Venttiilirungon valaminen on tärkeä osa venttiilin valmistusprosessia, ja venttiilin valun laatu määrää venttiilin laadun. Seuraavassa esitellään useita venttiiliteollisuudessa yleisesti käytettyjä valuprosessimenetelmiä:
Hiekkavalu:
Venttiiliteollisuudessa yleisesti käytetty hiekkavalu voidaan jakaa vihreään hiekkaan, kuivaan hiekkaan, vesilasihiekkaan ja furaanihartsi-itsekovettuvaan hiekkaan eri sideaineiden mukaan.
(1) Vihreä hiekka on muovausprosessi, jossa käytetään bentoniittia sideaineena.
Sen ominaisuudet ovat:Valmiin hiekkamuotin ei tarvitse kuivata tai kovettaa, hiekkamuotin märkälujuus on tietty, ja hiekkaytimen ja muotin kuoren saanto on hyvä, mikä helpottaa valukappaleiden puhdistamista ja ravistamista. Muottituotannon tehokkuus on korkea, tuotantosykli on lyhyt, materiaalikustannukset ovat alhaiset ja kokoonpanolinjan tuotannon järjestäminen on kätevää.
Sen haittoja ovat:Valukappaleissa on taipumusta huokosiin, hiekkasulkeumiin ja hiekan tarttumiseen, eikä valukappaleiden laatu, erityisesti niiden luontainen laatu, ole ihanteellinen.
Vihreän hiekan osuus ja suorituskykytaulukko teräsvaluille:
(2) Kuiva hiekka on muovausprosessi, jossa käytetään savea sideaineena. Lisäämällä hieman bentoniittia voidaan parantaa sen märkälujuutta.
Sen ominaisuudet ovat:hiekkamuotti on kuivattava, sillä on hyvä ilmanläpäisevyys, se ei ole altis hiekan pesulle, hiekan tarttumiselle ja huokosille, ja valun luontainen laatu on hyvä.
Sen haittoja ovat:se vaatii hiekankuivauslaitteita ja tuotantosykli on pitkä.
(3) Vesilasihiekka on mallinnusprosessi, jossa käytetään sideaineena vesilasia. Sen ominaisuudet ovat: vesilasi kovettuu automaattisesti altistuessaan CO2:lle, ja sillä voi olla useita kaasukarkaisumenetelmän etuja mallinnuksessa ja keernanvalmistuksessa, mutta on olemassa puutteita, kuten muotin kuoren heikko kokoonpuristuvuus, valukappaleiden hiekanpuhdistuksen vaikeus sekä vanhan hiekan alhainen uudistumis- ja kierrätysaste.
Vesilasi-CO2-kovettuvan hiekan osuus ja suorituskykytaulukko:
(4) Furaanihartsista itsekovettuva hiekkavalu on valuprosessi, jossa sideaineena käytetään furaanihartsia. Muovaushiekka jähmettyy huoneenlämmössä sideaineen kemiallisen reaktion seurauksena kovetusaineen vaikutuksesta. Sen ominaispiirteenä on, että hiekkamuottia ei tarvitse kuivata, mikä lyhentää tuotantosykliä ja säästää energiaa. Hartsimuovaushiekka on helppo tiivistää ja sillä on hyvät hajoamisominaisuudet. Valukappaleiden muovaushiekka on helppo puhdistaa. Valukappaleilla on korkea mittatarkkuus ja hyvä pinnanlaatu, mikä voi parantaa huomattavasti valukappaleiden laatua. Sen haittoja ovat: raakahiekan korkeat laatuvaatimukset, lievä pistävä haju tuotantopaikalla ja hartsin korkea hinta.
Furaanihartsin, paistamattoman hiekan, osuus ja sekoitusprosessi:
Furaanihartsin itsekovettuvan hiekan sekoitusprosessi: Hartsin itsekovettuvan hiekan valmistukseen on parasta käyttää jatkuvatoimista hiekansekoitinta. Raakahiekka, hartsi, kovetusaine jne. lisätään peräkkäin ja sekoitetaan nopeasti. Sitä voidaan sekoittaa ja käyttää milloin tahansa.
