قرص صمام الفراشة عن طريق الاستثمار

1. مقدمة

في صمامات الفراشة, يعتبر القرص عنصرًا رئيسيًا للسيطرة على التدفق, يؤثر بشكل مباشر على انخفاض الضغط, سلامة الختم, وعزم الدوران.

بالتالي, يحدد تصميم القرص وتصنيعه أداء الصمامات أكثر بكثير من المكونات الطرفية.

صب الاستثمار ظهرت كطريقة مفضلة لإنتاج مجمع, أقراص عالية الدقة تلبي متطلبات الخدمة الصارمة.

في هذه المقالة, نستكشف كل مرحلة - من التصميم واختيار المواد إلى الصب, التشطيب, والتحقق من الصحة - محترف, رؤى تعتمد على البيانات والتأكيد على أفضل الممارسات.

2. نظرة عامة على الاستثمار

صب الاستثمار, يُعرف أيضًا باسم صب الشمع المفقود, هي طريقة تم اختبارها للوقت لإنشاء مكونات معدنية معقدة.

تبدأ العملية بنمط الشمع, المغلفة بقذيفة خزفية لتشكيل قالب.

بعد إزالة الشمع وإطلاق درجات الحرارة العالية, يتم سكب المعدن المنصهر في التجويف, ويتم الانتهاء من الجزء الأخير من خلال تفجير اللقطة والآلات.

بالمقارنة مع صب الرمال أو الآلات, يقدم الاستثمار الهندسة القريبة من الشبكة مع التحمل الضيق (± 0.1 مم) ويشهد السطح ناعمًا مثل RA ≤ 1.6 ميكرومتر.

هذه الدقة أمر حيوي لأقراص صمام الفراشة, حيث يمكن للانحرافات البسيطة التنازل عن سلامة الختم.

تتراوح أبعاد القرص النموذجية من 50 ملم الى 1,500 ملم في القطر, مع الأوزان تمتد 0.5 كجم ل 50 كجم, اعتمادا على التطبيق.

3. اختيار المواد لأقراص صمام الفراشة

اختيار السبائك الصحيحة لصور الاستثمار صمام الفراشة يتطلب القرص الموازنة مقاومة التآكل, القوة الميكانيكية, القدرة على درجة الحرارة, و يكلف.

أقل, نستكشف أربع عائلات مادية - كلما زادت مزاياه - وتسليط الضوء على أهداف الممتلكات الكمية لتوجيه المواصفات.

الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ (CF8 / CF8M / CF3 / CF3M)

لماذا تختارهم? تقدم درجات أوستنيكية مقاومة تآكل ممتازة في الماء في الماء, الأحماض المعتدلة, والبخار حتى 200 درجة مئوية.

بفضل المكعب الذي يركز على وجوههم (لجنة الاتصالات الفيدرالية) بناء, يحافظون على الصلابة إلى -50 درجة مئوية.

ملاحظة انتقالية:

بالنسبة للصمامات المعرضة للكلوريد أو الأحماض الضعيفة, الترقية من CF8 إلى CF8M (316) يضاعف عدد مكافئ مقاومة الحفر (خشب) من ~ 18 إلى ~ 25, تمديد عمر الخدمة بشكل ملحوظ في مياه البحر أو محلول ملحي.

دوبلكس & فولاذ فائق الفولاذ المقاوم للصدأ (على سبيل المثال, SAF 2205, 2507)

لماذا تختارهم? تجمع الدرجات المزدوجة بين مراحل الأوستينيت والفريت لتقديم قوة عائد أعلى (~ 800 MPa) وتفوق كلوريد التآكل (SCC) مقاومة.

رؤية البيانات:

في مياه البحر كاملة القوة (3.5 % كلوريد الصوديوم), 2205 تقاوم الأقراص التي تصل إلى ما يصل إلى 80 درجة مئوية, مقابل فقط ~ 60 ° C لـ 316L, جعلها الذهاب إلى صمامات تحت سطح البحر.

