Was ist Kupferguss？ umfassende Anleitung

I. Was ist Kupferguss?

Kupferguss ist im Grunde ein Metallformprozess. Sein Kernprinzip besteht darin, festes Kupfer (CU) oder seine Legierungen auf einen vollständig geschmolzenen Zustand bei hohen Temperaturen zu erhitzen und sie in flüssiges flüssiges Metall umzuwandeln. Dieses flüssige Metall wird dann in eine vorbereitete Form gegossen (gegossen/gegossen), die eine bestimmte Hohlraumform aufweist. Nach dem Abkühlen (Abkühlung) und Verfestigung (Verfestigung) innerhalb der Form wird schließlich ein festes Metallprodukt (Guss) der Form der Formhöhle erhalten.

Dieser Prozess erscheint einfach, ist aber tatsächlich eine komplexe System -Engineering -Aufgabe, die Materialwissenschaft, Thermodynamik, Flüssigkeitsdynamik und technische Technologie integriert. Das Verständnis des Kupfergießens erfordert das Ergreifen seiner folgenden Schlüsselmerkmale und Konnotationen:

Kernziel: Integration von Form und Leistung

• Formreplikation:
  Der grundlegende Vorteil des Gießens ist seine Fähigkeit, Teile mit extrem komplexen Formen, Innenhöhlen oder Kanälen wirtschaftlich zu produzieren. Dies ist mit vielen anderen Metallverarbeitungsmethoden (wie Schmieden, Bearbeitung) schwierig oder kostspielig zu erreichen. Die Form ist der "negative" der Form; Flüssiges Metall füllt es und verfestigt und repliziert genau die Form der Hohlraum.

• Leistung vermitteln:
  Bei Casting geht es nicht nur um Form, sondern auch um die Gestaltung der Materialeigenschaften. By selecting different copper alloys (like brass, bronze, cupronickel), controlling melting quality, optimizing the solidification process, and applying necessary post-heat treatments, castings can be endowed with the required mechanical properties (strength, hardness, toughness), physical properties (electrical conductivity, thermal conductivity), chemical properties (corrosion resistance, wear resistance), and special functions (such as Selbstglagen, Nicht-Magnetismus, Anti-Biofouling).

Kernprozesskette: von fest zu flüssig bis fest

1. Schmelzen:
   Kupfer- und Legierungselemente werden in einem Hochtemperaturofen (z. B. Induktionsofen) geschmolzen, gefolgt von einer Raffinierung (Desoxidation, Entgasung, Deslagging), Legierung (Zusammensetzungsanpassung) und Temperaturkontrolle, um reine, kompositorisch gleichmäßige, geschmolzene Metall bei einer geeigneten Temperatur zu erhalten. Dies ist die Grundlage, um die interne Qualität des Castings sicherzustellen.

2. Schimmelherstellung:
   Geeignete Formen werden nach Form, Größe, Genauigkeitsanforderungen und Produktionsvolumen ausgewählt und hergestellt. Dies verkörpert die Vielfalt der Gussprozesse:

   • Einwegformen: Z. Nachdem sich das Gießen verfestigt und abkühlt, wird die Form zerstört, um das Gießen zu entfernen.

   • Permanente Formen: Z. B. Metallstirme (permanente Schimmelpilze/Stämme), Würfel stirbt (Würfelguss stirbt). Kann Hunderte bis Zehntausende wiederverwendet werden.

3. Gießen:
   Geschmolzenes Kupfer wird vom Ofen auf eine Kelle und sanft, kontinuierlich und durch ein entworfenes Gating -System (Gating -System) schnell in die Formhöhle übertragen. Gießen von Temperatur und Geschwindigkeit sind Schlüsselsteuerungsparameter.

4. Verfestigung und Kühlung:
   Das flüssige Metall setzt Wärme innerhalb der Form frei, wechselt von Flüssigkeit zu fest (Verfestigung) und kühlt bis zur Raumtemperatur fort. Der Verfestigungsprozess bestimmt die interne Struktur, Dichte (Vorhandensein von Schrumpfungsporosität) und endgültige Eigenschaften des Gusss. Fütterung (über Risers) und Verfestigungskontrolle (z. B. unter Verwendung von Schüttelfrost) stehen im Mittelpunkt dieser Phase.

5. Knockout & Reinigung:
   Sobald das Guss ausreichend abkühlt (um Verzerrungen/Risse zu verhindern), wird es aus der Form entfernt (Knockout). Das Gating -System, die Riser und Blitz/Burrs werden entfernt und die Oberflächenreinigung (Schussstrahlen, Sandstrahlen usw.) wird durchgeführt. Dieser Schritt ergibt das endgültige lieferbare Casting.

6. Nachbearbeitung:
   Nach Bedarf durchgeführt: Wärmebehandlung (z. B. Annealing, Alterung von Lösungsbehandlung), Schweißreparatur, Bearbeitung, Oberflächenbehandlung (z. B. Plattierung, Malerei), um die Eigenschaften weiter zu verbessern oder endgültige Abmessungen und Erscheinungsanforderungen zu erreichen.

Materielle Basis: Die Familie reichhaltiger Kupferlegierungen

Reines Kupfer (rotes Kupfer) hat eine ausgezeichnete elektrische und thermische Leitfähigkeit, aber begrenzte Gussbarkeit und Festigkeit. Daher verwendet Kupferguss in erster Linie verschiedene Kupferlegierungen (Kupferlegierungen), die durch Hinzufügen anderer Elemente (wie Zink-Zn, Tin-SN, Lead-PB, Aluminium-al, Nickel-Ni, Silicon-Si, Beryllium-Be, Mangan-MN usw.) erreicht werden, um überlegene Verständnisse zu erhalten:

• Messing (Cu-Zn-basierte Legierungen):
  Gute Fließfähigkeit, leicht zu gießen, relativ niedrige Kosten. Das Hinzufügen von Blei (Blei -Messing) verbessert die Verarbeitbarkeit; Durch das Hinzufügen von Aluminium, Mangan erhöht Eisen die Festigkeit und die Korrosionsbeständigkeit (z. B. Aluminium -Messing, Manganmessing). Häufig in Ventilen, Rohrbeschlägen, Zahnrädern, dekorativen Teilen verwendet.

