カスタムホイールおよびディスクキャスティング | 砂型鋳造ソリューション

ホイールおよびディスクの鋳物は、自動車のブレーキ システムに広く採用されている回転構造部品の大きなカテゴリーを代表します。, 機械式伝達装置, 鉱山機械および海洋発電アセンブリ.

代表的な製品にはフライホイールなどがあります, ブレーキディスク, ベルトプ​​ーリー, ホイールハブ, ギアディスクとブレーキドラム.

これらすべての部品は、軸対称回転体として同一の構造特性を共有します。: 目立つホットスポットを形成する厚い中央ハブ, ハブとアウターリムの間の移行接続ウェブ, 薄肉の外周エッジ.

肉厚の大幅な違いは、冶金学的に固有の課題をもたらします, ハブ内部に集中した収縮気孔を含む, 端面反り変形, 熱応力亀裂, 薄肉部の冷却傾向, 周方向の硬さのばらつき, スラグ介在物とガス細孔.

プロセス設計の中核となる哲学は、ライザーによる凝固シーケンスの制御にあります。, 必要に応じて方向性凝固または比例凝固を実現する冷却と最適化されたゲート レイアウト.

中・大型ホイールは砂型鋳造が主流の製造ルートとなっている & 柔軟なツーリングにより、小規模および中規模のバッチ生産量のディスク鋳造に対応, 初期投資が少なく、さまざまな形状への高い適応性.

1. ホイールおよびディスクコンポーネントの構造特性と鋳造の課題

ホイールとディスクの鋳物が典型的です 回転構造部品 軸対称の幾何学形状が特徴, 切片の厚さの大きな違い, 凝固中の複雑な熱伝達挙動.

これらの部品は一般に比較的単純な外形をしていますが、, 内部の鋳造品質はジオメトリ間の相互作用に大きく依存します。, 溶融金属の流れ, および固化制御.

ホイールおよびディスク鋳造品の典型的な構造特性

ホイールまたはディスクの鋳造物は、一般に 3 つの機能領域に分けることができます。: ハブ, ディスク/ウェブセクション, そしてアウターリム.

The 中央ハブ 通常、最も厚いセクションであり、シャフトの接続点となります。, ベアリング, ボルト, または伝送システム.

体積が大きく冷却速度が遅いため、, ハブは凝固中に主な熱ホットスポットになります.

この領域の液体金属は周囲の領域よりも長く溶融状態に留まります, 十分な供給が行われない場合、収縮欠陥が発生するリスクが高くなります。.

The ディスクまたはウェブセクション ハブとアウターリムを接続し、軽量構造を維持しながら機械的荷重を伝達する役割を果たします。.

この領域には、段階的または曲線的な厚さの変化が含まれることがよくあります。. 不適切な移行設計または不均一な冷却により残留応力が発生する可能性があります, ねじれ, そして熱いひび割れ.

The アウターリム 通常、断面の厚さが薄く、ハブよりも早く冷却されます。.

この領域を過剰に冷却すると、ハブの送りが完了する前に早期に固化する可能性があります。, 内部多孔性と不均一な機械的特性の原因となる.

これら 3 つの領域間の関係が全体的なキャスティング動作を決定します。:

• ハブは高温のままになる傾向があり、効果的な供給が必要です.
• ディスクは変形を防ぐためにバランスのとれた冷却が必要です.
• リムは早期の凍結を避けるために制御された固化を必要とします.

したがって, 鋳造設計を成功させるには、外側領域から中央の供給ゾーンに向かって制御された温度勾配を達成する必要があります。.

ホイールおよびディスクコンポーネントの鋳造における主な課題

ホイールおよびディスクの鋳造品は、その典型的な構造により複雑な熱挙動を伴います。 厚いハブ, 薄いウェブ, そしてアウターリム.

断面の厚さの差が大きいため、不均一な凝固が発生します。, 摂食困難, そしてストレス集中.

次の表は、鋳造の主要な課題とそれに対応する制御方法をまとめたものです。.

2. 全体的なプロセスのレイアウト & 別れの計画

プロセスレイアウトは、 砂鋳造 ホイールとディスクのコンポーネントは、充填動作を決定する重要な要素です, 凝固シーケンス, 寸法精度, そして最終的なキャスティング品質.

