1. การแนะนำ
การหล่อทรายได้ขับเคลื่อนอุตสาหกรรมโรงหล่อเหล็กมานานหลายศตวรรษ, เปิดใช้งานการผลิตรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนด้วยต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำ.
ล่าสุด, เหล็กกราไฟท์ขนาดกะทัดรัด (CGI)- รู้จักกันในชื่อ เหล็กกราไฟท์ vermicular- เกิดขึ้นเป็นวัสดุที่เชื่อมช่องว่างระหว่างเหล็กหล่อสีเทาแบบดั้งเดิมและเหล็กดัด.
โดยการรวมคุณสมบัติที่พึงประสงค์ของทั้งคู่, CGI เสนอความต้านทานแรงดึงและการนำความร้อนสูงกว่าเหล็กสีเทา, ยังคงรักษาความสามารถในการหล่อที่เหนือกว่าและการทำให้หมาด ๆ เมื่อเทียบกับเกรดดัด.
ในบทความนี้, เราตรวจสอบ “ การหล่อทรายกับ CGI คืออะไร?- ผ่านทางโลหะวิทยา, กำลังประมวลผล, เครื่องกล, และเลนส์เศรษฐกิจ.
เรามุ่งมั่นที่จะนำเสนอทรัพยากรที่ครอบคลุม แต่ใช้งานได้จริงสำหรับวิศวกรโรงหล่อ, ผู้เชี่ยวชาญด้านการออกแบบ, และนักวิจัยด้านวัสดุที่สนใจในการควบคุมผลประโยชน์ของ CGI.
2. เหล็กกราไฟท์ขนาดกะทัดรัด (CGI): โลหะและคุณสมบัติ
ถูกบีบอัด (เป็นหนอน) เหล็กกราไฟท์ (CGI) ครอบครองตำแหน่งกลางระหว่างเหล็กสีเทาและเหล็กดัด:
สัณฐานวิทยากราไฟท์ที่เป็นเอกลักษณ์ของมันให้การผสมผสานของความแข็งแรง, ความฝืด, และคุณสมบัติทางความร้อนที่ไม่สามารถทำได้ในเตารีดหล่ออื่น ๆ.

สัณฐานวิทยากราไฟท์: จากสีเทาถึงเหนียวถึง CGI
กราไฟท์ในเหล็กหล่อจะปรากฏในสามสัณฐานหลัก. แต่ละมีอิทธิพลต่อพฤติกรรมเชิงกลและความร้อน:
- เหล็กสีเทา: Flake Graphite ให้พฤติกรรมการจับแคร็กภายใต้การสั่นสะเทือน แต่ จำกัด คุณสมบัติแรงดึง.
- CGI: กราไฟท์ vermicular จะปรากฏสั้น, “ หนอน” ขนาดกะทัดรัด (ปัจจัยกะทัดรัด≥ 60 %), เพิ่มความแข็งแรงและการนำไฟฟ้าในขณะที่ยังคงการทำให้หมาด ๆ ที่ยอมรับได้.
- เหล็กดัด: กราไฟท์เกิดขึ้นเป็นก้อนที่สมบูรณ์แบบเกือบ; สิ่งนี้เพิ่มความเหนียวสูงสุด แต่ลดการทำให้หมาด ๆ และการนำความร้อนเมื่อเทียบกับ CGI.
องค์ประกอบทางเคมีและองค์ประกอบการผสม
ทางเคมี, CGI มีลักษณะคล้ายเหล็กดัด แต่ต้องมีการควบคุมองค์ประกอบบางอย่างที่เข้มงวดมากขึ้น, โดยเฉพาะแมกนีเซียมและซัลเฟอร์, เพื่อให้ได้รูปแบบกราไฟท์ vermicular ที่ต้องการ.
