Het gieten van de klepbehuizing is een belangrijk onderdeel van het klepproductieproces, en de kwaliteit van het klepgietstuk bepaalt de kwaliteit ervan. Hieronder worden verschillende gietprocesmethoden geïntroduceerd die veel worden gebruikt in de klepindustrie:
Zandgieten:
Het in de kleppenindustrie veelgebruikte zandgietwerk kan worden onderverdeeld in groen zand, droog zand, waterglaszand en furaanhars zelfhardend zand, afhankelijk van de verschillende bindmiddelen.
(1) Groen zand is een vormgevingsproces waarbij bentoniet als bindmiddel wordt gebruikt.
De kenmerken zijn:De voltooide zandmal hoeft niet te worden gedroogd of uitgehard, de zandmal heeft een zekere natte sterkte en de zandkern en malmantel hebben een goede opbrengst, waardoor de gietstukken gemakkelijk te reinigen en uit te schudden zijn. De productie-efficiëntie van de mal is hoog, de productiecyclus is kort, de materiaalkosten zijn laag en de productie via een assemblagelijn is gemakkelijk te organiseren.
De nadelen zijn:Gietstukken zijn gevoelig voor defecten zoals poriën, zandinsluitsels en zandaanhechting. Bovendien is de kwaliteit van de gietstukken, met name de intrinsieke kwaliteit, niet optimaal.
Tabel met verhoudingen en prestaties van groen zand voor stalen gietstukken:
(2) Droog zand is een gietproces waarbij klei als bindmiddel wordt gebruikt. Het toevoegen van een beetje bentoniet kan de natte sterkte verbeteren.
De kenmerken zijn:de zandvorm moet gedroogd zijn, moet goed luchtdoorlatend zijn, mag niet vatbaar zijn voor defecten zoals zandvervaging, vastplakken van zand en poriën en de inherente kwaliteit van het gietstuk moet goed zijn.
De nadelen zijn:Er is apparatuur nodig om zand te drogen en de productiecyclus is lang.
(3) Waterglaszand is een modelleerproces waarbij waterglas als bindmiddel wordt gebruikt. De kenmerken ervan zijn: waterglas hardt automatisch uit bij blootstelling aan CO2 en kan verschillende voordelen bieden ten opzichte van gashardingsmethoden voor modellering en kernproductie. Er zijn echter tekortkomingen, zoals een slechte inklapbaarheid van de mal, moeilijk te reinigen zand uit gietstukken en een lage regeneratie- en recyclingsnelheid van oud zand.
Tabel met verhoudingen en prestaties van waterglas CO2-hardingszand:
(4) Zelfhardend zandgieten met furaanhars is een gietproces waarbij furaanhars als bindmiddel wordt gebruikt. Het vormzand stolt door de chemische reactie van het bindmiddel onder invloed van het verhardingsmiddel bij kamertemperatuur. Het kenmerk hiervan is dat de zandvorm niet hoeft te worden gedroogd, wat de productiecyclus verkort en energie bespaart. Harsvormzand is gemakkelijk te verdichten en heeft goede desintegratie-eigenschappen. Het vormzand van gietstukken is gemakkelijk te reinigen. De gietstukken hebben een hoge maatnauwkeurigheid en een goede oppervlakteafwerking, wat de kwaliteit van de gietstukken aanzienlijk kan verbeteren. Nadelen zijn: hoge kwaliteitseisen voor ruw zand, een lichte, scherpe geur op de productielocatie en hoge kosten van hars.
Verhoudings- en mengproces van furaanhars-zandmengsel zonder bakken:
Het mengproces van furaanhars zelfhardend zand: Het is het beste om een continue zandmenger te gebruiken om zelfhardend zand te maken. Ruw zand, hars, verharder, enz. worden achtereenvolgens toegevoegd en snel gemengd. Het kan op elk moment gemengd en gebruikt worden.