単純な形状の鋳物とは異なり、, ホイールコンポーネントには、断面の厚さに大きな違いがあります。 中央ハブ, ディスク/ウェブ, そしてアウターリム, 鋳造方向と分割方法の選択が特に重要です.

水平分割工程 (最も一般的な解決策)

水平分割はホイールとディスクの鋳造に最も広く使用されている方法です, 特に フライホイール, ブレーキディスク, プーリーホイール, 中小規模のハブ, および一般産業用ディスク.

この配置では, 鋳物は水平に配置されています, パーティング平面は通常、ディスクまたはウェブセクションを通じて選択されます。.

金型は上部コープと下部ドラグに分かれています, 便利なパターンの引き出しが可能, コアのインストール, そして金型の組み立て.

この方法は両方と広く互換性があります。:

• 量産用生砂造型システム;
• 中小規模のバッチ生産向けのレジンボンドサンドプロセス.

水平分割の主な利点は、プロセス レイアウトがシンプルであることです。, 工具への投資が少ない, 優れた生産効率.

コアの配置は比較的簡単です, 中央に穴のあるコンポーネントに適しています, 内部空洞, またはシャフト取り付け構造.

典型的なゲート配置には次のものがあります。:

• 中央上部ゲート, 溶融金属がハブ領域から入り、リムに向かって外側に流れます。;
• 外周サイドゲート, 溶融金属が全周に均一に入り込み、充填安定性が向上します。.

しかし, 水平成形にも一定の制限があります. 鋳物の上面と下面では熱伝達条件が異なるため, 冷却は非対称であることが多い.

これにより、次のような結果が生じる可能性があります:

• 不均一な収縮;
• 端面反り;
• 残留応力;
• 寸法偏差.

加えて, 金型キャビティの上面は、ガスや非金属介在物を捕捉する傾向が高くなります。, 原因となる可能性がある:

• 噴気孔;
• スラグ介在物;
• 表面欠陥.

したがって, 精度が重要なホイール部品用, 水平方向の分割には、通気性の向上などの追加の対策が必要になることがよくあります。, 最適化されたゲート, 制御された冷却.

垂直分割および垂直注入プロセス

垂直分割プロセスでは、ホイールまたはディスク鋳造物を垂直方向に配置します。, コンポーネントの半径方向に沿って金型を分割した状態.

この方法は主に以下の用途に使用されます 高精度ホイールハブ, 頑丈な駆動輪, 鉄道部品, 優れた寸法安定性が要求される大型回転部品など.

横型成形との比較, 垂直鋳造はより対称的な熱環境を提供します.

鋳物の全周でより均一な冷却速度が得られます。, これにより、異なる地域間の温度差が大幅に減少します。.

主なメリットとしては、:

• 真円度と同心度の向上;
• 冷却後の変形の低減;
• よりバランスのとれた微細構造分布;
• 残留応力の低減.

鋳物が垂直に配置されているため、, 溶融金属の流れもより適切に制御できる, 上部セクションと下部セクション間の充填が不均一になるリスクを軽減します。.

しかし, 垂直分割にはより高度な成形能力が必要です. 主な課題としては、:

• より複雑なパターンとコア設計;
• より高度な金型アセンブリ要件;
• 大型金型の取り扱いが難しくなる;
• 昇降装置および位置決め装置に対する要件の増加.

したがって, この方法は一般的に次の分野で適用されます。 レジンサンドの生産環境, 特に大量自動生産ではなく、中量またはカスタマイズされた重鋳物向け.

傾斜注湯工程 (ハイブリッド最適化手法)

傾斜注入は、水平成形の原理に基づいて改良されたプロセスです。.

注ぐ途中, 金型は制御された角度で傾けられます, 通常、周り 10°–25°, 溶融金属がより安定した状態でキャビティに入ることが可能になります。.

この方法は、水平鋳造と垂直鋳造の両方を改善することにより、その利点を組み合わせています。:

• 充填の滑らかさ;
• 凝固方向制御.

傾斜した位置により、金型表面への金属の直接衝撃が軽減され、充填時の乱流が減少します。.

同時に, より好ましい温度勾配を促進します, 溶融金属がハブ領域に向かって供給されるのを助ける.