• Bronzen (ursprünglich Cu-SN-Legierungen bezieht sich jetzt allgemein auf Kupferlegierungen hauptsächlich ohne Zn):

  • Zinnbronzen: Hervorragende Verschleißresistenz, Korrosionsbeständigkeit (insbesondere Meerwasser, verdünnte Säuren), niedriger Reibungskoeffizient. Wird für Lager, Zahnräder, Kunstgüsse verwendet.

  • Aluminiumbronzen: Hohe Festigkeit, hohe Verschleißfestigkeit, hohe Korrosionsbeständigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit. Wird für Hochleistungsgänge, Schiffspropeller, Tragenteile verwendet.

  • Bleibronzen: Außergewöhnliche Antifriktion, Einbettbarkeit und Selbstschmierung. Primärmaterial für Gleitlager.

  • Siliziumbronzen: Gute Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Gussbarkeit und Schweißbarkeit. Wird für Pump-/Ventilkörper, Schiffsbeschläge verwendet.

  • Beryllium Bronzes: Ultrahohe Festigkeit, hohe Elastizität, Verschleißfestigkeit, nichtmagnetisch. Wird für präzise elastische Komponenten, Schimmelpilzeinsätze verwendet.

• Cupronickels (CU-NI-basierte Legierungen):
  Hervorragende Resistenz für Meerwasserkorrosion, Anti-Biofouling, attraktive silbrige Farbe. Wird für Schiffskondensatoren, Meerwasserventile, medizinische Geräte verwendet.

• Reines Kupfer: In erster Linie für Gussteile verwendet, die eine sehr hohe elektrische/thermische Leitfähigkeit erfordern.

Kernvorteile und Anwendbarkeit

• Komplexe Form der Herstellung von Form: Kann Teile mit komplexen Innenhöhlen, gekrümmten Oberflächen, dünnen Wänden und feinen Details erzeugen. Oft der bevorzugte oder nur praktikable Prozess für viele komplexe Strukturteile (z. B. Kunstwerke, Pumpengehäuse, Ventilkörper).

• Hohe Materialnutzung: Signifikantes Potential in der Nähe des Formulars, die nachfolgende Bearbeitung und das Sparenmaterial reduzieren. Gating/Riser -Schrott kann weitgehend recycelt werden.

• Anpassungsfähigkeit mit großer Größe: Können Teile von einigen Gramm (z. B. Schmuck, elektronischen Teilen) bis zu zehn Tonnen (z. B. Schiffspropellern, großen Statuen) werfen.

• Ausgezeichnete umfassende Eigenschaften: Die inhärenten Eigenschaften von Kupferlegierungen (Festigkeit, Zähigkeit, Verschleißresistenz, Korrosionsbeständigkeit, elektrische/thermische Leitfähigkeit, antimikrobielles, Ästhetik) werden durch den Gussprozess vollständig realisiert und genutzt.

• Batch -Produktionswirtschaft: Für die Stapelproduktion, insbesondere bei dauerhaften Formen (Metallstirme, Würfelguss), sind die Einheitenkosten wettbewerbsfähig.

Unterscheidung von anderen Kupferverarbeitungstechniken

• Vs Fischen: Das Schmieden verändert die Metallform und verfeinert die Struktur durch plastische Verformung (Hämmern, Pressen), verbessert die Festigkeit/Zähigkeit, kämpft jedoch mit komplexen inneren Hohlräumen und hat normalerweise eine geringere Materialnutzung als das Gießen. Das Gießen von Excels in komplexen Formen.

• Vs Bearbeitung: Die Bearbeitung erreicht die Form, indem er Material abschneidet und eine hohe Präzision, aber erhebliche Materialabfälle anbietet, insbesondere ineffizient/kostspielig für komplexe Teile. Casting ist eine Netzformform; Abfall ist hauptsächlich in Gating/Risers (recycelbar) und für komplexe Teilblanks geeignet.

• Vs Pulvermetallurgie (PM): PM -Formen Formen, indem Metallpulver geeignet sind und für poröse oder spezielle Materialteile geeignet sind. Das Gießen ist jedoch im Allgemeinen überlegen für große, hohe Dichte und Hochleistungs-Kupferteile (insbesondere leitfähig/thermisch leitfähig).

• VS Additive Manufacturing (3D -Druck): Der 3D-Druck baut Formen schichtweise und bietet extreme Designfreiheit, geeignet für komplexe Teile und Prototypen von kleinen Batch. Das Gießen behält Kosten- und Leistungsvorteile für große Chargen, große Teile und spezifische Materialeigenschaften (z. B. hohe Dichte, hohe thermische/elektrische Leitfähigkeit), aber die beiden (z. B. 3D -gedruckten Formen/Kerne) zu kombinieren, ist ein Trend.

Ii. Kernprozesse: Technische Analyse des Kupfergießens

Kupferguss ist ein komplexer physikalisch-chemischer Prozess, der mehrere wichtige Schritte umfasst:

Legierungsdesign und Schmelzvorbereitung

• Materialauswahl: Wählen Sie die geeignete Kupferlegierung (z. B. reine Cu, Messing, Bronze, Cupronickel, Special Cu Legierung) basierend auf den Endverbrauchsanforderungen des Gusss (Stärke, Leitfähigkeit, Korrosion/Verschleißfestigkeit, Farbe, Kosten).

• Ladungsberechnung: Berechnen Sie genau die Anteile von reinem Kupfer, Legierungselementen (z. B. Zn, Sn, Pb, Ni, Al, Si, BE, Mn) und Returns (Schrott).

• Schmelzausrüstung: In erster Linie mit mittlerer Frequenz-Induktionöfen (effizient, energiesparend, präzise Temperaturkontrolle, einheitliche Legierungszusammensetzung, relativ umweltfreundlich). Tiegel, Nachhall und Lichtbogenöfen haben spezifische Anwendungen.

