Befektetési öntőszivattyú test – Befektetési öntőöntöde

1. Bevezetés

A szivattyútestek szerkezeti és hidraulikus házak, amelyek a meghajtó energiáját folyadékmozgássá alakítják. Általában volutákat tartalmaznak, járókerék ülései, csapágyfőnökök, karimák és belső járatok.

A szivattyútesthez választott gyártási útvonal meghatározza az elérhető geometriát, kohászat, költség és átfutási idő.

A befektetési öntés kiemelkedik ott, ahol a geometria összetett (belső vezetőlapátok, vékony hálók, integrált főnökök), szűkek a tűréshatárok, és nagy integritású ötvözetek (rozsdamentes acélok, nikkel -ötvözetek, bronzok) szükségesek.

2. Mi az a befektetési öntőszivattyú test?

Definíció és alapvető funkciók

Egy befektetési casting szivattyú test az elveszett viaszból előállított szivattyúház (beruházás) öntési módszer.

Egy viasz (vagy polimer) a szivattyútest mintázata jön létre, tűzálló kerámiával bevonva héj építéséhez, a viaszt melegítéssel eltávolítjuk, és az olvadt fémet a kerámia formába öntjük.

A kiégetett héjat megszilárdulás után letörik, hogy felfedje a hálóhoz közel öntött szivattyútestet, amelyet ezt követően befejeznek és megvizsgálnak..

Tipikus specifikációk és méretek

• Résztömeg: A befektetési öntött szivattyútestek darabonként általában néhány száz grammtól több tíz kilogrammig terjednek; sok öntöde rutinszerűen önt szivattyútesteket ~0,5 kg-tól ~50-100 kg-ig az üzem kapacitásától függően.
• Falvastagság: tipikus névleges falak rozsdamentes vagy nikkelötvözetek számára: 3–12 mm; minimális vékony szakaszok lefelé 1–2 mm kiválasztott ötvözetekben és folyamatszabályozásban érhetők el.
• Méreti tolerancia (esett): Az általános befektetési tűrések általában beesnek ± 0,1–0,5 mm kis funkciókhoz; százalék alapú tolerancia ±0,25–0,5% a lineáris gyakorlati ökölszabály.
  A kritikus megmunkált jellemzőknél általában megmunkálási ráhagyás marad (0.2–2,0 mm az öntési pontosságtól függően).
• Felszíni befejezés (esett): tipikus Ra 1.6–3,2 μm (50–125 perc) szabványos kerámia héjakhoz; finom héjak és gondos öntés Ra ≈ 0.8-1,6 μm.
  A tömítőfelületek vagy a csapágycsapok sokkal finomabb Ra-ra vannak megmunkálva/lapolva (≤ 0.2 μm) igény szerint.

3. Tervezési megfontolások

A befektetési öntés összetett geometriát tesz lehetővé, de a jó tervezési gyakorlat maximalizálja a minőséget és minimalizálja a költségeket.

Hidraulikus teljesítménykövetelmények

• Áramlási járatok & tekercsek: a sima filé és a szabályozott konvergencia elkerüli a szétválást és a kavitációt.
  A belső filézési sugarak nagyvonalúak legyenek (≥ 1–2× falvastagság) a turbulencia csökkentésére.
• A járókerék üléseinek beállítása: a koncentrikusság és a merőlegesség kritikus fontosságú – tervezze meg a megmunkált furatokat és a nullapont jellemzőit.
• Engedélyek: a szivattyú hézagainak a járókerék túlnyúlásain és a tömítési felületeken utólagos megmunkálással karbantarthatónak kell lenniük.

Szerkezeti követelmények

• Feszültség & fáradtság: vegyük figyelembe a ciklikus terheléseket; végeselemes elemzés segítségével azonosítani a helyi feszültségkeltőket.
  Öntöttkohászat (szemcseméret, elkülönítés) befolyásolja a fáradtság élettartamát – úgy tervezzük, hogy elkerüljük a vékony, erősen stresszes főnökök megfelelő filézés nélkül.
• Rezgés: merev hálók és bordák segítik a természetes frekvenciák emelését; a befektetési öntvény lehetővé teszi a bordák testbe való integrálását.

