Методы термической обработки песочных литьев: повышение прочности и долговечности

Песочное литье — это процесс формовки металла, при котором форма сначала создается из трехмерной модели из песка, а расплавленный металл заливается в полость формы для затвердевания. В рамках процесса литья могут проходить серию процессов нагрева и охлаждения для обеспечения соответствия твердости, металлографическому строению и механическим спецификациям, установленным заказчиком.

Типичные продукты, изготавливаемые песочным литьем, включают блоки цилиндров, головки блоков, поршни цилиндров, рамы, кронштейны, коллекторы для двигателей высокой мощности, рабочие колеса, корпуса, детали коробок передач трансмиссионных систем для строительной и сельскохозяйственной техники. Термическая обработка улучшает механические и физические свойства литьев, увеличивая предел прочности на разрыв и снижая пластичность, или растяжимость, металла. В данной статье рассматриваются типы термической обработки для песочных литьев.

Каковы этапы термической обработки для песочных литьев?

Термическая обработка включает контролируемый нагрев и охлаждение песочных литьев. Цель — использовать высокие температуры для изменения микроструктуры материала с целью достижения желаемых изменений в механических свойствах литья. Три основных этапа термической обработки включают:

• Нагрев: Металл медленно нагревают до определенной точки, чтобы он сохранял форму без трещин. Критически важно обеспечить равномерный нагрев металла на этом этапе для избежания трещин или деформаций. Скорость нагрева зависит от типа материала, теплопроводности металла и размера литья.
• Выдержка (продержка): Металл удерживают при желаемой температуре в течение заданного периода времени. Цель этого шага — удерживать материал на заданной температуре до тех пор, пока не будут выполнены необходимые внутренние структурные изменения. Длительность стадии выдержки зависит от типа материала, а также от размера и сложности заготовки. Некоторые литья требуют только структурных изменений на поверхности металла, в то время как другие могут нуждаться в достижении более однородных свойств по всему изделию.
• Охлаждение: Литье затем охлаждают обратно до комнатной температуры контролируемым образом для достижения желаемых механических свойств. Охлаждение может выполняться разными способами в зависимости от типа материала. Это может быть воздушное охлаждение, охлаждение охлаждающей средой или быстрая закалка в растворе.

Каковы типы термической обработки для песочных литьев?

Хотя этапы нагрева, выдержки и охлаждения одни и те же, существуют вариации в процессе термической обработки, которые влияют на конечный результат. К ним относятся температура, до которой нагревают материал, длительность удержания на этой температуре и скорость охлаждения. Типы термической обработки включают:

• Отжиг: Материал нагревают выше его верхней критической температуры, а затем медленно охлаждают. Отжиг используется для улучшения свойств металла, делая его более долговечным и поддающимся обработке. Он также уменьшает остаточные напряжения, которые могут влиять на дальнейшие процессы. Это обеспечивает гибкость в процессе литья, так как риск разрушения снижен. Отжиг увеличит способность выполнять дополнительную механическую обработку заготовки.
• Нормализация: Нормализация увеличивает твердость заготовки. При нормализации температура материала повышают выше диапазона отжига до точки, где меняется его кристаллическая структура. Затем охлаждают в воздухе комнатной температуры. Эта термическая обработка приводит к заготовкам с меньшими напряжениями и лучшей поддающейся обработке.
• Закалка: Закалка делает металл более прочным, но может также сделать его более хрупким. Материал затем может потребовать отпуска для снижения этой хрупкости. Вместо медленного процесса охлаждения материал быстро охлаждают, или закаляют, погружая в воду, рассол или масло. В некоторых случаях закаляют только поверхностный слой материала.
• Отпуск: При отпуске материал нагревают до температуры ниже точки закалки, удерживают при этой температуре и охлаждают на воздухе. Отпуск снижает хрупкость, но может также смягчить материал.

Выбор подходящего метода термической обработки связан с типом металла и желаемыми конечными свойствами.

Преимущества термической обработки для песочных литьев

Существует множество преимуществ, достигаемых через термическую обработку, в зависимости от типа материала, использования литья и спецификаций заказчика. Типичные преимущества термической обработки могут включать:

• Достижение желаемой мягкости или твердости материала.
• Влияние на электрическую и тепловую проводимость.
• Изменение магнитных качеств.
• Снятие напряжений от предыдущих процессов.
• Придание желаемых химических свойств.

Узнайте больше о термической обработке для песочных литьев

Impro — глобальный интегрированный производитель высокоточных, высокосложных и критически важных компонентов для диверсифицированных рынков. Мы используем передовые процессные технологии и оборудование во всех наших производственных операциях. Если вы заинтересованы в получении дополнительной информации о песочном литье и наших возможностях процесса, свяжитесь с нашей командой экспертов уже сегодня.