องค์ประกอบเป้าหมายทั่วไป (EN-GJV-450-12) ปรากฏด้านล่าง:
| องค์ประกอบ | ช่วงทั่วไป (wt %) | บทบาท / ผล |
|---|---|---|
| คาร์บอน (ค) | 3.4 - 3.8 | ให้ศักยภาพในการสร้างกราไฟท์; c ส่วนเกิน C สามารถนำไปสู่คาร์ไบด์. |
| ซิลิคอน (และ) | 2.0 - 3.0 | ส่งเสริมการตกตะกอนของกราไฟท์; สมดุลอัตราส่วนเฟอร์ไรต์/ไข่มุก. |
| แมงกานีส (มน) | 0.10 - 0.50 | ควบคุมซัลไฟด์และปรับแต่งธัญพืช; mn มากเกินไปผูกค, การก่อตัวของคาร์ไบด์ที่เสี่ยง. |
| ฟอสฟอรัส (ป) | ≤ 0.20 | ความไม่ดี; สามารถเพิ่มความลื่นไหล แต่ลดความเหนียวหาก > 0.10 %. |
| กำมะถัน (ส) | ≤ 0.01 | ต้องมีน้อยที่สุดในการป้องกันการก่อตัวของ MGS, ซึ่งจะยับยั้งนิวเคลียสกราไฟท์ที่น่ากลัว. |
แมกนีเซียม (มก) |
0.03 - 0.06 | สำคัญสำหรับกราไฟท์ vermicular; MG น้อยเกินไปให้เหล็กสีเทา, ผลิตกราไฟท์ทรงกลมมากเกินไป (เหล็กดัด). |
| ซีเรียม / อีกครั้ง (ซี) | 0.005 - 0.015 | ทำหน้าที่เป็น nodulizer/modifier-refines vermicular graphite และทำให้เสถียรกับการฉีดวัคซีนมากเกินไปหรือการระบายความร้อนที่ไม่สอดคล้องกัน. |
| ทองแดง (ลูกบาศ์ก) | 0.2 - 0.8 | เพิ่มความแข็งแรงและความแข็ง; สูง (> 1 %) สามารถส่งเสริมคาร์ไบด์. |
นิกเกิล (ใน) |
≤ 0.5 | ปรับปรุงความทนทานและความต้านทานการกัดกร่อน; มักจะละเว้นด้วยเหตุผลด้านต้นทุนเว้นแต่จะต้องมีประสิทธิภาพเฉพาะ. |
| โมลิบดีนัม (โม) | ≤ 0.2 | ยับยั้งการก่อตัวของคาร์ไบด์; ช่วยรักษาเมทริกซ์เฟอร์ริติก - เพิร์ลลิต. |
| เหล็ก (เฟ) | สมดุล | โลหะฐาน; มีการเพิ่มการผสมทั้งหมดและกำหนดคุณสมบัติโลหะโดยรวม. |
ประเด็นสำคัญ:
- การรักษา มก. ระหว่าง 0.035 % และ 0.055 % (± 0.005 %) เป็นสิ่งจำเป็น; การตกนอกหน้าต่างนี้จะเปลี่ยนสัณฐานวิทยาของกราไฟท์.
- กำมะถัน ต้องอยู่ในระดับต่ำมาก (< 0.01 %)-สม่ำเสมอ 0.015 % S สามารถผูก MG เป็น MGS ได้, ป้องกันการก่อตัวของกราไฟท์ที่น่ากลัว.
- ซิลิคอน ระดับข้างต้น 2.5 % ส่งเสริมการเติบโตของเกล็ดกราไฟท์และเมทริกซ์เฟอร์ริติกที่มากขึ้น, การปรับปรุงค่าการนำความร้อน แต่อาจลดความแข็งแรงหากมากเกินไป.
โครงสร้างจุลภาค: กราไฟท์ vermicular ในเมทริกซ์ ferritic/pearlitic
โครงสร้างจุลภาค AS -cast ของ CGI ขึ้นอยู่กับอัตราการแข็งตัว, การฉีดวัคซีน, และการรักษาความร้อนขั้นสุดท้าย. คุณสมบัติทั่วไป ได้แก่:
| คุณสมบัติทางโครงสร้างจุลภาค | คำอธิบาย | พารามิเตอร์ควบคุม |
|---|---|---|
| สะเก็ดกราไฟท์ | สะเก็ดกราไฟท์ที่มีปลายโค้งมน; อัตราส่วนภาพ ~ 2:1–4:1; ความกะทัดรัด≥ 60 %. | เนื้อหา mg/re, ความเข้มของการฉีดวัคซีน, อัตราการระบายความร้อน (0.5–2 ° C/s) |
| เมทริกซ์เฟอร์ริติก | α - iron ส่วนใหญ่มีคาร์ไบด์น้อยที่สุด; ให้ผลการนำความร้อนสูง. | การระบายความร้อนช้าหรือโพสต์ - การปรับให้เป็นมาตรฐาน |
| เมทริกซ์ไข่มุก | lamellae สลับกันของเฟอร์ไรต์และซีเมนต์ (~ 20–40 % ไข่มุก); เพิ่มความแข็งแรงและความแข็ง. | การระบายความร้อนเร็วขึ้น, การเพิ่ม CU/MO ระดับปานกลาง |
| คาร์ไบด์ (Fe₃c, m₇c₃) | ไม่พึงปรารถนาหากมีอยู่ในปริมาณที่สำคัญ; ลดความเหนียวและความสามารถในการกลึง. | SI ส่วนเกินหรือการระบายความร้อนเร็วเกินไป; การฉีดวัคซีนไม่เพียงพอ |
| อนุภาคการฉีดวัคซีน | เพิ่ม ferrosilicon, Ferro-Barium-silicon, หรือ inoculants บนพื้นโลกที่หายากสร้างไซต์นิวเคลียสสำหรับกราไฟท์ vermicular. | พิมพ์และปริมาณของเชื้อ (0.6–1.0 kg/t) |
- การควบคุมเมทริกซ์: ก เมทริกซ์เฟอร์ริติก (≥ 60 % เฟอร์ไรท์) ให้ผลการนำความร้อนของ 40–45 w/m · k,
ในขณะที่ เฟอร์ไรต์ - เพิร์ลไลท์ผสม (30 % - 40 % ไข่มุก) ผลักดันความแข็งแรงของผลผลิต 250 - 300 MPa โดยไม่ต้องโอบกอดมากเกินไป. - จำนวนปมกราไฟท์ที่น่ากลัว: เป้า 100 - 200 สะเก็ด vermicular/mm² ในส่วน ~ 10 มม. หนา. จำนวนที่ต่ำกว่าลดความแข็งแรง; การนับความเสี่ยงที่สูงขึ้นการเปลี่ยนเป็นก้อนกลม.
