La fosa del cos de la vàlvula és una part important del procés de fabricació de la vàlvula, i la qualitat de la fosa de la vàlvula determina la qualitat de la vàlvula. A continuació, s'introdueixen diversos mètodes de procés de fosa que s'utilitzen habitualment a la indústria de les vàlvules:
Fundició en sorra:
La fosa de sorra que s'utilitza habitualment a la indústria de les vàlvules es pot dividir en sorra verda, sorra seca, sorra de vidre d'aigua i sorra autoenduridora de resina furànica segons els diferents aglutinants.
(1) La sorra verda és un procés de modelat que utilitza bentonita com a aglutinant.
Les seves característiques són:El motlle de sorra acabat no necessita ser assecat ni endurit, el motlle de sorra té una certa resistència a la humitat i el nucli de sorra i la carcassa del motlle tenen un bon rendiment, cosa que facilita la neteja i l'extracció de les peces de fosa. L'eficiència de la producció de motlles és alta, el cicle de producció és curt, el cost del material és baix i és convenient organitzar la producció en línia de muntatge.
Els seus desavantatges són:Les peces de fosa són propenses a defectes com ara porus, inclusions de sorra i adherència de sorra, i la qualitat de les peces de fosa, especialment la qualitat intrínseca, no és ideal.
Taula de proporcions i rendiment de sorra verda per a peces de fosa d'acer:
(2) La sorra seca és un procés de modelat que utilitza argila com a aglutinant. Afegir-hi una mica de bentonita pot millorar la seva resistència humida.
Les seves característiques són:El motlle de sorra s'ha d'assecar, té una bona permeabilitat a l'aire, no és propens a defectes com el rentat de sorra, l'enganxament de sorra i els porus, i la qualitat inherent de la fosa és bona.
Els seus desavantatges són:requereix equips d'assecat de sorra i el cicle de producció és llarg.
(3) La sorra de vidre soluble és un procés de modelatge que utilitza vidre soluble com a aglutinant. Les seves característiques són: el vidre soluble té la funció d'endurir-se automàticament quan s'exposa al CO2, i pot tenir diversos avantatges del mètode d'enduriment amb gas per al modelatge i la fabricació de nuclis, però hi ha deficiències com ara la mala plegabilitat de la carcassa del motlle, la dificultat en la neteja amb sorra de les peces de fosa i la baixa taxa de regeneració i reciclatge de la sorra antiga.
Taula de proporcions i rendiment de sorra enduridora de CO2 per a vidre d'aigua:
(4) El modelat amb sorra autoenduridora de resina furànica és un procés de fosa que utilitza resina furànica com a aglutinant. La sorra de modelat se solidifica a causa de la reacció química de l'aglutinant sota l'acció de l'agent de curat a temperatura ambient. La seva característica és que el motlle de sorra no necessita ser assecat, cosa que escurça el cicle de producció i estalvia energia. La sorra de modelat amb resina és fàcil de compactar i té bones propietats de desintegració. La sorra de modelat de peces de fosa és fàcil de netejar. Les peces de fosa tenen una alta precisió dimensional i un bon acabat superficial, cosa que pot millorar considerablement la qualitat de les peces de fosa. Els seus desavantatges són: alts requisits de qualitat per a la sorra crua, lleugera olor acre al lloc de producció i alt cost de la resina.
Proporció i procés de barreja de la barreja de sorra sense cocció de resina de furà:
El procés de barreja de sorra autoenduridora de resina furànica: és millor utilitzar un mesclador de sorra continu per fer sorra autoenduridora de resina. La sorra crua, la resina, l'agent de curat, etc. s'afegeixen en seqüència i es barregen ràpidament. Es pot barrejar i utilitzar en qualsevol moment.
L'ordre d'afegir diverses matèries primeres en barrejar sorra de resina és el següent:
Sorra crua + agent de curació (solució aquosa d'àcid p-toluensulfònic) – (120 ~ 180S) – resina + silà – (60 ~ 90S) – producció de sorra
(5) Procés típic de producció de fosa en sorra:
Fundició de precisió:
En els darrers anys, els fabricants de vàlvules han prestat cada cop més atenció a la qualitat de l'aspecte i la precisió dimensional de les peces de fosa. Com que un bon aspecte és el requisit bàsic del mercat, també és el punt de referència de posicionament per al primer pas del mecanitzat.
La fosa de precisió més utilitzada en la indústria de les vàlvules és la fosa de inversió, que es presenta breument de la manera següent:
(1) Dos mètodes de procés de colada en solució:
①Utilitzant material de motlle a base de cera a baixa temperatura (àcid esteàric + parafina), injecció de cera a baixa pressió, closca de vidre soluble, desparafinat amb aigua calenta, procés de fusió i abocament atmosfèric, utilitzat principalment per a peces de fosa d'acer al carboni i d'acer de baix aliatge amb requisits generals de qualitat, la precisió dimensional de les peces de fosa pot assolir l'estàndard nacional CT7 ~ 9.
