Gjutning av järnlegeringar är en grundläggande tillverkningsprocess som innebär att smälta järnlegeringar (främst järnbaserade legeringar) hälls i en förtillverkad form, varefter de kyls ned och stelnar för att bilda gjutgods med specifika former, storlekar och mekaniska egenskaper.
Som en nyckelteknologi inom tillverkningsindustrin används den i stor utsträckning inom olika områden tack vare sin kostnadseffektivitet, anpassningsförmåga och förmåga att tillverka komponenter med komplexa former.
Huvudtyper och användningsområden för järngjutgods
| Typ | Viktiga egenskaper | Typiska användningsområden |
| Grått gjutjärn | Flisig grafit, god stötdämpning, enkel bearbetning, låg kostnad | Motorblock, bromsskivor, verktygsmaskiners bäddar, pumphus |
| Duktilt gjutjärn | Sfäroidiseringsbehandling, sfärisk grafit, utmärkt hållfasthet och seghet | Vevaxlar, kugghjul, högtrycksrörledningar, brunnslock |
| Vitt gjutjärn | Hög hårdhet, god slitstyrka, extremt sprött | Malningskulor, kvarnfoder, slitstarka delar |
| Formbart gjutjärn | Glödgad för att erhålla flockig grafit, god seghet | Rörkopplingar, fästen, reservdelar till jordbruksmaskiner |
| Gjutstål | Lågt kolinnehåll, hög hållfasthet, god slagtålighet | Kraftiga konstruktioner, byggmaskiner, tryckkärl |
Processflöde för gjutning av järnmetaller
Med järngjutning avses främst tillverkning av gjutjärn och gjutstål. Det övergripande processflödet är likartat. Nedan följer en överskådlig och tydlig beskrivning av tillverkningsprocessen, som lämpar sig för tekniska dokument eller kommunikation med utländska kunder.
I. Översikt över det övergripande processflödet
1. Processutformning och formtillverkning
2. Formgjutning / Kärntillverkning
3. Smältning av smält järn / smält stål
4. Hällning
5. Skakning och rengöring
6. Värmebehandling
7. Efterbehandling, kontroll och lagerhållning
II. Detaljerad beskrivning av stegen
1. Processutformning och formtillverkning
– Utforma gjutningsprocessen enligt ritningen av detaljen: bestäm inloppssystem, matarrör, krympningsgrad, väggtjocklek osv.
– Tillverka formar av trä, metall eller plast.
– För precisionsgjutning (precisionsgjutning), gör först vaxmodeller.
2. Formgjutning och kärntillverkning
– Formgjutning: Tillverka formen med hjälp av formsand, hartssand, natriumsilikatsand m.m.
– Kärntillverkning: Tillverka sandkärnan för att forma gjutgodsets inre hålrumsstruktur.
– Sätt ihop formen och lås fast den inför gjutningen.
3. Smältning av järngjutgods
– Smälta råjärn, återvunnet skrot och stål i anläggningar såsom kupolugnar och elektriska mellanfrekvensugnar.
– Justera sammansättningen: kol, kisel, mangan, svavel, fosfor och legeringsämnen.
– När det gäller segjärn krävs även sfäroidiseringsbehandling och inokuleringsbehandling.
4. Gjutning av järnmetaller
– Häll smält järn/smält stål med hög temperatur (cirka 1350–1450 ℃ för gjutjärn, högre för gjutstål) i formen.
– Kontrollera gjutningstemperaturen och gjutningshastigheten för att undvika luftbubblor, inneslutningar och otillräcklig gjutning.
5. Skakning och rengöring
– När gjutningen har svalnat ska du ta ut den ur formen och skaka av den för att få bort gjutsanden.
– Skär bort ingjutningssystemet och uppgångsröret.
– Avlägsna ytoxidbeläggningar och grader genom kulblästring eller sandblästring.
6. Värmebehandling
Både gjutjärn och gjutstål kräver vanligtvis värmebehandling för att förbättra egenskaperna:
– Grått gjutjärn: Avspänningsglödgning
– Segjärn: Glödgning, normalisering, härdning och anlöpning
– Gjutstål: Normalisering, anlöpning, härdning och anlöpning m.m.
Syfte: Att förbättra hållfastheten och segheten, eliminera inre spänningar och stabilisera måtten.
7. Slutbehandling och kontroll
– Slipa och korrigera deformationen.
– Måttkontroll och provning av mekaniska egenskaper.
– Icke-förstörande provning (UT/MT/PT m.m.).
– Efter godkänd besiktning kan den bearbetas eller levereras direkt.
III. Kort sammanfattning (lämplig för extern presentation)
Gjutningsprocessen för järnmetaller går till så här: Först tillverkas formen → Sandformen tillverkas → Järn/stål smälts → Smältan hälls in i formhåligheten för att svalna → Sanden rensas bort och ingötningssystemet samt uppgångsrören avlägsnas → Förstärkning genom värmebehandling → Kontroll och leverans efter godkännande.
Viktiga anvisningar för formning och kärntillverkning vid gjutning av järnmetaller
Vid gjutning av järnmetaller (inklusive gjutjärn och gjutstål) är formning och kärntillverkning de två viktigaste processerna som avgör gjutgodsets utseende, måttnoggrannhet och förekomsten av inre defekter. Försummelse i någon av dessa processer kan lätt leda till defekter såsom luftfickor, sandinblandningar, deformation, fastklibbning av sand och måttavvikelser.
Nedan följer de viktigaste punkterna som måste beaktas vid den faktiska produktionen. De är kortfattade, praktiska och lämpliga att inkludera i tekniska dokument eller i kommunikationen med utländska kunder.
