Pengecoran badan katup merupakan bagian penting dari proses pembuatan katup, dan kualitas pengecoran katup menentukan kualitas katup itu sendiri. Berikut ini beberapa metode proses pengecoran yang umum digunakan dalam industri katup:
Pengecoran pasir:
Pengecoran pasir yang umum digunakan dalam industri katup dapat dibagi menjadi pasir hijau, pasir kering, pasir natrium silikat, dan pasir pengeras sendiri resin furan berdasarkan bahan pengikat yang berbeda.
(1) Pasir hijau adalah proses pencetakan menggunakan bentonit sebagai pengikat.
Ciri-cirinya adalah:Cetakan pasir yang sudah jadi tidak perlu dikeringkan atau dikeraskan, cetakan pasir memiliki kekuatan basah tertentu, dan inti pasir serta cangkang cetakan memiliki daya rekat yang baik, sehingga mudah dibersihkan dan dikeluarkan hasil corannya. Efisiensi produksi pencetakan tinggi, siklus produksi pendek, biaya material rendah, dan mudah untuk mengatur produksi jalur perakitan.
Kekurangannya adalah:Hasil pengecoran rentan terhadap cacat seperti pori-pori, inklusi pasir, dan adhesi pasir, dan kualitas hasil pengecoran, terutama kualitas intrinsiknya, tidak ideal.
Tabel proporsi dan kinerja pasir hijau untuk pengecoran baja:
(2) Pasir kering adalah proses pencetakan menggunakan tanah liat sebagai pengikat. Penambahan sedikit bentonit dapat meningkatkan kekuatan basahnya.
Ciri-cirinya adalah:Cetakan pasir perlu dikeringkan, memiliki permeabilitas udara yang baik, tidak mudah mengalami cacat seperti pasir tercuci, pasir menempel, dan pori-pori, serta kualitas pengecoran yang dihasilkan baik.
Kekurangannya adalah:Proses ini membutuhkan peralatan pengering pasir dan siklus produksinya panjang.
(3) Pasir kaca air adalah proses pemodelan yang menggunakan kaca air sebagai pengikat. Karakteristiknya adalah: kaca air memiliki fungsi pengerasan otomatis ketika terkena CO2, dan dapat memiliki berbagai keunggulan metode pengerasan gas untuk pemodelan dan pembuatan inti, tetapi memiliki kekurangan seperti daya runtuh cangkang cetakan yang buruk, kesulitan dalam pembersihan pasir hasil pengecoran, dan tingkat regenerasi dan daur ulang pasir lama yang rendah.
Tabel proporsi dan kinerja pasir pengeras CO2 natrium silikat:
(4) Pencetakan pasir pengerasan sendiri resin furan adalah proses pengecoran yang menggunakan resin furan sebagai pengikat. Pasir cetak mengeras karena reaksi kimia pengikat di bawah pengaruh zat pengeras pada suhu ruang. Ciri khasnya adalah cetakan pasir tidak perlu dikeringkan, yang mempersingkat siklus produksi dan menghemat energi. Pasir cetak resin mudah dipadatkan dan memiliki sifat disintegrasi yang baik. Pasir cetak hasil pengecoran mudah dibersihkan. Hasil pengecoran memiliki akurasi dimensi yang tinggi dan permukaan yang halus, yang dapat sangat meningkatkan kualitas hasil pengecoran. Kekurangannya adalah: persyaratan kualitas pasir mentah yang tinggi, sedikit bau menyengat di lokasi produksi, dan biaya resin yang tinggi.
Proporsi dan proses pencampuran campuran pasir tanpa pembakaran resin furan:
Proses pencampuran pasir pengeras sendiri resin furan: Sebaiknya menggunakan mixer pasir kontinu untuk membuat pasir pengeras sendiri resin. Pasir mentah, resin, zat pengeras, dll. ditambahkan secara berurutan dan dicampur dengan cepat. Dapat dicampur dan digunakan kapan saja.
