Vana gövdesinin dökümü, vana üretim sürecinin önemli bir parçasıdır ve vana dökümünün kalitesi, vananın kalitesini belirler. Aşağıda, vana endüstrisinde yaygın olarak kullanılan birkaç döküm proses yöntemi tanıtılmaktadır:
Kum döküm:
Vana endüstrisinde yaygın olarak kullanılan kum döküm yöntemi, kullanılan bağlayıcı maddelere göre yeşil kum, kuru kum, su camı kumu ve furan reçinesi kendiliğinden sertleşen kum olmak üzere dört kategoriye ayrılabilir.
(1) Yeşil kum, bağlayıcı olarak bentonit kullanılan bir kalıplama işlemidir.
Özellikleri şunlardır:Hazır kum kalıbın kurutulmasına veya sertleştirilmesine gerek yoktur, kum kalıbın belirli bir ıslak mukavemeti vardır ve kum çekirdeği ve kalıp kabuğu iyi bir verimliliğe sahiptir, bu da dökümlerin temizlenmesini ve çıkarılmasını kolaylaştırır. Kalıplama üretim verimliliği yüksektir, üretim döngüsü kısadır, malzeme maliyeti düşüktür ve seri üretim hattı düzenlenmesi uygundur.
Dezavantajları şunlardır:Dökümler gözenekler, kum kalıntıları ve kum yapışması gibi kusurlara yatkındır ve dökümlerin kalitesi, özellikle de içsel kalitesi, ideal değildir.
Çelik döküm için yeşil kumun oran ve performans tablosu:
(2) Kuru kum, bağlayıcı olarak kil kullanan bir kalıplama işlemidir. Az miktarda bentonit eklenmesi ıslak mukavemetini artırabilir.
Özellikleri şunlardır:Kum kalıbının kurutulması gerekir, iyi hava geçirgenliğine sahip olmalı, kumun yıkanması, yapışması ve gözenekler gibi kusurlara yatkın olmamalı ve dökümün doğal kalitesi iyi olmalıdır.
Dezavantajları şunlardır:Kum kurutma ekipmanına ihtiyaç duyuluyor ve üretim döngüsü uzun.
(3) Su camı kumu, bağlayıcı olarak su camı kullanan bir modelleme işlemidir. Özellikleri şunlardır: su camı, CO2'ye maruz kaldığında otomatik olarak sertleşme özelliğine sahiptir ve modelleme ve çekirdek yapımında gazla sertleştirme yönteminin çeşitli avantajlarına sahip olabilir, ancak kalıp kabuğunun zayıf çökme özelliği, dökümlerin kum temizliğinin zorluğu ve eski kumun düşük yeniden üretim ve geri dönüşüm oranı gibi dezavantajları vardır.
Su camı CO2 sertleştirme kumunun oran ve performans tablosu:
(4) Furan reçinesi kendiliğinden sertleşen kum kalıplama, bağlayıcı olarak furan reçinesi kullanan bir döküm işlemidir. Kalıplama kumu, oda sıcaklığında kürleme maddesinin etkisi altında bağlayıcının kimyasal reaksiyonu nedeniyle katılaşır. Özelliği, kum kalıbının kurutulmasına gerek olmamasıdır, bu da üretim döngüsünü kısaltır ve enerji tasarrufu sağlar. Reçine kalıplama kumu kolayca sıkıştırılabilir ve iyi dağılma özelliklerine sahiptir. Dökümlerin kalıplama kumu kolayca temizlenir. Dökümler yüksek boyutsal doğruluğa ve iyi yüzey kalitesine sahiptir, bu da döküm kalitesini büyük ölçüde artırabilir. Dezavantajları şunlardır: ham kum için yüksek kalite gereksinimleri, üretim sahasında hafif keskin koku ve reçinenin yüksek maliyeti.
Furan reçinesi bazlı fırınlanmayan kum karışımının oranları ve karıştırma süreci:
Furan reçineli kendiliğinden sertleşen kumun karıştırma işlemi: Reçineli kendiliğinden sertleşen kum yapımında sürekli kum karıştırıcı kullanılması en iyisidir. Ham kum, reçine, sertleştirici madde vb. sırayla eklenir ve hızlıca karıştırılır. Her zaman karıştırılıp kullanılabilir.
