Badan Pompa Pengecoran Investasi – Pengecoran Investasi Pengecoran

1. Perkenalan

Badan pompa adalah rumah struktural dan hidrolik yang mengubah energi penggerak menjadi gerakan fluida. Mereka biasanya mengandung volute, kursi impeler, bantalan bos, flensa dan saluran internal.

Rute produksi yang dipilih untuk badan pompa menetapkan geometri yang dapat dicapai, metalurgi, biaya dan waktu tunggu.

Pengecoran investasi menonjol jika geometrinya rumit (baling-baling pemandu internal, jaring tipis, bos terintegrasi), toleransinya ketat, dan paduan berintegritas tinggi (Baja tahan karat, Paduan Nikel, perunggu) diperlukan.

2. Apa Itu Badan Pompa Pengecoran Investasi?

Definisi dan fungsionalitas inti

Sebuah casting investasi badan pompa adalah rumah pompa yang dihasilkan oleh lilin yang hilang (investasi) metode casting.

Sebuah lilin (atau polimer) pola badan pompa dibuat, dilapisi keramik tahan api untuk membuat cangkang, lilin dihilangkan dengan pemanasan, dan logam cair dituangkan ke dalam cetakan keramik.

Cangkang yang ditembakkan dipecah setelah pemadatan untuk memperlihatkan badan pompa cor yang hampir bersih yang kemudian diselesaikan dan diperiksa.

Spesifikasi dan dimensi khas

• Sebagian massa: investasi badan pompa cor biasanya berkisar dari beberapa ratus gram hingga puluhan kilogram per buah; banyak pabrik pengecoran yang secara rutin membuang badan pompa mulai dari ~0,5 kg hingga ~50–100 kg tergantung pada kemampuan pabrik.
• Ketebalan dinding: dinding nominal khas untuk paduan tahan karat atau nikel: 3–12 mm; bagian tipis minimum hingga 1–2 mm dapat dicapai dalam paduan tertentu dan kontrol proses.
• Toleransi dimensi (as-cast): toleransi investasi umum biasanya jatuh ± 0,1-0,5 mm untuk fitur kecil; toleransi berbasis persen ±0,25–0,5% linier adalah aturan praktis.
  Fitur-fitur pemesinan yang penting biasanya dibiarkan dengan tunjangan pemesinan (0.2–2,0 mm tergantung pada akurasi pengecoran).
• Permukaan akhir (as-cast): tipikal Ra 1.6–3.2 μm (50–125 mnt) untuk cangkang keramik standar; cangkang halus dan penuangan yang hati-hati dapat menghasilkan Ra ≈ 0.8–1,6 mikron.
  Permukaan penyegel atau jurnal bantalan dikerjakan/dilapisi hingga Ra yang jauh lebih halus (≤ 0.2 μm) sesuai kebutuhan.

3. Pertimbangan desain

Pengecoran investasi memungkinkan geometri yang kompleks, namun praktik desain yang baik akan memaksimalkan kualitas dan meminimalkan biaya.

Persyaratan kinerja hidrolik

• Jalur aliran & gulungan: fillet halus dan konvergensi terkontrol menghindari pemisahan dan kavitasi.
  Jari-jari fillet bagian dalam harus besar (≥ 1–2× ketebalan dinding) untuk mengurangi turbulensi.
• Penyelarasan kursi impeler: konsentrisitas dan tegak lurus sangat penting — rencanakan lubang mesin dan fitur datum.
• Izin: jarak bebas pompa pada impeler yang menggantung dan permukaan seal harus dapat dipertahankan dengan pemesinan pasca cetak.

Persyaratan struktural

• Menekankan & kelelahan: pertimbangkan beban siklik; menggunakan analisis elemen hingga untuk mengidentifikasi pemicu stres lokal.
  Metalurgi cor (Ukuran biji -bijian, pemisahan) mempengaruhi umur kelelahan—desain untuk menghindari ketipisan, bos yang sangat stres tanpa filleting yang tepat.
• Getaran: jaring dan tulang rusuk yang kaku membantu meningkatkan frekuensi alami; pengecoran investasi memungkinkan tulang rusuk diintegrasikan ke dalam tubuh.