คุณสมบัติทางกล (ความแข็งแกร่ง, ความฝืด, ความเหนื่อยล้า)
คุณสมบัติเชิงกลของ CGI รวมความแข็งแรง, ความฝืด, และความเหนียวปานกลาง. ค่าตัวแทน (EN-GJV-450-12, ซึ่งถูกทำให้เป็นมาตรฐาน) ปรากฏด้านล่าง:
| คุณสมบัติ | ช่วงทั่วไป | เกณฑ์มาตรฐานเปรียบเทียบ |
|---|---|---|
| ความต้านแรงดึง (มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์) | 400 - 450 MPa | - 50 % สูงกว่าเหล็กสีเทา (200 - 300 MPa) |
| ความแข็งแรงของผลผลิต (0.2 % ชดเชย) | 250 - 300 MPa | - 60 % สูงกว่าเหล็กสีเทา (120 - 200 MPa) |
| การยืดตัวที่จุดขาด (ก %) | 3 - 5 % | กลางระหว่างเหล็กสีเทา (0 - 2 %) และเหล็กดัด (10 - 18 %) |
| โมดูลัสความยืดหยุ่น (อี) | 170 - 180 เกรดเฉลี่ย | - 50 % สูงกว่าเหล็กสีเทา (100 - 120 เกรดเฉลี่ย) |
| ความแข็ง (Brinell HB) | 110 - 200 HB (เมทริกซ์) | Ferritic CGI: 110 - 130 HB; Pearlite CGI: 175 - 200 HB |
| ความแข็งแรงเมื่อยล้า (การดัดงอ) | 175 - 200 MPa | - 20 - 30 % สูงกว่าเหล็กสีเทา (135 - 150 MPa) |
| แรงกระแทก (charpy v - notch @ 20 องศาเซลเซียส) | 6 - 10 เจ | ดีกว่าเหล็กสีเทา (~ 4–5 J), ต่ำกว่าเหล็กดัด (10–15 J) |
การสังเกตการณ์:
- สูง โมดูลัสของยัง (e ≈ 175 เกรดเฉลี่ย) นำไปสู่ส่วนประกอบที่แข็ง - ได้รับประโยชน์ในบล็อกเครื่องยนต์และชิ้นส่วนโครงสร้างที่ต้องการการโก่งตัวน้อยที่สุด.
- ความต้านทานความเหนื่อยล้า (≈ 200 MPa) ทำให้ CGI เหมาะสำหรับการโหลดวัฏจักร (เช่น, หัวกระบอกสูบภายใต้รอบความร้อน).
- ความแข็ง สามารถปรับแต่งผ่านองค์ประกอบเมทริกซ์: CGI เฟอร์ริติกบริสุทธิ์ (- 115 HB) เก่งในแอพพลิเคชั่นการสึกหรอ; ไข่มุก CGI (- 180 HB) ได้รับเลือกสำหรับความต้องการความแข็งแรงที่สูงขึ้น.
