مقدمة لعملية صب الصمام

يعد صب جسم الصمام جزءًا مهمًا من عملية تصنيع الصمام، وجودة صب الصمام تحدد جودة الصمام.يقدم ما يلي عدة طرق لعملية الصب شائعة الاستخدام في صناعة الصمامات:

صب الرمل:

يمكن تقسيم صب الرمل المستخدم بشكل شائع في صناعة الصمامات إلى رمل أخضر ورمل جاف ورمل زجاج مائي ورمل ذاتي التصلب من راتنجات الفوران وفقًا لمجلدات مختلفة.

(1) الرمل الأخضر عبارة عن عملية قولبة تستخدم البنتونيت كمادة رابطة.

خصائصه هي:لا يحتاج قالب الرمل النهائي إلى التجفيف أو التصلب، كما أن قالب الرمل لديه قوة رطبة معينة، كما أن قلب الرمل وقشرة القالب يتمتعان بإنتاجية جيدة، مما يجعل من السهل تنظيف المسبوكات والتخلص منها.كفاءة إنتاج القوالب عالية، ودورة الإنتاج قصيرة، وتكلفة المواد منخفضة، ومن الملائم تنظيم إنتاج خط التجميع.

عيوبه هي:تكون المسبوكات عرضة للعيوب مثل المسام، وشوائب الرمل، والتصاق الرمل، كما أن جودة المسبوكات، وخاصة الجودة الجوهرية، ليست مثالية.

جدول نسبة وأداء الرمال الخضراء للمسبوكات الفولاذية:

(2) الرمل الجاف عبارة عن عملية قولبة تستخدم فيها الطين كمادة رابطة.يمكن أن تؤدي إضافة القليل من البنتونيت إلى تحسين قوته الرطبة.

خصائصه هي:يحتاج قالب الرمل إلى التجفيف، وله نفاذية هواء جيدة، وليس عرضة للعيوب مثل غسل الرمل، والتصاق الرمل، والمسام، والجودة المتأصلة للصب جيدة.

عيوبه هي:يتطلب معدات تجفيف الرمل ودورة الإنتاج طويلة.

(3) رمل الزجاج المائي عبارة عن عملية نمذجة تستخدم زجاج الماء كمواد رابطة.خصائصه هي: الزجاج المائي لديه وظيفة التصلب تلقائيًا عند تعرضه لثاني أكسيد الكربون، ويمكن أن يكون له مزايا مختلفة لطريقة تصلب الغاز للنمذجة وصنع اللب، ولكن هناك عيوب مثل ضعف قابلية طي غلاف القالب، وصعوبة تنظيف الرمل المسبوكات، وانخفاض معدل تجديد وإعادة تدوير الرمال القديمة.

جدول نسبة وأداء الزجاج المائي للرمل المتصلب بثاني أكسيد الكربون:

(4) صب الرمل ذاتي التصلب لراتنج الفوران هو عملية صب باستخدام راتنج الفوران كمواد رابطة.يتصلب رمل القولبة بسبب التفاعل الكيميائي للمادة الرابطة تحت تأثير عامل المعالجة في درجة حرارة الغرفة.ومن مميزاته أن القالب الرملي لا يحتاج إلى التجفيف، مما يقلل من دورة الإنتاج ويوفر الطاقة.رمل صب الراتنج سهل الضغط وله خصائص تفكك جيدة.من السهل تنظيف رمل صب المسبوكات.تتميز المسبوكات بدقة أبعاد عالية وتشطيب جيد للسطح، مما يمكن أن يحسن جودة المسبوكات بشكل كبير.عيوبه هي: متطلبات الجودة العالية للرمل الخام، ورائحة نفاذة طفيفة في موقع الإنتاج، وارتفاع تكلفة الراتنج.

نسبة وعملية خلط خليط الرمل غير المخبوز من راتنج الفوران:

عملية خلط رمل راتنجات الفوران المتصلب ذاتيًا: من الأفضل استخدام خلاط رمل مستمر لتصنيع رمل راتينج ذاتي التصلب.يتم إضافة الرمل الخام، والراتنج، وعامل المعالجة، وما إلى ذلك بالتسلسل ويتم خلطها بسرعة.يمكن مزجه واستخدامه في أي وقت.

