Việc đúc thân van là một phần quan trọng trong quá trình sản xuất van, chất lượng của quá trình đúc van quyết định chất lượng của van.Sau đây giới thiệu một số phương pháp xử lý đúc thường được sử dụng trong ngành van:
Đúc cát:
Đúc cát thường được sử dụng trong ngành van có thể được chia thành cát xanh, cát khô, cát thủy tinh nước và cát tự làm cứng nhựa furan theo các chất kết dính khác nhau.
(1) Cát xanh là quá trình đúc sử dụng bentonite làm chất kết dính.
Đặc điểm của nó là:Khuôn cát thành phẩm không cần sấy khô hay làm cứng, khuôn cát có độ bền ướt nhất định, lõi cát và vỏ khuôn có năng suất chảy tốt nên dễ dàng làm sạch và lắc vật đúc.Hiệu quả sản xuất khuôn cao, chu kỳ sản xuất ngắn, chi phí nguyên liệu thấp, tổ chức sản xuất dây chuyền lắp ráp thuận tiện.
Nhược điểm của nó là:Vật đúc dễ có các khuyết tật như lỗ chân lông, tạp chất cát và độ bám dính của cát, đồng thời chất lượng của vật đúc, đặc biệt là chất lượng bên trong, không lý tưởng.
Bảng tỷ lệ và tính năng 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 bentonite 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, dính cát và lỗ chân lông, chất lượng vốn có của vật đúc là tốt.
Nhược điểm của nó là:nó đòi hỏi thiết bị sấy cát và chu kỳ sản xuất dài.
(3) Cát thủy tinh là một quá trình tạo mô hình sử dụng thủy tinh làm chất kết dính.Đặc điểm của nó là: thủy tinh nước có chức năng tự động đông cứng khi tiếp xúc với CO2 và có thể có nhiều ưu điểm khác nhau của phương pháp làm cứng khí để tạo mô hình và chế tạo lõi, nhưng có những nhược điểm như khả năng đóng mở của vỏ khuôn kém, khó làm sạch cát. đúc, tỷ lệ tái sinh và tái chế cát cũ thấp.
Bảng tỷ lệ và công dụng của cát cứng CO2 thủy tinh:
(4) Đúc cát tự cứng bằng nhựa Furan là một quá trình đúc sử dụng nhựa furan làm chất kết dính.Cát đúc đông đặc do phản ứng hóa học của chất kết dính dưới tác dụng của chất đóng rắn ở nhiệt độ phòng.Đặc điểm của nó là khuôn cát không cần sấy khô, giúp rút ngắn chu trình sản xuất và tiết kiệm năng lượng.Cát đúc nhựa dễ nén và có đặc tính phân hủy tốt.Cát đúc của vật đúc rất dễ làm sạch.Vật đúc có độ chính xác kích thước cao và độ bóng bề mặt tốt, có thể cải thiện đáng kể chất lượng vật đúc.Nhược điểm của nó là: yêu cầu chất lượng cao đối với cát thô, mùi hăng nhẹ tại nơi sản xuất và giá thành nhựa cao.
Tỷ lệ và quy trình trộn hỗn hợp cát không nung nhựa furan:
Quá trình trộn cát tự đông cứng của nhựa furan: Tốt nhất nên sử dụng máy trộn cát liên tục để tạo ra cát tự đông cứng của nhựa.Cát thô, nhựa, chất đóng rắn, v.v. được thêm vào theo trình tự và trộn nhanh.Nó có thể được trộn và sử dụng bất cứ lúc nào.
Thứ tự thêm các nguyên liệu thô khác nhau khi trộn cát nhựa như sau:
Cát thô + chất đóng rắn (dung dịch nước axit p-toluenesulfonic) – (120 ~ 180S) – nhựa + silane – (60 ~ 90S) – sản xuất cát
(5) Quy trình sản xuất đúc cát điển hình:
Đúc chính xác:
Trong những năm gần đây, các nhà sản xuất van ngày càng chú ý hơn đến chất lượng bề ngoài và độ chính xác về kích thước của vật đúc.Vì ngoại hình đẹp là yêu cầu cơ bản của thị trường nên nó cũng là chuẩn mực định vị cho bước gia công đầu tiên.
Phương pháp đúc chính xác thường được sử dụng trong ngành van là đúc đầu tư, được giới thiệu ngắn gọn như sau:
(1) Hai phương pháp xử lý đúc dung dịch:
①Sử dụng vật liệu khuôn làm từ sáp ở nhiệt độ thấp (axit stearic + parafin), phun sáp áp suất thấp, vỏ thủy tinh nước, tẩy sáp bằng nước nóng, quá trình nấu chảy và đổ trong khí quyển, chủ yếu được sử dụng cho thép cacbon và đúc 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 gốc nhựa ở nhiệt độ trung bình, phun sáp áp suất cao, vỏ khuôn silica sol, tẩy sáp bằng hơi nước, quá trình đúc nóng chảy trong khí quyển hoặc chân không nhanh, độ chính xác về kích thước của vật đúc có thể đạt tới độ chính xác của vật đúc CT4-6.
