Livenje tijela ventila je važan dio procesa proizvodnje ventila, a kvalitet odlivka ventila određuje kvalitet ventila. U nastavku je predstavljeno nekoliko metoda procesa livenja koje se obično koriste u industriji ventila:
Livenje u pijesku:
Livenje u pijesku koje se obično koristi u industriji ventila može se podijeliti na zeleni pijesak, suhi pijesak, pijesak od vodenog stakla i pijesak od furanske smole koji se sam stvrdnjava, prema različitim vezivima.
(1) Zeleni pijesak je proces oblikovanja u kojem se bentonit koristi kao vezivo.
Njegove karakteristike su:Gotov pješčani kalup ne treba sušiti ili stvrdnjavati, pješčani kalup ima određenu čvrstoću u vlažnom stanju, a pješčana jezgra i ljuska kalupa imaju dobar prinos, što olakšava čišćenje i istresanje odlivaka. Efikasnost proizvodnje kalupa je visoka, proizvodni ciklus je kratak, troškovi materijala su niski, a pogodno je organizovati proizvodnju na montažnoj traci.
Njegovi nedostaci su:Odlivci su skloni defektima kao što su pore, inkluzije pijeska i prianjanje pijeska, a kvalitet odlivaka, posebno intrinzični kvalitet, nije idealan.
Tabela proporcija i performansi zelenog pijeska za čelične odlivke:
(2) Suhi pijesak je proces oblikovanja u kojem se koristi glina kao vezivo. Dodavanje malo bentonita može poboljšati njegovu čvrstoću u vlažnom stanju.
Njegove karakteristike su:Pješčani kalup treba sušiti, ima dobru propusnost zraka, nije sklon defektima poput ispiranja pijeska, lijepljenja pijeska i pora, a inherentni kvalitet odlivka je dobar.
Njegovi nedostaci su:Zahtijeva opremu za sušenje pijeska, a proizvodni ciklus je dug.
(3) Vodeno staklo kao pijesak je proces modeliranja koji koristi vodeno staklo kao vezivo. Njegove karakteristike su: vodeno staklo ima funkciju automatskog stvrdnjavanja kada je izloženo CO2 i može imati razne prednosti metode stvrdnjavanja plinom za modeliranje i izradu jezgara, ali postoje nedostaci kao što su slaba sklopivost ljuske kalupa, poteškoće u čišćenju odljevaka pijeskom i niska stopa regeneracije i recikliranja starog pijeska.
Tabela proporcija i performansi vodenog stakla za pijesak za stvrdnjavanje CO2:
(4) Samostvrdnjavajući pijesak za kalupljenje furanske smole je proces livenja u kojem se furanska smola koristi kao vezivo. Pijesak za kalupljenje se stvrdnjava zbog hemijske reakcije veziva pod djelovanjem sredstva za stvrdnjavanje na sobnoj temperaturi. Njegova karakteristika je da pijesak za kalupljenje ne treba sušiti, što skraćuje proizvodni ciklus i štedi energiju. Pijesak za kalupljenje smole se lako zbija i ima dobra svojstva raspadanja. Pijesak za kalupljenje odlivaka se lako čisti. Odlivci imaju visoku dimenzionalnu tačnost i dobru površinsku obradu, što može značajno poboljšati kvalitet odlivaka. Njegovi nedostaci su: visoki zahtjevi za kvalitet sirovog pijeska, blagi oštar miris na mjestu proizvodnje i visoka cijena smole.
Proporcija i proces miješanja mješavine pijeska od furanske smole bez pečenja:
Proces miješanja samostvrdnjavajućeg pijeska od furanske smole: Najbolje je koristiti kontinuirani mikser pijeska za pravljenje samostvrdnjavajućeg pijeska od smole. Sirovi pijesak, smola, sredstvo za učvršćivanje itd. dodaju se redom i brzo miješaju. Može se miješati i koristiti u bilo kojem trenutku.