ترتيب إضافة المواد الخام المختلفة عند خلط رمل الراتينج هو كما يلي:

رمل خام + عامل معالجة (محلول مائي لحمض تولوين سلفونيك) – (120 ~ 180S) – راتينج + سيلاني – (60 ~ 90S) – إنتاج الرمل

(5) عملية إنتاج صب الرمل النموذجية:

صب الدقة:

في السنوات الأخيرة، أولى مصنعو الصمامات المزيد والمزيد من الاهتمام لجودة المظهر ودقة أبعاد المسبوكات.نظرًا لأن المظهر الجيد هو المطلب الأساسي للسوق، فهو أيضًا معيار تحديد المواقع للخطوة الأولى في التصنيع.

إن الصب الدقيق الشائع الاستخدام في صناعة الصمامات هو الصب الاستثماري، والذي يتم تقديمه باختصار على النحو التالي:

(1) طريقتان لصب المحاليل:

①استخدام مادة القالب الشمعي ذات درجة الحرارة المنخفضة (حمض دهني + بارافين)، حقن الشمع منخفض الضغط، غلاف زجاجي مائي، إزالة الشمع بالماء الساخن، عملية الذوبان والصب في الغلاف الجوي، تستخدم بشكل رئيسي في الصلب الكربوني والمسبوكات الفولاذية المنخفضة السبائك مع متطلبات الجودة العامة ، دقة الأبعاد للمسبوكات يمكن أن تصل إلى المعيار الوطني CT7 ~ 9.

② باستخدام مادة القالب القائمة على الراتنج ذات درجة الحرارة المتوسطة، وحقن الشمع عالي الضغط، وقذيفة قالب سول السيليكا، وإزالة الشمع بالبخار، وعملية صب الذوبان الجوي أو الفراغي السريع، يمكن أن تصل دقة الأبعاد للمسبوكات إلى مصبوبات دقيقة CT4-6.

(2) تدفق العملية النموذجي لصب الاستثمار:

(3) خصائص صب الاستثمار:

①يتميز الصب بدقة أبعاد عالية وسطح أملس وجودة مظهر جيدة.

② من الممكن صب أجزاء ذات هياكل وأشكال معقدة يصعب معالجتها بعمليات أخرى.

③ مواد الصب ليست محدودة، مواد سبائك مختلفة مثل: الفولاذ الكربوني، الفولاذ المقاوم للصدأ، سبائك الصلب، سبائك الألومنيوم، سبائك درجة الحرارة العالية، والمعادن الثمينة، وخاصة مواد السبائك التي يصعب تزويرها ولحامها وقطعها.

④ مرونة إنتاجية جيدة وقدرة قوية على التكيف.يمكن إنتاجها بكميات كبيرة، كما أنها مناسبة لإنتاج قطعة واحدة أو دفعة صغيرة.

⑤ لدى صب الاستثمار أيضًا بعض القيود، مثل: تدفق العملية المرهق ودورة الإنتاج الطويلة.نظرًا لتقنيات الصب المحدودة التي يمكن استخدامها، فإن قدرتها على تحمل الضغط لا يمكن أن تكون عالية جدًا عند استخدامها لصب مصبوبات الصمامات ذات القشرة الرقيقة الحاملة للضغط.

تحليل عيوب الصب

أي صب سيكون له عيوب داخلية، فإن وجود هذه العيوب سيجلب مخاطر خفية كبيرة على الجودة الداخلية للصب، كما أن إصلاح اللحام لإزالة هذه العيوب في عملية الإنتاج سيجلب أيضًا عبئًا كبيرًا على عملية الإنتاج.على وجه الخصوص، الصمامات عبارة عن مصبوبات ذات قشرة رقيقة تتحمل الضغط ودرجة الحرارة، كما أن ضغط بنياتها الداخلية مهم جدًا.ولذلك فإن العيوب الداخلية للمسبوكات تصبح العامل الحاسم الذي يؤثر على جودة المسبوكات.

تشمل العيوب الداخلية لصب الصمامات بشكل أساسي المسام وشوائب الخبث ومسامية الانكماش والشقوق.

(1) المسام:يتم إنتاج المسام بواسطة الغاز، ويكون سطح المسام أملس، وتتولد داخل أو بالقرب من سطح الصب، وتكون أشكالها في الغالب مستديرة أو مستطيلة.

المصادر الرئيسية للغاز التي تولد المسام هي:

① يتم احتواء النيتروجين والهيدروجين المذاب في المعدن في المعدن أثناء تصلب الصب، مما يشكل جدران داخلية دائرية أو بيضاوية مغلقة ذات بريق معدني.