De volgorde waarin de verschillende grondstoffen worden toegevoegd bij het mengen van harszand is als volgt:
Ruw zand + uithardingsmiddel (p-tolueensulfonzuuroplossing in water) – (120 ~ 180S) – hars + silaan – (60 ~ 90S) – zandproductie
(5) Typisch zandgietproductieproces:
Precisiegieten:
Klepfabrikanten besteden de laatste jaren steeds meer aandacht aan de uiterlijke kwaliteit en maatnauwkeurigheid van gietstukken. Omdat een goed uiterlijk de basisvereiste van de markt is, is het tevens de positioneringsmaatstaf voor de eerste bewerkingsstap.
De meest gebruikte precisiegietmethode in de kleppenindustrie is verlorenwasgieten. Deze techniek wordt als volgt kort beschreven:
(1) Twee procesmethoden voor het gieten van oplossingen:
1. Met behulp van op lage temperatuur was gebaseerd malmateriaal (stearinezuur + paraffine), lage druk wasinjectie, waterglasmantel, heetwaterontparaffinering, atmosferisch smelten en gieten, voornamelijk gebruikt voor koolstofstaal en laaggelegeerde staalgietstukken met algemene kwaliteitsvereisten. De maatnauwkeurigheid van gietstukken kan de nationale norm CT7~9 bereiken.
2. Door gebruik te maken van matrijsmateriaal op basis van hars met een gemiddelde temperatuur, hogedrukwasinjectie, silicasol-matrijswand, stoomontparaffinering en snel atmosferisch of vacuümsmeltgietproces, kan de maatnauwkeurigheid van gietstukken een CT4-6 precisie bereiken.
(2) Typische processtroom van investeringsgieten:
(3) Kenmerken van investeringsgieten:
①Het gietstuk heeft een hoge maatnauwkeurigheid, een glad oppervlak en een goede uiterlijke kwaliteit.
2. Het is mogelijk om onderdelen te gieten met complexe structuren en vormen die moeilijk te verwerken zijn met andere processen.
③ Er zijn geen beperkingen voor de gietmaterialen, maar ook diverse legeringsmaterialen zoals: koolstofstaal, roestvrij staal, gelegeerd staal, aluminiumlegering, hittebestendige legeringen en edelmetalen, met name legeringsmaterialen die moeilijk te smeden, te lassen en te snijden zijn.
4 Goede productieflexibiliteit en sterke aanpasbaarheid. Kan in grote aantallen worden geproduceerd en is ook geschikt voor de productie van enkele stuks of kleine series.
5 Verliesgieten kent ook bepaalde beperkingen, zoals een omslachtige processtroom en een lange productiecyclus. Vanwege de beperkte beschikbare giettechnieken is het drukdragende vermogen niet erg hoog bij het gieten van drukdragende, dunwandige klepgietstukken.
Analyse van gietfouten
Elk gietstuk vertoont interne defecten. Het bestaan van deze defecten brengt grote verborgen gevaren met zich mee voor de interne kwaliteit van het gietstuk, en de lasreparaties om deze defecten in het productieproces te verhelpen, vormen eveneens een zware belasting voor het productieproces. Kleppen zijn met name dunne gietstukken die bestand zijn tegen druk en temperatuur, en de compactheid van hun interne structuren is zeer belangrijk. Daarom zijn de interne defecten van gietstukken de doorslaggevende factor voor de kwaliteit ervan.
De interne defecten van klepgietstukken bestaan hoofdzakelijk uit poriën, slakinsluitsels, krimpporositeit en scheuren.
(1) Poriën:Poriën worden geproduceerd door gas. Ze hebben een glad oppervlak en ontstaan binnenin of vlak onder het gietoppervlak. Ze hebben meestal een ronde of langwerpige vorm.
De belangrijkste bronnen van gas die poriën genereren zijn:
① De in het metaal opgeloste stikstof en waterstof blijven tijdens het stollen van het gietstuk in het metaal aanwezig en vormen gesloten, cirkelvormige of ovale binnenwanden met een metaalachtige glans.
2. Vocht of vluchtige stoffen in het gietmateriaal veranderen door verhitting in gas, waardoor poriën met donkerbruine binnenwanden ontstaan.
