1. Análisis estructural
(1) Esteválvula de mariposatiene una estructura circular en forma de pastel, la cavidad interior está conectada y sostenida por 8 nervaduras de refuerzo, el orificio superior Φ620 se comunica con la cavidad interior y el resto delválvulaSi el núcleo de arena está cerrado, es difícil fijarlo y se deforma fácilmente. Tanto el escape como la limpieza de la cavidad interna presentan grandes dificultades, como se muestra en la Figura 1.
El espesor de pared de las piezas fundidas varía considerablemente: el máximo alcanza los 380 mm y el mínimo es de tan solo 36 mm. Al solidificarse, la diferencia de temperatura es considerable, y la contracción desigual puede generar fácilmente cavidades y porosidades, lo que provoca filtraciones de agua durante la prueba hidráulica.
2. Diseño del proceso:
(1) La superficie de separación se muestra en la Figura 1. Coloque el extremo con agujeros en la caja superior, cree un núcleo de arena completo en la cavidad central y alargue el cabezal del núcleo adecuadamente para facilitar la fijación y el movimiento del núcleo de arena al voltear la caja. Para mayor estabilidad, la longitud del cabezal del núcleo en voladizo de los dos agujeros ciegos laterales es mayor que la longitud del agujero, de modo que el centro de gravedad del núcleo de arena se desvía hacia el lateral del cabezal, asegurando así su fijación y estabilidad.
Se adopta un sistema de vertido semicerrado, ∑F interior: ∑F horizontal: ∑F recto = 1: 1,5: 1,3, la mazarota utiliza un tubo de cerámica con un diámetro interior de Φ120 y se colocan dos piezas de ladrillos refractarios de 200 × 100 × 40 mm en la parte inferior para evitar que el hierro fundido entre directamente Para el molde de arena de impacto, se instala un filtro cerámico de espuma de 150 × 150 × 40 en la parte inferior del canal, y se utilizan 12 tubos cerámicos con un diámetro interior de Φ30 para que el canal interior se conecte de manera uniforme con la parte inferior de la pieza fundida a través del tanque de recolección de agua en la parte inferior del filtro para formar un esquema de vertido de fondo, como se muestra en la Figura 2 Esencia
(3) Coloque 14 orificios de aireación de ∮20 cavidades en el molde superior, coloque un orificio de ventilación de núcleo de arena de Φ200 en el centro del cabezal del núcleo, coloque hierro frío en las piezas gruesas y grandes para asegurar una solidificación equilibrada de la pieza fundida y utilice el principio de expansión de grafitización para cancelar el proceso. El tubo de alimentación se utiliza para mejorar el rendimiento del proceso. El tamaño de la caja de arena es de 3600 × 3600 × 1000/600 mm y está soldada con una placa de acero de 25 mm de espesor para garantizar la resistencia y la rigidez necesarias, como se muestra en la Figura 3.
3. Control de procesos
(1) Modelado: Antes de modelar, utilice una muestra estándar de Φ50 × 50 mm para probar la resistencia a la compresión de la arena de resina ≥ 3,5 MPa y apriete el hierro frío y el canal para asegurar que el molde de arena tenga suficiente resistencia para compensar el grafito producido cuando el hierro fundido se solidifica. Expansión química y evitar que el hierro fundido impacte la parte del canal durante mucho tiempo para provocar el lavado de la arena.
Fabricación del macho: El macho de arena se divide en ocho partes iguales mediante ocho nervaduras de refuerzo conectadas a través de la cavidad central. No existen otras piezas de soporte ni de escape, excepto la cabeza del macho central. Si el macho de arena no se puede fijar ni extraer, se producirá un desplazamiento del macho y la aparición de agujeros de aire después del vertido. Debido a su gran superficie, el macho de arena se divide en ocho partes. Debe tener suficiente resistencia y rigidez para garantizar que no se dañe ni se deforme después del desmoldeo ni del vertido. Esto garantiza un espesor uniforme de la pared de la pieza fundida. Por ello, se fabricó un soporte especial para el macho y se ató a él con una cuerda de ventilación para extraer los gases de escape de la cabeza del macho y asegurar la compactación del molde de arena durante la fabricación del macho. Como se muestra en la Figura 4.