Eri raaka-aineiden lisäämisjärjestys hartsihiekkaa sekoitettaessa on seuraava:
Raaka hiekka + kovete (p-tolueenisulfonihapon vesiliuos) – (120 ~ 180S) – hartsi + silaani – (60 ~ 90S) – hiekan tuotanto
(5) Tyypillinen hiekkavaluprosessi:
Tarkkuusvalu:
Viime vuosina venttiilivalmistajat ovat kiinnittäneet yhä enemmän huomiota valukappaleiden ulkonäköön ja mittatarkkuuteen. Koska hyvä ulkonäkö on markkinoiden perusvaatimus, se on myös koneistuksen ensimmäisen vaiheen vertailukohta.
Venttiiliteollisuudessa yleisesti käytetty tarkkuusvalu on investointivalu, joka esitellään lyhyesti seuraavasti:
(1) Kaksi liuosvalumenetelmää:
①Käyttämällä matalan lämpötilan vahapohjaista muottimateriaalia (steariinihappo + parafiini), matalapaineista vahainjektiota, vesilasikuorta, kuumavesivahanpoistoa, ilmakehän sulatus- ja kaatamisprosessia, käytetään pääasiassa hiiliteräksen ja niukkaseosteisen teräksen valukappaleiden valmistukseen yleisillä laatuvaatimuksilla. Valukappaleiden mittatarkkuus voi saavuttaa kansallisen standardin CT7~9.
② Käyttämällä keskilämpötilan hartsipohjaista muottimateriaalia, korkeapainevahainjektiota, piidioksidisoolimuottikuorta, höyryvahanpoistoa, nopeaa ilmakehän tai tyhjiösulamisvaluprosessia valukappaleiden mittatarkkuus voi saavuttaa CT4-6-tarkkuusvalut.
(2) Tyypillinen tarkkuusvaluprosessin kulku:
(3) Investointivalun ominaisuudet:
① Valukappaleella on korkea mittatarkkuus, sileä pinta ja hyvä ulkonäkö.
② On mahdollista valaa osia, joilla on monimutkaisia rakenteita ja muotoja, joita on vaikea käsitellä muilla prosesseilla.
③ Valumateriaaleja ei ole rajoitettu, erilaisia seosmateriaaleja, kuten: hiiliteräs, ruostumaton teräs, seosteräs, alumiiniseos, korkean lämpötilan seos ja jalometallit, erityisesti seosmateriaalit, joita on vaikea takoa, hitsata ja leikata.
④ Hyvä tuotannon joustavuus ja vahva sopeutumiskyky. Sitä voidaan tuottaa suuria määriä, ja se soveltuu myös yksittäiskappaleiden tai pienten erien tuotantoon.
⑤ Investointivalulla on myös tiettyjä rajoituksia, kuten hankala prosessivirta ja pitkä tuotantosykli. Käytettävissä olevien valutekniikoiden rajallisuuden vuoksi sen paineenkestokyky ei voi olla kovin korkea, kun sitä käytetään paineenkestävän ohutkuorisen venttiilivalukappaleen valamiseen.
Valuvirheiden analysointi
Kaikissa valukappaleissa on sisäisiä vikoja, ja näiden vikojen olemassaolo aiheuttaa suuria piileviä vaaroja valukappaleen sisäiselle laadulle. Myös hitsaus näiden vikojen poistamiseksi tuotantoprosessissa rasittaa tuotantoprosessia huomattavasti. Erityisesti venttiilit ovat ohutkuorivalukappaleita, jotka kestävät painetta ja lämpötilaa, ja niiden sisäisten rakenteiden tiiviys on erittäin tärkeää. Siksi valukappaleiden sisäisistä vioista tulee ratkaiseva tekijä, joka vaikuttaa valukappaleiden laatuun.
Venttiilivalujen sisäisiä vikoja ovat pääasiassa huokoset, kuonasulkeumat, kutistumishuokoisuus ja halkeamat.
(1) Huokoset:Huokoset syntyvät kaasun vaikutuksesta, huokosten pinta on sileä ja ne syntyvät valukappaleen sisällä tai lähellä pintaa, ja niiden muoto on enimmäkseen pyöreä tai pitkulainen.
Tärkeimmät huokosia tuottavan kaasun lähteet ovat:
① Metalliin liuennut typpi ja vety jäävät metalliin valukappaleen jähmettymisen aikana muodostaen suljetut, pyöreät tai soikeat sisäseinät, joilla on metallinen kiilto.
②Muovausmateriaalin kosteus tai haihtuvat aineet muuttuvat kuumennettaessa kaasuksi, jolloin muodostuu huokosia, joilla on tummanruskeat sisäseinät.