② Mitjançant material de motlle a base de resina a temperatura mitjana, injecció de cera a alta pressió, carcassa de motlle de sol de sílice, desparafinat amb vapor, procés de fosa ràpida atmosfèrica o al buit, la precisió dimensional de les peces de fosa pot assolir la precisió CT4-6.
(2) Flux típic del procés de fosa per inversió:
(3) Característiques de la fosa de inversió:
① La fosa té una alta precisió dimensional, una superfície llisa i una bona qualitat d'aspecte.
② És possible fondre peces amb estructures i formes complexes que són difícils de processar amb altres processos.
③ Els materials de fosa no es limiten a diversos materials d'aliatge com ara: acer al carboni, acer inoxidable, acer d'aliatge, aliatge d'alumini, aliatge d'alta temperatura i metalls preciosos, especialment materials d'aliatge que són difícils de forjar, soldar i tallar.
④ Bona flexibilitat de producció i forta adaptabilitat. Es pot produir en grans quantitats i també és adequat per a la producció d'una sola peça o de lots petits.
⑤ La fosa d'inversió també té certes limitacions, com ara: un flux de procés feixuc i un cicle de producció llarg. A causa de les tècniques de fosa limitades que es poden utilitzar, la seva capacitat de suport de pressió no pot ser gaire alta quan s'utilitza per fondre peces de fosa de vàlvules de closca fina que suporten pressió.
Anàlisi de defectes de fosa
Qualsevol peça de fosa tindrà defectes interns, l'existència d'aquests defectes comportarà grans perills ocults per a la qualitat interna de la peça de fosa, i la reparació de soldadura per eliminar aquests defectes en el procés de producció també suposarà una gran càrrega per al procés de producció. En particular, les vàlvules són peces de fosa de closca fina que suporten la pressió i la temperatura, i la compacitat de les seves estructures internes és molt important. Per tant, els defectes interns de les peces de fosa esdevenen el factor decisiu que afecta la qualitat de les peces de fosa.
Els defectes interns de les peces de fosa de vàlvules inclouen principalment porus, inclusions d'escòria, porositat per retracció i esquerdes.
(1) Porus:Els porus són produïts per gas, la superfície dels porus és llisa i es generen dins o a prop de la superfície de la peça de fosa, i les seves formes són majoritàriament rodones o oblongues.
Les principals fonts de gas que generen porus són:
① El nitrogen i l'hidrogen dissolts en el metall es troben al metall durant la solidificació de la fosa, formant parets interiors circulars o ovalades tancades amb brillantor metàl·lica.
② La humitat o les substàncies volàtils del material de modelat es convertiran en gas a causa de l'escalfament, formant porus amb parets interiors de color marró fosc.
③ Durant el procés de colada del metall, a causa del flux inestable, l'aire entra en joc per formar porus.
Mètode de prevenció del defecte estomatal:
① En la fosa, s'han d'utilitzar el mínim possible o no les matèries primeres de metall rovellat, i les eines i els cullerots s'han de coure i assecar.
② El vessament d'acer fos s'ha de fer a alta temperatura i el vessament a baixa temperatura, i l'acer fos s'ha de sedar adequadament per facilitar la flotació del gas.
③ El disseny del procés de la columna vertical de colada hauria d'augmentar la pressió de l'acer fos per evitar l'atrapament de gas i establir una via artificial de gas per a un escapament raonable.
④Els materials de modelat han de controlar el contingut d'aigua i el volum de gas, augmentar la permeabilitat a l'aire i el motlle de sorra i el nucli de sorra s'han de coure i assecar tant com sigui possible.
(2) Cavitat de retracció (solta):És una cavitat (cavitat) circular o irregular coherent o incoherent que es produeix dins de la fosa (especialment al punt calent), amb una superfície interior rugosa i un color més fosc. Grans de cristall gruixuts, principalment en forma de dendrites, reunits en un o més llocs, propensos a fuites durant la prova hidràulica.
El motiu de la cavitat de contracció (soltesa):La contracció del volum es produeix quan el metall se solidifica de l'estat líquid a l'estat sòlid. Si no hi ha prou reposició d'acer fos en aquest moment, inevitablement es produirà una cavitat de contracció. La cavitat de contracció de les foses d'acer és causada bàsicament per un control inadequat del procés de solidificació seqüencial. Els motius poden incloure una configuració incorrecta del tub vertical, una temperatura de colada massa alta de l'acer fos i una gran contracció del metall.
Mètodes per prevenir les cavitats per retracció (soltesa):① Dissenyeu científicament el sistema de colada de peces de fosa per aconseguir la solidificació seqüencial de l'acer fos, i les peces que solidifiquen primer s'han de reposar amb acer fos. ② Ajusteu correctament i raonablement el tub vertical, la subsidiària i el ferro fred intern i extern per garantir la solidificació seqüencial. ③ Quan s'aboca l'acer fos, la injecció superior des del tub vertical és beneficiosa per garantir la temperatura de l'acer fos i l'alimentació, i reduir l'aparició de cavitats de contracció. ④ Pel que fa a la velocitat de colada, l'abocament a baixa velocitat és més propici per a la solidificació seqüencial que l'abocament a alta velocitat. ⑸ La temperatura de colada no ha de ser massa alta. L'acer fos es treu del forn a alta temperatura i s'aboca després de la sedació, cosa que és beneficiosa per reduir les cavitats de contracció.
