KỸ THUẬT ĐÚC THÉP

Post Date: Tháng Sáu 26, 2020

KỸ THUẬT ĐÚC THÉP

Sản xuất thép đúc: Tính chất và thành phần
Thép đúc là một hợp kim màu với hàm lượng carbon tối đa khoảng 0,75%. Đúc thép là các vật kim loại rắn được sản xuất bằng cách lấp đầy khoảng trống trong khuôn bằng thép lỏng. Chúng có sẵn trong nhiều loại carbon và thép hợp kim có thể được sản xuất dưới dạng kim loại rèn. Tính chất cơ học của thép đúc thường thấp hơn thép rèn, nhưng có cùng thành phần hóa học. Bù lại thép đúc thép sẽ tạo ra nhiều sản phẩm hình dạng khó, phức tạp hơn mà rèn ko tạo được.

ĐẶC TÍNH CỦA THÉP CAST
Thép đúc có thể được sản xuất với một loạt các tính chất. Các tính chất vật lý của thép đúc thay đổi đáng kể tùy thuộc vào thành phần hóa học và xử lý nhiệt. Chúng được chọn để phù hợp với yêu cầu hiệu suất của ứng dụng dự định.

Độ cứng
Khả năng của một vật liệu chịu được mài mòn. Hàm lượng carbon xác định độ cứng tối đa có thể đạt được trong thép, hoặc độ cứng.
Khả năng chịu lực
Số lượng lực cần thiết để làm biến dạng một vật liệu. Hàm lượng carbon và độ cứng cao hơn dẫn đến thép có cường độ cao hơn.
Độ dẻo
Khả năng của một kim loại biến dạng dưới ứng suất kéo. Hàm lượng carbon thấp hơn và độ cứng ít hơn dẫn đến thép có độ dẻo cao hơn.
Độ dẻo dai
Khả năng chịu được căng thẳng. Độ dẻo tăng thường liên quan đến độ dẻo dai tốt hơn. Độ cứng có thể được điều chỉnh với việc bổ sung kim loại hợp kim và xử lý nhiệt.
Hao mòn điện trở
Điện trở của vật liệu ma sát và sử dụng. Thép đúc thể hiện khả năng chống mòn tương tự như thép rèn có thành phần tương tự. Việc bổ sung các nguyên tố hợp kim như molypden và crom có ​​thể làm tăng khả năng chống mài mòn.
Chống ăn mòn
Sức đề kháng của vật liệu chống oxy hóa và rỉ sét. Thép đúc thể hiện khả năng chống ăn mòn tương tự như thép rèn. Thép hợp kim cao có hàm lượng crôm và niken tăng cao có khả năng chống oxy hóa cao.
Khả năng gia công
Sự dễ dàng mà đúc thép có thể thay đổi hình dạng bằng cách loại bỏ vật liệu thông qua gia công (cắt, mài hoặc khoan). Khả năng gia công chịu ảnh hưởng của độ cứng, cường độ, độ dẫn nhiệt và giãn nở nhiệt.
Độ bền
Khả năng đúc thép được hàn mà không có khuyết tật. Độ bền chủ yếu phụ thuộc vào thành phần hóa học đúc thép và xử lý nhiệt.
Đặc tính nhiệt độ cao
Thép hoạt động ở nhiệt độ trên môi trường xung quanh có thể bị suy giảm tính chất cơ học và hỏng hóc sớm do quá trình oxy hóa, tổn hại hydro, tỉ lệ sulfite và mất ổn định cacbua.
Đặc tính nhiệt độ thấp
Độ dẻo dai của thép đúc bị giảm nghiêm trọng ở nhiệt độ thấp. Xử lý nhiệt hợp kim và chuyên dụng có thể cải thiện khả năng đúc đúc để chịu được tải trọng và căng thẳng.
THÀNH PHẦN HÓA CHẤT CỦA THÉP CAST
Thành phần hóa học của thép đúc ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính hiệu suất và thường được sử dụng để phân loại thép hoặc gán các chỉ định tiêu chuẩn. Thép đúc có thể được chia thành hai loại lớn Thép đúc carbon và thép đúc hợp kim.

