Gjutningen av ventilhuset är en viktig del av ventiltillverkningsprocessen, och kvaliteten på ventilgjutningen avgör ventilens kvalitet. Följande presenterar flera gjutningsmetoder som vanligtvis används inom ventilindustrin:
Sandgjutning:
Sandgjutning som vanligtvis används inom ventilindustrin kan delas in i grön sand, torr sand, vattenglasand och självhärdande sand av furanharts enligt olika bindemedel.
(1) Grön sand är en gjutningsprocess som använder bentonit som bindemedel.
Dess egenskaper är:Den färdiga sandformen behöver inte torkas eller härdas, sandformen har en viss våtstyrka, och sandkärnan och formskalet har bra utbyte, vilket gör det enkelt att rengöra och skaka ut gjutgodset. Formproduktionseffektiviteten är hög, produktionscykeln är kort, materialkostnaden är låg och det är bekvämt att organisera monteringslinjeproduktion.
Dess nackdelar är:Gjutgods är benägna att få defekter som porer, sandinneslutningar och sandvidhäftning, och gjutgodsets kvalitet, särskilt den inneboende kvaliteten, är inte idealisk.
Andel och prestandatabell för grön sand för stålgjutgods:
(2) Torrsand är en gjutningsprocess som använder lera som bindemedel. Tillsats av lite bentonit kan förbättra dess våtstyrka.
Dess egenskaper är:Sandformen behöver torkas, har god luftgenomsläpplighet, är inte benägen för defekter som sandtvättning, sandklibbning och porer, och gjutningens inneboende kvalitet är god.
Dess nackdelar är:det kräver sandtorkningsutrustning och produktionscykeln är lång.
(3) Vattenglassand är en modelleringsprocess som använder vattenglas som bindemedel. Dess egenskaper är: vattenglas har funktionen att automatiskt härda när det utsätts för CO2, och kan ha olika fördelar med gashärdningsmetoden för modellering och kärntillverkning, men det finns brister såsom dålig kollapsbarhet hos formskalet, svårigheter att sandrengöra gjutgods och låg regenererings- och återvinningsgrad för gammal sand.
Andel och prestandatabell för vattenglas CO2-härdande sand:
(4) Självhärdande sandgjutning med furanharts är en gjutningsprocess som använder furanharts som bindemedel. Gjutsanden stelnar på grund av bindemedlets kemiska reaktion under inverkan av härdningsmedlet vid rumstemperatur. Dess kännetecken är att sandformen inte behöver torkas, vilket förkortar produktionscykeln och sparar energi. Hartsgjutsanden är lätt att komprimera och har goda sönderfallsegenskaper. Gjutsanden för gjutgods är lätta att rengöra. Gjutgodset har hög dimensionsnoggrannhet och god ytfinish, vilket kan förbättra gjutgodsets kvalitet avsevärt. Nackdelarna är: höga kvalitetskrav på rå sand, lätt stickande lukt på produktionsplatsen och höga hartskostnader.
Proportion och blandningsprocess för furanhartsblandning utan bakning:
Blandningsprocessen för furanharts självhärdande sand: Det är bäst att använda en kontinuerlig sandblandare för att tillverka harts självhärdande sand. Rå sand, harts, härdningsmedel etc. tillsätts i tur och ordning och blandas snabbt. Det kan blandas och användas när som helst.
Ordningen för att tillsätta olika råmaterial vid blandning av hartsand är följande:
Rå sand + härdningsmedel (vattenlösning av p-toluensulfonsyra) – (120 ~ 180S) – harts + silan – (60 ~ 90S) – sandproduktion
(5) Typisk sandgjutningsprocess:
Precisionsgjutning:
Under senare år har ventiltillverkare ägnat mer och mer uppmärksamhet åt gjutgodsets utseende, kvalitet och dimensionsnoggrannhet. Eftersom bra utseende är marknadens grundläggande krav är det också positioneringsriktmärket för det första steget i bearbetningen.
Den vanligt förekommande precisionsgjutningen inom ventilindustrin är investeringsgjutning, som kortfattat presenteras enligt följande:
(1) Två processmetoder för lösningsgjutning:
①Med användning av lågtemperaturvaxbaserat gjutmaterial (stearinsyra + paraffin), lågtrycksvaxinsprutning, vattenglasskal, avvaxning med varmt vatten, atmosfärisk smält- och hällprocess, används huvudsakligen för gjutgods av kolstål och låglegerat stål med allmänna kvalitetskrav. Gjutgodsets dimensionsnoggrannhet kan nå den nationella standarden CT7~9.
