Vana gövdesinin dökümü, vana üretim sürecinin önemli bir parçasıdır ve vana dökümünün kalitesi, vananın kalitesini belirler. Aşağıda, vana endüstrisinde yaygın olarak kullanılan birkaç döküm yöntemi tanıtılmaktadır:
Kum dökümü:
Vana sanayinde yaygın olarak kullanılan kum dökümü, bağlayıcılarına göre yaş kum, kuru kum, su camı kumu ve furan reçineli kendiliğinden sertleşen kum olarak sınıflandırılabilir.
(1) Yeşil kum, bağlayıcı olarak bentonit kullanan bir kalıplama işlemidir.
Özellikleri şunlardır:Bitmiş kum kalıbının kurutulması veya sertleştirilmesi gerekmez, kum kalıbı belirli bir ıslak mukavemete sahiptir ve kum çekirdeği ile kalıp kabuğu iyi bir verime sahiptir, bu da dökümlerin temizlenmesini ve sallanmasını kolaylaştırır. Kalıplama üretim verimliliği yüksektir, üretim döngüsü kısadır, malzeme maliyeti düşüktür ve montaj hattı üretimini organize etmek kolaydır.
Dezavantajları ise şunlardır:Dökümler gözenekler, kum kapanımları ve kum yapışması gibi kusurlara eğilimlidir ve dökümlerin kalitesi, özellikle de içsel kalitesi ideal değildir.
Çelik dökümlerde kullanılan yeşil kumun oran ve performans tablosu:
(2) Kuru kum, bağlayıcı olarak kil kullanan bir kalıplama işlemidir. Biraz bentonit eklemek, ıslak mukavemetini artırabilir.
Özellikleri şunlardır:Kum kalıbın kurutulması gerekir, iyi hava geçirgenliğine sahiptir, kum yıkama, kum yapışması ve gözenekler gibi kusurlara eğilimli değildir ve dökümün içsel kalitesi iyidir.
Dezavantajları ise şunlardır:kum kurutma ekipmanları gerektirir ve üretim döngüsü uzundur.
(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 maça yapımı için gaz sertleştirme yönteminin çeşitli avantajlarına sahip olabilir, ancak kalıp kabuğunun zayıf çökmesi, dökümlerin kumla temizlenmesinin zorluğu ve eski kumun düşük rejenerasyon ve geri dönüşüm oranı gibi dezavantajları vardır.
Su camı CO2 sertleştirme kumunun oran ve performans tablosu:
(4) Furan reçineli kendiliğinden sertleşen kum kalıplama, bağlayıcı olarak furan reçinesi kullanan bir döküm işlemidir. Kalıp kumu, oda sıcaklığında kürleme maddesinin etkisi altında bağlayıcının kimyasal reaksiyonu sonucu katılaşır. Kum kalıbın özelliği, kurutulmasına gerek olmamasıdır; bu da üretim döngüsünü kısaltır ve enerji tasarrufu sağlar. Reçine kalıp kumu kolayca sıkıştırılabilir ve iyi parçalanma özelliklerine sahiptir. Döküm kalıp kumu kolayca temizlenir. Dökümler yüksek boyutsal hassasiyete ve iyi yüzey kalitesine sahiptir, bu da döküm kalitesini önemli ölçüde artırabilir. Dezavantajları ise şunlardır: ham kum için yüksek kalite gereksinimleri, üretim sahasında hafif keskin bir koku ve yüksek reçine maliyeti.
Furan reçinesi pişirmeden kum karışımının oranlanması ve karıştırma işlemi:
Furan reçineli kendiliğinden sertleşen kumun karıştırma işlemi: Reçine kendiliğinden sertleşen kum yapmak için sürekli kum mikseri kullanmak en iyisidir. Ham kum, reçine, kürleme maddesi vb. sırayla eklenir ve hızlıca karıştırılır. İstediğiniz zaman karıştırılıp kullanılabilir.