ค่าการนำความร้อนและความสามารถในการทำให้หมาด ๆ
รูปแบบกราไฟท์และเมทริกซ์ที่เป็นเอกลักษณ์ของ CGI สร้างลักษณะความร้อนและการสั่นสะเทือนที่โดดเด่น:
| คุณสมบัติ | ช่วง CGI | การเปรียบเทียบ |
|---|---|---|
| การนำความร้อน | 40 - 45 W/ม·เค | เหล็กสีเทา: 30 - 35 W/ม·เค; เหล็กดัด: 20 - 25 W/ม·เค |
| ความร้อนจำเพาะ (20 องศาเซลเซียส) | - 460 เจ/กก.·เค | คล้ายกับเตารีดหล่อคนอื่น ๆ (- 460 เจ/กก.·เค) |
| การขยายตัวทางความร้อน (20–100 ° C) | 11.5 - 12.5 ×10⁻⁶/° C | สูงกว่าเหล็กสีเทาเล็กน้อย (11.0 ×10⁻⁶/° C) |
| ความสามารถในการทำให้หมาด ๆ (การลดลงของบันทึก) | 0.004 - 0.006 | เหล็กสีเทา: - 0.010; เหล็กดัด: - 0.002 |
- การนำความร้อน: การนำไฟฟ้าสูง (40 W/ม·เค) เร่งการกระจายความร้อนจากจุดร้อนในบล็อกเครื่องยนต์และตัวเรือนเทอร์โบชาร์จเจอร์, ลดความเสี่ยงต่อความเหนื่อยล้าจากความร้อน.
- การทำให้หมาด ๆ: ปัจจัยการทำให้หมาด ๆ ของ CGI (0.004 - 0.006) ดูดซับพลังงานการสั่นสะเทือนได้ดีกว่าเหล็กดัด, การช่วยเหลือ, การสั่นสะเทือน, และความรุนแรง (NVH) การควบคุม - โดยเฉพาะในเครื่องยนต์ดีเซล.
- ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน: การขยายตัวของ CGI (≈ 11.5 ×10⁻⁶/° C) จับคู่เครื่องยนต์เหล็กอย่างใกล้ชิด, ลดความเครียดจากความร้อนที่ส่วนต่อประสานซับ/บล็อก.
3. เหล็กกราไฟท์ที่อัดแน่นด้วยทรายคืออะไร (CGI)?
การหล่อทราย ด้วยเหล็กกราไฟท์ขนาดกะทัดรัด (CGI) ทำตามขั้นตอนโดยรวมเช่นเดียวกับการหล่อทรายเหล็กทั่วไป,
การเตรียมเชื้อรา, การละลาย, เท, การทำให้แข็งตัว, และการทำความสะอาด - แต่ปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์สำคัญในการผลิตสัณฐานวิทยากราไฟท์“ vermicular” ที่เป็นเอกลักษณ์ของ CGI.

การกำหนดกระบวนการ
รูปแบบและการก่อสร้างแม่พิมพ์
- การออกแบบลวดลาย: โรงหล่อสร้างรูปแบบ (มักจะมาจากไม้, อีพ็อกซี่, หรืออลูมิเนียม) ซึ่งรวมถึงค่าเผื่อ 3–6 % การหดตัวทั่วไปของโลหะผสม CGI (Solidus ~ 1 150 องศาเซลเซียส, ของเหลว ~ 1 320 องศาเซลเซียส).
- การเลือกทราย: แม่พิมพ์ซิลิกามาตรฐานมาตรฐาน (การซึมผ่านได้ > 200, AFS Grain Fineness ~ 200) ทำงานได้ดี,
แต่ binders ที่เพิ่มขึ้น - ฟีนอลิก - ยูรีเทนหรือฟูแรน - ช่วยต้านทานอุณหภูมิเทที่สูงขึ้นของ CGI (- 1 350–1 420 องศาเซลเซียส). - รับมือและลากแอสเซมบลี: ช่างเทคนิคแพ็คการลากรอบครึ่งล่างของรูปแบบ, จากนั้นลบรูปแบบและวางแกน (หากจำเป็น) ก่อนที่จะเดินชม.
การจัดวางช่องระบายอากาศอย่างระมัดระวังช่วยให้เกิดการหลบหนีจากก๊าซเมื่อ CGI ที่มีอุณหภูมิสูงเติมช่อง.
การหลอมละลายและการรักษาด้วยโลหะ
- การจัดองค์ประกอบ: การละลายทั่วไปใช้ 70–80 % เศษเหล็กรีไซเคิล, 10–20 % เหล็กหมูหรือโลหะร้อน,
และอัลลอยด์มาสเตอร์เพื่อปรับแต่งเคมี. โรงหล่อมีจุดมุ่งหมายสำหรับ C 3.5 ± 0.1 %, และ 2.5 ± 0.2 %, และ S < 0.01 %. - แมกนีเซียมและส่วนเพิ่มเติมของโลกหายาก: ก่อนที่จะเท, ผู้ประกอบการเพิ่ม 0.035–0.055 % มก (ข้าง 0.005–0.015 % เย็น) ในทัพพีที่มีหลังคาคลุมเพื่อสร้างกราไฟท์ที่น่ากลัวแทนที่จะเป็นสะเก็ดหรือ spheroids.