(2) Quy trình đúc đầu tư điển hình:
(3) Đặc điểm của đúc mẫu:
①Vật đúc có độ chính xác kích thước cao, bề mặt nhẵn và chất lượng bề ngoài tốt.
② Có thể đúc các bộ phận có cấu trúc và hình dạng phức tạp, khó gia công bằng các quy trình khác.
③ Vật liệu đúc không giới hạn, các vật liệu hợp kim đa dạng như: thép carbon, thép không gỉ, thép hợp kim, hợp kim nhôm, hợp kim nhiệt độ cao và kim loại quý, đặc biệt là vật liệu hợp kim khó rèn, hàn và cắt.
④ Tính linh hoạt trong sản xuất tốt và khả năng thích ứng mạnh mẽ.Nó có thể được sản xuất với số lượng lớn và cũng thích hợp cho sản xuất đơn lẻ hoặc hàng loạt nhỏ.
⑤ Đúc đầu tư cũng có những hạn chế nhất định, chẳng hạn như: quy trình xử lý rườm rà và chu kỳ sản xuất dài.Do kỹ thuật đúc có thể sử dụng còn hạn chế nên khả năng chịu áp của nó không thể cao lắm khi dùng để đúc các loại vật đúc van vỏ mỏng chịu áp.
Phân tích khuyết tật đúc
Bất kỳ vật đúc nào cũng sẽ có những khuyết tật bên trong, sự tồn tại của những khuyết tật này sẽ mang lại những mối nguy hiểm tiềm ẩn lớn cho chất lượng bên trong của vật đúc, và việc sửa chữa bằng 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 loại đúc có vỏ mỏng chịu được áp suất và nhiệt độ, độ chặt của cấu trúc bên trong của chúng là rất quan trọng.Vì vậy, các 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 vật đúc van chủ yếu bao gồm lỗ chân lông, tạp chất xỉ, độ xốp co ngót và vết nứt.
(1) Lỗ chân lông:Các lỗ chân lông được tạo ra bằng khí, bề mặt lỗ chân lông nhẵn và chúng được tạo ra bên trong hoặc gần bề mặt vật đúc và hình dạng của chúng chủ yếu là hình tròn hoặc hình thuôn dài.
Các nguồn khí chính tạo ra lỗ chân lông là:
① Nitơ và hydro hòa tan trong kim loại được chứa trong kim loại trong quá trình đông đặc vật đúc, tạo thành các bức tường bên trong hình tròn hoặc hình bầu dục khép kín với ánh kim loại.
②Độ ẩm hoặc các chất dễ bay hơi trong vật liệu đúc sẽ biến thành khí do đun nóng, 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 không khí tham gia vào tạo thành các lỗ rỗng.
Phương pháp phòng ngừa khuyết tật khí khổng:
① Trong quá trình nấu chảy, nên sử dụng ít nhất có thể hoặc không sử dụng nguyên liệu kim loại rỉ sét, dụng cụ và muôi phải được nướng và sấy khô.
②Việc đổ thép nóng chảy phải được thực hiện ở nhiệt độ cao và đổ ở nhiệt độ thấp, thép nóng chảy phải được an thần đúng cách để tạo điều kiện cho khí nổi.
③ Thiết kế quy trình của ống nâng rót phải tăng áp suất của thép nóng chảy để tránh bẫy khí 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, đồng thời khuôn cát và lõi cát phải được nung và sấy khô càng nhiều càng tốt.
(2) Khoang co ngót (lỏng lẻo):Đó là một khoang (khoang) hình tròn mạch lạc hoặc không mạch lạc, xuất hiện 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 đuôi gai, tập trung ở một hoặc nhiều nơi, dễ bị rò rỉ khi thử thủy lực.
Nguyên nhân gây ra khoang co ngót (lỏng lẻo):sự co rút thể tích xảy ra khi kim loại chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn.Nếu không bổ sung đủ lượng thép nóng chảy vào thời điểm này, hiện tượng khoang co ngót chắc chắn sẽ xảy ra.Khoang co ngót của vật đúc thép về cơ bản là do kiểm soát không đúng quá trình hóa rắn tuần tự.Các lý do có thể bao gồm cài đặt ống nâng không chính xác, nhiệt độ đổ thép nóng chảy quá cao và độ co ngót kim loại lớn.
Các phương pháp ngăn ngừa sâu răng co ngót (lỏng lẻo):① Thiết kế khoa học hệ thống đổ vật đúc để đạt được sự hóa rắn tuần tự của thép nóng chảy, và những bộ phận đông cứng trước phải được bổ sung bằng thép nóng chảy.②Đặt ống đứng, bệ đỡ, bàn ủi nguội bên trong và bên ngoài một cách chính xác và hợp lý để đảm bảo quá trình đông đặc tuần tự.③Khi đổ thép nóng chảy, việc phun từ trên xuống từ ống nâng có lợi để đảm bảo nhiệt độ của thép nóng chảy và cấp liệu, đồng thời giảm sự xuất hiện của các lỗ co ngót.④ Về tốc độ rót, việc rót tốc độ thấp sẽ có lợi cho quá trình đông đặc tuần tự hơn so với việc đổ tốc độ cao.⑸Nhiệt độ rót không được quá cao.Thép nóng chảy được đưa ra khỏi lò ở nhiệt độ cao và đổ sau khi an thần, có lợi cho việc giảm các lỗ co ngót.
