Støpingen av ventilhuset er en viktig del av ventilproduksjonsprosessen, og kvaliteten på ventilstøpingen bestemmer ventilens kvalitet. Følgende introduserer flere støpeprosessmetoder som er vanlige i ventilindustrien:
Sandstøping:
Sandstøping som ofte brukes i ventilindustrien kan deles inn i grønn sand, tørr sand, vannglassand og selvherdende furanharpiks-sand i henhold til forskjellige bindemidler.
(1) Grønn sand er en støpeprosess som bruker bentonitt som bindemiddel.
Dens egenskaper er:Den ferdige sandformen trenger ikke å tørkes eller herdes, sandformen har en viss våtstyrke, og sandkjernen og formskallet har god avkastning, noe som gjør det enkelt å rengjøre og riste ut støpegodset. Støpeproduksjonseffektiviteten er høy, produksjonssyklusen er kort, materialkostnadene er lave, og det er praktisk å organisere samlebåndsproduksjon.
Ulempene er:Støpegods er utsatt for defekter som porer, sandinneslutninger og sandheft, og kvaliteten på støpegods, spesielt den iboende kvaliteten, er ikke ideell.
Andel og ytelsestabell for grønn sand for stålstøpegods:
(2) Tørrsand er en støpeprosess som bruker leire som bindemiddel. Tilsetning av litt bentonitt kan forbedre våtstyrken.
Dens egenskaper er:Sandformen må tørkes, har god luftgjennomtrengelighet, er ikke utsatt for defekter som sandvask, sandklistring og porer, og den iboende kvaliteten på støpingen er god.
Ulempene er:det krever sandtørkingsutstyr og produksjonssyklusen er lang.
(3) Vannglassand er en modelleringsprosess som bruker vannglass som bindemiddel. Dens egenskaper er: vannglass har funksjonen å herde automatisk når det utsettes for CO2, og kan ha forskjellige fordeler med gassherdingsmetoden for modellering og kjernefremstilling, men det er ulemper som dårlig sammenleggbarhet av formskallet, vanskeligheter med sandrengjøring av støpegods og lav regenererings- og resirkuleringsgrad for gammel sand.
Andels- og ytelsestabell for vannglass CO2-herdende sand:
(4) Selvherdende sandstøping med furanharpiks er en støpeprosess som bruker furanharpiks som bindemiddel. Støpesanden størkner på grunn av den kjemiske reaksjonen i bindemidlet under påvirkning av herdemiddelet ved romtemperatur. Dens karakteristiske trekk er at sandformen ikke trenger å tørkes, noe som forkorter produksjonssyklusen og sparer energi. Harpiksstøpesanden er lett å komprimere og har gode oppløsningsegenskaper. Støpesanden til støpegods er lett å rengjøre. Støpegodset har høy dimensjonsnøyaktighet og god overflatefinish, noe som kan forbedre kvaliteten på støpegodset betraktelig. Ulempene er: høye kvalitetskrav til rå sand, svak stikkende lukt på produksjonsstedet og høye harpikskostnader.
Andel og blandingsprosess av furanharpiks uten brenning av sandblanding:
Blandeprosessen for furanharpiks selvherdende sand: Det er best å bruke en kontinuerlig sandblander for å lage harpiks selvherdende sand. Rå sand, harpiks, herdemiddel osv. tilsettes i rekkefølge og blandes raskt. Det kan blandes og brukes når som helst.
Rekkefølgen for tilsetning av ulike råvarer når du blander harpikssand er som følger:
Rå sand + herdemiddel (p-toluensulfonsyre vandig løsning) – (120 ~ 180S) – harpiks + silan – (60 ~ 90S) – sandproduksjon
(5) Typisk produksjonsprosess for sandstøping:
Presisjonsstøping:
I de senere årene har ventilprodusenter viet mer og mer oppmerksomhet til støpegodsets utseende, kvalitet og dimensjonsnøyaktighet. Fordi godt utseende er markedets grunnleggende krav, er det også posisjoneringsbenchmarken for det første trinnet i maskineringen.
Den vanlige presisjonsstøpingen i ventilindustrien er investeringsstøping, som kort introduseres som følger:
(1) To prosessmetoder for løsningsstøping:
①Bruk av lavtemperatur voksbasert støpemateriale (stearinsyre + parafin), lavtrykksvoksinjeksjon, vannglassskall, varmtvannsavvoksing, atmosfærisk smelting og helling, hovedsakelig brukt for støpegods av karbonstål og lavlegert stål med generelle kvalitetskrav. Dimensjonsnøyaktigheten til støpegods kan nå den nasjonale standarden CT7 ~ 9.
② Ved bruk av harpiksbasert støpemateriale ved middels temperatur, høytrykksvoksinjeksjon, silikasolstøpeskall, dampavvoksing, hurtig atmosfærisk eller vakuumsmeltende støpeprosess, kan dimensjonsnøyaktigheten til støpegods nå CT4-6 presisjonsstøpegods.
