Pengecoran badan katup merupakan bagian penting dari proses manufaktur katup, dan kualitas pengecoran katup menentukan kualitas katup tersebut. Berikut ini diperkenalkan 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 kaca air dan pasir pengerasan sendiri resin furan menurut pengikat yang berbeda.
(1) Pasir hijau merupakan proses pencetakan dengan menggunakan bentonit sebagai bahan pengikat.
Karakteristiknya adalah:Cetakan pasir yang sudah jadi tidak perlu dikeringkan atau dikeraskan, cetakan pasir memiliki kekuatan basah tertentu, dan inti pasir serta cangkang cetakan memiliki hasil yang baik, sehingga mudah dibersihkan dan dikocok untuk mengeluarkan coran. Efisiensi produksi cetakan tinggi, siklus produksi pendek, biaya material rendah, dan pengaturan produksi jalur perakitan yang mudah.
Kekurangannya adalah:pengecoran rentan terhadap cacat seperti pori-pori, inklusi pasir, dan adhesi pasir, dan kualitas pengecoran, terutama kualitas intrinsik, tidak ideal.
Tabel proporsi dan kinerja pasir hijau untuk pengecoran baja:
(2) Pasir kering adalah proses pencetakan dengan menggunakan lempung sebagai pengikat. Penambahan sedikit bentonit dapat meningkatkan kekuatan basahnya.
Karakteristiknya adalah:Cetakan pasir perlu dikeringkan, memiliki permeabilitas udara yang baik, tidak rentan terhadap cacat seperti pencucian pasir, pasir menempel, dan pori-pori, dan kualitas coran yang melekat baik.
Kekurangannya adalah:membutuhkan peralatan pengering pasir dan siklus produksinya panjang.
(3) Pasir gelas air merupakan proses pemodelan yang menggunakan gelas air sebagai pengikat. Karakteristiknya antara lain: gelas air memiliki fungsi pengerasan otomatis ketika terpapar CO2, dan dapat memiliki berbagai keunggulan metode pengerasan gas untuk pemodelan dan pembuatan inti, tetapi terdapat kekurangan seperti kemampuan runtuh cangkang cetakan yang buruk, kesulitan dalam pembersihan pasir coran, serta tingkat regenerasi dan daur ulang pasir bekas yang rendah.
Tabel proporsi dan kinerja pasir pengerasan CO2 gelas air:
(4) Pencetakan pasir pengerasan sendiri resin furan adalah proses pengecoran yang menggunakan resin furan sebagai pengikat. Pasir cetak mengeras akibat reaksi kimia pengikat di bawah pengaruh bahan pengawet pada suhu ruang. Karakteristiknya adalah cetakan pasir tidak perlu dikeringkan, sehingga memperpendek siklus produksi dan menghemat energi. Pasir cetak resin mudah dipadatkan dan memiliki sifat disintegrasi yang baik. Pasir cetak coran mudah dibersihkan. Coran memiliki akurasi dimensi yang tinggi dan permukaan akhir yang baik, yang dapat meningkatkan kualitas coran secara signifikan. 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 panggang resin furan:
Proses pencampuran pasir resin furan self-hardening: Sebaiknya gunakan mixer pasir kontinu untuk membuat pasir resin self-hardening. Pasir mentah, resin, bahan pengawet, dll. ditambahkan secara berurutan dan dicampur dengan cepat. Pasir dapat dicampur dan digunakan kapan saja.
Urutan penambahan berbagai bahan baku saat mencampur pasir resin adalah sebagai berikut:
Pasir mentah + bahan pengawet (larutan air asam p-toluenasulfonat) – (120 ~ 180S) – resin + silana – (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 coran. Karena tampilan yang baik merupakan persyaratan dasar pasar, hal ini juga menjadi tolok ukur penentuan posisi untuk langkah pertama pemesinan.
Pengecoran presisi yang umum digunakan dalam industri katup adalah pengecoran investasi, yang diperkenalkan secara singkat sebagai berikut:
(1) Dua metode proses pengecoran larutan:
①Menggunakan bahan cetakan berbasis lilin suhu rendah (asam stearat + parafin), injeksi lilin bertekanan rendah, cangkang gelas air, dewaxing air panas, peleburan dan penuangan atmosferik, terutama digunakan untuk pengecoran baja karbon dan baja paduan rendah dengan persyaratan kualitas umum, Akurasi dimensi pengecoran dapat mencapai standar nasional CT7~9.
