Ливење тела вентила је важан део процеса производње вентила, а квалитет одливака вентила одређује квалитет вентила. У наставку је представљено неколико метода ливења које се обично користе у индустрији вентила:
Ливење песка:
Ливење песка које се обично користи у индустрији вентила може се поделити на зелени песак, суви песак, песак воденог стакла и самоочвршћавајући песак фуранске смоле према различитим везивима.
(1) Зелени песак је процес обликовања који користи бентонит као везиво.
Његове карактеристике су:Готови пешчани калуп не мора се сушити или очвршћавати, пешчани калуп има одређену чврстоћу у влажном стању, а језгро и омотач калупа имају добар принос, што олакшава чишћење и протресање одливака. Ефикасност производње калупа је висока, производни циклус је кратак, трошкови материјала су ниски и погодно је организовати производњу на монтажној траци.
Његови недостаци су:Одливци су склони дефектима као што су поре, укључивање песка и пријањање песка, а квалитет одливака, посебно унутрашњи квалитет, није идеалан.
Табела пропорција и перформанси зеленог песка за челичне одливке:
(2) Суви песак је процес обликовања који користи глину као везиво. Додавање мало бентонита може побољшати његову чврстоћу у влажном стању.
Његове карактеристике су:Калуп за песак треба осушити, има добру пропусност за ваздух, није склонан дефектима као што су прање песка, лепљење песка и поре, а квалитет одливака је добар.
Његови недостаци су:Потребна је опрема за сушење песка, а производни циклус је дуг.
(3) Водено стакло као песак је процес моделирања који користи водено стакло као везиво. Његове карактеристике су: водено стакло има функцију аутоматског очвршћавања када је изложено CO2 и може имати разне предности методе очвршћавања гасом за моделирање и израду језгара, али постоје недостаци као што су лоша склопивост љуске калупа, тешкоће у чишћењу одливака песком и ниска стопа регенерације и рециклаже старог песка.
Табела пропорција и перформанси песка за очвршћавање воденим стаклом помоћу CO2:
(4) Самоочвршћавајући калуп за ливење фуранске смоле је процес ливења који користи фуранску смолу као везиво. Калупски песак се стврдњава услед хемијске реакције везива под дејством средства за стврдњавање на собној температури. Његова карактеристика је да калуп за ливење песка не мора да се суши, што скраћује производни циклус и штеди енергију. Калупски песак од смоле се лако сабија и има добра својства распадања. Калупски песак одливака се лако чисти. Одливци имају високу димензионалну тачност и добру површинску обраду, што може значајно побољшати квалитет одливака. Његови недостаци су: високи захтеви за квалитет сировог песка, благо оштар мирис на месту производње и висока цена смоле.
Пропорција и процес мешања мешавине песка од фуранске смоле без печења:
Процес мешања самоочвршћавајућег песка од фуранске смоле: Најбоље је користити континуирани миксер песка за прављење самоочвршћавајућег песка од смоле. Сирови песак, смола, средство за стврдњавање итд. се додају редом и брзо мешају. Може се мешати и користити у било ком тренутку.
Редослед додавања различитих сировина приликом мешања смолног песка је следећи:
Сирови песак + средство за стврдњавање (водени раствор п-толуенсулфонске киселине) – (120 ~ 180°C) – смола + силан – (60 ~ 90°C) – производња песка
(5) Типичан производни процес ливења у песку:
Прецизно ливење:
Последњих година, произвођачи вентила су све више пажње посветили квалитету изгледа и димензионалној тачности одливака. Пошто је добар изглед основни захтев тржишта, он је такође и референтна тачка за први корак машинске обраде.
Уобичајено коришћено прецизно ливење у индустрији вентила је ливење методом инвестиције, које је укратко представљено на следећи начин:
(1) Две методе процеса ливења раствора:
①Коришћењем материјала за калуп на бази воска на ниским температурама (стеаринска киселина + парафин), убризгавањем воска под ниским притиском, љуском од воденог стакла, депарафинизацијом врућом водом, атмосферским топљењем и ливењем, углавном се користи за одливке од угљеничног челика и нисколегираног челика са општим захтевима квалитета, димензионална тачност одливака може достићи национални стандард CT7~9.
② Коришћењем материјала за калуп на бази смоле средње температуре, убризгавањем воска под високим притиском, љуском калупа од силицијум диоксида, депарафинисањем паром, брзим атмосферским или вакуумским топљењем, димензионална тачност одливака може достићи прецизне одливке CT4-6.
