและเวลารอบที่สั้นลงในการกัดและการหมุนของ CNC 15 %.

คุณสมบัติเชิงกลที่ปรับแต่ง

• ความเก่งกาจ: โดยการแช่เวลาแช่และสื่อดับแตกต่างกันไป, โรงหล่อสามารถโทรออกเป็นแรงดึงได้จาก 350 MPA ถึงมากกว่า 1,200 MPa.
• ข้อได้เปรียบ: ช่วยให้โลหะผสมหนึ่งตัวสามารถให้บริการหลายบทบาท - จากตัวเรือนปั๊มดัดไปจนถึงเพลาขับที่มีความยาวสูงโดยไม่ต้องเปลี่ยนวัตถุดิบ.

เพิ่มชีวิตเมื่อยล้า

• จุดข้อมูล: ส่วนประกอบที่ได้รับความเครียด - ความช่วยเหลือและการแบ่งเบed % เพิ่มชีวิตเมื่อยล้าในระหว่างการทดสอบแบบเร่ง.
• แอปพลิเคชัน: ขยายช่วงเวลาการบริการสำหรับชิ้นส่วนในสถานการณ์โหลดซ้ำ ๆ เช่นอุปกรณ์การเกษตรและเครื่องจักรก่อสร้าง.

คุณสมบัติแม่เหล็กและไฟฟ้าที่ควบคุมได้

• การปรับแต่งได้: การบำบัดความร้อนสามารถปรับค่าการนำไฟฟ้าได้โดย± 10 % และการซึมผ่านของแม่เหล็กในการหล่อเหล็กสำหรับการใช้งานแม่เหล็กไฟฟ้าแบบพิเศษ.
• ความเกี่ยวข้อง: เหมาะสำหรับตัวเรือนมอเตอร์, เซ็นเซอร์ติด, และ EMI - สิ่งกีดขวางที่มีความอ่อนไหว.

ผลประโยชน์	การหลอม	การทำให้เป็นมาตรฐาน	การแข็งตัว + การแบ่งเบาบรรเทา
ความแข็ง (HBW)	180–220	230–270	350–600
ขนาดเกรน (ไมโครเมตร)	40–60	20–40	10–20
บรรเทาความเครียดที่ตกค้าง (%)	90–95	70–80	50–60
เพิ่มแรงดึง (%)	-	+20	+250
ความเหนียว charpy (เจ)	80–100	60–80	20–40

5. บทสรุป

การเลือกเส้นทางการบำบัดความร้อนในการหล่อทรายที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับ เคมีโลหะผสม, การหล่อเรขาคณิต, และ เงื่อนไขการบริการที่ตั้งใจไว้.

โดยการควบคุมอัตราความร้อน, แช่เวลา, และโปรไฟล์การระบายความร้อน, ผู้ผลิตเปลี่ยนชิ้นส่วนหล่อทรายดิบเป็นส่วนประกอบ

ด้วยการคาดเดาได้, ลักษณะประสิทธิภาพสูง-พร้อมสำหรับการตัดเฉือน CNC, การปลอม, หรือการติดตั้งโดยตรงในชุดประกอบที่สำคัญ.

เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเพิ่มประสิทธิภาพการรักษาความร้อนสำหรับส่วนประกอบที่หล่อด้วยทรายของคุณ, ติดต่อทีมผู้เชี่ยวชาญด้านโลหะวิทยาของเรา.

ใช้ประโยชน์จากการควบคุมกระบวนการที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูล, เรามั่นใจว่าการคัดเลือกนักแสดงทุกครั้งจะได้รับความแข็งแกร่งอย่างเต็มที่, ความทนทาน, และความน่าเชื่อถือ.