Đúc thân van là một phần quan trọng của quy trình sản xuất van, và chất lượng đúc van quyết định chất lượng của van. Sau đây là giới thiệu một số phương pháp đúc thường được sử dụng trong ngành công nghiệp van:
Đúc cát:
Đúc cát thường được sử dụng trong ngành công nghiệp van có thể được chia thành cát xanh, cát khô, cát thủy tinh nước và cát tự cứng nhựa furan theo các chất kết dính khác nhau.
(1) Cát xanh là quá trình tạo hình sử dụng bentonit làm chất kết dính.
Đặc điểm của nó là:Khuôn cát thành phẩm không cần sấy khô hay tôi cứng, khuôn cát có độ bền ướt nhất định, lõi cát và vỏ khuôn có độ chảy tốt, dễ dàng vệ sinh và giũ sạch vật đúc. Hiệu suất sản xuất khuôn cao, chu kỳ sản xuất ngắn, chi phí vật liệu thấp, thuận tiện cho việc tổ chức sản xuất theo dây chuyền lắp ráp.
Nhược điểm của nó là:Vật đúc dễ bị các khuyết tật như lỗ rỗng, tạp chất cát và độ bám dính của cát, và chất lượng của vật đúc, đặc biệt là chất lượng bên trong, không lý tưởng.
Bảng tỷ lệ và hiệu suất của cát xanh dùng cho đúc thép:
(2) Cát khô là quá trình đúc sử dụng đất sét làm chất kết dính. Thêm một ít bentonit có thể cải thiện độ bền ướt của nó.
Đặc điểm của nó là:Khuôn cát cần được sấy khô, có độ thoáng khí tốt, không dễ bị các khuyết tật như rửa cát, bám cát, rỗ khí, chất lượng đúc vốn có tốt.
Nhược điểm của nó là:Nó đòi hỏi thiết bị sấy cát và chu kỳ sản xuất dài.
(3) Cát thủy tinh nước là một phương pháp tạo hình sử dụng thủy tinh nước làm chất kết dính. Đặc điểm của nó là: thủy tinh nước có chức năng tự động đông cứng khi tiếp xúc với CO2, có thể có nhiều ưu điểm của phương pháp làm cứng bằng khí trong tạo hình và chế tạo lõi, nhưng có những nhược điểm như khả năng co ngót của vỏ khuôn kém, khó làm sạch cát đúc, tỷ lệ tái sinh và tái chế cát cũ thấp.
Bảng tỷ lệ và hiệu suất của cát làm cứng CO2 thủy tinh nước:
(4) Đúc cát tự đông cứng bằng nhựa Furan là phương pháp đúc sử dụng nhựa Furan làm chất kết dính. Cát đúc đông cứng do phản ứng hóa học của chất kết dính dưới tác dụng của chất đóng rắn ở nhiệt độ phòng. Đặc điểm của phương pháp này là khuôn cát không cần sấy khô, rút ngắn chu kỳ sản xuất và tiết kiệm năng lượng. Cát đúc nhựa dễ nén chặt và có đặc tính phân hủy tốt. Cát đúc dễ vệ sinh. Vật đúc có độ chính xác kích thước cao và bề mặt hoàn thiện tốt, có thể cải thiện đáng kể chất lượng vật đúc. Nhược điểm của phương pháp này là: yêu cầu chất lượng cát thô cao, mùi hơi nồng tại nơi sản xuất và chi phí nhựa cao.
Tỷ lệ và quy trình trộn hỗn hợp cát không nung nhựa furan:
Quy trình trộn cát tự đông cứng nhựa furan: Tốt nhất nên sử dụng máy trộn cát liên tục để tạo ra cát tự đông cứng nhựa. Cát thô, nhựa, chất đóng rắn, v.v. được thêm vào theo trình tự và trộn nhanh. Có thể trộn và sử dụng bất cứ lúc nào.
Thứ tự thêm các loại nguyên liệu khác nhau khi trộn cát nhựa như sau:
Cát thô + chất đóng rắn (dung dịch axit p-toluenesulfonic) – (120 ~ 180S) – nhựa + silan – (60 ~ 90S) – sản xuất cát
(5) Quy trình sản xuất đúc cát điển hình:
Đúc chính xác:
Những năm gần đây, các nhà sản xuất van ngày càng chú trọng đến chất lượng ngoại quan và độ chính xác kích thước của vật đúc. Bởi vì ngoại quan đẹp là yêu cầu cơ bản của thị trường, nó cũng là chuẩn mực định vị cho bước gia công đầu tiên.