Thép đúc carbon
Giống như thép rèn, thép đúc carbon có thể được phân loại theo hàm lượng carbon của chúng. Thép đúc carbon thấp (0,2% carbon) tương đối mềm và không dễ xử lý nhiệt. Thép đúc carbon trung bình (0,2 thép0,5% carbon) có phần cứng hơn và có thể tăng cường bằng cách xử lý nhiệt. Thép đúc carbon cao (0,5% carbon) được sử dụng khi muốn độ cứng và độ mài mòn tối đa.

Thép hợp kim đúc
Thép đúc hợp kim được phân loại là hợp kim thấp hoặc hợp kim cao. Thép đúc hợp kim thấp (hàm lượng hợp kim ≤ 8%) hoạt động tương tự như thép carbon thông thường, nhưng có độ cứng cao hơn. Thép đúc hợp kim cao (hàm lượng hợp kim> 8%) được thiết kế để tạo ra một đặc tính cụ thể, chẳng hạn như chống ăn mòn, chịu nhiệt hoặc chống mài mòn.

Thép hợp kim cao phổ biến bao gồm thép không gỉ (> 10,5% crôm) và thép mangan Hadfield ((111515% mangan). Việc bổ sung crom, tạo thành một lớp ôxit crom thụ động khi tiếp xúc với oxy, giúp thép không gỉ chống ăn mòn tuyệt vời. Hàm lượng mangan trong thép Hadfield, cung cấp cường độ cao và khả năng chống mài mòn khi làm việc cường độ cao

Yêu cầu về hóa chất của ASTM

ASTM Chemical Requirements Tensile Requirements
STEEL GRADE Carbon Manganese Silicon Sulfur Phosphorus Tensile Strength Yield Point Elongation in 2 in. Reduction of Area
Max % / Range Min. ksi [Mpa] / Range Min. %
ASTM A27 / A27M
ASTM A27, Grade N-1 0.25 0.75 0.80 0.06 0.05 N/A N/A N/A N/A
ASTM A27, Grade N-2 0.35 0.60 0.80 0.06 0.05 N/A N/A N/A N/A
ASTM A27, Grade U60-30 0.25 0.75 0.80 0.06 0.05 60 [415] 30 [205] 22 30
ASTM A27, Grade 60-30 0.30 0.60 0.80 0.06 0.05 60 [415] 30 [205] 24 35
ASTM A27, Grade 65-35 0.30 0.70 0.80 0.06 0.05 65 [450] 35 [240] 24 35
ASTM A27, Grade 70-36 0.35 0.70 0.80 0.06 0.05 70 [485] 36 [250] 22 30
ASTM A27, Grade 70-40 0.25 1.20 0.80 0.06 0.05 70 [485] 40 [275] 22 30
ASTM A148 / A148M
ASTM A148, Grade 80-40 N/A N/A N/A 0.06 0.05 80 [550] 40 [275] 18 30
ASTM A148, Grade 80-50 N/A N/A N/A 0.06 0.05 80 [550] 50 [345] 22 35
ASTM A148, Grade 90-60 N/A N/A N/A 0.06 0.05 90 [620] 60 [415] 20 40
ASTM A216 / A216M
ASTM A216, Grade WCA 0.25 0.70 0.60 0.045 0.04 60-85 [415-585] 30 [205] 24 35
ASTM A216, Grade WCB 0.30 1.00 0.60 0.045 0.04 70-95 [485-655] 36 [250] 22 35
ASTM A216, Grade WCC 0.25 1.20 0.60 0.045 0.04 70-95 [485-655] 40 [275] 22 35

LỚP THÉP
Các loại thép đã được tạo ra bởi các tổ chức tiêu chuẩn như ASTM International, Viện Sắt thép Hoa Kỳ và Hiệp hội kỹ sư ô tô để phân loại thép với các thành phần hóa học cụ thể và tính chất vật lý. Các xưởng đúc có thể phát triển các loại thép nội bộ của riêng mình để đáp ứng nhu cầu của người dùng về các tính chất cụ thể hoặc để chuẩn hóa các loại sản xuất cụ thể.

