Vožtuvo korpuso liejimas yra svarbi vožtuvo gamybos proceso dalis, o vožtuvo liejinio kokybė lemia vožtuvo kokybę. Toliau pateikiami keli vožtuvų pramonėje dažniausiai naudojami liejimo proceso metodai:
Smėlio liejimas:
Vožtuvų pramonėje dažniausiai naudojamas smėlio liejimas pagal skirtingus rišiklius gali būti skirstomas į žalią smėlį, sausą smėlį, vandens stiklo smėlį ir savaime kietėjantį furano dervos smėlį.
(1) Žalias smėlis yra liejimo procesas, kuriame kaip rišiklis naudojamas bentonitas.
Jo charakteristikos yra šios:Paruoštos smėlio formos nereikia džiovinti ar grūdinti, smėlio forma turi tam tikrą drėgmės stiprumą, o smėlio šerdis ir formos apvalkalas yra gerai išeigos, todėl liejinius lengva valyti ir kratyti. Liejimo gamybos efektyvumas yra didelis, gamybos ciklas trumpas, medžiagų kaina maža, o gamybos konvejerį patogu organizuoti.
Jo trūkumai yra šie:Liejiniai yra linkę į defektus, tokius kaip poros, smėlio intarpai ir smėlio sukibimas, o liejinių kokybė, ypač vidinė kokybė, nėra ideali.
Žaliojo smėlio plieno liejiniams proporcijų ir eksploatacinių savybių lentelė:
(2) Sausas smėlis yra formavimo procesas, kuriame kaip rišiklis naudojamas molis. Pridėjus šiek tiek bentonito, galima pagerinti jo atsparumą drėgmei.
Jo charakteristikos yra šios:Smėlio formą reikia išdžiovinti, ji turi gerą oro pralaidumą, nėra linkusi į defektus, tokius kaip smėlio plovimas, smėlio prilipimas ir poros, o liejinio kokybė yra gera.
Jo trūkumai yra šie:tam reikalinga smėlio džiovinimo įranga, o gamybos ciklas yra ilgas.
(3) Vandens stiklo smėlis yra modeliavimo procesas, kuriame kaip rišiklis naudojamas vandens stiklas. Jo savybės: vandens stiklas automatiškai sukietėja veikiamas CO2 ir gali turėti įvairių dujų kietėjimo metodo pranašumų modeliuojant ir gaminant šerdis, tačiau yra trūkumų, tokių kaip prastas formos apvalkalo sulankstymas, sunkumai valant liejinius smėliu ir mažas seno smėlio regeneracijos bei perdirbimo greitis.
Vandens stiklo CO2 kietėjančio smėlio proporcijų ir našumo lentelė:
(4) Furano dervos savaime kietėjantis smėlio liejimas yra liejimo procesas, kuriame kaip rišiklis naudojamas furano derva. Liejimo smėlis kietėja dėl cheminės rišiklio reakcijos, veikiant kietinimo medžiagai kambario temperatūroje. Jo savybė yra ta, kad smėlio formos nereikia džiovinti, todėl sutrumpėja gamybos ciklas ir taupoma energija. Dervos liejimo smėlis lengvai sutankinamas ir gerai irsta. Liejinių liejimo smėlis lengvai valomas. Liejiniai pasižymi dideliu matmenų tikslumu ir gera paviršiaus apdaila, o tai gali gerokai pagerinti liejinių kokybę. Jo trūkumai yra šie: aukšti neapdoroto smėlio kokybės reikalavimai, šiek tiek aitraus kvapo gamybos vietoje ir didelė dervos kaina.
Furano dervos be kepimo smėlio mišinio proporcijos ir maišymo procesas:
Furano dervos savaime kietėjančio smėlio maišymo procesas: geriausia naudoti nepertraukiamo veikimo smėlio maišytuvą, kad pagamintumėte savaime kietėjantį smėlį dervoje. Žalias smėlis, derva, kietiklis ir kt. dedami iš eilės ir greitai sumaišomi. Jį galima maišyti ir naudoti bet kuriuo metu.
