Produksjonsprosess med støpte ståldeler for biler og lastebiler: Fra råvarer til sluttprodukt

I moderne bil- og lastebilproduksjon, støpe ståldeler Spill en avgjørende rolle. Disse komponentene bærer ikke bare hovedfunksjonene til kjøretøyet, men påvirker også kjøretøyets ytelse, holdbarhet og sikkerhet direkte. Casting -teknologi er mye brukt til å produsere nøkkeldeler som motorkomponenter, overføringssystemer og bremsesystemer. Produksjonen av støping av ståldeler er en kompleks prosess som involverer forskjellige stadier fra valg av råstoff til sluttproduktproduksjon. Hvert trinn trenger presis kontroll.

1. Valg av råstoff: grunnlaget for støpe stål

Kvaliteten på støpende ståldeler er nært beslektet med råvarene som brukes. Støpe stål er laget ved å smelte stållegeringer og støpe dem i muggsopp. Valget av råstoff påvirker direkte de mekaniske egenskapene til støpe ståldelene, for eksempel styrke, hardhet, seighet og korrosjonsmotstand.

1.1 Karbonstål

Karbonstål er en av de mest brukte råstoffene for støpedeler. Karbonstål består av jern og karbon, med karboninnhold som vanligvis varierer fra 0,12% til 2,0%. Avhengig av karboninnholdet, er karbonstål klassifisert til stål med lite karbon, stål med middels karbon og stål med høyt karbon. Stål med lite karbon brukes til deler med relativt lave styrkekrav, for eksempel kroppsskall og chassis; Medium-karbonstål brukes til komponenter som krever høyere styrke, som overføringssystemer; Mens stål med høyt karbon brukes til deler med høy slitemotstand, for eksempel bremseskiver.

1.2 Legeringsstål

Legeringsstål refererer til stål som inneholder andre elementer (for eksempel krom, molybden, mangan, etc.) for å forbedre egenskapene. I bil- og lastebilproduksjonsindustrien inkluderer vanlige legeringselementer krom, nikkel, molybden og vanadium. Disse legeringselementene gjør stålet mer motstandsdyktig mot slitasje, korrosjon og varme. Legeringsstål er mye brukt i bil- og lastebildeler som krever høy styrke, utmattelsesmotstand, slitasje motstand eller høye temperaturmotstand, for eksempel motorkomponenter, drivaksler og fjæringssystemer.

1.3 Rustfritt stål

Rustfritt stål er en legering som inneholder minst 10,5% krom og har utmerket korrosjon og varmebestandighet. På grunn av sin enestående ytelse i tøffe miljøer, brukes rustfritt stål til bil- og lastebildeler som krever korrosjonsmotstand. For eksempel bruker komponenter som eksosanlegg, bremsrør og motorhus ofte rustfritt stål.

2. Melting og legeringsdesign: Sikre materialkonsistens

Produksjonsprosessen med støping av ståldeler starter med smelting, der stålet varmes opp til en høy temperatur for å gjøre det til en flytende tilstand. På dette stadiet er tilsetningen av legeringselementer avgjørende. Ulike legeringssammensetninger kan optimalisere stålets egenskaper og sikre at avstøpningene oppfyller ønsket mekanisk ytelse.

2.1 Smeltemetoder

Smelting er det første trinnet i støpeproduksjon. Vanlige smeltemetoder inkluderer smelting av elektrisk lysbue, smelting av induksjonsovn og smelting av makovn.

• Elektrisk lysbueovn smelting : Denne metoden brukes ofte til høylegert stålproduksjon. Den elektriske lysbueovnen gir en høy temperatur for å smelte råvarer som skrapstål og jernmalm i flytende stål, noe som gir nøyaktig kontroll av stålets sammensetning.
• Induksjonsovnsmelting : Induksjonsovner bruker elektromagnetisk induksjon for å varme opp stålet. Denne metoden er effektiv og fleksibel, egnet for å produsere middels til lavlegert stål. Imidlertid er det vanskeligere å kontrollere sammensetningen av stål med høyt legering.
• Sprengningsovnsmelting : Denne metoden brukes ofte til storstilt produksjon. Det innebærer å blåse oksygen inn i ovnen for å oksidere urenheter i stålet. Denne metoden er svært effektiv, men er mindre presis når det gjelder å kontrollere legeringssammensetningen.

2.2 Legeringsdesign

Legeringsdesign er et avgjørende skritt under smelteprosessen. Avhengig av applikasjonskrav, må legeringssammensetningen (for eksempel karboninnhold, krom, nikkel, etc.) justeres nøyaktig. En vitenskapelig designet legeringssammensetning sikrer at støpe ståldelene har de nødvendige mekaniske egenskapene, for eksempel høy styrke, slitasje motstand og seighet.

3. støpingsprosess: Precision Casting Technology

Støping er kjerneprosessen i produksjonen av støpte ståldeler. Hvert trinn i støpingsprosessen må kontrolleres nøye for å sikre at støpegodsene har god dimensjonal nøyaktighet, overflatekvalitet og mekaniske egenskaper.