(3) Các tạp chất cát (xỉ):Các vùi cát (xỉ), thường được gọi là các vết phồng rộp, là các lỗ hình tròn không liên tục hoặc không đều xuất hiện bên trong vật đúc.Các lỗ được trộn bằng cát đúc hoặc xỉ thép, có kích thước không đều và được tổng hợp trong đó.Một hoặc nhiều địa điểm, thường nhiều hơn ở phần trên.
Nguyên nhân đưa vào cát (xỉ):Việc đưa xỉ vào là do xỉ thép rời rạc xâm nhập vào vật đúc cùng với thép nóng chảy trong quá trình nấu chảy hoặc đổ.Việc đưa cát vào là do khoang khuôn không đủ độ kín trong quá trình đúc.Khi thép nóng chảy được đổ vào khoang khuôn, cát đúc sẽ được thép nóng chảy cuốn trôi và đi vào bên trong vật đúc.Ngoài ra, việc vận hành không đúng cách trong quá trình cắt tỉa và đóng hộp, hiện tượng cát rơi ra ngoài cũng là nguyên nhân khiến cát bị lẫn vào.
Các phương pháp ngăn ngừa vùi cát (xỉ):① Khi luyện thép nóng chảy, khí thải và xỉ phải được xả triệt để nhất có thể.② Cố gắng không lật túi rót thép nóng chảy mà hãy sử dụng túi ấm trà hoặc túi rót đáy để ngăn xỉ phía trên thép nóng chảy đi vào khoang đúc cùng với thép nóng chảy.③ Khi đổ thép nóng chảy cần có biện pháp ngăn chặn xỉ cùng với thép nóng chảy lọt vào khoang khuôn.④Để giảm khả năng lẫn cát, hãy đảm bảo độ kín của khuôn cát khi tạo mẫu, chú ý không để rơi cát khi cắt tỉa và thổi sạch khoang khuôn trước khi đóng hộp.
(4) Vết nứt:Hầu hết các vết nứt trên vật đúc là vết nứt nóng, hình dạng không đều, xuyên thấu hoặc không xuyên thấu, liên tục hoặc gián đoạn, 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 cường độ hoặc biến dạng dẻo của kim loại ở nhiệt độ này sẽ xảy ra vết nứt.Biến dạng màng chất lỏng là sự hình thành màng chất lỏng giữa các hạt tinh thể trong quá trình hóa rắn và kết tinh của thép nóng chảy.Với quá trình hóa rắn và kết tinh, màng chất lỏng bị biến dạng.Khi lượng biến dạng và tốc độ biến dạng vượt quá một giới hạn nhất định sẽ tạo ra các vết nứt.Phạm vi nhiệt độ của vết nứt nhiệt là khoảng 1200 ~ 1450oC.
Các yếu tố ảnh hưởng đến vết nứt:
① Các nguyên tố S và P trong thép là tác nhân có hại gây ra vết nứt, đồng thời tính eutectic của chúng với sắt làm giảm độ bền và độ dẻo của thép đúc ở nhiệt độ cao, dẫn đến xuất hiện vết nứt.
② Sự bao gồm và phân tách xỉ trong thép làm tăng nồng độ 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 thì 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 cấu trúc của vật đúc có khả năng sản xuất kém, chẳng hạn như các góc tròn quá nhỏ, chênh lệch độ dày thành lớn và nồng độ ứng suất nghiêm trọng sẽ gây ra các vết nứt.
⑥Độ nén của khuôn cát quá cao và năng suất của lõi kém sẽ cản trở sự co ngót của vật đúc và làm tăng xu hướng nứt.
⑦Các nguyên nhân khác, chẳng hạn như việc bố trí ống nâng không đúng cách, vật đúc nguội quá nhanh, ứng suất quá mức do cắt ống nâng và xử lý nhiệt, v.v. cũng sẽ ảnh hưởng đến việc tạo ra các vết nứt.
Theo nguyên nhân và yếu tố ảnh hưởng của các vết nứt trên, có thể thực hiện các biện pháp tương ứng để giảm thiểu và tránh xuất hiện các khuyết tật vết nứt.
Dựa trên phân tích ở trên về nguyên nhân gây ra khuyết tật vật đúc, tìm ra các vấn đề tồn tại và thực hiện các biện pháp cải tiến tương ứng, chúng ta có thể tìm ra giải pháp khắc phục khuyết tật vật đúc, có lợi cho việc nâng cao chất lượng vật đúc.
Thời gian đăng: 31/08/2023