③ Metallin valuprosessin aikana epävakaan virtauksen vuoksi ilma muodostaa huokosia.
Ilmarakovaurion ehkäisymenetelmä:
① Sulatuksessa ruosteisia metalliraaka-aineita tulisi käyttää mahdollisimman vähän tai ei ollenkaan, ja työkalut ja kauhat tulisi paistaa ja kuivata.
② Sulan teräksen kaataminen tulee tehdä korkeassa lämpötilassa ja kaataa matalassa lämpötilassa, ja sula teräs on rauhoitettava asianmukaisesti kaasun kellumisen helpottamiseksi.
③ Kaatoputken prosessisuunnittelun tulisi lisätä sulan teräksen painepäätä kaasun jäämisen välttämiseksi ja luoda keinotekoinen kaasureitti kohtuullisen pakokaasun poistamiseksi.
4. Muovausmateriaalien tulisi kontrolloida vesipitoisuutta ja kaasun määrää, lisätä ilmanläpäisevyyttä ja hiekkalaa sekä hiekkalaa tulisi paistaa ja kuivata mahdollisimman paljon.
(2) Kutistumisontelo (löysä):Se on valukappaleen sisällä (erityisesti kuumassa kohdassa) esiintyvä yhtenäinen tai epäyhtenäinen pyöreä tai epäsäännöllinen ontelo, jolla on karkea sisäpinta ja tummempi väri. Karkeita, enimmäkseen dendriittien muodossa olevia, yhteen tai useampaan kohtaan kerääntyneitä kiderakeita, jotka ovat alttiita vuodolle hydraulisen kokeen aikana.
Kutistumisontelon (löysyyden) syy:Tilavuuskutistuminen tapahtuu, kun metalli jähmettyy nestemäisestä kiinteään olomuotoon. Jos sulaa terästä ei täydennetä riittävästi tässä vaiheessa, kutistumisontelo syntyy väistämättä. Teräsvalujen kutistumisontelo johtuu pohjimmiltaan peräkkäisen jähmettymisprosessin virheellisestä hallinnasta. Syitä voivat olla väärät nousuputken asetukset, sulan teräksen liian korkea valulämpötila ja suuri metallin kutistuminen.
Menetelmät kutistumisonteloiden (löysyyden) estämiseksi:① Valukappaleiden kaatojärjestelmä on suunniteltava tieteellisesti siten, että sula teräs jähmettyy asteittain, ja ensin jähmettyvät osat on täytettävä sulalla teräksellä. ② Nousuputki, aluslevy, sisäinen ja ulkoinen kylmärauta on asetettava oikein ja kohtuullisesti asteittaisen jähmettymisen varmistamiseksi. ③ Sulan teräksen kaatamisen yhteydessä nousuputkesta tehtävä yläruiskutus on edullista sulan teräksen lämpötilan ja syötön varmistamiseksi sekä kutistumisonteloiden vähentämiseksi. ④ Kaatonopeuden kannalta hidas kaataminen edistää asteittaista jähmettymistä paremmin kuin nopea kaataminen. ⑸ Kaatolämpötilan ei tulisi olla liian korkea. Sula teräs otetaan ulos uunista korkeassa lämpötilassa ja kaadetaan sen jälkeen, kun se on suotuisa kutistumisonteloiden vähentämiseksi.
(3) Hiekkasulkeumat (kuona):Hiekkasulkeumat (kuona), jotka tunnetaan yleisesti kuplina, ovat epäjatkuvia pyöreitä tai epäsäännöllisiä reikiä, joita esiintyy valukappaleiden sisällä. Reiät ovat sekoittuneet muovaushiekkaan tai teräskuonaan, ja ne ovat epäsäännöllisen kokoisia ja kasautuneet niihin. Yhdessä tai useammassa kohdassa, usein enemmän yläosassa.
Hiekan (kuonan) sisällyttämisen syyt:Kuonan sulkeuma johtuu erillisistä teräskuonan osista, jotka pääsevät valukappaleeseen sulan teräksen mukana sulatus- tai valuprosessin aikana. Hiekan sulkeuma johtuu muottipesän riittämättömästä tiiviydestä muovauksen aikana. Kun sulaa terästä kaadetaan muottipesään, muovaushiekka huuhtoutuu sulan teräksen mukana ja pääsee valukappaleen sisään. Lisäksi hiekan sulkeutumisen syitä ovat myös virheellinen toiminta leikkauksen ja laatikon sulkemisen aikana sekä hiekan putoaminen.
