Η χύτευση του σώματος της βαλβίδας αποτελεί σημαντικό μέρος της διαδικασίας κατασκευής βαλβίδων και η ποιότητα της χύτευσης της βαλβίδας καθορίζει την ποιότητα της βαλβίδας. Τα παρακάτω παρουσιάζουν διάφορες μεθόδους χύτευσης που χρησιμοποιούνται συνήθως στη βιομηχανία βαλβίδων:
Χύτευση με άμμο:
Η χύτευση με άμμο που χρησιμοποιείται συνήθως στη βιομηχανία βαλβίδων μπορεί να χωριστεί σε πράσινη άμμο, ξηρή άμμο, άμμο υδρυάλου και αυτοσκληρυνόμενη άμμο ρητίνης φουρανίου ανάλογα με τα διαφορετικά συνδετικά υλικά.
(1) Η πράσινη άμμος είναι μια διαδικασία χύτευσης που χρησιμοποιεί μπεντονίτη ως συνδετικό υλικό.
Τα χαρακτηριστικά του είναι:Το τελικό καλούπι άμμου δεν χρειάζεται να στεγνώσει ή να σκληρυνθεί, το καλούπι άμμου έχει μια ορισμένη αντοχή σε υγρασία και ο πυρήνας άμμου και το κέλυφος του καλουπιού έχουν καλή απόδοση, καθιστώντας εύκολο τον καθαρισμό και την ανακίνηση των χυτών. Η απόδοση παραγωγής χύτευσης είναι υψηλή, ο κύκλος παραγωγής είναι σύντομος, το κόστος υλικού είναι χαμηλό και είναι βολικό να οργανωθεί η παραγωγή γραμμής συναρμολόγησης.
Τα μειονεκτήματά του είναι:Τα χυτά υλικά είναι επιρρεπή σε ελαττώματα όπως πόροι, εγκλείσματα άμμου και πρόσφυση άμμου, και η ποιότητα των χυτών υλικών, ειδικά η εγγενής τους ποιότητα, δεν είναι ιδανική.
Πίνακας αναλογίας και απόδοσης πράσινης άμμου για χυτά χάλυβα:
(2) Η ξηρή άμμος είναι μια διαδικασία χύτευσης που χρησιμοποιεί άργιλο ως συνδετικό υλικό. Η προσθήκη λίγου μπεντονίτη μπορεί να βελτιώσει την αντοχή του σε υγρή κατάσταση.
Τα χαρακτηριστικά του είναι:Το καλούπι άμμου πρέπει να στεγνώσει, να έχει καλή διαπερατότητα αέρα, να μην είναι επιρρεπές σε ελαττώματα όπως πλύσιμο με άμμο, κόλλημα άμμου και πόρους, και η εγγενής ποιότητα της χύτευσης είναι καλή.
Τα μειονεκτήματά του είναι:απαιτεί εξοπλισμό ξήρανσης άμμου και ο κύκλος παραγωγής είναι μακρύς.
(3) Η άμμος από υδρύαλο είναι μια διαδικασία μοντελοποίησης που χρησιμοποιεί υδρύαλο ως συνδετικό υλικό. Τα χαρακτηριστικά της είναι: η υδρύαλος έχει τη λειτουργία της αυτόματης σκλήρυνσης όταν εκτίθεται σε CO2 και μπορεί να έχει διάφορα πλεονεκτήματα της μεθόδου σκλήρυνσης με αέριο για μοντελοποίηση και κατασκευή πυρήνα, αλλά υπάρχουν μειονεκτήματα όπως η κακή δυνατότητα πτύχωσης του κελύφους του καλουπιού, η δυσκολία καθαρισμού των χυτών με άμμο και ο χαμηλός ρυθμός αναγέννησης και ανακύκλωσης της παλιάς άμμου.