• Schmelzprozess:

  • Laden & Schmelzen: Fügen Sie Metallladungen nach Abfolge hinzu (normalerweise schwer zu schmelzen Cu, Ni zuerst, dann leicht oxidiert/flüchtiger Zn, Pb usw.). Induktionsöfen schmelzen Metall unter Verwendung elektromagnetischer Wirbelströme.

  • Deckung & Desoxidation: Verwenden Sie die Abdeckungsmittel (Holzkohle, Borax, Glas), um die Oxidation und Gasabsorption (hauptsächlich H₂) zu verringern. Fügen Sie Desoxidisatoren (z. B. Phosphorkupfer, Siliziumcalciumlegierungen) hinzu, um gelösten Sauerstoff zu entfernen, wodurch Gassporosität und Oxideinschlüsse verhindert werden.

  • Verfeinerung (falls erforderlich): Verunreinigungen entfernen (z. B. s, Fe). Für hochdarstellende Gussteile kann inerte Gas- (z. B. AR) -Raffinierung oder Vakuumschmelzen verwendet werden.

  • Legierung: Fügen Sie Legierungselemente hinzu, wenn die Schmelztemperatur geeignet ist. gründlich umrühren, um eine gleichmäßige Auflösung zu erhalten.

  • Temperaturregelung: Genau kontrollieren Sie die Temperaturen und Gießen von Temperaturen (typischerweise 50-150 ° C über Legierung flüssig), entscheidend für Fluidität, Fütterung und Korngröße. Überwacht mit Thermoelementen und Infrarotpyrometern.

Schimmelherstellung: Das Metall formen

Die Form ist das Kernwerkzeug, das die externe Kontur- und Innenhöhlen des Gusss bildet. Zu den gängigen Schimmelpilzprozessen für das Kupferguss gehören:

• Sandguss: Die am weitesten verbreitete und anpassungsfähige Gussmethode.

  • Sandform: Bestand hauptsächlich aus Basissand (Kieselsand, Zirkonsand, Chromitsand usw.), Bindemittel (Ton, Natriumsilikat, Harz usw.) und Additive (Kohlestaub, Wasser usw.). Erfordert eine angemessene Festigkeit, Durchlässigkeit, Refraktär und Kollapsibilität.

  • Formmethoden:

    • Handform: Hohe Flexibilität, geeignet für Prototypen, kleine Chargen, große oder komplexe Teile. Geringe Effizienz, Qualität hängt von Arbeitskräften ab.

    • Maschinenformung: (Ruck-Squeeze, Spross-Quadrat, statischer Druck, Luftwirkung usw.) verbessert die Effizienz- und Schimmelpraktikationsgleichmäßigkeit erheblich. Geeignet für die Stapelproduktion.

  • Bindersysteme:

    • Tongrüner Sand: Niedrige Kosten, weit verbreitet. Hohe grüne Festigkeit, relativ schlechte Durchlässigkeit/Kollapsibilität.

    • Natriumsilikatsand: (Co₂ gehärtet, Ester geheilt) Schnelles Härten, hohe Festigkeit, gute Kollapsibilität (insbesondere Ester geheilt). Hygroskopische, schwierige Sandgewinnung.

    • Harzsand: (Furan, Phenol, alkalisch-phenolische No-Bake-Sande) Hochgussdimensionale Genauigkeit, Oberflächenbeschaffung, Festigkeit, gute Kollapsibilität. Höhere Kosten, Umweltbedenken (Formaldehyd, Phenolemissionen).

  • Kernherstellung: Herstellung von Kernen (Sandkerne) für innere Löcher oder komplexe Hohlräume. Oft aus Harzsand, Ölsand, Natriumsilikatsand hergestellt. Erfordert eine angemessene Festigkeit, Durchlässigkeit, Kollapsibilität und zuverlässige Positionierung in der Form (Kerndrucke, Chaplets).

  • Beschichtungen: Tragen Sie refraktäre Beschichtungen (z. B. Graphitbasis, Zirkonbasis) auf Formhohlräume und Kerne auf, um die Oberflächenfinale zu verbessern, die Metalldurchdringung zu verhindern und den Metallfluss zu verbessern.

• Investitionskaste (Lost Wachs Casting): Bevorzugt für hochpräzise, hochkomplexe Gussteile in hoher Oberflächenqualität.

  • Wachsinjektion: Injizieren Sie Flüssigkeits-/Pastenmustermaterial (Wachs oder Harzbasis) in einen Metallstempel, um ein präzises Wachsmuster zu erzeugen.

  • Montage: Schweißen Sie mehrere Wachsmuster auf ein Wachs -Gating -System (Gießenbecher, Grüße, Läufer, Ingate), um einen Mustercluster zu bilden.

  • Muschelgebäude: Tauchen Sie den Cluster wiederholt in refraktäre Aufschlämmung (Silica Sol/Natriumsilicat -Zirkonmehl, Aluminiumoxidmehl usw.) und Stuck (unterschiedliche Körnchengrößen), wodurch jede Schicht trocknen/verhärtet. Typischerweise bilden 5-9 Schichten eine Schale mit ausreichender Festigkeit.

  • Entwachung: Erhitzen Sie die Schale (Dampf, heißes Wasser oder Ofen), um das Mustermaterial zu schmelzen, und lassen Sie eine Hohlhülle.

  • Brennen: Feuern Sie die Hülle bei hoher Temperatur (800-1100 ° C), um das verbleibende Mustermaterial und -Feuchtigkeit zu entfernen, die Schalenfestigkeit/Permeabilität zu erhöhen und zum Gießen vorzuheizen.

  • Vorteile: Hohe dimensionale Genauigkeit (CT4-7), gute Oberflächenfinish (RA 3,2-12,5 μm) können extrem komplexe Formen (dünne Wände, tiefe Löcher, feine Details), minimaler Teilungsleitungsblitz, geeignet für schwer zu machinen Legierungen geeignet werfen. Nachteile: Viele Schritte, lange Zykluszeit, hohe Kosten, Größeneinschränkungen.