Įvairių žaliavų įmaišymo tvarka maišant dervos smėlį yra tokia:
Neapdorotas smėlis + kietiklis (p-toluensulfonrūgšties vandeninis tirpalas) – (120 ~ 180S) – derva + silanas – (60 ~ 90S) – smėlio gamyba
(5) Tipinis smėlio liejimo gamybos procesas:
Tikslus liejimas:
Pastaraisiais metais vožtuvų gamintojai vis daugiau dėmesio skiria liejinių išvaizdos kokybei ir matmenų tikslumui. Kadangi gera išvaizda yra pagrindinis rinkos reikalavimas, ji taip pat yra pirmojo apdirbimo etalono pozicionavimo kriterijus.
Dažniausiai vožtuvų pramonėje naudojamas tikslusis liejimas yra investicinis liejimas, kuris trumpai pristatomas taip:
(1) Du tirpalo liejimo proceso metodai:
①Naudojant žemos temperatūros vaško pagrindu pagamintą liejimo medžiagą (stearino rūgštį + parafiną), žemo slėgio vaško įpurškimą, vandens stiklo apvalkalą, karšto vandens vaškavimą, atmosferos lydymo ir liejimo procesą, daugiausia naudojamas anglinio plieno ir mažai legiruoto plieno liejiniams, kuriems keliami bendrieji kokybės reikalavimai, liejinių matmenų tikslumas gali pasiekti nacionalinį standartą CT7~9.
② Naudojant vidutinės temperatūros dervos pagrindu pagamintą liejimo medžiagą, aukšto slėgio vaško įpurškimą, silicio dioksido tirpalo liejimo apvalkalą, garų vaškavimą, greitą atmosferos arba vakuuminio lydymo liejimo procesą, liejinių matmenų tikslumas gali pasiekti CT4-6 tikslumo liejinius.
(2) Tipinis investicinio liejinio gamybos procesas:
(3) Investicinio liejinio charakteristikos:
① Liejimas pasižymi dideliu matmenų tikslumu, lygiu paviršiumi ir gera išvaizda.
② Galima lieti sudėtingų struktūrų ir formų detales, kurias sunku apdirbti kitais procesais.
3. Liejimo medžiagos nėra ribojamos, įvairios lydinių medžiagos, tokios kaip: anglinis plienas, nerūdijantis plienas, legiruotas plienas, aliuminio lydinys, aukštos temperatūros lydinys ir taurieji metalai, ypač lydinių medžiagos, kurias sunku kalti, suvirinti ir pjaustyti.
4. Geras gamybos lankstumas ir didelis prisitaikymas. Galima gaminti dideliais kiekiais, taip pat tinka vienetinei arba mažų partijų gamybai.
5. Investicinis liejinys taip pat turi tam tikrų apribojimų, tokių kaip sudėtingas gamybos procesas ir ilgas gamybos ciklas. Dėl ribotų liejimo būdų, liejant slėgį laikančius plonasluoksnius vožtuvų liejinius, jo slėgio laikomoji galia negali būti labai didelė.
Liejimo defektų analizė
Bet kuris liejinys turės vidinių defektų, šių defektų buvimas sukels didelį paslėptą pavojų liejinio vidinei kokybei, o suvirinimo remontas, skirtas pašalinti šiuos defektus gamybos procese, taip pat labai apsunkins gamybos procesą. Visų pirma, vožtuvai yra plonasluoksniai liejiniai, kurie atlaiko slėgį ir temperatūrą, todėl jų vidinių konstrukcijų kompaktiškumas yra labai svarbus. Todėl liejinių vidiniai defektai tampa lemiamu veiksniu, turinčiu įtakos liejinių kokybei.
Vožtuvų liejinių vidiniai defektai daugiausia apima poras, šlako intarpus, susitraukimo poringumą ir įtrūkimus.
(1) Poros:Poras susidaro dėl dujų, porų paviršius yra lygus, jos susidaro liejinio paviršiuje arba šalia jo, o jų forma dažniausiai yra apvali arba pailga.
Pagrindiniai dujų, generuojančių poras, šaltiniai yra šie:
① Metale ištirpęs azotas ir vandenilis lieka metale liejinio kietėjimo metu, sudarydami uždaras apvalias arba ovalias vidines sieneles su metaliniu blizgesiu.
②Drėgmė arba lakiosios medžiagos formavimo medžiagoje dėl kaitinimo virs dujomis ir sudarys poras su tamsiai rudomis vidinėmis sienelėmis.