(2) Типичан ток процеса ливења прецизним поступцима:
(3) Карактеристике ливења прецизним поступцима:
①Одлив има високу димензионалну тачност, глатку површину и добар изглед.
② Могуће је лити делове са сложеним структурама и облицима које је тешко обрадити другим процесима.
③ Материјали за ливење нису ограничени, различити легирани материјали као што су: угљенични челик, нерђајући челик, легирани челик, легиране легуре алуминијума, легуре отпорне на високе температуре и племенити метали, посебно легирани материјали који се тешко кују, заварују и секу.
④ Добра флексибилност производње и велика прилагодљивост. Може се производити у великим количинама, а погодан је и за производњу појединачних комада или малих серија.
⑤ Ливење методом претварања такође има одређена ограничења, као што су: гломазан процес и дуг производни циклус. Због ограничених техника ливења које се могу користити, његова носивост под притиском не може бити веома висока када се користи за ливење одливака вентила са танком љуском који подносе притисак.
Анализа дефеката одливака
Сваки одливак ће имати унутрашње недостатке, постојање ових недостатака донеће велике скривене опасности по унутрашњи квалитет одливака, а поправке заваривањем ради отклањања ових недостатака у процесу производње такође ће представљати велико оптерећење за производни процес. Конкретно, вентили су одливци са танком љуском који издржавају притисак и температуру, а компактност њихових унутрашњих структура је веома важна. Стога, унутрашњи недостаци одливака постају одлучујући фактор који утиче на квалитет одливака.
Унутрашњи дефекти одливака вентила углавном укључују поре, укључивање згуре, порозност услед скупљања и пукотине.
(1) Поре:Поре настају гасом, површина пора је глатка и настају унутар или близу површине одливка, а њихови облици су углавном округли или дугуљасти.
Главни извори гаса који стварају поре су:
① Азот и водоник растворени у металу налазе се у металу током очвршћавања одливака, формирајући затворене кружне или овалне унутрашње зидове са металним сјајем.
②Влага или испарљиве супстанце у материјалу за обликовање ће се претворити у гас услед загревања, формирајући поре са тамносмеђим унутрашњим зидовима.
③ Током процеса ливања метала, због нестабилног тока, ваздух је укључен у формирање пора.
Метод превенције стоматалног дефекта:
① При топионици, зарђале металне сировине треба користити што је мање могуће или не користити уопште, а алате и кутлаче треба пећи и сушити.
②Изливање растопљеног челика треба да се врши на високој температури, а изливање на ниској температури, а растопљени челик треба правилно седирати како би се олакшало плутање гаса.
③ Дизајн процеса изливачког успона треба да повећа притисак растопљеног челика како би се избегло заробљавање гаса и да се успостави вештачки пут гаса за разумно испуштање гасова.
④Материјали за калуповање треба да контролишу садржај воде и запремину гаса, повећају пропустљивост ваздуха, а калуп од песка и језгро од песка треба да се пеку и суше што је више могуће.
(2) Шупљина од скупљања (лабава):То је кохерентна или некохерентна кружна или неправилна шупљина (шупљина) која се јавља унутар одливка (посебно на врућој тачки), са храпавом унутрашњом површином и тамнијом бојом. Груба кристална зрна, углавном у облику дендрита, сакупљена на једном или више места, склона цурењу током хидрауличног испитивања.
Разлог за скупљање шупљине (лабавост):До скупљања запремине долази када се метал стврдне из течног у чврсто стање. Ако у овом тренутку нема довољног обнављања растопљеног челика, неизбежно ће се појавити шупљина скупљања. Шупљина скупљања челичних одливака је у основи узрокована неправилном контролом процеса секвенцијалног очвршћавања. Разлози могу бити неправилна подешавања успона, превисока температура ливења растопљеног челика и велико скупљање метала.
Методе за спречавање шупљина услед скупљања (лабавости):① Научно пројектовати систем ливења одливака како би се постигло секвенцијално очвршћавање растопљеног челика, а делови који се први очврсну треба да се допуне растопљеним челиком. ②Правилно и разумно поставити успон, помоћ, унутрашње и спољашње хладно гвожђе како би се осигурало секвенцијално очвршћавање. ③Када се растопљени челик сипа, убризгавање одозго из успона је корисно како би се осигурала температура растопљеног челика и довода, и смањила појава шупљина услед скупљања. ④ Што се тиче брзине ливења, ливење малом брзином је погодније за секвенцијално очвршћавање него ливење великом брзином. ⑸Температура ливења не сме бити превисока. Растопљени челик се вади из пећи на високој температури и сипа се након седације, што је корисно за смањење шупљина услед скупљања.