• Dauerhaftes Schimmelpilzguss (Schwerkraftstabguss):
  Verwendet wiederverwendbare Formen aus Metall (Gusseisen, Gussstahl, Kupferlegierung usw.).

  • Vorteile: Schneller Kühlung, dichtere Struktur, bessere mechanische Eigenschaften; hohe dimensionale Genauigkeit, gute Oberflächenfinish; Hohe Produktionsrate (kein Formstück erforderlich). Nachteile: Hohe Schimmelpilzkosten, lange Schimmelpilzzeit; Einschränkungen der Teilkomplexität; Erfordert Beschichtungs- und Schimmelpilzregelung.

  • Anwendung: Hochvolumige Produktion von relativ einfachen bis mäßig komplexen Kupferlegierungsgüssen, z. B. Getriebelücken, Buchsen, Ventilteile.

• Sterben Casting:
  Zwingt flüssige oder halbfeste Kupferlegierung unter hohem Druck (Zehn bis Hunderte von MPA) bei hoher Geschwindigkeit in einen Präzisionsmetall-Würfelhöhle, wo sie sich unter Druck schnell verfestigt.

  • Vorteile: Sehr hohe Produktionsraten; sehr hohe dimensionale Genauigkeit und Oberflächenbeschaffung; kann dünn-wandkomplexe Teile produzieren; dichte Struktur (halbfestes Stempel besser). Nachteile: Teure Ausrüstung; sehr hohe Sterbchenkosten; Anfällig für Gasporosität; im Allgemeinen nur für niedrigem Meltzeit, frei fließende Legierungen (z. B. einige Messing); Größenbeschränkungen.

  • Anwendung: Hochvolumige Produktion von kleinen, dünnwandigen Kupferlegierungen mit hoher Präzision, z. B. Schlösser, Hardware, kleinen Zahnrädern, elektrischen Steckverbinder.

• Zentrifugal -Casting:
  Gießen Sie geschmolzenes Metall in eine Form mit hoher Geschwindigkeit, füllen Sie den Hohlraum und verfestigen Sie sie unter zentrifugaler Kraft.

  • Vorteile: Dichte Gussstruktur (besonders gut für gas/schrumpfende porositätsbekannte Teile); gute mechanische Eigenschaften; vereinfacht das Gießen von zylindrischen/ringförmigen Teilen (Buchsen, Ringe, Rohre). Nachteile: Hauptsächlich für bestimmte Formen; schlechte dimensionale Genauigkeit/Oberflächenfinish am Innendurchmesser (erfordert Bearbeitung); Segregation kann auftreten.

  • Anwendung: Kupferlegierungstragerhülsen, Buchsen, Flansche, Ventilkörper, Ringkomponenten.

• Kontinuierliches Casting:
  Gießen Sie kontinuierlich geschmolzenes Kupfer in eine wassergekühlte Form (Kristallisator), wo es in eine bestimmte Querschnittsform (Platte, Billet, Röhrchen) verfestigt wird und kontinuierlich zurückgezogen wird.

  • Vorteile: Sehr hohe Produktionseffizienz; einheitliche und dichte Struktur; hohe Materialausbeute; Einfache Automatisierung. Nachteile: Hohe Ausrüstungsinvestitionen; Hauptsächlich zur Herstellung von Billets für anschließende Rollen, Extrusion, Schmieden.

  • Anwendung: Erzeugen Sie reines Kupfer, Messing, Bronzeplatten, Billets, Röhrchen für weitere Kunststoffform.

Gießen: Injektion von flüssigem Metall

Übertragen Sie geschmolzenes Kupfer bei der geeigneten Temperatur vom Ofen auf eine Kelle (manuell, kranbezogene, automatische Gießenmaschine) und gießen Sie es reibungslos, kontinuierlich und schnell (vermeiden Unterbrechung) in das Gating-System der Form.

Schlüsselsteuerungen:

• Gießtemperatur: Zu hoch verursacht Schrumpfporosität, Metalldurchdringung, grobe Körner; Zu niedrig verursacht Kälte, Fehlfälle und Einschlüsse. Genau die Basis von Legierung, Teilgröße/Wandstärke, Schimmelmaterial steuern.

• Gießgeschwindigkeit: Beeinflusst die Stabilität der Formfüllung, die Lufteinnahme und die Entlüftung von Hohlräumen. Folgt oft folgt das Prinzip des "langsamen Slows" (langsamer Start zum Entlüften, schnelles Füllen, langsames Ende zum Füttern).

• Gating -Systemdesign: Führt Metall, um den Hohlraum sanft, ordentlich und turbuell zu füllen. Fallenschlacken; Lüftungsgase; steuert die Kühl-/Verfestigungsequenz. Beinhaltet ein Gießenbecher, einen Anguss, der Läufer, der Ingate, die Riser usw. Das Design ist entscheidend und wirkt sich direkt auf die Gussqualität aus.

Verfestigung und Kühlung: Definieren der Form

Der Prozess, bei dem Kupfer Wärme innerhalb der Form verliert und sich von Flüssigkeit zu Feststoff verwandelt. Ein komplexer physischer Prozess, der Wärmeübertragung, Phasenänderung und Volumenschrumpfung umfasst.

Verfestigungsmerkmale:

• Gefrierbereich: Kupferlegierungen haben sehr unterschiedliche Verstimmungsergebnisse (Liquidus zu Festkörpertemperaturdifferenz). Breite Legierungen für Gefrierbereiche (z. B. einige hochführende Messings) neigen zu einer matschigen Verfestigung, wodurch die Fütterung schwierig und anfällig für Mikroporosität ist. Schmale Gefrierbereichslegierungen (z. B. Aluminiumbronzen, einige Manganbronzen) tendieren zur richtenden Verfestigung und erleichtern relativ einfacher.

