1. Strukturanalyse
(1) DiesAbsperrklappebesitzt eine kreisförmige, kuchenförmige Struktur, der innere Hohlraum ist mit 8 Verstärkungsrippen verbunden und wird von diesen gestützt, die obere Öffnung Φ620 steht mit dem inneren Hohlraum in Verbindung, und der Rest desVentilBei geschlossenem System lässt sich der Sandkern nur schwer fixieren und verformt sich leicht. Sowohl die Entlüftung als auch die Reinigung des Innenraums erschweren dies erheblich, wie in Abbildung 1 dargestellt.
Die Wandstärke der Gussteile variiert stark; die maximale Wandstärke beträgt 380 mm, die minimale hingegen nur 36 mm. Beim Erstarren des Gussteils entstehen große Temperaturunterschiede, und die ungleichmäßige Schwindung kann leicht zu Lunkerbildung und Porosität führen, was im hydraulischen Test Wassereintritt zur Folge hat.
2. Prozessgestaltung:
(1) Die Trennfläche ist in Abbildung 1 dargestellt. Das Ende mit den Löchern wird auf den oberen Kasten gesetzt. Der gesamte Sandkern wird in den mittleren Hohlraum eingelegt. Der Kernkopf wird entsprechend verlängert, um die Befestigung und Bewegung des Sandkerns beim Umdrehen des Kastens zu erleichtern. Für Stabilität ist der freitragende Kernkopf der beiden seitlichen Sacklöcher länger als die Lochlänge. Dadurch wird der Schwerpunkt des gesamten Sandkerns zur Seite des Kernkopfes verlagert, was dessen Fixierung und Stabilität gewährleistet.
Es wird ein halboffenes Gießsystem verwendet, ∑F innen : ∑F horizontal : ∑F gerade = 1 : 1,5 : 1,3. Der Angusskanal besteht aus einem Keramikrohr mit einem Innendurchmesser von Φ120 mm. Zwei feuerfeste Steine (200 × 100 × 40 mm) am Boden verhindern, dass flüssiges Eisen direkt auf die Form trifft. Für die Prallform ist am Boden des Angusskanals ein 150 × 150 × 40 mm großer Schaumkeramikfilter installiert. Zwölf Keramikrohre mit einem Innendurchmesser von Φ30 mm verbinden den inneren Angusskanal gleichmäßig mit dem Gussboden und gehen dabei über einen Wasserauffangbehälter am Filterboden in das Gussteil über. Dadurch entsteht ein Gießsystem von unten, wie in Abbildung 2 dargestellt.
(3) In der oberen Form werden 14 Luftlöcher mit einem Durchmesser von 20 mm angeordnet. In der Mitte des Kernkopfes befindet sich eine Entlüftungsbohrung für den Sandkern mit einem Durchmesser von 200 mm. Um eine gleichmäßige Erstarrung des Gussteils zu gewährleisten, wird in den dicken und großen Bereichen Kaltguss eingebracht. Durch die Nutzung des Graphitisierungsprinzips wird der Speiser vermieden und die Ausbeute verbessert. Der Sandkasten hat die Abmessungen 3600 × 3600 × 1000/600 mm und ist, wie in Abbildung 3 dargestellt, mit einer 25 mm dicken Stahlplatte verschweißt, um ausreichende Festigkeit und Steifigkeit zu gewährleisten.
3. Prozesssteuerung
(1) Modellierung: Vor der Modellierung ist mit einer Φ50×50mm Standardprobe die Druckfestigkeit des Harzsandes zu prüfen (≥ 3,5 MPa). Außerdem sind das Kaltgussteil und der Angusskanal festzuziehen, um sicherzustellen, dass die Sandform ausreichend fest ist, um die beim Erstarren des flüssigen Eisens entstehende Graphitausdehnung auszugleichen und zu verhindern, dass das flüssige Eisen längere Zeit auf den Angusskanal trifft und dadurch Sand ausgewaschen wird.
Kernherstellung: Der Sandkern wird durch acht Verstärkungsrippen in acht gleich große Teile unterteilt, die durch den mittleren Hohlraum verbunden sind. Außer dem mittleren Kernkopf gibt es keine weiteren Stütz- und Entlüftungselemente. Wenn der Sandkern nicht fixiert und entlüftet werden kann, entstehen nach dem Gießen Verschiebungen und Lufteinschlüsse. Aufgrund der großen Gesamtfläche des Sandkerns ist die Unterteilung in acht Teile notwendig. Der Kern muss ausreichend fest und steif sein, um Beschädigungen nach dem Entformen und Verformungen beim Gießen zu vermeiden und eine gleichmäßige Wandstärke des Gussteils zu gewährleisten. Aus diesem Grund wurde ein spezieller Kernstab entwickelt und mit einem Entlüftungsseil am Kernkopf befestigt, um die Entlüftungsgase abzuleiten und so die Kompaktheit der Sandform während der Kernherstellung sicherzustellen. Siehe Abbildung 4.