Các thông số kỹ thuật cho thép rèn thường được sử dụng để phân loại các hợp kim đúc khác nhau bằng các nguyên tố hợp kim chính của chúng. Tuy nhiên, thép đúc không nhất thiết phải tuân theo các thành phần thép rèn. Các nội dung silicon và mangan thường cao hơn trong thép đúc so với tương đương rèn của chúng. Ngoài hàm lượng silic và mangan chủ yếu cao hơn, thép đúc hợp kim còn sử dụng nhôm, titan và zirconi để khử oxy trong quá trình đúc. Nhôm chủ yếu được sử dụng làm chất khử oxy hóa vì hiệu quả và chi phí thấp tương đối.

SẢN XUẤT THÉP

Tập quán đúc thép có từ cuối những năm 1750, muộn hơn nhiều so với việc đúc các kim loại khác. Điểm nóng chảy cao của thép, và thiếu công nghệ có sẵn để nấu chảy và xử lý kim loại, làm chậm sự phát triển của ngành công nghiệp đúc thép. Những thách thức này đã được khắc phục bằng những tiến bộ trong công nghệ lò nung.

Lò là các tàu được lót bằng vật liệu chịu lửa có chứa điện tích,, đây là vật liệu được nấu chảy và cung cấp năng lượng cho quá trình nóng chảy. Có hai loại lò được sử dụng trong một xưởng đúc thép hiện đại: hồ quang điện và cảm ứng.

Lò hồ quang điện
Lò hồ quang điện làm nóng chảy các lô kim loại được gọi là lò nung nóng lạnh bằng phương pháp hồ quang điện giữa các điện cực than chì. Điện tích truyền trực tiếp giữa các điện cực, tiếp xúc với năng lượng nhiệt từ sự phóng điện đang diễn ra.

Sản xuất đúc thép sử dụng lò hồ quang điện
Lò hồ quang điện làm nóng chảy các lô kim loại bằng cách sử dụng điện cực than chì; điện tích truyền trực tiếp giữa các điện cực, tiếp xúc với năng lượng nhiệt.
Lò hồ quang điện tuân theo chu trình vận hành tap-to-tap:

Nóng chảy
Thép được nấu chảy bằng cách cung cấp năng lượng cho nội thất lò. Năng lượng điện được cung cấp thông qua các điện cực than chì và thường là đóng góp lớn nhất trong các hoạt động nấu chảy thép. Năng lượng hóa học được cung cấp thông qua các vòi đốt nhiên liệu oxy và mồi oxy.
Tinh chế
Oxy được bơm để loại bỏ tạp chất và các khí hòa tan khác trong quá trình nóng chảy.
Khử xỉ
Xỉ dư thừa, thường chứa tạp chất không mong muốn, được loại bỏ khỏi bồn tắm trước khi thoát ra. Khử xỉ cũng có thể diễn ra trong muôi trước khi đổ.
Khai thác (hoặc khai thác)
Kim loại được loại bỏ khỏi lò bằng cách nghiêng lò và đổ kim loại vào một bình chuyển như muôi.
Lò quay
Khai thác và chuẩn bị được hoàn thành cho chu kỳ sạc lò tiếp theo.
Các bước bổ sung liên tục thường được thực hiện ở các giai đoạn khác nhau trong quy trình này để tiếp tục khử oxy hóa thép và loại bỏ xỉ khỏi kim loại trước khi đổ. Hóa học thép có thể cần phải được điều chỉnh để giải thích cho sự suy giảm hợp kim trong quá trình khai thác kéo dài.

Lò cảm ứng
Lò cảm ứng là lò điện, nơi năng lượng nhiệt được truyền bằng cảm ứng. Một cuộn dây đồng bao quanh hộp chứa điện tích không dẫn điện và một dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây để tạo ra một cảm ứng điện từ trong điện tích.