2. Menggunakan bahan cetakan berbasis resin suhu sedang, injeksi lilin bertekanan tinggi, cangkang cetakan sol silika, penghilangan uap, proses pengecoran peleburan atmosfer atau vakum cepat, akurasi dimensi pengecoran dapat mencapai pengecoran presisi CT4-6.
(2) Alur proses khas pengecoran investasi:
(3) Karakteristik pengecoran investasi:
①Pengecoran memiliki akurasi dimensi tinggi, permukaan halus dan kualitas penampilan bagus.
② Dimungkinkan untuk mencetak bagian dengan struktur dan bentuk kompleks yang sulit diproses dengan proses lain.
③ Bahan pengecoran 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 daya adaptasi yang kuat. Dapat diproduksi dalam jumlah besar, dan juga cocok untuk produksi satuan atau batch kecil.
⑤ Pengecoran investasi juga memiliki beberapa keterbatasan, seperti alur proses yang rumit dan siklus produksi yang panjang. Karena keterbatasan teknik pengecoran yang dapat digunakan, kapasitas menahan tekanannya tidak dapat mencapai tingkat yang tinggi ketika digunakan untuk pengecoran katup cangkang tipis yang menahan tekanan.
Analisis Cacat Pengecoran
Setiap pengecoran pasti memiliki cacat internal. Keberadaan cacat ini akan membawa bahaya tersembunyi yang besar terhadap kualitas internal pengecoran. Perbaikan pengelasan untuk menghilangkan cacat ini dalam proses produksi juga akan memberikan beban yang besar. Khususnya, katup merupakan pengecoran cangkang tipis yang tahan terhadap tekanan dan suhu, sehingga kekompakan struktur internalnya sangat penting. Oleh karena itu, cacat internal pengecoran menjadi faktor penentu yang memengaruhi kualitas 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 coran, dan bentuknya sebagian besar bulat atau lonjong.
Sumber utama gas yang menghasilkan pori-pori adalah:
① Nitrogen dan hidrogen yang terlarut dalam logam terkandung dalam logam selama pemadatan pengecoran, membentuk dinding bagian dalam melingkar atau oval tertutup dengan kilau metalik.
②Kelembapan atau zat yang mudah menguap dalam bahan cetakan akan berubah menjadi gas karena pemanasan, membentuk pori-pori dengan dinding bagian dalam berwarna coklat tua.
③ Selama proses penuangan logam, karena alirannya tidak stabil, udara terlibat untuk membentuk pori-pori.
Metode pencegahan cacat stomata:
① Dalam peleburan, bahan baku logam berkarat harus digunakan sesedikit mungkin atau tidak, dan peralatan serta sendok sayur harus dipanggang dan dikeringkan.
②Penuangan baja cair harus dilakukan pada suhu tinggi dan dituang pada suhu rendah, dan baja cair harus didiamkan dengan benar untuk memudahkan mengapungnya gas.
③ Desain proses riser tuang harus meningkatkan tekanan kepala baja cair untuk menghindari terperangkapnya gas, dan menyiapkan 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 sebanyak mungkin.
(2) Rongga penyusutan (longgar):Ini adalah rongga melingkar atau tidak beraturan yang koheren atau inkoheren yang terdapat di dalam coran (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 tempat atau lebih, rentan terhadap kebocoran selama uji hidraulik.
Penyebab rongga susut (longgar) :Penyusutan volume terjadi ketika logam dipadatkan dari cair ke padat. Jika pengisian baja cair tidak mencukupi pada saat ini, rongga penyusutan pasti akan terjadi. Rongga penyusutan pada pengecoran baja pada dasarnya disebabkan oleh kontrol yang tidak tepat terhadap proses pemadatan sekuensial. Penyebabnya dapat berupa pengaturan riser yang salah, suhu penuangan baja cair yang terlalu tinggi, dan penyusutan logam yang besar.
Cara mencegah terjadinya rongga susut (longgar) :① Rancang sistem penuangan coran secara ilmiah untuk mencapai pemadatan baja cair secara berurutan, dan bagian yang membeku terlebih dahulu harus diisi ulang dengan baja cair. ② Atur riser, subsidi, besi dingin internal dan eksternal dengan benar dan wajar untuk memastikan pemadatan berurutan. ③ Saat baja cair dituang, injeksi atas dari riser bermanfaat untuk memastikan suhu baja cair dan pengumpanan, dan mengurangi terjadinya rongga penyusutan. ④ Dalam hal kecepatan penuangan, penuangan kecepatan rendah lebih kondusif untuk pemadatan berurutan daripada penuangan kecepatan tinggi. ⑸ Suhu penuangan tidak boleh terlalu tinggi. Baja cair dikeluarkan dari tungku pada suhu tinggi dan dituang setelah sedasi, yang bermanfaat untuk mengurangi rongga penyusutan.