Redoslijed dodavanja različitih sirovina pri miješanju smolnog pijeska je sljedeći:
Sirovi pijesak + sredstvo za učvršćivanje (vodeni rastvor p-toluensulfonske kiseline) – (120 ~ 180S) – smola + silan – (60 ~ 90S) – proizvodnja pijeska
(5) Tipičan proizvodni proces lijevanja u pijesku:
Precizno livenje:
Posljednjih godina, proizvođači ventila sve više pažnje posvećuju kvalitetu izgleda i dimenzijskoj tačnosti odlivaka. Budući da je dobar izgled osnovni zahtjev tržišta, on je ujedno i referentna tačka pozicioniranja za prvi korak mašinske obrade.
Najčešće korišteno precizno livenje u industriji ventila je precizno livenje, koje je ukratko predstavljeno na sljedeći način:
(1) Dva postupka livenja rastvora:
①Korištenjem materijala za kalupe na bazi voska na niskim temperaturama (stearinska kiselina + parafin), ubrizgavanjem voska pod niskim pritiskom, ljuskom od vodenog stakla, deparafiniranjem vrućom vodom, atmosferskim topljenjem i livenjem, uglavnom se koristi za odlivke od ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika sa općim zahtjevima kvalitete, dimenzionalna tačnost odlivaka može dostići nacionalni standard CT7~9.
② Korištenjem materijala za kalupe na bazi smole srednje temperature, ubrizgavanjem voska pod visokim pritiskom, ljuskom kalupa od silicijevog dioksida, deparafiniranjem parom, brzim atmosferskim ili vakuumskim livenjem, dimenzionalna tačnost odlivaka može dostići precizne odlivke CT4-6.
(2) Tipičan tok procesa lijevanja preciznim lijevanjem:
(3) Karakteristike lijevanja preciznim postupkom:
①Odlivak ima visoku dimenzijsku tačnost, glatku površinu i dobar izgled.
② Moguće je lijevati dijelove složenih struktura i oblika koje je teško obraditi drugim postupcima.
③ Materijali za lijevanje nisu ograničeni, postoje razni legirani materijali kao što su: ugljični čelik, nehrđajući čelik, legirani čelik, aluminijske legure, legure otporne na visoke temperature i plemeniti metali, posebno legirani materijali koje je teško kovati, zavarivati i rezati.
④ Dobra fleksibilnost proizvodnje i velika prilagodljivost. Može se proizvoditi u velikim količinama, a pogodan je i za pojedinačnu ili malu serijsku proizvodnju.
⑤ Livenje preciznim livenjem također ima određena ograničenja, kao što su: glomazan proces i dug proizvodni ciklus. Zbog ograničenih tehnika livenja koje se mogu koristiti, njegova nosivost pritiska ne može biti vrlo visoka kada se koristi za lijevanje odlivaka ventila sa tankom ljuskom koji su pod pritiskom.
Analiza nedostataka odljevaka
Svaki odlivak će imati unutrašnje nedostatke, postojanje ovih nedostataka će donijeti velike skrivene opasnosti za unutrašnji kvalitet odlivka, a popravke zavarivanjem radi uklanjanja ovih nedostataka u procesu proizvodnje također će donijeti veliko opterećenje proizvodnom procesu. Konkretno, ventili su tankoslojni odlivci koji podnose pritisak i temperaturu, a kompaktnost njihove unutrašnje strukture je veoma važna. Stoga, unutrašnji nedostaci odlivaka postaju odlučujući faktor koji utiče na kvalitet odlivaka.
Unutrašnji defekti odlivaka ventila uglavnom uključuju pore, inkluzije troske, poroznost usljed skupljanja i pukotine.
(1) Pore:Pore nastaju djelovanjem plina, površina pora je glatka, nastaju unutar ili blizu površine odljevka, a njihovi oblici su uglavnom okrugli ili duguljasti.
Glavni izvori plina koji stvaraju pore su:
① Dušik i vodik rastvoreni u metalu ostaju u metalu tokom skrućivanja odlivka, formirajući zatvorene kružne ili ovalne unutrašnje zidove sa metalnim sjajem.