② Med hjälp av medeltemperaturbaserat hartsbaserat gjutmaterial, högtrycksvaxinsprutning, kiseldioxidsolgjutskal, ångavvaxning, snabb atmosfärisk eller vakuumsmältande gjutprocess, kan dimensionsnoggrannheten hos gjutgods nå CT4-6 precisionsgjutgods.
(2) Typiskt processflöde för investeringsgjutning:
(3) Egenskaper hos investeringsgjutning:
①Gjutgodset har hög dimensionsnoggrannhet, slät yta och bra utseende.
② Det är möjligt att gjuta delar med komplexa strukturer och former som är svåra att bearbeta med andra processer.
③ Gjutmaterial är inte begränsade, olika legeringsmaterial såsom: kolstål, rostfritt stål, legerat stål, aluminiumlegering, högtemperaturlegeringar och ädelmetaller, särskilt legeringsmaterial som är svåra att smida, svetsa och skära.
④ God produktionsflexibilitet och stark anpassningsförmåga. Den kan produceras i stora mängder och är även lämplig för produktion i enskilda stycken eller små serier.
⑤ Investeringsgjutning har också vissa begränsningar, såsom: besvärligt processflöde och lång produktionscykel. På grund av de begränsade gjutningsteknikerna som kan användas kan dess tryckbärande kapacitet inte vara särskilt hög när den används för att gjuta tryckbärande tunnskaliga ventilgjutgods.
Analys av gjutningsfel
Alla gjutgods kommer att ha interna defekter, förekomsten av dessa defekter kommer att medföra stora dolda faror för gjutgodsets interna kvalitet, och svetsreparationer för att eliminera dessa defekter i produktionsprocessen kommer också att innebära en stor belastning för produktionsprocessen. I synnerhet är ventiler tunna gjutgods som tål tryck och temperatur, och kompaktheten hos deras interna strukturer är mycket viktig. Därför blir gjutgodsets interna defekter den avgörande faktorn som påverkar gjutgodsets kvalitet.
De interna defekterna i ventilgjutgods inkluderar huvudsakligen porer, slagginneslutningar, krympningsporositet och sprickor.
(1) Porer:Porer produceras av gas, porernas yta är slät och de genereras inuti eller nära gjutgodsets yta, och deras former är mestadels runda eller avlånga.
De huvudsakliga gaskällorna som genererar porer är:
① Kvävet och vätet som är löst i metallen finns kvar i metallen under gjutgodsets stelning och bildar slutna cirkulära eller ovala innerväggar med metallisk glans.
② Fukt eller flyktiga ämnen i gjutmaterialet omvandlas till gas på grund av uppvärmning, vilket bildar porer med mörkbruna innerväggar.
③ Under gjutprocessen av metallen, på grund av det instabila flödet, är luft involverad och bildar porer.
Förebyggande metod för stomatal defekt:
① Vid smältning bör rostiga metallråvaror användas så lite som möjligt eller inte, och verktyg och slev bör bakas och torkas.
② Gjutning av smält stål bör ske vid hög temperatur och gjutning vid låg temperatur, och det smälta stålet bör vara ordentligt sederat för att underlätta gasens flytning.
③ Processdesignen för gjutningsstigröret bör öka tryckhöjden för smält stål för att undvika gasinfångning och skapa en artificiell gasväg för rimlig avgasutsläpp.
④Gjutmaterial bör kontrollera vattenhalten och gasvolymen, öka luftgenomsläppligheten och sandformen och sandkärnan bör bakas och torkas så mycket som möjligt.
(2) Krymphålighet (lös):Det är en sammanhängande eller osammanhängande cirkulär eller oregelbunden kavitet (hålighet) som uppstår inuti gjutgodset (särskilt vid hetpunkten), med en grov inre yta och mörkare färg. Grova kristallkorn, mestadels i form av dendriter, samlade på ett eller flera ställen, benägna att läcka under hydrauliska tester.
Orsaken till krympning av håligheten (glapphet):Volymkrympning uppstår när metallen stelnar från flytande till fast tillstånd. Om det inte sker tillräckligt med påfyllning av smält stål vid denna tidpunkt kommer krymphålighet oundvikligen att uppstå. Krymphåligheten i stålgjutgods orsakas i huvudsak av felaktig kontroll av den sekventiella stelningsprocessen. Orsakerna kan inkludera felaktiga stigrörsinställningar, för hög gjuttemperatur för smält stål och stor metallkrympning.
Metoder för att förhindra krymphålor (glapphet):① Utforma gjutningssystemet för gjutgods vetenskapligt för att uppnå sekventiell stelning av smält stål, och de delar som stelnar först bör fyllas på med smält stål. ② Ställ in stigrör, subvention, internt och externt kalljärn korrekt och rimligt för att säkerställa sekventiell stelning. ③ När det smälta stålet gjuts är toppinjektion från stigröret fördelaktigt för att säkerställa temperaturen på det smälta stålet och matningen, och minska förekomsten av krymphålor. ④ När det gäller gjuthastighet är låghastighetsgjutning mer gynnsam för sekventiell stelning än höghastighetsgjutning. ⑸ Gjuttemperaturen bör inte vara för hög. Det smälta stålet tas ut ur ugnen vid hög temperatur och gjuts efter sedering, vilket är fördelaktigt för att minska krymphålor.