Urutan penambahan berbagai bahan baku saat mencampur pasir resin adalah sebagai berikut:
Pasir mentah + zat pengeras (larutan asam p-toluenasulfonat dalam air) – (120 ~ 180S) – resin + silan – (60 ~ 90S) – produksi pasir
(5) Proses produksi pengecoran pasir yang umum:
Pengecoran presisi:
Dalam beberapa tahun terakhir, produsen katup semakin memperhatikan kualitas tampilan dan akurasi dimensi hasil pengecoran. Karena tampilan yang baik merupakan persyaratan dasar pasar, hal itu juga menjadi tolok ukur penentuan posisi untuk langkah pertama pengerjaan mesin.
Metode pengecoran presisi yang umum digunakan dalam industri katup adalah pengecoran investasi, yang secara singkat dijelaskan sebagai berikut:
(1) Dua metode proses pencetakan larutan:
①Menggunakan bahan cetakan berbasis lilin suhu rendah (asam stearat + parafin), injeksi lilin tekanan rendah, cangkang kaca air, penghilangan lilin dengan air panas, peleburan atmosfer dan proses pengecoran, terutama digunakan untuk pengecoran baja karbon dan baja paduan rendah dengan persyaratan kualitas umum. Akurasi dimensi hasil pengecoran dapat mencapai standar nasional CT7~9.
② Dengan menggunakan bahan cetakan berbasis resin suhu menengah, injeksi lilin bertekanan tinggi, cangkang cetakan silika sol, penghilangan lilin dengan uap, proses pengecoran peleburan atmosfer cepat atau vakum, akurasi dimensi hasil coran dapat mencapai pengecoran presisi CT4-6.
(2) Alur proses tipikal pengecoran investasi:
(3) Karakteristik pengecoran investasi:
① Hasil pengecoran memiliki akurasi dimensi yang tinggi, permukaan yang halus, dan kualitas tampilan yang baik.
② Dimungkinkan untuk mencetak bagian-bagian dengan struktur dan bentuk kompleks yang sulit diproses dengan proses lain.
③ Bahan coran tidak terbatas, berbagai bahan paduan seperti: baja karbon, baja tahan karat, baja paduan, paduan aluminium, paduan suhu tinggi, dan logam mulia, terutama bahan paduan yang sulit ditempa, dilas, dan dipotong.
④ Fleksibilitas produksi yang baik dan kemampuan adaptasi yang kuat. Dapat diproduksi dalam jumlah besar, dan juga cocok untuk produksi satuan atau batch kecil.
⑤ Pengecoran investasi juga memiliki keterbatasan tertentu, seperti: alur proses yang rumit dan siklus produksi yang panjang. Karena keterbatasan teknik pengecoran yang dapat digunakan, kapasitas menahan tekanannya tidak dapat terlalu tinggi ketika digunakan untuk mengecor komponen katup cangkang tipis yang menahan tekanan.
Analisis Cacat Pengecoran
Setiap hasil pengecoran pasti memiliki cacat internal, keberadaan cacat ini akan membawa bahaya tersembunyi yang besar bagi kualitas internal hasil pengecoran, dan perbaikan pengelasan untuk menghilangkan cacat ini dalam proses produksi juga akan membawa beban besar pada proses produksi. Secara khusus, katup adalah hasil pengecoran cangkang tipis yang menahan tekanan dan suhu, dan kekompakan struktur internalnya sangat penting. Oleh karena itu, cacat internal hasil pengecoran menjadi faktor penentu yang memengaruhi kualitas hasil pengecoran.
Cacat internal pada pengecoran katup terutama meliputi pori-pori, inklusi terak, porositas penyusutan, dan retakan.
(1) Pori-pori:Pori-pori dihasilkan oleh gas, permukaan pori-pori halus, dan terbentuk di dalam atau dekat permukaan hasil pengecoran, serta bentuknya sebagian besar bulat atau lonjong.
Sumber utama gas yang menghasilkan pori-pori adalah:
① Nitrogen dan hidrogen yang terlarut dalam logam terkandung di dalam logam selama pembekuan coran, membentuk dinding bagian dalam berbentuk lingkaran atau oval tertutup dengan kilau metalik.
