การแนะนำกระบวนการหล่อวาล์ว

การหล่อตัววาล์วเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการผลิตวาล์ว และคุณภาพของการหล่อวาล์วเป็นตัวกำหนดคุณภาพของวาล์ว ต่อไปนี้จะแนะนำวิธีการหล่อหลายวิธีที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมวาล์ว:

การหล่อทราย:

การหล่อทรายที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมวาล์วสามารถแบ่งออกได้เป็นทรายเขียว ทรายแห้ง ทรายแก้วน้ำ และทรายเรซินฟูแรนที่แข็งตัวเองตามสารยึดเกาะที่แตกต่างกัน

(1) ทรายสีเขียวเป็นกระบวนการขึ้นรูปโดยใช้เบนโทไนต์เป็นสารยึดเกาะ

ลักษณะเด่นของมันคือ:แม่พิมพ์ทรายสำเร็จรูปไม่จำเป็นต้องทำให้แห้งหรือแข็งตัว แม่พิมพ์ทรายมีความแข็งแรงเมื่อเปียกในระดับหนึ่ง แกนทรายและเปลือกแม่พิมพ์มีผลผลิตสูง ทำให้ทำความสะอาดและเขย่าชิ้นงานได้ง่าย ประสิทธิภาพการผลิตแม่พิมพ์สูง รอบการผลิตสั้น ต้นทุนวัสดุต่ำ และสะดวกต่อการจัดการสายการผลิตแบบสายการประกอบ

ข้อเสียของมันคือ:งานหล่อมีแนวโน้มที่จะมีข้อบกพร่อง เช่น รูพรุน ทรายปนเปื้อน และการยึดเกาะของทราย และคุณภาพของงานหล่อ โดยเฉพาะคุณภาพโดยเนื้อแท้ จะไม่เหมาะสม

ตารางสัดส่วนและประสิทธิภาพของทรายเขียวสำหรับงานหล่อเหล็ก:

(2) ทรายแห้งเป็นกระบวนการขึ้นรูปโดยใช้ดินเหนียวเป็นสารยึดเกาะ การเติมเบนโทไนต์ลงไปเล็กน้อยจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงขณะเปียกได้

ลักษณะเด่นของมันคือ:แม่พิมพ์ทรายจำเป็นต้องผ่านการทำให้แห้ง มีการซึมผ่านของอากาศที่ดี ไม่เกิดข้อบกพร่อง เช่น การล้างทราย การติดทราย และรูพรุน และคุณภาพโดยธรรมชาติของการหล่อก็ต้องดีด้วย

ข้อเสียของมันคือ:ต้องใช้อุปกรณ์อบแห้งทรายและมีวงจรการผลิตที่ยาวนาน

(3) ทรายแก้วน้ำเป็นกระบวนการสร้างแบบจำลองโดยใช้แก้วน้ำเป็นตัวประสาน คุณสมบัติของทรายแก้วน้ำคือ: แก้วน้ำมีหน้าที่แข็งตัวโดยอัตโนมัติเมื่อสัมผัสกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และมีข้อดีหลายประการเมื่อเทียบกับวิธีการทำให้แข็งด้วยก๊าซสำหรับการสร้างแบบจำลองและการสร้างแกนกลาง แต่ก็มีข้อบกพร่อง เช่น เปลือกแม่พิมพ์ยุบตัวได้ยาก การทำความสะอาดทรายในชิ้นงานหล่อทำได้ยาก และอัตราการสร้างและรีไซเคิลทรายเก่าต่ำ

ตารางสัดส่วนและประสิทธิภาพของทรายชุบแข็ง CO2 แก้วน้ำ:

(4) การขึ้นรูปทรายแบบแข็งตัวเองด้วยเรซินฟูแรนเป็นกระบวนการหล่อที่ใช้เรซินฟูแรนเป็นสารยึดเกาะ ทรายที่ใช้ขึ้นรูปจะแข็งตัวเนื่องจากปฏิกิริยาเคมีของสารยึดเกาะภายใต้การทำงานของสารบ่มที่อุณหภูมิห้อง จุดเด่นคือไม่จำเป็นต้องทำให้แม่พิมพ์ทรายแห้ง ซึ่งช่วยลดรอบการผลิตและประหยัดพลังงาน ทรายที่ใช้ขึ้นรูปเรซินอัดแน่นได้ง่ายและมีคุณสมบัติการสลายตัวที่ดี ทรายที่ใช้ขึ้นรูปชิ้นงานหล่อทำความสะอาดง่าย ชิ้นงานหล่อมีความแม่นยำเชิงมิติสูงและผิวสำเร็จที่ดี ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพของชิ้นงานหล่อได้อย่างมาก ข้อเสียคือ ต้องใช้ทรายดิบคุณภาพสูง มีกลิ่นฉุนเล็กน้อยในสถานที่ผลิต และต้นทุนเรซินสูง