Viktiga punkter för gjutningsprocessen vid gjutning av järnmetaller
1. Kontroll av formsandens egenskaper
– Upprätthålla stabil hållfasthet, luftgenomsläpplighet, fukthalt och kompakthet hos formsanden.
– För hög fukthalt leder till luftbubblor; för låg fukthalt leder till att formsanden inte kan komprimeras tillräckligt och att sanden lätt fastnar.
– Om luftgenomsläppligheten är otillräcklig kommer gas inte att kunna släppas ut under gjutningen, vilket leder till blåshål och gasbildning i formen.
2. Hantering av mönster (formar)
– Mönstrets yta måste vara slät, och ett avskiljningsmedel bör appliceras på rätt sätt för att förhindra att formen fastnar.
– Kontrollera mönsterstorleken, rundningen och utdragningsvinkeln för att undvika skador på formhåligheten under mönsterdragningen.
– Korrigera deformerade mönster i god tid; annars kommer gjutgodset att uppvisa måttavvikelser.
3. Sandfyllning och komprimering
– Packa sanden lager för lager för att undvika lokala områden med lös eller alltför hård sand.
– Lös sand kan leda till sandutspolning, sandinneslutningar och att formen rasar samman.
– Alltför hårt packad sand leder till dålig luftgenomsläpplighet och luftfickor.
– Lägg särskild vikt vid att packa ihop hörn och smala ribbor för att förhindra att sanden sköljs bort.
4. Mönsterritning och formreparation
– Rita mönstret stadigt och vertikalt för att undvika att repa formhåligheten.
– Åtgärda i god tid sandförlust, sprickor och lösa delar i formhåligheten.
– Formhålans yta bör vara plan och slät för att minimera överflödigt material och grader.
5. Avskiljnings-, stig- och avluftningssystem
– Gating-systemets placering, storlek och riktning bör vara lämpliga för att undvika direkt spolning av formsanden.
– Påfyllningskanalen bör placeras på rätt sätt för att säkerställa materialtillförseln och förhindra krympningshål och krympningsporositet.
– Ventilationskanalen ska vara fri från hinder för att undvika luftfickor och blåshålsfel.
6. Montering och placering av formen
– Se till att de övre och nedre formdelarna är korrekt placerade för att förhindra att formen förskjuts och att kärnan avviker.
– Täta spalten i formkonstruktionen ordentligt för att förhindra att metall rinner ut och att det bildas överskott.
– Rengör det lösa sandmaterialet i formhåligheten efter monteringen för att undvika sandinneslutningar.
Viktiga punkter för tillverkningen av kärnor vid gjutning av järnmetaller
1. Kärnsandens egenskaper
– Kärnsanden bör ha hög hållfasthet, hög temperaturbeständighet och god komprimerbarhet.
– Gjutjärn och gjutstål har höga gjutningstemperaturer; kärnsand med dålig högtemperaturbeständighet kan leda till att sanden fastnar och sintras.
– Luftgenomsläppligheten måste vara utmärkt, eftersom kärnorna är särskilt utsatta för blåshålsfel.
2. Armering av kärnan och ventilation
– Kärnförstärkningen (kärntråden) bör ha tillräcklig hållfasthet för att förhindra att kärnan deformeras eller bryts av.
– Ventilationshål eller ventilationskanaler måste borras för att säkerställa gasavledning.
– En bristfällig gasavledning leder till allvarliga inre porer och små hål i gjutgodset.
3. Kärnans storlek och deformation
– Kontrollera kärnans storlek under tillverkningen för att förhindra skevhet och deformation.
– Långa och smala kärnor samt fribärande kärnor bör stödjas för att undvika att de flyter upp och avviker under gjutningen.
– Avvikelser i kärnan leder direkt till ojämn väggtjocklek och att gjutgodset måste kasseras.
4. Torkning och ytbehandling
– Kärnorna måste vara helt torra; fukt är den främsta orsaken till blåshål.
– Applicera en beläggning (grafitbeläggning, zirkonpulverbeläggning m.m.) på kärnans yta:
För att förhindra att sand fastnar;
För att förbättra ytfinheten hos gjutgods.
5. Inställning och fastsättning av kärnan
– Placera kärnan i rätt läge för att säkerställa en jämn väggtjocklek på gjutgodset.
– Fäst kärnan ordentligt för att förhindra att den flyter upp och avviker på grund av det smälta metallens uppdrift.
– Täta utrymmet kring kärnans utskrift för att förhindra att metallen rinner ut och att det bildas grader.
Sammanfattning av Suijin-gjutning
Sammanfattningsvis är gjutning av järn en pålitlig, effektiv och kostnadseffektiv tillverkningsprocess, som spelar en viktig roll inom den globala tillverkningsindustrin och som kommer att fortsätta utvecklas i takt med den tekniska utvecklingen för att uppfylla de allt strängare kvalitets- och prestandakraven inom olika branscher.
De viktigaste punkterna när det gäller formgjutning och kärntillverkning kan sammanfattas i tre meningar:
1. Form- och kärnsandens egenskaper är stabila, och luftgenomsläppligheten, hållfastheten och högtemperaturbeständigheten uppfyller gällande standarder.
2. Formhåligheten/formkärnan har exakta mått, en jämn komprimering och obehindrad ventilation.
3. Formkonstruktionen och kärnans placering är noggrant justerade och ordentligt tätade för att förhindra att kärnan flyter, att formen förskjuts och att sanden sköljs bort.