سبائك النيكل (إنكونيل 625, مونيل 400)

لماذا تختارهم? صمدت Superalloys المستندة إلى النيكل درجات الحرارة أعلاه 550 درجة مئوية ومقاومة الأكسدة, الكبريتات, والكلور - مثالي ل درجة حرارة عالية و الغاز الحامض التطبيقات.

مثال التطبيق:

حدد صمام حقن البخار في نظام توربيني الغاز مستثنى من الاستثمار 625 القرص,

التي تعمل خالية من التسرب في 575 ° C و 40 شريط أكثر 18 شهور.

4. اعتبارات تصميم قرص صمام الفراشة

يتضمن تصميم قرص صمام الفراشة توازنًا دقيقًا بين الأداء الهيدروليكي, السلامة الهيكلية, والقدرة على الصب.

بالتالي, يجب على المهندسين تقييم الهندسة, تحميل الضغط, ديناميات التدفق, توزيع المواد,

واستراتيجية البوابات - العامل الذي يساهم في تشغيل موثوق على ملايين الدورات.

ملف تعريف القرص: Cambered vs. مستوي

أولا وقبل كل شيء, ال ملف تعريف القرص تملي مقاومة التدفق وعزم الدوران.

أ محدب أو قرص "محروق" - تم تحطيمه على كلا الوجوه 20% بالمقارنة مع قرص مسطح وعزم دوران لانتقال النقل تقريبًا 25% في النموذجي 150 مم, PN16 الصمامات.

فضلاً عن ذلك, يخلق CAMBER قوة هيدروديناميكية ذاتية, مما يعزز استقرار منتصف السكتة الدماغية ويمتد الحياة.

على العكس من ذلك, أقراص مسطحة تظل شائعة في الضغط المنخفض (≥ 10 حاجِز) وبسيطة تطبيق/إيقاف, لأنها تبسط الأدوات والآلات.

سمك الجدار & الصلابة الهيكلية

الانتقال, سمك الجدار يحدد كل من الصلابة وجودة يلقي.

لأقراص الاستثمار, سمك اسمي 4-8 مم يدعم تصنيفات الضغط حتى 40 حاجِز مع تجنب مسامية الانكماش.

بالإضافة إلى, نصف قطر فيليه انتقالي 3-5 مم في تقاطع المحور - DISC ، منع تركيز الإجهاد ويعزز التصلب الموحد.

تحليل العناصر المحدودة (الهيئة الاتحادية للبيئة) يؤكد بشكل روتيني أن مثل هذه الأقسام تنحرف عن أقل من 0.2 مم تحت أ 16 بار التفاضلية, وبالتالي الحفاظ على سلامة الختم.

موازنة الضغط & تعزيز

علاوة على ذلك, غالبا ما يدمج المصممون ثقوب التوازن بين الضغط أو أخاديد الإغاثة في أقراص صمام الفراشة الأكبر (≥ 300 مم) لتحديد ضغوط المدخل والمخرج.

عن طريق الحد من القوة غير المتوازنة من خلال ما يصل إلى 60%, هذه الميزات تقلص حجم المشغل بواسطة فصل واحد.

فضلاً عن ذلك, محلية التضليع على الوجه المصب - بشكل كبير 4-6 أضلاع ل 5 سماكة MM - يزيد القرص القرص دون زيادة كبيرة في الوزن.

الهيدروديناميكية & تقليل عزم الدوران

بنفس القدر من الأهمية, ملامح الهيدروديناميكية ضمان انتقالات التدفق السلس.

ديناميات الموائع الحسابية (العقود مقابل الفروقات) تسليط الضوء على التحليلات أن الحواف الرائدة مع دائرة نصف قطر الانحناء 0.1× قطر القرص تأخير فصل التدفق,

تحسين معامل التفريغ (قرص مضغوط) من ~ 0.65 إلى ~ 0.75 في 50% افتتاح.