(2) Typisk prosessflyt for investeringsstøping:
(3) Kjennetegn ved investeringsstøping:
①Støpegodset har høy dimensjonsnøyaktighet, glatt overflate og god utseendekvalitet.
② Det er mulig å støpe deler med komplekse strukturer og former som er vanskelige å bearbeide med andre prosesser.
③ Støpematerialer er ikke begrenset, ulike legeringsmaterialer som: karbonstål, rustfritt stål, legert stål, aluminiumslegering, høytemperaturlegering og edle metaller, spesielt legeringsmaterialer som er vanskelige å smi, sveise og skjære.
④ God produksjonsfleksibilitet og sterk tilpasningsevne. Den kan produseres i store mengder, og er også egnet for enkeltstykke- eller småskalaproduksjon.
⑤ Investeringsstøping har også visse begrensninger, som for eksempel: tungvint prosessflyt og lang produksjonssyklus. På grunn av de begrensede støpeteknikkene som kan brukes, kan ikke trykkbærende kapasitet være veldig høy når den brukes til å støpe trykkbærende tynnskallventilstøpegods.
Analyse av støpefeil
Enhver støpegods vil ha interne defekter, og eksistensen av disse defektene vil medføre store skjulte farer for støpegodsets interne kvalitet, og sveisereparasjoner for å eliminere disse defektene i produksjonsprosessen vil også medføre en stor belastning for produksjonsprosessen. Ventiler er spesielt tynnskallstøpegods som tåler trykk og temperatur, og kompaktheten til deres interne strukturer er svært viktig. Derfor blir de interne defektene i støpegods den avgjørende faktoren som påvirker kvaliteten på støpegodset.
De indre defektene i ventilstøpegods inkluderer hovedsakelig porer, slagginneslutninger, krympingsporøsitet og sprekker.
(1) Porer:Porer produseres av gass, overflaten på porene er glatt, og de genereres inne i eller nær overflaten av støpegodset, og formene deres er for det meste runde eller avlange.
De viktigste kildene til gass som genererer porer er:
① Nitrogenet og hydrogenet som er oppløst i metallet, blir værende i metallet under størkningen av støpegodset, og danner lukkede sirkulære eller ovale indre vegger med metallisk glans.
②Fuktighet eller flyktige stoffer i støpematerialet vil bli til gass på grunn av oppvarming, og danne porer med mørkebrune innervegger.
③ Under støpeprosessen av metallet, på grunn av den ustabile strømningen, er luft involvert og danner porer.
Forebyggingsmetode for stomatal defekt:
① Ved smelting bør rustne metallråvarer brukes så lite som mulig eller ikke, og verktøy og øser bør bakes og tørkes.
② Helling av smeltet stål bør gjøres ved høy temperatur og helles ved lav temperatur, og det smeltede stålet bør være tilstrekkelig bedøvet for å lette flyten av gassen.
③ Prosessdesignet til hellestigerøret bør øke trykkhodet til smeltet stål for å unngå gassinneslutning, og etablere en kunstig gassbane for rimelig avgass.
④Støpematerialer bør kontrollere vanninnholdet og gassvolumet, øke luftgjennomtrengeligheten, og sandformen og sandkjernen bør bakes og tørkes så mye som mulig.
(2) Krympehulrom (løst):Det er et sammenhengende eller usammenhengende sirkulært eller uregelmessig hulrom (hulrom) som oppstår inne i støpegodset (spesielt på det varme punktet), med en ru indre overflate og mørkere farge. Grove krystallkorn, hovedsakelig i form av dendritter, samlet på ett eller flere steder, utsatt for lekkasje under hydraulisk testing.
Årsaken til krympehulrommet (løshet):Volumkrymping oppstår når metallet størkner fra flytende til fast tilstand. Hvis det ikke er nok påfyll av smeltet stål på dette tidspunktet, vil det uunngåelig oppstå krympehulrom. Krympehulrommet i stålstøpegods skyldes i hovedsak feil kontroll av den sekvensielle størkningsprosessen. Årsakene kan være feil innstillinger for stigerøret, for høy støpetemperatur for smeltet stål og stor metallkrymping.
Metoder for å forhindre krympehull (løshet):① Utform støpesystemet for støpegods vitenskapelig for å oppnå sekvensiell størkning av smeltet stål, og delene som størkner først bør etterfylles med smeltet stål. ② Riktig og rimelig innstilt stigerør, subsidier, internt og eksternt kaldt jern for å sikre sekvensiell størkning. ③ Når det smeltede stålet helles, er toppinjeksjon fra stigerøret gunstig for å sikre temperaturen på det smeltede stålet og tilførselen, og redusere forekomsten av krympehull. ④ Når det gjelder hellehastighet, er lavhastighetsstøping mer gunstig for sekvensiell størkning enn høyhastighetsstøping. ⑸ Støpetemperaturen bør ikke være for høy. Det smeltede stålet tas ut av ovnen ved høy temperatur og helles etter sedering, noe som er gunstig for å redusere krympehull.