Korrózió & viselet

• Anyagválasztás: válasszon ötvözetet a folyadékkémia alapján (pH, kloridok, eróziós részecskék, hőmérséklet).
  Tengervízhez, duplexre vagy réz-nikkelre lehet szükség; savaknak, Hastelloy vagy megfelelő nikkelötvözetek.
• Erózióállóság: sima belső felületek és védőbevonatok (keményfedez, hőtermelő) olyan lehetőségek, ahol szemcsés zagy van jelen.

Dimenziós toleranciák & felszíni befejezés

• Kritikus jellemzők: jelölje ki, hogy mely felületek/furatok legyenek megmunkálva, és adja meg a megmunkálási ráhagyásokat (PÉLDÁUL., 0.5–1,5 mm homokosabb héjakhoz, 0.2–0,6 mm precíziós héjakhoz).
• Tömítő felületek: adja meg az Ra-t és a laposságot; gyakran Ra ≤-re lapolva/polírozva 0.2 μm és belüli síkság 0.01–0,05 mm nyomásosztálytól függően.

4. Anyagok befektetési öntés szivattyútestekhez

Az anyagválasztás kritikus tényező a beruházási öntött szivattyútestek tervezése és gyártása során, mivel közvetlenül befolyásolja a mechanikai teljesítményt, korrózióállóság, gyártás, és a szolgálati élet.

5. Befektetési öntési eljárás szivattyútestekhez

Befektetési öntés, más néven is ismert elveszett viaszöntés, bonyolult geometriájú szivattyútestek gyártását teszi lehetővé, vékony falak, és nagy dimenziós pontosság.

A folyamat több kritikus lépésből áll:

6. Utóvállalkozási műveletek

Miután a szivattyútestet eltávolították a kerámia héjból, Számos utólagos öntési műveletet hajtanak végre annak biztosítására, hogy az alkatrész megfeleljen a működőképességnek, dimenziós, és a felületi minőségi követelmények.

Ezek a műveletek kritikusak a nagy teljesítményű vegyipari alkalmazásokhoz, tengeri, és ipari ágazatok.

Hőkezelés

Hőkezelés maradék feszültségek enyhítésére alkalmazzák, Javítsa a rugalmasságot, és optimalizálja a mechanikai tulajdonságokat:

• Stressz -enyhítés lágyítás: A rozsdamentes acélok 550–650 °C-ra való melegítése csökkenti az öntésből származó maradék feszültséget és megakadályozza a megmunkálás közbeni deformációt.
• Oldat -lágyítás: Alkalmazható rozsdamentes acélokhoz és nikkelötvözetekhez a mikrostruktúra homogenizálására és a nem kívánt csapadék feloldására, biztosítva a korrózióállóságot és az állandó keménységet.
• Öregedés vagy csapadék keményedés (bizonyos ötvözetek esetében): Növeli a szilárdságot és a kopásállóságot a nagy teljesítményű anyagokban.

Megmunkálás

Kritikus méretek, például karimák, fúrások, illeszkedő felületek, és a menetes csatlakozók megmunkálása a szűk tűrések teljesítése érdekében történik.

A tipikus megmunkálási műveletek közé tartozik az esztergálás, őrlés, fúrás, és unalmas. A megmunkálás biztosítja:

• ±0,05–0,1 mm-es mérettűrések a pontos összeszerelés érdekében.
• Sima tömítőfelületek a szivárgások megelőzésére nagynyomású alkalmazásoknál.

