Отливането на тялото на клапана е важна част от производствения процес на клапаните, а качеството на отливката на клапана определя качеството на самия клапан. По-долу са представени няколко метода за леене, често използвани в производството на клапани:
Леене с пясък:
Леенето в пясък, често използвано в производството на клапани, може да бъде разделено на зелен пясък, сух пясък, пясък от водно стъкло и самовтвърдяващ се пясък от фуранова смола според различните свързващи вещества.
(1) Зеленият пясък е процес на формоване, при който се използва бентонит като свързващо вещество.
Неговите характеристики са:Готовата пясъчна форма не е необходимо да се суши или втвърдява, пясъчната форма има определена якост на мокро състояние, а пясъчната сърцевина и обвивка на формата имат добър добив, което улеснява почистването и изтръскването на отливките. Ефективността на производството на формовъчната машина е висока, производственият цикъл е кратък, цената на материалите е ниска и е удобно да се организира поточно производство.
Недостатъците му са:Отливките са склонни към дефекти като пори, пясъчни включвания и адхезия на пясък, а качеството на отливките, особено вътрешното качество, не е идеално.
Таблица с пропорции и характеристики на зелен пясък за стоманени отливки:
(2) Сухият пясък е процес на формоване, използващ глина като свързващо вещество. Добавянето на малко количество бентонит може да подобри якостта му във влажно състояние.
Неговите характеристики са:Пясъчната форма трябва да се изсуши, има добра въздухопропускливост, не е склонна към дефекти като отмиване на пясък, залепване на пясък и пори, а присъщото качество на отливката е добро.
Недостатъците му са:Изисква оборудване за сушене на пясък и производственият цикъл е дълъг.
(3) Водното стъкло е процес на моделиране, използващ водно стъкло като свързващо вещество. Неговите характеристики са: водното стъкло има функцията да се втвърдява автоматично при излагане на CO2 и може да има различни предимства на метода на газово втвърдяване за моделиране и изработване на сърца, но има и недостатъци като лоша свиваемост на корпуса на формата, трудност при почистване на отливките с пясък и ниска степен на регенерация и рециклиране на стар пясък.
Таблица с пропорции и характеристики на водно стъкло, втвърдяващ се с CO2 пясък:
(4) Самовтвърдяващото се формоване на фуранова смола в пясъчен формовъчен материал е процес на леене, при който като свързващо вещество се използва фуранова смола. Формовъчният пясък се втвърдява поради химическата реакция на свързващото вещество под действието на втвърдителя при стайна температура. Характеризира се с това, че пясъчната форма не се нуждае от сушене, което скъсява производствения цикъл и спестява енергия. Формовъчният пясък на смолата се уплътнява лесно и има добри свойства на разпадане. Формовъчният пясък на отливките е лесен за почистване. Отливките имат висока размерна точност и добро повърхностно покритие, което може значително да подобри качеството на отливките. Недостатъците са: високи изисквания за качество на суровия пясък, лека остра миризма на производствения обект и висока цена на смолата.
Пропорция и процес на смесване на смес от фуранова смола без печене и пясък:
Процес на смесване на самовтвърдяващ се пясък от фуранова смола: Най-добре е да се използва непрекъснато работещ пясъкобъркач за приготвяне на самовтвърдяващ се пясък от смола. Суровият пясък, смолата, втвърдителят и др. се добавят последователно и се смесват бързо. Може да се смеси и използва по всяко време.
Редът на добавяне на различни суровини при смесване на смолен пясък е следният:
Суров пясък + втвърдител (воден разтвор на p-толуенсулфонова киселина) – (120 ~ 180S) – смола + силан – (60 ~ 90S) – производство на пясък
(5) Типичен производствен процес за леене в пясъчни форми:
Прецизно леене:
През последните години производителите на клапани обръщат все повече внимание на качеството на външния вид и точността на размерите на отливките. Тъй като добрият външен вид е основното изискване на пазара, той е и позиционен еталон за първата стъпка от машинната обработка.
Често използваното прецизно леене в производството на клапани е инвестиционно леене, което е представено накратко, както следва:
(1) Два метода за леене на разтвор:
①Използване на нискотемпературен восъчен материал за формоване (стеаринова киселина + парафин), инжектиране на восък под ниско налягане, обвивка от водно стъкло, депарафинизация с гореща вода, процес на атмосферно топене и изливане, използван главно за отливки от въглеродна стомана и нисколегирана стомана с общи изисквания за качество, Точността на размерите на отливките може да достигне националния стандарт CT7~9.
② Чрез използване на среднотемпературна смолна основа за формоване, инжектиране на восък под високо налягане, силициев зол, парно обезпаразитяване, бърз атмосферен или вакуумен процес на леене, точността на размерите на отливките може да достигне прецизни отливки CT4-6.
