Napredne tehnike lijevanja za kritičnu geometriju ventila
Lijevanje ostaje poželjna metoda proizvodnje za komponente ventila zbog svoje sposobnosti stvaranja složenih unutarnjih šupljina i oblikovanih staza protoka koje je gotovo nemoguće postići samo strojnom obradom. Za primjene pod visokim tlakom, cjelovitost odljevka određuje sposobnost ventila da se odupre deformaciji i zamoru. Moderne ljevaonice koriste livenje u obliku kalupa za manje, visoko precizne komponente poput obloga i sjedala, dok se lijevanje u pijesku koristi za velika tijela i poklopce motora. Odabir tehnike lijevanja izravno utječe na strukturu zrna metala, koja zauzvrat diktira mehanička svojstva komponente pod toplinskim naprezanjem.
Postizanje "gotovo neto oblika" putem lijevanja smanjuje potrebu za opsežnom sekundarnom strojnom obradom, čime se čuva strukturni integritet materijala. Upotrebom 3D ispisanih pješčanih kalupa ili keramičkih školjki, proizvođači sada mogu postići strože tolerancije u "kritičnim zonama" ventila, kao što su brtvena kutija i površine prirubnice. Ova preciznost osigurava da konačni sklop zadrži čvrsto brtvljenje, čak i kada je izložen korozivnom okruženju tipičnom za postrojenja za preradu nafte, plina i kemikalija.
Odabir materijala i metalurška svojstva
Izvedba a Komponente ventila za lijevanje uvelike ovisi o odabranoj leguri. Različita okruženja zahtijevaju specifične metalurške profile kako bi se spriječio preuranjeni kvar. Dolje je usporedba uobičajenih materijala koji se koriste u lijevanju ventila:
| Grade materijala | Uobičajene aplikacije | Ključna korist |
| WCB ugljični čelik | Opća industrijska uporaba | Isplativ i duktilan |
| CF8M nehrđajući čelik | Kemijski i korozivni mediji | Visoka otpornost na koroziju |
| Hastelloy/Inconel | Ekstremna temperatura/pritisak | Otpornost na oksidaciju |
| Duplex čelik | Desalinizacija i more | Visoka čvrstoća razvlačenja |
Kontrola kvalitete i NDT protokoli za odljevke
Metode ispitivanja bez razaranja (NDT).
Budući da je lijevanje proces skrućivanja, mogu se pojaviti unutarnji nedostaci kao što su skupljanje, poroznost ili inkluzije. Strogi NDT protokoli neophodni su kako bi se osiguralo da tijelo ventila može izdržati nazivne tlakove bez curenja. Ovi testovi često su propisani međunarodnim standardima kao što je ASME B16.34.
- Radiografsko testiranje (RT): Koristi X-zrake za otkrivanje unutarnjih šupljina ili pukotina unutar lijevanog zida.
- Inspekcija magnetskih čestica (MPI): Identificira površinske i pripovršinske diskontinuitete u feromagnetskim materijalima.
- Ultrazvučno ispitivanje (UT): Visokofrekventni zvučni valovi mjere debljinu stijenke i otkrivaju duboko usađene nedostatke.
- Inspekcija prodora boje (DPI): jeftina metoda za otkrivanje površinskih pukotina ili poroznosti nevidljivih golim okom.
Optimiziranje dizajna zatvarača i uspona
Uspjeh komponente lijevanog ventila počinje dizajnom kalupa. Sustav zatvarača—mreža kanala koji isporučuju rastaljeni metal u šupljinu kalupa—mora biti dizajniran da minimizira turbulenciju. Turbulentno strujanje može unijeti zrak i nečistoće, što dovodi do "plinskih rupa" u gotovom tijelu ventila. Inženjeri koriste softver za simulaciju skrućivanja kako bi predvidjeli kako će se metal ohladiti, osiguravajući da se teški dijelovi ventila, poput prirubnica, napajaju s dovoljno rastaljenog materijala kako bi se spriječilo skupljanje.
Usponi djeluju kao spremnici rastaljenog metala koji "hrane" odljevak dok se skuplja tijekom hlađenja. U proizvodnji ventila, kritično je postavljanje uspona preko najdebljih dijelova. Ako je konstrukcija uzlaznog voda manjkava, ventil može proći vizualni pregled, ali ne proći test hidrostatskog tlaka zbog mikroskopskih unutarnjih puteva. Ispravno upravljanje toplinom tijekom faze hlađenja osigurava jednoliku strukturu zrna, što je od vitalnog značaja za dugoročnu zavarljivost i mogućnost popravka ventila na terenu.
Toplinska obrada nakon lijevanja
Ublažavanje naprezanja i žarenje otopinom
Nakon što se komponenta izvadi iz kalupa, često se podvrgava toplinskoj obradi kako bi se poboljšala njena svojstva. Za odljevke od nehrđajućeg čelika, žarenje u otopini koristi se za otapanje karbida natrag u metalnu matricu, što maksimalno povećava otpornost na koroziju. Za ugljični čelik, normalizacija ili kaljenje se koristi za postizanje željene ravnoteže između tvrdoće i žilavosti. O ovom koraku se ne može pregovarati za ventile namijenjene za temperature ispod nule (kriogena usluga) ili primjene pare s visokim ciklusom gdje je toplinski šok stalna prijetnja.