Felületi kikészítés

Felszíni befejezés fokozza a korrózióállóságot, kopásállóság, és az esztétika:

• Polírozás: Javítja a felületek és a belső csatornák tömítésének simaságát.
• Robbantás: Eltávolítja a visszamaradt kerámiarészecskéket, és egységes felületet hoz létre a bevonáshoz vagy festéshez.
• Bevonatok: Választható vegyi vagy galvanizált bevonatok (PÉLDÁUL., nikkel, PTFE) javítja a korrózióállóságot és csökkenti a súrlódást.

Romboló tesztelés (NDT)

Hibák, például porozitás kimutatására, repedések, vagy zárványok, NDT-t végeznek:

• Röntgenográfia (Röntgen): A belső üregeket és zárványokat azonosítja.
• Ultrahangos tesztelés (UT): Érzékeli a felszín alatti hibákat vastag részeken.
• Festék behatoló tesztelés (PT): Felfedi a felületi repedéseket és porozitást.

Tisztítás és ellenőrzés

Végül, A szivattyútesteket megtisztítják, hogy eltávolítsák a visszamaradt megmunkálási olajokat, Törmelék, vagy sók. A méret- és szemrevételezéssel ellenőrzik az előírásoknak való megfelelést az összeszerelés vagy szállítás előtt.

7. Minőségbiztosítás és tesztelés

Minőségbiztosítás (QA) kritikus fontosságú annak biztosításában, hogy az öntőszivattyú testei megfeleljenek a tervezési előírásoknak, teljesítmény szabványok, és az ipari követelmények.

A szisztematikus minőségbiztosítási megközelítés egyesíti a méretellenőrzéseket, mechanikai tesztelés, és roncsolásmentes értékelés a hibák észlelésére és a funkcionális integritás megerősítésére.

Dimenziós ellenőrzés

A méretellenőrzés biztosítja, hogy a szivattyútest megfeleljen a tervezési rajzoknak és a tűréseknek:

• Koordinálja a mérőgépeket (CMM): Komplex geometriák mérése, fúrások, karimák, és rögzítési felületek ±0,01–0,05 mm pontossággal.
• Mérőeszközök: Menetmérők, dugós mérőeszközök, és a magasságmérők gyorsan ellenőrzik a kritikus jellemzőket a gyártás során.
• Felületi érdesség mérése: Megerősíti a felületek és a belső csatornák tömítési követelményeit (PÉLDÁUL., Ra ≤0,8 μm hidraulikus alkatrészeknél).

Mechanikai tulajdonságok ellenőrzése

A mechanikai vizsgálat igazolja, hogy az anyag megfelel-e a szükséges szilárdságnak, hajlékonyság, és keménység:

• Szakítóvizsgálat: A folyáshatárt méri, végső szakítószilárdság, és megnyúlás, annak biztosítása, hogy az anyag ellenálljon az üzemi terheléseknek.
• Keménységi tesztelés: A Rockwell vagy Vickers tesztek megerősítik, hogy a hőkezelés és az anyagfeldolgozás elérte a kívánt keménységet.
• Ütésvizsgálat (Ha szükséges): Ingadozó terhelésnek vagy ütésnek kitett alkalmazások szívósságát értékeli.

Romboló tesztelés (NDT)

Az NDT technikák az alkatrész károsodása nélkül észlelik a rejtett hibákat:

• Röntgenográfia (Röntgen/CT szkennelés): A belső porozitást azonosítja, zárvány, és üregek, különösen vastag részeken.
• Ultrahangos tesztelés (UT): Érzékeli a belső repedéseket, üregek, vagy leválása sűrű anyagokban, például rozsdamentes acélban és nikkelötvözetekben.
• Festék behatoló tesztelés (PT): Felfedi a felületi repedéseket, lyukak, vagy szabad szemmel nem látható finom porozitás.
• Mágneses részecske tesztelés (MT): Alkalmazható ferromágneses ötvözetekhez a felületi és felületközeli folytonossági zavarok észlelésére.