傾斜注入は特に次の用途に適しています。:

• ダクタイル鉄車輪;
• 大型ディスク鋳物;
• ハブの収縮傾向が激しいコンポーネント.

その主な利点は次のとおりです。:

• 酸化物介在物の形成の減少;
• ハブの送り効率の向上;
• 収縮気孔のリスクが低い;
• 寸法安定性の向上.

しかし, 傾斜注湯では、金型の角度を正確に制御するために追加の装置または固定具が必要です, 標準的な成形ラインよりも特殊な生産に適しています。.

3. 砂型の設計と製造プロセス

砂型の品質は充填挙動を直接決定します, 表面の品質, 寸法精度, ホイールとディスクの鋳造品の内部健全性.

通常、これらのコンポーネントは組み合わされるため、 大径, 厚いハブ, 薄いウェブセクション, および複雑な熱伝達条件, 成形プロセスでは、キャビティの安定性を維持すると同時に、良好な浸透性と崩壊性を維持するのに十分な強度を提供する必要があります。.

中小型ホイール部品の量産用グリーンサンド成形

生砂成形は、中小型のホイールやディスクの鋳物を製造するために最も広く使用されている経済的な方法の 1 つです。, のような:

• ベルトプ​​ーリー;
• 小型フライホイール;
• ブレーキドラム;
• 一般産業用ディスク.

このプロセスでは、珪砂の混合物が使用されます。, ベントナイト粘土, 水, 再利用可能な成形材料を作成するためのカーボン添加剤.

高い生産性と低い製造コストが要求される自動生産ラインに特に適しています。.

生砂の性能はその物理的特性に大きく依存します。. 典型的な制御パラメータには次のものがあります。:

活性ベントナイトと炭素添加剤の割合は慎重に制御する必要があります. ベントナイトは接着強度を提供します, 一方、石炭粉塵または同様の炭素質添加剤は、:

• 金属の貫通力;
• 焼き付き欠陥;
• 表面の粗さ;
• ガス関連の表面欠陥.

生産中, 再生砂の温度も管理する必要がある. 熱い再生砂は水分分布に悪影響を及ぼし、金型の品質を低下させる可能性があります, 表面仕上げが悪く、寸法が不安定になる.

ホイールおよびディスク鋳造用, ハブとウェブセクションの最高点の周囲にガスが蓄積する傾向があるため、通常は追加の通気手段が適用されます。.

典型的な解決策には次のものがあります。:

• パーティング面に沿った環状のベント溝;
• 金型の高い位置にあるガス抜き穴;
• 密閉されたキャビティ領域の上に追加のベントライザー.

しかし, 生砂の造形にも限界がある. 金型の剛性が比較的低く、適度な寸法安定性を持っているため、, 一般的な寸法精度は約です CT9 – CT11 鋳造公差基準による.

加えて, 生砂型の冷却特性は比較的遅く、制御されていないため、厚いハブ部分で収縮欠陥が発生するリスクが高まります。.

したがって, 生砂は一般に、厳格な超音波検査や高い疲労性能を必要とする頑丈なダクタイル鉄ホイールハブには好ましくありません。.

大型・高性能ホイール鋳物用自硬性樹脂砂型成形

大型ホイールハブ用, 頑丈なフライホイール, 鉄道部品, 厳格な非破壊検査が必要な鋳物, 自己硬化性レジンサンドが好ましい成形技術です.

緑の砂とは異なり, レジンサンドは樹脂と硬化剤を化学結合させることで金型の強度を実現します。, 外部の圧縮装置を使用せずに大型で複雑な金型の製造が可能.

代表的な材料としては、:

• 70/140 メッシュ珪砂;
• 熱安定性を向上させるセラムサイト砂;
• フラン樹脂またはアルカリ性フェノール樹脂系.

樹脂の添加率は一般的に約100%以内に制御されます。 1.0%-1.4%, 硬化剤の投与量は次のように調整されます。:

• 周囲温度;
• 湿度;
• 必要な硬化速度;
• 生産サイクル要件.

レジンサンドは、ホイールおよびディスクの鋳造にいくつかの重要な利点をもたらします。:

寸法精度の向上

レジン砂型の高い剛性と安定性により、寸法精度は約100%に達します。 CT8～CT9, 従来の生砂造型に比べて大幅に優れています。.

