Tööstuslikus tootmises on vale valumaterjali valimine midagi enamat kui tehniline möödalaskmine-see on suur-finantsrisk. Olenemata sellest, kas projekteerite klapikorpusi kõrgsurveauru jaoks-või kulumiskindlaid-vooderdusi kaevandamiseks, valik süsinikterase ja legeerterase vahel määrab komponendi eluea ja teie projekti kogukulu (TCO).
Põhiline eristus: keemia vs võimekus
Lihtsamalt öeldes on kogu teras raua ja süsiniku sulam. Valamise erisus seisneb aga lisandite tahtlikkuses.
Süsinikterasest valandid
Toetuge nende mehaaniliste omaduste osas süsinikule (0,05% kuni 1,0%+) ja mangaanile. Need on kulutõhusad-ja prognoositavad, kuid neil on korrosiooni ja äärmuslike temperatuuride suhtes "toimivuslaed".
Legeerterasest valandid
Need on "tehnilised terased". Lisades kroomi (Cr), niklit (Ni), molübdeeni (Mo) või vanaadiumi (V), saab valukoda molekulaarstruktuuriga manipuleerida, et ellu jääda keskkondades, kus standardne süsinikteras ebaõnnestub.
Valukoja märkus
Ärge arvake, et "rohkem sulamit" tähendab "parem osa". Üle-määratletud sulamivalu pole mitte ainult tarbetu kulu, vaid seda võib olla ka keerulisem töödelda ja keevitada, lisades teie tootmisliinile varjatud kulusid.
Süsinikterasest valandid: kulukas{0}}tööhobune
Süsinikteras on enamiku konstruktsiooni- ja survet{0}}sisaldavate rakenduste vaikeseade. Seda liigitatakse selle süsinikusisalduse järgi, mis toimib peamise "tugevushoovana".
Süsiniku hierarhia
Madala süsinikusisaldusega (<0.20%): Best for weldability and ductility (e.g., brackets,simple housings).
Keskmine süsinik (0,20% – 0,50%): "magus koht" paljude tööstuslike osade jaoks. See pakub tugevuse ja sitkuse tasakaalu.
High Carbon (>0,50%): kasutatakse seal, kus kõvadus on kuningas, kuid selle hinnaga, et see on rabe.
Tööstusstandardid: ASTM A216 seeria
Klapi- ja pumbatööstuses on ASTM A216 WCB kõige levinum klass.
WCB: ideaalne kõrgel{0}}temperatuuril kasutamiseks mitte-söövitavates keskkondades.
WCC: pakub veidi paremat voolavuspiiri ja keevitatavust kõrgemate{0}}rõhunõuete jaoks.
LCB/LCC: (ASTM A352) Need on WCB "madala -temp" sugulased, mis on krüogeensete või arktiliste teenuste jaoks olulised.
Legeerterasest valandid: jõudlus rõhu all
Kui rakendus hõlmab suurt-tsükli väsimust, abrasiivset kulumist või ekstreemset termilist tsüklit, jõuab süsinikteras oma piirini. Siin paistab silma legeerteras.
Miks legeerivad elemendid on olulised?
Kroom ja molübdeen (Cr{0}}Mo): sageli leidub ASTM A217 WC6 või WC9 puhul. Need elemendid tagavad "libisemiskindluse" -metalli võime taluda deformeerumist pideva pinge all kõrgel temperatuuril (kuni 1100 kraadi F).
Nikkel: kriitiline sitkuse jaoks. See võimaldab valandil energiat neelata ilma purunemata, eriti madala temperatuuriga{1}}keskkondades.
Mangaan-teras (Hadfield Steel): kaevandamise{1}}purustite suund. See "töötab-kõveneb", mis tähendab, et mida rohkem seda lüüakse, seda kõvemaks pind muutub.
Võrdlustabel: tavalised valuklassid
|
Parameeter |
Süsinikteras (A216 WCB) |
Legeerteras (4140 valatud) |
Legeerteras (A217 WC9) |
|
Tõmbetugevus |
485–655 MPa |
650–900+ MPa |
485–655 MPa |
|
Saagi tugevus |
250 MPa (min) |
415+ MPa |
275 MPa (min) |
|
Esmane eelis |
Madal hind, kõrge saadavus |
Kõrge tugevus ja kõvadus |
Kõrge -temperatuuri libisemiskindlus |
|
Parim kasutuskohver |
Üldotstarbelised ventiilid |
Hammasrattad, võllid, rasked lülid |
Elektrijaamade turbiinid |
Kriitiline kaubandus-: tugevus vs sitkus
Levinud viga on materjali valimine ainult tõmbetugevuse põhjal. Kuid välitingimustes on löögitugevus (mõõdetud Charpy V{1}}sälgu testiga) sageli kriitilisem rikkemõõdik.