พวกเขากวนเบา ๆ เพื่อกระจายตัวดัดแปลงอย่างสม่ำเสมอ. - การฉีดวัคซีนและการออกออกซิเดชัน: โรงหล่อฉีด วัค..
พร้อมกัน, de-oxidants-เช่น FESI-ออกซิเจนละลายและลดการรวมออกไซด์ให้น้อยที่สุด.
การเติมและเติมเชื้อรา
- การจัดการความร้อนสูง: การเทอุณหภูมิสำหรับ CGI ตั้งอยู่รอบ ๆ 1 350–1 420 องศาเซลเซียส (2 462–2 588 °F), ประมาณ 30–70 ° C เหนือ liquidus.
ความร้อนยิ่งยวดนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีการเติมส่วนผนังบาง ๆ อย่างสมบูรณ์ (ลงไป 4 มม) แต่ยังเพิ่มความเสี่ยงของการพังทลายของทราย. - การออกแบบ gating: โรงหล่อใช้ sprue tapered และ cross-section นักวิ่งที่ใจกว้าง, ขนาดสำหรับหมายเลข Reynolds (อีกครั้ง) ของ 2 000–3 000 - เพื่อลดความปั่นป่วน.
ตัวกรองโฟมเซรามิก (30–40 PPI) มักจะสกัดกั้นการรวมใด ๆ ที่เกิดขึ้นในแม่พิมพ์. - แม่พิมพ์: เพราะ CGI Flumilid Rivals เหล็กสีเทา, ช่องระบายอากาศที่เหมาะสม - ผ่านช่องระบายอากาศด้านล่างภายใต้การเพิ่มขึ้นและการซึมผ่านของการควบคุม - ป้องกันการกักเก็บก๊าซ.
ผู้ตื่นพิเศษ (คายความร้อนหรือหุ้มฉนวน) ป้อนโลหะหลอมเหลวลงในจุดร้อนสุดท้ายที่ละลายได้.
การทำให้แข็งตัวและการควบคุมโครงสร้างจุลภาค
- กราไฟท์นิวเคลียส: เมื่อ CGI หลอมเหลวเย็นลงจาก ~ 1 350 ° C ถึง 900 องศาเซลเซียส, nucleates กราไฟท์ vermicular บนไซต์ inoculant.
โรงหล่อกำหนดอัตราการระบายความร้อนที่ 0.5–2.0 ° C/s ในส่วนระหว่างความหนา 10-15 มม. เพื่อพัฒนาสะเก็ด vermicular 100–200 ต่อมม.. - การก่อตัวของเมทริกซ์: ด้านล่าง 900 องศาเซลเซียส, การเปลี่ยนแปลงของออสเทนไนต์ไปสู่อิฐเริ่มต้นขึ้น.
การระบายความร้อนอย่างรวดเร็วทำให้เกิดไข่มุกมากขึ้น (ความแข็งแรงที่สูงขึ้น แต่ค่าการนำความร้อนลดลง), ในขณะที่การระบายความร้อนในระดับปานกลางจะสร้างเมทริกซ์เฟอร์ริติกเป็นหลัก (การกระจายความร้อนที่ดีขึ้น).
โรงหล่อมักจะทำให้เป็นปกติที่ 900 ° C หลังจากเขย่าเพื่อให้ได้ 60 % เฟอร์ไรต์ - 40 % สมดุลของไข่มุก. - การให้อาหารที่หดตัว: CGI หดตัวลงประมาณ 3.5 % เมื่อแข็งตัว. เพิ่มขนาดที่ 10-15 % ของการหล่อมวล - ตำแหน่งที่จุดร้อนเชิงกลยุทธ์ - กำหนดความพรุนหดตัว.
การเขย่า, การทำความสะอาด, และการประมวลผลขั้นสุดท้าย
- การเขย่า: หลังจากผ่านไป 30-45 นาทีของการระบายความร้อน, โรงหล่อทำลายทรายแม่พิมพ์โดยใช้โต๊ะสั่นหรือแรมส์นิวเมติก. ทรายที่ถูกนำกลับมาใช้ใหม่ผ่านการตรวจคัดกรองและนำกลับมาใช้ใหม่.
- การทำความสะอาด: ยิงระเบิด (สำหรับเฟอร์รัส) หรือการตัดส่วนโค้งคาร์บอนจะกำจัดทรายที่เหลืออยู่, ปลอม, และผู้ลุกขึ้น. ช่างเทคนิคตรวจสอบรอยแตกพื้นผิวหรือครีบก่อนการรักษาความร้อน.
- การรักษาความร้อน (การทำให้เป็นมาตรฐาน): โดยทั่วไปแล้วการหล่อ CGI จะทำให้เป็นมาตรฐานที่ 900 องศาเซลเซียส (1 652 °F) เป็นเวลา 1-2 ชั่วโมง, จากนั้นอากาศหรือดับน้ำมัน.
