Vārsta korpusa liešana ir svarīga vārstu ražošanas procesa sastāvdaļa, un vārsta liešanas kvalitāte nosaka vārsta kvalitāti. Tālāk ir aprakstītas vairākas liešanas procesa metodes, ko parasti izmanto vārstu rūpniecībā:
Smilšu liešana:
Smilšu liešanas metodes, ko parasti izmanto vārstu rūpniecībā, var iedalīt zaļajās smiltīs, sausajās smiltīs, ūdens stikla smiltīs un furāna sveķu pašcietējošajās smiltīs atbilstoši dažādām saistvielām.
(1) Zaļās smiltis ir formēšanas process, kurā kā saistvielu izmanto bentonītu.
Tās raksturlielumi ir:Gatavā smilšu veidne nav jāžāvē vai jāsacietē, smilšu veidnei ir noteikta mitruma izturība, un smilšu serdei un veidnes apvalkam ir laba raža, tāpēc lējumus ir viegli tīrīt un sakratīt. Liešanas ražošanas efektivitāte ir augsta, ražošanas cikls ir īss, materiālu izmaksas ir zemas, un ir ērti organizēt ražošanu montāžas līnijā.
Tās trūkumi ir:Lējumi ir pakļauti tādiem defektiem kā poras, smilšu ieslēgumi un smilšu saķere, un lējumu kvalitāte, īpaši iekšējā kvalitāte, nav ideāla.
Zaļo smilšu proporciju un veiktspējas tabula tērauda lējumiem:
(2) Sausās smiltis ir formēšanas process, kurā kā saistvielu izmanto mālu. Pievienojot nedaudz bentonīta, var uzlabot tā mitro izturību.
Tās raksturlielumi ir:smilšu veidne ir jāizžāvē, tai ir laba gaisa caurlaidība, tā nav pakļauta tādiem defektiem kā smilšu mazgāšana, smilšu pielipšana un poras, un liešanas raksturīgā kvalitāte ir laba.
Tās trūkumi ir:tam nepieciešams smilšu žāvēšanas aprīkojums, un ražošanas cikls ir ilgs.
(3) Ūdens stikla smiltis ir modelēšanas process, kurā kā saistviela tiek izmantots ūdens stikls. Tā īpašības ir šādas: ūdens stiklam piemīt spēja automātiski sacietēt, pakļaujoties CO2 iedarbībai, un tam var būt dažādas gāzes sacietēšanas metodes priekšrocības modelēšanā un serdeņu izgatavošanā, taču pastāv tādi trūkumi kā slikta veidnes apvalka sablīvēšanās, grūtības ar smilšu tīrīšanu no lējumiem un zems veco smilšu reģenerācijas un pārstrādes ātrums.
Ūdens stikla CO2 sacietēšanas smilšu proporciju un veiktspējas tabula:
(4) Furāna sveķu pašcietējošā smilšu formēšana ir liešanas process, kurā kā saistvielu izmanto furāna sveķus. Formēšanas smiltis istabas temperatūrā sacietē saistvielas ķīmiskās reakcijas rezultātā cietinātāja iedarbībā. Tās īpašība ir tāda, ka smilšu veidne nav jāžāvē, kas saīsina ražošanas ciklu un ietaupa enerģiju. Sveķu formēšanas smiltis ir viegli sablīvējamas un tām ir labas sadalīšanās īpašības. Lējumu formēšanas smiltis ir viegli tīrāmas. Lējumiem ir augsta izmēru precizitāte un laba virsmas apdare, kas var ievērojami uzlabot lējumu kvalitāti. Tās trūkumi ir: augstas kvalitātes prasības neapstrādātām smiltīm, neliela asa smaka ražošanas vietā un augstas sveķu izmaksas.
Furāna sveķu bez cepšanas smilšu maisījuma proporcija un sajaukšanas process:
Furāna sveķu pašcietējošo smilšu sajaukšanas process: Pašcietējošo sveķu smilšu pagatavošanai vislabāk ir izmantot nepārtrauktas darbības smilšu maisītāju. Neapstrādātas smiltis, sveķi, cietinātājs utt. tiek pievienoti secīgi un ātri sajaukti. To var sajaukt un izmantot jebkurā laikā.