②سوف تتحول الرطوبة أو المواد المتطايرة الموجودة في مادة التشكيل إلى غاز بسبب التسخين، مما يشكل مسام ذات جدران داخلية بنية داكنة.

③ أثناء عملية صب المعدن، بسبب التدفق غير المستقر، يشارك الهواء في تشكيل المسام.

طريقة الوقاية من عيب الفم:

① في الصهر، يجب استخدام المواد الخام المعدنية الصدئة بأقل قدر ممكن أم لا، ويجب خبز الأدوات والمغارف وتجفيفها.

②يجب أن يتم صب الفولاذ المصهور عند درجة حرارة عالية وسكب عند درجة حرارة منخفضة، ويجب تخدير الفولاذ المصهور بشكل صحيح لتسهيل تعويم الغاز.

③ يجب أن يزيد تصميم العملية لرافعة الصب من رأس الضغط للفولاذ المنصهر لتجنب انحباس الغاز، وإنشاء مسار غاز صناعي للعادم المعقول.

④يجب أن تتحكم مواد التشكيل في محتوى الماء وحجم الغاز، وتزيد من نفاذية الهواء، ويجب خبز قالب الرمل وقلب الرمل وتجفيفهما قدر الإمكان.

(2) تجويف الانكماش (فضفاض):هو تجويف (تجويف) دائري أو غير منتظم متماسك أو غير متماسك يحدث داخل الصب (خاصة عند النقطة الساخنة)، ذو سطح داخلي خشن ولون أغمق.حبيبات بلورية خشنة، معظمها على شكل شجيرات، تتجمع في مكان واحد أو أكثر، وتكون عرضة للتسرب أثناء الاختبار الهيدروليكي.

سبب انكماش التجويف (الرخاوة):يحدث انكماش الحجم عندما يتم ترسيخ المعدن من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة.إذا لم يكن هناك ما يكفي من تجديد الفولاذ المنصهر في هذا الوقت، فسيحدث حتما تجويف الانكماش.إن سبب تجويف الانكماش في المسبوكات الفولاذية هو التحكم غير السليم في عملية التصلب المتتابعة.قد تشمل الأسباب إعدادات الناهض غير الصحيحة، وارتفاع درجة حرارة صب الفولاذ المنصهر، والانكماش الكبير للمعادن.

طرق الوقاية من انكماش التجاويف (الرخاوة):① التصميم العلمي لنظام صب المسبوكات لتحقيق التصلب المتسلسل للفولاذ المنصهر، ويجب تجديد الأجزاء التي تتصلب أولاً بالفولاذ المنصهر.②قم بضبط الناهض والدعم والحديد البارد الداخلي والخارجي بشكل صحيح ومعقول لضمان التصلب المتسلسل.③عندما يتم صب الفولاذ المصهور، يكون الحقن العلوي من الناهض مفيدًا لضمان درجة حرارة الفولاذ المصهور والتغذية، وتقليل حدوث تجاويف الانكماش.④ فيما يتعلق بسرعة الصب، فإن الصب ذو السرعة المنخفضة يكون أكثر ملاءمة للتصلب المتسلسل من الصب عالي السرعة.⑸يجب ألا تكون درجة حرارة الصب مرتفعة جدًا.يتم إخراج الفولاذ المنصهر من الفرن عند درجة حرارة عالية ويتم سكبه بعد التخدير، وهو أمر مفيد لتقليل تجاويف الانكماش.

(3) شوائب الرمال (الخبث):شوائب الرمل (الخبث)، والمعروفة باسم البثور، هي عبارة عن ثقوب دائرية أو غير منتظمة متقطعة تظهر داخل المسبوكات.يتم خلط الثقوب مع الرمل أو خبث الفولاذ بأحجام غير منتظمة ويتم تجميعها فيها.مكان واحد أو أكثر، وغالبًا ما يكون أكثر في الجزء العلوي.

أسباب إدراج الرمل (الخبث):يحدث تضمين الخبث بسبب خبث الفولاذ المنفصل الذي يدخل إلى المسبوكات مع الفولاذ المنصهر أثناء عملية الصهر أو الصب.يحدث إدراج الرمل بسبب عدم إحكام تجويف القالب أثناء عملية التشكيل.عندما يتم سكب الفولاذ المنصهر في تجويف القالب، يتم غسل رمل القالب بواسطة الفولاذ المنصهر ويدخل إلى داخل الصب.بالإضافة إلى ذلك، فإن التشغيل غير السليم أثناء التشذيب وإغلاق الصندوق وظاهرة تساقط الرمال هي أيضًا أسباب إدراج الرمال.