نتيجة ل, قطرات عزم الدوران 15-20 ٪, ترجمة مباشرة إلى انخفاض تكاليف الطاقة التشغيلية.

البوابات, وضع الناهض & القابلية للصب

أخيراً, تصميم البوابات والنسر تكييف هندسة القرص من أجل الصب الخالي من العيوب.

يضع المهندسون البوابة الرئيسية في محور القرص, حيث تعزز برك المعادن تصلب الاتجاه نحو الناهض الطرفي الواحد.

يضمن هذا التصميم التغذية في آخر مناطق ترسيخ, تقليل عيوب الانكماش إلى أسفل 0.5% من المسبوكات.

في ترادف, سمك قذيفة 6 مم ومعدلات التبريد الخاضعة للرقابة (≥ 5 درجة مئوية/دقيقة) تجنب الصدمة الحرارية والميكروكرات.

5. قرص صمام الفراشة عن طريق تفاصيل عملية الاستثمار

استثمار - دعا غالبًا الشمع المفقود- تحويل نمط الشمع الدقيق في قرص صمام الفراشة المعدني عبر قالب سيراميك.

بين مختلف أنظمة الصدفة, السيليكا -سول برزت المجلدات كمعيار الصناعة لارتفاع الانتكاسات, المسبوكات الدقيقة الأبعاد.

أدوات الشمع & إنتاج الأنماط

• يموت عالي الدقة: تنتج تجويفات الموت المصنوعة من CNC أنماط الشمع داخل ±0.05 % من الأبعاد الاسمية.
• تجميع النمط: يربط المهندسون أنظمة الأداء وأنظمة البوابات - المصممة لتدفق المعادن الأول - إلى كل نمط, تجميعها على أشجار الشمع التي تحتوي على 20-50 قرصًا لكل صب.

مبنى شل السيراميك (طلاء السيليكا سول):

يتم غمس تجميع الشمع في الملاط السيليكا سول (محلول غرواني من السيليكا الغروية وجزيئات الحراريات الدقيقة) ومغلفة بالجص (زركون أو رمل السيليكا المنصهر).

تتكرر هذه العملية 8-12 مرة, مع تجفيف كل طبقة عند 70-100 درجة مئوية لبناء سمك القشرة من 5-7 مم.

توفر قذائف Silica Sol ثباتًا حراريًا فائقًا وإنهاء السطح مقارنةً بأنظمة الماء أو أنظمة سيليكات الإيثيل.

إزالة شمع وإطلاق النار:

يتم تسخين القشرة إلى 850-950 درجة مئوية في فرن متحكم لإذابة الشمع (إزالة شمع) ويلبس قذيفة السيراميك.

هذه الخطوة تلغي الهيدروكربونات المتبقية وتعزز القشرة لتحمل المعدن المنصهر.

تتم معايرة درجة حرارة إطلاق النار بعناية لتجنب التكسير مع ضمان تطابق الانكسار للقذيفة مع سبيكة يتم إلقاؤها (على سبيل المثال, 1,500-1600 درجة مئوية للفضول غير القابل للصدأ).

ذوبان المعادن & ممارسات صب

• بوتقة & فرن: يستخدم أفران التعريفية فراغ (همة) لذوبان السبائك - بلا غروب, دوبلكس, أو النيكل - القبعات - الحفاظ على O₂ < 50 جزء في المليون و H₂ < 5 جزء في المليون للمسبات النظيفة.
• درجة الحرارة: يحافظ على 1 480-1 520 درجة مئوية ل CF8/CF8M; 1 550-1 600 درجة مئوية لبلاب 625.
• knowning inert & الضغط ل: توظيف الأرجون أو النيتروجين على القالب وتطبيق ضغط إيجابي طفيف (0.1-0.3 بار) لدفع المعدن إلى أقسام رقيقة, تقليل مسامية الغاز إلى < 0.2 %.

إزالة الصدفة والتشطيب:

بعد التصلب, تتم إزالة قذيفة السيراميك عن طريق تفجير اللقطة (باستخدام حصى أكسيد الألومنيوم) للكشف عن قرص الشكل القريب من الشبكة.