②Kelembapan atau zat mudah menguap dalam bahan cetakan akan berubah menjadi gas karena pemanasan, membentuk pori-pori dengan dinding bagian dalam berwarna cokelat gelap.
③ Selama proses pengecoran logam, karena aliran yang tidak stabil, udara masuk dan membentuk pori-pori.
Metode pencegahan cacat stomata:
① Dalam proses peleburan, bahan baku logam berkarat sebaiknya digunakan sesedikit mungkin atau tidak sama sekali, dan peralatan serta sendok peleburan harus dipanggang dan dikeringkan.
②Penuangan baja cair harus dilakukan pada suhu tinggi dan dituangkan pada suhu rendah, dan baja cair harus ditenangkan dengan benar untuk memfasilitasi pengapungan gas.
③ Desain proses riser pengecoran harus meningkatkan tekanan kepala baja cair untuk menghindari jebakan gas, dan membuat jalur gas buatan untuk pembuangan yang wajar.
④Bahan cetakan harus mengontrol kadar air dan volume gas, meningkatkan permeabilitas udara, dan cetakan pasir serta inti pasir harus dipanggang dan dikeringkan semaksimal mungkin.
(2) Rongga penyusutan (longgar):Ini adalah rongga melingkar atau tidak beraturan yang koheren atau tidak koheren (rongga) yang terjadi di dalam pengecoran (terutama di titik panas), dengan permukaan bagian dalam yang kasar dan warna yang lebih gelap. Butiran kristal kasar, sebagian besar berbentuk dendrit, berkumpul di satu atau lebih tempat, rentan terhadap kebocoran selama pengujian hidrolik.
Penyebab terjadinya penyusutan rongga (kelonggaran):Penyusutan volume terjadi ketika logam membeku dari keadaan cair ke padat. Jika tidak ada cukup penambahan baja cair pada saat ini, rongga penyusutan pasti akan terjadi. Rongga penyusutan pada pengecoran baja pada dasarnya disebabkan oleh pengendalian yang tidak tepat terhadap proses pembekuan berurutan. Penyebabnya mungkin termasuk pengaturan riser yang salah, suhu penuangan baja cair yang terlalu tinggi, dan penyusutan logam yang besar.
Metode untuk mencegah kavitas penyusutan (kelonggaran):① Rancang sistem pengecoran secara ilmiah untuk mencapai pembekuan berurutan baja cair, dan bagian yang membeku lebih dulu harus diisi ulang dengan baja cair. ② Atur riser, subsidy, besi dingin internal dan eksternal dengan benar dan wajar untuk memastikan pembekuan berurutan. ③ Saat baja cair dituangkan, injeksi atas dari riser bermanfaat untuk memastikan suhu baja cair dan pengumpanan, serta mengurangi terjadinya rongga penyusutan. ④ Dalam hal kecepatan penuangan, penuangan kecepatan rendah lebih kondusif untuk pembekuan berurutan daripada penuangan kecepatan tinggi. ⑸ Suhu penuangan tidak boleh terlalu tinggi. Baja cair dikeluarkan dari tungku pada suhu tinggi dan dituangkan setelah pendinginan, yang bermanfaat untuk mengurangi rongga penyusutan.
(3) Inklusi pasir (terak):Inklusi pasir (terak), yang biasa dikenal sebagai lepuhan, adalah lubang melingkar atau tidak beraturan yang muncul di dalam hasil pengecoran. Lubang-lubang tersebut bercampur dengan pasir cetakan atau terak baja, dengan ukuran yang tidak beraturan dan menggumpal di dalamnya. Satu atau lebih tempat, seringkali lebih banyak di bagian atas.
Penyebab inklusi pasir (terak):Inklusi terak disebabkan oleh masuknya terak baja ke dalam coran bersama dengan baja cair selama proses peleburan atau penuangan. Inklusi pasir disebabkan oleh kurangnya kekencangan rongga cetakan selama pencetakan. Ketika baja cair dituangkan ke dalam rongga cetakan, pasir cetakan terbawa oleh baja cair dan masuk ke bagian dalam coran. Selain itu, pengoperasian yang tidak tepat selama pemangkasan dan penutupan kotak, serta fenomena pasir yang jatuh juga merupakan penyebab inklusi pasir.