③ Metalo liejimo metu dėl nestabilaus srauto oras dalyvauja porų susidaryme.
Žiotelės defekto prevencijos metodas:
① Lydant reikėtų naudoti kuo mažiau surūdijusių metalo žaliavų arba jų visai nenaudoti, o įrankius ir samčius – kepti ir džiovinti.
②Išlydyto plieno liejimas turėtų būti atliekamas aukštoje temperatūroje ir pilamas žemoje temperatūroje, o išlydytas plienas turi būti tinkamai nusodintas, kad būtų lengviau plūduriuoti dujoms.
③ Pilimo stovo proceso konstrukcija turėtų padidinti išlydyto plieno slėgio galvutę, kad būtų išvengta dujų įstrigimo, ir sukurti dirbtinį dujų kelią tinkamam išmetimui.
4. Liejimo medžiagos turėtų kontroliuoti vandens kiekį ir dujų tūrį, padidinti oro pralaidumą, o smėlio formą ir smėlio šerdį reikėtų kuo labiau iškepti ir išdžiovinti.
(2) Susitraukimo ertmė (laisva):Tai rišli arba nerišli apskrita arba netaisyklinga ertmė, esanti liejinio viduje (ypač karštojoje vietoje), su šiurkščiu vidiniu paviršiumi ir tamsesne spalva. Stambūs kristalų grūdeliai, dažniausiai dendritų pavidalu, susikaupę vienoje ar keliose vietose, linkę pratekėti hidraulinio bandymo metu.
Susitraukimo ertmės (laisvumo) priežastis:Tūrio susitraukimas atsiranda, kai metalas sukietėja iš skystos būsenos į kietą. Jei šiuo metu išlydyto plieno papildymo nepakanka, neišvengiamai susidaro susitraukimo ertmė. Plieno liejinių susitraukimo ertmė iš esmės atsiranda dėl netinkamo nuoseklaus kietėjimo proceso valdymo. Priežastys gali būti neteisingi stovo nustatymai, per aukšta išlydyto plieno liejimo temperatūra ir didelis metalo susitraukimas.
Susitraukimo ertmių (atsipalaidavimo) prevencijos metodai:① Moksliškai suprojektuokite liejinių liejimo sistemą, kad būtų pasiektas nuoseklus išlydyto plieno kietėjimas, o dalys, kurios sukietėja pirmiausia, turėtų būti papildytos išlydytu plienu. ② Teisingai ir pagrįstai nustatykite stovą, pagrindą, vidinį ir išorinį šaltąjį lygintuvą, kad būtų užtikrintas nuoseklus kietėjimas. ③ Pilant išlydytą plieną, viršutinis įpurškimas iš stovo yra naudingas siekiant užtikrinti išlydyto plieno temperatūrą ir padavimą bei sumažinti susitraukimo ertmių susidarymą. ④ Kalbant apie liejimo greitį, mažas liejimo greitis yra palankesnis nuosekliam kietėjimui nei didelis liejimo greitis. ⑸ Liejimo temperatūra neturėtų būti per aukšta. Išlydytas plienas išimamas iš krosnies aukštoje temperatūroje ir pilamas po nusodinimo, kad sumažėtų susitraukimo ertmių susidarymas.
(3) Smėlio intarpai (šlakas):Smėlio intarpai (šlakas), paprastai vadinami pūslėmis, yra netolygios apvalios arba netaisyklingos skylės, atsirandančios liejinių viduje. Skylės susimaišiusios su formavimo smėliu arba plieno šlaku, yra netaisyklingo dydžio ir jose susikaupusios. Vienoje ar keliose vietose, dažnai daugiau viršutinėje dalyje.
Smėlio (šlako) patekimo priežastys:Šlako įsiskverbimą sukelia atskiri plieno šlako gabalėliai, patenkantys į liejinį kartu su išlydytu plienu lydymo arba liejimo proceso metu. Smėlio įsiskverbimą sukelia nepakankamas formos ertmės sandarumas liejimo metu. Pilant išlydytą plieną į formos ertmę, formavimo smėlis yra nuplaunamas išlydyto plieno ir patenka į liejinio vidų. Be to, smėlio įsiskverbimo priežastys taip pat yra netinkamas veikimas apipjaustant ir uždarant dėžę bei smėlio iškritimo reiškinys.