これは、寸法の偏差が影響を及ぼす可能性がある回転コンポーネントの場合に特に重要です。:

• バランス性能;
• シャフトアライメント;
• 加工代;
• 寿命.

複雑なコアに対する優れた機能

大型ホイールの鋳造には内部空洞が必要になることがよくあります, 取り付け穴, または複雑なハブ構造. レジンサンドを使用すると、:

• 大型コアアセンブリ;
• 薄くて複雑な砂中子;
• 正確な内部通路.

これにより、カスタマイズに非常に適しています, 一体型, そして小ロット生産.

より高い表面品質

より滑らかな金型キャビティ表面により、:

• 砂の付着;
• 表面の粗さ;
• 清掃作業量;
• 加工代.

しかし, レジンサンドにも特定の課題が生じます.

樹脂バインダーは注入時に多くのガスを発生するため, 不適切なプロセス制御により、次のような問題が発生する可能性があります。:

• 地下噴気孔;
• ガス気孔率;
• 炭素関連の欠陥.

加えて, レジン砂型は生砂に比べて剛性が高く、崩壊しにくい. 厚肉鋳物用, 収縮が制限されると、次のようなリスクが高まる可能性があります。:

• 熱応力;
• ホットクラッキング;
• 残留応力集中.

したがって, レジンサンドのプロセスでは、金型の強度を慎重に調整する必要があります, ライザーデザイン, および冷却制御.

モールドコーティング技術

金型コーティングは表面品質の向上と鋳造欠陥の防止に重要な役割を果たします。, 特に大きな高温セクションと複雑な移行部を備えたホイールおよびディスクコンポーネントに最適.

コーティングの主な目的は、溶融金属と砂型の間に保護バリアを作成することです。, 削減:

• 砂の浸透;
• 金型反応;
• 焼き付き欠陥;
• 表面の粗さ.

材料が異なれば、異なるコーティングシステムが必要になります.

のために ねずみ鋳鉄ホイール鋳物, グラファイトは次のような効果をもたらすため、グラファイトベースのコーティングが一般的に適用されます。:

• 良好な熱安定性;
• 金属の侵入を軽減;
• 表面仕上げの向上.

のために ダクタイル鋳鉄および厚肉鋳物, アルコールベースのジルコン粉末コーティングは、次の理由から一般に好まれます。:

• 高耐火性;
• 溶鉄侵食に対する優れた耐性;
• 熱ホットスポットでの強力な保護.

典型的な手順には次のものがあります。:

1. キャビティ表面全体を覆う最初のコーティング塗布;
2. 完全に乾燥させて水分を取り除きます;
3. 保護を向上させるための2回目のコーティング塗布;
4. 金型組立前の最終検査.

乾燥が不十分な場合、注入中に追加のガスが発生する可能性があります。, 一方、コーティングが厚すぎると浸透性が低下し、鋳造品質に影響を与える可能性があります。.

ホイールおよびディスク砂型用の通気システム設計

ホイールとディスクの回転幾何学形状により自然にガス蓄積ゾーンが形成されるため、ガス管理はホイールとディスクの鋳造にとって重要な側面です。.

適切に設計された通気システムには通常、次のものが含まれます。:

効果的な通気設計はバランスを維持する必要があります: 不十分な通気はガス欠陥を引き起こす, 一方、過度の通気は金型を弱めたり、金属侵入のリスクを高めたりする可能性があります。.

4. ホイールおよびディスク鋳造用のゲート システム設計

ゲートシステムは内部品質を決定する上で決定的な役割を果たします, 寸法安定性, ホイールとディスクの鋳造品の機械的性能.

典型的な回転ジオメトリのため、巨大なハブが付いています。, 比較的薄いウェブセクション, 外側のリムが薄い - 乱流を避けるために充填プロセスを慎重に制御する必要がある, 酸化物同伴, コールドシャット, 不完全な充填, 不均一な温度分布.

セントラルトップゲートシステム: シンプルなレイアウトと強力な方向性凝固能力

中央トップ ゲート システムは、フライホイールと比較的単純なディスク状鋳物に対する従来のソリューションの 1 つです。.

