Đúc cát vẫn là nền tảng của ngành công nghiệp hình thành kim loại, Tận dụng các khuôn có thể tái sử dụng hoặc có thể sử dụng được được đóng gói với cát để định hình hình học phức tạp.
Sau khi đổ kim loại nóng chảy vào các khoang cát này và cho phép nó củng cố, Các nhà sản xuất thường áp dụng các chu kỳ điều trị nhiệt được nhắm mục tiêu.
Các quá trình nhiệt này tinh chỉnh độ cứng, cấu trúc vi mô, và hiệu suất cơ học để đáp ứng các thông số kỹ thuật của khách hàng nghiêm ngặt.
Trong bài viết này, Chúng tôi sẽ khám phá:
- Tại sao nhiệt xử lý nhiệt?
- Ba giai đoạn cơ bản của điều trị nhiệt
- Phương pháp điều trị nhiệt phổ biến (ủ, bình thường hóa, cứng lại, ủ)
- Lợi ích định lượng—Và dữ liệu của mỗi cách tiếp cận
1. Tại sao nhiệt xử lý nhiệt?
Các thành phần CAST CAST (cân lên đến 200 kg) đến các hộp bánh răng chính xác, thường yêu cầu nâng cao độ bền kéo, chống mỏi, hoặc khả năng gia công.
Làm mát không được kiểm soát trong khuôn có thể tạo ra các cấu trúc không đồng đều, để lại những căng thẳng bên trong hoặc kích thước hạt thô làm giảm hiệu suất.
Bằng cách tích hợp Chu kỳ sưởi ấm và làm mát có kiểm soát, Foundries có thể:
- Tinh chỉnh kích thước hạt để <50 “M cho các tính chất cơ học đồng nhất
- Giảm bớt 80% ứng suất dư từ quá trình hóa rắn
- TUYỆT VỜI TUYỆT VỜI TỪ 150 HBW (ủ) lên đến 600 HBW (cứng)
Do đó, Điều trị nhiệt biến các bộ phận đúc thành các bộ phận thành đáng tin cậy, Các thành phần hiệu suất cao phù hợp với ô tô, hàng không vũ trụ, và hệ thống năng lượng công nghiệp.
2. Ba giai đoạn cơ bản của điều trị nhiệt
Mọi nhiệt - xử lý Giao thức cho đúc cát theo sau Ba giai đoạn cốt lõi.
Mặc dù nhiệt độ, giữ thời gian, và phương tiện làm mát khác nhau tùy theo hợp kim và kết quả mong muốn, trình tự vẫn nhất quán:
| Sân khấu | Mục đích | Những cân nhắc chính |
|---|---|---|
| 1. sưởi ấm | Đưa toàn bộ đúc vào nhiệt độ mục tiêu mà không bị biến dạng | Tỷ lệ đường dốc thường 50 nhiệt100 ° C/giờ; Sử dụng bầu không khí lò nung đồng đều để ngăn chặn sự khử trùng |
| 2. Ngâm | Duy trì nhiệt độ đủ dài để biến đổi cấu trúc vi mô đầy đủ | 1–4 giờ tùy thuộc vào độ dày của phần; Đảm bảo nhiệt độ đồng nhất ± 5 ° C |
| 3. làm mát | Đạt được cấu trúc cuối cùng mong muốn bằng cách làm nguội hoặc làm mát chậm | Không khí mát mẻ, dầu/dập tắt, hoặc tắm muối; Tốc độ làm mát 1 Ném50 ° C/Sec |
Việc không kiểm soát bất kỳ giai đoạn nào cũng có thể giới thiệu các vết nứt, cong vênh, hoặc các thuộc tính không đồng nhất.
3. Phương pháp xử lý nhiệt đúc cát phổ biến
Trong khi tất cả các phương pháp chia sẻ khung ba giai đoạn, Sự khác biệt về phạm vi nhiệt độ, Ngâm thời lượng, và tỷ lệ làm mát mang lại kết quả khác biệt:
Ủ
- Quá trình: Đường dốc đến ~ 50 ° C so với nhiệt độ tới hạn của hợp kim (ví dụ., 900 ° C cho thép hợp kim thấp), giữ 2 giờ3 giờ, Sau đó, lò nung ở ≤20 ° C/giờ.