Lò nung cảm ứng có khả năng làm nóng chảy hầu hết các kim loại, và chúng có thể được vận hành với tổn thất nóng chảy tối thiểu. Nhược điểm là ít tinh luyện kim loại là có thể. Không giống như lò hồ quang điện, thép không thể biến đổi.

Lò nung cảm ứng dùng để đúc thép
Lò cảm ứng là lò điện, nơi năng lượng nhiệt được truyền bằng cảm ứng, và có thể hoạt động với tổn thất nóng chảy tối thiểu.
Các xưởng đúc thép hiện đại thường xuyên sử dụng phế liệu thép tái chế để giảm chi phí và tác động môi trường của sản xuất đúc. Ô tô lỗi thời, linh kiện cơ khí và các mặt hàng tương tự được tách riêng, có kích thước và vận chuyển đến các xưởng đúc dưới dạng phế liệu. Điều này được kết hợp với phế liệu nội bộ được tạo ra trong quá trình đúc và kết hợp với các yếu tố hợp kim khác nhau để sạc lò nung chảy.

Xử lý nhiệt
Sau khi đúc được hóa rắn, loại bỏ khỏi khuôn và làm sạch, các tính chất vật lý của thép đúc được phát triển bằng cách xử lý nhiệt thích hợp.


Làm nóng phôi thép đến nhiệt độ cụ thể, giữ trong một khoảng thời gian cụ thể, và sau đó làm lạnh từ từ.
Thường hóa
Tương tự như ủ, nhưng phôi thép được làm mát trong không khí mở, đôi khi có quạt. Điều này giúp các vật đúc để đạt được sức mạnh cao hơn.
Làm nguội

Tương tự như bình thường hóa, nhưng việc làm mát diễn ra với tốc độ nhanh hơn nhiều bằng cách sử dụng không khí cưỡng bức. Nước hoặc dầu được sử dụng làm môi trường làm nguội.
Nhiệt độ (hoặc giảm căng thẳng)
Kỹ thuật được sử dụng để làm giảm căng thẳng nội bộ từ bên trong đúc. Những căng thẳng này có thể xuất hiện từ quá trình đúc, hoặc trong quá trình tăng cường hoặc làm cứng các phương pháp xử lý nhiệt như bình thường hóa hoặc làm nguội. Giảm căng thẳng liên quan đến việc làm nóng vật đúc đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ ủ, giữ nó ở nhiệt độ đó, sau đó làm lạnh chậm.
KIỂM TRA THÉP
Đúc thép thường phải chịu sự kiểm tra để xác minh các tính chất vật lý cụ thể như độ chính xác kích thước, điều kiện hoàn thiện bề mặt đúc và âm thanh bên trong. Ngoài ra, thành phần hóa học cũng phải được kiểm tra. Thành phần hóa học bị ảnh hưởng đáng kể bởi các yếu tố hợp kim nhỏ được thêm vào vật liệu. Hợp kim thép đúc dễ bị biến đổi thành phần hóa học của chúng, vì vậy cần phải phân tích hóa học để xác minh thành phần hóa học chính xác trước khi đúc. Một mẫu nhỏ kim loại nóng chảy được đổ vào khuôn và phân tích.

Độ chính xác kích thước
Kiểm tra kích thước được thực hiện để đảm bảo rằng các vật đúc được sản xuất đáp ứng các yêu cầu và dung sai kích thước của khách hàng bao gồm cả phụ cấp cho gia công. Đôi khi có thể cần phải phá hủy các mẫu đúc để lấy số đo kích thước bên trong.

Điều kiện hoàn thiện bề mặt
Kiểm tra bề mặt đúc được sử dụng để khám phá sự xuất hiện thẩm mỹ của vật đúc. Họ tìm kiếm các lỗ hổng trên bề mặt và bề mặt phụ của vật đúc có thể không rõ ràng về mặt thị giác. Bề mặt của vật đúc bằng thép có thể bị ảnh hưởng bởi loại hoa văn, cát đúc và lớp phủ khuôn được sử dụng, cũng như trọng lượng của vật đúc và phương pháp làm sạch.