(4) Caja de cierre: Considerando la dificultad de limpiar la arena en la cavidad interna de la válvula de mariposa, se pinta todo el núcleo de arena con dos capas de pintura: la primera se aplica con pincel con pintura de circonio a base de alcohol (grado Baume 45-55) y la segunda se pinta y se cuece. Tras el secado, se pinta la segunda capa con pintura de magnesio a base de alcohol (grado Baume 35-45) para evitar que la pieza fundida se adhiera a la arena y se sinterice, lo cual dificulta su limpieza. La cabeza del núcleo se cuelga del tubo de acero de Φ200 de la estructura principal del núcleo con tres tornillos M25, se fija y se bloquea con la caja de arena del molde superior con tapones de rosca y se comprueba la uniformidad del espesor de pared de cada pieza.
4. Proceso de fusión y vertido
(1) Utilice hierro fundido Q14/16# de alta calidad Benxi con bajo contenido de P, S y Ti, y añádalo en una proporción de 40%~60%; los oligoelementos como P, S, Ti, Cr, Pb, etc. están estrictamente controlados en la chatarra de acero, y no se permite óxido ni aceite, la proporción de adición es de 25%~40%; la carga devuelta debe limpiarse mediante granallado antes de su uso para garantizar la limpieza de la carga.
(2) Control de componentes principales después del horno: 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%, bajo la premisa de asegurar la esferoidización, el límite inferior de Mg (residual) debe tomarse tanto como sea posible.
(3) Tratamiento de inoculación de esferoidización: Se utilizan esferoidizadores con bajo contenido de magnesio y tierras raras, con una proporción de adición del 1,0 % al 1,2 %. En el tratamiento de esferoidización por lavado convencional, se aplica un 0,15 % de la inoculación única sobre el nodulizador en la base del envase, completando así la esferoidización. La escoria se subcontrata para una inoculación secundaria del 0,35 %, y se realiza una inoculación por flujo del 0,15 % durante el vertido.
(5) Se adopta un proceso de vertido rápido a baja temperatura, con una temperatura de vertido de 1320 °C a 1340 °C y un tiempo de vertido de 70 a 80 s. El hierro fundido no se puede interrumpir durante el vertido, y la copa de colada siempre está llena para evitar que el gas y las inclusiones entren en el molde a través del canal.
5. Resultados de la prueba de fundición
(1) Pruebe la resistencia a la tracción del bloque de prueba fundido: 485 MPa, alargamiento: 15 %, dureza Brinell HB187.
(2) La tasa de esferoidización es del 95%, el tamaño del grafito es de grado 6 y la perlita es del 35%. La estructura metalográfica se muestra en la Figura 5.
(3) No se encontraron defectos registrables en la detección de fallas secundarias UT y MT de piezas importantes.
(4) La apariencia es plana y lisa (ver Figura 6), sin defectos de fundición como inclusiones de arena, inclusiones de escoria, cierres fríos, etc., el espesor de la pared es uniforme y las dimensiones cumplen con los requisitos de los dibujos.
(6) La prueba de presión hidráulica de 20 kg/cm2 después del procesamiento no mostró ninguna fuga.
6. Conclusión
Gracias a las características estructurales de esta válvula de mariposa, se soluciona el problema de la inestabilidad y la fácil deformación del núcleo de arena de gran tamaño en el centro, así como la dificultad de limpieza de la arena, priorizando el diseño del plan de proceso, la producción y fijación del núcleo de arena y el uso de recubrimientos a base de circonio. La instalación de orificios de ventilación evita la formación de poros en las piezas fundidas. El control de carga del horno y el sistema de canal de alimentación utilizan mallas de filtro de cerámica espumosa y tecnología de compuerta cerámica para garantizar la pureza del hierro fundido. Tras múltiples tratamientos de inoculación, la estructura metalográfica de las piezas fundidas y su rendimiento integral han cumplido con los requisitos estándar de los clientes.
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Hora de publicación: 29 de abril de 2023
