투자 캐스팅에 의한 나비 밸브 디스크

1. 소개

나비 밸브에서, 디스크는 기본 유량 제어 요소 역할을합니다, 압력 강하에 직접 영향을 미칩니다, 인봉 무결성, 그리고 작동 토크.

따라서, 디스크 설계 및 제조는 주변 장치보다 훨씬 더 많은 밸브 성능을 결정합니다..

투자 주조 복합체를 생산하는 선호하는 방법으로 등장했습니다, 엄격한 서비스 요구 사항을 충족하는 고정밀 디스크.

이 기사에서는, 우리는 디자인과 재료 선택에서 캐스팅에 이르기까지 모든 단계를 탐구합니다., 마무리 손질, 및 검증 - 전문가 제공 전문가, 데이터 중심의 통찰력 및 모범 사례를 강조합니다.

2. 투자 캐스트 개요

투자 주조, 분실된 왁스 주조라고도 알려져 있음, 복잡한 금속 구성 요소를 생성하기위한 시간 테스트 방법입니다.

프로세스는 왁스 패턴으로 시작합니다, 세라믹 쉘로 코팅되어 곰팡이를 형성합니다..

탈 웨축 및 고온 발사 후, 용융 금속이 구멍에 부어집니다, 그리고 마지막 부분은 샷 블라스팅 및 가공을 통해 완료됩니다..

모래 주조 또는 가공에 비해, 투자 캐스팅은 타이트한 공차로 Net Shape Geometry를 제공합니다 (± 0.1 mm) 표면은 Ra ≤만큼 매끄럽게 마무리됩니다 1.6 μm.

이 정밀도는 나비 밸브 디스크에 필수적입니다, 사소한 편차조차도 밀봉 무결성을 손상시킬 수 있습니다.

일반적인 디스크 치수 범위 50 mm 에 1,500 직경의 mm, 무게가 스패닝되어 있습니다 0.5 kg to 50 kg, 응용 프로그램에 따라.

3. 나비 밸브 디스크를위한 재료 선택

투자 캐스트에 대한 올바른 합금을 선택합니다 나비 밸브 디스크는 균형을 요구합니다 내식성, 기계적 강도, 온도 능력, 그리고 비용.

아래에, 우리는 4 개의 재료 가족 (이점이있는)을 탐색하고 사양을 안내하기위한 정량적 특성 목표를 강조합니다..

오스테나이트계 스테인레스강 (CF8 / CF8M / CF3 / CF3M)

왜 그들을 선택하십시오? 오스테 나이트 등급은 물에서 탁월한 일반 서비스 부식 저항을 제공합니다, 온화한 산, 그리고 증기까지 200 ℃.

얼굴 중심 입방 덕분에 (FCC) 구조, 그들은 강인성을 –50 ° C까지 유지합니다.

전환 노트:

클로라이드 또는 약산에 노출 된 밸브의 경우, CF8에서 CF8M으로 업그레이드 (316) 구덩이 저항에 해당하는 숫자를 두 배로 늘립니다 (목재) ~ 18 ~ ~ 25, 해수 또는 소금물의 서비스 수명을 현저하게 확장합니다.

듀플렉스 & 초 이중 스테인레스 강 (예를 들어, SAF 2205, 2507)

왜 그들을 선택하십시오? 이중 등급은 오스테 나이트와 페라이트 단계를 결합하여 더 높은 항복 강도를 제공합니다. (~ 800 MPa) 그리고 우수한 염화물-스트레스-균열-균열 (SCC) 저항.

데이터 통찰력:

본격적인 해수에서 (3.5 % NaCl), 2205 디스크는 최대 구덩이에 저항합니다 80 ℃, 대만 ~ 60 316L의 경우 ° C, 해저 밸브의 이동으로 만듭니다.

니켈-베이스 합금 (인코넬 625, 모넬 400)

왜 그들을 선택하십시오? 니켈 기반 슈퍼 합금은 위의 온도를 견딜 수 있습니다 550 ° C 및 산화에 저항합니다, 황화, 및 염소화 - 이에 대한 고온 그리고 Sour-gas 애플리케이션.

응용 프로그램 예:

가스 터빈 시스템의 스팀 분사 밸브는 투자 캐스트 인 코넬을 지정했습니다. 625 디스크,

누출이없는 작동 575 ° C 및 40 오버에 대한 바 18 달.

4. 나비 밸브 디스크 디자인 고려 사항

나비 밸브 디스크 디자인에는 유압 성능 간의 섬세한 균형이 필요합니다., 구조적 완전성, 및 주조성.

따라서, 엔지니어는 형상을 평가해야합니다, 압력 하중, 흐름 역학, 재료 분포,

및 게이팅 전략 - 수백만 주에 걸친 신뢰할 수있는 운영에 기여하는 각 요인.

디스크 프로파일: Cambered vs. 평평한

가장 먼저, 그만큼 디스크 프로파일 흐름 저항과 토크를 지시합니다.

에이 위로 휘게 하는 또는 양면에 위조 된 "허리"디스크 (허리) 디스크는 흐름 분리를 최대까지 감소시킵니다. 20% 평평한 디스크와 비교하여 대략 작동 토크를 낮추십시오. 25% 일반적으로 150 mm, PN16 밸브.

게다가, 캠버는 자체 중심의 유체 역학적 힘을 만듭니다, 이는 중간 스트로크 안정성을 향상시키고 물개 수명을 연장합니다.

거꾸로, 평평한 디스크 저압에서 인기를 유지하십시오 (≤ 10 술집) 간단한 온/오프 애플리케이션, 툴링 및 가공을 단순화 할 때.

벽 두께 & 구조적 강성

계속 움직입니다, 벽 두께 강성과 캐스트 품질을 모두 결정합니다.

투자 캐스트 디스크의 경우, 공칭 두께 4–8 mm 압력 등급을 지원합니다 40 술집 수축 다공성을 피하면서.

뿐만 아니라, 전이 필렛 반경 3–5 mm 허브 - 디스크 정션에서 스트레스 집중을 예방하고 균일 한 응고를 촉진합니다..

유한 요소 분석 (FEA) 그러한 섹션이 일상적으로 더 적은 수준을 확인합니다 0.2 mm a 16 막대 차이, 따라서 씰 무결성을 유지합니다.

압력 균형 & 보강

게다가, 디자이너는 종종 통합됩니다 압력 균형 구멍 또는 구호 그루브 더 큰 나비 밸브 디스크에서 (≥ 300 mm) 입구 및 출구 압력을 평등하게합니다.

순 불균형 힘을 최대로 줄임으로써 60%, 이 기능은 한 클래스별로 액추에이터 크기를 줄입니다.

게다가, 현지화 늑골 다운 스트림면에서, 일반적으로 4–6 갈비뼈 ~의 5 MM 두께 - 더 우수한 체중 증가없이 디스크를 강화시킵니다.

유체 역학 & 토크 감소

마찬가지로 중요합니다, 유체 역학적 윤곽 부드러운 흐름 전환을 보장하십시오.

전산유체역학 (CFD) 분석에 따르면 곡률 반경이있는 둥근 선행 가장자리가 0.1× 디스크 직경 지연 흐름 분리,

방전 계수 개선 (CD) ~ 0.65 ~ ~ 0.75 at 50% 열기.

결과적으로, 작동 토크가 떨어집니다 15–20%, 낮은 운영 에너지 비용으로 직접 변환됩니다.

게이팅, 라이저 배치 & 주조성

마지막으로, 게이팅 및 라이저 디자인 결함없는 캐스팅에 디스크 형상을 조정하십시오.

엔지니어는 메인 게이트를 디스크 허브에 놓습니다, 금속 풀이 단일 말초 라이저를 향한 방향성 응고를 촉진하는 곳.

이 레이아웃은 마지막 고형 지대에 공급을 보장합니다, 수축 결함 감소 0.5% 주물의.

탠덤, 쉘 두께 6 mm 제어 된 냉각 속도 (≤ 5 ° C/분) 열 충격과 미세 척도를 피하십시오.

5. 투자 주조 프로세스 세부 사항에 의한 나비 밸브 디스크

투자 캐스팅 - 종종 전화 잃어버린 왁스- 세라믹 곰팡이를 통해 정밀 왁스 패턴을 금속 나비 밸브 디스크로 변환합니다..

다양한 쉘 시스템 중, 실리카 -sol 바인더는 고도성의 산업 표준으로 부상했습니다, 치수 적으로 정확한 주물.

왁스 툴링 & 패턴 생산

• 고도로 사망: CNC 대형 다이 캐비티는 내부에 왁스 패턴을 생성합니다 ±0.05 % 공칭 치수.
• 패턴 조립: 엔지니어는 스프루 및 게이팅 시스템 (허브가 최초의 금속 흐름에 설계된)을 각 패턴에 부착합니다., 붓기 당 20-50 개의 디스크를 담은 왁스 나무에 조립.

세라믹 쉘 빌딩 (실리카 졸 코팅):

왁스 어셈블리는 a로 담그다 실리카 솔 슬러리 (콜로이드 실리카 및 미세 불응 성 입자의 콜로이드 용액) 치장 벽토로 코팅 (지르콘 또는 융합 실리카 모래).

이 과정은 8-12 회 반복됩니다, 각 층을 70–100 ° C로 건조시켜 5-7mm의 쉘 두께를 구축합니다..

실리카 졸 쉘은 물 유리 또는 에틸 실리케이트 시스템에 비해 우수한 열 안정성 및 표면 마감을 제공합니다..

탈 왁스 및 발사:

껍질은 제어 된 용광로에서 850–950 ° C로 가열되어 왁스를 녹입니다. (탈 왁스) 세라믹 껍질을 소결합니다.

이 단계는 잔류 탄화수소를 제거하고 용융 금속을 견딜 수 있도록 쉘을 강화합니다..

껍질의 굴절성이 주조되는 합금과 일치하도록하는 동시에 균열을 피하기 위해 발사 온도가 조심스럽게 보정됩니다. (예를 들어, 1,500스테인리스 강의 경우 –1,600 ° C).

금속 용융 & 쏟아지는 관행

• 도가니 & 노: 사용 진공 유도 용광로 (정력) 합금을 녹이기 위해 - 스테인리스, 듀플렉스, 또는 니켈 -베이스 - 정의 o ₂ < 50 ppm 및 h₂ < 5 깨끗한 주물을위한 PPM.
• 쏟아지는 온도: 유지하다 1 480–1 520 ℃ CF8/CF8M의 경우; 1 550–1 600 ℃ Inconel을 위해 625.
• 불활성 슈 로딩 & 압력: 곰팡이 위에 아르곤 또는 질소 슈로드를 사용하고 약간의 양압을 적용하십시오. (0.1–0.3 바) 금속을 얇은 부분으로 몰아 넣습니다, 가스 다공성 감소 < 0.2 %.

쉘 제거 및 마무리:

응고 후, 세라믹 쉘은 샷 블래스트를 통해 제거됩니다 (산화 알루미늄 그릿 사용) Net Net 모양 디스크를 드러냅니다.

최종 마무리에는 트리밍 게이트/라이저 및 표면 거칠기를 달성하기위한 연마가 포함됩니다. (라) ≤ 1.6 μm,

밸브의 흐름 난류를 최소화하는 데 중요합니다.

최종 열처리

• 용액 어닐링: 열 디스크를 가열합니다 1 050 ℃ (CF8/CF3M) 또는 1 100 ℃ (니켈 합금) ~을 위한 30 분,
  그런 다음 분리 된 위상을 녹이고 부식 저항을 최적화하는 물 정기.
• 스트레스 해소 (선택 과목): 에이 650 ℃, 1-시간 보유는 마무리 작업에서 잔류 응력을 완화 할 수 있습니다.

나비 밸브 디스크를위한 실리카 솔의 장점

• 표면 마감: 실리카 졸 껍질은 전통적인 방법보다 부드러운 표면을 생성합니다, 시재 후 가공의 필요성을 줄입니다.
  이것은 제약 또는 식수 시스템과 같은 고급 환경에서 작동하는 디스크에 필수적입니다..
• 치수 정밀도: 강성 쉘 구조는 단단한 공차를 유지합니다 (± 0.1 mm), 디스크 좌석 정렬에 중요한 동심성과 평탄도 보장.
• 열 안정성: 실리카 졸의 높은 굴절성 (최대 1,600 ° C) 쏟아지는 동안 쉘 왜곡을 방지합니다, 디스크에 복잡한 압력 밸런싱 기능을 보존합니다.
• 재료 호환성: 오스테 나이트 강을 주조하는 데 이상적입니다, 이중 합금, 및 니켈 기반 슈퍼 합금, 나비 밸브 응용 프로그램에서 일반적입니다.

6. 표면 무결성 & 부식 저항

캐스트 표면 마감 및 캐스트 후 연마

고도로 실리카 - 솔 쉘이 있더라도, 캐스트 디스크는 일반적으로 나옵니다 RA 2.5-3.5 µm.

하지만, 투자 캐스팅의 훌륭한 세라믹 곡물 제한 표면 피크를 아래로 제한 10 μm 높이. 밸브 산업 표준을 충족시키기 위해 종종 필요합니다 ra ≤ 1.6 μm- 제조업체가 적용됩니다:

• 진동 텀블링: 세라믹 미디어와 가벼운 연마제는 2-4 시간에 RA를 30-40% 감소시킵니다..
• 정밀 연마: 다이아몬드 페이스트를 사용한 CNC 유도 연마 (3 µm 그릿) Ra ≤ 달성 0.8 밀봉면에 µm, 누출이없는 성능 보장.

이 단계는 부식 구덩이를 시작하거나 엘라스토머 시트를 손상시킬 수있는 표면 마이크로 노치를 제거합니다..

산세 & 수파화주기

균일 한 수동 필름을 만들고 내재 된 내포물을 제거하려면, 나비 밸브 디스크가 겪습니다:

• 산세: a 10 % hno₃ – 2 % hf 솔루션 50 20-30 분 동안 ° C는 표면 산화물 및 스케일을 용해시킵니다.
• 헹구기 & 중립화: 탈 이온수와 중탄산 나트륨 목욕에서 후속 헹굼은 잔류 산을 중화시킵니다..
• 패시베이션: 두 번째 딥 20 % hno₃ ~에 60 ° C 30 Min은 a의 형성을 촉진한다 2–5 nm cr₂o₂ 영화,
  확인 ASTM A967 구연산염 테스트.

표면 분석 연구는 a를 보여줍니다 30 % 증가하다 가장 바깥 쪽의 CR 함량에서 50 nm,

수동 플림 파괴 잠재적 상승으로 번역 +50 MV 전위차 역학 시험에서.

대표 미디어의 부식 성능

환경	디스크 재료	부식율	테스트 표준
바닷물 (3.5% NaCl at 25 ℃)	CF8M / 316	0.05 mm/년	ASTM B117 소금 스프레이
염화 제 2 철 (피팅 테스트)	CF8M / 316	구덩이 없음 < 24 시간	ASTM G48 방법 a
10% 실온에서 h₂so₂	CF3M / 316엘	0.10 mm/년	ASTM G31 침지
과열 증기 @ 550 ℃	인코넬 625	0.02 mm/년	Ni- 합금 산화 테스트

고온 산화 및 스트레스 - 세상 균열

위의 응용 분야의 경우:

• 산화 저항: 인코넬 625 디스크 전시회 < 0.02 공기에서 MM/년 산화물 규모 성장 550 ℃.
• SCC 저항: 이중 캐스트 SAF 2205 디스크는 테스트 할 때 염화 SCC를 보여주지 않습니다 ASTM G36 ~에 80 ° C 및 1000 psi 720 시간, 316L보다 성능이 우수합니다 40 %.

7. 나비 밸브 디스크 캐스팅 공차

캐스트 디스크의 타이트한 치수 공차를 유지하면 적절한 적합성이, 신뢰할 수있는 밀봉, 최소한의 후 캐스트 가공.

투자 캐스팅은 모래 주조보다 더 미세한 관용을 제공합니다, 그러나 디자이너는 여전히 비용과 성능의 균형을 맞추기 위해 현실적인 기대를 지정해야합니다..

아래는 일반적입니다 용인 투자 캐스트 나비 밸브 디스크에 대한 지침, ISO를 기반으로합니다 8062-3 (CT8) 그리고 산업 관행:

특징	공칭 크기 범위	용인	메모
전체 직경	최대 200 mm	± 0.10 mm	밸브 본체와 동심성을 보장합니다; 풀 보어 응용 프로그램에 중요합니다
	200–400 mm	± 0.15 mm
	> 400 mm	± 0.20 mm
벽 두께	3–8 mm	± 10 % 공칭의	디자이너는 수축 다공성을 피하기 위해 4-8mm 섹션을 유지합니다
허브 보어 직경	최대 50 mm	- 0 / + 0.05 mm	샤프트에 미끄러짐; 정밀 액추에이터의 경우 H7에 리밍이 필요할 수 있습니다
	50–100 mm	- 0 / + 0.10 mm
볼트 원 & 구멍	pcd Ø까지 300 mm	± 0.10 mm	파이프 플랜지 표준과 일치합니다 (예를 들어, ANSI, 에서)
	PCD Ø > 300 mm	± 0.15 mm
외로움	모든 원형 특징	≤ 0.05 % 직경	씰 압축 균일 성을 보장합니다
평탄 (좌석 얼굴)	디스크 얼굴을 가로 질러	≤ 0.05 mm	밸브 차단에 중요합니다; 종종 최종 차원에서
에지 프로파일 반경	필렛 / 모따기	± 0.5 mm	설계자는 흐름과 응력 집중의 균형을 맞추기 위해 3-5 mm 반경을 지정합니다.