สัดส่วนและกระบวนการผสมของส่วนผสมทรายแบบไม่ต้องอบเรซินฟูแรน:

กระบวนการผสมทรายเรซินฟูแรนที่แข็งตัวเอง: ควรใช้เครื่องผสมทรายแบบต่อเนื่องเพื่อผลิตทรายเรซินที่แข็งตัวเอง ควรเติมทรายดิบ เรซิน สารบ่ม ฯลฯ ตามลำดับและผสมให้เข้ากันอย่างรวดเร็ว สามารถผสมและใช้งานได้ตลอดเวลา

ลำดับการเติมวัตถุดิบต่างๆ เมื่อผสมทรายเรซิน มีดังนี้

ทรายดิบ + สารบ่ม (สารละลายกรด p-toluenesulfonic) – (120 ~ 180S) – เรซิน + ไซเลน – (60 ~ 90S) – การผลิตทราย

(5) กระบวนการผลิตการหล่อทรายโดยทั่วไป:

การหล่อแบบแม่นยำ:

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตวาล์วให้ความสำคัญกับคุณภาพของรูปลักษณ์และความแม่นยำของขนาดชิ้นงานหล่อมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากรูปลักษณ์ที่ดีเป็นข้อกำหนดพื้นฐานของตลาด จึงถือเป็นมาตรฐานสำหรับขั้นตอนแรกของการกลึง

การหล่อแบบแม่นยำที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมวาล์วคือการหล่อแบบลงทุน ซึ่งจะอธิบายโดยย่อดังต่อไปนี้:

(1) วิธีการหล่อสารละลายสองวิธี:

① การใช้แม่พิมพ์วัสดุที่มีขี้ผึ้งอุณหภูมิต่ำ (กรดสเตียริก + พาราฟิน) การฉีดขี้ผึ้งแรงดันต่ำ เปลือกแก้วน้ำ การขจัดขี้ผึ้งด้วยน้ำร้อน กระบวนการหลอมและเทในบรรยากาศ ส่วนใหญ่ใช้สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าโลหะผสมต่ำที่หล่อขึ้นรูปโดยมีข้อกำหนดด้านคุณภาพทั่วไป ความแม่นยำของมิติของชิ้นงานหล่อสามารถเข้าถึงมาตรฐานระดับชาติ CT7~9

② การใช้วัสดุแม่พิมพ์เรซินอุณหภูมิปานกลาง การฉีดขี้ผึ้งแรงดันสูง เปลือกแม่พิมพ์ซิลิกาซอล การขจัดขี้ผึ้งด้วยไอน้ำ กระบวนการหล่อหลอมบรรยากาศหรือสุญญากาศที่รวดเร็ว ทำให้ความแม่นยำของมิติของชิ้นงานหล่อสามารถเข้าถึงการหล่อความแม่นยำ CT4-6 ได้

(2) กระบวนการไหลทั่วไปของการหล่อแบบลงทุน:

(3) ลักษณะของการหล่อแบบหล่อ:

① การหล่อมีความแม่นยำของมิติสูง พื้นผิวเรียบ และคุณภาพรูปลักษณ์ที่ดี

② สามารถหล่อชิ้นส่วนที่มีโครงสร้างและรูปทรงซับซ้อนที่ยากต่อการประมวลผลด้วยกระบวนการอื่นได้

③ วัสดุที่ใช้ในการหล่อไม่จำกัดอยู่เพียงวัสดุโลหะผสมต่างๆ เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กโลหะผสม โลหะผสมอลูมิเนียม โลหะผสมที่ทนอุณหภูมิสูง และโลหะมีค่า โดยเฉพาะวัสดุโลหะผสมที่ยากต่อการตี เชื่อม และตัด

④ ความยืดหยุ่นในการผลิตที่ดีและความสามารถในการปรับตัวสูง สามารถผลิตได้ในปริมาณมาก และยังเหมาะสำหรับการผลิตแบบชิ้นเดียวหรือแบบชุดเล็ก

5) การหล่อแบบหล่อลงหลุมยังมีข้อจำกัดบางประการ เช่น ขั้นตอนการหล่อที่ยุ่งยากและวงจรการผลิตที่ยาวนาน เนื่องจากเทคนิคการหล่อที่สามารถใช้ได้มีจำกัด ความสามารถในการรับแรงดันจึงไม่สามารถสูงได้มากนักเมื่อนำไปใช้หล่อวาล์วเปลือกบางแบบรับแรงดัน