طرق منع شوائب الرمال (الخبث):① عندما يتم صهر الفولاذ المنصهر، يجب استنفاد العادم والخبث بأكبر قدر ممكن.② حاول ألا تقلب كيس صب الفولاذ المنصهر، ولكن استخدم كيس إبريق الشاي أو كيس صب سفلي لمنع الخبث الموجود فوق الفولاذ المنصهر من دخول تجويف الصب مع الفولاذ المنصهر.③ عند صب الفولاذ المصهور، يجب اتخاذ التدابير لمنع الخبث من دخول تجويف القالب مع الفولاذ المصهور.④من أجل تقليل احتمالية إدراج الرمل، تأكد من إحكام قالب الرمل عند النمذجة، واحرص على عدم فقدان الرمل عند التشذيب، وقم بتنظيف تجويف القالب قبل إغلاق الصندوق.

(4) الشقوق:معظم الشقوق في المسبوكات هي شقوق ساخنة، ذات أشكال غير منتظمة، نافذة أو غير مخترقة، مستمرة أو متقطعة، ويكون المعدن الموجود عند الشقوق داكناً أو ذو أكسدة سطحية.

أسباب الشقوقوهي الإجهاد الناتج عن درجات الحرارة العالية وتشوه الفيلم السائل.

الإجهاد الناتج عن درجات الحرارة المرتفعة هو الإجهاد الناتج عن انكماش وتشوه الفولاذ المنصهر عند درجات حرارة عالية.عندما يتجاوز الضغط حد القوة أو تشوه البلاستيك للمعدن عند درجة الحرارة هذه، ستحدث تشققات.تشوه الفيلم السائل هو تكوين فيلم سائل بين الحبيبات البلورية أثناء عملية التصلب والتبلور للفولاذ المنصهر.مع تقدم عملية التصلب والتبلور، يتشوه الفيلم السائل.عندما تتجاوز كمية التشوه وسرعة التشوه حدًا معينًا، يتم إنشاء الشقوق.نطاق درجة حرارة الشقوق الحرارية حوالي 1200 ~ 1450 درجة مئوية.

العوامل المؤثرة على الشقوق:

① تعد عناصر S وP في الفولاذ من العوامل الضارة للشقوق، كما أن قابليتها للانصهار مع الحديد تقلل من قوة ولدونة الفولاذ المصبوب عند درجات الحرارة العالية، مما يؤدي إلى حدوث تشققات.

② يؤدي إدراج الخبث وفصله في الفولاذ إلى زيادة تركيز الإجهاد، وبالتالي زيادة ميل التكسير الساخن.

③ كلما زاد معامل الانكماش الخطي لنوع الفولاذ، زاد ميل التكسير الساخن.

④ كلما زادت الموصلية الحرارية لنوع الفولاذ، زاد التوتر السطحي، وكانت الخواص الميكانيكية لدرجات الحرارة المرتفعة أفضل، وكان ميل التكسير الساخن أصغر.

⑤ التصميم الهيكلي للمسبوكات ضعيف في قابلية التصنيع، مثل الزوايا الدائرية الصغيرة جدًا، والتفاوت الكبير في سمك الجدار، وتركيز الضغط الشديد، مما سيؤدي إلى حدوث تشققات.

⑥إن ضغط قالب الرمل مرتفع جدًا، كما أن العائد الضعيف للقلب يعيق انكماش الصب ويزيد من ميل الشقوق.

⑦أخرى، مثل الترتيب غير المناسب للناهض، والتبريد السريع جدًا للصب، والضغط المفرط الناجم عن قطع الناهض والمعالجة الحرارية، وما إلى ذلك، سيؤثر أيضًا على توليد الشقوق.

وفقا للأسباب والعوامل المؤثرة في الشقوق المذكورة أعلاه، يمكن اتخاذ التدابير المناسبة لتقليل وتجنب حدوث عيوب الشقوق.

على أساس التحليل أعلاه لأسباب عيوب الصب، ومعرفة المشاكل الموجودة واتخاذ تدابير التحسين المقابلة، يمكننا إيجاد حل لعيوب الصب، وهو ما يؤدي إلى تحسين جودة الصب.