• Schwindung: Kupferlegierungen werden flüssiges Schrumpfung, Verstimmung und fester Schrumpfung während des Abkühlens unterzogen. Verfestigungschrumpfung ist die Hauptursache für Schrumpfhöhlen und Porosität. Durch festes Schrumpfung bestimmt die endgültigen Abmessungen und die Verzerrungstendenz (erfordert die Berücksichtigung der Schrumpfung des Schimmelpilzs).

• Fütterung: Um die Verstimmung zu kompensieren und Hohlräume/Porosität zu verhindern, werden häufig die Riser (Stauseen von geschmolzenem Metall über thermischen Zentren oder Last-to-Frost-Abschnitten) verwendet. Riser -Design (Ort, Größe, Form) und Isolier-/exothermische Maßnahmen sind entscheidend für eine effektive Fütterung.

• Richtungsverfestigung: Kontrolle der Kühlrichtung (z. B. mit Schüttelfrost, isolierenden Aufständen), um das Gießen zunehmend vom am weitesten vom Riser in Richtung Riser vom Riser zu verfestigen, um sicherzustellen, dass der Riser das letzte Mal festigt und das Gießen effektiv ernähren kann.

• Kühlrate: Beeinflusst die Korngröße, den Abstand von Dendritenarm, die Mikrosegregation, die Verteilung der zweiten Phasen und beeinflussen dadurch die endgültigen mechanischen/physikalischen Eigenschaften. METAL SAFF/DIE GASTING Kühlt schnell, was zu feinen Strukturen führt; Sand/Investitionsgusskühlungen langsamer.

Knockout, Reinigung und Nachbearbeitung

• Ausschlagen: Nachdem das Gießen ausreichend abkühlt (um Verzerrungen/Risse zu verhindern), entfernen Sie sie aus der Form (Vibration, Shakeout -Maschinen).

• Entfernen von Toren/Risern: Entfernen Sie das Gating -System und die Aufstände aus dem Gießen, indem Sie klopfen, sägen, schleifen, Flammenschneiden, hydraulisches Scheren.

• Oberflächenreinigung:

  • Schuss/Sandstrahlung: Verwenden Sie Hochgeschwindigkeitsstahl-Schuss/Sand, um die Oberfläche zu beeinflussen, verklügelten Sand, Skala, Grat, eine saubere Oberfläche zu erreichen und die Haut zu berufen.

  • Chemische Reinigung: Pickling (Skalierung entfernen), alkalische Reinigung (Kernsandreste entfernen) usw. Umwelt- und Sicherheitsüberlegungen sind wichtig.

  • Schleifen und Beendet: Entfernen Sie Blitz-, Grat-, Tor-/Riser -Stubs manuell oder mechanisch; Ziehen Sie die Oberfläche an.

• Wärmebehandlung (nach Bedarf):

  • Stresslinderung (Glühen).

  • Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Mikrostruktur und der mechanischen Eigenschaften (Altern der Lösungsbehandlung, insbesondere für Berylliumkupfer, Aluminiumbronze).

  • Verbesserung der dimensionalen Stabilität (Stresslinderung).

• Schweißreparatur (optional): Reparieren Sie zulässige Gussfehler (z. B. kleine Poren, Mikroporosität).

• Endinspektion & Beschichtung: Nach der Übergabe der Qualitätsinspektion untersuchen Sie Oberflächenbehandlungen (z. B. Passivierung, Elektroplate, Malerei) nach Bedarf für Korrosionsbeständigkeit oder Ästhetik.

III. Arten von Kupfergüssen

Zahlreiche Kupferlegierungen werden zum Gießen mit unterschiedlichen Eigenschaften verwendet. Hauptkategorien umfassen:

• Reines Kupfer (rotes Kupfer):

  • Noten: z. B. C11000 (elektrolytisches kupfliches Pitch -Kupfer - ETP).

  • Eigenschaften: extrem hohe elektrische (~ 100% IACs) und thermische Leitfähigkeit, hervorragende Duktilität, gute Korrosionsbeständigkeit (insbesondere in Atmosphäre, Süßwasser). Schlechte Gussbarkeit (mittelschwere Flüssigkeit, anfällig für Oxidation/Gasabsorption, hohe Schrumpfung).

  • Gussanwendungen: In erster Linie Gussteile, die eine sehr hohe elektrische/thermische Leitfähigkeit erfordern, z. B. große elektrische Komponenten, Formen (z. B. kontinuierliche Gussformen), Kunstabgüsse. Häufig Sandguss, zentrifugal gegossen.

• Messings (Kupfer-Zinc-Legierungen): Die am häufigsten verwendeten Kupferlegierungen.

  • Einfache Messing: Cu-Zn-Binärlegierungen (z. B. C85800, C86100). Die Stärke nimmt mit Zn zu, die Duktilitätspeaks nimmt dann ab. Gute Gussbarkeit (gute Fließfähigkeit, mittelschwerer Schrumpfung).

  • Spezielle Messing: Fügen Sie andere Elemente hinzu, um die Eigenschaften zu verbessern:

    • Führende Messings: Fügen Sie PB hinzu (z. B. C83600, C84400, C85700). Verbesserung der Bearbeitbarkeit und Verschleißfestigkeit erheblich, verbessern Sie die Selbstschmutzung. In Ventilen, Rohrbeschlägen, Zahnrädern, Lagern, Schlössern, Taktenteilen weit verbreitet. Die Hauptstütze der Gussmessing. Im Rahmen von Umwelttrends entwickeln sich die Blei-freie freie Machung (Hinzufügen von Bi, SE, TE usw.).

    • Blechbrasse: Fügen Sie SN hinzu (z. B. C87500, C87600). Erhöhen Sie Festigkeit, Härte und Resistenz für Meerwasserkorrosion (Dezincationsbeständigkeit). Wird für Meeresteile, Pumpenkörper verwendet.

    • Aluminium -Messing: Fügen Sie AL hinzu (z. B. C86200, C86300). Erhöhen Sie die Festigkeit, Härte, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit (insbesondere die Erosionskorrosion der Meerwasser). Wird für Hochleistungs Zahnräder, Würmer, Lager und Schiffspropeller verwendet.