Kiểm tra hoàn thiện bề mặt thép
Kiểm tra hoàn thiện bề mặt tìm kiếm các lỗ hổng trên bề mặt và bề mặt phụ của phôi thép.
Âm thanh bên trong
Tất cả các vật đúc đều có một số mức độ khuyết tật và đặc điểm kỹ thuật âm thanh xác định ngưỡng khuyết tật chấp nhận được. Quá đặc điểm kỹ thuật của mức độ khuyết tật tối đa cho phép sẽ dẫn đến tỷ lệ phế liệu cao hơn và chi phí đúc cao hơn. Dưới đặc điểm kỹ thuật của mức độ khiếm khuyết tối đa cho phép có thể dẫn đến thất bại.

Ba khiếm khuyết nội bộ phổ biến xảy ra trong đúc thép là:

Độ xốp
Voids trong đúc thép được đặc trưng bởi các bức tường bên trong mịn, sáng bóng. Độ xốp nói chung là kết quả của quá trình tiến hóa khí hoặc kẹt khí trong quá trình đúc.
Lẫn vật liệu
Mảnh vật liệu nước ngoài trong đúc. Bao gồm có thể là kim loại, intermetallic hoặc phi kim. Các vùi có thể đến từ bên trong khuôn (mảnh vụn, cát hoặc vật liệu lõi) hoặc có thể đi vào khuôn trong quá trình đổ vật đúc.
Co ngót
Vị trí trống hoặc diện tích mật độ thấp thường bên trong vật đúc. Nó được gây ra bởi một hòn đảo vật liệu nóng chảy không có đủ kim loại thức ăn để cung cấp cho nó trong quá trình hóa rắn. Khoang co ngót được đặc trưng bởi một bề mặt bên trong tinh thể thô.

Phân tích hóa học
Phân tích hóa học của thép đúc thường được thực hiện bằng phương pháp phân tích hóa học ướt hoặc phương pháp quang hóa. Phân tích hóa học ướt thường được sử dụng để xác định thành phần của mẫu vật nhỏ, hoặc để xác minh hậu kỳ phân tích sản phẩm. Ngược lại, phân tích với máy quang phổ rất phù hợp với quy trình và xác định nhanh chóng thành phần hóa học của các mẫu lớn hơn trong môi trường đúc sản xuất bận rộn. Lò đúc có thể thực hiện phân tích hóa học ở cả mức độ nhiệt và sản phẩm.

Phân tích nhiệt
Trong quá trình phân tích nhiệt, một mẫu nhỏ của thép đúc lỏng được múc từ lò, cho phép hóa rắn, sau đó phân tích thành phần hóa học bằng phân tích quang hóa. Nếu thành phần của các nguyên tố hợp kim không chính xác, có thể điều chỉnh nhanh trong lò hoặc muôi trước khi đúc. Sau khi chính xác, phân tích nhiệt thường được coi là một đại diện chính xác của thành phần của toàn bộ nhiệt của kim loại. Tuy nhiên, sự thay đổi trong thành phần hóa học được dự kiến ​​do sự phân tách các nguyên tố hợp kim và thời gian cần thiết để giảm nhiệt của thép. Sự oxy hóa các yếu tố nhất định có thể xảy ra trong quá trình rót.

Mẫu thép đúc lỏng được đổ bằng muôi
Trong quá trình phân tích nhiệt, một mẫu thép đúc lỏng được múc từ lò, cho phép hóa rắn, sau đó phân tích thành phần hóa học bằng phân tích quang hóa.
Phân tích sản phẩm
Phân tích sản phẩm được thực hiện để xác minh phân tích hóa học cụ thể, vì thành phần của các vật đúc riêng lẻ được đổ có thể không hoàn toàn phù hợp với đặc điểm kỹ thuật áp dụng. Điều này có thể xảy ra ngay cả khi sản phẩm được đổ từ nhiệt thép, trong đó phân tích nhiệt là chính xác. Thực tiễn và tiêu chuẩn công nghiệp cho phép một số thay đổi giữa phân tích nhiệt và phân tích sản phẩm.

