1. Analyse structurale
(1) Cecivanne papillonElle présente une structure circulaire en forme de gâteau, la cavité intérieure est reliée et soutenue par 8 nervures de renfort, l'orifice supérieur de Φ620 communique avec la cavité intérieure, et le reste desoupapeLorsque le système est fermé, le noyau de sable est difficile à fixer et se déforme facilement. L'évacuation des gaz et le nettoyage de la cavité interne présentent tous deux de grandes difficultés, comme illustré sur la figure 1.
L'épaisseur des parois des pièces moulées varie considérablement, atteignant 380 mm au maximum et seulement 36 mm au minimum. Lors de la solidification, l'écart de température est important et le retrait irrégulier peut facilement engendrer des cavités et des porosités de retrait, provoquant des infiltrations d'eau lors de l'essai hydraulique.
2. Conception du processus :
(1) La surface de séparation est illustrée à la figure 1. Placez l'extrémité perforée sur la partie supérieure du boîtier, insérez un noyau de sable complet dans la cavité centrale et allongez la tête du noyau de manière appropriée afin de faciliter sa fixation et son déplacement lors du retournement du boîtier. Pour une stabilité optimale, la longueur de la tête du noyau en porte-à-faux au niveau des deux trous borgnes latéraux est supérieure à la longueur de ces trous, de sorte que le centre de gravité du noyau soit décalé latéralement par rapport à la tête du noyau, assurant ainsi sa fixation et sa stabilité.
Un système de coulée semi-fermé est adopté, avec les rapports ∑F intérieur : ∑F horizontal : ∑F droit = 1 : 1,5 : 1,3. Le canal de coulée est constitué d'un tube en céramique de diamètre intérieur Φ120 mm. Deux briques réfractaires de 200 × 100 × 40 mm sont placées au fond pour empêcher le contact direct avec le fer en fusion. Pour le moule en sable d'impact, un filtre en mousse céramique de 150 × 150 × 40 mm est installé au fond du canal d'alimentation. Douze tubes en céramique de diamètre intérieur Φ30 mm sont utilisés pour relier uniformément le canal d'alimentation interne au fond de la pièce moulée via le réservoir de récupération d'eau situé au fond du filtre, formant ainsi un système de coulée par le bas, comme illustré sur la figure 2.
(3) Prévoir 14 orifices d'aération de 20 mm dans la partie supérieure du moule, un orifice d'évacuation du noyau de sable de 200 mm au centre de la tête du noyau, et introduire de la fonte froide dans les zones épaisses et volumineuses afin d'assurer une solidification homogène de la pièce coulée. Le principe d'expansion par graphitisation est utilisé pour supprimer le canal d'alimentation et ainsi améliorer le rendement du procédé. Le caisson de sable mesure 3 600 × 3 600 × 1 000/600 mm et est soudé à l'aide d'une plaque d'acier de 25 mm d'épaisseur pour garantir une résistance et une rigidité suffisantes, comme illustré sur la figure 3.
3. Contrôle des processus
(1) Modélisation : Avant la modélisation, utilisez un échantillon standard Φ50×50mm pour tester la résistance à la compression du sable de résine ≥ 3,5MPa et serrez le fer froid et le canal d'alimentation pour vous assurer que le moule en sable a une résistance suffisante pour compenser l'expansion chimique du graphite produit lorsque le fer fondu se solidifie et empêcher le fer fondu d'impacter la partie canal d'alimentation pendant une longue période pour provoquer le lavage du sable.
Fabrication du noyau : Le noyau de sable est divisé en 8 parties égales par 8 nervures de renfort, reliées par la cavité centrale. Hormis la tête du noyau, il n'y a pas d'autres éléments de support ni d'évacuation des gaz. Si le noyau de sable n'est pas correctement fixé et évacué, des déplacements et des bulles d'air apparaîtront après la coulée. Compte tenu de la grande surface du noyau, il est divisé en huit parties. Ces dernières doivent présenter une résistance et une rigidité suffisantes pour éviter tout dommage après le démoulage et toute déformation lors de la coulée, et ainsi garantir une épaisseur de paroi uniforme pour la pièce moulée. C'est pourquoi nous avons spécialement conçu une armature de noyau, fixée à la tête du noyau par un fil de ventilation, afin d'évacuer les gaz et d'assurer la compacité du moule en sable lors de la fabrication du noyau. Voir figure 4.