(2) Типичен технологичен процес на леене по инвестиционни модели:
(3) Характеристики на леенето по инвестиционни модели:
①Отливката има висока точност на размерите, гладка повърхност и добър външен вид.
② Възможно е да се отливат части със сложни структури и форми, които са трудни за обработка с други процеси.
③ Материалите за леене не са ограничени, различни легирани материали като: въглеродна стомана, неръждаема стомана, легирана стомана, алуминиева сплав, високотемпературна сплав и благородни метали, особено легирани материали, които са трудни за коване, заваряване и рязане.
④ Добра производствена гъвкавост и силна адаптивност. Може да се произвежда в големи количества, а също така е подходящ за единично производство или производство на малки партиди.
⑤ Леенето по инвестиционни модели също има определени ограничения, като например: тромав технологичен процес и дълъг производствен цикъл. Поради ограничените техники за леене, които могат да се използват, неговата носеща способност под налягане не може да бъде много висока, когато се използва за леене на тънкообвивни отливки на клапани, подлежащи на налягане.
Анализ на дефекти при отливане
Всяка отливка ще има вътрешни дефекти, наличието на тези дефекти ще донесе големи скрити опасности за вътрешното качество на отливката, а заваръчният ремонт за отстраняване на тези дефекти в производствения процес също ще доведе до голямо натоварване на производствения процес. По-специално, клапаните са тънкообвивни отливки, които издържат на налягане и температура, а компактността на вътрешните им структури е много важна. Следователно, вътрешните дефекти на отливките се превръщат в решаващ фактор, влияещ върху качеството на отливките.
Вътрешните дефекти на отливките на клапаните включват главно пори, шлакови включвания, порьозност от свиване и пукнатини.
(1) Пори:Порите се образуват от газ, повърхността на порите е гладка и се генерират вътре или близо до повърхността на отливката, а формите им са предимно кръгли или продълговати.
Основните източници на газ, които генерират пори, са:
① Азотът и водородът, разтворени в метала, се съдържат в метала по време на втвърдяването на отливката, образувайки затворени кръгли или овални вътрешни стени с метален блясък.
②Влагата или летливите вещества във формовъчния материал ще се превърнат в газ поради нагряване, образувайки пори с тъмнокафяви вътрешни стени.
③ По време на процеса на изливане на метала, поради нестабилния поток, въздухът участва в образуването на пори.
Метод за превенция на стоматичен дефект:
① При топенето, ръждясалите метални суровини трябва да се използват възможно най-малко или изобщо да не се използват, а инструментите и черпаците трябва да се изпичат и изсушат.
②Изливането на разтопена стомана трябва да се извършва при висока температура и да се излива при ниска температура, като разтопената стомана трябва да бъде правилно успокоена, за да се улесни изплуването на газ.
③ Проектирането на процеса на изливане на щранг трябва да увеличи налягането на разтопената стомана, за да се избегне задържането на газ, и да създаде изкуствен път на газ за разумно отвеждане на отработените газове.
④Материалите за формоване трябва да контролират съдържанието на вода и обема на газа, да увеличат въздухопропускливостта, а пясъчната форма и пясъчната сърцевина трябва да се изпекат и изсушат възможно най-дълго.
(2) Кухина за свиване (хлабава):Това е кохерентна или некохерентна кръгла или неправилна кухина (вдлъбнатина), която се появява вътре в отливката (особено в горещата точка), с грапава вътрешна повърхност и по-тъмен цвят. Едри кристални зърна, най-вече под формата на дендрити, събрани на едно или повече места, са склонни към изтичане по време на хидравлично изпитване.
Причина за свиване на кухината (хлабавост):Свиването на обема възниква, когато металът се втвърди от течно в твърдо състояние. Ако в този момент няма достатъчно попълване на разтопената стомана, неизбежно ще се образува кухина за свиване. Кухината за свиване на стоманените отливки се причинява основно от неправилен контрол на процеса на последователно втвърдяване. Причините могат да включват неправилни настройки на повдигача, твърде висока температура на изливане на разтопената стомана и голямо свиване на метала.
Методи за предотвратяване на свиващи се кухини (разхлабване):① Научно проектирана система за изливане на отливки, за да се постигне последователно втвърдяване на разтопена стомана, като частите, които се втвърдяват първи, трябва да се допълват с разтопена стомана. ②Правилно и разумно разположени повдигач, субсидия, вътрешно и външно студено желязо, за да се осигури последователно втвърдяване. ③Когато разтопената стомана се излива, горното впръскване от повдигача е полезно, за да се осигури температурата на разтопената стомана и подаването ѝ и да се намали появата на кухини от свиване. ④ По отношение на скоростта на изливане, нискоскоростното изливане е по-благоприятно за последователно втвърдяване от високоскоростното изливане. ⑸Температурата на изливане не трябва да бъде твърде висока. Разтопената стомана се изважда от пещта при висока температура и се излива след успокояване, което е полезно за намаляване на кухините от свиване.