Dažādu izejvielu pievienošanas secība, sajaucot sveķu smiltis, ir šāda:
Neapstrādātas smiltis + cietinātājs (p-toluolsulfonskābes ūdens šķīdums) – (120 ~ 180S) – sveķi + silāns – (60 ~ 90S) – smilšu ražošana
(5) Tipisks smilšu liešanas ražošanas process:
Precīza liešana:
Pēdējos gados vārstu ražotāji arvien lielāku uzmanību pievērš lējumu izskata kvalitātei un izmēru precizitātei. Tā kā labs izskats ir tirgus pamatprasība, tas ir arī pozicionēšanas kritērijs pirmajam apstrādes posmam.
Vārstu rūpniecībā visbiežāk izmantotā precīzijas liešana ir investīciju liešana, kuras īss apraksts ir šāds:
(1) Divas šķīduma liešanas procesa metodes:
①Izmantojot zemas temperatūras vaska bāzes veidņu materiālu (stearīnskābe + parafīns), zema spiediena vaska iesmidzināšanu, ūdens stikla apvalku, karstā ūdens parafīna atdalīšanu, atmosfēras kausēšanas un liešanas procesu, galvenokārt izmanto oglekļa tērauda un zema leģētā tērauda lējumiem ar vispārējām kvalitātes prasībām, lējumu izmēru precizitāte var sasniegt valsts standartu CT7~9.
② Izmantojot vidējas temperatūras sveķu bāzes veidnes materiālu, augstspiediena vaska iesmidzināšanu, silīcija dioksīda sola veidnes apvalku, tvaika atdalīšanu no parafīniem, ātru atmosfēras vai vakuuma kausēšanas liešanas procesu, lējumu izmēru precizitāte var sasniegt CT4-6 precizitātes lējumus.
(2) Investīciju liešanas tipiskā procesa plūsma:
(3) Investīciju liešanas raksturojums:
①Lējumam ir augsta izmēru precizitāte, gluda virsma un laba izskata kvalitāte.
② Ir iespējams izgatavot detaļas ar sarežģītām struktūrām un formām, kuras ir grūti apstrādāt ar citiem procesiem.
3. Liešanas materiāli nav ierobežoti, dažādi sakausējuma materiāli, piemēram: oglekļa tērauds, nerūsējošais tērauds, leģētais tērauds, alumīnija sakausējums, augstas temperatūras sakausējums un dārgmetāli, īpaši sakausējuma materiāli, kurus ir grūti kalšanai, metināšanai un griešanai.
4. Laba ražošanas elastība un spēcīga pielāgošanās spēja. To var ražot lielos daudzumos, un tas ir piemērots arī atsevišķu gabalu vai nelielu partiju ražošanai.
5. Investīciju liešanai ir arī daži ierobežojumi, piemēram: sarežģīta procesa plūsma un ilgs ražošanas cikls. Ierobežoto liešanas metožu dēļ, ko var izmantot, tās spiediena nestspēja nevar būt ļoti augsta, ja to izmanto spiedienu nesošu plānslāņu vārstu lējumu liešanai.
Lējumu defektu analīze
Jebkuram lējumam būs iekšējie defekti, un šo defektu esamība radīs lielus slēptus draudus lējuma iekšējai kvalitātei, un metināšanas remonts, lai novērstu šos defektus ražošanas procesā, arī radīs lielu slogu ražošanas procesam. Jo īpaši vārsti ir plānslāņa lējumi, kas iztur spiedienu un temperatūru, un to iekšējo konstrukciju kompaktums ir ļoti svarīgs. Tāpēc lējumu iekšējie defekti kļūst par izšķirošo faktoru, kas ietekmē lējumu kvalitāti.
Vārstu lējumu iekšējie defekti galvenokārt ietver poras, izdedžu ieslēgumus, saraušanās porainību un plaisas.
(1) Poras:Poras rodas gāzes ietekmē, poru virsma ir gluda, tās rodas lējuma iekšpusē vai tās tuvumā, un to formas pārsvarā ir apaļas vai iegarenas.
Galvenie gāzes avoti, kas rada poras, ir:
① Metālā izšķīdušais slāpeklis un ūdeņradis lējuma sacietēšanas laikā paliek metālā, veidojot slēgtas, apaļas vai ovālas iekšējās sienas ar metālisku spīdumu.
