1. Análise estrutural
(1) Istoválvula borboletaPossui uma estrutura circular em forma de bolo, a cavidade interna é conectada e sustentada por 8 nervuras de reforço, o orifício superior de Φ620 comunica-se com a cavidade interna, e o restante doválvulaQuando fechado, o núcleo de areia é difícil de fixar e deforma-se facilmente. Tanto a exaustão quanto a limpeza da cavidade interna apresentam grandes dificuldades, como mostrado na Figura 1.
A espessura das paredes das peças fundidas varia bastante, atingindo um máximo de 380 mm e um mínimo de apenas 36 mm. Durante a solidificação, a diferença de temperatura é significativa, e a contração desigual pode facilmente gerar cavidades e porosidades de contração, causando infiltração de água no teste hidráulico.
2. Projeto do processo:
(1) A superfície de separação é mostrada na Figura 1. Coloque a extremidade com furos na caixa superior, faça um núcleo de areia completo na cavidade central e alongue a cabeça do núcleo adequadamente para facilitar a fixação do núcleo de areia e o movimento do núcleo de areia quando a caixa for virada. Para garantir a estabilidade, o comprimento da cabeça do núcleo em balanço dos dois furos cegos laterais é maior que o comprimento do furo, de modo que o centro de gravidade de todo o núcleo de areia seja deslocado para o lado da cabeça do núcleo, garantindo que o núcleo de areia fique fixo e estável.
Adota-se um sistema de vazamento semi-fechado, com ∑F interno: ∑F horizontal: ∑F reto = 1:1,5:1,3. O canal de alimentação utiliza um tubo cerâmico com diâmetro interno de Φ120 mm, e duas peças de tijolos refratários de 200×100×40 mm são colocadas no fundo para evitar o contato direto do ferro fundido. Para o molde de areia de impacto, um filtro cerâmico de espuma de 150×150×40 mm é instalado no fundo do canal de distribuição, e 12 tubos cerâmicos com diâmetro interno de Φ30 mm são utilizados para o canal interno, conectando-se uniformemente ao fundo da peça fundida através do tanque de coleta de água na parte inferior do filtro, formando um esquema de vazamento pela parte inferior, conforme mostrado na Figura 2.
(3) Coloque 14 orifícios de ventilação de cavidade de ∮20 mm no molde superior, coloque um orifício de ventilação do núcleo de areia de Φ200 mm no meio da cabeça do núcleo, coloque ferro frio nas partes espessas e grandes para garantir a solidificação equilibrada da peça fundida e use o princípio da expansão da grafitização para cancelar o canal de alimentação e melhorar o rendimento do processo. O tamanho da caixa de areia é de 3600×3600×1000/600 mm e é soldada com uma chapa de aço de 25 mm de espessura para garantir resistência e rigidez suficientes, conforme mostrado na Figura 3.
3. Controle de processo
(1) Modelagem: Antes da modelagem, use uma amostra padrão de Φ50×50mm para testar a resistência à compressão da areia de resina ≥ 3,5MPa e aperte o ferro frio e o canal para garantir que o molde de areia tenha resistência suficiente para compensar a expansão química do grafite produzido quando o ferro fundido solidifica e evitar que o ferro fundido impacte a parte do canal por um longo tempo para causar lavagem da areia.
Fabricação do macho: O macho de areia é dividido em 8 partes iguais por 8 nervuras de reforço, conectadas por uma cavidade central. Não há outras partes de suporte ou exaustão além da cabeça central do macho. Se o macho de areia não for fixado e a exaustão não for adequada, ocorrerão deslocamentos e bolhas de ar após a fundição. Como a área total do macho de areia é grande, ele é dividido em oito partes. É necessário que tenha resistência e rigidez suficientes para garantir que o macho não seja danificado após a desmoldagem e que não sofra deformações durante a fundição, assegurando assim uma espessura uniforme da parede da peça fundida. Por esse motivo, fabricamos um suporte especial para o macho, ao qual fixamos um cordão de ventilação para extrair os gases de exaustão da cabeça do macho, garantindo a compactação do molde de areia durante a fabricação do macho. Conforme ilustrado na Figura 4.