Korosi & memakai

• Pemilihan materi: pilih paduan berdasarkan kimia fluida (ph, klorida, partikel erosif, suhu).
  Untuk air laut, duplex atau cupronickel mungkin diperlukan; untuk asam, Hastelloy atau paduan nikel yang sesuai.
• Ketahanan terhadap erosi: permukaan bagian dalam yang halus dan lapisan korban (Hardfacing, semprotan termal) adalah pilihan dimana terdapat bubur partikulat.

Toleransi dimensi & permukaan akhir

• Fitur kritis: tentukan permukaan/lubang mana yang telah selesai dikerjakan dan tentukan tunjangan pemesinan (MISALNYA., 0.5–1,5 mm untuk cangkang berpasir, 0.2–0,6 mm untuk cangkang presisi).
• Menyegel permukaan: tentukan Ra dan kerataan; sering dijilat/dipoles hingga Ra ≤ 0.2 μm dan kerataan di dalamnya 0.01–0.05 mm tergantung pada kelas tekanan.

4. Bahan Badan Pompa Pengecoran Investasi

Pemilihan material merupakan faktor penting dalam merancang dan memproduksi badan pompa investasi, karena secara langsung mempengaruhi kinerja mekanik, resistensi korosi, manufaktur, dan kehidupan pelayanan.

5. Proses Pengecoran Investasi untuk Badan Pompa

Pengecoran investasi, juga dikenal sebagai casting longgar, memungkinkan produksi badan pompa dengan geometri yang kompleks, dinding tipis, dan akurasi dimensi tinggi.

Prosesnya terdiri dari beberapa langkah penting:

6. Operasi pasca-casting

Setelah itu badan pompa dikeluarkan dari cangkang keramik, beberapa operasi pasca pengecoran dilakukan untuk memastikan komponen memenuhi fungsinya, dimensi, dan persyaratan kualitas permukaan.

Operasi ini sangat penting untuk aplikasi kinerja tinggi dalam bidang kimia, laut, dan sektor industri.

Perlakuan panas

Perlakuan panas diterapkan untuk menghilangkan tegangan sisa, Tingkatkan keuletan, dan mengoptimalkan sifat mekanik:

• Annealing pelepasan stres: Pemanasan hingga 550–650 °C untuk baja tahan karat mengurangi tegangan sisa pengecoran dan mencegah distorsi selama pemesinan.
• Solusi anil: Diterapkan untuk baja tahan karat dan paduan nikel untuk menghomogenisasi struktur mikro dan melarutkan endapan yang tidak diinginkan, memastikan ketahanan terhadap korosi dan kekerasan yang konsisten.
• Penuaan atau Pengerasan Curah Hujan (untuk paduan tertentu): Meningkatkan kekuatan dan ketahanan aus pada material berperforma tinggi.

Pemesinan

Dimensi kritis seperti flensa, Bores, permukaan kawin, dan port berulir dikerjakan untuk memenuhi toleransi yang ketat.

Operasi pemesinan yang umum termasuk pembubutan, penggilingan, pengeboran, dan membosankan. Pemesinan memastikan:

• Toleransi dimensi ±0,05–0,1 mm untuk perakitan presisi.
• Permukaan penyegelan yang halus untuk mencegah kebocoran pada aplikasi bertekanan tinggi.

Penyelesaian Permukaan

Finishing permukaan meningkatkan resistensi korosi, Pakai ketahanan, dan estetika:

• Pemolesan: Meningkatkan kehalusan untuk menyegel permukaan dan saluran internal.
• Tembakan peledakan: Menghilangkan sisa partikel keramik dan menciptakan permukaan yang seragam untuk pelapisan atau pengecatan.
• Pelapis: Pelapis kimia atau pelapis listrik opsional (MISALNYA., nikel, Ptfe) meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan mengurangi gesekan.

Pengujian non-destruktif (Ndt)

Untuk mendeteksi cacat seperti porositas, celah, atau inklusi, NDT dilakukan:

• Radiografi (X-ray): Mengidentifikasi kekosongan dan inklusi internal.
• Pengujian ultrasonik (Ut): Mendeteksi cacat bawah permukaan pada bagian yang tebal.
• Pengujian Penetran Pewarna (Pt): Mengungkapkan retakan dan porositas permukaan.

Pembersihan dan Inspeksi

Akhirnya, badan pompa dibersihkan untuk menghilangkan sisa minyak permesinan, Puing, atau garam. Inspeksi dimensi dan visual memverifikasi kepatuhan terhadap spesifikasi sebelum perakitan atau pengiriman.

