La fundición del cuerpo de la válvula es una parte importante del proceso de fabricación de la válvula y la calidad de la fundición de la válvula determina la calidad de la válvula.A continuación se presentan varios métodos de proceso de fundición comúnmente utilizados en la industria de válvulas:
Moldeo en arena:
La fundición en arena comúnmente utilizada en la industria de válvulas se puede dividir en arena verde, arena seca, arena de vidrio soluble y arena autoendurecible de resina de furano según los diferentes aglutinantes.
(1) La arena verde es un proceso de moldeo que utiliza bentonita como aglutinante.
Sus características son:el molde de arena terminado no necesita secarse ni endurecerse, el molde de arena tiene cierta resistencia en húmedo y el núcleo de arena y la carcasa del molde tienen un buen rendimiento, lo que facilita la limpieza y la sacudida de las piezas fundidas.La eficiencia de la producción de moldes es alta, el ciclo de producción es corto, el costo del material es bajo y es conveniente organizar la producción en línea de ensamblaje.
Sus desventajas son:Las piezas fundidas son propensas a presentar defectos como poros, inclusiones de arena y adherencia de arena, y la calidad de las piezas fundidas, especialmente la calidad intrínseca, no es ideal.
Tabla de proporciones y rendimiento de arena verde para fundiciones de acero:
(2) La arena seca es un proceso de moldeo que utiliza arcilla como aglutinante.Agregar un poco de bentonita puede mejorar su resistencia en húmedo.
Sus características son:el molde de arena debe secarse, tiene buena permeabilidad al aire, no es propenso a defectos como lavado de arena, adherencia de arena y poros, y la calidad inherente de la fundición es buena.
Sus desventajas son:requiere equipo de secado de arena y el ciclo de producción es largo.
(3) La arena de vidrio soluble es un proceso de modelado que utiliza vidrio soluble como aglutinante.Sus características son: el vidrio soluble tiene la función de endurecerse automáticamente cuando se expone al CO2, y puede tener varias ventajas del método de endurecimiento con gas para el modelado y la fabricación de núcleos, pero existen desventajas tales como poca colapsabilidad de la carcasa del molde, dificultad para la limpieza con arena de piezas fundidas y baja tasa de regeneración y reciclaje de arena vieja.
Tabla de proporciones y rendimiento de arena endurecedora de CO2 de vidrio soluble:
(4) El moldeo en arena autoendurecible con resina de furano es un proceso de fundición que utiliza resina de furano como aglutinante.La arena de moldeo se solidifica debido a la reacción química del aglutinante bajo la acción del agente de curado a temperatura ambiente.Su característica es que no es necesario secar el molde de arena, lo que acorta el ciclo de producción y ahorra energía.La arena para moldeo de resina es fácil de compactar y tiene buenas propiedades de desintegración.La arena de moldeo de piezas fundidas es fácil de limpiar.Las piezas fundidas tienen una alta precisión dimensional y un buen acabado superficial, lo que puede mejorar en gran medida la calidad de las piezas fundidas.Sus desventajas son: requisitos de alta calidad para la arena cruda, un ligero olor acre en el lugar de producción y un alto costo de la resina.
Proporción y proceso de mezcla de la mezcla de arena sin hornear de resina de furano:
El proceso de mezcla de arena autoendurecible de resina de furano: lo mejor es utilizar un mezclador de arena continuo para hacer arena autoendurecible de resina.Se agregan en secuencia arena cruda, resina, agente de curado, etc. y se mezclan rápidamente.Se puede mezclar y utilizar en cualquier momento.
El orden de adición de diversas materias primas al mezclar arena resinosa es el siguiente:
Arena cruda + agente de curado (solución acuosa de ácido p-toluenosulfónico) – (120 ~ 180S) – resina + silano – (60 ~ 90S) – producción de arena
(5) Proceso típico de producción de fundición en arena:
Fundición de precisión:
En los últimos años, los fabricantes de válvulas han prestado cada vez más atención a la calidad de la apariencia y la precisión dimensional de las piezas fundidas.Dado que una buena apariencia es el requisito básico del mercado, también es la referencia de posicionamiento para el primer paso del mecanizado.
La fundición de precisión comúnmente utilizada en la industria de las válvulas es la fundición a la cera perdida, que se presenta brevemente a continuación:
(1) Dos métodos de proceso de fundición de solución:
①Utiliza material de molde a base de cera a baja temperatura (ácido esteárico + parafina), inyección de cera a baja presión, carcasa de vaso soluble, desparafinado con agua caliente, proceso de fusión y vertido atmosférico, utilizado principalmente para piezas fundidas de acero al carbono y acero de baja aleación con requisitos generales de calidad. , La precisión dimensional de las piezas fundidas puede alcanzar el estándar nacional CT7~9.