②Vlaga ili isparljive supstance u materijalu za oblikovanje će se zagrijavanjem pretvoriti u plin, formirajući pore s tamnosmeđim unutrašnjim zidovima.
③ Tokom procesa livanja metala, zbog nestabilnog toka, uključen je zrak koji formira pore.
Metoda prevencije stomatalnog defekta:
① Prilikom topljenja, zahrđale metalne sirovine treba koristiti što je manje moguće ili ne, a alate i kutlače treba peći i sušiti.
②Izlivanje rastopljenog čelika treba se vršiti na visokoj temperaturi, a izlivati na niskoj temperaturi, a rastopljeni čelik treba biti pravilno sediran kako bi se olakšalo plutanje plina.
③ Dizajn procesa izlivačkog uspona trebao bi povećati pritisak rastopljenog čelika kako bi se izbjeglo zarobljavanje plina i uspostaviti umjetni put plina za razumno ispuštanje.
④Materijali za kalupljenje trebaju kontrolirati sadržaj vode i volumen plina, povećati propusnost zraka, a pješčani kalup i pješčano jezgro trebaju se peći i sušiti što je više moguće.
(2) Šupljina skupljanja (labava):To je koherentna ili nekoherentna kružna ili nepravilna šupljina (udubljenje) koja se javlja unutar odlivka (posebno na vrućoj tački), sa hrapavom unutrašnjom površinom i tamnijom bojom. Gruba kristalna zrna, uglavnom u obliku dendrita, skupljena na jednom ili više mjesta, sklona su curenju tokom hidrauličkog ispitivanja.
Razlog skupljanja šupljine (labavosti):Do skupljanja volumena dolazi kada se metal stvrdne iz tekućeg u čvrsto stanje. Ako u ovom trenutku nema dovoljno rastopljenog čelika, neizbježno će se pojaviti skupljanje u šupljini. Skupljanje u čeličnim odljevcima u osnovi je uzrokovano nepravilnom kontrolom procesa sekvencijalnog skrućivanja. Razlozi mogu uključivati nepravilna podešavanja uspona, previsoku temperaturu izlijevanja rastopljenog čelika i veliko skupljanje metala.
Metode za sprječavanje šupljina usljed skupljanja (labavosti):① Naučno osmisliti sistem izlivanja odlivaka kako bi se postiglo sekvencijalno skrućivanje rastopljenog čelika, a dijelovi koji se prvi stvrdnu trebaju se dopuniti rastopljenim čelikom. ②Ispravno i razumno postaviti usponski vod, dovod, unutrašnje i vanjsko hladno željezo kako bi se osiguralo sekvencijalno skrućivanje. ③Prilikom izlivanja rastopljenog čelika, ubrizgavanje odozgo iz usponskog voda je korisno kako bi se osigurala temperatura rastopljenog čelika i dovoda, te smanjila pojava šupljina usljed skupljanja. ④ Što se tiče brzine izlivanja, livenje pri maloj brzini je pogodnije za sekvencijalno skrućivanje od livanja pri velikoj brzini. ⑸Temperatura izlivanja ne smije biti previsoka. Rastopljeni čelik se vadi iz peći na visokoj temperaturi i izlijeva nakon stabiliziranja, što je korisno za smanjenje šupljina usljed skupljanja.
(3) Uključci pijeska (zgura):Uključci pijeska (zgura), poznati kao mjehurići, su diskontinuirane kružne ili nepravilne rupe koje se pojavljuju unutar odljevaka. Rupe su pomiješane s pijeskom za kalupljenje ili čeličnom zgurom, nepravilnih su veličina i agregirane su u njima. Na jednom ili više mjesta, često više na gornjem dijelu.
Uzroci uključivanja pijeska (zgure):Uključivanje troske nastaje ulaskom diskretne čelične troske u odljevak zajedno sa rastopljenim čelikom tokom procesa topljenja ili lijevanja. Uključivanje pijeska nastaje zbog nedovoljne zatvorenosti šupljine kalupa tokom oblikovanja. Kada se rastopljeni čelik ulije u šupljinu kalupa, pijesak za oblikovanje se ispire rastopljenim čelikom i ulazi u unutrašnjost odljevka. Pored toga, nepravilan rad tokom obrezivanja i zatvaranja kutije, te pojava ispadanja pijeska također su razlozi za uključavanje pijeska.
