Uma análise completa do processo de fabricação de peças de aço fundido de trem: do protótipo ao produto acabado

Introdução
Os trens são a espinha dorsal do transporte ferroviário moderno, e sua segurança e estabilidade afetam diretamente a vida e a propriedade dos passageiros. Como componentes estruturais centrais, peças de aço fundidas para trens possui cargas mecânicas significativas e forças de impacto, necessitando de requisitos de fabricação extremamente rigorosos. As peças de aço fundido devem não apenas possuir excelentes propriedades mecânicas, mas também manter a precisão dimensional e a qualidade da superfície durante o processo de fabricação.

1. Design e fabricação de modelos
Design de peça
O design das peças de trem de aço fundido deve basear -se em uma análise das forças que eles experimentarão durante a operação e o ambiente operacional. Os engenheiros de design utilizam software de simulação avançada, como análise de elementos finitos (FEA), para realizar simulações mecânicas para garantir a solidez e a segurança estruturais. Materiais comumente usados, como aço de alta resistência, devem atender aos padrões nacionais ferroviários e especificações internacionais para composição e desempenho. A fase de projeto também requer consideração das limitações do processo de fundição, como derramamento de direção, distribuição de encolhimento e taxa de resfriamento, para evitar defeitos durante a produção subsequente.

Fabricação de modelos
O modelo é a base do processo de fundição e deve replicar com precisão os desenhos de design. Os materiais tradicionais utilizados incluem madeira, plástico, cera e metal. Os métodos comuns incluem usinagem e impressão 3D, a última das quais se tornou cada vez mais popular nos últimos anos devido à sua alta precisão e capacidade de produzir formas complexas. Após a fabricação de modelos, é necessário tratamento de superfície para garantir um acabamento suave e sem falhas e evitar furos e superfícies ásperas na fundição. As permissões de usinagem também estão incluídas no design do modelo para facilitar a usinagem subsequente.

2. Fazer mofo
Moldes de fundição de areia
Os moldes de areia são o tipo de molde mais usados ​​e são feitos de areia de argila refratária ou areia de resina. A fabricação de mofo envolve a formação, a criação de núcleos e a montagem. Durante a formação, um molde é pressionado na areia para criar uma cavidade. O molde é então removido para criar a cavidade de fundição. O componente principal requer uma caixa principal feita de material refratário para proteger a estrutura interna. Os moldes de areia oferecem excelente permeabilidade ao ar e resistência ao molde, facilitando a descarga de gás e o fluxo de aço fundido.

Moldes de metal
Para peças produzidas em massa que requerem alta precisão, podem ser usados ​​moldes de metal, como moldes de aço. Os moldes de metal oferecem vantagens como alta resistência ao desgaste, vida longa e estabilidade dimensional, mas são mais caros de produzir e são usados ​​principalmente para peças fundidas pequenas e complexas. Os moldes de metal são fabricados usando as máquinas -ferramentas CNC e requerem tratamento térmico para melhorar a dureza e a resistência ao desgaste.

3. derretendo e derramando
Fusão de aço
O processo de fusão é normalmente realizado em um forno de arco elétrico ou forno de indução. A temperatura do forno e a composição química são ajustadas de acordo com a mistura de aço. O conteúdo de elementos como carbono, enxofre e fósforo é estritamente controlado para garantir a força e a tenacidade da fundição. Deoxidizadores e elementos de liga também são adicionados durante o processo de fusão para melhorar a pureza e o desempenho do aço. Após a fundição, a temperatura do aço fundido é medido para garantir que esteja na temperatura do líquido apropriada durante o derramamento.

Processo de vazamento
O derramamento é uma etapa crítica que afeta a qualidade da fundição. O aço fundido flui para a cavidade do molde através do sistema de bloqueio. Um sistema de bloqueio bem projetado garante um fluxo suave de aço fundido, evitando a turbulência e a formação de poros. A velocidade e a temperatura de vazamento devem ser estritamente controladas. Velocidade muito rápida pode levar a inclusões de gás, enquanto uma velocidade muito lenta pode formar facilmente um fechamento frio. Após o derramamento, o aço fundido se solidifica gradualmente dentro do molde. A taxa de resfriamento tem um impacto direto na estrutura de grãos e nas propriedades de fundição.

4. Limpeza de fundição e tratamento térmico
Limpeza
Após a solidificação, a fundição requer esmagamento de molde de areia, remoção de flash e limpeza de superfície. Equipamentos mecânicos, como cortadores e trituradores, são usados ​​para remover o excesso de material para garantir um contorno transparente de fundição. A limpeza também remove areia e escala residuais para melhorar o acabamento da superfície. Defeitos de superfície, como poros e inclusões, são reparados por soldagem.

Tratamento térmico
O tratamento térmico é uma etapa crucial para melhorar as propriedades mecânicas das peças fundidas. O recozimento elimina tensões internas e melhora a uniformidade da microestrutura; A normalização refina o tamanho do grão e aumenta a força; A queima de resfriar rapidamente o aço para formar uma estrutura martensítica dura; E o tempeamento ajusta o equilíbrio entre dureza e resistência. Os parâmetros de tratamento térmico devem ser adaptados com precisão à composição do material e ao uso pretendido para evitar superaquecimento ou sub -resfriamento, o que pode levar à degradação do desempenho.

5. Maixa e inspeção
Usinagem
As peças fundidas tratadas com calor normalmente passam por operações de acabamento, incluindo giro, moagem, perfuração e moagem, para alcançar as dimensões projetadas e as tolerâncias geométricas. A usinagem não apenas garante a precisão da montagem, mas também melhora o acabamento da superfície e melhora o desempenho da peça. Durante a usinagem, a deformação e os danos devem ser evitados, e os equipamentos devem ser usados ​​para prender as peças e controlar as permissões de usinagem.

Inspeção de qualidade
As peças de aço fundido devem passar por testes não destrutivos rigorosos, incluindo o seguinte:
Teste ultrassônico (UT): detecta rachaduras internas, inclusões e outros defeitos.
Teste radiográfico (RT): usa imagens de raios-X para identificar poros e rachaduras internas.
Teste de partículas magnéticas (MT): detecta rachaduras superficiais e subterrâneas. As medições dimensionais e os testes de propriedade mecânica (teste de tração, dureza e impacto) são realizados simultaneamente para garantir que o produto atenda aos requisitos de design e padrão.

6. Inspeção e embalagem acabadas de produto
Inspeção final
Após a usinagem e o teste, é realizada uma inspeção visual abrangente para garantir a ausência de rachaduras, deformação, ferrugem e outros problemas. As dimensões são revisadas para confirmar a precisão da montagem. Os testes funcionais são realizados em peças -chave, como o equilíbrio dinâmico do eixo.

Embalagem e transporte
Os produtos acabados são embalados usando materiais de absorção de choque para evitar danos durante o transporte. Os inibidores da ferrugem são aplicados à superfície para evitar ferrugem. A etiqueta de embalagem indica claramente o modelo de produto, especificações, data de produção e precauções para garantir uma logística e instalação suaves.