Süsinikteras on üldiselt toatemperatuuril sitke, kuid temperatuuri langedes võib see muutuda klaasist{0}}hapraks.
Legeerteras suudab säilitada kõrge tugevuse, säilitades samal ajal elastsuse. Näiteks 2-3% nikli lisamine alandab märkimisväärselt plastilise-to-brittle üleminekutemperatuuri (DBTT), vältides katastroofilisi rikkeid külmas kliimas.
Kuumtöötlus: jõu kordaja
Valandi omadused ei ole lõplikud enne, kui see väljub kuumutus{0}}töötlemisahjust. Kui süsinikteras läbib terastruktuuri viimistlemiseks sageli lihtsa normaliseerimise, siis legeerteras nõuab tavaliselt jahutamist ja karastamist (Q&T).
Kustutamine
Kiire jahutamine soovitud molekulaarstruktuuri "külmutamiseks".
Karastus
Kuumutamine teatud temperatuurini, et vahetada kõvadus sitkuse vastu.
Tehniline ülevaade
Legeerterastel on suurem "karastuvus". See tähendab, et paksuseinalistes valandites (nt 5-tollise paksusega pumbakorpus) saavutab legeerteras ühtlase tugevuse kogu ristlõikes, samas kui süsinikteras võib olla ainult pinnalt kõva.
Tootmiskaalutlused: mehaaniline töötlemine ja keevitamine
Materjalivalik läbib kogu teie tootmisprotsessi:
Töödeldavus
Süsinikterast on oluliselt lihtsam ja odavam töödelda. Kõrge-legeerteras, eriti kõrge Cr või Mo, suurendab tööriista kulumist ja tsükliaegu.
Keevitatavus
Madalasüsinik{0}}teras on andestav. Legeerteraste jaoks on sageli vaja eel-kuumutamist ja keevitus-järgset kuumtöötlust (PWHT), et vältida vesinikpragude tekkimist kuumusega mõjutatud tsoonis (HAZ).
Täppisvalu
Kui teie detail on keerulise geomeetriaga, võib Investment Castingi legeerteras säästa raha, vähendades hiljem kuluka töötluse vajadust.
Kuidas valida õige?
Õige valamise valimiseks esitage oma insenerimeeskonnale järgmised neli küsimust.
Mis on töötemperatuur?
Kui see on üle 800 kraadi F (427 kraadi) või alla –20 kraadi F (-29 kraadi), minge legeerterasele.
01
Kas keskkond on söövitav?
Süsinikteras nõuab kalleid katteid. Kui vedelik on "hapu" (H2S), peate määrama NACE{2}}nõuetele vastavad legeerterased.
02
Mis on löögikoormus?
Tugeva-mõjuga kaevandamiseks või ehitamiseks on vaja 4340 või mangaanisulamit.
03
Mis on elutsükli maksumus?
Süsinikteras on algusest 20-50% odavam, kuid kui seda tuleb vahetada iga 12 kuu tagant, võrreldes 5 aastat kestva legeeritud osaga, on sulam odavam valik.
04
KKK
KKK
K: Kas legeerteras on alati tugevam kui süsinikteras?
V: Üldiselt jah. Kuumtöötlemise ja keemiliste lisandite abil võivad legeerterased saavutada palju suurema tõmbe- ja voolavustugevuse, muutumata liigselt rabedaks.
K: Millal peaksin süsinikterasest kinni pidama?
V: Kasutage süsinikterast kulutundlikel -üldotstarbelistel-rakendustel, kus töötemperatuur on vahemikus -20 ° F kuni 800 ° F ja keskkond on mittesöövitav.
K: Kas legeerterasest valandeid saab keevitada?
V: Jah, kuid need on rohkem "tehnika{0}}tundlikud". Enamiku sulamite klassid vajavad valandi terviklikkuse säilitamiseks spetsiaalset eel-kuumutamist ja keevitus-järgset kuumtöötlust (PWHT).
Pole olemas "kõrgemat" materjali-ainult rakenduse jaoks "õige" materjal. Süsinikteras jääb kulu-tõhusa, üldotstarbelise-tehnilisuse kuningaks. Kui aga parameetrid hõlmavad ekstreemset kuumust, külma või kulumist, pakub legeerteras teie seadmele vajaliku kindlustuspoliisi.
Kas otsite tehnilist konsultatsiooni oma järgmise casting-projekti kohta? Meie valukoja insenerid on spetsialiseerunud nii ASTM A216 kui ka A217 standarditele. Võtke meiega ühendust juba täna, et vaadata üle oma joonised ja optimeerida materjalivalikut jõudluse ja kulude osas.