Procesy odlewania rdzeni dla komponentów zaworów o wysokiej wydajności
Produkcja elementów zaworów wymaga wysokiej integralności strukturalnej, aby wytrzymać ciśnienie, wahania temperatury i media korozyjne. Odlewanie metodą traconego wosku, często określane jako odlewanie metodą traconego wosku, jest preferowaną metodą w przypadku skomplikowanych korpusów zaworów i elementów wewnętrznych. Proces ten pozwala na uzyskanie skomplikowanych geometrii i cienkościennych przekrojów, które są trudne do uzyskania w przypadku tradycyjnego odlewania piaskowego. Stosując formy ceramiczne, producenci mogą osiągnąć doskonałe wykończenie powierzchni, co znacznie zmniejsza potrzebę rozległej obróbki wtórnej powierzchni uszczelniających zaworu.
Odlewanie piaskowe pozostaje podstawą w przypadku większych elementów zaworów, takich jak korpusy zasuw i tarcze przepustnic o dużej średnicy. Chociaż oferuje niższą precyzję w porównaniu z odlewami traconymi, nowoczesne techniki piasku żywicznego poprawiły dokładność wymiarową. Do produkcji na dużą skalę mniejszych części zaworów z metali nieżelaznych, takich jak gniazda z mosiądzu lub aluminium, często stosuje się odlewanie ciśnieniowe ze względu na krótkie czasy cykli i doskonałą powtarzalność. Wybór właściwej metody odlewania zapewnia równowagę pomiędzy złożonością konstrukcji zaworu, wymaganymi właściwościami materiału i całkowitą wielkością produkcji.
Krytyczny dobór materiałów do odlewów zaworów przemysłowych
Wybór odpowiedniego stopu jest najważniejszym krokiem w zapewnieniu trwałości zaworu. Różne środowiska przemysłowe wymagają określonych właściwości metalurgicznych, aby zapobiec przedwczesnym awariom. Poniższa tabela podsumowuje typowe materiały stosowane w odlewach elementów zaworów i ich podstawowe zastosowania:
| Rodzaj materiału | Wspólna klasa | Kluczowa charakterystyka |
| Stal węglowa | WCB, WCC | Wysoka wytrzymałość; opłacalne w zastosowaniu niekorozyjnym. |
| Stal nierdzewna | CF8, CF8M (316) | Doskonała odporność na korozję; wykorzystywane w przetwórstwie chemicznym. |
| Stal dupleksowa | 4A, 5A, 6A | Doskonała odporność na wżery w zastosowaniach morskich i przybrzeżnych. |
| Stal stopowa | WC6, WC9 | Stabilność w wysokiej temperaturze rurociągów parowych elektrowni. |
Wyzwania techniczne i zapobieganie defektom w odlewaniu zaworów
Kontrolowanie porowatości i skurczu
Defekty wewnętrzne, takie jak porowatość gazu i wgłębienia skurczowe, są głównymi przyczynami nieszczelności zaworów pod ciśnieniem. Aby ograniczyć to ryzyko, inżynierowie korzystają z zaawansowanego oprogramowania do symulacji odlewania w celu projektowania optymalnych systemów wlewowych i pionowych. Właściwa wentylacja formy zapewnia możliwość ulatniania się gazów, gdy stopiony metal wchodzi do wnęki. Dodatkowo kontrolowanie szybkości chłodzenia jest niezbędne, aby zapobiec naprężeniom wewnętrznym, które mogłyby prowadzić do rozrywania lub pękania na gorąco w grubościennych sekcjach zaworów.
Dodatki na obróbkę precyzyjną
Podczas gdy odlewanie pozwala uzyskać kształt zbliżony do netto, krytyczne obszary, takie jak gniazdo zaworu, otwór trzpienia i powierzchnie kołnierzy, wymagają bardzo precyzyjnej obróbki. Pomyślne odlewanie zaworów wymaga strategicznego „naddatku na obróbkę” — dodatkowego materiału pozostałego na odlewie, który należy później usunąć. Jeśli naddatek jest zbyt mały, powierzchnia odlewu może nie zostać oczyszczona; jeśli jest zbyt duży, zwiększa zużycie narzędzia i odpady. Nowoczesna integracja CNC pozwala na płynne przejście od odlewu do gotowej części o wysokiej tolerancji.
Zapewnienie jakości i badania nieniszczące (NDT)
Ponieważ zawory są urządzeniami znajdującymi się pod ciśnieniem, kontrola jakości podlega rygorystycznym normom międzynarodowym, takim jak ASME B16.34. Zakłady odlewnicze muszą wdrożyć rygorystyczne protokoły testowe, aby zapewnić bezpieczeństwo produktu końcowego. Następujące metody NDT są standardem w branży:
- Badania radiograficzne (RT): Wykorzystuje promienie rentgenowskie do wykrywania wewnętrznych wtrąceń, pęknięć lub pustych przestrzeni w korpusie zaworu.
- Kontrola cząstek magnetycznych (MPI): Skuteczna w identyfikacji nieciągłości powierzchniowych i przypowierzchniowych w materiałach ferromagnetycznych.
- Inspekcja penetracyjna barwnika (DPI): Ekonomiczna metoda wykrywania pęknięć powierzchniowych na niemagnetycznych odlewach ze stali nierdzewnej.
- Test hydrostatyczny: Technicznie rzecz biorąc, jest to test zespołu zaworu, który sprawdza zdolność odlewu do utrzymywania ciśnienia bez wyciekania i pękania.
- Testy ultradźwiękowe (UT): Wykorzystuje fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości do pomiaru grubości ścian i wykrywania głęboko osadzonych wad wewnętrznych.
Optymalizacja łańcucha dostaw elementów odlewanych zaworów
Zakup wysokiej jakości elementy zaworów odlewniczych wymaga głębokiego partnerstwa pomiędzy odlewnią a producentem zaworów. Niezbędne jest dostarczenie odlewni szczegółowych modeli 3D i jasnych specyfikacji dotyczących składu chemicznego i właściwości mechanicznych. Wiele nowoczesnych odlewni oferuje obecnie usługi „w jednym miejscu”, obejmujące obróbkę cieplną, obróbkę zgrubną i powlekanie powierzchni (takie jak ENP lub malowanie), co usprawnia harmonogram produkcji i zapewnia lepszą kontrolę jakości w całym cyklu życia produkcji.
