Odlitek tělesa ventilu je důležitou součástí výrobního procesu ventilu a kvalita odlitku ventilu určuje kvalitu ventilu. Níže uvádíme několik metod procesu odlévání běžně používaných v průmyslu ventilů:
Lití do písku:
Pískové lití běžně používané v průmyslu ventilů lze rozdělit na zelený písek, suchý písek, písek z vodního skla a samotvrdnoucí písek z furanové pryskyřice podle různých pojiv.
(1) Zelený písek je formovací proces využívající bentonit jako pojivo.
Jeho vlastnosti jsou:hotová písková forma se nemusí sušit ani tvrdit, písková forma má určitou pevnost za mokra a pískové jádro a plášť formy mají dobrou výtěžnost, což usnadňuje čištění a vyklepávání odlitků. Efektivita výroby lisování je vysoká, výrobní cyklus je krátký, materiálové náklady jsou nízké a je vhodné organizovat výrobu montážní linky.
Jeho nevýhody jsou:odlitky jsou náchylné k defektům, jako jsou póry, vměstky písku a adheze písku, a kvalita odlitků, zejména vlastní kvalita, není ideální.
Tabulka proporcí a výkonů zeleného písku pro ocelové odlitky:
(2) Suchý písek je proces formování využívající jíl jako pojivo. Přidání malého množství bentonitu může zlepšit jeho pevnost za mokra.
Jeho vlastnosti jsou:písková forma musí být vysušena, má dobrou propustnost vzduchu, není náchylná k defektům, jako je praní písku, lepení písku a póry, a vlastní kvalita odlitku je dobrá.
Jeho nevýhody jsou:vyžaduje zařízení na sušení písku a výrobní cyklus je dlouhý.
(3) Písek vodního skla je modelovací proces využívající vodní sklo jako pojivo. Jeho vlastnosti jsou: vodní sklo má funkci automatického tvrdnutí při vystavení CO2 a může mít různé výhody plynového kalení pro modelování a výrobu jader, ale existují nedostatky, jako je špatná skládací skořepina formy, obtížné čištění pískem odlitků a nízkou mírou regenerace a recyklace starého písku.
Tabulka proporcí a výkonů vodního skla tvrdnoucího písku CO2:
(4) Samotvrdnoucí lití do písku z furanové pryskyřice je proces odlévání využívající jako pojivo furanovou pryskyřici. Formovací písek tuhne v důsledku chemické reakce pojiva působením tužidla při pokojové teplotě. Jeho charakteristikou je, že pískovou formu není třeba sušit, což zkracuje výrobní cyklus a šetří energii. Pryskyřičný formovací písek se snadno zhutňuje a má dobré dezintegrační vlastnosti. Formovací písek odlitků se snadno čistí. Odlitky mají vysokou rozměrovou přesnost a dobrou povrchovou úpravu, což může výrazně zlepšit kvalitu odlitků. Jeho nevýhody jsou: vysoké požadavky na kvalitu surového písku, mírný štiplavý zápach v místě výroby a vysoká cena pryskyřice.
Poměr a proces míchání směsi nepečlivého písku z furanové pryskyřice:
Proces míchání samotvrdnoucího písku z furanové pryskyřice: K výrobě samotvrdnoucího písku z pryskyřice je nejlepší použít kontinuální míchačku písku. Surový písek, pryskyřice, tužidlo atd. se přidávají postupně a rychle se mísí. Dá se míchat a používat kdykoliv.
Pořadí přidávání různých surovin při míchání pryskyřičného písku je následující:
Surový písek + tužidlo (vodný roztok kyseliny p-toluensulfonové) – (120 ~ 180S) – pryskyřice + silan – (60 ~ 90S) – výroba písku
(5) Typický výrobní proces odlévání do písku:
Přesné lití:
Výrobci armatur v posledních letech věnují stále větší pozornost kvalitě vzhledu a rozměrové přesnosti odlitků. Protože dobrý vzhled je základním požadavkem trhu, je také měřítkem umístění pro první krok obrábění.
Běžně používaným přesným litím v průmyslu ventilů je vytavitelné lití, které je stručně představeno takto:
(1) Dvě procesní metody lití v roztoku:
①Použití nízkoteplotního formovacího materiálu na bázi vosku (kyselina stearová + parafín), nízkotlaké vstřikování vosku, skořápka vodního skla, odpařování horkou vodou, atmosférické tavení a lití, používané hlavně pro odlitky z uhlíkové oceli a nízkolegované oceli s obecnými požadavky na kvalitu , Rozměrová přesnost odlitků může dosáhnout národní normy CT7~9.
② Pomocí středněteplotního materiálu formy na bázi pryskyřice, vysokotlakého vstřikování vosku, skořepiny formy na bázi oxidu křemičitého, parafínování, rychlého odlévání při atmosférickém nebo vakuovém tavení může rozměrová přesnost odlitků dosáhnout přesných odlitků CT4-6.