(3) Пясъчни включения (шлака):Пясъчните включения (шлака), известни като мехури, са прекъснати кръгли или неправилни дупки, които се появяват вътре в отливките. Дупките са смесени с формовъчен пясък или стоманена шлака, с неправилни размери и са се натрупали в тях. На едно или повече места, често повече в горната част.
Причини за включване на пясък (шлака):Включването на шлака се причинява от дискретна стоманена шлака, попадаща в отливката заедно с разтопената стомана по време на процеса на топене или изливане. Включването на пясък се причинява от недостатъчната херметичност на кухината на формата по време на формоване. Когато разтопената стомана се излее в кухината на формата, формовъчният пясък се отмива от разтопената стомана и навлиза във вътрешността на отливката. Освен това, неправилната работа по време на рязане и затваряне на кутията, както и феноменът на изпадане на пясък също са причини за включване на пясък.
Методи за предотвратяване на включвания на пясък (шлака):① Когато разтопената стомана се разтопи, отработените газове и шлаката трябва да бъдат източени възможно най-добре. ② Опитайте се да не обръщате торбата за изливане на разтопена стомана, а използвайте торба тип „чайник“ или долна торба за изливане, за да предотвратите навлизането на шлаката над разтопената стомана в леярската кухина заедно със разтопената стомана. ③ При изливане на разтопена стомана трябва да се вземат мерки за предотвратяване на навлизането на шлака в кухината на формата заедно със разтопената стомана. ④За да се намали възможността от попадане на пясък, осигурете херметичността на пясъчната форма при моделиране, внимавайте да не загубите пясък при оформяне и издухайте кухината на формата, преди да затворите кутията.
(4) Пукнатини:Повечето пукнатини в отливките са горещи пукнатини, с неправилни форми, проникващи или непроникващи, непрекъснати или прекъснати, а металът при пукнатините е тъмен или има повърхностно окисление.
причини за пукнатини, а именно високотемпературно напрежение и деформация на течния филм.
Високотемпературното напрежение е напрежение, образувано от свиването и деформацията на разтопена стомана при високи температури. Когато напрежението надвиши границата на якост или пластична деформация на метала при тази температура, ще се появят пукнатини. Деформацията на течен филм е образуването на течен филм между кристалните зърна по време на процеса на втвърдяване и кристализация на разтопена стомана. С напредването на втвърдяването и кристализацията течният филм се деформира. Когато количеството и скоростта на деформация надвишат определена граница, се образуват пукнатини. Температурният диапазон на термичните пукнатини е около 1200~1450℃.
Фактори, влияещи върху пукнатините:
① Елементите S и P в стоманата са вредни фактори за пукнатини, а техните евтектики с желязото намаляват якостта и пластичността на лятата стомана при високи температури, което води до пукнатини.
② Включването и сегрегацията на шлака в стоманата увеличават концентрацията на напрежение, като по този начин увеличават склонността към образуване на горещи пукнатини.
③ Колкото по-голям е коефициентът на линейно свиване на вида стомана, толкова по-голяма е склонността към образуване на горещи пукнатини.
④ Колкото по-голяма е топлопроводимостта на вида стомана, толкова по-голямо е повърхностното напрежение, толкова по-добри са механичните свойства при висока температура и толкова по-малка е склонността към образуване на горещи пукнатини.
⑤ Структурният дизайн на отливките е лошо технологично, като например твърде малки заоблени ъгли, голяма разлика в дебелината на стените и силна концентрация на напрежение, което ще причини пукнатини.
⑥ Компактността на пясъчната форма е твърде висока, а ниският добив на сърцевината възпрепятства свиването на отливката и увеличава склонността към пукнатини.
⑦Други фактори, като неправилно разположение на повдигача, твърде бързо охлаждане на отливката, прекомерно напрежение, причинено от рязане на повдигача и термична обработка и др., също ще повлияят на образуването на пукнатини.
В зависимост от причините и факторите, влияещи върху гореспоменатите пукнатини, могат да се предприемат съответните мерки за намаляване и предотвратяване на появата на пукнатини.
Въз основа на горния анализ на причините за дефектите при отливките, установяването на съществуващите проблеми и предприемането на съответните мерки за подобрение, можем да намерим решение за дефектите при отливките, което ще допринесе за подобряване на качеството на отливките.
Време на публикуване: 31 август 2023 г.