    • Manganeshöfe: Fügen Sie Mn hinzu (z. B. C86500, C86700). Hohe Festigkeit, hohe Zähigkeit, exzellente Meerwasser-/Dampfkorrosionsbeständigkeit, gute Dämpfung. Wird für Meeres Propeller, Hochleistungslager, Zahnräder, Pumpenkörper, Ventile verwendet.

    • Silizium -Messing: SI (z. B. C87500, C87800) hinzufügen. Gute Gussbarkeit, mittelschwere Festigkeit, hohe Korrosionsbeständigkeit (insbesondere Wasser mit hoher Geschwindigkeit), leichtes Löschen. Wird für Rohrbeschläge, Pumpengehäuse, Wasserhahnventilkörper verwendet.

    • Eisenhaut: Fügen Sie Fe hinzu (oft mit Mn, al, z. B. C86300, C86500). Körner verfeinern, die Festigkeit und den Verschleißfestigkeit erhöhen.

• Bronzes (ursprünglich Cu-SN-Legierungen, jetzt weitgehend Cu-Legierungen ohne Zn oder mit Zn als Moll):

  • Zinnbronzen: Cu-SN-Binär- oder Multi-Alloys (z. B. C90300, C90500, C90700, C91000, C91300).

    • Eigenschaften: Ausgezeichnete Verschleißresistenz, Korrosionsbeständigkeit (insbesondere Meerwasser, verdünnte Säuren), niedriger Reibungskoeffizient (Anti-Galling), gute Gussbarkeit (gute Flüssigkeit, niedriger Schrumpfung, Segregations-Tendenz). Die Stärke/Härte nimmt mit SN -Gehalt zu, die Duktilität nimmt ab. Historisch wichtigste Casting -Legierung.

    • Anwendungen: Lager, Buchsen, Zahnräder, Würmer, Verschleißhülsen, Ventilteile, Pumpenkörper, Kunstskulpturen, Glocken. Hochtunbronzen (> 10% SN) für Hochleistungsverschleißteile.

  • Aluminiumbronzen: Cu-al Binär- oder Multi-Alloys (oft mit Fe, Ni, Mn, z. B. C95200, C95400, C95500, C95800).

    • Merkmale: Zu den höchsten Kraft- und Härtegusskupferlegierungen; Hervorragende Verschleißresistenz, Korrosionsbeständigkeit (insbesondere Meerwasser, Schwefel/organische Säuren); gute Auswirkung/Müdigkeitsbeständigkeit; Hochtemperaturoxidationswiderstand (bis zu 500 ° C); Spark-resistent. Gussbarkeit akzeptabel (gute Fluidität, aber höherer Schrumpfung, anfällig für Oxidation/Gasabsorption).

    • Anwendungen: Schwerlastgeschäfte, Würmer, Lager, Buchsen, Ventilsitze, Pumpen-Anspker, Schiffstreifer, Bergbaumaschinenteile, korrosionsbeständige Teile chemischer Geräte, Spark-resistente Werkzeuge.

  • Bleibronzen: Cu-PB-Binär- oder Multi-Alloys (oft mit SN, z. B. C93200, C93400, C93500, C93700, C93800, C94300).

    • Merkmale: enthalten große Mengen an unlöslichen Bleipartikeln (5-25%), wodurch eine hervorragende Einbettbarkeit und Konformität (Verschleiß/Anti-Zunehmen), Anti-Galling und Selbstglasur, insbesondere für niedrige Geschwindigkeit, mit hohem Ladungslager geeignet sind. Relativ geringe Stärke/Härte.

    • Anwendungen: Primärmaterial für Gleitlager (Buchsen, Muscheln), in Motoren, schweren Maschinen und Eisenbahnfahrzeugen verwendet.

  • Siliziumbronzen: Cu-Si-Binär- oder Multi-Alloys (oft mit Zn, Mn, Fe, z. B. C87300, C87500, C87800).

    • Merkmale: Gute Stärke, Korrosionsbeständigkeit (insbesondere Meerwasser), Gussbarkeit und Schweißbarkeit; nichtmagnetisch; Spark-resistent. Gute Fließfähigkeit, niedrige Schrumpfung.

    • Anwendungen: Pumpengehäuse, Ventilkörper, Rohrverschlüsse, Schiffsanpassungen, chemische Geräte, Kunstgüsse, explosionssichere Werkzeuge.

  • Beryllium Bronzes: Cu-be-binäre oder mehrfache Alloys (oft mit Ni, CO, z. B. C82000, C82200, C82500).

    • Merkmale: höchste Festigkeitsniveau bei Gusskupferlegierungen (nach der Altern der Lösung); Ausgezeichnete Elastizität, Ermüdungsfestigkeit, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, thermische Leitfähigkeit, nichtmagnetisch; Gute Gussbarkeit (gute Fluidität). Beryllium mit hohen Kosten ist giftig und erfordert strengen Schutz.

    • Anwendungen: Präzisions-elastische Komponenten (Federn, Membran), hohe Teile (Kunststoffform-Einsätze, Spark-resistente Werkzeuge), Luft- und Raumfahrt-/Elektronikkomponenten, Hochleistungsschalterkontakte.

• Cupronickels (Kupfer-Nickel-Legierungen):

  • Einfache Klangkupplungen: Cu-Ni-Binärlegierungen (z. B. C96200, C96400).

    • Eigenschaften: Hervorragende Korrosionsbeständigkeit (insbesondere Meerwasser, organische Säuren, Alkalien); Gute Kraft, Zähigkeit, heiße/kalte Verarbeitbarkeit; attraktive silbrige Farbe; Anti-Biofouling. Akzeptable Gussbarkeit.

    • Anwendungen: Schiffskondensator-Rohrplatten, Meerwasserpumpen-/Ventilteile, korrosionsbeständige Teile, medizinische Geräte, Münzen, dekorative Teile.

  • Komplexe Cupronickels: Fügen Sie Fe, Mn, Cr, Al usw. hinzu (z. B. C70600 - Cuni10Fe1MN, C71500 - Cuni30MN1FE).