Đúc chính xác thường được sử dụng trong ngành công nghiệp van là đúc mẫu chảy, được giới thiệu tóm tắt như sau:
(1) Hai phương pháp đúc dung dịch:
①Sử dụng vật liệu khuôn gốc sáp nhiệt độ thấp (axit stearic + parafin), phun sáp áp suất thấp, vỏ thủy tinh nước, tẩy sáp bằng nước nóng, quy trình nấu chảy và rót khí quyển, chủ yếu được sử dụng để đúc thép cacbon và thép hợp kim thấp với yêu cầu chất lượng chung, Độ chính xác về kích thước của vật đúc có thể đạt tiêu chuẩn quốc gia CT7~9.
② Sử dụng vật liệu khuôn nhựa nhiệt độ trung bình, phun sáp áp suất cao, vỏ khuôn silica sol, tẩy sáp bằng hơi nước, quy trình đúc nóng chảy chân không hoặc khí quyển nhanh, độ chính xác về kích thước của vật đúc có thể đạt tới độ chính xác CT4-6.
(2) Quy trình điển hình của đúc mẫu chảy:
(3) Đặc điểm của đúc mẫu chảy:
① Sản phẩm đúc có độ chính xác kích thước cao, bề mặt nhẵn và chất lượng thẩm mỹ tốt.
② Có thể đúc các chi tiết có cấu trúc và hình dạng phức tạp mà các phương pháp khác khó có thể gia công được.
③ Vật liệu đúc không giới hạn, có thể sử dụng nhiều loại vật liệu hợp kim như: thép cacbon, thép không gỉ, thép hợp kim, hợp kim nhôm, hợp kim chịu nhiệt độ cao và kim loại quý, đặc biệt là vật liệu hợp kim khó rèn, hàn và cắt.
④ Tính linh hoạt sản xuất tốt và khả năng thích ứng mạnh mẽ. Có thể sản xuất số lượng lớn, phù hợp cho sản xuất đơn chiếc hoặc sản xuất hàng loạt nhỏ.
⑤ Đúc mẫu chảy cũng có một số hạn chế nhất định, chẳng hạn như quy trình phức tạp và chu kỳ sản xuất dài. Do kỹ thuật đúc hạn chế, khả năng chịu áp lực của nó không thể cao khi đúc van vỏ mỏng chịu áp lực.
Phân tích khuyết tật đúc
Bất kỳ vật đúc nào cũng sẽ có khuyết tật bên trong, sự tồn tại của những khuyết tật này sẽ mang lại những nguy cơ tiềm ẩn lớn cho chất lượng bên trong của vật đúc, và việc sửa chữa hàn để loại bỏ những khuyết tật này trong quá trình sản xuất cũng sẽ mang lại gánh nặng lớn cho quá trình sản xuất. Đặc biệt, van là vật đúc vỏ mỏng chịu được áp suất và nhiệt độ, và độ chặt của cấu trúc bên trong là rất quan trọng. Do đó, khuyết tật bên trong của vật đúc trở thành yếu tố quyết định ảnh hưởng đến chất lượng của vật đúc.
Các khuyết tật bên trong của van đúc chủ yếu bao gồm lỗ rỗng, tạp chất xỉ, độ xốp co ngót và vết nứt.
(1) Lỗ chân lông:Các lỗ rỗng được tạo ra bởi khí, bề mặt của các lỗ rỗng nhẵn và được tạo ra bên trong hoặc gần bề mặt của vật đúc, và hình dạng của chúng chủ yếu là tròn hoặc thuôn dài.
Các nguồn khí chính tạo ra lỗ rỗng là:
① Nitơ và hydro hòa tan trong kim loại được giữ lại trong kim loại trong quá trình đông đặc của vật đúc, tạo thành các thành bên trong hình tròn hoặc hình bầu dục khép kín có ánh kim.
②Độ ẩm hoặc các chất dễ bay hơi trong vật liệu đúc sẽ chuyển thành khí do gia nhiệt, tạo thành các lỗ rỗng có thành bên trong màu nâu sẫm.