Πίνακας αναλογίας και απόδοσης άμμου σκλήρυνσης CO2 με υδρυάλιο:
(4) Η χύτευση με αυτοσκληρυνόμενη άμμο από ρητίνη φουρανίου είναι μια διαδικασία χύτευσης που χρησιμοποιεί ρητίνη φουρανίου ως συνδετικό υλικό. Η άμμος χύτευσης στερεοποιείται λόγω της χημικής αντίδρασης του συνδετικού υλικού υπό την επίδραση του σκληρυντικού μέσου σε θερμοκρασία δωματίου. Χαρακτηριστικό της είναι ότι το καλούπι άμμου δεν χρειάζεται ξήρανση, γεγονός που μειώνει τον κύκλο παραγωγής και εξοικονομεί ενέργεια. Η άμμος χύτευσης ρητίνης συμπιέζεται εύκολα και έχει καλές ιδιότητες αποσύνθεσης. Η άμμος χύτευσης των χυτών καθαρίζεται εύκολα. Τα χυτά έχουν υψηλή ακρίβεια διαστάσεων και καλό φινίρισμα επιφάνειας, γεγονός που μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ποιότητα των χυτών. Τα μειονεκτήματά της είναι: υψηλές απαιτήσεις ποιότητας για ακατέργαστη άμμο, ελαφρώς έντονη οσμή στο χώρο παραγωγής και υψηλό κόστος ρητίνης.
Αναλογία και διαδικασία ανάμειξης του μείγματος άμμου ρητίνης φουρανίου χωρίς ψήσιμο:
Η διαδικασία ανάμειξης αυτοσκληρυνόμενης άμμου από ρητίνη φουρανίου: Είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε έναν συνεχή αναμικτήρα άμμου για να φτιάξετε αυτοσκληρυνόμενη άμμο ρητίνης. Η ακατέργαστη άμμος, η ρητίνη, το μέσο σκλήρυνσης κ.λπ. προστίθενται διαδοχικά και αναμειγνύονται γρήγορα. Μπορεί να αναμειχθεί και να χρησιμοποιηθεί ανά πάσα στιγμή.
Η σειρά προσθήκης διαφόρων πρώτων υλών κατά την ανάμειξη ρητινώδους άμμου έχει ως εξής:
Ακατέργαστη άμμος + σκληρυντικό μέσο (υδατικό διάλυμα p-τολουολοσουλφονικού οξέος) – (120 ~ 180S) – ρητίνη + σιλάνιο – (60 ~ 90S) – παραγωγή άμμου
(5) Τυπική διαδικασία παραγωγής χύτευσης με άμμο:
Χύτευση ακριβείας:
Τα τελευταία χρόνια, οι κατασκευαστές βαλβίδων δίνουν όλο και μεγαλύτερη προσοχή στην ποιότητα της εμφάνισης και την ακρίβεια των διαστάσεων των χυτών. Επειδή η καλή εμφάνιση είναι η βασική απαίτηση της αγοράς, αποτελεί επίσης το σημείο αναφοράς τοποθέτησης για το πρώτο βήμα της κατεργασίας.
Η χύτευση ακριβείας που χρησιμοποιείται συνήθως στη βιομηχανία βαλβίδων είναι η χύτευση επένδυσης, η οποία παρουσιάζεται συνοπτικά ως εξής:
(1) Δύο μέθοδοι επεξεργασίας χύτευσης διαλύματος:
①Χρησιμοποιώντας υλικό καλουπιού χαμηλής θερμοκρασίας με βάση το κερί (στεατικό οξύ + παραφίνη), έγχυση κεριού χαμηλής πίεσης, κέλυφος υδρόυαλου, αποκήρωση με ζεστό νερό, διαδικασία ατμοσφαιρικής τήξης και έκχυσης, που χρησιμοποιείται κυρίως για χυτά χάλυβα άνθρακα και χάλυβα χαμηλού κράματος με γενικές απαιτήσεις ποιότητας. Η ακρίβεια διαστάσεων των χυτών μπορεί να φτάσει το εθνικό πρότυπο CT7~9.
② Χρησιμοποιώντας υλικό καλουπιού με βάση ρητίνη μέσης θερμοκρασίας, έγχυση κεριού υψηλής πίεσης, κέλυφος καλουπιού κολλοειδούς πυριτίου, αποκήρωση με ατμό, γρήγορη διαδικασία χύτευσης σε ατμόσφαιρα ή τήξη κενού, η ακρίβεια διαστάσεων των χυτών μπορεί να φτάσει τα χυτά ακριβείας CT4-6.