Reçine kumu karıştırılırken çeşitli hammaddelerin eklenme sırası şu şekildedir:
Ham kum + kürleme maddesi (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, dökümlerin görünüm kalitesine ve boyut doğruluğuna giderek daha fazla önem veriyor. İyi görünüm, pazarın temel gereksinimi olduğu için, aynı zamanda işleme sürecinin ilk adımı için de bir konumlandırma ölçütü niteliğindedir.
Vana endüstrisinde yaygın olarak kullanılan hassas döküm yöntemi, yatırım döküm olup, kısaca aşağıdaki şekilde tanıtılmaktadır:
(1) Çözelti dökümünün iki işlem yöntemi:
①Düşük sıcaklıkta mum bazlı kalıp malzemesi (stearik asit + parafin), düşük basınçlı mum enjeksiyonu, su camı kabuğu, sıcak suyla mum giderme, atmosferik eritme ve dökme işlemi kullanılarak, esas olarak genel kalite gereksinimleri olan karbon çeliği ve düşük alaşımlı çelik dökümler için kullanılır, Dökümlerin boyutsal doğruluğu ulusal standart CT7 ~ 9'a ulaşabilir.
② Orta sıcaklıkta reçine esaslı kalıp malzemesi, yüksek basınçlı mum enjeksiyonu, silika sol kalıp kabuğu, buharla mum giderme, hızlı atmosferik veya vakum eritme döküm işlemi kullanılarak, dökümlerin boyutsal doğruluğu CT4-6 hassas dökümlere ulaşabilir.
(2) Yatırım dökümünün tipik işlem akışı:
(3) Yatırım dökümünün özellikleri:
①Döküm yüksek boyutsal doğruluğa, pürüzsüz yüzeye ve iyi görünüm kalitesine sahiptir.
② Diğer proseslerle 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, özellikle dövülmesi, kaynaklanması ve kesilmesi zor olan alaşımlı malzemeler gibi çeşitli alaşımlı malzemeler.
④ İyi üretim esnekliği ve güçlü uyum kabiliyeti. Büyük miktarlarda üretilebilir ve tek parça veya küçük parti üretimi için de uygundur.
⑤ Hassas dökümün de bazı sınırlamaları vardır, örneğin: zahmetli proses akışı ve uzun üretim döngüsü. Kullanılabilen sınırlı döküm teknikleri nedeniyle, basınç taşıyan ince kabuklu vana dökümlerinde kullanıldığında basınç taşıma kapasitesi çok yüksek olamaz.
Döküm Kusurlarının Analizi
Her dökümde iç kusurlar bulunur ve bu kusurların varlığı, dökümün iç kalitesi için büyük gizli tehlikeler doğurur ve üretim sürecinde bu kusurları gidermek için yapılan kaynak onarımları da üretim sürecine büyük bir yük getirir. Özellikle vanalar, basınca ve sıcaklığa dayanıklı ince kabuklu dökümlerdir ve iç yapılarının kompaktlığı çok önemlidir. Bu nedenle, dökümlerin iç kusurları, döküm kalitesini etkileyen belirleyici faktör haline gelir.
Vana dökümlerinde iç kusurlar başlıca gözenekler, cüruf kapanımları, büzülme gözenekliliği ve çatlaklardır.
(1) Gözenekler:Gözenekler gaz tarafından üretilir, gözeneklerin yüzeyi pürüzsüzdür, dökümün içinde veya yüzeyine yakın oluşurlar ve şekilleri çoğunlukla yuvarlak veya dikdörtgendir.
Gözenek oluşturan gazların başlıca kaynakları şunlardır:
① Dökümün katılaşması sırasında metalde çözünmüş halde bulunan azot ve hidrojen, metalin içinde kalarak metalik parlaklığa sahip kapalı dairesel veya oval iç duvarlar oluşturur.