③ Trong quá trình rót kim loại, do dòng chảy không ổn định nên có sự tham gia của không khí tạo thành các lỗ rỗng.
Phương pháp phòng ngừa khuyết tật khí khổng:
① Trong quá trình luyện kim, phải hạn chế tối đa việc sử dụng nguyên liệu kim loại gỉ sét, đồng thời phải nung và sấy khô dụng cụ, muôi.
②Việc rót thép nóng chảy phải được thực hiện ở nhiệt độ cao và rót ở nhiệt độ thấp, thép nóng chảy phải được làm dịu thích hợp để tạo điều kiện cho khí nổi.
③ Thiết kế quy trình của ống rót phải tăng áp suất của thép nóng chảy để tránh khí bị kẹt và thiết lập đường dẫn khí nhân tạo để xả khí hợp lý.
④Vật liệu đúc phải kiểm soát hàm lượng nước và thể tích khí, tăng độ thoáng khí, khuôn cát và lõi cát phải được nung và sấy khô càng nhiều càng tốt.
(2) Khoang co ngót (lỏng lẻo):Đây là một khoang (lỗ) hình tròn, không đồng nhất hoặc không đồng nhất, nằm bên trong vật đúc (đặc biệt là tại điểm nóng), có bề mặt bên trong nhám và màu sẫm hơn. Các hạt tinh thể thô, chủ yếu ở dạng sợi nhánh, tập trung ở một hoặc nhiều vị trí, dễ bị rò rỉ trong quá trình thử thủy lực.
Nguyên nhân gây ra hiện tượng co ngót (lỏng lẻo):Sự co ngót thể tích xảy ra khi kim loại đông đặc từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn. Nếu không bổ sung đủ thép nóng chảy vào thời điểm này, chắc chắn sẽ xảy ra hiện tượng co ngót. Hiện tượng co ngót của thép đúc về cơ bản là do kiểm soát không đúng quy trình đông đặc tuần tự. Nguyên nhân có thể bao gồm cài đặt ống đứng không chính xác, nhiệt độ rót thép nóng chảy quá cao và hiện tượng co ngót kim loại lớn.
Các phương pháp ngăn ngừa hiện tượng co ngót (lỏng lẻo):① Thiết kế hệ thống rót vật đúc một cách khoa học để đạt được quá trình đông đặc tuần tự của thép nóng chảy, và các bộ phận đông đặc trước tiên nên được bổ sung bằng thép nóng chảy. ② Thiết lập ống đứng, trợ cấp, sắt lạnh bên trong và bên ngoài một cách chính xác và hợp lý để đảm bảo quá trình đông đặc tuần tự. ③ Khi đổ thép nóng chảy, việc phun từ trên xuống từ ống đứng có lợi để đảm bảo nhiệt độ của thép nóng chảy và cấp liệu, đồng thời giảm sự xuất hiện của các lỗ rỗng co ngót. ④ Về tốc độ rót, rót tốc độ thấp có lợi cho quá trình đông đặc tuần tự hơn so với rót tốc độ cao. ⑸ Nhiệt độ rót không được quá cao. Thép nóng chảy được lấy ra khỏi lò ở nhiệt độ cao và đổ sau khi làm dịu, điều này có lợi để giảm các lỗ rỗng co ngót.
(3) Cát lẫn (xỉ):Cát lẫn (xỉ), thường được gọi là vỉ, là những lỗ tròn không liên tục hoặc không đều xuất hiện bên trong vật đúc. Các lỗ này được trộn với cát làm khuôn hoặc xỉ thép, có kích thước không đều và kết tụ lại với nhau. Chúng xuất hiện ở một hoặc nhiều vị trí, thường tập trung nhiều hơn ở phần trên.
Nguyên nhân gây ra sự tích tụ cát (xỉ):Sự lẫn xỉ là do xỉ thép rời rạc cùng với thép nóng chảy xâm nhập vào vật đúc trong quá trình nấu chảy hoặc rót. Sự lẫn cát là do khoang khuôn không đủ kín trong quá trình đúc. Khi thép nóng chảy được đổ vào khoang khuôn, cát đúc bị thép nóng chảy cuốn trôi và xâm nhập vào bên trong vật đúc. Ngoài ra, việc vận hành cắt gọt và đóng hộp không đúng cách, cùng với hiện tượng cát rơi ra ngoài cũng là nguyên nhân gây ra sự lẫn cát.
