Tillverkningsprocess av gjutna ståldelar för bilar och lastbilar: från råvaror till slutprodukt

I modern bil- och lastbilstillverkning, gjutningsståldelar Spela en avgörande roll. Dessa komponenter har inte bara fordonets huvudfunktioner utan påverkar också fordonets prestanda, hållbarhet och säkerhet. Gjutningsteknik används ofta för att producera nyckeldelar som motorkomponenter, transmissionssystem och bromssystem. Produktionen av gjutningsståldelar är en komplex process som involverar olika steg från råvaruval till slutprodukttillverkning. Varje steg behöver exakt kontroll.

1. Val av råvaror: grunden för gjutningsstål

Kvaliteten på gjutningsståldelar är nära besläktad med de använda råvarorna. Gjutstål tillverkas genom att smälta stållegeringar och gjutning av dem i formar. Valet av råmaterial påverkar direkt de mekaniska egenskaperna hos gjutningsståldelarna, såsom styrka, hårdhet, seghet och korrosionsmotstånd.

1.1 kolstål

Kolstål är en av de mest använda råvarorna för gjutning av ståldelar. Kolstål består av järn och kol, med kolinnehåll som vanligtvis varierar från 0,12% till 2,0%. Beroende på kolhalten klassificeras kolstål i stål med låg kolhalt, medelkolstål och högkolstål. Stål med låg kolhalt används för delar med relativt låga hållfasthetskrav, såsom kroppsskal och chassi; Medelkolstål används för komponenter som kräver högre styrka, som transmissionssystem; Medan högkolstål används för delar med hög slitstyrka, såsom bromsskivor.

1.2 legeringsstål

Legeringsstål hänvisar till stål som innehåller andra element (såsom krom, molybden, mangan, etc.) för att förbättra dess egenskaper. Inom bil- och lastbilstillverkningsindustrin inkluderar vanliga legeringselement krom, nickel, molybden och vanadium. Dessa legeringselement gör stålet mer resistent mot slitage, korrosion och värme. Legeringsstål används ofta i bil- och lastbilsdelar som kräver hög hållfasthet, trötthetsmotstånd, slitmotstånd eller hög temperaturmotstånd, såsom motorkomponenter, drivaxlar och fjädringssystem.

1.3 rostfritt stål

Rostfritt stål är en legering som innehåller minst 10,5% krom och har utmärkt korrosion och värmebeständighet. På grund av dess enastående prestanda i hårda miljöer används rostfritt stål för bil- och lastbilsdelar som kräver korrosionsmotstånd. Till exempel använder komponenter som avgassystem, bromsrör och motorhus ofta rostfritt stål.

2. Smält- och legeringsdesign: Säkerställa materialkonsistens

Tillverkningsprocessen för gjutning av ståldelar börjar med smältning, där stålet värms upp till en hög temperatur för att förvandla det till ett flytande tillstånd. I detta skede är tillsatsen av legeringselement avgörande. Olika legeringskompositioner kan optimera stålets egenskaper och se till att gjutningarna uppfyller den önskade mekaniska prestanda.

2.1 Smältmetoder

Smältning är det första steget i gjutning av stålproduktion. Vanliga smältmetoder inkluderar smältning av elektriska bågar, smältning av induktionsugn och smältning av masugn.

• Elektrisk bågsugnsmältning : Denna metod används ofta för höglegeringstålproduktion. Den elektriska bågugnen ger en hög temperatur för att smälta råvaror såsom skrotstål och järnmalm i flytande stål, vilket möjliggör exakt kontroll av stålens sammansättning.
• Induktionsugnsmältning : Induktionsugnar använder elektromagnetisk induktion för att värma stålet. Denna metod är effektiv och flexibel, lämplig för att producera medium till låglegeringstål. Det är emellertid svårare att kontrollera sammansättningen av höglegeringstål.
• Smältning : Denna metod används ofta för storskalig produktion. Det handlar om att blåsa syre i ugnen för att oxidera föroreningar i stålet. Denna metod är mycket effektiv men är mindre exakt när det gäller att kontrollera legeringskompositionen.

2.2 Legeringsdesign

Legeringsdesign är ett avgörande steg under smältprocessen. Beroende på applikationskraven måste legeringskompositionen (såsom kolinnehåll, krom, nickel, etc.) justeras exakt. En vetenskapligt utformad legeringskomposition säkerställer att gjutningsståldelarna har de nödvändiga mekaniska egenskaperna, såsom hög styrka, slitmotstånd och seghet.

3. Gjutningsprocess: Precision Casting Technology

Gjutning är kärnprocessen vid tillverkning av gjutningsståldelar. Varje steg i gjutningsprocessen måste kontrolleras noggrant för att säkerställa att gjutningarna har god dimensionell noggrannhet, ytkvalitet och mekaniska egenskaper.