- Kết quả: Làm mềm vật liệu (xuống ~ 200 HBW), giải phóng gần như 90% ứng suất dư, và tạo ra một hình cầu cấu trúc vi mô.
- Sử dụng trường hợp: Cải thiện khả năng gia công Đối với công việc CNC phức tạp; Lý tưởng khi hình thành hoặc gia công tiếp theo nhu cầu, kim loại không căng thẳng.
Bình thường hóa
- Quá trình: Nhiệt đến 30 nhiệt độ 50 ° C trên phạm vi ủ (ví dụ., 950 ° C cho thép carbon), Giữ 1 giờ2 giờ, sau đó không khí - colol (≈25 ° C/phút).
- Kết quả: Tinh chỉnh các loại ngũ cốc đến 20 trận40, tăng độ cứng ~ 20% (ví dụ., từ 200 HBW đến 250 HBW), và mang lại a đồng nhất hơn Cấu trúc Ferrite-Pearlite.
- Sử dụng trường hợp: tăng cường sự dẻo dai Và khả năng gia công trong các phần chịu tải trọng vừa phải, chẳng hạn như vỏ máy bơm và khung cấu trúc.
Làm cứng (Làm nguội)
- Quá trình: Austenitize ở 800 nhiệt900 ° C (Tùy thuộc vào hợp kim), giữ 30 phút mỗi 25 MM Phần dày, sau đó làm dịu nhanh chóng trong nước, nước muối, hoặc dầu.
- Kết quả: Hình thành a martensitic hoặc Bainitic Cấu trúc làm tăng độ cứng lên 450.
- Sử dụng trường hợp: Quan trọng cho các thành phần chống hao mòn, chẳng hạn như răng bánh răng, Lưỡi dao cắt, và thanh kết nối căng thẳng cao.
Điểm dữ liệu: Làm nguội thích hợp có thể làm tăng sức mạnh kéo dài từ 350 MPa (như đúc) đến hơn 1,200 MPa.
ủ
- Quá trình: Hâm nóng lại đúc đến 150 nhiệt650 ° C (dưới điểm quan trọng thấp hơn), Ngâm trong 1 trận2 giờ, sau đó không khí - colol.
- Kết quả: Giảm bớt sự giòn giã, Cân bằng độ cứng (giảm xuống còn 350 trận500 HBW) với cải thiện độ bền va đập (lên đến 40 J trong các bài kiểm tra charpy).
- Sử dụng trường hợp: Bước cuối cùng sau khi cứng lại cho các bộ phận như trục khuỷu, Trường hợp sự thỏa hiệp giữa sức mạnh và độ bền đảm bảo độ bền.
4. Lợi ích của việc xử lý nhiệt đúc cát
Áp dụng các chu kỳ xử lý nhiệt được kiểm soát cho các thành phần CAST Sand Mở khóa một loạt các lợi thế về hiệu suất và sản xuất.
Dưới đây là những lợi ích chính - được hỗ trợ bởi dữ liệu định lượng khi có sẵn chất lượng ổ đĩa, tính nhất quán, và hiệu quả chi phí:
Độ cứng và sức mạnh được tối ưu hóa
- Tăng định lượng: Độ cứng tăng từ ~ 200 HBW (như đúc) đến hơn 500 HBW sau khi dập tắt và nóng tính, Một >150 % tăng.
- Sự va chạm: Cải thiện khả năng chống mài mòn kéo dài tuổi thọ của công cụ và giảm thiểu thời gian chết bảo trì trong môi trường dịch vụ mài mòn.
Giảm căng thẳng và ổn định kích thước
- Giảm căng thẳng: Ủ có thể làm giảm bớt 90 % ứng suất dư tích lũy trong quá trình hóa rắn.