②Kalıplama malzemesindeki nem veya uçucu maddeler ısınma sonucu gaz haline dönüşerek koyu kahverengi iç duvarlı gözenekler oluşturur.
③ Metal döküm işlemi sırasında akışın dengesiz olması nedeniyle hava, gözeneklerin oluşmasına neden olur.
Stoma defektinin önlenmesi yöntemi:
① Eritmede paslı metal hammaddeleri mümkün olduğunca az kullanılmalı veya hiç kullanılmamalı, alet ve kepçeler pişirilerek kurutulmalıdır.
②Erimiş çeliğin dökümü yüksek sıcaklıkta yapılmalı ve düşük sıcaklıkta dökülmeli, gazın yüzmesini kolaylaştırmak için erimiş çelik uygun şekilde yatıştırılmalıdır.
③ Döküm yükselticisinin proses tasarımı, gaz sıkışmasını önlemek için erimiş çeliğin basınç başını artırmalı ve makul bir egzoz için yapay bir gaz yolu oluşturmalıdır.
④Kalıp malzemeleri su içeriğini ve gaz hacmini kontrol etmeli, hava geçirgenliğini artırmalı ve kum kalıp ve kum çekirdeği mümkün olduğunca pişirilmeli ve kurutulmalıdır.
(2) Büzülme boşluğu (gevşek):Dökümün içerisinde (özellikle sıcak noktada) oluşan, iç yüzeyi pürüzlü ve rengi koyu, tutarlı veya tutarsız dairesel veya düzensiz boşluk (kavite). Çoğunlukla dendrit şeklinde iri kristal tanecikleri bir veya daha fazla yerde toplanmış olup, hidrolik test sırasında sızıntıya eğilimlidir.
Büzülme boşluğunun (gevşekliğinin) nedeni:Hacim büzülmesi, metalin sıvı halden katı hale geçmesi sırasında meydana gelir. Bu esnada yeterli erimiş çelik takviyesi yapılmazsa, büzülme boşluğu kaçınılmaz olarak meydana gelir. Çelik dökümlerdeki büzülme boşluğu, temel olarak ardışık katılaşma sürecinin yanlış kontrolünden kaynaklanır. Bunun nedenleri arasında yanlış besleyici ayarları, erimiş çeliğin çok yüksek döküm sıcaklığı ve büyük metal büzülmesi sayılabilir.
Büzülme boşluklarını (gevşekliği) önleme yöntemleri:① Erimiş çeliğin sıralı katılaşmasını sağlamak için döküm döküm sistemini bilimsel olarak tasarlayın ve ilk katılaşan parçalar erimiş çelik ile doldurulmalıdır. ② Sıralı katılaşmayı sağlamak için besleyiciyi, sübvansiyonu, iç ve dış soğuk demiri doğru ve makul bir şekilde ayarlayın. ③ Erimiş çelik dökülürken, besleyiciden üstten enjeksiyon, erimiş çeliğin ve beslemenin sıcaklığını sağlamak ve büzülme boşluklarının oluşumunu azaltmak için faydalıdır. ④ Döküm hızı açısından, düşük hızlı döküm, yüksek hızlı dökümden sıralı katılaşmaya daha uygundur. ⑸ Döküm sıcaklığı çok yüksek olmamalıdır. Erimiş çelik yüksek sıcaklıkta fırından çıkarılır ve büzülme boşluklarını azaltmak için faydalı olan sedasyondan sonra dökülür.
(3) Kum kapanımları (cüruf):Genellikle kabarcıklar olarak bilinen kum kapanımları (cüruf), döküm parçalarının içinde oluşan kesikli dairesel veya düzensiz deliklerdir. Bu delikler, düzensiz boyutlarda kalıp kumu veya çelik cürufu ile karıştırılarak içlerinde birikir. Genellikle üst kısımda olmak üzere bir veya daha fazla yerde bulunurlar.