7. Jaminan Mutu dan Pengujian

Jaminan kualitas (QA) sangat penting dalam memastikan bahwa badan pompa pengecoran investasi memenuhi spesifikasi desain, standar kinerja, dan persyaratan industri.

Pendekatan QA yang sistematis menggabungkan pemeriksaan dimensi, pengujian mekanis, dan evaluasi non-destruktif untuk mendeteksi cacat dan memastikan integritas fungsional.

Inspeksi Dimensi

Verifikasi dimensi memastikan badan pompa sesuai dengan gambar desain dan toleransi:

• Koordinat mesin pengukur (CMM): Ukur geometri yang kompleks, Bores, flensa, dan permukaan pemasangan dengan akurasi ±0,01–0,05 mm.
• Alat Pengukur: Pengukur benang, pengukur steker, dan pengukur ketinggian memverifikasi fitur penting dengan cepat dalam produksi.
• Pengukuran kekasaran permukaan: Mengonfirmasi persyaratan penyelesaian untuk menyegel permukaan dan saluran internal (MISALNYA., Ra ≤0,8 μm untuk komponen hidrolik).

Verifikasi Properti Mekanik

Pengujian mekanis memvalidasi bahwa material memenuhi kekuatan yang dibutuhkan, keuletan, dan kekerasan:

• Pengujian tarik: Mengukur kekuatan luluh, Kekuatan tarik pamungkas, dan perpanjangan, memastikan material dapat menahan beban operasional.
• Pengujian Kekerasan: Pengujian Rockwell atau Vickers memastikan bahwa perlakuan panas dan pemrosesan material mencapai kekerasan yang diinginkan.
• Pengujian dampak (jika diperlukan): Mengevaluasi ketangguhan untuk aplikasi yang terkena beban atau guncangan yang berfluktuasi.

Pengujian non-destruktif (Ndt)

Teknik NDT mendeteksi cacat tersembunyi tanpa merusak bagian tersebut:

• Radiografi (Pemindaian X-ray/CT): Mengidentifikasi porositas internal, inklusi, dan rongga, terutama di bagian yang tebal.
• Pengujian ultrasonik (Ut): Mendeteksi retakan internal, kekosongan, atau delaminasi pada material padat seperti baja tahan karat dan paduan nikel.
• Pengujian Penetran Pewarna (Pt): Mengungkapkan retakan permukaan, lubang kecil, atau porositas halus yang tidak terlihat dengan mata telanjang.
• Pengujian partikel magnetik (Mt): Diterapkan pada paduan feromagnetik untuk mendeteksi diskontinuitas permukaan dan dekat permukaan.

Cacat Pengecoran Umum dan Strategi Mitigasi

• Porositas: Diminimalkan melalui gating yang tepat, ventilasi, dan tingkat solidifikasi yang terkendali.
• Rongga penyusutan: Ditangani melalui desain riser dan manajemen termal.
• Dingin menutup dan salah mengartikan: Dihindari dengan mempertahankan suhu penuangan yang optimal dan aliran yang lancar dalam geometri yang kompleks.
• Inklusi Permukaan: Dikendalikan dengan menggunakan paduan kemurnian tinggi dan teknik degassing yang tepat.

8. Keuntungan Pengecoran Investasi untuk Badan Pompa

• Geometri kompleks: bagian internal, dinding tipis dan bos terintegrasi dengan perakitan sekunder minimal.
• Bentuk dekat jaring: mengurangi penghilangan material vs. pemesinan kasar dari batangan atau billet — sering kali 30–70% lebih sedikit pengerjaan mesin untuk bagian yang kompleks.
• Akurasi dimensi tinggi & permukaan akhir: finishing sekunder yang lebih sedikit untuk banyak fitur dibandingkan dengan pengecoran pasir.
• Fleksibilitas paduan: menghasilkan banyak paduan tahan karat dan nikel dengan integritas metalurgi yang baik.
• Fleksibilitas produksi kecil hingga menengah: perkakas untuk pola lilin relatif murah vs. perkakas cetakan besar, memungkinkan pengoperasian yang ekonomis mulai dari prototipe hingga ribuan komponen.