(4) Verschließen des Formkastens: Da die Reinigung des Sandes im Inneren der Absperrklappe schwierig ist, wird der gesamte Sandkern mit zwei Farbschichten versehen. Die erste Schicht wird mit alkoholbasierter Zirkoniumfarbe (Baume-Grad 45–55) aufgetragen und anschließend eingebrannt. Nach dem Trocknen wird die zweite Schicht mit alkoholbasierter Magnesiumfarbe (Baume-Grad 35–45) aufgetragen, um ein Anhaften des Gussteils am Sand und ein nicht mehr zu entfernendes Sintern zu verhindern. Der Kernkopf wird mit drei M25-Schrauben an dem Φ200-Stahlrohr der Hauptstruktur des Kernkörpers befestigt und mit Schraubkappen am oberen Formkasten fixiert. Anschließend wird die gleichmäßige Wandstärke aller Teile überprüft.
4. Schmelz- und Gießprozess
(1) Es wird hochwertiges Roheisen der Güteklasse Q14/16# von Benxi mit niedrigem P-, S- und Ti-Gehalt verwendet und in einem Verhältnis von 40 % bis 60 % hinzugefügt. Spurenelemente wie P, S, Ti, Cr, Pb usw. werden im Stahlschrott streng kontrolliert, Rost und Öl sind nicht zulässig; das Zugabeverhältnis beträgt 25 % bis 40 %. Die zurückgegebene Charge muss vor der Verwendung durch Kugelstrahlen gereinigt werden, um die Reinheit der Charge zu gewährleisten.
(2) Hauptkomponentenkontrolle nach dem Ofen: C: 3,5-3,65 %, Si: 2,2-2,45 %, Mn: 0,25-0,35 %, P≤0,05 %, S: ≤0,01 %, Mg (Rest): 0,035 % ~0,05 %, wobei unter der Voraussetzung der Gewährleistung der Sphäroidisierung der untere Grenzwert für Mg (Rest) so niedrig wie möglich gehalten werden sollte.
(3) Sphäroidisierungsbehandlung: Es werden Sphäroidisierungsmittel mit niedrigem Magnesium- und Seltenerdgehalt verwendet, die in einer Dosierung von 1,0 % bis 1,2 % zugegeben werden. Bei der herkömmlichen Spülbehandlung wird eine einmalige Impfung von 0,15 % auf den Nodulisierungsbehälter am Boden der Verpackung aufgebracht, wodurch die Sphäroidisierung abgeschlossen wird. Anschließend wird die Schlacke einer zweiten Impfung mit 0,35 % unterzogen, und während des Gießvorgangs erfolgt eine weitere Impfung mit 0,15 %.
(5) Es wird ein Niedrigtemperatur-Schnellgießverfahren angewendet. Die Gießtemperatur beträgt 1320 °C bis 1340 °C, die Gießzeit 70 bis 80 Sekunden. Der Gießvorgang darf nicht unterbrochen werden, und der Angusskanal ist stets gefüllt, um zu verhindern, dass Gase und Einschlüsse über den Angusskanal in die Form gelangen.
5. Ergebnisse des Gießversuchs
(1) Prüfung der Zugfestigkeit des gegossenen Prüfblocks: 485 MPa, Dehnung: 15 %, Brinellhärte HB187.
(2) Der Sphäroidisierungsgrad beträgt 95 %, die Graphitkorngröße entspricht Grad 6 und der Perlitanteil 35 %. Die metallographische Struktur ist in Abbildung 5 dargestellt.
(3) Bei der sekundären Fehlererkennung mittels Ultraschall- und Magnetpulverprüfung an wichtigen Bauteilen wurden keine meldepflichtigen Fehler festgestellt.
(4) Die Oberfläche ist eben und glatt (siehe Abbildung 6), ohne Gussfehler wie Sandeinschlüsse, Schlackeneinschlüsse, Kaltverbindungen usw., die Wandstärke ist gleichmäßig und die Abmessungen entsprechen den Anforderungen der Zeichnungen.
(6) Die hydraulische Druckprüfung mit 20 kg/cm² nach der Bearbeitung ergab keine Leckage.
6. Schlussfolgerung
Aufgrund der Konstruktionsmerkmale dieser Absperrklappe wird das Problem der instabilen und leicht verformbaren großen Sandkerns in der Mitte sowie der schwierigen Sandreinigung durch eine optimierte Prozessplanung, die Herstellung und Fixierung des Sandkerns und den Einsatz von Zirkonium-basierten Beschichtungen gelöst. Die Anordnung der Entlüftungsbohrungen verhindert die Bildung von Poren in den Gussteilen. Von der Ofenbeschickungssteuerung bis zum Angusskanalsystem werden Schaumkeramikfilter und Keramik-Angusstechnologie eingesetzt, um die Reinheit des flüssigen Eisens zu gewährleisten. Nach mehrfacher Impfung erfüllen die metallografische Struktur der Gussteile und verschiedene andere Eigenschaften die Kundenanforderungen.
AusTianjin Tanggu Wasserdichtungsventil Co., Ltd. Absperrklappe, Absperrschieber Y-Sieb, Doppelplatten-RückschlagventilHerstellung.
Veröffentlichungsdatum: 29. April 2023
