碳钢砂铸造公司

沙铸造是重型组件生产的骨干, 将低工具成本与几乎无限的几何自由相结合.

在铸造合金中, 碳钢 (下面的碳 0.30 wt％) 脱颖而出, 力量, 以及从小型泵外壳到多吨变速箱箱的零件的可焊性.

在这项综合评论中, 我们通过工艺步骤探索从冶金根铸造的碳钢砂, 设计实践, 和质量控制.

2. 什么是碳钢铸造?

在 碳钢砂, 铸造厂倒入熔融碳钢 - 定义 0.05–0.30 wt％碳 - 由无基或粘合砂形成的ininto霉菌.

与高合金钢不同, 碳钢提供 微妙的平衡 的 力量, 韧性, 可加工性, 和 可焊性, 全部以较低的每公斤成本.

而且, 砂铸造工具预算从低至 美元 500 对于简单的模式, 实现原型和一次性零件的经济生产, 以及批次进入成千上万的单位.

3. 冶金基础

对碳钢的冶金基础有强烈的理解.

尤其, 相互作用 碳含量, 硅水平, 和小 合金元素 决定流动性, 收缩行为,

和铸造的微观结构, 每一个都会影响机械性能和缺陷倾向.

碳 & 钢类分类

碳钢 根据其重量级碳属于三个广泛的类别:

• 低碳钢 (≤ 0.15 % c): 产生最终的拉伸强度 (UTS) 的 350–450 MPA 超过伸长率 20 %, 使它们高度延展和焊接.
• 中碳钢 (0.15–0.30 % c): 提供 450–550 MPA 带有延伸 10–15 %, 平衡力量与韧性.
• 高碳钢 (> 0.30 % c): 上面的展览 600 MPA, 但是他们的巨大燃烧限制了在沙子铸造中的广泛使用.

普通演员成绩 包括ASTM A216 WCB (0.24–0.27 % c, UTS〜 415 MPA), ASTM A27 (0.23–0.29 % c, UTS〜 345 MPA), 和DIN GS-42 (0.38–0.45 % c, UTS〜 520 MPA).

这些等级说明了碳含量的微妙变化如何转化为明显的强度和延展性曲线.

硅在流动性中的作用 & 收缩

硅, 通常存在 1.8–2.2 %, 执行双重功能:

1. 流动性增强: 每个 0.5 % SI的增加可以提高熔融钢的流动性 12 %, 确保更完整的模具填充和细节的细节再现.
2. 收缩控制: 硅在凝固过程中促进石墨化, 将体积收缩孔隙率降低大约 15 % 与低压合金相比.

最后, 铸造厂通常靶向较高范围附近的硅水平，以最大程度地减少内部空隙并改善表面饰面.

专门属性的合金添加

超越碳和硅, 锰, 铬, 和 钼 为苛刻的环境量身定制性能:

• 锰 (0.6–1.0 %): 充当脱氧剂, 完善晶粒尺寸, 并提高拉伸力量 20 % 没有严重损害韧性.
• 铬 (≤ 0.5 %): 提高坚固性和耐磨性, 在受磨料媒体的构件中特别有价值.
• 钼 (≤ 0.3 %): 提高高温强度和抗蠕变性, 使其在排气歧管和蒸汽陷阱的身体等部分中必不可少.

铸造微观结构

随着熔融钢在砂模中冷却, 它巩固了 铁素体 - 素 矩阵:

• 铁矿 (柔软的, 公爵) 首先在液体下方的温度下, 为韧性提供基础.
• 珠光体 (层状水泥岩 - 红土) 在较低的温度下出现, 赋予硬度和耐磨性.

典型的砂冷却速率 (1–5°C/s) 产生 铁氧体分数为40–60 %, 珍珠石包括平衡.

在较厚的部分中, 较慢的冷却可以增加珠光体含量, 提高硬度 15 HB 但是通过 2–3 %.

4. 砂过程概述

砂铸造通过使用可消耗的砂霉菌将熔融碳钢转化为复杂的形状.

以下, 我们详细介绍每个主要步骤 - 制造和结扎, 霉菌结构, 倒入和凝固, 并通过清洁进行大动摇 - 同时突出显示数据驱动的最佳实践.

图案和结扎

首先, 模式的准确性决定了公差. 铸造厂通常使用:

图案材料:

• CNC生产的铝 持有 ±0.02 mm 维度的准确性.
• 木质图案 (对于低体积) 达到 ±0.2 mm.
• 3D打印树脂 模式消除复杂形状上的交货时间.