يشمل التشطيب النهائي تقليم البوابات/الناهضات والتلميع لتحقيق خشونة السطح (رع) ≥ 1.6 ميكرومتر,

حاسم لتقليل اضطراب التدفق في الصمام.

المعالجة الحرارية النهائية

• الصلب الحل: أقراص الحرارة ل 1 050 درجة مئوية (CF8/CF3M) أو 1 100 درجة مئوية (سبائك النيكل) ل 30 دقيقة,
  ثم طاولة الماء لإذابة المراحل المنفصلة وتحسين مقاومة التآكل.
• تخفيف التوتر (خياري): أ 650 درجة مئوية, 1-يمكن أن تخفف HOTER HOLD من الضغوط المتبقية من عمليات التشطيب.

مزايا السيليكا سول لأقراص صمام الفراشة

• الانتهاء من السطح: تنتج قذائف السيليكا سول أسطحًا أكثر سلاسة من الأساليب التقليدية, تقليل الحاجة إلى تصنيع ما بعد الصب.
  هذا أمر حيوي للأقراص التي تعمل في بيئات عالية النقاء مثل أنظمة مياه الصيدلانية أو الصالحة للشرب.
• الدقة الأبعاد: يحافظ هيكل الصدفة الصلبة على التحمل الضيق (± 0.1 مم), ضمان التركيز والتسطي.
• الاستقرار الحراري: الانكسار العالي للسيليكا سول (ما يصل إلى 1600 درجة مئوية) يمنع تشويه الصدفة أثناء التدفق, الحفاظ على ميزات توازن الضغط المعقدة على القرص.
• توافق المواد: مثالي لإلقاء الفولاذ الأوستنيتي, السبائك المزدوجة, و Superalloys المستندة إلى النيكل, وهي شائعة في تطبيقات صمام الفراشة.

6. سلامة السطح & مقاومة التآكل

AS acccct السطح الانتهاء وتلميع ما بعد البث

حتى مع قذائف السيليكا ذات الدقة العالية, كما تظهر أقراص مدورة مع RA 2.5-3.5 ميكرون.

لكن, تحد الحبوب الخزفية الدقيقة للاستثمار من القمم السطحية 10 ميكرومتر في الارتفاع. لتلبية معايير صناعة الصمام - والتي تتطلب في كثير من الأحيان ra ≤ 1.6 ميكرومتر- ينطبق المصنّعون:

• انخفاض الاهتزاز: وسائل الإعلام الخزفية والخواص الخفيفة تقلل من التهاب المفاصل الروماتويدي بنسبة 30-40 ٪ في 2-4 ساعات.
• تلميع الدقة: تلميع مصحوب على CNC مع عجينة الماس (3 ميكرومت الحصى) يحقق ra ≤ 0.8 ميكرون على وجوه الختم, ضمان أداء خالي من التسرب.

هذه الخطوات تقضي على السطح الجزئي السطحي التي يمكن أن تبدأ حفر التآكل أو تلف المقاعد المرنة.

تخليل & دورات التخميل

لبناء فيلم سلبي موحد وإزالة الادراج المضمونة, أقراص صمام الفراشة خضع:

• تخليل: الانغماس في أ 10 % Hno₃ - 2 % HF الحل في 50 ° C لمدة 20-30 دقيقة يذوب أكاسيد السطح والحجم.
• شطف & تحييد: الشطف اللاحق في الماء منزوع الأيونات وحمام بيكربونات الصوديوم يحيد الأحماض المتبقية.
• التخميل: غطس ثانية في 20 % hno₃ في 60 ° C ل 30 MIN يعزز تشكيل أ 2-5 نانومتر فيلم cr₂o₃,
  تم التحقق منها عبر ASTM A967 اختبار سيترات.