(3) Sandinnhold (slagg):Sandinneslutninger (slagg), ofte kjent som blærer, er diskontinuerlige sirkulære eller uregelmessige hull som oppstår inne i støpegods. Hullene er blandet med støpesand eller stålslagg, med uregelmessig størrelse, og aggregert i dem. Ett eller flere steder, ofte mer på den øvre delen.
Årsaker til sandinnhold (slagg):Slagginnlemmelse forårsakes av at diskret stålslagg kommer inn i støpegodset sammen med det smeltede stålet under smelte- eller helleprosessen. Sandinnlemmelse forårsakes av utilstrekkelig tetthet i formhulrommet under støping. Når smeltet stål helles i formhulrommet, skylles støpesanden opp av det smeltede stålet og kommer inn i støpegodsets indre. I tillegg er feilaktig drift under trimming og lukking av kassen, og fenomenet med at sand faller ut, også årsaker til sandinnlemmelse.
Metoder for å forhindre sandinnlegg (slagg):① Når det smeltede stålet smeltes, bør eksosen og slaggen suges ut så grundig som mulig. ② Prøv å ikke snu helleposen for det smeltede stålet, men bruk en tekannepose eller en bunnhellepose for å forhindre at slaggen over det smeltede stålet kommer inn i støpehulrommet sammen med det smeltede stålet. ③ Når du heller smeltet stål, bør det tas forholdsregler for å forhindre at slagg kommer inn i formhulrommet sammen med det smeltede stålet. ④For å redusere muligheten for sandinneslutning, sørg for at sandformen er tett under modellering, vær forsiktig så du ikke mister sand under trimming, og blås formhulrommet rent før du lukker boksen.
(4) Sprekker:De fleste sprekkene i støpegods er varme sprekker, med uregelmessige former, penetrerende eller ikke-penetrerende, kontinuerlige eller intermitterende, og metallet ved sprekkene er mørkt eller har overflateoksidasjon.
årsaker til sprekker, nemlig høytemperaturspenning og deformasjon av væskefilmen.
Høytemperaturspenning er spenningen som dannes av krymping og deformasjon av smeltet stål ved høye temperaturer. Når spenningen overstiger metallets styrke- eller plastiske deformasjonsgrense ved denne temperaturen, vil det oppstå sprekker. Væskefilmdeformasjon er dannelsen av en væskefilm mellom krystallkornene under størknings- og krystalliseringsprosessen til smeltet stål. Med fremskriden av størkning og krystallisering deformeres væskefilmen. Når deformasjonsmengden og deformasjonshastigheten overstiger en viss grense, genereres det sprekker. Temperaturområdet for termiske sprekker er omtrent 1200~1450 ℃.
Faktorer som påvirker sprekker:
① S- og P-elementer i stål er skadelige faktorer for sprekker, og deres eutektiske egenskaper med jern reduserer styrken og plastisiteten til støpt stål ved høye temperaturer, noe som resulterer i sprekker.
② Slagginnlemmelse og -segregering i stål øker spenningskonsentrasjonen, og dermed øker tendensen til varmsprekk.
③ Jo større den lineære krympekoeffisienten til ståltypen er, desto større er tendensen til varmsprekk.
④ Jo større varmeledningsevne ståltypen har, desto større overflatespenning, desto bedre mekaniske egenskaper ved høy temperatur og desto mindre tendens til varmsprekk.
⑤ Den strukturelle utformingen av støpegods er dårlig i produksjonsevne, for eksempel for små avrundede hjørner, stor veggtykkelsesforskjell og alvorlig spenningskonsentrasjon, noe som vil forårsake sprekker.
⑥ Sandformen er for kompakt, og kjernens dårlige utbytte hindrer krymping av støpegodset og øker tendensen til sprekker.
⑦ Andre faktorer, som feil plassering av stigerøret, for rask avkjøling av støpegodset, overdreven belastning forårsaket av kutting av stigerøret og varmebehandling, osv. vil også påvirke sprekkedannelse.
I henhold til årsakene og påvirkningsfaktorene for de ovennevnte sprekkene, kan tilsvarende tiltak iverksettes for å redusere og unngå forekomst av sprekkdefekter.
Basert på analysen ovenfor av årsakene til støpefeil, ved å finne ut av eksisterende problemer og iverksette tilsvarende forbedringstiltak, kan vi finne en løsning på støpefeil, noe som bidrar til forbedring av støpekvaliteten.
Publisert: 31. august 2023