Kum (cüruf) kapanımının nedenleri:Cüruf kapanımı, eritme veya döküm işlemi sırasında erimiş çelikle birlikte döküme ayrık çelik cürufunun girmesiyle oluşur. Kum kapanımı ise kalıplama sırasında kalıp boşluğunun yeterince sıkı olmamasından kaynaklanır. Erimiş çelik kalıp boşluğuna döküldüğünde, kalıp kumu erimiş çelik tarafından yıkanır ve dökümün içine girer. Ayrıca, kesme ve kutu kapatma sırasındaki hatalı işlemler ve kumun dökülmesi de kum kapanımının nedenleri arasındadır.
Kum kapanımlarını (cüruf) önleme yöntemleri:① Erimiş çelik eritilirken, egzoz ve cüruf mümkün olduğunca iyice boşaltılmalıdır. 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 dip dökme torbası kullanın. ③ Erimiş çelik dökülürken, cürufun erimiş çelikle birlikte kalıp boşluğuna girmesini önlemek için önlemler alınmalıdır. ④ Kum dahil olma olasılığını azaltmak için, modelleme yaparken kum kalıbının sıkı olduğundan emin olun, düzeltme sırasında kum kaybetmemeye dikkat edin ve kutuyu kapatmadan önce kalıp boşluğunu temizleyin.
(4) Çatlaklar:Dökümlerdeki çatlakların çoğu sıcak çatlaklardır, düzensiz şekilli, nüfuz eden veya etmeyen, sürekli veya aralıklı olup çatlaklardaki metal koyu renklidir veya yüzey oksidasyonuna sahiptir.
çatlakların nedenleri, yani yüksek sıcaklık stresi ve sıvı filmi deformasyonu.
Yüksek sıcaklık gerilimi, erimiş çeliğin yüksek sıcaklıklarda büzülmesi ve deformasyonuyla 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 filminin oluşmasıdır. Katılaşma ve kristalleşme süreci 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 etkenlerdir ve bunların demirle ötektikleri yüksek sıcaklıklarda döküm çeliğin mukavemetini ve plastisitesini azaltarak çatlaklara neden olurlar.
② Çelikteki cüruf kapanımı ve segregasyonu, gerilim konsantrasyonunu artırarak sıcak çatlama eğilimini yükseltir.
③ Çelik tipinin doğrusal büzülme katsayısı ne kadar büyükse, sıcak çatlama eğilimi o kadar fazladır.
④ Çelik tipinin ısıl iletkenliği ne kadar yüksekse, yüzey gerilimi o kadar yüksek, yüksek sıcaklık mekanik özellikleri o kadar iyi ve sıcak çatlama eğilimi o kadar küçük olur.
⑤ Dökümlerin yapısal tasarımı, çok küçük yuvarlak köşeler, büyük duvar kalınlığı eşitsizliği ve çatlaklara neden olacak şiddetli gerilim yoğunlaşması gibi üretilebilirlik açısından zayıftır.
⑥Kum kalıbın sıkılığı çok yüksektir ve çekirdeğin düşük verimi dökümün büzülmesini engeller ve çatlak eğilimini artırır.
⑦Yükselticinin yanlış düzenlenmesi, dökümün çok hızlı soğutulması, yükselticinin kesilmesi ve ısıl işlemden kaynaklanan aşırı stres vb. gibi diğer faktörler de çatlak oluşumunu etkileyecektir.
Yukarıda belirtilen çatlakların nedenlerine ve etkileyen faktörlere göre çatlak kusurlarının oluşumunu azaltmak ve önlemek için uygun önlemler alınabilir.
Döküm hatalarının nedenlerinin yukarıda yapılan analizine dayanarak, mevcut sorunların ortaya çıkarılması ve buna uygun iyileştirme önlemlerinin alınmasıyla, döküm kalitesinin iyileştirilmesine katkıda bulunacak döküm hatalarına çözüm bulunabilir.
Gönderi zamanı: 31 Ağustos 2023