تظهر الدراسات التحليلية السطحية أ 30 % يزيد في محتوى CR في الخارج 50 نانومتر,

ترجمة إلى انهيار غير محتمل للفرقة السلبية +50 MV في الاختبارات الديناميكية.

أداء التآكل في وسائل الإعلام التمثيلية

بيئة	مادة القرص	معدل التآكل	اختبار معيار
مياه البحر (3.5% كلوريد الصوديوم في 25 درجة مئوية)	CF8M / 316	0.05 مم/سنة	رذاذ الملح ASTM B117
كلوريد الحديديك (اختبار الحفر)	CF8M / 316	لا حفر < 24 ح	طريقة ASTM G48 أ
10% h₂so₄ في درجة حرارة الغرفة	CF3M / 316ل	0.10 مم/سنة	ASTM G31 الانغماس
Steamed @ @ 550 درجة مئوية	إنكونيل 625	0.02 مم/سنة	اختبار أكسدة Ni - Alloy

أكسدة عالية درجة الحرارة وتكسير التآكل

للتطبيقات أعلاه المحيطة:

• مقاومة الأكسدة: إنكونيل 625 أقراص معرض < 0.02 MM/Year نمو مقياس أكسيد في الهواء في 550 درجة مئوية.
• مقاومة SCC: Duplex - Pict SAF 2205 لا تظهر الأقراص أي كلوريد SCC عند اختبارها لكل ASTM G36 في 80 ° C و 1000 PSI ل 720 ح, يتفوق على 316L بواسطة 40 %.

7. قرص صمام الفراشة الذي يلقي التسامح

الحفاظ على التحمل الأبعاد الضيقة على قرص المصبوب يضمن الملاءمة المناسبة, ختم موثوق, والحد الأدنى من الآلات بعد الصب.

يوفر الاستثمار في الصب أدق من الصب الرملي, لكن لا يزال يتعين على المصممين تحديد توقعات واقعية لموازنة التكلفة والأداء.

أدناه نموذجية تسامح إرشادات لأقراص صمام الفراشة الاستثمارية, بناء على ISO 8062-3 (CT8) وممارسة الصناعة:

ميزة	نطاق الحجم الاسمي	تسامح	ملحوظات
القطر العام	حتى 200 مم	± 0.10 مم	يضمن التركيز مع جسم الصمام; حاسمة للتطبيقات الكاملة
	200-400 ملم	± 0.15 مم
	> 400 مم	± 0.20 مم
سمك الجدار	3-8 مم	± 10 % من الاسمية	يحافظ المصممون على أقسام من 4 إلى 8 مم لتجنب تقلص المسامية
قطر المحور	حتى 50 مم	- 0 / + 0.05 مم	تناسب الانزلاق على العمود; قد تتطلب تقديراً إلى H7 للمشغلات الدقيقة
	50-00 ملم	- 0 / + 0.10 مم
دائرة الترباس & ثقوب	PCD Ø ما يصل إلى 300 مم	± 0.10 مم	يطابق معايير شفة الأنابيب (على سبيل المثال, أنسي, من)
	PCD Ø > 300 مم	± 0.15 مم
خارج الجولة	أي ميزة دائرية	≥ 0.05 % القطر	يضمن توحيد ضغط الختم
التسطيح (وجه الجلوس)	عبر وجه القرص	≥ 0.05 مم	حاسم لإغلاق الصمام; في كثير من الأحيان الأرض إلى البعد النهائي
حافة الملف الشخصي نصف قطر	شرائح / الشطب	± 0.5 مم	يحدد المصممون نصف قطر 3-5 مم لموازنة التدفق وتركيز الإجهاد

الآثار العملية

1. ختم المشاركة: تؤثر التحمل على وجوه الجلوس والتأثير بشكل مباشر على التعبئة وضغط الحلقة O, يؤثر على ضيق التسرب.
2. محاذاة التشغيل: دقة محور الدقة تضمن دوران القرص متحدة المركز, تقليل التحميل غريب الأطوار على المحامل والمحركات.
3. مخصصات الآلات: في حين أن العديد من أقراص صمام الفراشة تلتقي بالانتهاء من التحملات كما, غالبًا ما تتلقى أسطح الختم الحرجة طحنًا خفيفًا (0.2-0.5 مم الأسهم) لضمان التسطيح والانتهاء من السطح.
4. استراتيجية التفتيش: تنسيق آلة قياس (سم) تدقيق 100 % من الأقراص التحقق من صحة الامتثال; السيطرة على العملية الإحصائية (توافق آراء ساو باولو) اتجاهات الأعلام قبل أن تتجاوز حدود CT8.