このデザインでは, 溶融金属はセンターハブ領域から入り、ウェブセクションを通ってリムに向かって半径方向外側に流れます.

この配置により、充填および固化中に中央のハブが外側のリムよりも高温のままになるため、自然な温度勾配が得られます。.

適切に設計されたライザーと組み合わせると, このシステムは、薄い外側セクションからハブに向かって方向性凝固を促進できます。, 中央のホットスポットへの給電を可能にする.

しかし, 中央の給紙位置もいくつかの潜在的な問題を引き起こします.

ハブ領域が高温の溶融金属に継続的にさらされると、ハブの熱集中が増加します。, これにより、ホットスポットが拡大し、引け巣や微細孔のリスクが高まる可能性があります。.

加えて, 中心での金属流の直接衝撃により、初期充填段階で乱流が発生する可能性があります, 酸化膜形成やスラグ巻き込みの可能性が高まる.

パフォーマンス向上のために, 現代のデザインでは、注ぎ皿にセラミックフォームフィルターが組み込まれていることがよくあります。, 中心から複数の放射状インゲートを拡張します, 流れの方向を調整して、薄いウェブ領域への金属の直接衝撃を防ぎます。. これらの変更により、乱流が軽減され、内部の清浄度が向上します。.

環状スリットサイドゲートシステム: ブレーキディスクや精密回転部品に最適なソリューション

ブレーキディスク用, ブレーキドラム, 優れた寸法精度と動的バランスを必要とするその他のコンポーネント, 環状スリットサイドゲートは、最も効果的なソリューションの 1 つとして広く考えられています。.

この構成では, 円形のランナーがハブ領域の周囲に配置されています, 複数の狭い入口が円周に沿って均等に分布している.

溶融金属は複数の方向から同時に金型キャビティに流入します, バランスの取れた充填パターンを生成する.

このシステムの主な利点は、全周にわたって均一な温度分布を実現できることです。.

溶融金属はほぼ同時に鋳物の異なる領域に到達するため、, 温度勾配が最小限に抑えられる, 残留応力の低減, ねじれ, 真円度偏差と.

比較的穏やかな充填動作により、上から直接注ぐ場合と比べて乱流も軽減されます。. 乱流が少ないということは酸化が少ないことを意味します, 閉じ込められた介在物が少ない, 表面品質の向上.

これにより、この設計は、加工代が限られ、寸法安定性が重要となるブレーキ部品に特に適しています。.

環状ゲート システムは、ハブ間のより均一な凝固もサポートします。, ウェブ, そしてアウターリム.

正しく配置されたライザーとチルと組み合わせると, 肉厚のばらつきが大きい領域の収縮欠陥を効果的に制御できます。.

ボトムゲートシステム: 耐久性の高いホイールハブ用の高品質充填材

大きくて重いホイールハブ用, 駆動輪, および高負荷の産業用コンポーネント, 可能な限り最高の充填品質を達成するために、ボトムゲートが選択されることがよくあります。.

ボトムゲートシステムの場合, 溶融金属は金型キャビティの下部領域から入り、徐々に上向きに上昇します.

充填中、金属表面は比較的安定した状態を保ちます, 飛沫を大幅に軽減, 空気のエントレインメント, そして二次酸化.

この方法の主な利点は、優れたフロー制御です。. 溶けた金属は垂直に落ちるのではなくスムーズに上昇するため、, 乱流と砂の侵食のリスクが大幅に軽減されます.

これは、少量の酸化物介在物や砂粒子でも疲労性能に重大な影響を与える可能性がある大型鋳物にとって特に重要です。.

しかし, 底部充填にも限界がある. 鋳物の上部は最後に充填されるため、, 完全な摂食が行われる前に体温が低下する可能性があります.

したがって, ボトムゲートは効率的なライザーシステムと慎重に組み合わせる必要があります, 絶縁スリーブ, 適切な供給圧力を維持し、厚いハブ部分の収縮を補償するための外部冷却.

効率的なゲート システムのための一般的な設計ガイドライン

特定のゲート構成に関係なく, ホイールとディスクの鋳造設計時には、いくつかの基本原則に従う必要があります。.

乱流を減らし、スラグの分離を改善するため、一般にクローズドまたは半クローズドのゲート システムが推奨されます。.