Reçine kumu karıştırılırken çeşitli ham maddelerin eklenme sırası aşağıdaki gibidir:
Ham kum + kürleme ajanı (p-toluensülfonik asit sulu çözeltisi) – (120 ~ 180S) – reçine + silan – (60 ~ 90S) – kum üretimi
(5) Tipik kum döküm üretim süreci:
Hassas döküm:
Son yıllarda vana üreticileri döküm parçalarının görünüm kalitesine ve boyutsal doğruluğuna giderek daha fazla önem vermektedir. Çünkü iyi görünüm, pazarın temel gereksinimi olmasının yanı sıra, işleme sürecinin ilk aşamasındaki konumlandırma ölçütüdür.
Vana endüstrisinde yaygın olarak kullanılan hassas döküm yöntemi, aşağıda kısaca tanıtılan yatırım dökümüdür:
(1) Çözelti dökümünün iki işlem yöntemi:
①Düşük sıcaklıkta mum bazlı kalıp malzemesi (stearik asit + parafin), düşük basınçlı mum enjeksiyonu, su camı kabuk, sıcak su ile mum giderme, atmosferik eritme ve dökme işlemi kullanılarak, genel kalite gereksinimlerine sahip karbon çeliği ve düşük alaşımlı çelik dökümlerinde kullanılır. Dökümlerin boyutsal doğruluğu ulusal standart CT7~9'a ulaşabilir.
② Orta sıcaklıkta reçine bazlı kalıp malzemesi, yüksek basınçlı mum enjeksiyonu, silika sol kalıp kabuğu, buharla mum giderme, hızlı atmosferik veya vakumlu eritme döküm işlemi kullanılarak, dökümlerin boyutsal doğruluğu CT4-6 hassasiyetinde döküm seviyesine ulaşabilir.
(2) Hassas dökümün tipik işlem akışı:
(3) Yatırım dökümünün özellikleri:
①Döküm yüksek boyutsal hassasiyete, pürüzsüz yüzeye ve iyi görünüm kalitesine sahiptir.
② Diğer yöntemlerle işlenmesi zor olan karmaşık yapı ve şekillere sahip parçaların dökümü mümkündür.
③ Döküm malzemeleri sınırlı değildir; karbon çeliği, paslanmaz çelik, alaşımlı çelik, alüminyum alaşımı, yüksek sıcaklık alaşımı ve değerli metaller gibi çeşitli alaşım malzemeleri, özellikle dövülmesi, kaynaklanması ve kesilmesi zor olan alaşım malzemeleri kullanılabilir.
④ İyi üretim esnekliği ve güçlü uyarlanabilirlik. Büyük miktarlarda üretilebileceği gibi, tek parça veya küçük parti üretimi için de uygundur.
⑤ Hassas dökümün de bazı sınırlamaları vardır, örneğin: zahmetli işlem akışı ve uzun üretim döngüsü. Kullanılabilecek sınırlı döküm teknikleri nedeniyle, basınç taşıyan ince gövdeli vana dökümlerinde kullanıldığında basınç taşıma kapasitesi çok yüksek olamaz.
Döküm Hatalarının Analizi
Her dökümde iç kusurlar bulunur; bu kusurların varlığı, dökümün iç kalitesi için büyük gizli tehlikeler oluşturur ve üretim sürecinde bu kusurları gidermek için yapılan kaynak onarımı da üretim sürecine büyük bir yük getirir. Özellikle vanalar, basınca ve sıcaklığa dayanıklı ince kabuklu dökümlerdir ve iç yapılarının sıkılığı çok önemlidir. Bu nedenle, dökümlerin iç kusurları, döküm kalitesini etkileyen belirleyici faktör haline gelir.
Vana dökümlerinin iç kusurları başlıca gözenekler, cüruf kalıntıları, büzülme gözenekliliği ve çatlakları içerir.
(1) Gözenekler:Gözenekler gaz tarafından oluşturulur, gözeneklerin yüzeyi pürüzsüzdür ve dökümün içinde veya yüzeyine yakın yerlerde oluşurlar; şekilleri çoğunlukla yuvarlak veya uzun ovaldir.
Gözenek oluşumuna neden olan başlıca gaz kaynakları şunlardır:
① Metalin içinde çözünmüş azot ve hidrojen, dökümün katılaşması sırasında metalin içinde kalır ve metalik parlaklığa sahip kapalı dairesel veya oval iç duvarlar oluşturur.