(4) Caixa de fechamento: Considerando a dificuldade de limpeza da areia na cavidade interna da válvula borboleta, todo o núcleo de areia é pintado com duas camadas de tinta. A primeira camada é aplicada com tinta de zircônio à base de álcool (dureza Baumé 45-55), sendo posteriormente queimada. Após a secagem, aplica-se a segunda camada com tinta de magnésio à base de álcool (dureza Baumé 35-45) para evitar que a peça fundida grude na areia e sofra sinterização, o que dificultaria a limpeza. A cabeça do núcleo é fixada ao tubo de aço de Φ200 da estrutura principal do núcleo com três parafusos M25, sendo travada na caixa de areia superior do molde com tampas de rosca. Verifica-se a uniformidade da espessura da parede de cada parte.
4. Processo de fusão e vazamento
(1) Use ferro-gusa Benxi de alta qualidade Q14/16# com baixo teor de P, S e Ti, e adicione-o numa proporção de 40% a 60%; elementos traço como P, S, Ti, Cr, Pb, etc. são rigorosamente controlados na sucata de aço, e não são permitidas ferrugem e óleo, a proporção de adição é de 25% a 40%; a carga retornada deve ser limpa por jateamento de granalha antes do uso para garantir a limpeza da carga.
(2) Controle dos principais componentes após o forno: C: 3,5-3,65%, Si: 2,2%-2,45%, Mn: 0,25%-0,35%, P≤0,05%, S: ≤0,01%, Mg (residual): 0,035% ~0,05%, sob a premissa de garantir a esferoidização, o limite inferior de Mg (residual) deve ser considerado o mais próximo possível.
(3) Tratamento de inoculação por esferoidização: são utilizados esferoidizantes com baixo teor de magnésio e terras raras, na proporção de 1,0% a 1,2%. No tratamento de esferoidização por lavagem convencional, aplica-se uma inoculação única de 0,15% sobre o nodulizador no fundo da embalagem, concluindo-se a esferoidização. Em seguida, a escória é submetida a uma segunda inoculação de 0,35% e, durante o vazamento, realiza-se uma inoculação de 0,15%.
(5) Adota-se o processo de vazamento rápido a baixa temperatura, com temperatura de vazamento de 1320°C a 1340°C e tempo de vazamento de 70 a 80 segundos. O ferro fundido não pode ser interrompido durante o vazamento e o copo de alimentação deve estar sempre cheio para evitar a entrada de gás e inclusões no molde através do canal de distribuição.
5. Resultados do teste de fundição
(1) Teste a resistência à tração do bloco de teste fundido: 485MPa, alongamento: 15%, dureza Brinell HB187.
(2) A taxa de esferoidização é de 95%, o tamanho do grafite é de grau 6 e a perlita é de 35%. A estrutura metalográfica é mostrada na Figura 5.
(3) Não foram encontrados defeitos registráveis na detecção de falhas secundárias por UT e MT de peças importantes.
(4) A aparência é plana e lisa (ver Figura 6), sem defeitos de fundição, como inclusões de areia, inclusões de escória, juntas frias, etc., a espessura da parede é uniforme e as dimensões atendem aos requisitos dos desenhos.
(6) O teste de pressão hidráulica de 20 kg/cm² após o processamento não apresentou qualquer vazamento.
6. Conclusão
De acordo com as características estruturais desta válvula borboleta, o problema da instabilidade e fácil deformação do grande núcleo de areia no meio, bem como a dificuldade de limpeza da areia, são resolvidos enfatizando-se o projeto do plano de processo, a produção e fixação do núcleo de areia e o uso de revestimentos à base de zircônio. A instalação de orifícios de ventilação evita a possibilidade de poros nas peças fundidas. No controle de carga do forno e no sistema de canais de alimentação, são utilizadas telas filtrantes de cerâmica expandida e tecnologia de entrada de cerâmica para garantir a pureza do ferro fundido. Após múltiplos tratamentos de inoculação, a estrutura metalográfica das peças fundidas e o desempenho geral atingem os requisitos padrão dos clientes.
DeVálvula de vedação de água Tianjin Tanggu Co., Ltd. Válvula borboleta, válvula de gaveta, Filtro em Y, válvula de retenção de placa dupla tipo waferfabricação.
Data da publicação: 29/04/2023