(2) Τυπική ροή διεργασίας χύτευσης επενδύσεων:
(3) Χαρακτηριστικά της χύτευσης επενδύσεων:
① Η χύτευση έχει υψηλή ακρίβεια διαστάσεων, λεία επιφάνεια και καλή ποιότητα εμφάνισης.
② Είναι δυνατή η χύτευση εξαρτημάτων με σύνθετες δομές και σχήματα που είναι δύσκολο να υποστούν επεξεργασία με άλλες διαδικασίες.
③ Τα υλικά χύτευσης δεν περιορίζονται, διάφορα υλικά κραμάτων όπως: ανθρακούχος χάλυβας, ανοξείδωτος χάλυβας, κράμα χάλυβα, κράμα αλουμινίου, κράμα υψηλής θερμοκρασίας και πολύτιμα μέταλλα, ειδικά υλικά κραμάτων που είναι δύσκολο να σφυρηλατηθούν, να συγκολληθούν και να κοπούν.
④ Καλή ευελιξία παραγωγής και ισχυρή προσαρμοστικότητα. Μπορεί να παραχθεί σε μεγάλες ποσότητες και είναι επίσης κατάλληλο για παραγωγή σε ένα τεμάχιο ή σε μικρές παρτίδες.
⑤ Η χύτευση με επένδυση έχει επίσης ορισμένους περιορισμούς, όπως: δυσκίνητη ροή διεργασίας και μακρύ κύκλο παραγωγής. Λόγω των περιορισμένων τεχνικών χύτευσης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν, η ικανότητά της να αντέχει στην πίεση δεν μπορεί να είναι πολύ υψηλή όταν χρησιμοποιείται για τη χύτευση χυτών βαλβίδων λεπτού κελύφους που φέρουν πίεση.
Ανάλυση ελαττωμάτων χύτευσης
Οποιοδήποτε χυτό υλικό θα έχει εσωτερικά ελαττώματα, η ύπαρξη αυτών των ελαττωμάτων θα φέρει μεγάλους κρυφούς κινδύνους για την εσωτερική ποιότητα του χυτού υλικού, και η επισκευή συγκόλλησης για την εξάλειψη αυτών των ελαττωμάτων στη διαδικασία παραγωγής θα φέρει επίσης μεγάλο βάρος στη διαδικασία παραγωγής. Συγκεκριμένα, οι βαλβίδες είναι χυτά με λεπτό κέλυφος που αντέχουν στην πίεση και τη θερμοκρασία, και η συμπαγής δομή των εσωτερικών τους δομών είναι πολύ σημαντική. Επομένως, τα εσωτερικά ελαττώματα των χυτών υλικών καθίστανται ο αποφασιστικός παράγοντας που επηρεάζει την ποιότητα των χυτών υλικών.
Τα εσωτερικά ελαττώματα των χυτών βαλβίδων περιλαμβάνουν κυρίως πόρους, εγκλείσματα σκωρίας, πορώδες συρρίκνωσης και ρωγμές.
(1) Πόροι:Οι πόροι παράγονται από αέριο, η επιφάνεια των πόρων είναι λεία και δημιουργούνται μέσα ή κοντά στην επιφάνεια του χυτού υλικού και τα σχήματά τους είναι ως επί το πλείστον στρογγυλά ή επιμήκη.
Οι κύριες πηγές αερίου που δημιουργούν πόρους είναι:
① Το άζωτο και το υδρογόνο που διαλύονται στο μέταλλο περιέχονται στο μέταλλο κατά τη στερεοποίηση του χυτού υλικού, σχηματίζοντας κλειστά κυκλικά ή οβάλ εσωτερικά τοιχώματα με μεταλλική λάμψη.
②Η υγρασία ή οι πτητικές ουσίες στο υλικό χύτευσης θα μετατραπούν σε αέριο λόγω θέρμανσης, σχηματίζοντας πόρους με σκούρα καφέ εσωτερικά τοιχώματα.
③ Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας έκχυσης του μετάλλου, λόγω της ασταθούς ροής, ο αέρας εμπλέκεται για να σχηματίσει πόρους.
Μέθοδος πρόληψης στοματικών ελαττωμάτων:
① Στην τήξη, οι σκουριασμένες μεταλλικές πρώτες ύλες πρέπει να χρησιμοποιούνται όσο το δυνατόν λιγότερο ή και καθόλου, και τα εργαλεία και οι κουτάλες πρέπει να ψήνονται και να στεγνώνουν.
②Η έκχυση του τηγμένου χάλυβα πρέπει να γίνεται σε υψηλή θερμοκρασία και να χύνεται σε χαμηλή θερμοκρασία, και ο τηγμένος χάλυβας πρέπει να ηρεμείται κατάλληλα για να διευκολύνεται η πλεύση του αερίου.
③ Ο σχεδιασμός της διαδικασίας του ανυψωτήρα έκχυσης θα πρέπει να αυξάνει την κεφαλή πίεσης του τηγμένου χάλυβα για να αποφευχθεί ο εγκλωβισμός αερίου και να δημιουργήσει μια τεχνητή διαδρομή αερίου για λογική εξάτμιση.
④Τα υλικά χύτευσης θα πρέπει να ελέγχουν την περιεκτικότητα σε νερό και τον όγκο αερίου, να αυξάνουν τη διαπερατότητα του αέρα και το καλούπι άμμου και ο πυρήνας άμμου θα πρέπει να ψήνονται και να ξηραίνονται όσο το δυνατόν περισσότερο.
(2) Κοιλότητα συρρίκνωσης (χαλαρή):Πρόκειται για μια συνεκτική ή ασυνεκτική κυκλική ή ακανόνιστη κοιλότητα (κοιλότητα) που εμφανίζεται μέσα στο χυτό (ειδικά στο θερμό σημείο), με τραχιά εσωτερική επιφάνεια και πιο σκούρο χρώμα. Χονδρόκοκκοι κρυστάλλων, κυρίως με τη μορφή δενδριτών, συγκεντρωμένοι σε ένα ή περισσότερα σημεία, επιρρεπείς σε διαρροές κατά τη διάρκεια υδραυλικής δοκιμής.
Ο λόγος για την κοιλότητα συρρίκνωσης (χαλαρότητα):Η συρρίκνωση όγκου συμβαίνει όταν το μέταλλο στερεοποιείται από υγρή σε στερεή κατάσταση. Εάν δεν υπάρχει επαρκής αναπλήρωση λιωμένου χάλυβα σε αυτή τη φάση, αναπόφευκτα θα δημιουργηθεί κοιλότητα συρρίκνωσης. Η κοιλότητα συρρίκνωσης των χυτών χάλυβα προκαλείται βασικά από ακατάλληλο έλεγχο της διαδοχικής διαδικασίας στερεοποίησης. Οι λόγοι μπορεί να περιλαμβάνουν λανθασμένες ρυθμίσεις ανυψωτήρα, πολύ υψηλή θερμοκρασία χύτευσης λιωμένου χάλυβα και μεγάλη συρρίκνωση μετάλλου.
Μέθοδοι για την πρόληψη κοιλοτήτων συρρίκνωσης (χαλαρότητα):① Σχεδιάστε επιστημονικά το σύστημα έκχυσης των χυτών για να επιτύχετε διαδοχική στερεοποίηση του τηγμένου χάλυβα και τα μέρη που στερεοποιούνται πρώτα θα πρέπει να αναπληρώνονται με τηγμένο χάλυβα. ②Σωστά και λογικά ρυθμίστε τον ανυψωτήρα, την υποβοήθηση, τον εσωτερικό και εξωτερικό κρύο σίδηρο για να εξασφαλίσετε διαδοχική στερεοποίηση. ③Όταν χύνεται ο τηγμένος χάλυβας, η έγχυση από την κορυφή από τον ανυψωτήρα είναι ευεργετική για να διασφαλίσει τη θερμοκρασία του τηγμένου χάλυβα και της τροφοδοσίας και να μειώσει την εμφάνιση κοιλοτήτων συρρίκνωσης. ④ Όσον αφορά την ταχύτητα έκχυσης, η έκχυση χαμηλής ταχύτητας είναι πιο ευνοϊκή για διαδοχική στερεοποίηση από την έκχυση υψηλής ταχύτητας. ⑸Η θερμοκρασία έκχυσης δεν πρέπει να είναι πολύ υψηλή. Ο τηγμένος χάλυβας εξάγεται από τον κλίβανο σε υψηλή θερμοκρασία και χύνεται μετά από καταστολή, η οποία είναι ευεργετική για τη μείωση των κοιλοτήτων συρρίκνωσης.