Smėlio intarpų (šlako) prevencijos metodai:① Lydant išlydytą plieną, išmetamosios dujos ir šlakas turi būti kuo kruopščiau išsiurbiami. ② Stenkitės neapversti išlydyto plieno pilstymo maišelio, o naudokite arbatinuko maišelį arba apatinį pilstymo maišelį, kad šlakas virš išlydyto plieno nepatektų į liejimo ertmę kartu su išlydytu plienu. ③ Pilant išlydytą plieną, reikia imtis priemonių, kad šlakas nepatektų į formos ertmę kartu su išlydytu plienu. ④ Kad sumažėtų smėlio patekimo į formą galimybė, modeliuojant užtikrinkite smėlio formos sandarumą, būkite atsargūs, kad pjaudami neprarastumėte smėlio, ir prieš uždarydami dėžę, išvalykite formos ertmę.
(4) Įtrūkimai:Dauguma liejinių įtrūkimų yra karšti įtrūkimai, netaisyklingos formos, įsiskverbiantys arba neįskverbiantys, ištisiniai arba su pertrūkiais, o metalas įtrūkimų vietose yra tamsus arba paviršiuje oksiduotas.
įtrūkimų priežastys, būtent aukštos temperatūros įtempis ir skystos plėvelės deformacija.
Aukštatemperatūrinis įtempis – tai įtempis, susidarantis dėl išlydyto plieno susitraukimo ir deformacijos aukštoje temperatūroje. Kai įtempis viršija metalo stiprumo arba plastinės deformacijos ribą šioje temperatūroje, atsiranda įtrūkimų. Skystosios plėvelės deformacija – tai skystosios plėvelės susidarymas tarp kristalų grūdelių išlydyto plieno kietėjimo ir kristalizacijos proceso metu. Kietėjimui ir kristalizacijai vykstant, skystoji plėvelė deformuojasi. Kai deformacijos kiekis ir greitis viršija tam tikrą ribą, atsiranda įtrūkimų. Terminių įtrūkimų temperatūros diapazonas yra apie 1200–1450 ℃.
Įtrūkimus darantys veiksniai:
① Plieno S ir P elementai yra žalingi įtrūkimų susidarymo veiksniai, o jų eutektika su geležimi mažina liejamo plieno stiprumą ir plastiškumą aukštoje temperatūroje, todėl atsiranda įtrūkimų.
② Šlako įtraukimas ir segregacija pliene padidina įtempių koncentraciją, todėl padidėja karštojo įtrūkimo polinkis.
③ Kuo didesnis plieno tipo linijinio susitraukimo koeficientas, tuo didesnė karštojo įtrūkimo tendencija.
④ Kuo didesnis plieno rūšies šilumos laidumas, tuo didesnis paviršiaus įtempimas, tuo geresnės mechaninės savybės aukštoje temperatūroje ir tuo mažesnė karštojo įtrūkimo tendencija.
5. Liejinių konstrukcinė konstrukcija yra prastos gamybos požiūriu, pavyzdžiui, per maži užapvalinti kampai, didelis sienelių storio skirtumas ir didelė įtempių koncentracija, dėl kurios gali atsirasti įtrūkimų.
6. Smėlio formos kompaktiškumas yra per didelis, o prastas šerdies derlingumas trukdo liejiniui susitraukti ir padidina įtrūkimų polinkį.
⑦Įtrūkimų atsiradimą taip pat gali paveikti kiti veiksniai, pvz., netinkamas stovo išdėstymas, per greitas liejinio aušinimas, per didelis įtempis, kurį sukelia stovo pjovimas ir terminis apdorojimas.
Atsižvelgiant į minėtų įtrūkimų priežastis ir įtakojančius veiksnius, galima imtis atitinkamų priemonių įtrūkimų defektams sumažinti ir išvengti.
Remiantis aukščiau pateikta liejimo defektų priežasčių analize, išsiaiškinus esamas problemas ir imantis atitinkamų tobulinimo priemonių, galime rasti liejimo defektų sprendimą, kuris padėtų pagerinti liejimo kokybę.
Įrašo laikas: 2023 m. rugpjūčio 31 d.