(3) Sandinneslutningar (slagg):Sandinneslutningar (slagg), allmänt kända som blåsor, är diskontinuerliga cirkulära eller oregelbundna hål som uppstår inuti gjutgods. Hålen är blandade med formsand eller stålslagg, med oregelbunden storlek och aggregerad i dem. En eller flera platser, ofta mer på den övre delen.
Orsaker till sandinlagring (slagg):Slagginneslutning orsakas av att enstaka stålslagg kommer in i gjutgodset tillsammans med det smälta stålet under smält- eller gjutprocessen. Sandinneslutning orsakas av otillräcklig täthet i formhålan under gjutningen. När smält stål hälls i formhålan spolas gjutsanden upp av det smälta stålet och kommer in i gjutgodset. Dessutom är felaktig drift under trimning och lådans stängning, samt fenomenet att sand faller ut, också orsaker till sandinneslutning.
Metoder för att förhindra sandinneslutningar (slagg):① När det smälta stålet smälts bör avgaser och slagg sugas ut så noggrant som möjligt. ② Försök att inte vända på hällpåsen för det smälta stålet, utan använd en tepåse eller en bottenpåse för att förhindra att slaggen ovanför det smälta stålet kommer in i gjuthåligheten tillsammans med det smälta stålet. ③ Vid hällning av smält stål bör åtgärder vidtas för att förhindra att slagg kommer in i formhåligheten tillsammans med det smälta stålet. ④För att minska risken för sandinneslutning, se till att sandformen är tät vid modellering, var noga med att inte förlora sand vid trimning och blås rent formhåligheten innan lådan stängs.
(4) Sprickor:De flesta sprickorna i gjutgods är heta sprickor, med oregelbunden form, penetrerande eller icke-penetrerande, kontinuerliga eller intermittenta, och metallen vid sprickorna är mörk eller har ytoxidation.
orsaker till sprickor, nämligen högtemperaturspänning och deformation av vätskefilmen.
Högtemperaturspänning är den spänning som bildas av krympning och deformation av smält stål vid höga temperaturer. När spänningen överstiger metallens hållfasthets- eller plastiska deformationsgräns vid denna temperatur uppstår sprickor. Vätskefilmsdeformation är bildandet av en vätskefilm mellan kristallkornen under stelnings- och kristallisationsprocessen av smält stål. Med stelningens och kristallisationens fortskridande deformeras vätskefilmen. När deformationsmängden och deformationshastigheten överstiger en viss gräns uppstår sprickor. Temperaturintervallet för termiska sprickor är cirka 1200~1450 ℃.
Faktorer som påverkar sprickor:
① S- och P-element i stål är skadliga faktorer för sprickbildning, och deras eutektik med järn minskar styrkan och plasticiteten hos gjutstål vid höga temperaturer, vilket resulterar i sprickor.
② Slaggbildning och segregering i stål ökar spänningskoncentrationen, vilket ökar tendensen till varmsprickbildning.
③ Ju större ståltypens linjära krympkoefficient är, desto större är tendensen till varmsprickbildning.
④ Ju högre värmeledningsförmåga ståltypen har, desto högre ytspänning, desto bättre mekaniska egenskaper vid höga temperaturer och desto mindre tendens till varmsprickbildning.
⑤ Gjutgodsets strukturella konstruktion är dålig i tillverkningsbarhet, såsom för små rundade hörn, stora skillnader i väggtjocklek och hög spänningskoncentration, vilket orsakar sprickor.
⑥ Sandformen är för kompakt och kärnans dåliga utbyte hindrar gjutgodsets krympning och ökar risken för sprickbildning.
⑦ Andra faktorer, såsom felaktig placering av stigröret, för snabb kylning av gjutstycket, överdriven spänning orsakad av skärning av stigröret och värmebehandling etc. kommer också att påverka sprickbildning.
Beroende på orsakerna och påverkansfaktorerna för ovanstående sprickor kan motsvarande åtgärder vidtas för att minska och undvika uppkomsten av sprickdefekter.
Baserat på ovanstående analys av orsakerna till gjutfel, genom att identifiera befintliga problem och vidta motsvarande förbättringsåtgärder, kan vi hitta en lösning på gjutfel, vilket bidrar till att förbättra gjutkvaliteten.
Publiceringstid: 31 augusti 2023