ขั้นตอนนี้ปรับขนาดเกรนและทำให้มั่นใจได้ถึงการกระจายเฟอร์ไรต์ - เพิร์ลไลท์ที่สอดคล้องกัน. - การตัดเฉือนและการตรวจสอบ: หลังจากการทำให้เป็นมาตรฐาน, การหล่อเข้าถึงความแข็งขั้นสุดท้าย (ferritic cgi ~ 115 HB; ไข่มุก cgi ~ 180 HB).
CNC Centres Machine Machine Critical Surfaces (ความคลาดเคลื่อน± 0.10 มม) และผู้ตรวจสอบตรวจสอบสัณฐานวิทยาของกราไฟท์ (vermicularity ≥ 60 %) ผ่านโลหะ.
ความแตกต่างที่สำคัญจากการหล่อทรายเหล็กสีเทา
| พารามิเตอร์ | เหล็กสีเทา | CGI |
|---|---|---|
| อุณหภูมิเท | 1 260–1 300 องศาเซลเซียส (2 300–2 372 °F) | 1 350–1 420 องศาเซลเซียส (2 462–2 588 °F) |
| สัณฐานวิทยากราไฟท์ | กราไฟท์เกล็ด (ความยาว 50–100 µm) | กราไฟท์ vermicular (สะเก็ดขนาดกะทัดรัด, ความยาว 25–50 µm) |
| การรักษาด้วยการหลอมละลาย | การฉีดวัคซีนเท่านั้น (ตอบกลับ) | MG/RE เพิ่มเติม + การฉีดวัคซีน |
| ข้อกำหนดของเครื่องผูกแม่พิมพ์ | ฟีนอลิกมาตรฐานหรือโซเดียมซิลิเกต | ฟีนอลิก/ยูรีเทนที่มีความแข็งแรงสูงขึ้นเนื่องจากความเสี่ยงการกัดเซาะ |
| ความไวของอัตราการระบายความร้อน | วิกฤตน้อยกว่า - หลอมรวมกันในวงกว้าง | สำคัญกว่า - ความเย็น 0.5–2 ° C/s จำเป็นสำหรับ vermicular |
| การหดตัว | - 4.0 % | - 3.5 % |
| การควบคุมเมทริกซ์ | ส่วนใหญ่เป็นไข่มุกหรือเฟอร์ไรต์ผสม | ความสมดุลของเฟอร์ไรต์ - pearlite ที่ปรับแต่งผ่านการรักษาความร้อน |
4. ข้อดีและความท้าทายของการหล่อทรายเหล็กกราไฟท์ที่อัดแน่น (CGI)

ข้อดีของการหล่อทราย CGI
เพิ่มความแข็งแรงและความแข็ง
ความต้านทานแรงดึงของ CGI (400–450 MPa) เกินเหล็กสีเทาโดย 50 %, ในขณะที่โมดูลัสของความยืดหยุ่น (170–180 เกรดเฉลี่ย) เหนือกว่าเหล็กสีเทาโดย 50 %.
ส่งผลให้, การหล่อ CGI แสดงการเบี่ยงเบนน้อยกว่าภายใต้โหลด - มีค่าโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับบล็อกเครื่องยนต์และส่วนประกอบโครงสร้าง.
ปรับปรุงการนำความร้อน
ด้วยการนำความร้อนของ 40–45 w/m · k, CGI ถ่ายโอนความร้อน 20–30 % เร็วกว่าเหล็กสีเทา.
สิ่งนี้ช่วยให้การอุ่นเครื่องของเครื่องยนต์เร็วขึ้น, ลดฮอตสปอต, และความต้านทานต่อความเหนื่อยล้าจากความร้อนในหัวกระบอกสูบและตอร์ปิโดที่ดีขึ้น.
การทำให้หมาด ๆ
ปัจจัยการทำให้หมาด ๆ ของ CGI (- 0.005) ตกอยู่ตรงกลางระหว่างสีเทา (- 0.010) และเหนียว (- 0.002) เหล็กกล้า.
เพราะเหตุนี้, CGI ดูดซับการสั่นสะเทือนได้อย่างมีประสิทธิภาพ - ลด NVH (เสียงรบกวน, การสั่นสะเทือน, ความรุนแรง)- ในขณะที่หลีกเลี่ยงความเปราะบางของเหล็กสีเทา.