(3) Συμπεριλήψεις άμμου (σκωρία):Οι εγκλείσματα άμμου (σκωρία), κοινώς γνωστές ως φουσκάλες, είναι ασυνεχείς κυκλικές ή ακανόνιστες τρύπες που εμφανίζονται μέσα σε χυτά. Οι τρύπες αναμειγνύονται με άμμο χύτευσης ή σκωρία χάλυβα, ακανόνιστων μεγεθών και συσσωματώνονται σε αυτές. Σε ένα ή περισσότερα σημεία, συχνά περισσότερα στο πάνω μέρος.
Αιτίες συμπερίληψης άμμου (σκωρίας):Η συμπερίληψη σκωρίας προκαλείται από την είσοδο διακριτής σκωρίας χάλυβα στο χυτό μαζί με τον τετηγμένο χάλυβα κατά τη διαδικασία τήξης ή έκχυσης. Η συμπερίληψη άμμου προκαλείται από την ανεπαρκή στεγανότητα της κοιλότητας του καλουπιού κατά τη χύτευση. Όταν ο τετηγμένος χάλυβας χύνεται στην κοιλότητα του καλουπιού, η άμμος χύτευσης παρασύρεται από τον τετηγμένο χάλυβα και εισέρχεται στο εσωτερικό του χυτού. Επιπλέον, η ακατάλληλη λειτουργία κατά το κόψιμο και το κλείσιμο του κουτιού, καθώς και το φαινόμενο της πτώσης άμμου προς τα έξω, είναι επίσης οι λόγοι για την συμπερίληψη άμμου.
Μέθοδοι για την πρόληψη εγκλεισμάτων άμμου (σκωρία):① Όταν ο λιωμένος χάλυβας λιώνει, τα καυσαέρια και η σκωρία πρέπει να απάγονται όσο το δυνατόν πληρέστερα. ② Προσπαθήστε να μην αναποδογυρίσετε τον σάκο έκχυσης λιωμένου χάλυβα, αλλά χρησιμοποιήστε μια σακούλα τσαγιού ή έναν σάκο έκχυσης στο κάτω μέρος για να αποτρέψετε την είσοδο της σκωρίας πάνω από τον λιωμένο χάλυβα στην κοιλότητα χύτευσης μαζί με τον λιωμένο χάλυβα. ③ Κατά την έκχυση λιωμένου χάλυβα, πρέπει να λαμβάνονται μέτρα για να αποτρέπεται η είσοδος σκωρίας στην κοιλότητα του καλουπιού μαζί με τον λιωμένο χάλυβα. ④Για να μειωθεί η πιθανότητα συμπερίληψης άμμου, βεβαιωθείτε ότι το καλούπι άμμου είναι στεγανό κατά τη μοντελοποίηση, προσέξτε να μην χάσετε άμμο κατά το κόψιμο και καθαρίστε την κοιλότητα του καλουπιού πριν κλείσετε το κουτί.
(4) Ρωγμές:Οι περισσότερες ρωγμές στα χυτά είναι θερμές ρωγμές, με ακανόνιστα σχήματα, διεισδυτικές ή μη, συνεχείς ή διαλείπουσες, και το μέταλλο στις ρωγμές είναι σκούρο ή έχει επιφανειακή οξείδωση.
αιτίες για ρωγμές, δηλαδή τάση υψηλής θερμοκρασίας και παραμόρφωση της υγρής μεμβράνης.