การวิเคราะห์ข้อบกพร่องในการหล่อ

งานหล่อทุกประเภทย่อมมีข้อบกพร่องภายใน ซึ่งหากพบข้อบกพร่องเหล่านี้อาจก่อให้เกิดอันตรายแอบแฝงต่อคุณภาพภายในของงานหล่อ การซ่อมแซมด้วยการเชื่อมเพื่อขจัดข้อบกพร่องเหล่านี้ในกระบวนการผลิตก็สร้างภาระอันหนักหน่วงให้กับกระบวนการผลิตเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วาล์วเป็นงานหล่อเปลือกบางที่ทนทานต่อแรงดันและอุณหภูมิ และความกะทัดรัดของโครงสร้างภายในจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ดังนั้น ข้อบกพร่องภายในของงานหล่อจึงเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อคุณภาพของงานหล่อ

ข้อบกพร่องภายในของชิ้นส่วนหล่อวาล์ว ได้แก่ รูพรุน ตะกรันที่ปะปนมา รูพรุนจากการหดตัว และรอยแตกร้าว

(1) รูพรุน:รูพรุนเกิดจากก๊าซ พื้นผิวของรูพรุนจะเรียบ และเกิดขึ้นภายในหรือใกล้กับพื้นผิวของชิ้นงานหล่อ และมีรูปร่างส่วนใหญ่เป็นทรงกลมหรือยาว

แหล่งกำเนิดก๊าซหลักที่ทำให้เกิดรูพรุน ได้แก่:

① ไนโตรเจนและไฮโดรเจนที่ละลายในโลหะจะถูกบรรจุอยู่ในโลหะในระหว่างการแข็งตัวของชิ้นงานหล่อ โดยสร้างผนังด้านในปิดเป็นวงกลมหรือวงรีที่มีความแวววาวแบบโลหะ

②ความชื้นหรือสารระเหยในวัสดุขึ้นรูปจะเปลี่ยนเป็นก๊าซเนื่องจากความร้อน ทำให้เกิดรูพรุนที่มีผนังด้านในสีน้ำตาลเข้ม

③ ในระหว่างกระบวนการเทโลหะ เนื่องจากการไหลที่ไม่เสถียร อากาศจึงเข้ามาเกี่ยวข้องจนเกิดรูพรุน

วิธีการป้องกันความผิดปกติของปากใบ:

① ในการถลุง ควรใช้โลหะที่เป็นสนิมให้น้อยที่สุดหรือไม่ใช้เลย และเครื่องมือและทัพพีควรอบและทำให้แห้ง

② การเทเหล็กหลอมเหลวควรทำที่อุณหภูมิสูงและเทที่อุณหภูมิต่ำ และควรทำให้เหล็กหลอมเหลวสงบลงอย่างเหมาะสมเพื่อให้ก๊าซลอยตัวได้

③ การออกแบบกระบวนการเทไรเซอร์ควรเพิ่มแรงดันของเหล็กหลอมเหลวเพื่อหลีกเลี่ยงการกักเก็บก๊าซ และกำหนดเส้นทางก๊าซเทียมสำหรับการระบายออกที่เหมาะสม

④วัสดุที่ใช้ในการขึ้นรูปควรควบคุมปริมาณน้ำและปริมาตรของก๊าซ เพิ่มการซึมผ่านของอากาศ และควรอบและทำให้แม่พิมพ์ทรายและแกนทรายแห้งให้มากที่สุด

(2) โพรงหดตัว (หลวม):เป็นโพรงทรงกลมหรือโพรงที่ไม่สม่ำเสมอและมีความต่อเนื่องหรือไม่ต่อเนื่อง เกิดขึ้นภายในชิ้นงานหล่อ (โดยเฉพาะที่จุดร้อน) มีผิวด้านในที่ขรุขระและมีสีเข้มกว่า เม็ดผลึกหยาบ ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในรูปของเดนไดรต์ รวมตัวกันในจุดใดจุดหนึ่งหรือมากกว่า มีแนวโน้มที่จะเกิดการรั่วไหลระหว่างการทดสอบไฮดรอลิก