②Kalıplama malzemesindeki nem veya uçucu maddeler, ısıtma nedeniyle gaza dönüşerek koyu kahverengi iç duvarlara sahip gözenekler oluşturur.
③ Metalin döküm işlemi sırasında, kararsız akış nedeniyle hava karışarak gözenekler oluşturur.
Stoma defektinin önleme yöntemi:
① Eritme işleminde, paslı metal hammaddeler mümkün olduğunca az kullanılmalı veya hiç kullanılmamalı ve aletler ile kepçeler fırınlanıp kurutulmalıdır.
②Erimiş çeliğin dökülmesi yüksek sıcaklıkta ve düşük sıcaklıkta yapılmalı ve gazın yüzeye çıkmasını kolaylaştırmak için erimiş çelik uygun şekilde yatıştırılmalıdır.
③ Dökme yükselticisinin proses tasarımı, gaz sıkışmasını önlemek için erimiş çeliğin basınç yüksekliğini artırmalı ve makul bir egzoz için yapay bir gaz yolu oluşturmalıdır.
④Kalıplama malzemelerinde su içeriği ve gaz hacmi kontrol edilmeli, hava geçirgenliği artırılmalı ve kum kalıp ile kum çekirdek mümkün olduğunca fırınlanıp kurutulmalıdır.
(2) Büzülme boşluğu (gevşek):Dökümün içinde (özellikle sıcak noktada) oluşan, iç yüzeyi pürüzlü ve rengi daha koyu olan, tutarlı veya tutarsız dairesel veya düzensiz bir boşluktur (oyuk). Çoğunlukla dendritler şeklinde olan iri kristal taneleri, bir veya daha fazla yerde toplanır ve hidrolik test sırasında sızıntıya eğilimlidir.
Büzülme boşluğunun (gevşemenin) nedeni:Metal sıvı halden katı hale geçerken hacim büzülmesi meydana gelir. Bu sırada yeterli erimiş çelik takviyesi yapılmazsa, büzülme boşluğu kaçınılmaz olarak oluşacaktır. Çelik dökümlerdeki büzülme boşluğu temel olarak ardışık katılaşma sürecinin yanlış kontrolünden kaynaklanır. Bunun nedenleri arasında yanlış yükseltici ayarları, erimiş çeliğin çok yüksek dökme sıcaklığı ve büyük metal büzülmesi yer alabilir.
Büzülme boşluklarını (gevşemeyi) önleme yöntemleri:① Döküm sisteminin, erimiş çeliğin sıralı katılaşmasını sağlayacak şekilde bilimsel olarak tasarlanması ve önce katılaşan parçaların erimiş çelikle beslenmesi gerekir. ② Sıralı katılaşmayı sağlamak için yükseltici, destekleyici, iç ve dış soğuk demir doğru ve makul şekilde ayarlanmalıdır. ③ Erimiş çelik dökülürken, yükselticiden üstten enjeksiyon, erimiş çeliğin sıcaklığını ve beslemesini sağlamaya ve büzülme boşluklarının oluşumunu azaltmaya yardımcı olur. ④ Dökme hızı açısından, düşük hızlı dökme, yüksek hızlı dökmeye göre sıralı katılaşmaya daha elverişlidir. ⑸ Dökme sıcaklığı çok yüksek olmamalıdır. Erimiş çelik, fırından yüksek sıcaklıkta çıkarılır ve soğutulduktan sonra dökülür; bu, büzülme boşluklarının azaltılmasına yardımcı olur.
(3) Kum kalıntıları (cüruf):Kum kalıntıları (cüruf), yaygın olarak kabarcık olarak bilinen, döküm parçalarının içinde görünen süreksiz dairesel veya düzensiz deliklerdir. Bu delikler, kalıplama kumu veya çelik cürufu ile karışmış olup, düzensiz boyutlardadır ve içlerinde bir veya daha fazla yerde, genellikle üst kısımda daha fazla bulunur.
Kum (cüruf) oluşumunun nedenleri:Cüruf kalıntısı, ergitme veya döküm işlemi sırasında erimiş çelikle birlikte dökümün içine giren ayrı çelik cürufundan kaynaklanır. Kum kalıntısı ise kalıplama sırasında kalıp boşluğunun yeterince sızdırmaz olmamasından kaynaklanır. Erimiş çelik kalıp boşluğuna döküldüğünde, kalıplama kumu erimiş çelik tarafından yıkanarak dökümün içine girer. Ayrıca, kesme ve kutu kapatma sırasında yapılan hatalı işlemler ve kumun dışarı dökülmesi de kum kalıntısının nedenleri arasındadır.