(3) Inklusi pasir (terak):Inklusi pasir (terak), umumnya dikenal sebagai blister, adalah lubang-lubang melingkar atau tidak beraturan yang muncul di dalam coran. Lubang-lubang tersebut bercampur dengan pasir cetak atau terak baja, dengan ukuran tidak beraturan, dan terkumpul di dalamnya. Terdapat di satu tempat atau lebih, seringkali di bagian atas.
Penyebab terjadinya inklusi pasir (terak):Inklusi terak disebabkan oleh terak baja terpisah yang masuk ke dalam coran bersama baja cair selama proses peleburan atau penuangan. Inklusi pasir disebabkan oleh kekencangan rongga cetakan yang kurang memadai selama proses pencetakan. Ketika baja cair dituangkan ke dalam rongga cetakan, pasir cetak tercuci oleh baja cair dan masuk ke bagian dalam coran. Selain itu, pengoperasian yang tidak tepat selama pemangkasan dan penutupan kotak, serta fenomena pasir yang berjatuhan, juga merupakan penyebab inklusi pasir.
Cara pencegahan inklusi pasir (slag):① Saat baja cair dilebur, gas buang dan terak harus dibuang sebersih mungkin. ② Usahakan kantong tuang baja cair tidak terbalik, tetapi gunakan kantong teko atau kantong tuang bawah untuk mencegah terak di atas baja cair masuk ke rongga pengecoran bersama baja cair. ③ Saat menuangkan baja cair, tindakan harus diambil untuk mencegah terak masuk ke rongga cetakan bersama baja cair. ④Untuk mengurangi kemungkinan masuknya pasir, pastikan kekencangan cetakan pasir saat pemodelan, berhati-hatilah agar pasir tidak hilang saat pemangkasan, dan tiup rongga cetakan hingga bersih sebelum menutup kotak.
(4) Retakan:Sebagian besar retakan pada coran merupakan retakan panas, dengan bentuk tidak teratur, tembus atau tidak tembus, berkesinambungan atau terputus-putus, dan logam pada retakan tersebut berwarna gelap atau mengalami oksidasi permukaan.
alasan terjadinya retakan, yaitu tekanan suhu tinggi dan deformasi film 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 tersebut, akan terjadi retakan. Deformasi lapisan cair adalah pembentukan lapisan cair di antara butiran kristal selama proses pemadatan dan kristalisasi baja cair. Seiring dengan proses pemadatan dan kristalisasi, lapisan cair tersebut mengalami deformasi. Ketika jumlah deformasi dan kecepatan deformasi melebihi batas tertentu, akan terbentuk retakan. Kisaran suhu retakan termal berkisar antara 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 retak panas.
④ Semakin besar konduktivitas termal jenis baja, semakin besar tegangan permukaan, semakin baik sifat mekanik suhu tinggi, dan semakin kecil kecenderungan retak panas.
⑤ Desain struktur coran memiliki kemampuan manufaktur yang buruk, seperti sudut membulat terlalu kecil, perbedaan ketebalan dinding besar, dan konsentrasi tegangan parah, yang akan menyebabkan keretakan.
⑥Kekompakan cetakan pasir terlalu tinggi, dan hasil inti yang buruk menghambat penyusutan pengecoran dan meningkatkan kecenderungan retak.
⑦Lainnya, seperti penataan riser yang tidak tepat, pendinginan coran yang terlalu cepat, tekanan berlebihan yang disebabkan oleh pemotongan riser dan perlakuan panas, dll. juga akan memengaruhi timbulnya retakan.
Berdasarkan penyebab dan faktor yang mempengaruhi retakan di atas, maka dapat diambil tindakan yang tepat untuk mengurangi dan menghindari timbulnya cacat retak.
Berdasarkan analisis penyebab cacat pengecoran di atas, mengetahui masalah yang ada dan mengambil langkah-langkah perbaikan yang sesuai, kita dapat menemukan solusi untuk cacat pengecoran, yang kondusif untuk peningkatan kualitas pengecoran.
Waktu posting: 31-Agu-2023