Các phương pháp ngăn ngừa tạp chất cát (xỉ):① Khi nấu chảy thép nóng chảy, cần xả hết khí thải và xỉ ra ngoài càng triệt để càng tốt. ② Cố gắng không lật ngược túi rót thép nóng chảy, nhưng hãy sử dụng túi ấm trà hoặc túi rót đáy để ngăn xỉ phía trên thép nóng chảy tràn vào khoang đúc cùng với thép nóng chảy. ③ Khi rót thép nóng chảy, cần thực hiện các biện pháp để ngăn xỉ tràn vào khoang khuôn cùng với thép nóng chảy. ④ Để giảm khả năng lẫn cát, cần đảm bảo độ kín của khuôn cát khi tạo hình, cẩn thận không làm rơi cát khi cắt gọt và thổi sạch khoang khuôn trước khi đóng hộp.
(4) Các vết nứt:Hầu hết các vết nứt trên vật đúc là vết nứt nóng, có hình dạng không đều, xuyên thấu hoặc không xuyên thấu, liên tục hoặc không liên tục, và kim loại tại các vết nứt có màu sẫm hoặc bị oxy hóa bề mặt.
nguyên nhân gây nứt, cụ thể là ứng suất nhiệt độ cao và biến dạng màng chất lỏng.
Ứng suất nhiệt độ cao là ứng suất hình thành do sự co ngót và biến dạng của thép nóng chảy ở nhiệt độ cao. Khi ứng suất vượt quá giới hạn độ bền hoặc giới hạn biến dạng dẻo của kim loại ở nhiệt độ này, các vết nứt sẽ xuất hiện. Biến dạng màng lỏng là sự hình thành một màng lỏng giữa các hạt tinh thể trong quá trình đông đặc và kết tinh của thép nóng chảy. Cùng với quá trình đông đặc và kết tinh, màng lỏng bị biến dạng. Khi lượng biến dạng và tốc độ biến dạng vượt quá một giới hạn nhất định, các vết nứt sẽ xuất hiện. Phạm vi nhiệt độ của vết nứt nhiệt là khoảng 1200~1450℃.
Các yếu tố ảnh hưởng đến vết nứt:
① Các nguyên tố S và P trong thép là những yếu tố có hại gây nứt, sự kết hợp của chúng với sắt làm giảm độ bền và độ dẻo của thép đúc ở nhiệt độ cao, dẫn đến nứt.
② Sự bao gồm và phân tách xỉ trong thép làm tăng sự tập trung ứng suất, do đó làm tăng xu hướng nứt nóng.
③ Hệ số co ngót tuyến tính của loại thép càng lớn thì xu hướng nứt nóng càng lớn.
④ Độ dẫn nhiệt của loại thép càng lớn, sức căng bề mặt càng lớn, tính chất cơ học ở nhiệt độ cao càng tốt và xu hướng nứt nóng càng nhỏ.
⑤ Thiết kế kết cấu đúc kém về mặt sản xuất, chẳng hạn như các góc bo tròn quá nhỏ, độ dày thành chênh lệch lớn, ứng suất tập trung nghiêm trọng, sẽ gây ra các vết nứt.
⑥Độ đặc của khuôn cát quá cao, độ chảy của lõi kém cản trở quá trình co ngót của vật đúc và làm tăng khả năng nứt.
⑦Các yếu tố khác như bố trí ống đứng không đúng cách, làm nguội vật đúc quá nhanh, ứng suất quá mức do cắt ống đứng và xử lý nhiệt, v.v. cũng sẽ ảnh hưởng đến việc tạo ra vết nứt.
Theo nguyên nhân và các yếu tố ảnh hưởng đến các vết nứt trên, có thể áp dụng các biện pháp tương ứng để giảm thiểu và tránh xảy ra khuyết tật nứt.
Dựa trên phân tích trên về nguyên nhân gây ra khuyết tật đúc, tìm ra các vấn đề hiện có và thực hiện các biện pháp cải tiến tương ứng, chúng ta có thể tìm ra giải pháp khắc phục khuyết tật đúc, góp phần nâng cao chất lượng đúc.
Thời gian đăng: 31-08-2023