KIỂM TRA THÉP
Một loạt các tính chất cơ học có thể đạt được đối với vật đúc thép carbon và hợp kim bằng cách thay đổi thành phần và xử lý nhiệt của thép đúc. Các xưởng đúc sử dụng các phương pháp thử nghiệm chuyên dụng để kiểm tra các tính chất cơ học trước khi hoàn thành sản phẩm.

Khi nói đến thử nghiệm thép đúc, có hai loại thử nghiệm được sử dụng trong công nghiệp: thử nghiệm phá hủy và không phá hủy. Thử nghiệm phá hủy đòi hỏi phải phá hủy một thử nghiệm đúc để xác định trực quan âm thanh bên trong của một bộ phận. Phương pháp này chỉ cung cấp thông tin về tình trạng của mảnh được thử nghiệm, và không đảm bảo rằng các mảnh khác sẽ có âm thanh. Thử nghiệm không phá hủy được sử dụng để xác minh âm thanh bên trong và bên ngoài của vật đúc mà không làm hỏng bản thân vật đúc. Khi quá trình truyền vượt qua các bài kiểm tra, nó có thể được sử dụng cho ứng dụng dự định của nó.

Tính chất bền kéo
Đặc tính kéo cho vật đúc bằng thép là một dấu hiệu cho thấy khả năng đúc của máy chịu được tải trọng trong điều kiện tải chậm. Các đặc tính độ bền kéo được đo bằng cách sử dụng một mẫu đúc đại diện chịu lực kéo kéo có kiểm soát của lực kéo kéo tác động lên một trong hai đầu của thanh kéo căng cho đến khi thất bại. Khi thất bại, tính chất kéo được kiểm tra.

Biện pháp thứ cấp của một độ dẻo đúc đúc.

Thể hiện sự khác biệt giữa diện tích mặt cắt ngang ban đầu của thanh kéo và diện tích mặt cắt nhỏ nhất sau khi bị căng thẳng.

Thuộc tính uốn cong
Thuộc tính uốn cong xác định độ dẻo đúc đúc bằng cách sử dụng mẫu đại diện hình chữ nhật uốn quanh một chốt đến một góc cụ thể. Thanh uốn cong kết quả được quan sát để kiểm tra vết nứt khó chịu.

Tính chất tác động
Đặc tính tác động là thước đo độ bền do kiểm tra năng lượng cần thiết để phá vỡ một mẫu có dấu tiêu chuẩn. Càng nhiều năng lượng cần thiết để phá vỡ mẫu, vật liệu đúc càng cứng.

Độ cứng
Độ cứng là thước đo khả năng chống thâm nhập của đúc đối với sự thâm nhập bằng các bài kiểm tra thụt. Nó là một đặc tính cho thấy khả năng chống mài mòn và mài mòn của thép đúc. Kiểm tra độ cứng cũng có thể cung cấp một phương pháp dễ dàng, thường xuyên để kiểm tra các chỉ dẫn về độ bền kéo trong môi trường sản xuất. Một kết quả kiểm tra thang độ cứng thường sẽ tương quan chặt chẽ với các đặc tính độ bền kéo.

VỀ CÔNG TY CƠ KHÍ ĐÚC HUSOTECH
Công ty cơ khí đúc Husotech có truyền thống lâu đời trong nghề đúc, nhiều thợ nấu, thợ đổ thép có kinh nghiệm lâu năm. Luôn cho ra những sản phẩm chất lượng, đáp ứng được yêu cầu của những khách hàng khó tính nhất!

Địa chỉ xưởng: Ý Yên- Nam Định

Hotline: 0987326393

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *