Инвестициялық кастинг бойынша көбелек клапанының дискісі

1. Кіріспе

Көбелек клапандарда, Диск бастапқы ағынды басқару элементі ретінде қызмет етеді, Қысымның төмендеуіне тікелей әсер етеді, Тұтыну, және іске қосу моменті.

, Сорт, Дискінің дизайны мен өндірісі клапанның өнімділігін перифериялық құрамдастарға қарағанда әлдеқайда көп анықтайды.

Инвестициялық құю кешенді өндірудің қолайлы әдісі ретінде пайда болды, қатаң қызмет көрсету талаптарына жауап беретін жоғары дәлдіктегі дискілер.

Бұл мақалада, біз әр кезеңді зерттейміз - дизайн мен материалды таңдаудан бастап құюға дейін, бастау, және валидация – кәсіби қамтамасыз ету, деректерге негізделген түсініктер және ең жақсы тәжірибелерге баса назар аудару.

2. Инвестициялық құюға шолу

Инвестициялық құю, жоғалған-балауыз құю деп те аталады, күрделі металл компоненттерін жасаудың уақытпен тексерілген әдісі болып табылады.

Процесс балауыз үлгісінен басталады, пішінді қалыптастыру үшін керамикалық қабықпен қапталған.

Депарафинизациядан және жоғары температурада күйдіруден кейін, қуысына балқытылған металл құйылады, ал соңғы бөлігі атқылау және өңдеу арқылы аяқталады.

Құмды құю немесе өңдеумен салыстырғанда, Инвестициялық құю қатаң төзімділікпен желіге жақын пішінді геометрияны ұсынады (± 0,1 мм) және беті Ra ≤ сияқты тегіс болады 1.6 мкм.

Бұл дәлдік көбелек клапан дискілері үшін өте маңызды, онда тіпті шамалы ауытқулар тығыздағыштың тұтастығын бұзуы мүмкін.

Әдеттегі диск өлшемдері аралығы 50 мм дейін 1,500 диаметрі мм, салмақтарымен 0.5 кг дейін 50 кг, Қолдануға байланысты.

3. Көбелек клапан дискілеріне арналған материалдарды таңдау

Инвестициялық құйма үшін дұрыс қорытпаны таңдау Көбелек клапан диск тепе-теңдікті талап етеді Коррозияға төзімділік, Механикалық беріктік, Температура мүмкіндігі, жіне құны.

Астында, біз төрт материалдық топты зерттейміз (әрқайсысының артықшылықтары бар) және спецификацияны бағыттау үшін меншіктің сандық мақсаттарын белгілейміз.

Аұшпандар тот баспайтын болаттар (Cf8 / Cf8m / Cf3 / Cf3m)

Неліктен оларды таңдау керек? Аустениттік сорттар суда тамаша жалпы қызмет көрсету коррозияға төзімділігін ұсынады, Жұмсақ қышқылдар, дейін бумен пісіріңіз 200 ° °.

Олардың бетке бағытталған текшелерінің арқасында (ФСК) құрылым, олар –50 °C дейін беріктікті сақтайды.

Өтпелі жазба:

Хлоридтердің немесе әлсіз қышқылдардың әсеріне ұшыраған клапандар үшін, CF8-ден CF8M-ге дейін жаңарту (316) шұңқырға төзімділік эквиваленттік санын екі есе арттырады (Орман) ~18-ден ~25-ке дейін, теңіз суында немесе тұзды ерітіндіде қызмет ету мерзімін айтарлықтай ұзартады.

Дуфлекс & Супер дуплексті баспайтын болаттар (E.Г., Көмек 2205, 2507)

Неліктен оларды таңдау керек? Дуплексті сорттар жоғары аққыштықты қамтамасыз ету үшін аустенит пен феррит фазаларын біріктіреді (~ 800 МПа) және жоғары хлоридті-кернеу-коррозия-крекинг (Скр) қарсыласу.

Деректер туралы түсінік:

Толық қуатты теңіз суында (3.5 % Торң у), 2205 дискілер шұңқырға дейін төтеп береді 80 ° °, тек ~ қарсы 60 ° C үшін 316L, оларды су асты клапандары үшін қолайлы етеді.

Никель негізіндегі қорытпалар (Жұқпалы 625, Моник 400)

Неліктен оларды таңдау керек? Никель негізіндегі суперқорытпалар жоғары температураға төтеп береді 550 °C және тотығуға қарсы тұрады, сульфидация, және хлорлау – өте қолайлы Жоғары температуралы жіне қышқыл газ қолданбалар.

Қолдану мысалы:

Газ-турбиналық жүйедегі бу айдау клапаны инвестициялық құйылған Inconel-ді көрсетті 625 диск,

ағып кетусіз жұмыс істеді 575 ° C және 40 астам бар 18 айлар.

4. Көбелек клапан дискінің дизайнын қарастыру

Көбелек клапан дискісін жобалау гидравликалық өнімділік арасындағы нәзік тепе-теңдікті қамтиды, Құрылымдық тұтастық, және Қасиеттілік.

, Сорт, инженерлер геометрияны бағалауы керек, қысымды жүктеу, ағын динамикасы, материалды тарату,

және қақпақ стратегиясы — миллиондаған циклдар бойына сенімді жұмыс істеуге ықпал ететін әрбір фактор.

Диск профилі: Камберлі қарсы. Пәтер

Бірінші және ең алдымен, та диск профилі ағынның кедергісі мен айналу моментін белгілейді.

А камбарлы немесе «белді» диск — екі бетінде қисық — ағынның бөлінуін дейін азайтады 20% тегіс дискімен салыстырғанда және іске қосу моментін шамамен төмендетеді 25% типтік 150 мм, PN16 клапандары.

Сонымен қатар, Камбер өзін-өзі орталықтандыратын гидродинамикалық күш жасайды, бұл орташа инсульт тұрақтылығын арттырады және тығыздағыштың қызмет ету мерзімін ұзартады.

Керісінше, жалпақ дискілер төмен қысымда танымал болып қала береді (≤ 10 төр) және қарапайым қосу/өшіру қолданбалары, өйткені олар құрал жасауды және өңдеуді жеңілдетеді.

Қабырғалы қалыңдығы & Құрылымдық қаттылық

Әрі қарай, Қабырғалы қалыңдығы қаттылығын да, құйма сапасын да анықтайды.

Инвестициялық дискілерге арналған, номиналды қалыңдығы 4-8 мм дейін қысым көрсеткіштерін қолдайды 40 төр шөгу кеуектілігін болдырмай.

Сонымен қатар, өтпелі филе радиустары 3-5 мм концентратор-диск түйісуінде кернеу концентрациясын болдырмайды және біркелкі қатаюға ықпал етеді.

Ақырлы элементтерді талдау (Ақиа) қарағанда, мұндай бөлімдердің аз ауытқитынын жүйелі түрде растайды 0.2 мм астында а 16 жолақ дифференциалы, осылайша пломбаның тұтастығын сақтайды.

Қысымды теңестіру & Арматура

Үстіне, дизайнерлер жиі біріктіреді қысымды теңестіретін тесіктер немесе рельефті ойықтар үлкенірек көбелек клапан дискілерінде (≥ 300 мм) кіріс және шығыс қысымды теңестіру үшін.

дейін таза теңгерілмеген күшті азайту арқылы 60%, бұл мүмкіндіктер жетек өлшемдерін бір сыныпқа кішірейтеді.

Сонымен қатар, локализацияланған қырлы төменгі бетінде — әдетте 4– 6 қабырға -ден 5 мм қалыңдығы — салмақты айтарлықтай арттырмай, дискіні одан әрі қатайтады.

Гидродинамика & Моменттің төмендеуі

Бірдей маңызды, гидродинамикалық контурлар ағынның тегіс өтуін қамтамасыз ету.

Есептеу сұйықтығын динамика (Ауыртпалық) талдамалар қисықтық радиусы бар дөңгелектенген алдыңғы жиектерді ерекшелейді 0.1× диск диаметрі ағынды бөлуді кешіктіру,

разряд коэффициентін жақсарту (CD) ~0,65-тен ~0,75-ке дейін 50% ашу.

Болғандықтан, іске қосу моменті төмендейді 15-20%, төмен операциялық энергия шығындарына тікелей аударылады.

Сүйинг, Көтергішті орналастыру & Басшылық

Соңында, қақпа және көтергіш конструкциясы диск геометриясын ақаусыз құюға бейімдеңіз.

Инженерлер негізгі қақпаны диск хабына орналастырады, мұнда металл бассейндер бір перифериялық көтергішке қарай бағытталған қатаюға ықпал етеді.

Бұл орналасу соңғы қатаю аймақтарына беруді қамтамасыз етеді, шөгу ақауларын төмендетеді 0.5% құймалардың.

Тандемде, қабықтың қалыңдығы 6 мм және бақыланатын салқындату жылдамдығы (≤ 5 ° C / мин) термиялық соққыны және микрокрекингті болдырмаңыз.

5. Инвестициялық құю процесінің мәліметтері бойынша көбелек клапан дискі

Инвестициялық құю - жиі деп аталады жоғалған балауыз— керамикалық қалып арқылы дәл балауыз үлгісін металл көбелек клапан дискіне айналдырады.

Әртүрлі қабық жүйелерінің арасында, кремний-сол байланыстырғыштар жоғары тұтастық үшін салалық стандарт ретінде пайда болды, өлшемді дәл құймалар.

Балауызға арналған құралдар & Үлгі өндіру

• Жоғары дәлдіктегі матрицалар: CNC өңделген қалыптағы қуыстар ішінде балауыз үлгілерін жасайды ± 0.05 % номиналды өлшемдер.
• Үлгіні жинау: Инженерлер әр үлгіге бірінші металл ағыны үшін әзірленген шыршалар мен ысырма жүйелерін бекітеді, оларды құюға 20-50 дискі бар балауыз ағаштарына жинау.

Керамикалық қабық ғимараты (Кремний ерітіндісі):

Балауыз жинағы а ішіне батырылады кремний диоксиді ерітіндісі (коллоидты кремнеземнің және майда балқитын бөлшектердің коллоидты ерітіндісі) және stucco-мен қапталған (циркон немесе балқытылған кремний құм).

Бұл процесс 8-12 рет қайталанады, әрбір қабат 70-100 ° C температурада кептіріліп, қабықтың қалыңдығы 5-7 мм..

Кремний диоксиді қабықтары су шыны немесе этил силикат жүйелерімен салыстырғанда жоғары термиялық тұрақтылық пен бетті әрлеуді ұсынады..

Аяқтау және өртеу:

Қабық балауызды еріту үшін бақыланатын пеште 850–950°C дейін қызады. (Дезавакс) және керамикалық қабықты күйдіріңіз.

Бұл қадам көмірсутектердің қалдықтарын жояды және балқытылған металға төтеп беретін қабықты нығайтады.

Қабықтың отқа төзімділігі құйылған қорытпаға сәйкес келетініне көз жеткізу үшін күйдіру температурасы сынықтарды болдырмау үшін мұқият калибрленген. (E.Г., 1,500Тот баспайтын болаттар үшін –1600°C).

Металл балқыту & Құю жаттығулары

• Еңбегі & Оттық: Пайдалану вакуумдық индукциялық пештер (Фим) қорытпаларды балқыту үшін - тот баспайтын, дуфлекс, немесе никель-негізі — O₂ сақтайды < 50 ppm және H₂ < 5 таза құймалар үшін ppm.
• Температура: Сақтау 1 480-1 520 ° ° CF8/CF8M үшін; 1 550-1 600 ° ° Inconel үшін 625.
• Инертті қаптау & Қысым үшін: Пішіннің үстіне аргон немесе азот қаптамаларын жағыңыз және аздап оң қысым жасаңыз (0.1– 0,3 бар) металды жұқа бөліктерге айдау үшін, дейін газдың кеуектілігін төмендетеді < 0.2 %.

Қабықты алып тастау және әрлеу:

Елеуленгеннен кейін, керамикалық қабық атқылау арқылы жойылады (алюминий оксиді ұнтағын қолдану) желіге жақын пішінді дискіні ашу үшін.

Соңғы өңдеуге бетінің кедір-бұдырына жету үшін қақпаларды/көтергіштерді кесу және жылтырату кіреді (RA) ≤ 1.6 мкм,

клапандағы ағынның турбуленттігін азайту үшін маңызды.

Соңғы термиялық өңдеу

• Шешім: Дискілерді қыздырыңыз 1 050 ° ° (CF8/CF3M) немесе 1 100 ° ° (Никель қорытпалары) -ге 30 мин,
  содан кейін бөлінген фазаларды еріту және коррозияға төзімділікті оңтайландыру үшін суды сөндіріңіз.
• Стрессті жеңілдету (Ерікті): А 650 ° °, 1-сағаттық кідіріс әрлеу жұмыстарының қалдық кернеулерін жеңілдетеді.

Көбелек клапан дискілеріне арналған Silica Sol артықшылықтары

• Бетті аяқтау: Кремний диоксиді қабықтары дәстүрлі әдістерге қарағанда тегіс беттер жасайды, құюдан кейінгі өңдеу қажеттілігін азайту.
  Бұл фармацевтикалық немесе ауыз су жүйелері сияқты тазалығы жоғары орталарда жұмыс істейтін дискілер үшін өте маңызды.
• Өлшемді дәлдік: Қатты қабық құрылымы қатаң төзімділікті сақтайды (± 0,1 мм), концентрлік пен тегістікті қамтамасыз ету, дискілерді туралау үшін маңызды.
• Жылу тұрақтылығы: Кремний оксидінің жоғары отқа төзімділігі (1600°C дейін) құю кезінде қабықтың бұрмалануын болдырмайды, дискідегі күрделі қысымды теңестіру мүмкіндіктерін сақтайды.
• Материалдық үйлесімділік: Аустенитті болаттарды құю үшін өте қолайлы, дуплексті қорытпалар, және никельге негізделген суперқорс, олар көбелек клапан қолданбаларында жиі кездеседі.

6. Беттік тұтастық & Коррозияға төзімділік

Құйылған бетті өңдеу және құюдан кейінгі жылтырату

Тіпті жоғары дәлдіктегі кремний оксиді қабықтарымен, сияқты дискілер әдетте пайда болады Ra 2,5–3,5 мкм.

Дегенмен, инвестициялық құюдың жұқа керамикалық түйіршіктері беткі шыңдарды төменге дейін шектейді 10 мкм биіктікте. Көбінесе талап ететін клапан-өнеркәсіп стандарттарына сай болу үшін Ra ≤ 1.6 мкм— өндірушілер өтініш береді:

• Дірілдеу: Керамикалық материалдар мен жеңіл абразивтер 2-4 сағатта Ra-ны 30-40%-ға азайтады.
• Дәлдік жылтырату: Алмаз пастасымен CNC басқарылатын жылтырату (3 мкм ұнтақ) Ra ≤ жетеді 0.8 тығыздағыш беттерде мкм, ағып кетпейтін өнімділікті қамтамасыз ету.

Бұл қадамдар коррозия шұңқырларын тудыруы немесе эластомерлік орындықтарды зақымдауы мүмкін беткі микро-кетіктерді жояды.

Жинау & Пассивация циклдері

Біркелкі пассивті пленка салу және енгізілген қосындыларды жою, көбелек клапан дискілері өтеді:

• Жинау: Батыру а 10 % HNO₃–2 % HF шешу кезінде 50 °C 20–30 мин беттік оксидтер мен қақты ерітеді.
• Шаю & Бейтараптандыру: Кейіннен деионизацияланған суда және натрий гидрокарбонат ваннасында шаю қалдық қышқылдарды бейтараптандырады..
• Ауысу: Екінші суға түсу 20 % HNO₃ -та 60 ° C үшін 30 мин а-ның қалыптасуына ықпал етеді 2–5 нм Cr₂O₃ пленкасы,
  арқылы тексеріледі ASTM A967 цитрат сынағы.

Беттік аналитикалық зерттеулер көрсеткендей, а 30 % арттыру ең шеткі Cr мазмұнында 50 nm,

пассивті фильмнің бұзылу потенциалының жоғарылауына айналдырады +50 м.В. потенциодинамикалық сынақтарда.

Өкілдік медиадағы коррозия өнімділігі

Қоршаған орта	Диск материалы	Коррозия жылдамдығы	Тест стандарты
Теңіз суы (3.5% Nacl at 25 ° °)	Cf8m / 316	0.05 ММ / жыл	ASTM B117 тұз спрейі
Темір хлориді (питинг сынағы)	Cf8m / 316	Шұңқыр емес < 24 н	ASTM G48 әдісі А
10% H₂SO₄ бөлме температурасында	Cf3m / 316Өшпін	0.10 ММ / жыл	ASTM G31 батыру
Қатты қыздырылған бу @ 550 ° °	Жұқпалы 625	0.02 ММ / жыл	Ni-қорытпалардың тотығу сынағы

Жоғары температурадағы тотығу және кернеулі коррозияға қарсы крекинг

Қоршаған ортадан жоғары қолданбалар үшін:

• Тотығу кедергісі: Жұқпалы 625 дискілер көрмесі < 0.02 мм/жыл ауадағы оксид шкаласы өсуі 550 ° °.
• SCC кедергісі: Duplex-cast SAF 2205 дискілер сыналған кезде хлоридті SCC көрсетпейді ASTM G36 -та 80 ° C және 1000 үшін psi 720 н, 316L-ден асып түсті 40 %.

7. Көбелек клапанының дискісін құюға төзімділік

Құйылған дискідегі қатаң өлшемдік рұқсаттарды сақтау дұрыс орнатуды қамтамасыз етеді, сенімді тығыздау, және құюдан кейінгі минималды өңдеу.

Инвестициялық құю құмды құюға қарағанда жақсы төзімділік береді, бірақ дизайнерлер шығындар мен өнімділікті теңестіру үшін әлі де шынайы үміттерді көрсетуі керек.

Төменде тән шыдам инвестициялық құйылған көбелек клапан дискілеріне арналған нұсқаулар, ISO негізінде 8062-3 (CT8) және салалық тәжірибе:

Белгі	Номиналды өлшем диапазоны	Шыдам	ЕСталдар
Жалпы диаметрі	Дейін 200 мм	± 0.10 мм	Клапан корпусымен концентритті қамтамасыз етеді; толық қолданбалар үшін өте маңызды
	200– 400 мм	± 0.15 мм
	> 400 мм	± 0.20 мм
Қабырғалы қалыңдығы	3-8 мм	± 10 % номиналды	Дизайнерлер кеуектіліктің қысқаруын болдырмау үшін 4–8 мм секцияларды ұстайды
Түтік саңылауының диаметрі	Дейін 50 мм	- 0 / + 0.05 мм	Білікке сырғытыңыз; дәлдіктегі жетектер үшін H7 дейін оймалауды қажет етуі мүмкін
	50– 100 мм	- 0 / + 0.10 мм
Болт шеңбері & Саңылаулар	PCD Ø дейін 300 мм	± 0.10 мм	Құбыр фланецтерінің стандарттарына сәйкес келеді (E.Г., Ansi, -Ден)
	PCD Ø > 300 мм	± 0.15 мм
Дөңгелектен тыс	Кез келген дөңгелек функция	≤ 0.05 % диаметрі	Тығыздағыштың қысылуының біркелкілігін қамтамасыз етеді
Тегіс (Отыратын бет)	Диск бетінде	≤ 0.05 мм	Клапанның жабылуы үшін өте маңызды; көбінесе соңғы өлшемге дейін негізделеді
Жиек профилінің радиустары	Филе / түймелер	± 0.5 мм	Дизайнерлер ағын мен кернеу концентрациясын теңестіру үшін 3–5 мм радиусты анықтайды

Практикалық салдар

1. Seal Engagement: Отырғыш беттеріндегі төзімділік және дөңгелек еместігі орауыш пен тығыздағыш сақинаның қысылуына тікелей әсер етеді, ағып кетудің тығыздығына әсер етеді.
2. Іске қосу туралау: Хаб-тесігінің дәлдігі дискінің концентрлік айналуын қамтамасыз етеді, мойынтіректерге және жетектерге эксцентрлік жүктемені азайту.
3. Модерлік жәрдемақы: Көптеген көбелек клапан дискілері құйылған күйдегі аяқтау рұқсаттарына сәйкес келеді, сыни тығыздағыш беттер жиі жеңіл тегістеледі (0.2– 0,5 мм қор) тегістік пен беттің әрлеуіне кепілдік береді.
4. Тексеру стратегиясы: Координаталық өлшеуіш машина (См) аудиттері 100 % дискілердің сәйкестігін растайды; статистикалық процесті бақылау (Зат) трендтерді CT8 шектен асқанға дейін белгілейді.