การผลิตที่คุ้มค่า
แม้ว่า CGI จะเพิ่ม ~ 5–10 % ต้นทุนวัสดุเนื่องจากการเพิ่ม MG/RE และการควบคุมกระบวนการที่เข้มงวดมากขึ้น, ค่าใช้จ่ายด้านไอที 20–30 % น้อย กว่าเหล็กดัดเพื่อประสิทธิภาพที่เทียบเท่า.
ค่าเผื่อการตัดเฉือนที่ลดลง - ขอบคุณเพื่อการปรับปรุงความมั่นคงในมิติ - ค่าใช้จ่ายในการตัดแต่ง.
ความท้าทายของการหล่อทรายเหล็กกราไฟท์ที่มีขนาดกะทัดรัด
- การควบคุมเคมีละลายแน่น: การบำรุงรักษา MG ภายใน ± 0.005 % เป็นสิ่งสำคัญ. การเบี่ยงเบนเล็กน้อยสามารถเปลี่ยนสัณฐานวิทยาของกราไฟท์ให้เป็นเกล็ดหรือทรงกลมได้, จำเป็นต้องมีการทำลายอย่างเต็มรูปแบบ.
- อุณหภูมิเทที่สูงขึ้น: CGI 1 350–1 420 องศาเซลเซียส (2 462–2 588 °F) Melt ต้องการสารยึดเกาะและสารเคลือบผิวที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเพื่อป้องกันการพังทลายของทรายและการตกสะเก็ด.
- ความเสี่ยงของการก่อตัวของคาร์ไบด์: ซิลิคอนส่วนเกินหรือการระบายความร้อนอย่างรวดเร็วสามารถผลิตเครือข่ายซีเมนต์, embrittling cgis; การฉีดวัคซีนและการระบายความร้อนเป็นสิ่งจำเป็น.
- การจัดการรูพรุน: การไหลที่สูงขึ้นของ CGI นำไปสู่ความทะเยอทะยานของก๊าซมากขึ้นเว้นแต่ว่าการระบายเชื้อราและการกำจัดของแม่พิมพ์จะเป็นแบบอย่าง.
- ความเชี่ยวชาญโรงหล่อระดับโลกที่ จำกัด: แม้ว่าส่วนแบ่งการตลาดของ CGI จะเติบโตขึ้น (โดยเฉพาะในด้านยานยนต์), เท่านั้น 20–25 % โรงหล่อเหล็กทั่วโลกได้เชี่ยวชาญขั้นตอนพิเศษ, เพิ่มเวลานำ.
5. แอพพลิเคชั่นเหล็กกราไฟท์ที่มีขนาดกะทัดรัดทั่วไปผ่านการหล่อทราย

- บล็อกเครื่องยนต์ดีเซลยานยนต์
- หัวกระบอกสูบและตอร์ปิโด
- ท่อร่วมไอเสียและตัวเรือนเทอร์โบชาร์จเจอร์
- ตัวเรือนปั๊มและคอมเพรสเซอร์
- กล่องเกียร์และเกียร์
- ส่วนประกอบเครื่องยนต์อุตสาหกรรม (เช่น, บล็อก Genset)
- ร่างกายวาล์วไฮดรอลิกและบล็อกปั๊ม
6. การเปรียบเทียบกับวัสดุการคัดเลือกทางเลือก
| วัสดุ | ความต้านแรงดึง (MPa) | การนำความร้อน (W/ม·เค) | ความหนาแน่น (กรัม/ซม.³) | ความสามารถในการทำให้หมาด ๆ | ความต้านทานการกัดกร่อน | ความสามารถในการแปรรูป | ต้นทุนสัมพัทธ์ | การใช้งานทั่วไป |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CGI (เหล็กกราไฟท์ขนาดกะทัดรัด) | 400–450 | 40–45 | ~ 7.1 | ปานกลาง (~ 0.005) | ปานกลาง | ปานกลาง | ปานกลาง (~ 5–10% > เหล็กสีเทา) | บล็อกเครื่องยนต์ดีเซล, หัวถัง |
| เหล็กหล่อสีเทา | 200–300 | 30–35 | ~ 7.2 | สูง (~ 0.01) | ปานกลาง | ดี | ต่ำ | ดิสก์เบรก, เตียงเครื่องจักร |
| เหล็กดัด | 550–700 | 20–25 | ~ 7.2 | ต่ำ (~ 0.002) | ปานกลาง | ปานกลาง | สูง (~ 20–30% > CGI) | เพลาข้อเหวี่ยง, อุปกรณ์หนัก |
| อลูมิเนียมอัลลอยด์ | 150–350 | 120–180 | ~ 2.7 | ต่ำ | สูง | ยอดเยี่ยม | ปานกลาง - สูง | การบินและอวกาศ, ปลอกยานยนต์ |
| เหล็กกล้าคาร์บอน (หล่อ) | 400–800 | 35–50 | ~ 7.8 | ต่ำมาก | ต่ำ | ยากจน | สูง | เกี่ยวกับโครงสร้าง, ภาชนะรับความดัน |
| สแตนเลส (หล่อ) | 500–900 | 15–25 | ~ 7.7–8.0 | ต่ำมาก | ยอดเยี่ยม | ไม่ดี - ปานกลาง | สูงมาก (~ 2 × CGI) | เคมี, อาหาร, และอุปกรณ์ทางทะเล |
| โลหะผสมแมกนีเซียม | 150–300 | 70–100 | ~ 1.8 | ต่ำ | ปานกลาง | ดี | สูง | การบินและอวกาศที่มีน้ำหนักเบาและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ |
| โลหะผสมทองเหลือง/บรอนซ์ | 300–500 | 50–100 | ~ 8.4–8.9 | ปานกลาง | สูง | ปานกลาง | สูง | วาล์ว, ฮาร์ดแวร์ทางทะเล, บูช |
7. บทสรุป
เหล็กกราไฟท์ขนาดกะทัดรัด (CGI) ให้ความแข็งแกร่งที่ดีขึ้น, ความฝืด, และประสิทธิภาพความร้อนมากกว่าเหล็กสีเทา - โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายของเหล็กดัด.