Gyakori öntési hibák és enyhítési stratégiák

• Porozitás: A megfelelő kapuzás révén minimalizálható, szellőztetés, és szabályozott megszilárdulási sebességek.
• Zsugorodási üregek: A felszállóvezeték tervezésével és a hőkezeléssel foglalkozik.
• Hideg bezárások és téves bezárások: Elkerülhető az optimális öntési hőmérséklet és a sima áramlás fenntartása összetett geometriákban.
• Felületi zárványok: Nagy tisztaságú ötvözetek és megfelelő gáztalanítási technikák segítségével szabályozzák.

8. A szivattyútestekhez való befektetési öntés előnyei

• Komplex geometria: belső részek, vékony falak és integrált kiemelkedések minimális másodlagos összeszereléssel.
• Hálózatháló alak: csökkenti az anyageltávolítást vs. durva megmunkálás rúdból vagy tuskóból – gyakran 30–70%-kal kevesebb megmunkálás összetett alkatrészekhez.
• Nagy dimenziós pontosság & felszíni befejezés: kevesebb másodlagos kikészítés számos funkciónál a homoköntéshez képest.
• Az ötvözet rugalmassága: öntött sok rozsdamentes és nikkelötvözetet jó kohászati ​​integritással.
• Kis és közepes gyártási rugalmasság: A viaszmintázatok szerszámozása viszonylag olcsó, vs. nagy szerszámozás, gazdaságos futtatásokat tesz lehetővé a prototípusoktól a több ezer alkatrészig.

9. Korlátozások és kihívások

• Nagyon nagy alkatrészek költsége: bizonyos méretek felett (gyakran >100 kg) a beruházási öntés gazdaságtalanná válik a homoköntéshez vagy a gyártáshoz/hegesztéshez képest.
• Átfutási idő: minta szerszámozás, a héjépítés és az égetés megnöveli az átfutási időt – a prototípus idővonalait általában hetekben mérik.
• Porozitási kockázat vastag szakaszokon: vastag kiemelkedések vagy nagy keresztmetszetek gondos kapuzást igényelnek, hidegrázás vagy szegmentálás a zsugorodás elkerülése érdekében.
• A felületkezelés és a tűrés a héjrendszertől függ: az ultrafinom felületek vagy a rendkívül szűk öntési tűrés eléréséhez prémium kerámiarendszerekre és folyamatszabályozásra van szükség.

10. Ipari alkalmazások

Befektetési öntőszivattyútesteket az iparágak széles skáláján alkalmaznak, köszönhetően komplex geometriai képességek, anyagi sokoldalúság, és nagy dimenziós pontosság.

Az eljárás lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy optimalizált hidraulikus járatokat tervezzenek, vékony falak, és integrált rögzítési funkciók, amelyek javítják a szivattyú hatékonyságát és hosszú élettartamát.

Vegyipari szivattyúk

• Környezet: Maró hatású folyadékok, például savak, marószerek, és oldószerek.
• Felhasznált anyagok: Rozsdamentes acélok (316L, duplex) és nikkelötvözetek (Hastelloy, Kuncol).
• Indoklás: A befektetési casting bonyolult belső csatornákat tesz lehetővé, a turbulencia minimalizálása és az egyenletes áramlás biztosítása, kritikus a kémiai folyamatok megbízhatósága szempontjából.

Víz- és szennyvízszivattyúk

• Környezet: Nagy térfogatú szivattyúzás, koptató lebegő szilárd anyagok, és változó pH-értékek.
• Felhasznált anyagok: Bronz, duplex rozsdamentes acél, és korrózióálló öntöttvasak.
• Indoklás: Vékony falú, a sima belső átjárók csökkentik az eltömődést és az energiaveszteséget, a települési és ipari vízrendszerek hatékonyságának javítása.

Tengeri és tengeri szivattyúk

• Környezet: Sósvíz expozíció, nagynyomású működés, és ciklikus mechanikai igénybevétel.
• Felhasznált anyagok: Rézötvözetek (haditengerészeti réz, bronz), duplex rozsdamentes acélok.
• Indoklás: A korrózióval és a biológiai szennyeződéssel szembeni ellenállás kritikus fontosságú; befektetési öntés lehetővé teszi a zökkenőmentes, összetett geometriák a karbantartás csökkentése és az élettartam növelése érdekében.