8. Осы Қосылған құны бар қызметтерді жеткізу

Инвестициялық дискіні өндіруден басқа, Осы енді нарыққа шығу уақытын тездететін қосылған құны бар қызметтер жиынтығын біріктіреді, ішкі жұмыс жүктемесін азайту:

Дәлдік техника

• CNC бұру & Араластыру: Жабдықтаушылар көбінесе дайын хаб тесіктері бар дискілерді жеткізеді, Кірме жолдар,
  және болт-тесік үлгілері H7/H8 рұқсаттарына дейін (± 0,02 мм), қайталама өңдеуді жою.
• Теңдестіру & Бұрғылау: G6.3 сынып шектеріне статикалық немесе динамикалық теңгерімдеу (< 2.5 мм/мм теңгерімсіздік) дискілер үшін ≥ 300 диаметрі мм, плюс қосымша тазарту немесе теңгерімді бұрғылау.

Термиялық өңдеу

• Шешім Ақша салу: Вакуумда немесе тұзды ваннада күйдіру 1 050-1 100 °C болды
  жылдам сөндіру арқылы дуплексті және аустениттік микроқұрылымдарды қалпына келтіреді, толық коррозияға төзімділігін қамтамасыз ету.
• Стрессті жеңілдету: 600–650 °C температурада 1–2 сағат бойы критикалық емес ұстамалар қалдық кернеулерді азайтады
  дейін өңдеуден немесе дәнекерлеуден 60%, соңғы құрастыруда бұрмалануды болдырмау.

Беттік емдеу

• Жылтырату & Сырып тастау: Соңғы Ra ≤ дейін аяқталады 0.4 Тығыздағыш беттердегі мкм ағып кетпейтін өнімділікті қамтамасыз етеді; типтік айналым: 1– 20–50 дискіден тұратын партияға 3 күн.
• Жабындар & Таллеттер: Эпоксий, Ptfe, немесе керамикалық жабындар агрессивті ортада химиялық төзімділікті арттырады; ±10 мкм-ге дейінгі қалыңдығын бақылау OEM техникалық талаптарына сәйкес келеді.

Арнайы қаптама & Логистика

• Қорғаныс қорапшасы: Коррозияға қарсы VCI кірістірулері бар ISO стандартына сай ағаш жәшіктер, соққыны бақылау сенсорлары, және ылғалдылық көрсеткіштері дискілерді тасымалдау кезінде қорғайды.
• Жылдам жеткізу: Жеделдетілген әуе тасымалы немесе «сүтпен жұмыс істейтін» шоғырландыру жеткізу уақытын қысқартады 2– 3 апта тапсырыстан есікке дейін, стандартты теңіз тасымалымен салыстырғанда 6-8 апта.

9. Тұжырымдар

Инвестициялық құю a бір қадам жоғары өнімді көбелек клапан дискілеріне жол, күрделі геометрияларды жеткізу, Қатаң төзімділіктер (± 0,1 мм), және жоғары беті әрлеу (Ra ≤ 1.6 мкм).

Сәйкес қорытпаларды таңдау арқылы (CF8M тот баспайтын материалдан бастап Inconel 625-ке дейін) және қатаң технологиялық бақылаулар мен тексерулерді қолдану арқылы,

өндірушілер механикалық мақсаттарға сәйкес келетін дискілерге қол жеткізеді (созылу ≥ 550 МПа; созылу ≥ 25 %), тамаша коррозияға төзімділігін көрсетеді,

және суды тазарту бойынша талап етілетін қызмет көрсету шарттарын сақтау, майлау & газ, және электр қуатын өндіру секторлары.