    • Eigenschaften: Erhöhen Sie die Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit (z. B. Hochgeschwindigkeits-Meerwassererosion, Stresskorrosion), Wärmebeständigkeit.

    • Anwendungen: Hochleistungsschiff-Kondensatorröhrchen (häufig zusammen), Wärmetauscher, Hochtemperatur-/Hochdruckventile, Offshore-Plattformgeräte.

Iv. Anwendungsbereiche: Der riesige Bereich von Kupferguss

Durch die Nutzung ihrer umfassenden Leistungsvorteile durchdringen Kupferguss alle Aspekte der modernen Gesellschaft:

• Industriegeräte und Maschinenherstellung:

  • Ventile und Rohrbeschläge: Wasserhahnkörper, Gate/Globe/Ball/Schmetterling/Scheckventilkörper, Häuten, Scheiben (häufig führte Messing, Silizium -Messing, Aluminiumbronze).

  • Pumps: Pumpengehäuse, Anspker, Tragenringe für Zentrifugal-/Zahnrad-/Schraubenpumpen (üblicherweise Aluminiumbronze, Blechbronze, Manganmessing).

  • Lager & Buchsen: Einfache Lager (Bleibronze, Zinnbronze, Aluminiumbronze), Schublager, Buchsen (weit verbreitet in verschiedenen mechanischen Übertragungssystemen).

  • Zahnräder & Würmer: Kleine/mittelgroße Zahnräder (Blei-Messing), Hochleistungs-Hochlastgeräte und Würmer (Aluminiumbronze, Manganbronze).

  • Allgemeine Maschinenteile: Ausstattung, Buchsen, Flansche, Steckverbinder, Gehäuse, Verschleißteller.

• Transport:

  • Marine: Propeller (Hochmangan -Aluminiumbronze, Nickel -Aluminium -Bronze), Meerwasserpumpenventile, Kondensatorröhrchenplatten (Cupronickel), Heckrohrlager (Lignum Vitae Cupronickel/Bronze), Rohrleitungsanpassungen, Ausstattungsteile.

  • Automobil: Vergaserteile (traditionell), Kühlerkappen, Ölpumpenteile, Schleuderzylinder, Lagerkäfige, Synchronisationsringe (Spezialmessing, Bronzen).

  • Eisenbahn: Lokomotive/Roll -Lagerlagerschalen (Blei -Bronze), Bremssystemteile, Pantograph -Kontaktstreifen (Kupfer -Legierungspulver -Metallurgie).

  • Luft- und Raumfahrt: Hochleistungslager, Zahnräder, Hydraulikventile, leitende Komponenten (oft Berylliumbronze, spezielle Aluminiumbronzen usw.).

• Konstruktion & Sanitär:

  • Rohrleitungssysteme: Rohrbeschläge, Ellbogen, T-Shirts, Kappen (stark ausgasbleibem Messing, Bleifreiem Messing).

  • Klempnerhardware: Wasserhahnkörper, Griffe, Duschköpfe, Abflusskomponenten (hauptsächlich Gussmessing verwenden, mit Cr, Ni usw. überflüssigem Oberflächengeplockenheit usw.).

  • Architekturdekoration: Türgriffe, Scharniere, Schlösser, Plaques, Kunstgeländer, Dachschmuck (Bronze, Messing).

• Leistung & Elektronik:

  • Leitfähige Komponenten: Schalten Sie Kontakte, Klemmen, Busselbärbonnee (reines Kupfer, Gussguss mit hoher Legierungskupferlegierung).

  • Kühlkörperkomponenten: Kühlkörperbasen, Wärmerohrteile (reines Kupfer, Kupferlegierungen).

  • Elektronische Verpackung: Einige Gehäuse, Basen (spezielle Kupferlegierungen).

  • Motoren und Elektrogeräte: Motorende Schilde, Rotorstangen (reine Cu -Gussteile selten, meistens geschmückt), Gerätegehäuse.

• Kunst & Kultur:

  • Skulptur: Große städtische Skulpturen, Statuen, tierische Figuren (üblicherweise Zinnbronze, Siliziumbronze, Sand oder Investitionsguss).

  • Glocken & Chimes: Kirchenglocken, Carillons, Kunstglocken (hohe Blechbronze).

  • Religiöse und dekorative Objekte: Censer, Kerzen, Trophäen, Plaques, Reliefs (Bronze, Messing).

  • Musikinstrumententeile: Saxophonkörper, Trompetenglocken (Messing), Becken (Spezialbronze).

• Andere Felder:

  • Hardware & Tools: Schraubenschlüssel, Hammerköpfe (einige Kupferlegierungsgüsse), Spark-resistente Werkzeuge (Beryllium Bronze, Aluminiumbronze).

  • Teile tragen: Mining -Maschinen -Liner, Rollen (Aluminiumbronze).

  • Konsumgüter: Schlösser, Reißverschlusszüge, Brillenrahmen (hauptsächlich Zinkwinkel, auch Messing), dekorative Gegenstände.

V. Kupfergussqualitätskontrolle: Mängel und Inspektion

Der Gussprozess ist komplex mit vielen Einflussfaktoren und macht Mängel unvermeidlich. Häufige Mängel und Ursachen:

• Höhlenfehler:

  • Gasporosität: Gas gelöst im Metall (hauptsächlich H₂), das während der Verfestigung ausfällt, oder Gas erzeugt durch Schimmel/Kern, das in Metall eingeschlossen ist, kann nicht entkommen. Erscheint als kugelförmige oder birnenförmige Hohlräume mit glatten Wänden. Verhütung: Gründliche Deoxidation/Entgasung, Verbesserung der Sanddurchlässigkeit, sicherstellen, dass Gating -Lüftungsöffnungen ordnungsgemäß sind und die Gusstemperatur kontrollieren.