(2) Typický procesní tok přesného lití:
(3) Charakteristiky vytavitelného lití:
①Odlitek má vysokou rozměrovou přesnost, hladký povrch a dobrou kvalitu vzhledu.
② Je možné odlévat díly se složitými strukturami a tvary, které se obtížně zpracovávají jinými procesy.
③ Materiály na odlévání nejsou omezeny, různé legované materiály jako: uhlíková ocel, nerezová ocel, legovaná ocel, hliníková slitina, vysokoteplotní slitina a drahé kovy, zejména slitinové materiály, které je obtížné kovat, svařovat a řezat.
④ Dobrá výrobní flexibilita a silná přizpůsobivost. Lze jej vyrábět ve velkém množství a je vhodný i pro kusovou nebo malosériovou výrobu.
⑤ Investiční lití má také určitá omezení, jako například: těžkopádný procesní tok a dlouhý výrobní cyklus. Vzhledem k omezeným odlévacím technikám, které lze použít, nemůže být jeho tlaková únosnost příliš vysoká, když se používá k odlévání tlakových odlitků ventilů s tenkou skořepinou.
Analýza vad odlitku
Jakýkoli odlitek bude mít vnitřní vady, existence těchto vad přinese velká skrytá nebezpečí pro vnitřní kvalitu odlitku a velkou zátěž pro výrobní proces přinese i oprava svařováním k odstranění těchto vad ve výrobním procesu. Zejména ventily jsou odlitky s tenkou skořepinou, které odolávají tlaku a teplotě a kompaktnost jejich vnitřních struktur je velmi důležitá. Rozhodujícím faktorem ovlivňujícím kvalitu odlitků se proto stávají vnitřní vady odlitků.
Mezi vnitřní vady odlitků ventilů patří především póry, struskové vměstky, smršťovací pórovitost a trhliny.
(1) Póry:Póry vznikají plynem, povrch pórů je hladký a vznikají uvnitř nebo v blízkosti povrchu odlitku a jejich tvary jsou většinou kulaté nebo podlouhlé.
Hlavní zdroje plynu, které vytvářejí póry, jsou:
① Dusík a vodík rozpuštěné v kovu jsou obsaženy v kovu během tuhnutí odlitku a tvoří uzavřené kruhové nebo oválné vnitřní stěny s kovovým leskem.
②Vlhkost nebo těkavé látky ve formovacím materiálu se vlivem zahřívání změní na plyn a vytvoří póry s tmavě hnědými vnitřními stěnami.
③ Během procesu lití kovu se kvůli nestabilnímu proudění podílí vzduch na tvorbě pórů.
Způsob prevence stomatálního defektu:
① Při tavení by se měly nebo neměly používat zrezivělé kovové suroviny a nástroje a naběračky by se měly péct a sušit.
②Nalévání roztavené oceli by mělo být prováděno při vysoké teplotě a lito při nízké teplotě a roztavená ocel by měla být řádně utlumena, aby se usnadnilo nadnášení plynu.
③ Návrh procesu nalévacího potrubí by měl zvýšit tlakovou výšku roztavené oceli, aby se zabránilo zachycení plynu, a nastavit umělou cestu plynu pro přiměřené odsávání.
④ Formovací materiály by měly řídit obsah vody a objem plynu, zvyšovat propustnost vzduchu a písková forma a pískové jádro by měly být co nejvíce pečené a vysušené.
(2) Smršťovací dutina (volná):Je to soudržná nebo nesoudržná kruhová nebo nepravidelná dutina (dutina), která se vyskytuje uvnitř odlitku (zejména na horkém místě), s hrubým vnitřním povrchem a tmavší barvou. Hrubá krystalová zrna, většinou ve formě dendritů, shromážděná na jednom nebo více místech, náchylná k úniku během hydraulické zkoušky.
Důvod smršťovací dutiny (uvolnění):k objemovému smrštění dochází, když kov tuhne z kapalného do pevného stavu. Není-li v tuto chvíli dostatečné doplnění roztavené oceli, nevyhnutelně dojde ke smršťovací dutině. Smršťovací dutina ocelových odlitků je v podstatě způsobena nesprávným řízením procesu sekvenčního tuhnutí. Důvody mohou zahrnovat nesprávné nastavení stoupačky, příliš vysoká teplota lití roztavené oceli a velké smrštění kovu.
Metody, jak zabránit smršťovacím dutinám (uvolnění):① Vědecky navrhněte systém odlévání odlitků tak, aby bylo dosaženo postupného tuhnutí roztavené oceli, a části, které tuhnou jako první, by měly být doplněny roztavenou ocelí. ②Správně a rozumně nastavit stoupačku, dotaci, vnitřní a vnější studenou žehličku pro zajištění postupného tuhnutí. ③Když se nalévá roztavená ocel, je prospěšné horní vstřikování ze stoupacího potrubí k zajištění teploty roztavené oceli a přívodu a ke snížení výskytu smršťovacích dutin. ④ Pokud jde o rychlost lití, nízkorychlostní lití vede k postupnému tuhnutí než vysokorychlostní lití. ⑸Teplota lití by neměla být příliš vysoká. Roztavená ocel je vyjímána z pece při vysoké teplotě a odlévána po uklidnění, což je výhodné pro snížení smršťovacích dutin.