②Mitrums vai gaistošas vielas formēšanas materiālā karsēšanas rezultātā pārvērtīsies gāzē, veidojot poras ar tumši brūnām iekšējām sienām.
③ Metāla liešanas procesā nestabilās plūsmas dēļ gaiss iesaistās poru veidošanā.
Stomatāla defekta profilakses metode:
① Kausēšanā sarūsējušas metāla izejvielas jāizmanto pēc iespējas mazāk vai nemaz, un instrumenti un kausi jācep un jāžāvē.
②Izkausēta tērauda liešana jāveic augstā temperatūrā un jāielej zemā temperatūrā, un izkausētais tērauds ir pienācīgi jānomierina, lai veicinātu gāzes plūsmu.
③ Liešanas stāvvada procesa projektēšanai jāpalielina izkausētā tērauda spiediena galva, lai izvairītos no gāzes iesprūšanas, un jāizveido mākslīgs gāzes ceļš saprātīgai izplūdes gāzei.
4. Veidošanas materiāliem jākontrolē ūdens saturs un gāzes tilpums, jāpalielina gaisa caurlaidība, un smilšu veidne un smilšu serde pēc iespējas jācep un jāžāvē.
(2) Saraušanās dobums (vaļīgs):Tā ir koherenta vai nesakarīga apļveida vai neregulāra dobuma (dobuma) forma, kas rodas lējuma iekšpusē (īpaši karstajā punktā) ar raupju iekšējo virsmu un tumšāku krāsu. Rupji kristāla graudi, galvenokārt dendrītu veidā, sapulcējušies vienā vai vairākās vietās, kuriem ir tendence uz noplūdi hidrauliskās pārbaudes laikā.
Saraušanās dobuma (vaļīguma) iemesls:Tilpuma saraušanās notiek, kad metāls sacietē no šķidra stāvokļa cietā stāvoklī. Ja šajā laikā nav pietiekamas izkausēta tērauda papildināšanas, neizbēgami rodas saraušanās dobums. Tērauda lējumu saraušanās dobumu galvenokārt izraisa nepareiza secīgā sacietēšanas procesa kontrole. Iemesli var būt nepareizi stāvvada iestatījumi, pārāk augsta izkausētā tērauda liešanas temperatūra un liela metāla saraušanās.
Saraušanās dobumu (vaļīguma) novēršanas metodes:① Zinātniski jāprojektē lējumu liešanas sistēma, lai panāktu secīgu izkausēta tērauda sacietēšanu, un detaļas, kas sacietē pirmās, jāpapildina ar izkausētu tēraudu. ② Pareizi un saprātīgi jānoregulē stāvvads, pamatne, iekšējais un ārējais aukstais dzelzs, lai nodrošinātu secīgu sacietēšanu. ③ Kad izkausētais tērauds tiek lets, augšējā iesmidzināšana no stāvvada ir noderīga, lai nodrošinātu izkausētā tērauda temperatūru un padevi, kā arī samazinātu saraušanās dobumu rašanos. ④ Runājot par liešanas ātrumu, lēnāka liešana veicina secīgu sacietēšanu nekā ātrgaitas liešana. ⑸ Liešanas temperatūra nedrīkst būt pārāk augsta. Izkausēto tēraudu izņem no krāsns augstā temperatūrā un lej pēc sedācijas, kas ir noderīgi, lai samazinātu saraušanās dobumus.
(3) Smilšu ieslēgumi (izdedži):Smilšu ieslēgumi (izdedži), kas plašāk pazīstami kā pūslīši, ir pārtraukti apaļi vai neregulāri caurumi, kas parādās lējumu iekšpusē. Caurumi ir sajaukti ar formēšanas smiltīm vai tērauda izdedžiem, neregulāra izmēra un tajos uzkrājušies. Vienā vai vairākās vietās, bieži vien vairāk augšpusē.
Smilšu (izdedžu) iekļaušanās cēloņi:Izdedžu iekļaušanos izraisa atsevišķu tērauda izdedžu nonākšana lējumā kopā ar izkausēto tēraudu kausēšanas vai liešanas procesā. Smilšu iekļaušanos izraisa nepietiekama veidnes dobuma hermētiskums formēšanas laikā. Kad izkausēto tēraudu ielej veidnes dobumā, formēšanas smiltis tiek izskalotas ar izkausēto tēraudu un nonāk lējuma iekšpusē. Turklāt smilšu iekļaušanās iemesli ir arī nepareiza darbība apgriešanas un kastes aizvēršanas laikā, kā arī smilšu izkrišanas parādība.