8. هذا الخدمات ذات القيمة المضافة للتوريد

ما وراء إنتاج القرص الاستثماري نفسه, هذا الآن يحدد مجموعة من الخدمات ذات القيمة المضافة التي تسرع وقتًا في السوق, تقليل عبء العمل في المنزل:

الآلات الدقيقة

• تحول باستخدام الحاسب الآلي & طحن: غالبًا ما يقوم الموردون بتسليم الأقراص مع محور المحور النهائي, طرق المفاتيح,
  وأنماط ثقب الترباس إلى التحمل H7/H8 (± 0.02 مم), التخلص من الآلات الثانوية.
• موازنة & حفر: موازنة ثابتة أو ديناميكية لحدود درجة G6.3 (< 2.5 µm غير متنزه لكل مم) للأقراص ≥ 300 قطر مم, بالإضافة إلى حفر نزيف أو حفر توازن.

المعالجة الحرارية

• حل الصلب: فراغ أو حمامات الملح في 1 050-1 100 ° C يتبع
  عن طريق التبريد السريع استعادة الدوبلكس والبنى المجهرية الأوستنيتية, ضمان مقاومة التآكل الكاملة.
• تخفيف التوتر: يثقل كهويًا عند 600-650 درجة مئوية لمدة 1-2 ساعات يقلل من الضغوط المتبقية
  من الآلات أو اللحام من قبل إلى 60%, منع التشويه في التجميع النهائي.

المعالجات السطحية

• تلميع & لفة: ينتهي النهائي إلى RA 0.4 ميكرون على وجوه الختم يضمن الأداء الخالي من التسرب; تحول نموذجي: 1-3 أيام لكل دفعة من 20-50 قرص.
• الطلاءات & بطانات: الايبوكسي, بتف, أو الطلاء السيراميك تضيف مقاومة كيميائية في وسائل الإعلام العدوانية; التحكم في سمك إلى ± 10 ميكرون يلتقي مواصفات OEM.

عبوة مخصصة & الخدمات اللوجستية

• الوقاية crating: الصناديق الخشبية المتوافقة مع ISO مع إدراج VCI المضاد للتآكل, أجهزة استشعار مراقبة الصدمات, ومؤشرات الرطوبة حماية الأقراص أثناء العبور.
• شحن سريع المسار: تخفيضات توحيد الهواء السريع أو "تدير الحليب" تؤدي إلى أوقات إلى 2-3 أسابيع من طلب إلى الباب, بالمقارنة مع خلاصة البحر القياسية من 6-8 أسابيع.

9. الاستنتاجات

يوفر استثمار الاستثمار أ خطوة واحدة طريق إلى أقراص صمام الفراشة عالية الأداء, تقديم هندسة معقدة, التحمل الصارم (± 0.1 مم), وينتهي السطح المتفوق (ra ≤ 1.6 ميكرومتر).

عن طريق اختيار السبائك المناسبة - تتراوح من CF8M المقاوم للصدأ إلى Distiel 625 - وتطبيق ضوابط وتفتيش عملية صارمة,

يحقق المصنعون أقراص تلبي أهدافًا ميكانيكية (الشد ≥ 550 MPa; استطالة ≥ 25 %), معرض مقاومة التآكل المتميزة,

والحفاظ على شروط الخدمة الصعبة عبر معالجة المياه, زيت & غاز, وقطاعات توليد الطاقة.