(4) Boîte de fermeture : Compte tenu de la difficulté à nettoyer le sable dans la cavité interne du papillon, le noyau de sable est entièrement recouvert de deux couches de peinture. La première couche est appliquée au pinceau avec une peinture au zirconium à base d’alcool (degré Baumé 45-55), puis cuite. Après séchage, une seconde couche de peinture au magnésium à base d’alcool (degré Baumé 35-45) est appliquée afin d’empêcher l’adhérence du sable et le frittage, qui rendraient le nettoyage impossible. La partie supérieure du noyau est suspendue au tube en acier Φ200 de la structure principale du noyau à l’aide de trois vis M25, puis fixée et verrouillée à la boîte de sable du moule supérieur à l’aide de bouchons à vis. L’uniformité de l’épaisseur de paroi de chaque partie est vérifiée.
4. Procédé de fusion et de coulée
(1) Utiliser de la fonte Q14/16# de haute qualité à faible teneur en P, S et Ti de Benxi, et l'ajouter dans un rapport de 40 à 60 % ; les éléments traces tels que P, S, Ti, Cr, Pb, etc. sont strictement contrôlés dans les déchets d'acier, et aucune rouille ni huile n'est autorisée, le rapport d'ajout est de 25 à 40 % ; la charge retournée doit être nettoyée par grenaillage avant utilisation pour garantir la propreté de la charge.
(2) Contrôle des composants principaux après le four : C : 3,5-3,65 %, Si : 2,2 %-2,45 %, Mn : 0,25 %-0,35 %, P ≤ 0,05 %, S : ≤ 0,01 %, Mg (résiduel) : 0,035 % ~ 0,05 %, sous réserve d'assurer la sphéroïdisation, la limite inférieure de Mg (résiduel) doit être prise autant que possible.
(3) Traitement d'inoculation pour la sphéroïdisation : des sphéroïdisants à faible teneur en magnésium et en terres rares sont utilisés, avec un taux d'ajout de 1,0 % à 1,2 %. Le traitement de sphéroïdisation par la méthode de rinçage conventionnelle consiste à déposer une première couche de 0,15 % de sphéroïdisant sur le nodulisant au fond de l'emballage, ce qui achève la sphéroïdisation. Le laitier est ensuite traité par une seconde inoculation à 0,35 %, et une inoculation en flux continu à 0,15 % est effectuée lors de la coulée.
(5) Un procédé de coulée rapide à basse température est adopté, la température de coulée est de 1320°C~1340°C et le temps de coulée est de 70~80s. Le fer en fusion ne doit pas être interrompu pendant la coulée et le canal de coulée est toujours plein pour empêcher les gaz et les inclusions de pénétrer dans le moule par la cavité du canal d'alimentation.
5. Résultats des essais de moulage
(1) Testez la résistance à la traction du bloc d'essai coulé : 485 MPa, allongement : 15 %, dureté Brinell HB187.
(2) Le taux de sphéroïdisation est de 95 %, la taille du graphite est de grade 6 et la teneur en perlite est de 35 %. La structure métallographique est illustrée à la figure 5.
(3) Aucun défaut enregistrable n'a été trouvé lors de la détection secondaire des défauts UT et MT des pièces importantes.
(4) L'aspect est plat et lisse (voir Figure 6), sans défauts de moulage tels que des inclusions de sable, des inclusions de laitier, des défauts de moulage à froid, etc., l'épaisseur de la paroi est uniforme et les dimensions répondent aux exigences des dessins.
(6) Le test de pression hydraulique de 20 kg/cm² après traitement n'a révélé aucune fuite.
6. Conclusion
Compte tenu des caractéristiques structurelles de cette vanne papillon, les problèmes d'instabilité et de déformation du noyau de sable central, ainsi que la difficulté de son nettoyage, sont résolus par une conception optimisée du processus, la fabrication et la fixation du noyau, et l'utilisation de revêtements à base de zirconium. La disposition des orifices de ventilation évite la formation de porosités dans les pièces moulées. Le système de contrôle de la charge du four et le système de canaux de coulée, associés à un filtre en céramique expansée et à une technologie d'entrée en céramique, garantissent la pureté du fer en fusion. Après plusieurs traitements d'inoculation, la structure métallographique des pièces moulées et leurs performances globales répondent aux exigences des clients.
DepuisVanne d'étanchéité à l'eau Co., Ltd de Tianjin Tanggu. vanne papillon, vanne à guillotine, passoire en Y, clapet anti-retour à double plaque à plaquettesfabrication.
Date de publication : 29 avril 2023