Menetelmät hiekkasulkeumien (kuonan) estämiseksi:① Kun sula teräs sulatetaan, pakokaasut ja kuona tulee poistaa mahdollisimman perusteellisesti. ② Älä käännä sulan teräksen kaatopussia ympäri, vaan käytä teekannupussia tai pohjakaatopussia estääksesi sulan teräksen yläpuolella olevan kuonan pääsyn valuonteloon sulan teräksen mukana. ③ Sulaa terästä kaadettaessa on ryhdyttävä toimenpiteisiin, jotta kuona ei pääse muottiin sulan teräksen mukana. ④ Hiekan pääsyn mahdollisuuden vähentämiseksi varmista hiekkamuotin tiiviys mallintaessasi, varo hävittämästä hiekkaa leikkaamisen aikana ja puhalla muottiontelo puhtaaksi ennen laatikon sulkemista.
(4) Halkeamat:Valukappaleiden halkeamat ovat enimmäkseen kuumia halkeamia, jotka ovat epäsäännöllisen muotoisia ja lävistäviä tai ei-lävistäviä, jatkuvia tai ajoittaisia, ja halkeamien metalli on tummaa tai siinä on pintahapettumista.
halkeamien syyt, nimittäin korkean lämpötilan rasitus ja nestekalvon muodonmuutos.
Korkean lämpötilan jännitys on jännitys, joka syntyy sulan teräksen kutistumisesta ja muodonmuutoksesta korkeissa lämpötiloissa. Kun jännitys ylittää metallin lujuus- tai plastisen muodonmuutoksen rajan tässä lämpötilassa, syntyy halkeamia. Nestemäisen kalvon muodonmuutos on nestemäisen kalvon muodostumista kiderakeiden väliin sulan teräksen jähmettymis- ja kiteytymisprosessin aikana. Jähmettymisen ja kiteytymisen edetessä nestemäinen kalvo muuttaa muotoaan. Kun muodonmuutoksen määrä ja nopeus ylittävät tietyn rajan, syntyy halkeamia. Lämpöhalkeamien lämpötila-alue on noin 1200–1450 ℃.
Halkeamiin vaikuttavat tekijät:
① Teräksen S- ja P-alkuaineet ovat haitallisia halkeamien syntymiselle, ja niiden eutektiikka raudan kanssa heikentää valuteräksen lujuutta ja plastisuutta korkeissa lämpötiloissa, mikä johtaa halkeamiin.
② Kuonan sisällyttäminen ja erottuminen teräkseen lisäävät jännityskeskittymistä ja siten kuumahalkeilualttiutta.
③ Mitä suurempi teräslajin lineaarinen kutistumiskerroin on, sitä suurempi on kuumahalkeilun taipumus.
④ Mitä suurempi teräslajin lämmönjohtavuus on, sitä suurempi on pintajännitys, sitä paremmat ovat sen mekaaniset ominaisuudet korkeissa lämpötiloissa ja sitä pienempi on taipumus kuumahalkeiluun.
5 Valukappaleiden rakenteellinen suunnittelu on huonosti valmistettavissa, kuten liian pienet pyöristetyt kulmat, suuret seinämän paksuuserot ja voimakas jännityskeskittymä, jotka aiheuttavat halkeamia.
6. Hiekkamuotin tiiviys on liian korkea, ja ytimen heikko saanto estää valukappaleen kutistumista ja lisää halkeamien taipumusta.
⑦Muut tekijät, kuten nousuputken virheellinen järjestely, valukappaleen liian nopea jäähdytys, nousuputken leikkaamisesta ja lämpökäsittelystä johtuva liiallinen rasitus jne., vaikuttavat myös halkeamien syntymiseen.
Edellä mainittujen halkeamien syiden ja vaikuttavien tekijöiden mukaan voidaan ryhtyä vastaaviin toimenpiteisiin halkeamien aiheuttamien vikojen vähentämiseksi ja välttämiseksi.
Edellä esitetyn valuvirheiden syiden analyysin, olemassa olevien ongelmien selvittämisen ja vastaavien parannustoimenpiteiden toteuttamisen perusteella voimme löytää ratkaisun valuvirheisiin, mikä edistää valulaadun parantamista.
Julkaisun aika: 31. elokuuta 2023