Metode untuk mencegah inklusi pasir (terak):① Saat baja cair dilebur, gas buang dan terak harus dibuang sebersih mungkin. ② Usahakan untuk tidak membalik kantong tuang baja cair, tetapi gunakan kantong berbentuk teko atau kantong tuang bagian bawah untuk mencegah terak di atas baja cair masuk ke dalam rongga cetakan bersama dengan baja cair. ③ Saat menuang baja cair, tindakan pencegahan harus dilakukan untuk mencegah terak masuk ke dalam rongga cetakan bersama dengan baja cair. ④ Untuk mengurangi kemungkinan masuknya pasir, pastikan cetakan pasir rapat saat membentuk, berhati-hati agar tidak kehilangan pasir saat memangkas, dan bersihkan rongga cetakan dengan meniup udara sebelum menutup cetakan.
(4) Retakan:Sebagian besar retakan pada benda cor adalah retakan panas, dengan bentuk tidak beraturan, menembus atau tidak menembus, kontinu atau terputus-putus, dan logam pada retakan berwarna gelap atau mengalami oksidasi permukaan.
penyebab retakanyaitu, tekanan suhu tinggi dan deformasi lapisan cairan.
Tegangan suhu tinggi adalah tegangan yang terbentuk akibat penyusutan dan deformasi baja cair pada suhu tinggi. Ketika tegangan melebihi batas kekuatan atau deformasi plastis logam pada suhu ini, retakan akan terjadi. Deformasi lapisan cairan adalah pembentukan lapisan cairan di antara butiran kristal selama proses pembekuan dan kristalisasi baja cair. Dengan berlangsungnya pembekuan dan kristalisasi, lapisan cairan tersebut mengalami deformasi. Ketika jumlah deformasi dan kecepatan deformasi melebihi batas tertentu, retakan akan terbentuk. Kisaran suhu terjadinya retakan termal adalah sekitar 1200~1450℃.
Faktor-faktor yang mempengaruhi retakan:
① Unsur S dan P dalam baja merupakan faktor berbahaya bagi keretakan, dan eutektiknya dengan besi mengurangi kekuatan dan plastisitas baja cor pada suhu tinggi, sehingga mengakibatkan keretakan.
② Inklusi dan segregasi terak dalam baja meningkatkan konsentrasi tegangan, sehingga meningkatkan kecenderungan retak panas.
③ Semakin besar koefisien penyusutan linier jenis baja, semakin besar pula kecenderungan terjadinya retak panas.
④ Semakin tinggi konduktivitas termal jenis baja, semakin besar tegangan permukaannya, semakin baik sifat mekaniknya pada suhu tinggi, dan semakin kecil kecenderungan terjadinya retak panas.
⑤ Desain struktural hasil pengecoran kurang baik dalam hal kemudahan pembuatan, seperti sudut membulat yang terlalu kecil, perbedaan ketebalan dinding yang besar, dan konsentrasi tegangan yang parah, yang akan menyebabkan retak.
⑥Kepadatan cetakan pasir terlalu tinggi, dan hasil inti yang buruk menghambat penyusutan hasil coran dan meningkatkan kecenderungan terjadinya keretakan.
⑦Faktor lain, seperti susunan riser yang tidak tepat, pendinginan coran yang terlalu cepat, tegangan berlebihan yang disebabkan oleh pemotongan riser dan perlakuan panas, dan lain-lain, juga akan memengaruhi timbulnya retakan.
Berdasarkan penyebab dan faktor-faktor yang memengaruhi retakan di atas, tindakan yang sesuai dapat diambil untuk mengurangi dan menghindari terjadinya kerusakan akibat retakan.
Berdasarkan analisis penyebab cacat pengecoran di atas, dengan menemukan masalah yang ada dan mengambil langkah-langkah perbaikan yang sesuai, kita dapat menemukan solusi untuk cacat pengecoran, yang bermanfaat bagi peningkatan kualitas pengecoran.
Waktu posting: 31 Agustus 2023