3.1 Sandstøping

Sandstøping er en tradisjonell metode for støping, typisk brukt til å produsere middels til små batch støpe ståldeler. Prinsippet innebærer å danne en sandform i en sandboks, helle flytende metall i formen og vente på at den skal avkjøle og stivne for å danne støping. Denne prosessen er egnet for å produsere enkle og store deler, men resulterer i en grovere overflatekvalitet, noe som krever ytterligere maskinering.

3.2 Shell Mold støpe

Shell Mold støpe bruker keramiske materialer for å lage muggsopp, egnet for komplekse former og støpegods med høy presisjon. De keramiske formene tilbyr en jevnere overflate, noe som resulterer i bedre overflatekvalitet for støping. Denne metoden brukes til å produsere motordeler, gir og andre komponenter som krever høy presisjon og overflatebehandling.

3.3 Casting med lavt trykk

Støping med lavt trykk bruker lavtrykksgass for å injisere flytende metall i formen. Denne metoden sikrer en jevnere fyllingsprosess og reduserer defekter som porøsitet i støpegodsene, noe som gjør den egnet for presisjon og storstilt produksjon. Bilmotordeler og transmisjonskomponenter produseres ofte ved hjelp av støping med lavt trykk.

4. Kjøling og avkjøring: Sørg for støpekvalitet

Etter at støpt ståldelene er fjernet fra formene, må de gjennomgå avkjøling og avbyggende. Disse trinnene er avgjørende for å sikre integriteten til støpestrukturen og overflatekvaliteten.

4.1 Kjøleprosess

Kjøleprosessen med å støpe ståldeler har en betydelig innvirkning på kornstrukturen. Hvis kjølehastigheten er for rask, kan det dannes indre belastninger, forårsaker sprekker eller deformasjon. På den annen side, hvis kjølehastigheten er for langsom, kan kornene bli grove, noe som vil redusere de mekaniske egenskapene til delen. Derfor brukes ofte kontrollerte kjølehastigheter for å sikre kvaliteten på støpingen.

4.2 DEBURRING OG GRIDING

Etter at støpedelene er fjernet fra formen, har de ofte burr og uregelmessigheter. Den avbyggende prosessen tar sikte på å fjerne disse uønskede delene, noe som gjør støpegodsene jevnere. Mekaniske prosesser som sliping og skjæring brukes ofte til å fjerne burrs og forbedre overflatekvaliteten på støpingen.

5. Varmebehandling: Forbedre delytelsen

Varmebehandling er en kritisk prosess for å forbedre ytelsen til støpe ståldeler. Ved å kontrollere oppvarming og avkjøling av delene, kan mikrostrukturen til stålet endres, og forbedre dets mekaniske egenskaper.

5.1 Annealing

Annealing er prosessen med oppvarming og sakte avkjølende støpedeler for å redusere hardheten mens de øker plastisiteten og seigheten. Annealing hjelper også med å lindre interne påkjenninger i støpegodsene, noe som gjør dem mer stabile for videre bruk.

5.2 Slukking

Slukking innebærer oppvarming av støpe ståldelene til en viss temperatur og deretter raskt avkjøle dem, vanligvis i vann eller olje. Denne prosessen øker stålets hardhet og slitestyrke betydelig, noe som gjør den ideell for deler som trenger høy hardhet og slitestyrke, for eksempel gir og sjakter.

5.3 Tempering

Tempering utføres etter slukking for å fjerne de interne påkjenningene som er opprettet under slukkingsprosessen. Denne prosessen øker seigheten og stabiliteten til støpedeler. Tempering utføres vanligvis ved lavere temperaturer for å forhindre overdreven hardhet.

6. Maskinering: Sikre presisjon og passform

Etter varmebehandling gjennomgår støpedeler ofte maskinering for å sikre at de oppfyller designspesifikasjoner. Maskineringsprosesser som sving, fresing, sliping og boring brukes for å oppnå presise dimensjoner og toleranser. Overflatebehandlinger som skudd peening eller belegg kan også brukes for å forbedre korrosjonsmotstand og slite egenskaper.

7. Kvalitetskontroll og inspeksjon: Sikre påliteligheten

Kvalitetskontroll er en viktig del av støpeproduksjonsprosessen. Vanlige inspeksjonsmetoder inkluderer:

• Metallografisk analyse : Observere stålets kornstruktur under et mikroskop for å evaluere dens egenskaper.
• Ultrasonic testing : Brukes til å oppdage interne defekter i støpingen.
• Hardhetstesting : Kontrollere hardheten i støpingen for å sikre at den oppfyller spesifikasjonene.
• Røntgeninspeksjon : Bruk røntgenstråler for å skanne den indre strukturen på støpingen, sjekke for sprekker eller porøsitet.

8. Endelig inspeksjon og levering: Sikre delekvalifisering

Etter at alle produksjonsprosesser er fullført, gjennomgår støpedelene endelige inspeksjoner og testing for å sikre at de oppfyller kvalitetsstandarder og kundekrav. Disse inspeksjonene inkluderer vanligvis visuelle kontroller, dimensjonsmålinger og ytelsestester. Når delene har bestått disse testene, blir de sendt for videre montering eller levert til kunden.