核心生产:

• 绿色核心 结合85–90 % 二氧化硅沙, 5–7 % 膨润土粘土, 和2–3 % 水, 然后在4–6条杆气压下紧凑.
• 没有烤树脂核 使用酚类或呋喃粘合剂, 提供核心优势 4–6 MPA 上面的渗透性 300 气m³/m²·最小.

通过精确的模式和加油, 铸造厂最大程度地减少尺寸变化和内部缺陷.

霉菌结构

霉菌组成:

• 90 % 二氧化硅沙, 5–7 % 黏土, 和 2–3 % 绿色模具的水.
• 化学键合的沙子 (例如。, Furan树脂) 减少水分 < 0.5 %, 收紧公差 CT9 – CT12.

压实 & 硬度:

• 目标 矩阵硬度 的 60–70公顷 (岸A。) 确保霉菌的完整性和一致的收缩.
• 恰当的 渗透性 (≥ 300 气m³/m²·最小) 防止气体夹带和孔隙率.

模具组件:

• 工程师将核心放在Cope上并拖动, 使用chaplet或核心打印来保持对齐方式 ±0.5 mm.
• 他们施加了分开的外套 (通常厚度为0.1-0.3毫米) 简化图案释放并改善表面饰面.

通过控制沙质和压实, 砂粉始终相遇 ISO CT11 – CT14 功能.

倒入和凝固

准备好模具, 铸造厂继续进行:

融化准备:

• 感应炉热碳钢 1450–1550°C, 持有5-10分钟以使化学均匀化.
• 铸造工程师Deslag并调整碳和硅以靶向成分 (± 0.02 % c, ± 0.05 % 和).

门控 & 立管设计:

• 平衡 门区域 (门: 跑步者比率〜 1:3) 确保层流流.
• 立管 大小 10 % 铸造量饲料收缩, 通常位于最重的部分，以促进方向固化.

冷却率:

• 薄部分冷却 5–10°C/s, 偏爱铁氧体形成和较细的谷物大小 (〜 15 µm).
• 厚的墙壁凉爽 1–3°C/s; 发冷 (例如。, 铜插入) 加速局部固化 50 %, 降低收缩孔隙度.

通过将精确的熔体控制与优化的门控相结合, 铸造厂达到声音, 尺寸一致的铸件.

颤抖, 打扫, 和训练

最后, 铸件从模具中出现:

颤抖:

• 自动化振动系统在每批5–10分钟内与金属分开.

Desanding & 射击:

• 高压空气或轮开机系统去除残留的沙子, 实现基础饰面 RA 6–12 µm.

训练行动:

• 工人磨碎或机器门和立管存根, 修剪闪光灯, 和混合过渡, 通常删除 1–3毫米 满足最终尺寸公差的库存.

检查前:

• 铸件进行视觉检查和维点测量 (± 0.5 MM关键功能) 在进行全面检查之前.

通过系统的摇摆和清洁, 铸造厂准备碳钢铸件，以进行严格的质量保证和可能的铸造后处理.

5. 铸造设计

有效的铸造设计帐户:

• 草稿角 (1–3°): 防止图案损坏; 更紧角增加工具磨损.
• 加工库存 (1–3毫米): 确保最终功能属于 CT11 – CT12 没有返工.
• 收缩津贴 (1.0–1.3毫米/100毫米): 补偿固化收缩.
• 均匀的壁厚 (±10毫米): 避免热点和内部压力.
• 鱼片 & 半径 (> 1 毫米): 减少应力浓度和流线金属流量.
• 门控/立管放置: 将立管与较厚的截面对齐以促进 方向固化, 通过减少收缩孔隙率 30 %.

6. 过程能力 & 维控制

控制尺寸并实现碳钢砂铸件中可重复的公差既是挑战，也是卓越铸造的基准.

沙子铸造中的公差等级

尺寸公差是指在铸件组件的物理维度中变异的允许限制.

在沙子铸造中, 公差最常见于 ISO 8062-3 标准, 定义 铸造公差等级 (CT) 从 CT1 (最精确) 到 CT16 (最少精确).

用于碳钢砂铸件, 可实现的公差等级通常属于:

铸造过程	ISO公差等级	线性尺寸公差范围 (毫米)
绿沙	CT13 -CT4	±2.0 - ±3.5毫米 (为了 100 MM维度)
没有烘烤沙子	CT11 - CT13	±1.0 - ±2.5毫米
壳模	CT8 - CT10	±0.6 - ±1.5毫米

影响尺寸精度的关键因素

1. 沙子特征

• 谷物细度: 细晶粒增强细节的繁殖和表面饰面，但会降低渗透性，并可能影响霉菌的完整性.
• 水分 & 粘合剂含量: 砂混合比导致霉菌失真或气体相关缺陷, 导致维度不一致.

2. 模具压实

• 均匀的压实确保一致的腔尺寸. 撞车或振动不足会导致局部墙壁塌陷或变化.

3. 模式准确性

• 图案磨损, 热失真, 或手动雕刻会引入错误. CNC磨坊或3D打印模式可改善可重复性.

4. 热收缩

• 碳钢通常通过 1.0% 到 2.5% 在凝固和冷却期间, 取决于成分和几何形状.
• 复杂的几何形状可能需要差分缩小津贴.

5. 截面厚度

• 薄壁的区域更快冷却，收缩更加均匀.
• 厚的部分可能表现出中心线收缩, 热点, 或翘曲，如果没有正确的复活或冷藏.

改进尺寸控制的技术

提高铸造精度并减少完成后要求, 现代铸造厂采用多种策略:

• 使用刚性成型系统: 化学键合的砂霉表现出比传统绿沙更好的尺寸稳定性.
• 霉菌预热: 浇注之前加热模具会降低温度差异和翘曲.
• 放松放置: 策略性地放置的金属寒冷加速在热点中加速冷却，以减少收缩不均.
• 仿真软件: 固化建模和热模拟有助于预测和补偿设计的收缩和失真.

表面完成期望

通常在砂粉碳钢中的表面粗糙度在 RA (微米):

成型过程	典型的表面粗糙度 (RA)
绿沙	12 - 25 µm
没有烘烤沙子	6 - 12 µm
外壳成型	3 - 6 µm

7. 质量保证 & 测试

机械测试

铸造厂验证机械性能:

• ASTM E8: 拉伸强度和伸长.
• ASTM E23: Charpy V-Notch冲击韧性.
• 罗克韦尔硬度 (HRC 20–30): 测量表面硬度.

非破坏性评估

我们使用:

• 射线照相: 检测内部孔隙度≥ 2 毫米.
• 超声测试: 定位体积缺陷≥ 1 毫米.
• 磁性粒子检查: 揭示表面裂纹≥ 0.5 毫米.

统计过程控制

通过跟踪 CP 和 CPK, 铸造厂确保 CPK≥ 1.33 用于关键维度.

第一篇文章检查 (fai) 确认最初的铸件在全面生产之前符合DCTG要求.

8. 后施工治疗

而最初的铸造过程定义了碳钢成分的形状和一般特性,

铸造后治疗在增强机械性能中起着至关重要的作用, 维度的准确性, 表面质量, 和长期耐用性.

这些次要操作不仅是改进，而且是将原始铸件转变为高性能工业组件的重要步骤.

热处理

碳钢铸件经常经历一系列 热处理 量身定制其微观结构并改善机械性能.

治疗的选择取决于应用要求, 期望的硬度, 延性, 和内部压力状态.

标准化

• 过程: 加热至〜870–950°C, 其次是空气冷却.
• 目的: 完善谷物结构, 缓解内部压力, 并提高可加工性.
• 影响: 促进具有提高的强度和韧性的均匀铁氧体推得基质.

淬火和回火

• 过程: 快速冷却 (通常在油或水中) 从奥斯丁化温度 (〜840–900°C), 然后再加热至〜500–650°C.
• 目的: 在控制脆性的同时增加硬度和拉伸强度.
• 典型的应用: 耐磨组件和结构零件受到影响.

退火

• 过程: 〜800–850°C的慢冷却.
• 目的: 软化材料以更容易加工并改善尺寸稳定性.
• 影响: 产生一个粗铁素体结构，硬度和强度降低.

缓解压力

• 温度范围: 540–650°C.
• 目的: 减少固化或加工不均的残留应力，而无需显着改变微观结构.

数据点: ASTM A216 WCB铸件, 常见的低碳钢等级, 正常化和回火后，通常达到485–655 MPa的拉伸强度.

表面增强方法

表面质量在暴露于磨损的环境中至关重要, 腐蚀, 或摩擦. 铸造后的表面处理不仅改善了美学，而且还可以显着延长组件寿命.

射击和射击

• 目的: 去除残留的沙子, 规模, 和氧化物; 通过诱导压缩表面应力来改善疲劳寿命.
• 表面粗糙度: 减少到6–12 µm Ra, 取决于媒体和强度.