Kum parçacıklarının (cüruf) oluşmasını önleme yöntemleri:① Erimiş çelik eritilirken, egzoz ve cüruf mümkün olduğunca iyice dışarı atılmalıdır. ② Erimiş çelik dökme torbasını ters çevirmemeye çalışın, bunun yerine erimiş çeliğin üzerindeki cürufun erimiş çelikle birlikte döküm boşluğuna girmesini önlemek için bir çaydanlık torbası veya alt dökme torbası kullanın. ③ Erimiş çelik dökülürken, cürufun erimiş çelikle birlikte kalıp boşluğuna girmesini önlemek için önlemler alınmalıdır. ④ Kum kalıntısı olasılığını azaltmak için, modelleme sırasında kum kalıbının sızdırmazlığını sağlayın, kesme sırasında kum kaybetmemeye dikkat edin ve kutuyu kapatmadan önce kalıp boşluğunu temizleyin.
(4) Çatlaklar:Dökümlerdeki çatlakların çoğu, düzensiz şekilli, nüfuz eden veya etmeyen, sürekli veya aralıklı, sıcak çatlaklardır ve çatlaklardaki metal koyu renklidir veya yüzeyinde oksidasyon bulunur.
çatlakların nedenleriBunlar yüksek sıcaklık stresi ve sıvı film deformasyonudur.
Yüksek sıcaklık gerilimi, erimiş çeliğin yüksek sıcaklıklarda büzülmesi ve deformasyonu sonucu oluşan gerilimdir. Gerilim, bu sıcaklıkta metalin dayanım veya plastik deformasyon sınırını aştığında çatlaklar oluşur. Sıvı film deformasyonu, erimiş çeliğin katılaşma ve kristalleşme süreci sırasında kristal taneleri arasında bir sıvı filmin oluşmasıdır. Katılaşma ve kristalleşme ilerledikçe, sıvı film deforme olur. Deformasyon miktarı ve deformasyon hızı belirli bir sınırı aştığında çatlaklar oluşur. Termal çatlakların sıcaklık aralığı yaklaşık 1200~1450℃'dir.
Çatlakları etkileyen faktörler:
① Çelikteki S ve P elementleri çatlaklar için zararlı faktörlerdir ve demirle olan ötektikleri, yüksek sıcaklıklarda dökme çeliğin mukavemetini ve plastisitesini azaltarak çatlaklara neden olur.
② Çelikte cüruf kalıntısı ve ayrışması, gerilim yoğunlaşmasını artırarak sıcak çatlama eğilimini yükseltir.
③ Çelik türünün doğrusal büzülme katsayısı ne kadar yüksekse, sıcak çatlama eğilimi de o kadar yüksek olur.
④ Çelik türünün ısı iletkenliği ne kadar yüksekse, yüzey gerilimi o kadar yüksek olur, yüksek sıcaklık mekanik özellikleri o kadar iyi olur ve sıcak çatlama eğilimi o kadar azalır.
⑤ Döküm parçalarının yapısal tasarımı, çok küçük yuvarlak köşeler, büyük duvar kalınlığı farklılıkları ve şiddetli gerilim yoğunlaşması gibi nedenlerle üretilebilirlik açısından yetersizdir ve bu da çatlaklara yol açar.
⑥Kum kalıbının sıkılığı çok yüksek ve çekirdeğin düşük verimi dökümün büzülmesini engelliyor ve çatlama eğilimini artırıyor.
⑦Diğer faktörler arasında, yükseltici borunun yanlış yerleştirilmesi, dökümün çok hızlı soğutulması, yükseltici borunun kesilmesi ve ısıl işlemden kaynaklanan aşırı gerilme vb. yer alır ve bunlar da çatlak oluşumunu etkiler.
Yukarıda belirtilen çatlakların nedenleri ve etkileyen faktörlerine göre, çatlak oluşumunu azaltmak ve önlemek için uygun önlemler alınabilir.
Yukarıda yapılan döküm kusurlarının nedenleri analizine dayanarak, mevcut sorunları tespit edip相应 iyileştirme önlemleri alarak döküm kusurlarına bir çözüm bulabiliriz; bu da döküm kalitesinin iyileştirilmesine katkıda bulunur.
Yayın tarihi: 31 Ağustos 2023