สาเหตุของการหดตัวของโพรง (ความหลวม):การหดตัวเชิงปริมาตรเกิดขึ้นเมื่อโลหะแข็งตัวจากของเหลวเป็นของแข็ง หากเหล็กหลอมเหลวเติมไม่เพียงพอในเวลานี้ โพรงหดตัวจะเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ โพรงหดตัวของเหล็กหล่อส่วนใหญ่เกิดจากการควบคุมกระบวนการแข็งตัวตามลำดับที่ไม่เหมาะสม สาเหตุอาจรวมถึงการตั้งค่าไรเซอร์ที่ไม่ถูกต้อง อุณหภูมิการเทที่สูงเกินไปของเหล็กหลอมเหลว และการหดตัวของโลหะจำนวนมาก

วิธีการป้องกันการเกิดโพรงหดตัว (หลวม) :① ออกแบบระบบการเทชิ้นงานหล่ออย่างเป็นระบบ เพื่อให้เกิดการแข็งตัวของเหล็กหลอมเหลวตามลำดับ และควรเติมเหล็กหลอมเหลวลงในชิ้นงานที่แข็งตัวก่อน ② ตั้งค่าไรเซอร์ ซับซีลีเนียม เหล็กเย็นทั้งภายในและภายนอกให้ถูกต้องและเหมาะสม เพื่อให้เกิดการแข็งตัวตามลำดับ ③ เมื่อเทเหล็กหลอมเหลว การฉีดจากไรเซอร์ด้านบนจะช่วยให้มั่นใจได้ถึงอุณหภูมิของเหล็กหลอมเหลวและการป้อน และลดการเกิดโพรงหดตัว ④ ในแง่ของความเร็วในการเท การเทด้วยความเร็วต่ำจะเอื้อต่อการแข็งตัวตามลำดับมากกว่าการเทด้วยความเร็วสูง ⑸ อุณหภูมิในการเทไม่ควรสูงเกินไป เหล็กหลอมเหลวจะถูกนำออกจากเตาเผาที่อุณหภูมิสูงและเทหลังจากผ่านกระบวนการพัก ซึ่งเป็นประโยชน์ในการลดโพรงหดตัว

(3) ตะกอนทราย (ตะกรัน):เศษทราย (slag) หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า บลิสเตอร์ คือรูกลมหรือรูไม่สม่ำเสมอที่ปรากฏอยู่ภายในชิ้นงานหล่อ รูเหล่านี้ผสมกับทรายหล่อหรือเศษเหล็กที่มีขนาดไม่สม่ำเสมอและรวมตัวกันอยู่ภายใน มักพบที่จุดหนึ่งหรือมากกว่านั้น โดยมักจะพบมากกว่านั้นที่ส่วนบน

สาเหตุของการปนเปื้อนของทราย (ตะกรัน) :ตะกรันแทรกซึมเกิดจากการที่ตะกรันเหล็กแยกตัวเข้าไปในชิ้นงานหล่อพร้อมกับเหล็กหลอมเหลวในระหว่างกระบวนการถลุงหรือเท ตะกรันทรายแทรกซึมเกิดจากความหนาแน่นของโพรงแม่พิมพ์ที่ไม่เพียงพอในระหว่างการขึ้นรูป เมื่อเทเหล็กหลอมเหลวลงในโพรงแม่พิมพ์ ทรายที่หล่อขึ้นจะถูกชะล้างโดยเหล็กหลอมเหลวและไหลเข้าไปในส่วนภายในของชิ้นงานหล่อ นอกจากนี้ การทำงานที่ไม่เหมาะสมระหว่างการตัดแต่งและการปิดกล่อง รวมถึงปรากฏการณ์ทรายร่วงหล่นก็เป็นสาเหตุของตะกรันทรายแทรกซึมเช่นกัน

วิธีการป้องกันการเกิดตะกรัน (slag) :① เมื่อหลอมเหล็กหลอมเหลว ควรระบายไอเสียและตะกรันออกให้หมดจดที่สุด ② พยายามอย่าพลิกถุงเทเหล็กหลอมเหลว แต่ให้ใช้ถุงกาน้ำชาหรือถุงเทที่ก้นถุงเพื่อป้องกันไม่ให้ตะกรันที่อยู่เหนือเหล็กหลอมเหลวเข้าไปในช่องหล่อพร้อมกับเหล็กหลอมเหลว ③ เมื่อเทเหล็กหลอมเหลว ควรดำเนินการเพื่อป้องกันไม่ให้ตะกรันเข้าไปในช่องแม่พิมพ์พร้อมกับเหล็กหลอมเหลว ④ เพื่อลดโอกาสที่ทรายจะปะปน ควรตรวจสอบความแน่นของแม่พิมพ์ทรายขณะทำแบบจำลอง ระวังอย่าให้ทรายหายไปขณะตัดแต่ง และเป่าช่องแม่พิมพ์ให้สะอาดก่อนปิดกล่อง