Olaj & Gáz- és áramtermelő szivattyúk

• Környezet: Magas hőmérsékletű, nagynyomású folyadékok, és szénhidrogén alapú közeg.
• Felhasznált anyagok: Magas nikkeltartalmú ötvözetek (Kuncol, Hastelloy), rozsdamentes acél, és kobalt alapú ötvözetek.
• Indoklás: A befektetési öntés támogatja a nagy szilárdságú anyagokat és a kritikus alkalmazásokhoz, például a turbinák kenéséhez szükséges pontos tűréseket, vegyi injekció, és tengeri fúrás.

Speciális és egyedi szivattyúk

• Környezet: Laboratórium, gyógyszerészeti, vagy élelmiszer-feldolgozási alkalmazásokhoz, amelyek higiénikus és precíziós teljesítményt igényelnek.
• Felhasznált anyagok: Rozsdamentes acél (304, 316L), titán, vagy nikkel -ötvözetek.
• Indoklás: Sima felületek, szűk tűrések, és a befektetett öntéssel elért összetett geometriák minimális szennyeződési kockázatot és a szabályozási szabványoknak való megfelelést biztosítják.

11. Összehasonlító elemzés

12. Következtetés

Befektetési öntvényszivattyútest a tervezési szabadságot a kohászati ​​integritással ötvözi, kiváló választást jelentenek számos folyadékkezelési alkalmazáshoz – különösen bonyolult belső geometria esetén, egzotikus ötvözetek vagy szűk tűrések szükségesek.

A siker az öntés korai tervezésétől függ, tájékozott anyagválasztás, gondos folyamatirányítás (öntés, bombázás, hőkezelés), és robusztus QA/NDT programok.

Kritikus szivattyúrendszerekhez – tengeri, vegyi vagy villamosenergia-termelés – a befektetési öntés megbízhatóságot biztosíthat, gazdaságos alkatrészek, ha megfelelően vannak meghatározva és végrehajtva.

 

GYIK

Mekkora maximális méretű szivattyútestet lehet befektetni?

A tipikus bolti gyakorlat alkatrészenként ~50-100 kg-ig terjed, de a gyakorlati maximum az öntödei képességektől és a gazdaságosságtól függ.

Nagyon nagy szivattyútesteket gyakrabban állítanak elő homoköntéssel vagy gyártással/hegesztéssel.

Mekkora megmunkálási ráhagyást tervezzek befektetett öntvénybe?

Megenged 0.2–2,0 mm a kritikusságtól és a héj pontosságától függően. Csak ott adjon meg szigorúbb ráhagyást, ahol az öntöde garantálja a precíziós héjakat.

Melyik anyag a legjobb a tengervízszivattyú testéhez?

A duplex rozsdamentes acélok és a kiválasztott réz-nikkel ötvözetek gyakori választások a kiváló klorid-pontosodási ellenállás és a biológiai szennyeződés miatt; a végső választás a hőmérséklettől függ, sebesség és eróziós viszonyok.

Mi a tipikus átfutási idő egy befektetési öntött szivattyútestnél??

A kis gyártási sorozatok általában eltartanak 4–8 hét a típusjóváhagyástól a kész alkatrészekig; az egyedi prototípusok gyorsabbak lehetnek 3D-nyomtatott mintákkal, de még mindig szükség van a héjégetésre és az olvasztásra.

Hogyan határozhatom meg a porozitás elfogadási kritériumait??

Használja az ipari NDT szabványokat (röntgenográfia, CT, UT) és meghatározza az elfogadási szinteket térfogatszázalékos porozitásban vagy referencia képeken keresztül.

A kritikus nyomástartó szivattyútestek gyakran porozitást igényelnek <0.5% volumen és radiográfiai átvétel alapján vevői szabvány szerint.