- Lợi ích: Giảm biến dạng và nứt trong quá trình gia công tiếp theo, hàn, hoặc dịch vụ tải - dẫn đến các dung sai chặt chẽ hơn (± 0,1 mm so với. ± 0,5 mm như đúc).
Cấu trúc và độ bền tinh tế
- Kiểm soát kích thước hạt: Bình thường hóa đường kính hạt từ 60 Ăn xuống 30 ừm, tăng cường độ dẻo dai của lên đến 25 %.
- kết quả: Tăng cường khả năng chống sốc và tải theo chu kỳ, Quan trọng đối với vỏ hộp số và các thành phần động cơ mã lực cao.
Cải thiện khả năng gia công
- Điều chỉnh độ cứng bề mặt: Ăn ủ (180Mạnh220 HBW) Máy 20 trận30 % nhanh hơn các bộ phận đúc.
- Kết quả: Thời gian hao mòn công cụ thấp hơn và thời gian chu kỳ ngắn hơn trong phay CNC và biến việc giảm chi phí gia công perpart cho đến 15 %.
Tính chất cơ học được thiết kế riêng
- Tính linh hoạt: Bằng cách thay đổi lần ngâm và phương tiện truyền thông dập tắt, xưởng đúc có thể quay số sức mạnh kéo dài từ 350 MPA đến hơn 1,200 MPa.
- Lợi thế: Cho phép một hợp kim phục vụ nhiều vai trò từ vỏ máy bơm dễ chịu.
Tăng cường cuộc sống mệt mỏi
- Điểm dữ liệu: Các thành phần trải qua sự căng thẳng và sự nóng nảy thể hiện một 30 505050 % Tăng cuộc sống mệt mỏi trong quá trình thử nghiệm tăng tốc.
- Ứng dụng: Mở rộng khoảng thời gian dịch vụ cho các bộ phận trong các kịch bản tải lặp lại như thiết bị nông nghiệp và máy móc xây dựng.
Tính chất từ tính và điện được kiểm soát
- Khả năng tùy chỉnh: Xử lý nhiệt có thể điều chỉnh độ dẫn điện bằng 10 % và tính thấm từ tính trong đúc thép cho các ứng dụng điện từ chuyên dụng.
- Sự liên quan: Lý tưởng cho vỏ xe máy, cảm biến gắn kết, và EMI bao vây nhạy cảm.
| Lợi ích | Ủ | Bình thường hóa | Làm cứng + ủ |
|---|---|---|---|
| độ cứng (HBW) | 180Mạnh220 | 230Mạnh270 | 350Mạnh600 |
| Kích thước hạt (ừm) | 40–60 | 20Mạnh40 | 10–20 |
| Giảm căng thẳng còn lại (%) | 90Mạnh95 | 70Mạnh80 | 50–60 |
| Độ bền kéo tăng (%) | - | +20 | +250 |
| Charpy dẻo dai (J) | 80Mạnh100 | 60Mạnh80 | 20Mạnh40 |
5. Phần kết luận
Chọn đường xử lý nhiệt đúc cát thích hợp phụ thuộc vào Hóa học hợp kim, Đúc hình học, Và Điều kiện dịch vụ dự định.
Bằng cách kiểm soát tốc độ sưởi ấm, Ngâm lần, và hồ sơ làm mát, Các nhà sản xuất biến các bộ phận đúc cát thô thành các thành phần
với dự đoán, Đặc điểm hiệu suất cao, sẵn sàng cho gia công CNC, rèn, hoặc cài đặt trực tiếp trong các hội đồng quan trọng.
Để tìm hiểu thêm về việc tối ưu hóa xử lý nhiệt cho các thành phần đúc cát của bạn, Liên hệ với nhóm chuyên gia luyện kim của chúng tôi.
Tận dụng các điều khiển quy trình dựa trên dữ liệu, Chúng tôi đảm bảo mọi diễn viên đều đạt được tiềm năng đầy đủ về sức mạnh của nó, độ bền, và độ tin cậy.