スプルー間の典型的な断面関係, ランナー, そしてingateはおよそ:

スプルー : ランナー : どうですか = 1 : 1.2 : 0.8–1

この比率は、過度の乱流を避けながら安定した金属速度を維持するのに役立ちます。.

スラグ収集ゾーンを形成するには、水平ランナーを最後の入口を超えて延長する必要があります。, 不純物を鋳造キャビティから遠ざけることができます。.

溶融物の清浄度をさらに向上させるために、セラミックフォームフィルターがランナーシステムに頻繁に取り付けられます。.

インゲートの形状も重要. 扇形, スリット, 接線ゲートは、溶融金属を徐々に分配し、金型表面への直接的な衝撃を軽減するため、ホイールやディスクの鋳造によく使用されます。.

最終的に, 最も効果的なゲート設計は、次のことを達成するものです。 スムーズな充填, 制御された熱流, 薄片から供給源に向かって進行的に凝固します.

ゲート間の関係を最適化することで、, ライザー, 寒気, および鋳造ジオメトリ, メーカーは収縮気孔を大幅に減らすことができます, インクルージョン, 変形, ホイールとディスクの鋳造におけるその他の一般的な欠陥.

5. 供給システムの設計: ライザーとチル

供給システムは、ホイールとディスクの鋳造品の内部品質を決定する重要な要素です。.

典型的な構造である大きなハブにより、, 薄いウェブ, およびアウターリム - これらのコンポーネントには断面の厚さに大きな違いがあります.

凝固中, 厚いハブ領域はより長く液体のままであり、体積収縮が大きくなります。, ひけ巣や微小気孔が非常に発生しやすい.

ホイールおよびディスク鋳造用のライザー設計

ハブ領域は鋳物内で最大の熱質量を表すため、通常、主な供給ターゲットとなります。.

ライザーは通常、ハブの上または近くに配置され、凝固の最終段階で液体金属を提供します。.

のために ねずみ鋳鉄ホイール鋳物 (EN-GJL-250, EN-GJL-300), 方向性凝固が一般的に適用されます.

円筒形または楕円形のライザーがハブのホットスポットに配置されます, ライザーの固化が鋳物よりも遅くなるように、その係数は供給ゾーンよりも高く設計されています。.

のために ダクタイル鋳鉄ホイール鋳物 (EN-GJS-450-10, EN-GJS-600-3), 共晶凝固中のグラファイトの膨張により、部分的な自己供給機能が提供されます.

したがって, 過度のライザーボリュームが回避される. 最新の設計では通常、内部の健全性を維持しながら鋳造歩留まりを向上させるために、小型の断熱ライザーとチルを組み合わせています。.

肉厚の重量物ホイールハブ用, 断熱ライザースリーブまたは発熱ライザーは、供給時間を延長し、収縮欠陥を減らすためによく使用されます。.

冷却の適用と凝固の制御

冷却は局所冷却を促進し、凝固パターンを制御するために使用されます。.

選択した領域の熱抽出を増やすことにより, 冷却によりホットスポットのサイズが縮小し、ライザーに向かう方向の凝固が促進されます。.

ホイールおよびディスク鋳造用, 悪寒は主に周囲に配置されます:

• 熱集中が発生するハブ側壁.
• ハブからウェブへの移行領域.
• 収縮リスクが高い局所的な厚いセクション.

しかし, チルの配置は慎重に最適化する必要があります. 薄いリム部分での過度の冷却は早期固化を引き起こす可能性があります, ミスランを引き起こす, コールドシャット, または硬さが不均一.

したがって, 特定の微細構造制御が必要でない限り、薄い部分では一般的に冷却は避けられます。.

最も効果的な供給設計は通常、次の組み合わせです。 断熱ライザーと適切に配置されたチル, 冷却が熱流を制御し、ライザーが最終的な収縮補償を提供します。.

一般的な摂食障害と解決策

不適切な供給設計は、いくつかの典型的な鋳造欠陥を引き起こす可能性があります:

6. 溶融, ダクタイル鋳鉄ホイール鋳造品の球状化および接種プロセス

ダクタイル鋳鉄は優れた強度の組み合わせを提供するため、頑丈なホイールやディスクの鋳造に広く使用されています。, タフネス, 疲労抵抗, そして摩耗性能.