실질적인 의미

1. 봉인 참여: 좌석 얼굴에 대한 공차 및 라운드 외부는 포장 및 O- 링 압축에 직접 영향을 미칩니다., 누출 압박감에 영향을 미칩니다.
2. 작동 정렬: 허브 보어 정확도는 동심원 디스크 회전을 보장합니다, 베어링 및 액추에이터의 편심 하중 감소.
3. 가공 수당: 많은 나비 밸브 디스크는 마감 공차를 충족시켜주고 있습니다, 중요한 밀봉 표면은 종종 빛을 gat습니다 (0.2–0.5 mm 스톡) 평탄도 및 표면 마감을 보장합니다.
4. 검사 전략: 좌표 측정기 (CMM) 감사 100 % 디스크의 규정 준수를 확인합니다; 통계 프로세스 제어 (SPC) 깃발은 CT8 한계를 초과하기 전의 트렌드입니다.

8. 이것 부가가치 서비스 공급

투자 캐스트 디스크 자체의 생산을 넘어서, 이것 이제 시장 투 마켓을 가속화하는 부가가치 서비스 제품군, 사내 워크로드를 줄입니다:

정밀 가공

• CNC 터닝 & 갈기: 공급 업체는 종종 완성 된 허브 보어가있는 디스크를 제공합니다, 열쇠홈,
  및 H7/H8 공차로의 볼트 홀 패턴 (± 0.02 mm), 보조 가공 제거.
• 균형 & 교련: G6.3 등급 한도에 정적 또는 동적 밸런싱 (< 2.5 mm 당 µm 불균형) 디스크 ≥ 300 MM 직경, 또한 옵션 블리드 또는 밸런스 홀 드릴링.

열처리

• 해결책 가열 냉각: 진공 또는 소금 욕실 어닐링 1 050–1 100 ° C를 따랐습니다
  빠른 켄칭에 의해 이중 및 오스테 나이트 미세 구조를 복원함으로써, 완전한 부식 저항 보장.
• 스트레스 해소: 하위 약정은 1-2 시간 동안 600–650 ° C에서 잔류 응력을 줄입니다.
  가공 또는 용접에서 60%, 최종 어셈블리의 왜곡 방지.

표면 처리

• 세련 & 랩핑: 최종은 Ra ≤로 끝납니다 0.4 밀봉면의 µm는 누출이없는 성능을 보장합니다; 일반적인 처리 시간: 120-50 디스크의 배치 당 3 일.
• 코팅 & 안감: 에폭시, PTFE, 또는 세라믹 코팅은 공격적인 매체에 화학 저항을 추가합니다; ± 10 µm의 두께 제어는 OEM 사양을 충족합니다.

맞춤형 포장 & 기호 논리학

• 보호 크레이팅: 반응식 VCI 인서트가있는 ISO 호환 목재 상자, 충격 모니터링 센서, 습도 표시기는 운송 중 디스크를 보호합니다.
• 빠른 트랙 배송: 신속한 공기 운영 또는 "우유 실행"통합은 리드 타임을 삭감합니다 2–3 주 주문에서 문까지, 6-8 주 동안의 표준 해면과 비교할 때.

9. 결론

투자 캐스팅 제공 a 한 단계 고성능 나비 밸브 디스크로가는 경로, 복잡한 형상 전달, 엄격한 공차 (± 0.1 mm), 그리고 우수한 표면 마감 (ra ≤ 1.6 μm).

CF8M 스테인리스에서 Inconel 625에 이르기까지 적절한 합금을 선택하고 엄격한 프로세스 제어 및 검사를 적용함으로써,

제조업체는 기계적 목표를 충족시키는 디스크를 달성합니다 (인장 ≥ 550 MPa; 신장 ≥ 25 %), 뛰어난 부식 저항을 나타냅니다,

수처리 전반에 걸쳐 까다로운 서비스 조건을 유지합니다, 기름 & 가스, 및 발전 부문.