(4) รอยแตกร้าว:รอยแตกร้าวในงานหล่อส่วนใหญ่มักเป็นรอยแตกร้าวจากความร้อน มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ แตกทะลุหรือไม่ทะลุ แตกต่อเนื่องหรือเป็นช่วงๆ และโลหะบริเวณรอยแตกร้าวจะมีสีเข้มหรือมีออกซิเดชันที่พื้นผิว

สาเหตุของรอยแตกร้าวคือ ความเครียดจากอุณหภูมิสูงและการเสียรูปของฟิล์มของเหลว

ความเค้นอุณหภูมิสูง คือ ความเค้นที่เกิดจากการหดตัวและการเสียรูปของเหล็กหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูง เมื่อความเค้นเกินขีดจำกัดความแข็งแรงหรือการเปลี่ยนรูปพลาสติกของโลหะที่อุณหภูมินี้ จะเกิดรอยแตกร้าว การเสียรูปฟิล์มของเหลว คือ การก่อตัวของฟิล์มของเหลวระหว่างเม็ดผลึกในระหว่างกระบวนการแข็งตัวและตกผลึกของเหล็กหลอมเหลว เมื่อแข็งตัวและตกผลึก ฟิล์มของเหลวจะเสียรูป เมื่อปริมาณการเสียรูปและความเร็วในการเสียรูปเกินขีดจำกัดที่กำหนด จะเกิดรอยแตกร้าวขึ้น ช่วงอุณหภูมิของรอยแตกร้าวจากความร้อนอยู่ที่ประมาณ 1,200-1,450 องศาเซลเซียส

ปัจจัยที่มีผลต่อรอยแตกร้าว:

① ธาตุ S และ P ในเหล็กเป็นปัจจัยที่เป็นอันตรายต่อการเกิดรอยแตกร้าว และยูเทกติกของธาตุเหล่านี้กับเหล็กจะลดความแข็งแรงและความยืดหยุ่นของเหล็กหล่อที่อุณหภูมิสูง ส่งผลให้เกิดรอยแตกร้าว

② การรวมตัวและการแยกตัวของตะกรันในเหล็กทำให้ความเข้มข้นของความเค้นเพิ่มขึ้น ส่งผลให้แนวโน้มการแตกร้าวจากความร้อนเพิ่มขึ้น

③ ยิ่งค่าสัมประสิทธิ์การหดตัวเชิงเส้นของประเภทเหล็กมีค่ามากขึ้นเท่าใด แนวโน้มของการแตกร้าวจากความร้อนก็จะมากขึ้นเท่านั้น

④ ยิ่งเหล็กประเภทมีค่าการนำความร้อนสูงเท่าใด แรงตึงผิวก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น สมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิสูงก็จะดีขึ้น และแนวโน้มของการแตกร้าวจากความร้อนก็จะน้อยลง

⑤ การออกแบบโครงสร้างของชิ้นงานหล่อมีศักยภาพในการผลิตต่ำ เช่น มุมโค้งมนเล็กเกินไป ความหนาของผนังต่างกันมาก และความเค้นรวมกันสูง ซึ่งจะทำให้เกิดรอยแตกร้าวได้

⑥ ความแน่นของแม่พิมพ์ทรายสูงเกินไป และผลผลิตของแกนกลางที่ไม่ดีจะขัดขวางการหดตัวของชิ้นงานหล่อและเพิ่มแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกร้าว

⑦ปัจจัยอื่นๆ เช่น การจัดวางไรเซอร์ที่ไม่เหมาะสม การระบายความร้อนของชิ้นส่วนหล่อเร็วเกินไป ความเครียดที่มากเกินไปที่เกิดจากการตัดไรเซอร์และการอบชุบด้วยความร้อน เป็นต้น จะส่งผลต่อการเกิดรอยแตกร้าวได้เช่นกัน

จากสาเหตุและปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อรอยแตกร้าวดังกล่าวข้างต้น สามารถใช้มาตรการที่สอดคล้องกันเพื่อลดและหลีกเลี่ยงการเกิดรอยแตกร้าวได้

จากการวิเคราะห์สาเหตุของข้อบกพร่องในการหล่อข้างต้น การค้นหาปัญหาที่มีอยู่ และการดำเนินการปรับปรุงที่สอดคล้องกัน เราสามารถค้นหาวิธีแก้ไขข้อบกพร่องในการหล่อ ซึ่งเอื้อต่อการปรับปรุงคุณภาพการหล่อได้