(3) Укључци песка (згура):Инклузије песка (згура), познате као мехурићи, су дисконтинуиране кружне или неправилне рупе које се појављују унутар одливака. Рупе су помешане са калупским песком или челичном згуром, неправилних су величина и агрегиране су у њима. На једном или више места, често више на горњем делу.
Узроци укључивања песка (згуре):Укључивање згуре настаје услед уласка дискретне челичне згуре у одливак заједно са растопљеним челиком током процеса топљења или ливења. Укључивање песка настаје због недовољне заптивности шупљине калупа током обликовања. Када се растопљени челик сипа у шупљину калупа, песак за обликовање се испире растопљеним челиком и улази у унутрашњост одливака. Поред тога, неправилан рад током обрезивања и затварања кутије, као и феномен испадања песка, такође су разлози за укључивање песка.
Методе за спречавање укључивања песка (згуре):① Када се растопљени челик топи, издувне гасове и згуру треба што темељније испразнити. ② Покушајте да не окрећете врећу за ливење растопљеног челика, већ користите кесу типа чајника или врећу за ливење са доњим делом како бисте спречили да згура изнад растопљеног челика уђе у шупљину калупа заједно са растопљеним челиком. ③ Приликом ливања растопљеног челика, треба предузети мере како би се спречило да згура уђе у шупљину калупа заједно са растопљеним челиком. ④Да бисте смањили могућност уласка песка, осигурајте непропусност пешчаног калупа приликом моделирања, пазите да не изгубите песак приликом орезивања и очистите шупљину калупа пре затварања кутије.
(4) Пукотине:Већина пукотина у одливцима су вруће пукотине, неправилних облика, продорне или непродорне, континуиране или повремене, а метал на пукотинама је таман или има површинску оксидацију.
разлози за пукотине, наиме напрезање високе температуре и деформација течног филма.
Високотемпературно напрезање је напрезање настало скупљањем и деформацијом растопљеног челика на високим температурама. Када напрезање пређе границу чврстоће или пластичне деформације метала на овој температури, појавиће се пукотине. Деформација течног филма је формирање течног филма између кристалних зрна током процеса очвршћавања и кристализације растопљеног челика. Са напредовањем очвршћавања и кристализације, течни филм се деформише. Када количина деформације и брзина деформације пређу одређену границу, стварају се пукотине. Температурни опсег термичких пукотина је око 1200~1450℃.
Фактори који утичу на пукотине:
① S и P елементи у челику су штетни фактори за пукотине, а њихове еутектике са гвожђем смањују чврстоћу и пластичност ливеног челика на високим температурама, што доводи до пукотина.
② Укључивање и сегрегација згуре у челику повећавају концентрацију напона, чиме се повећава склоност ка врућим пукотинама.
③ Што је већи коефицијент линеарног скупљања типа челика, већа је склоност ка топлим пуцањима.
④ Што је већа топлотна проводљивост типа челика, то је већи површински напон, боља су механичка својства на високим температурама и мања је склоност ка врућим пукотинама.
⑤ Структурни дизајн одливака је лош у погледу производности, као што су премали заобљени углови, велика разлика у дебљини зида и јака концентрација напона, што ће изазвати пукотине.
⑥Компактност пешчаног калупа је превисока, а лоше издашно језгро омета скупљање одливка и повећава склоност пукотинама.
⑦Други фактори, као што су неправилан распоред подизача, пребрзо хлађење одливка, прекомерно напрезање изазвано резањем подизача и термичком обрадом итд., такође ће утицати на стварање пукотина.
У складу са узроцима и факторима који утичу на горе наведене пукотине, могу се предузети одговарајуће мере за смањење и спречавање појаве пукотина.
На основу горе наведене анализе узрока недостатака одливака, откривања постојећих проблема и предузимања одговарајућих мера за побољшање, можемо пронаћи решење за недостатке одливака, што доприноси побољшању квалитета одливака.
Време објаве: 31. август 2023.