② Utilizando material de molde a base de resina de temperatura media, inyección de cera a alta presión, carcasa de molde de sol de sílice, desparafinado con vapor, proceso rápido de fundición atmosférica o por fusión al vacío, la precisión dimensional de las piezas fundidas puede alcanzar piezas fundidas de precisión CT4-6.
(2) Flujo de proceso típico de fundición a la cera perdida:
(3) Características de la fundición a la cera perdida:
①La pieza fundida tiene alta precisión dimensional, superficie lisa y buena calidad de apariencia.
② Es posible fundir piezas con estructuras y formas complejas que son difíciles de procesar con otros procesos.
③ Los materiales de fundición no se limitan a diversos materiales de aleación, como: acero al carbono, acero inoxidable, acero aleado, aleación de aluminio, aleaciones de alta temperatura y metales preciosos, especialmente materiales de aleación que son difíciles de forjar, soldar y cortar.
④ Buena flexibilidad de producción y gran adaptabilidad.Se puede producir en grandes cantidades y también es adecuado para la producción de una sola pieza o de lotes pequeños.
⑤ La fundición a la cera perdida también tiene ciertas limitaciones, tales como: flujo de proceso engorroso y ciclo de producción largo.Debido a las limitadas técnicas de fundición que se pueden utilizar, su capacidad de soportar presión no puede ser muy alta cuando se utiliza para fundir válvulas de carcasa delgada que soportan presión.
Análisis de defectos de fundición
Cualquier pieza fundida tendrá defectos internos, la existencia de estos defectos traerá grandes peligros ocultos para la calidad interna de la pieza fundida, y la reparación por soldadura para eliminar estos defectos en el proceso de producción también traerá una gran carga para el proceso de producción.En particular, las válvulas son piezas fundidas de carcasa delgada que soportan presión y temperatura, y la compacidad de sus estructuras internas es muy importante.Por lo tanto, los defectos internos de las piezas fundidas se convierten en el factor decisivo que afecta la calidad de las piezas fundidas.
Los defectos internos de las piezas fundidas de válvulas incluyen principalmente poros, inclusiones de escoria, porosidad por contracción y grietas.
(1) Poros:Los poros son producidos por gas, la superficie de los poros es lisa y se generan dentro o cerca de la superficie de la pieza fundida, y sus formas son en su mayoría redondas u oblongas.
Las principales fuentes de gas que generan poros son:
① El nitrógeno y el hidrógeno disueltos en el metal quedan contenidos en el metal durante la solidificación de la pieza fundida, formando paredes internas cerradas circulares u ovaladas con brillo metálico.
②La humedad o las sustancias volátiles en el material de moldeo se convertirán en gas debido al calentamiento, formando poros con paredes internas de color marrón oscuro.
③ Durante el proceso de vertido del metal, debido al flujo inestable, el aire interviene para formar poros.
Método de prevención del defecto estomático:
① En la fundición, las materias primas metálicas oxidadas deben usarse lo menos posible o no, y las herramientas y cucharones deben hornearse y secarse.
②El vertido de acero fundido debe realizarse a alta temperatura y a baja temperatura, y el acero fundido debe sedarse adecuadamente para facilitar la flotación del gas.
③ El diseño del proceso del tubo ascendente de vertido debe aumentar la presión del acero fundido para evitar el atrapamiento de gas y establecer una ruta de gas artificial para un escape razonable.
④Los materiales de moldeo deben controlar el contenido de agua y el volumen de gas, aumentar la permeabilidad al aire y el molde de arena y el núcleo de arena deben hornearse y secarse tanto como sea posible.
(2) Cavidad de contracción (suelta):Es una cavidad (cavidad) circular o irregular, coherente o incoherente, que se produce en el interior de la pieza fundida (especialmente en el punto caliente), con una superficie interior rugosa y de color más oscuro.Granos de cristal gruesos, principalmente en forma de dendritas, reunidos en uno o más lugares, propensos a fugas durante la prueba hidráulica.
El motivo de la contracción de la cavidad (suelto):La contracción de volumen ocurre cuando el metal se solidifica del estado líquido al sólido.Si no hay suficiente reposición de acero fundido en este momento, inevitablemente se producirá una cavidad por contracción.La cavidad de contracción de las piezas fundidas de acero se debe básicamente a un control inadecuado del proceso de solidificación secuencial.Las razones pueden incluir ajustes incorrectos del tubo ascendente, temperatura de vertido demasiado alta del acero fundido y gran contracción del metal.
Métodos para prevenir las caries por contracción (suelto):① Diseñe científicamente el sistema de vertido de piezas fundidas para lograr la solidificación secuencial del acero fundido, y las piezas que se solidifiquen primero deben reponerse con acero fundido.② Configure correcta y razonablemente el tubo ascendente, el subsidio y el hierro frío interno y externo para garantizar la solidificación secuencial.③Cuando se vierte el acero fundido, la inyección superior desde el tubo ascendente es beneficiosa para garantizar la temperatura del acero fundido y la alimentación, y reducir la aparición de cavidades por contracción.④ En términos de velocidad de vertido, el vertido a baja velocidad favorece más la solidificación secuencial que el vertido a alta velocidad.⑸La temperatura de vertido no debe ser demasiado alta.El acero fundido se saca del horno a alta temperatura y se vierte después de la sedación, lo que resulta beneficioso para reducir las cavidades por contracción.