ต้องมีการควบคุมเคมีอย่างแน่นหนา, อุณหภูมิที่ไหลสูง, และการออกแบบแม่พิมพ์ที่เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าการก่อตัวของกราไฟท์ที่น่ากลัว.
ใช้ในบล็อกเครื่องยนต์และหัวทรงกระบอกแล้ว, CGI ลดน้ำหนักได้มากถึง 10% และปรับปรุงชีวิตเมื่อยล้าความร้อนโดย 30%.
ความก้าวหน้าในการจำลองและการควบคุมกระบวนการกำลังขยายการใช้งานเทอร์โบชาร์จเจอร์, ไอเสีย, และปั๊ม.
ด้วยการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องในโลหะผสมและการผลิตที่ยั่งยืน, CGI กำลังกลายเป็นวัสดุสำคัญในปัจจุบัน, วิศวกรรมที่มีประสิทธิภาพ.
ที่ นี้, เราพร้อมที่จะร่วมมือกับคุณในการใช้ประโยชน์จากเทคนิคขั้นสูงเหล่านี้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบส่วนประกอบของคุณ, การเลือกวัสดุ, และเวิร์กโฟลว์การผลิต.
ทำให้มั่นใจว่าโครงการต่อไปของคุณเกินกว่าการแสดงและมาตรฐานความยั่งยืนทุกครั้ง.
คำถามที่พบบ่อย
เหตุใดการหล่อทรายจึงใช้สำหรับ CGI?
การหล่อทรายมีประสิทธิภาพสำหรับความซับซ้อน, ใหญ่, และชิ้นส่วนปริมาตรปานกลางถึงสูง.
รองรับคุณสมบัติทางความร้อนและกลไกเฉพาะของ CGI, โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนประกอบยานยนต์และอุตสาหกรรม.
แอพพลิเคชั่นทั่วไปของการหล่อทราย CGI คืออะไร?
แอพพลิเคชั่นทั่วไปรวมถึงบล็อกเครื่องยนต์ดีเซล, หัวถัง, ส่วนประกอบเบรก,
อาคารเทอร์โบชาร์จเจอร์, และชิ้นส่วนเครื่องจักรโครงสร้าง - ที่ซึ่งความแข็งแรงและความเสถียรทางความร้อนเป็นสิ่งสำคัญ.
อะไรคือข้อดีที่สำคัญของการหล่อทรายกราไฟท์เหล็กขนาดกะทัดรัด?
CGI ให้อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่ยอดเยี่ยม, ปรับปรุงความต้านทานความเหนื่อยล้า, การกระจายความร้อนที่ดีขึ้น, และต้นทุนต่ำกว่าเหล็กดัดในบทบาทที่คล้ายกัน.
CGI มีผลต่อความสามารถในการใช้งานได้อย่างไร?
CGI นั้นสามารถทำได้ในระดับปานกลาง - แข็งและขัดมากกว่าเหล็กสีเทา แต่ง่ายกว่าเหล็กดัด. แนะนำให้ใช้เครื่องมือและกลยุทธ์การตัดขั้นสูง.
CGI เหมาะสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง?
ใช่. โครงสร้างจุลภาคต่อต้านความเหนื่อยล้าจากความร้อนและการบิดเบือน, ทำให้เหมาะสำหรับส่วนประกอบที่สัมผัสกับโหลดความร้อนแบบ cyclic, เช่นท่อร่วมไอเสียและหัวทรงกระบอก.



