Qual è il processo di produzione dell'albero del braccio in acciaio fuso?

1. Preparazione del materiale
Il primo passo nella produzione Asta del braccio in acciaio fuso è selezionare l'acciaio giusto. La scelta dell'acciaio è fondamentale per la prestazione della fusione finale. Solitamente vengono utilizzati acciai al carbonio, acciai legati o acciai speciali che presentano ottime proprietà meccaniche e resistenza alla corrosione. L'acciaio al carbonio ha elevata resistenza e durezza, adatto per la produzione di parti che devono resistere a carichi elevati; l'acciaio legato migliora ulteriormente la resistenza all'usura, alla corrosione e la tenacità del materiale aggiungendo altri elementi (come cromo, nichel e molibdeno). La selezione dei materiali non si basa solo sul costo, ma anche sulle condizioni di utilizzo del prodotto, sulle proprietà meccaniche richieste e sui requisiti ambientali.
Dopo che il materiale è stato preparato, solitamente viene fuso. La fusione è un processo molto critico. L'acciaio deve essere riscaldato fino al punto di fusione (solitamente tra 1370°C e 1530°C) fino a quando non è completamente fuso. Per garantire che le prestazioni dell'acciaio siano ottimali, la composizione chimica deve essere modificata durante il processo di fusione. Aggiungendo elementi di lega specifici, è possibile migliorare la durabilità, la resistenza alla corrosione e la resistenza alle alte temperature dell'acciaio. Questi pretrattamenti influiscono direttamente sulla qualità del prodotto finale e garantiscono che il successivo processo di fusione possa procedere senza intoppi.

2. Progettazione e produzione di stampi
La progettazione dello stampo è una fase molto critica nella produzione di alberi del braccio in acciaio fuso. La qualità e il design dello stampo determinano direttamente la forma finale e le prestazioni della fusione. Gli stampi sono generalmente suddivisi in stampi in sabbia usa e getta e stampi in metallo riutilizzabili. La fusione in sabbia viene solitamente utilizzata per realizzare getti con forme complesse o di grandi dimensioni, mentre la fusione in stampi metallici è adatta per produrre parti relativamente semplici con requisiti di elevata precisione.
Quando si progetta lo stampo, è necessario considerare fattori quali la velocità di ritiro, la velocità di raffreddamento e la fluidità del materiale della fusione per garantire che la fusione non presenti difetti come crepe e pori durante il processo di raffreddamento. Allo stesso tempo, la progettazione dimensionale dello stampo dovrebbe tenere pienamente conto della variazione di volume dell'acciaio durante il raffreddamento per evitare stress inutili. Di solito, i progettisti utilizzano software di progettazione assistita da computer (CAD) per progettare accuratamente lo stampo e prevedere potenziali problemi simulando il processo di fusione. Alla fine, lo stampo prodotto non deve solo soddisfare i requisiti dimensionali, ma anche avere sufficiente robustezza e resistenza alle alte temperature per far fronte al processo di infusione dell'acciaio fuso.

3. Fusione e colata

La fusione è una fase critica nel processo di produzione dell'albero del braccio in acciaio fuso, che determina la composizione chimica e le proprietà del materiale della fusione finale. In questo processo, l'acciaio viene riscaldato fino allo stato completamente fuso, solitamente a una temperatura compresa tra 1370°C e 1530°C. Durante la fusione, la temperatura e la composizione dell'acciaio devono essere costantemente monitorate per garantire che la qualità dell'acciaio liquido soddisfi i requisiti attesi. Per le fusioni ad alte prestazioni, viene solitamente eseguito un trattamento di raffinazione per rimuovere le impurità nell'acciaio e migliorare la purezza del materiale.

Dopo che l'acciaio è completamente fuso, viene colato nello stampo. Il processo di colata richiede un'attenzione particolare e la velocità, la pressione e la temperatura di colata devono essere rigorosamente controllate per evitare bolle o altri difetti nell'acciaio liquido durante il processo di colata. Le fonderie moderne utilizzano spesso apparecchiature automatizzate per completare questo processo e garantire precisione e coerenza. Dopo la colata, l'acciaio liquido inizia a raffreddarsi e solidificarsi, formando gradualmente la forma della fusione. Questo processo richiede che l'operatore abbia una vasta esperienza per garantire che durante il processo di colata e raffreddamento non si generino pori, crepe o altri difetti di fusione.

4. Raffreddamento e solidificazione
Dopo che l'acciaio liquido è stato iniettato nello stampo, il processo di raffreddamento è l'anello chiave nella formazione della fusione. Durante il processo di raffreddamento, l'acciaio si solidifica gradualmente dallo stato liquido per formare la forma finale dell'albero del braccio in acciaio fuso. La velocità e il metodo di raffreddamento influiscono direttamente sulla struttura interna, sulla dimensione dei grani e sulle proprietà meccaniche del getto. Un raffreddamento troppo rapido può provocare maggiori tensioni all'interno del getto e addirittura provocare fessurazioni; mentre un raffreddamento troppo lento può causare la crescita dei grani e ridurre la tenacità del materiale. Le fonderie solitamente progettano metodi e tempi di raffreddamento adeguati in base alle dimensioni, allo spessore e al materiale dei diversi getti.
Durante il processo di raffreddamento, la fusione si restringerà naturalmente, quindi è necessario tenerne conto durante la progettazione dello stampo. La moderna tecnologia di fusione utilizza la tecnologia di simulazione computerizzata per controllare accuratamente il processo di raffreddamento e garantire che le dimensioni e la forma della fusione soddisfino i requisiti di progettazione. Dopo il raffreddamento, il getto viene tolto dallo stampo. A questo punto, l'albero del braccio in acciaio fuso è stato sostanzialmente formato, ma sulla superficie potrebbero essere ancora presenti sabbia residua, aperture di colata o bave in eccesso, che richiedono un'ulteriore lavorazione.

5. Sformatura e trattamento preliminare
Dopo che l'albero del braccio in acciaio fuso si è raffreddato e solidificato, è necessario sformarlo. La sformatura è il processo di rimozione del pezzo finito dallo stampo, meccanicamente o manualmente. I metodi di sformatura variano a seconda del tipo di stampo. Per la fusione in sabbia, lo stampo viene distrutto durante la sformatura, quindi è necessario un nuovo stampo per ogni fusione. Per la fusione in stampi metallici, lo stampo può essere riutilizzato, ma è comunque necessario garantire che la superficie della fusione non venga danneggiata durante la sformatura.
Dopo la sformatura, la superficie della fusione presenta solitamente un beccuccio per versare, bave metalliche in eccesso e residui di stampo in sabbia. Per ottenere un maggiore grado di precisione e finitura superficiale della fusione, sono necessarie una pulizia e una lavorazione preliminari. I metodi comuni includono l'uso di strumenti meccanici per rimuovere bave e bave o l'uso della sabbiatura per pulire la sabbia superficiale. Lo scopo della lavorazione preliminare è garantire che l'aspetto della fusione soddisfi i requisiti e gettare le basi per la successiva lavorazione e trattamento di precisione.