(3) Inclusions de sorra (escòria):Les inclusions de sorra (escòria), comunament conegudes com a butllofes, són forats circulars o irregulars discontinus que apareixen dins de les peces de fosa. Els forats es barregen amb sorra de motllura o escòria d'acer, amb mides irregulars i agregats en ells. En un o més llocs, sovint més a la part superior.
Causes de la inclusió de sorra (escòria):La inclusió d'escòria és causada per l'entrada discreta d'escòria d'acer a la fosa juntament amb l'acer fos durant el procés de fusió o abocament. La inclusió de sorra és causada per la insuficient estanquitat de la cavitat del motlle durant el modelat. Quan s'aboca acer fos a la cavitat del motlle, la sorra de modelat és arrossegada per l'acer fos i entra a l'interior de la fosa. A més, un funcionament inadequat durant el retallament i el tancament de la caixa, i el fenomen de la caiguda de sorra també són motius de la inclusió de sorra.
Mètodes per evitar inclusions de sorra (escòria):① Quan es fon l'acer fos, els gasos d'escapament i l'escòria s'han d'expulsar el més completament possible. ② Intenteu no capgirar la bossa de colada d'acer fos, sinó que utilitzeu una bossa de tetera o una bossa de colada inferior per evitar que l'escòria que hi ha per sobre de l'acer fos entri a la cavitat de colada juntament amb l'acer fos. ③ Quan s'aboca acer fos, s'han de prendre mesures per evitar que l'escòria entri a la cavitat del motlle amb l'acer fos. ④ Per reduir la possibilitat d'inclusió de sorra, assegureu-vos que el motlle de sorra estigui ben tancat durant el modelatge, aneu amb compte de no perdre sorra durant el retall i netegeu la cavitat del motlle amb un buf abans de tancar la caixa.
(4) Esquerdes:La majoria de les esquerdes de les peces de fosa són esquerdes calentes, amb formes irregulars, penetrants o no penetrants, contínues o intermitents, i el metall a les esquerdes és fosc o té oxidació superficial.
motius de les esquerdes, és a dir, tensió a alta temperatura i deformació de la pel·lícula líquida.
La tensió a alta temperatura és la tensió formada per la contracció i la deformació de l'acer fos a altes temperatures. Quan la tensió supera el límit de resistència o deformació plàstica del metall a aquesta temperatura, es produiran esquerdes. La deformació de la pel·lícula líquida és la formació d'una pel·lícula líquida entre els grans de cristall durant el procés de solidificació i cristal·lització de l'acer fos. Amb el progrés de la solidificació i la cristal·lització, la pel·lícula líquida es deforma. Quan la quantitat de deformació i la velocitat de deformació superen un cert límit, es generen esquerdes. El rang de temperatura de les esquerdes tèrmiques és d'uns 1200~1450℃.
Factors que afecten les esquerdes:
① Els elements S i P de l'acer són factors nocius per a les esquerdes, i la seva eutèctica amb el ferro redueix la resistència i la plasticitat de l'acer fos a altes temperatures, donant lloc a esquerdes.
② La inclusió i segregació d'escòria en l'acer augmenten la concentració d'esforços, augmentant així la tendència a l'esquerdament en calent.
③ Com més gran sigui el coeficient de contracció lineal del tipus d'acer, més gran serà la tendència a l'esquerdament en calent.
④ Com més gran sigui la conductivitat tèrmica del tipus d'acer, més gran serà la tensió superficial, millors seran les propietats mecàniques a alta temperatura i menor serà la tendència a l'esquerdament en calent.
⑤ El disseny estructural de les peces de fosa té poca fabricabilitat, com ara cantonades arrodonides massa petites, una gran disparitat de gruix de paret i una concentració d'esforços elevada, que causaran esquerdes.
⑥ La compacitat del motlle de sorra és massa alta i el baix rendiment del nucli dificulta la contracció de la fosa i augmenta la tendència a les esquerdes.
⑦ Altres factors, com ara una disposició incorrecta del tub vertical, un refredament massa ràpid de la fosa, una tensió excessiva causada pel tall del tub vertical i el tractament tèrmic, etc., també afectaran la generació d'esquerdes.
Segons les causes i els factors que influeixen en les esquerdes esmentades, es poden prendre les mesures corresponents per reduir i evitar l'aparició de defectes d'esquerda.
A partir de l'anàlisi anterior de les causes dels defectes de fosa, descobrint els problemes existents i prenent les mesures de millora corresponents, podem trobar una solució als defectes de fosa, que afavoreixi la millora de la qualitat de la fosa.
Data de publicació: 31 d'agost de 2023