Аннотация: В данной статье систематически анализируются причины, общие процессы и места возникновения дефектов песчаных раковин в процессе литья в песчаные формы корпусов многоступенчатых насосов типа ВВ3 в литых стальных деталях, а также предлагаются целевые решения. В результате обзора литературы и анализа случаев было установлено, что дефекты песчаных раковин в основном возникают из-за недостаточной прочности формовочной смеси, конструктивных недостатков литниковой системы и неправильной эксплуатации и склонны возникать в процессах формования, установки стержней, закрытия и заливки. К конкретным местам относятся литники, стояки, толстые части отливок и внутренние полости. Оптимизируя долю формовочной смеси, улучшая конструкцию литниковой системы и усиливая контроль процесса, можно эффективно снизить частоту возникновения песчаных раковин и повысить качество отливок.
Глава 1 Введение
С развитием промышленных технологий многоступенчатые насосы из нержавеющей стали находят всё более широкое применение в таких областях, как химическое машиностроение, энергетика и водопользование. Корпус многоступенчатого насоса типа ВВ3 из литой стали является основным компонентом, его качество напрямую влияет на производительность и срок службы насоса. Однако при литье в песчаные формы песчаные раковины являются одним из распространённых дефектов литья, серьёзно влияющих на прочность и внешний вид отливок. Целью данной статьи является углублённый анализ причин, распространённых процессов и мест возникновения песчаных раковин, а также предложение эффективных решений для литейных предприятий.
Глава 2. Анализ корреляции между структурными характеристиками отливок и дефектами в виде песчаных раковин
2.1 Конструктивные характеристики литого стального корпуса насоса ВВ3
Корпус насоса ВВ3 имеет аксиально-разъёмную конструкцию, состоящую из корпуса насоса, крышки насоса и пары трения покоя, образующих единую конструкцию с двойной спиралью. Его типичные особенности включают:
1. Рабочие колеса расположены симметрично друг к другу, чтобы достичь
самобалансировка осевой силы;
2. Конструкция проточного канала с двойной спиралью снижает воздействие радиальной силы на корпус насоса;
3 Корпус/крышка насоса имеют горизонтальный разъем для удобства разборки, сборки и обслуживания;
4. Рабочее колесо первой ступени имеет конструкцию двойного всасывания для повышения стойкости к кавитации.
Эти конструктивные особенности, повышая производительность корпуса насоса, одновременно предъявляют повышенные требования к процессу литья. Например, сложная криволинейная поверхность двухспирального проточного канала может привести к неравномерному заполнению расплавленным металлом, увеличивая риск образования песчаных раковин.
2.2 Влияние насосных конструкций с разъемным корпусом из нержавеющей стали на образование песчаных ям
Структура проточного канала насоса из нержавеющей стали с раздельным корпусом напрямую влияет на характеристики потока расплавленного металла. Исследования показывают, что при резком изменении поперечного сечения проточного канала или значительном изменении толщины стенок вероятно возникновение турбулентности и уноса, что приводит к осыпанию формовочной смеси и образованию песчаных раковин. Например, в диффузионной секции улитки многоступенчатого насоса, если градиент толщины стенок не контролируется должным образом, локальные различия в скорости охлаждения могут привести к возникновению термических напряжений, что приведет к растрескиванию формы.
Глава 3 Анализ причин возникновения дефектов песчаных скважин
Дефекты в виде песчинок представляют собой раковины, образованные песчинками, внедрившимися в поверхность или внутрь отливки. Причины их возникновения сложны и разнообразны и в основном связаны со следующими факторами:
3.1 Недостаточная прочность формовочной смеси
Недостаточная прочность формовочной смеси или песчаного стержня является одной из основных причин образования раковин. В процессе заливки высокая температура расплавленного металла и его абразивное воздействие могут привести к выпадению формы или стержня, что приводит к образованию раковин. При недостаточной огнеупорности формовочной смеси под воздействием высокотемпературного расплавленного металла поверхность формовочной смеси размягчается и отслаивается, что еще больше усиливает образование раковин.
3.2 Система литников плохо спроектирована
Нерациональная конструкция литниковой системы, например, неправильное положение литника или слишком высокая скорость заливки, может привести к чрезмерному размыву формы расплавленным металлом, что может привести к растрескиванию формы, высыпанию формовочной смеси и образованию песчаных раковин. Кроме того, слишком короткое или слишком длительное время заливки также может способствовать образованию песчаных раковин. Время заливки следует выбирать с учетом размера, структуры и веса отливки.