③ Tijdens het gietproces van het metaal komt er door de onstabiele stroming lucht bij, waardoor er poriën ontstaan.
Preventiemethode voor stomataal defect:
① Bij het smelten moet er zo min mogelijk gebruik worden gemaakt van roestige metaalgrondstoffen. Gereedschappen en gietlepels moeten worden gebakken en gedroogd.
2. Het gieten van gesmolten staal moet bij hoge temperatuur gebeuren en bij lage temperatuur worden gegoten. Het gesmolten staal moet op de juiste manier worden verdoofd om het zweven van het gas te vergemakkelijken.
③ Het procesontwerp van de gietstijgbuis moet de druk van het gesmolten staal verhogen om gasinsluiting te voorkomen en een kunstmatig gaspad creëren voor een redelijke afvoer.
4 Vormmaterialen moeten het watergehalte en het gasvolume regelen, de luchtdoorlaatbaarheid vergroten en de zandvorm en zandkern moeten zo goed mogelijk gebakken en gedroogd worden.
(2) Krimpholte (los):Het is een coherente of incoherente cirkelvormige of onregelmatige holte (holte) die zich in het gietstuk bevindt (vooral op de hete plek), met een ruw binnenoppervlak en een donkerdere kleur. Grove kristalkorrels, meestal in de vorm van dendrieten, verzamelen zich op één of meerdere plaatsen en zijn gevoelig voor lekkage tijdens hydraulische tests.
Reden voor krimpholte (losheid):Volumekrimp treedt op wanneer het metaal stolt van vloeibare naar vaste toestand. Als er op dit moment onvoldoende gesmolten staal wordt aangevuld, zal er onvermijdelijk krimp ontstaan. Krimp in stalen gietstukken wordt in principe veroorzaakt door onjuiste controle van het sequentiële stollingsproces. Redenen hiervoor kunnen zijn: onjuiste riserinstellingen, een te hoge giettemperatuur van gesmolten staal en grote metaalkrimp.
Methoden om krimpholtes (losheid) te voorkomen:① Ontwerp het gietsysteem van gietstukken wetenschappelijk om sequentiële stolling van gesmolten staal te bereiken. De onderdelen die het eerst stollen, moeten worden aangevuld met gesmolten staal. ② Stel de riser, de subsidie en het interne en externe koudijzer correct en redelijk in om sequentiële stolling te garanderen. ③ Wanneer het gesmolten staal wordt gegoten, is injectie van bovenaf vanuit de riser gunstig om de temperatuur van het gesmolten staal en de toevoer te waarborgen en het ontstaan van krimpholtes te verminderen. ④ Wat de gietsnelheid betreft, is gieten op lage snelheid gunstiger voor sequentiële stolling dan gieten op hoge snelheid. ⑸ De giettemperatuur mag niet te hoog zijn. Het gesmolten staal wordt op hoge temperatuur uit de oven gehaald en na sedatie gegoten, wat gunstig is voor het verminderen van krimpholtes.
(3) Zandinsluitsels (slakken):Zandinsluitsels (slakken), beter bekend als blaasjes, zijn onregelmatig gevormde, ronde of onregelmatige gaten die in gietstukken verschijnen. De gaten zijn vermengd met gietzand of staalslakken, met onregelmatige groottes, en klonteren daarin samen. Op één of meerdere plaatsen, vaak meer aan de bovenkant.
Oorzaken van zand(slak)insluiting:Insluiting van slak ontstaat doordat er tijdens het smelten of gieten staalslak in de gietvorm terechtkomt, samen met het gesmolten staal. Insluiting van zand ontstaat doordat de matrijsholte tijdens het gieten onvoldoende afgedicht is. Wanneer gesmolten staal in de matrijsholte wordt gegoten, spoelt het vormzand door het gesmolten staal mee en komt het in de gietvorm terecht. Daarnaast kunnen onjuiste bewerkingen tijdens het snijden en sluiten van de doos, en het uitvallen van zand, ook oorzaken zijn van insluiting van zand.