3.1 Sandgjutning

Sandgjutning är en traditionell metod för gjutning, vanligtvis används för att producera medelstora till små batchgjutningsståldelar. Principen innebär att bilda en sandform i en sandlåda, hälla flytande metall i formen och vänta på att den ska svalna och stelna för att bilda gjutningen. Denna process är lämplig för att producera enkla och stora delar men resulterar i en grovare ytkvalitet, vilket kräver ytterligare bearbetning.

3.2 Skalformgjutning

Skalformgjutning använder keramiska material för att göra mögel, lämpliga för komplexa former och gjutningar med hög precision. De keramiska formarna erbjuder en jämnare yta, vilket resulterar i bättre ytkvalitet för gjutningen. Denna metod används för tillverkning av motordelar, växlar och andra komponenter som kräver hög precision och ytfinish.

3.3 Lågtrycksgjutning

Lågtrycksgjutning använder lågtrycksgas för att injicera flytande metall i formen. Denna metod säkerställer en jämnare fyllningsprocess och minskar defekter som porositet i gjutningarna, vilket gör den lämplig för precision och storskalig produktion. Bildmotordelar och växellådor produceras ofta med lågtrycksgjutning.

4. Kylning och avfall: Säkerställa gjutningskvalitet

Efter att gjutningsståldelarna har tagits bort från formarna måste de genomgå kylning och avslag. Dessa steg är viktiga för att säkerställa gjutningsstrukturens integritet och ytkvaliteten.

4.1 Kylningsprocess

Kylningsprocessen för gjutningsståldelar har en betydande inverkan på deras kornstruktur. Om kylhastigheten är för snabb kan inre spänningar bildas, vilket orsakar sprickor eller deformation. Å andra sidan, om kylhastigheten är för långsam, kan kornen bli grova, vilket kommer att minska delens mekaniska egenskaper. Därför används kontrollerade kylningshastigheter ofta för att säkerställa gjutningens kvalitet.

4.2 Deburring och slipning

Efter att gjutningsståldelarna har tagits bort från formen har de ofta burrs och oegentligheter. Deburringsprocessen syftar till att ta bort dessa oönskade delar, vilket gör gjutningarna mjukare. Mekaniska processer som slipning och skärning används ofta för att ta bort burrs och förbättra gjutningens ytkvalitet.

5. Värmebehandling: Förbättra delprestanda

Värmebehandling är en kritisk process för att förbättra prestandan för gjutningsståldelar. Genom att kontrollera uppvärmningen och kylningen av delarna kan mikrostrukturen i stålet ändras, vilket förbättrar dess mekaniska egenskaper.

5.1 glödgning

Annyrning är processen för uppvärmning och långsamt kylning av gjutningsståldelar för att minska deras hårdhet samtidigt som plastisitet och seghet ökar. Annealing hjälper också till att lindra interna spänningar i gjutningarna, vilket gör dem mer stabila för ytterligare användning.

5.2 släckning

Kylning innebär att uppvärmning av gjutningsståldelarna till en viss temperatur och sedan kyla dem snabbt, vanligtvis i vatten eller olja. Denna process ökar stålets hårdhet och slitstyrka, vilket gör den idealisk för delar som behöver hög hårdhet och slitstyrka, såsom växlar och axlar.

5.3 Temperering

Temperering utförs efter släckning för att ta bort de inre spänningarna som skapats under kylningsprocessen. Denna process ökar segheten och stabiliteten hos gjutningsståldelar. Temperering utförs vanligtvis vid lägre temperaturer för att förhindra överdriven hårdhet.

6. Bearbetning: säkerställa precision och passform

Efter värmebehandling genomgår gjutning av ståldelar ofta bearbetning för att säkerställa att de uppfyller designspecifikationer. Bearbetningsprocesser som vridning, fräsning, slipning och borrning används för att uppnå exakta dimensioner och toleranser. Ytbehandlingar som skjutning eller beläggning kan också appliceras för att förbättra korrosionsbeständighet och slitegenskaper.

7. Kvalitetskontroll och inspektion: säkerställa tillförlitlighet

Kvalitetskontroll är en viktig del av gjutningsstålproduktionsprocessen. Vanliga inspektionsmetoder inkluderar:

• Metallografisk analys : Observera stålens kornstruktur under ett mikroskop för att utvärdera dess egenskaper.
• Ultraljudstestning : Används för att upptäcka interna defekter i gjutningen.
• Hårdhetstestning : Kontrollera gjutningens hårdhet för att säkerställa att den uppfyller specifikationerna.
• Röntgeninspektion : Använd röntgenstrålar för att skanna gjutningens inre struktur, kontrollera för sprickor eller porositet.

8. Slutlig inspektion och leverans: Säkerställa delkvalificering

När alla tillverkningsprocesser är slutförda genomgår gjutningsståldelarna slutliga inspektioner och testning för att säkerställa att de uppfyller kvalitetsstandarder och kundkrav. Dessa inspektioner inkluderar vanligtvis visuella kontroller, dimensionella mätningar och prestandatester. När delarna klarar dessa tester skickas de för ytterligare montering eller levereras till kunden.