3.3 Неправильная эксплуатация
Неправильное выполнение таких процессов, как формовка, установка стержней, закрытие и заливка, также является важной причиной образования песчаных раковин. Например, песок, находящийся в полости формы перед закрытием коробки, не продувается, песчаный стержень повреждается и не ремонтируется, а также посторонние предметы попадают в полость формы во время заливки, что может привести к образованию песчаных раковин.
Глава 4. Процессы и места, подверженные дефектам в виде песчаных раковин
К общим процессам и местам возникновения дефектов в виде раковин в процессе литья в песчаные формы относятся в основном следующие аспекты:
4.1 Процесс формования
В процессе формования неравномерное уплотнение формы, неудалённый острый песок и недостаточная прочность поверхности полости могут привести к образованию песчаных раковин. Такие проблемы, как ненадлежащее восстановление формы, недостаточное уплотнение углов отливки и большой промежуток между отливками, также могут привести к выпадению песка во время заливки, что приводит к образованию песчаных раковин.
4.2 Процедуры установки стержней и закрытия формы
В процессе установки и закрытия стержня повреждение песчаного стержня, недостаточная очистка отслоившегося песка и осыпание песчинок из-за столкновений при закрытии стержня могут привести к образованию песчаных раковин. Кроме того, частыми причинами образования песчаных раковин являются неочищенные заусенцы на поверхности разъема песчаного стержня и попадание песка в полость при закрытии стержня.
4.3 Процесс заливки
В процессе заливки слишком высокая скорость заливки, нецелесообразная конструкция затвора
Вымывание песка и попадание посторонних предметов в полость бетона во время заливки могут привести к образованию песчаных раковин. Кроме того, чрезмерно высокая или низкая температура заливки также может способствовать образованию песчаных раковин.
4.4 Места, подверженные образованию песчаных ям
Чаще всего дефекты в виде песчаных раковин возникают в отливках в литниках, приливах, толстых и крупных деталях отливки, а также во внутренних полостях. Эти места подвержены выпадению из формы или внедрению песчинок в отливку из-за сильного трения расплавленного металла или медленного рассеивания тепла.
Глава 5. Решения для устранения дефектов в виде песчаных ям
Учитывая причины и общие процессы возникновения дефектов в виде песчаных скважин, в данной статье предлагаются следующие решения:
5.1 Оптимизация соотношения формовочной смеси
Повышение прочности и огнеупорности формовочной смеси является ключом к решению проблемы образования раковин. Регулируя соотношение формовочной смеси и увеличивая содержание связующих и добавок, можно повысить прочность на сжатие во влажном состоянии и огнеупорность формовочной смеси, а также снизить образование раковин и осыпание форм.
5.2 Улучшение конструкции литниковой системы
Рациональная конструкция литниковой системы, включая положение литника, его размер и скорость заливки, позволяет эффективно снизить воздействие расплавленного металла на форму и снизить частоту образования раковин. Кроме того, важным фактором снижения образования раковин является адаптация времени заливки к размеру, структуре и массе отливки.
5.3 Усиление контроля процессов
Усиление контроля процесса формования, установки стержней, закрытия и заливки для обеспечения надлежащего выполнения, тщательной очистки и предотвращения столкновений может эффективно снизить образование песчаных раковин. Например, тщательно продуйте полость перед закрытием бокса, не оставляя слепых зон; проверьте чистоту литниковой чаши и литника перед заливкой; не допускайте попадания посторонних предметов в полость во время заливки и т. д.
5.4 Используйте фильтр литья
Использование литейного фильтра в литниковой системе позволяет эффективно удалять включения из расплавленного металла и полностью исключить дефекты в виде песочных раковин. Выбор литейных фильтров должен основываться на типе расплавленного металла и условиях разливки.
Глава 6. Выводы
Дефект песчаных раковин – один из распространённых дефектов литья в песчаные формы при литье стальных деталей корпуса многоступенчатого насоса типа ВВ3. Причины его возникновения сложны и разнообразны, а наиболее вероятные процессы и места их возникновения очевидны. Оптимизация соотношения формовочной смеси, улучшение конструкции литниковой системы, усиление контроля процесса и другие меры позволяют эффективно снизить частоту возникновения дефектов песчаных раковин и повысить качество отливок. В будущем, благодаря постоянному развитию технологий литья, профилактика и контроль дефектов песчаных раковин станут более совершенными и интеллектуальными, что обеспечит надёжную гарантию устойчивого развития литейных предприятий.