(3) Pískové vměstky (struska):Pískové vměstky (struska), běžně známé jako puchýře, jsou nesouvislé kruhové nebo nepravidelné otvory, které se objevují uvnitř odlitků. Otvory jsou smíchány s formovacím pískem nebo ocelovou struskou s nepravidelnými rozměry a jsou v nich agregovány. Jedno nebo více míst, často více na horní části.
Příčiny zahrnutí písku (strusky):Inkluze strusky je způsobena diskrétní ocelovou struskou, která vstupuje do odlitku spolu s roztavenou ocelí během procesu tavení nebo lití. Inkluze písku je způsobena nedostatečnou těsností dutiny formy při formování. Když se roztavená ocel nalévá do dutiny formy, formovací písek je vyplavován roztavenou ocelí a vstupuje do vnitřku odlitku. Kromě toho jsou důvody pro zařazení písku také nesprávná obsluha při ořezávání a zavírání boxu a fenomén vypadávání písku.
Metody, jak zabránit vměstkům písku (struska):① Když se roztavená ocel taví, výfuk a struska by měly být co nejdůkladněji odsávány. ② Snažte se nepřevracet sáček na nalévání roztavené oceli, ale použijte sáček na čajovou konvici nebo spodní sáček na nalévání, aby se struska nad roztavenou ocelí nedostala do odlévací dutiny spolu s roztavenou ocelí. ③ Při lití roztavené oceli by měla být přijata opatření, aby se zabránilo vniknutí strusky do dutiny formy s roztavenou ocelí. ④Aby se snížila možnost zahrnutí písku, zajistěte při modelování těsnost pískové formy, dávejte pozor, abyste neztratili písek při ořezávání, a před uzavřením krabice vyfoukejte dutinu formy.
(4) Trhliny:Většina trhlin v odlitcích jsou horké trhliny s nepravidelným tvarem, pronikající nebo nepronikající, souvislé nebo přerušované, a kov v trhlinách je tmavý nebo má povrchovou oxidaci.
důvody pro praskliny, jmenovitě vysokoteplotní namáhání a deformace tekutého filmu.
Vysokoteplotní napětí je napětí vznikající smršťováním a deformací roztavené oceli při vysokých teplotách. Když napětí překročí mez pevnosti nebo plastické deformace kovu při této teplotě, dojde k prasklinám. Deformace tekutého filmu je tvorba tekutého filmu mezi krystalovými zrny během procesu tuhnutí a krystalizace roztavené oceli. S postupem tuhnutí a krystalizace se kapalný film deformuje. Když velikost deformace a rychlost deformace překročí určitou mez, vznikají trhliny. Teplotní rozsah tepelných trhlin je asi 1200 ~ 1450 ℃.
Faktory ovlivňující trhliny:
① Prvky S a P v oceli jsou škodlivými faktory pro vznik trhlin a jejich eutektika se železem snižuje pevnost a plasticitu lité oceli při vysokých teplotách, což vede ke vzniku trhlin.
② Inkluze strusky a segregace v oceli zvyšují koncentraci napětí, čímž zvyšují tendenci k praskání za tepla.
③ Čím větší je koeficient lineárního smrštění typu oceli, tím větší je tendence k praskání za tepla.
④ Čím větší je tepelná vodivost typu oceli, tím větší je povrchové napětí, tím lepší jsou mechanické vlastnosti při vysokých teplotách a tím menší je tendence k praskání za tepla.
⑤ Konstrukční návrh odlitků má špatnou vyrobitelnost, jako jsou příliš malé zaoblené rohy, velká disparita tloušťky stěny a silná koncentrace napětí, která způsobí praskliny.
⑥Kompaktnost pískové formy je příliš vysoká a špatná výtěžnost jádra brání smršťování odlitku a zvyšuje tendenci k prasklinám.
⑦Jiné, jako např. nevhodné uspořádání nálitku, příliš rychlé ochlazování odlitku, nadměrné namáhání způsobené řezáním nálitku a tepelným zpracováním atd. také ovlivní vznik trhlin.
Podle příčin a ovlivňujících faktorů výše uvedených trhlin mohou být přijata odpovídající opatření ke snížení a zamezení výskytu defektů trhlin.
Na základě výše uvedené analýzy příčin vad odlitků, zjištění existujících problémů a přijetí odpovídajících zlepšovacích opatření můžeme nalézt řešení vad odlitků, které vede ke zlepšení kvality odlitků.
Čas odeslání: 31. srpna 2023