ねずみ鋳鉄との比較, ダクタイル鋳鉄には球状黒鉛塊が含まれています, 応力集中を大幅に軽減し、機械的特性を向上させます。.

しかし, 安定したダクタイル鋳鉄の品質を実現するには、精密な溶解制御が必要です, マグネシウム処理, および接種プロセス.

溶解プロセスと化学物質の管理

溶解プロセスはダクタイル鋳鉄の品質の基礎を確立します.

電気誘導炉は、温度と化学組成を正確に制御できるため、一般的に使用されます。.

ホイール鋳造用の典型的なダクタイル鋳鉄グレードには次のものがあります。:

• EN-GJS-450-10
• EN-GJS-600-3

典型的な化学組成範囲は次のとおりです。:

一般的な温度制御:

• タッピング温度: 1500–1550℃
• 注ぐ温度: 1360–1420℃

硫黄とリンの厳密な管理が不可欠です。過剰なレベルは結節性と機械的性能を低下させるためです。.

マグネシウムの結節化処理

マグネシウム処理は、グラファイトをフレークから球状の塊に変える重要なステップです. 最も一般的な方法は、溶鉄にマグネシウムとフェロシリコンの合金を添加する方法です。.

治療中, マグネシウムは硫黄および酸素と反応します, 強い反応を引き起こす.

処理温度の適切な制御, 合金の追加, 安定した球状黒鉛を得るにはマグネシウムの回収が必要です.

結節形成が不十分な場合、次のような結果が生じる可能性があります。:

• バーミキュラグラファイト形成.
• 引張強さと伸びの低下.
• 耐疲労性が低い.

高品質のダクタイル鋳鉄構造には次の条件が必要です。:

• グラファイトの球状性が高い.
• 均一なグラファイト分布.
• 制御された結節サイズ.
• 性能要件に応じた適切なフェライト/パーライト母材.

接種と黒鉛精製

接種によりグラファイトの核生成が改善され、最終的な微細構造が安定します。. 通常は2段階で行われます: タッピング中の初回接種と注湯中の二次接種.

カルシウムを含むフェロシリコンベースの接種剤, バリウム, またはジルコニウムが一般的に使用されます.

効果的な予防接種が役立ちます:

• グラファイトノジュールの数を増やす.
• 炭化物の形成を減らす.
• 機械的特性の向上.
• 均一な硬度分布を実現.

大型ホイール鋳物用, 砂型内でゆっくりと冷却するとグラファイトが粗大化し、強度が低下する可能性があるため、接種は特に重要です。.

7. シェイクアウト, 冷却・熱処理工程

シェイクアウト, 冷却, 熱処理段階は寸法精度を維持する上で重要な役割を果たします。, 機械的特性, ホイールとディスクの鋳造品の長期使用の信頼性.

鋳造工程は凝固して完了ですが、, 冷却中の不適切な取り扱いや金型からの早期の取り外しにより、残留応力が発生する可能性があります, ねじれ, そしてひび割れさえも, 特に直径の大きなコンポーネントでは, 不均一な壁の厚さ, 厳しいバランス要件.

シェイクアウトと保持時間の制御

注いで固まった後, 鋳物はシェイクアウト前に十分な期間砂型内に留まらなければなりません.

砂型は断熱効果があり、鋳物を徐々に冷却します。, 厚い部分と薄い部分の間の温度勾配を減らす.

時期尚早のシェイクアウトにより、この熱保護が解除されるのが早すぎます, 不均一な冷却を引き起こし、次のようなリスクが高まります。:

• 残留熱応力によるハブの変形.
• ウェブの歪みと平坦性の低下.
• 高応力領域の表面亀裂.

必要な保持時間は主に鋳物のサイズによって異なります, 壁の厚さ, 材質の種類, と金型の特性.

通常の保持時間は次のとおりです。:

大型ダクタイル鉄ホイール用, ゆっくりと冷却することで熱勾配が減少し、寸法安定性が向上するため、金型内で長時間冷却することが多くの場合好まれます。.

シェイクアウト後, 鋳物は慎重に扱う必要があります. 大きなホイールやディスクの鋳物を積み重ねたり、不均等な支持の下に置いたりしないでください。, 金属がまだ高温にある間、自重により永久的な曲げ変形が発生する可能性があるため.