(3) Inclusiones de arena (escoria):Las inclusiones de arena (escoria), comúnmente conocidas como ampollas, son orificios circulares o irregulares discontinuos que aparecen en el interior de las piezas fundidas.Los huecos se mezclan con arena de moldeo o escoria siderúrgica, de tamaños irregulares y se agregan en ellos.Uno o más lugares, a menudo más en la parte superior.
Causas de la inclusión de arena (escoria):La inclusión de escoria es causada por escoria de acero discreta que ingresa a la fundición junto con el acero fundido durante el proceso de fundición o vertido.La inclusión de arena se debe a una estanqueidad insuficiente de la cavidad del molde durante el moldeo.Cuando se vierte acero fundido en la cavidad del molde, la arena del moldeo es arrastrada por el acero fundido y entra al interior de la pieza fundida.Además, el funcionamiento inadecuado durante el recorte y el cierre de la caja y el fenómeno de caída de arena también son motivos de la inclusión de arena.
Métodos para prevenir inclusiones de arena (escoria):① Cuando se funde el acero fundido, los gases de escape y la escoria deben eliminarse lo más completamente posible.② Trate de no voltear la bolsa de vertido de acero fundido, pero use una bolsa de tetera o una bolsa de vertido inferior para evitar que la escoria sobre el acero fundido entre en la cavidad de fundición junto con el acero fundido.③ Al verter acero fundido, se deben tomar medidas para evitar que la escoria entre en la cavidad del molde con el acero fundido.④Para reducir la posibilidad de inclusión de arena, asegúrese de que el molde de arena esté apretado al modelar, tenga cuidado de no perder arena al recortar y limpie la cavidad del molde antes de cerrar la caja.
(4) Grietas:La mayoría de las grietas en las piezas fundidas son grietas calientes, con formas irregulares, penetrantes o no penetrantes, continuas o intermitentes, y el metal en las grietas es oscuro o tiene oxidación superficial.
razones de las grietas, a saber, estrés por alta temperatura y deformación de la película líquida.
La tensión a alta temperatura es la tensión formada por la contracción y deformación del acero fundido a altas temperaturas.Cuando la tensión excede el límite de resistencia o deformación plástica del metal a esta temperatura, se producirán grietas.La deformación de la película líquida es la formación de una película líquida entre los granos de cristal durante el proceso de solidificación y cristalización del acero fundido.Con el progreso de la solidificación y cristalización, la película líquida se deforma.Cuando la cantidad de deformación y la velocidad de deformación exceden un cierto límite, se generan grietas.El rango de temperatura de las grietas térmicas es de aproximadamente 1200 ~ 1450 ℃.
Factores que afectan las grietas:
① Los elementos S y P en el acero son factores perjudiciales para las grietas, y sus eutécticos con el hierro reducen la resistencia y plasticidad del acero fundido a altas temperaturas, lo que provoca grietas.
② La inclusión y segregación de escoria en el acero aumentan la concentración de tensiones, aumentando así la tendencia al agrietamiento en caliente.
③ Cuanto mayor sea el coeficiente de contracción lineal del tipo de acero, mayor será la tendencia al agrietamiento en caliente.
④ Cuanto mayor sea la conductividad térmica del tipo de acero, mayor será la tensión superficial, mejores serán las propiedades mecánicas a alta temperatura y menor será la tendencia al agrietamiento en caliente.
⑤ El diseño estructural de las piezas fundidas tiene mala capacidad de fabricación, como esquinas redondeadas demasiado pequeñas, gran disparidad en el espesor de la pared y concentración severa de tensiones, lo que provocará grietas.
⑥La compacidad del molde de arena es demasiado alta y el bajo rendimiento del núcleo dificulta la contracción de la pieza fundida y aumenta la tendencia a las grietas.
⑦Otros, como la disposición inadecuada de la contrahuella, el enfriamiento demasiado rápido de la pieza fundida, la tensión excesiva causada por el corte de la contrahuella y el tratamiento térmico, etc., también afectarán la generación de grietas.
Según las causas y los factores que influyen en las grietas anteriores, se pueden tomar las medidas correspondientes para reducir y evitar la aparición de defectos por grietas.
Con base en el análisis anterior de las causas de los defectos de fundición, descubriendo los problemas existentes y tomando las medidas de mejora correspondientes, podemos encontrar una solución a los defectos de fundición, que conduzca a la mejora de la calidad de la fundición.
Hora de publicación: 31 de agosto de 2023