  • Schrumpfhöhle/Schrumpfporosität: Gebildet, wenn die Verstärkung der Metallverfestigung nicht ausreichend kompensiert wird. Hohlraum: große konzentrierte Leere; Porosität: fein dispergierte Hohlräume. Verhütung: Rational Riser/Chill -Design für die richtungsbezogene Verfestigung; einen ausreichenden Fütterungsdruck sicherstellen; Kontrolllegierungszusammensetzung (vermeiden Sie einen breiten Gefrierbereich).

  • Schlackeneinschluss (Einschlüsse): Schlacke, Oxide, Sandpartikel, die mit Metall in Hohlheit mitgenommen wurden, oder die Verpackung von Schimmelpilz/Gating -Oberflächen. Unregelmäßige Hohlräume, die Schlacke enthalten. Verhütung: Gründliches Deslagging während des Schmelzens; Schlackenfangen während des Gießens (Kelle Lippe, Filter); Halten Sie das Gating -System sauber.

• Oberflächenfehler:

  • Metalldurchdringung (Einbrennen): Metall durchdringt Sandporen oder reagiert chemisch mit Sand, wodurch der Sand fest an Gussoberfläche haften. Mechanische Penetration (physikalische), chemische Penetration (bildende Verbindungen mit niedrigem M.P.). Verhütung: Verwenden Sie feineren Sand, feuerfeste Beschichtungen; Steuergusstemperatur; Die Sandeigenschaften (Verdichtung, Refraktivität) optimieren.

  • Schorf/Schnalle: Schimmelpilzschnallen/Risse unter Wärme, Metall eindringt Metall-Sand-Klumpen. Verhütung: Erhöhen Sie die heiße Festigkeit von Sand (z. B. fügen Sie Ton hinzu, Bentonit); Vermeiden Sie übermäßiges Trocknen von Oberflächen; niedrigere Gießentemperatur.

  • Kalt geschaltet/falsch: Metallströme verschmelzen nicht vollständig (kalt geschlossen) oder füllen keine Hohlräume (MISRun). Häufig in dünnen Abschnitten, Bereiche weit vom Tor entfernt. Erscheint als Nähte oder fehlende Filets. Verhütung: Erhöhen Sie die Gießtemperatur/Geschwindigkeit; Verbesserung der Fluidität (Legierung, Überhitzung); Erhöhen Sie die Ingate -Fläche; Verbesserung der Entlüftung.

• Form & Dimension Defekte:

  • Verzerrung (Verzerrung): Gießen Sie sich während der Verfestigung/Kühlung durch zurückhaltende Schrumpfung (Schimmel, Kern, Teilgeometrie) oder ungleichmäßiger Belastung. Verhütung: Das Design optimieren (gleichmäßige Wände, Versteifungen); Schimmel/Kernkollapsibilität verbessern; Verwenden Sie Verstöße; Kontrolle der Knockout -Zeit; Stresslinderung.

  • Schimmelpilzverschiebung/Kernverschiebung: Fehlausrichtung von Cope/Luftwiderstand oder Kernen während der Schimmelpilzanordnung, die eine Dimensions-/Formabweichung verursacht. Verhütung: Verbesserung der Genauigkeit der Muster/Kernbox; Schimmel/Kern -Lookating (Dübelstifte) verstärken; Gewährleisten Sie genaue Formteile/Baugruppen.

• Crack-Typ-Defekte:

  • Heiße Träne: Intergranulare Risse, die bei hoher Temperatur während der endgültigen Verfestigung oder kurz danach aufgrund eines zurückgehaltenen Schrumpfs (Schimmel, Kern, Teildesign) auftreten. Rissflächen oxidiert. Verhütung: Schimmel/Kernkollapsibilität verbessern; Das Design optimieren (heiße Spots, scharfe Ecken vermeiden); niedrigere Gusstemperatur; Kontrolle schädliche Elemente (z. B. s).

  • Kaltes Riss: Überträgliche Risse, die beim Gießen auf Kühlkühlung auf niedrigere Temperatur (elastischer Zustand) auftreten, aufgrund von Gussspannungen (Wärme, Transformation, mechanische Zurückhaltung) überschritten die Materialstärke. Risse gerade, Oberflächen sauber. Verhütung: Das Design optimieren, um die Spannungskonzentration zu verringern. Verbesserung der Zusammenfassung; Kontrollkühlrate (z. B. langsames Cool); Stresslinderung.

Qualitätsinspektionsmethoden:

• Visuelle Inspektion (VT): Die meisten grundlegenden Methoden überprüft Oberflächendefekte, Konturintegrität.

• Dimensionale Inspektion: Überprüft die wichtigsten Abmessungen mithilfe von Messscheiben, Messgeräten und Koordinatenmessmaschine (CMM).

• Flüssige Penetrant -Test (PT): Erkennt oberflächenversteifende Defekte (Risse, Poren, Porosität).

• Magnetpartikel -Test (MT): Nur für ferromagnetische Materialien (einige Cu -Legierungen mit hoher FE) anwendbar. Erkennt Oberflächen-/Nah-Oberflächenfehler.

• Röntgenuntersuchungen (RT-Röntgen-/γ-Ray): Erkennt interne Defekte (Porosität, Schrumpfhöhlen/Porosität, Einschlüsse, Risse), zeigt visuell die Fehlerform/Größe/Position mit Defekte. Gemeinsame Methode.

• Ultraschalltests (UT): Erkennt interne Defekte, misst die Dicke, die empfindlich gegenüber planaren Defekten (Risse). Erfordert qualifizierte Betrieb/Interpretation.

• Druckprüfung: Hydrostatische oder pneumatische Prüfung von druckhaltigen Gussteilen (z. B. Ventile, Pumpenkörper) zur Überprüfung der Leckage.

• Metallographische Analyse: Proben wurden mikroskopisch untersucht, um die Korngröße, Phasenzusammensetzung, Einschlüsse, Defekte Natur zu bewerten, die Wärmebehandlung zu überprüfen.

• Mechanische Eigenschaftstests: Zug, Härte, Impact -Tests zur Überprüfung der Materialeigenschaften entsprechen den Anforderungen.

• Analyse der chemischen Zusammensetzung: Spektrometrie usw., um Legierungszusammensetzung zu überprüfen.