シェイクアウト後の制御された冷却

型から取り出した後, ホイールとディスクの鋳物は、制御された条件下で冷却を続ける必要があります。.

迅速な冷却, 特に大断面ダクタイル鋳鉄部品の場合, ハブとリム領域の間に過度の熱応力が発生する可能性があります.

適切な冷却方法には次のようなものがあります。:

• 水や強い気流による強制冷却を避ける.
• 制御された環境で鋳物を自然冷却させる.
• 鋳物を均等に支えて重力による歪みを防ぎます。.

ダクタイル鉄ホイール用, 制御された冷却は最終的な微細構造にも影響を与えます.

ゆっくりと冷却することでグラファイトの成長が促進され、望ましくない炭化物の形成が減少します。, 一方、過度の冷却速度は硬度を高め、靭性を低下させる可能性があります.

応力除去熱処理

冷却中に各セクションが異なる速度で収縮するため、鋳造中に残留応力が発生します。.

太いハブ, 薄いウェブ, とアウターリムは異なる熱収縮挙動を経験します, 目に見える欠陥が存在しない場合でも内部応力が発生する.

高精度ホイール部品用, 特にブレーキディスク, 駆動輪, そして大きなハブ, 歪取り焼鈍は通常、機械加工の前に実行されます。.

典型的なストレス軽減プロセスには以下が含まれます。:

• 加熱温度: 500–550℃
• 開催時間: 鋳物の厚さと重量によって決まります
• 炉の冷却を制御して新たな熱応力を最小限に抑える

この処理により残留応力が軽減され、加工安定性が向上します。. ストレス解消がなければ, 材料の除去により内部応力が解放されるため、鋳物は荒加工または仕上げ加工中に変形する可能性があります。.

8. 結論

ホイールとディスクのコンポーネントの砂型鋳造は、金型設計間の慎重な調整が必要な高度に専門化されたプロセスです。, ゲート技術, 給餌戦略, 冶金, および冷却制御.

高品質のホイール鋳物を製造するための鍵は、単に完全な充填を達成することではありません, ただし、熱プロセスと流体の流れプロセス全体を制御する:

• 正しい鋳造方向の選択;
• 安定したクリーンな充填システムの設計;
• ハブのサーマルホットスポットの管理;
• 効果的なライザーとチルを適用する;
• ダクタイル鋳鉄冶金の制御;
• シミュレーションベースの最適化の使用.

適切に設計された砂型鋳造プロセスによる, メーカーは、優れた機械的特性を備えた大型で複雑なホイールやディスクの鋳造品を製造できます。, 寸法精度, 要求の厳しい産業用途向けの長期にわたるサービス信頼性.

LangHe – 中国のホイールおよびディスク鋳造の専門カスタムメーカー

ラング彼はプロフェッショナルです カスタムホイールとディスク鋳造を専門とする中国のメーカー, 産業用回転部品向けの高品質の鋳造ソリューションを提供, フライホイールを含む, ブレーキディスク, ホイールハブ, プーリー, ギアディスク, ブレーキドラム, および大型機械部品.

砂型鋳造およびレジン砂型鋳造技術の豊富な経験, LangHe は、初期の鋳造設計およびプロセスの最適化から生産までお客様をサポ​​ートします。, 機械加工, 検査, そして最終納品.

LangHe は、幅広い材質のホイールとディスクの鋳造品を製造しています, 含む ねずみ鋳鉄, 延性鉄, 炭素鋼, 合金鋼, とステンレス鋼, 自動車の要件を満たす, 産業用具, エネルギー, 交通機関, および重機用途.

徹底した品質管理により, 高度な製造能力, カスタマイズされたエンジニアリングサポート, LangHe は耐久性を実現します, 費用対効果, 世界中の顧客向けのアプリケーション固有の鋳造ソリューション.

信頼される者として 中国のカスタムホイールおよびディスク鋳造メーカー, LangHe は、世界中のお客様がより高い製品の信頼性を達成できるよう支援することに尽力しています。, 最適化されたキャスティングパフォーマンス, 専門的な鋳造の専門知識と継続的なプロセス革新により製造コストを削減.

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