Η τάση υψηλής θερμοκρασίας είναι η τάση που σχηματίζεται από τη συρρίκνωση και την παραμόρφωση του τηγμένου χάλυβα σε υψηλές θερμοκρασίες. Όταν η τάση υπερβαίνει το όριο αντοχής ή πλαστικής παραμόρφωσης του μετάλλου σε αυτήν τη θερμοκρασία, θα εμφανιστούν ρωγμές. Η παραμόρφωση της υγρής μεμβράνης είναι ο σχηματισμός μιας υγρής μεμβράνης μεταξύ των κρυσταλλικών κόκκων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας στερεοποίησης και κρυστάλλωσης του τηγμένου χάλυβα. Με την πρόοδο της στερεοποίησης και της κρυστάλλωσης, η υγρή μεμβράνη παραμορφώνεται. Όταν η ποσότητα παραμόρφωσης και η ταχύτητα παραμόρφωσης υπερβαίνουν ένα ορισμένο όριο, δημιουργούνται ρωγμές. Το εύρος θερμοκρασίας των θερμικών ρωγμών είναι περίπου 1200~1450℃.
Παράγοντες που επηρεάζουν τις ρωγμές:
① Τα στοιχεία S και P στον χάλυβα είναι επιβλαβείς παράγοντες για ρωγμές και η ευτηκτική τους δράση με τον σίδηρο μειώνει την αντοχή και την πλαστικότητα του χυτού χάλυβα σε υψηλές θερμοκρασίες, με αποτέλεσμα ρωγμές.
② Η συμπερίληψη και ο διαχωρισμός σκωρίας στον χάλυβα αυξάνουν τη συγκέντρωση τάσης, αυξάνοντας έτσι την τάση για θερμή ρωγμάτωση.
③ Όσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής γραμμικής συρρίκνωσης του τύπου χάλυβα, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση για θερμή ρωγμάτωση.
④ Όσο μεγαλύτερη είναι η θερμική αγωγιμότητα του τύπου χάλυβα, τόσο μεγαλύτερη είναι η επιφανειακή τάση, τόσο καλύτερες είναι οι μηχανικές ιδιότητες υψηλής θερμοκρασίας και τόσο μικρότερη είναι η τάση για θερμή ρωγμάτωση.
⑤ Ο δομικός σχεδιασμός των χυτών είναι κακός στην κατασκευαστική ικανότητα, όπως πολύ μικρές στρογγυλεμένες γωνίες, μεγάλη ανισότητα πάχους τοιχώματος και σοβαρή συγκέντρωση τάσης, που θα προκαλέσουν ρωγμές.
⑥Η συμπύκνωση του καλουπιού άμμου είναι πολύ υψηλή και η χαμηλή απόδοση του πυρήνα εμποδίζει τη συρρίκνωση της χύτευσης και αυξάνει την τάση εμφάνισης ρωγμών.
⑦Άλλοι παράγοντες, όπως η ακατάλληλη διάταξη του ανυψωτήρα, η πολύ γρήγορη ψύξη του χυτού υλικού, η υπερβολική τάση που προκαλείται από την κοπή του ανυψωτήρα και τη θερμική επεξεργασία κ.λπ., θα επηρεάσουν επίσης τη δημιουργία ρωγμών.
Ανάλογα με τις αιτίες και τους παράγοντες που επηρεάζουν τις παραπάνω ρωγμές, μπορούν να ληφθούν αντίστοιχα μέτρα για τη μείωση και την αποφυγή εμφάνισης ελαττωμάτων ρωγμών.
Με βάση την παραπάνω ανάλυση των αιτιών των ελαττωμάτων χύτευσης, τον εντοπισμό των υπαρχόντων προβλημάτων και τη λήψη αντίστοιχων μέτρων βελτίωσης, μπορούμε να βρούμε μια λύση για τα ελαττώματα χύτευσης, η οποία συμβάλλει στη βελτίωση της ποιότητας της χύτευσης.
Ώρα δημοσίευσης: 31 Αυγούστου 2023