Methoden om zandinsluitingen (slakken) te voorkomen:① Wanneer het gesmolten staal wordt gesmolten, moeten de uitlaatgassen en de slak zo goed mogelijk worden afgevoerd. ② Probeer de gietzak voor gesmolten staal niet om te draaien, maar gebruik een theepotzak of een onderste gietzak om te voorkomen dat de slak boven het gesmolten staal samen met het gesmolten staal in de gietvorm terechtkomt. ③ Bij het gieten van gesmolten staal moeten maatregelen worden genomen om te voorkomen dat slak samen met het gesmolten staal in de mal terechtkomt. ④Om de kans op zandinsluiting te verkleinen, moet u ervoor zorgen dat de zandmal goed afsluit tijdens het modelleren, moet u erop letten dat u geen zand verliest tijdens het bijsnijden en moet u de malholte schoonblazen voordat u de doos sluit.
(4) Scheuren:De meeste scheuren in gietstukken zijn hete scheuren, met onregelmatige vormen, doordringend of niet doordringend, continu of onderbroken, en het metaal bij de scheuren is donker of heeft oppervlakteoxidatie.
redenen voor scheuren, namelijk hoge temperatuurspanning en vervorming van de vloeistoffilm.
Hogetemperatuurspanning is de spanning die ontstaat door krimp en vervorming van gesmolten staal bij hoge temperaturen. Wanneer de spanning de sterkte- of plastische vervormingsgrens van het metaal bij deze temperatuur overschrijdt, ontstaan er scheuren. Vloeistoffilmvervorming is de vorming van een vloeistoffilm tussen kristalkorrels tijdens het stollings- en kristallisatieproces van gesmolten staal. Naarmate stolling en kristallisatie vorderen, vervormt de vloeistoffilm. Wanneer de vervormingshoeveelheid en de vervormingssnelheid een bepaalde grens overschrijden, ontstaan er scheuren. Het temperatuurbereik van thermische scheuren ligt tussen 1200 en 1450 °C.
Factoren die scheuren beïnvloeden:
① De S- en P-elementen in staal zijn schadelijke factoren voor scheuren en hun eutectische eigenschappen met ijzer verminderen de sterkte en plasticiteit van gegoten staal bij hoge temperaturen, wat resulteert in scheuren.
2. Slakinsluiting en -segregatie in staal verhogen de spanningsconcentratie, waardoor de neiging tot warmscheuren toeneemt.
③ Hoe groter de lineaire krimpcoëfficiënt van het staaltype, hoe groter de neiging tot warmscheuren.
4 Hoe hoger de thermische geleidbaarheid van het staaltype, hoe hoger de oppervlaktespanning, hoe beter de mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen en hoe kleiner de neiging tot warmscheuren.
5. Het structurele ontwerp van gietstukken is slecht vervaardigbaar, bijvoorbeeld door de kleine afgeronde hoeken, de grote verschillen in wanddikte en de sterke concentratie van spanningen, waardoor er scheuren kunnen ontstaan.
⑥De compactheid van de zandvorm is te hoog en de lage opbrengst van de kern belemmert de krimp van het gietstuk en vergroot de neiging tot scheuren.
⑦Andere factoren, zoals een onjuiste plaatsing van de riser, te snelle afkoeling van het gietstuk, overmatige spanning veroorzaakt door het snijden van de riser en warmtebehandeling, enz., kunnen ook van invloed zijn op het ontstaan van scheuren.
Afhankelijk van de oorzaken en beïnvloedende factoren van de bovengenoemde scheuren, kunnen passende maatregelen worden genomen om het ontstaan van scheurdefecten te verminderen en te voorkomen.
Op basis van bovenstaande analyse van de oorzaken van gietfouten, het achterhalen van de bestaande problemen en het nemen van passende verbeteringsmaatregelen, kunnen we een oplossing voor gietfouten vinden die bevorderlijk is voor de verbetering van de gietkwaliteit.
Plaatsingstijd: 31-08-2023