Metodes smilšu ieslēgumu (izdedžu) novēršanai:① Kad izkausētais tērauds ir izkausēts, izplūdes gāzes un izdedži jāizsūc pēc iespējas pilnīgāk. ② Centieties neapgriezt izkausētā tērauda liešanas maisiņu, bet gan izmantot tējas maisiņu vai apakšējo liešanas maisiņu, lai novērstu izdedžu iekļūšanu virs izkausētā tērauda liešanas dobumā kopā ar izkausēto tēraudu. ③ Lejot izkausēto tēraudu, jāveic pasākumi, lai novērstu izdedžu iekļūšanu veidnes dobumā kopā ar izkausēto tēraudu. ④Lai samazinātu smilšu iekļūšanas iespējamību, modelēšanas laikā pārliecinieties, ka smilšu veidne ir hermētiska, apgriežot, uzmanieties, lai nezaudētu smiltis, un pirms kastes aizvēršanas izpūtiet veidnes dobumu.
(4) Plaisas:Lielākā daļa lējumu plaisu ir karstas plaisas, ar neregulāru formu, caururbjošas vai necaururbjošas, nepārtrauktas vai periodiskas, un metāls plaisu vietās ir tumšs vai ar virsmas oksidāciju.
plaisu cēloņi, proti, augstas temperatūras spriegums un šķidrās plēves deformācija.
Augstas temperatūras spriegums ir spriegums, kas rodas izkausēta tērauda saraušanās un deformācijas rezultātā augstā temperatūrā. Kad spriegums pārsniedz metāla stiprības vai plastiskās deformācijas robežu šajā temperatūrā, rodas plaisas. Šķidrās plēves deformācija ir šķidras plēves veidošanās starp kristāla graudiem izkausēta tērauda sacietēšanas un kristalizācijas procesā. Sacietēšanas un kristalizācijas gaitā šķidrā plēve deformējas. Kad deformācijas apjoms un deformācijas ātrums pārsniedz noteiktu robežu, rodas plaisas. Termisko plaisu temperatūras diapazons ir aptuveni 1200–1450 ℃.
Faktori, kas ietekmē plaisu veidošanos:
① Tērauda S un P elementi ir kaitīgi plaisu veidošanās faktori, un to eitektika ar dzelzi samazina lietā tērauda izturību un plastiskumu augstās temperatūrās, kā rezultātā rodas plaisas.
② Izdedžu iekļaušana un segregācija tēraudā palielina sprieguma koncentrāciju, tādējādi palielinot karstās plaisāšanas tendenci.
③ Jo lielāks ir tērauda veida lineārā saraušanās koeficients, jo lielāka ir karstās plaisāšanas tendence.
④ Jo lielāka ir tērauda tipa siltumvadītspēja, jo lielāks ir virsmas spraigums, jo labākas ir augstas temperatūras mehāniskās īpašības un jo mazāka ir karstās plaisāšanas tendence.
5. Lējumu konstrukcijas dizains ir slikti ražojams, piemēram, pārāk mazi noapaļoti stūri, liela sienu biezuma atšķirība un liela sprieguma koncentrācija, kas var izraisīt plaisas.
6. Smilšu veidnes kompaktums ir pārāk augsts, un serdes sliktā raža kavē lējuma saraušanos un palielina plaisu veidošanās tendenci.
⑦Citi faktori, piemēram, nepareiza stāvvada izvietošana, pārāk ātra lējuma dzesēšana, pārmērīgs spriegums, ko rada stāvvada griešana un termiskā apstrāde, arī ietekmēs plaisu veidošanos.
Atkarībā no iepriekš minēto plaisu cēloņiem un ietekmējošajiem faktoriem var veikt atbilstošus pasākumus, lai samazinātu un novērstu plaisu defektu rašanos.
Balstoties uz iepriekš minēto liešanas defektu cēloņu analīzi, esošo problēmu noskaidrošanu un atbilstošu uzlabošanas pasākumu veikšanu, mēs varam atrast liešanas defektu risinājumu, kas veicina liešanas kvalitātes uzlabošanu.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 31. augusts