涂料和 电镀

• 锌涂层 (镀锌): 增强耐腐蚀性, 特别是用于户外或海洋.
• 磷酸盐和黑色氧化物涂料: 提供润滑和最小的防锈保护.
• 镀铬或镍镀: 用于增强表面硬度或耐化学性的专用应用.

绘画 和 粉末涂料

• 非关键表面常见, 提供耐腐蚀性和视觉吸引力.
• 通常在加工后应用以保持尺寸公差.

CNC加工碳钢

由于铸造皮肤, 微结构异质性, 和潜在的残余应力, 铸碳钢需要小心选择 CNC加工 保持耐受性并避免使用工具磨损的策略.

加工考虑:

• 工具: 使用碳化物或涂层工具可改善耐磨性.
• 饲料和速度: 降低切割速度 (60–120 m/i) 和中等的饲料，以减少聊天和热量产生.
• 使用冷却液: 建议使用乳化切割液进行热控制和芯片疏散.
• 津贴: 通常将1–3毫米的加工库存留在铸造表面上以进行装饰.

9. 关键工业应用

油 & 天然气行业

• 阀体
• 泵外壳
• 法兰和配件

重型设备制造

• 变速箱外壳
• 跟踪链接和怠速
• 配重

基础设施的发展

• 人孔盖和框架
• 铁路组件
• 水和污水系统零件

汽车和运输

• 发动机组件
• 底盘和悬架零件
• 卡车和拖车零件

发电

• 涡轮机壳
• 压力容器
• 热交换器组件

海军陆战队 和造船

• 螺旋桨轴和轴承
• 甲板机械组件
• 船体配件

可再生能源

• 风力涡轮机和框架
• 水力发电涡轮组件
• 太阳安装结构

10. 普通碳钢铸造等级 (全局概述)

11. 这的沙子铸造能力

作为Precision Metalcasting中值得信赖的名称, Deze Foundry 为碳钢砂铸造业带来了数十年的经验和创新.

结合高级设施, 强大的工程实践, 和严格的质量保证,

这 已确立自己的战略合作伙伴，以培训整个石油 & 气体, 运输, 活力, 和重型设备部门.

铸造基础设施 & 技术

这 操作完全集成的砂铸件 中型铸件 不等 2 公斤过来 5,000 公斤. 我们的设施功能:

• 自动成型线 为了高可重复性和一致的维度精度
• 柔性霉菌类型: 绿沙, Furan No-Bake, 和树脂键系统
• 3D打印模式 和CNC加工的工具，用于快速原型和复杂的几何形状
• 现场熔化能力 用电弧和感应炉支撑碳和低合金钢

提供的碳钢等级

我们产生广泛的碳钢等级, 针对结构和关键磨损应用量身定制, 包括:

• ASTM A216 WCB - 压压组件, 通用碳钢
• ASTM A27等级 60-30 / 70-36 - 一般工业用途, 中等强度
• ASTM A148 105-85 - 用于磨损和抗疲劳性的高强度铸造
• 定制等级 具有合金元素 (Cr, 莫, Mn, 在) 满足客户规格

所有熔体成分均已使用 光谱分析 并控制在耐受性的内部以保持一致性.

尺寸精度 & 过程控制

这 铸造以耐受等级 CT10 -CT13, 具有可实现的表面饰面 RA 6–12 µm, 取决于模具过程和部分复杂性.

维度准确性通过:

• 控制模具压实和水分调节
• 过程模拟使用 岩浆® 和 校流 用于门控, 立管, 和固化优化
• 进程监视和 统计过程控制 (SPC) 最大程度地减少铸造变化

用于关键任务组件, CT扫描 和 CMM检查 验证几何符合和内部完整性.

后铸造服务

提供现成的组件, 这 提供全面的完成和后处理服务:

• 内部热处理: 标准化, 退火, 淬火, 和回火
• 加工到紧密的公差 与CNC转动, 铣削, 和钻探
• 表面保护: 射击, 绘画, 镀锌, 和定制涂料
• 非破坏性测试 (NDT): 超声波, 影像学, 和磁性颗粒检查

12. 结论

碳钢砂铸造可为重型提供无与伦比的价值, 大容量组件.

通过整合声音冶金实践, 强大的过程控制, 设计性能, 和严格的质量检查, 制造商可以生产耐用的零件，以满足有竞争力的成本的紧张功能需求.

这 如果您需要高质量的话，是制造需求的理想选择 碳钢砂铸造服务.

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