Metode za sprečavanje uključavanja pijeska (zgure):① Kada se rastopljeni čelik topi, ispušne plinove i trosku treba što temeljitije isprazniti. ② Pokušajte da ne okrećete vreću za izlijevanje rastopljenog čelika, već koristite vrećicu za čajnik ili donju vreću za izlijevanje kako biste spriječili da troska iznad rastopljenog čelika uđe u šupljinu za lijevanje zajedno sa rastopljenim čelikom. ③ Prilikom izlijevanja rastopljenog čelika treba poduzeti mjere kako bi se spriječilo da troska uđe u šupljinu kalupa sa rastopljenim čelikom. ④Kako biste smanjili mogućnost ulaska pijeska, osigurajte nepropusnost pješčanog kalupa prilikom modeliranja, pazite da ne izgubite pijesak prilikom obrezivanja i ispušite šupljinu kalupa prije zatvaranja kutije.
(4) Pukotine:Većina pukotina u odljevcima su vruće pukotine, nepravilnih oblika, prodiruće ili neprodiruće, kontinuirane ili povremene, a metal na pukotinama je taman ili ima površinsku oksidaciju.
uzroci pukotina, naime naprezanje visoke temperature i deformacija tečnog filma.
Visokotemperaturni napon je napon nastao skupljanjem i deformacijom rastopljenog čelika na visokim temperaturama. Kada napon premaši granicu čvrstoće ili plastične deformacije metala na toj temperaturi, doći će do pukotina. Deformacija tečnog filma je formiranje tečnog filma između kristalnih zrna tokom procesa skrućivanja i kristalizacije rastopljenog čelika. Kako napreduje skrućivanje i kristalizacija, tečni film se deformiše. Kada količina i brzina deformacije pređu određenu granicu, nastaju pukotine. Temperaturni raspon termičkih pukotina je oko 1200~1450℃.
Faktori koji utiču na pukotine:
① S i P elementi u čeliku su štetni faktori za pukotine, a njihovi eutektici sa željezom smanjuju čvrstoću i plastičnost lijevanog čelika na visokim temperaturama, što rezultira pukotinama.
② Uključivanje i segregacija troske u čeliku povećavaju koncentraciju napona, čime se povećava sklonost stvaranju vrućih pukotina.
③ Što je veći koeficijent linearnog skupljanja vrste čelika, to je veća sklonost stvaranju vrućih pukotina.
4 Što je veća toplinska provodljivost vrste čelika, to je veća površinska napetost, bolja su mehanička svojstva na visokim temperaturama i manja je sklonost vrućim pukotinama.
⑤ Strukturni dizajn odlivaka je loš u pogledu proizvodljivosti, kao što su premali zaobljeni uglovi, velika razlika u debljini zidova i jaka koncentracija napona, što će uzrokovati pukotine.
⑥Kompaktnost pješčanog kalupa je prevelika, a slabo popuštanje jezgre ometa skupljanje odljevka i povećava sklonost pukotinama.
⑦Ostali faktori, kao što su nepravilan raspored uspona, prebrzo hlađenje odlivka, prekomjerno naprezanje uzrokovano rezanjem uspona i termičkom obradom itd., također će utjecati na nastanak pukotina.
U skladu s uzrocima i faktorima koji utiču na gore navedene pukotine, mogu se preduzeti odgovarajuće mjere za smanjenje i izbjegavanje pojave pukotina.
Na osnovu gore navedene analize uzroka nedostataka odlivaka, utvrđivanja postojećih problema i preduzimanja odgovarajućih mjera za poboljšanje, možemo pronaći rješenje za nedostatke odlivaka, što će doprinijeti poboljšanju kvaliteta odlivaka.
Vrijeme objave: 31. avg. 2023.