9. Keterbatasan dan tantangan

• Biaya untuk suku cadang yang sangat besar: di atas ukuran tertentu (sering >100 kg) pengecoran investasi menjadi tidak ekonomis dibandingkan dengan pengecoran pasir atau fabrikasi/pengelasan.
• Waktu tunggu: perkakas pola, pembuatan dan penembakan cangkang menambah waktu tunggu—jadwal waktu prototipe biasanya diukur dalam beberapa minggu.
• Risiko porositas pada bagian yang tebal: atasan yang tebal atau penampang yang besar memerlukan pembuatan gapura yang hati-hati, menggigil atau segmentasi untuk menghindari penyusutan.
• Penyelesaian permukaan dan toleransi bergantung pada sistem cangkang: mencapai hasil akhir yang sangat halus atau toleransi cetakan yang sangat ketat memerlukan sistem keramik premium dan kontrol proses.

10. Aplikasi Industri

Badan pompa pengecoran investasi digunakan di berbagai industri karena fungsinya kemampuan geometri yang kompleks, keserbagunaan materi, dan akurasi dimensi tinggi.

Proses ini memungkinkan para insinyur merancang saluran hidraulik yang dioptimalkan, dinding tipis, dan fitur pemasangan terintegrasi yang meningkatkan efisiensi dan umur panjang pompa.

Pompa Pengolahan Kimia

• Lingkungan: Cairan korosif seperti asam, kaustik, dan pelarut.
• Bahan yang Digunakan: Baja tahan karat (316L, rangkap) dan paduan nikel (Hastelloy, Inconel).
• Alasan: Pengecoran investasi memungkinkan saluran internal yang rumit, meminimalkan turbulensi dan memastikan aliran seragam, penting untuk keandalan proses kimia.

Pompa Air dan Air Limbah

• Lingkungan: Pemompaan volume tinggi, padatan tersuspensi yang bersifat abrasif, dan tingkat pH yang bervariasi.
• Bahan yang Digunakan: Perunggu, dupleks stainless steel, dan besi cor tahan korosi.
• Alasan: Berdinding tipis, saluran internal yang halus mengurangi penyumbatan dan kehilangan energi, meningkatkan efisiensi dalam sistem air kota dan industri.

Pompa Laut dan Lepas Pantai

• Lingkungan: Paparan air asin, operasi tekanan tinggi, dan tekanan mekanis siklis.
• Bahan yang Digunakan: Paduan tembaga (Kuningan Angkatan Laut, perunggu), baja tahan karat dupleks.
• Alasan: Ketahanan terhadap korosi dan biofouling sangat penting; pengecoran investasi memungkinkan mulus, geometri kompleks untuk mengurangi pemeliharaan dan meningkatkan masa pakai.

Minyak & Pompa Gas dan Pembangkit Listrik

• Lingkungan: Suhu tinggi, cairan bertekanan tinggi, dan media berbasis hidrokarbon.
• Bahan yang Digunakan: Paduan nikel tinggi (Inconel, Hastelloy), baja tahan karat, dan paduan berbasis kobalt.
• Alasan: Pengecoran investasi mendukung material berkekuatan tinggi dan toleransi presisi yang diperlukan untuk aplikasi penting seperti pelumasan turbin, injeksi kimia, dan pengeboran lepas pantai.

Pompa Khusus dan Custom

• Lingkungan: Laboratorium, farmasi, atau aplikasi pemrosesan makanan yang memerlukan kinerja higienis dan presisi.
• Bahan yang Digunakan: Baja tahan karat (304, 316L), titanium, atau paduan nikel.
• Alasan: Permukaan halus, toleransi yang ketat, dan geometri kompleks yang dicapai melalui pengecoran investasi memastikan risiko kontaminasi minimal dan kepatuhan terhadap standar peraturan.

11. Analisis komparatif

12. Kesimpulan

Bodi pompa pengecoran investasi menggabungkan kebebasan desain dengan integritas metalurgi, menjadikannya pilihan yang sangat baik untuk banyak aplikasi penanganan fluida—terutama jika geometri internalnya rumit, paduan eksotik atau toleransi yang ketat diperlukan.

Keberhasilan bergantung pada desain awal untuk casting, pemilihan materi yang terinformasi, pengendalian proses yang hati-hati (penuangan, penembakan, perlakuan panas), dan program QA/NDT yang kuat.

Untuk sistem pompa kritis—kelautan, bahan kimia atau pembangkit listrik—pengecoran investasi dapat memberikan hasil yang andal, komponen ekonomis bila ditentukan dan dilaksanakan dengan benar.

 

FAQ

Berapa ukuran maksimum badan pompa yang dapat dijadikan investasi?

Praktik bengkel pada umumnya berkisar hingga ~50–100 kg per suku cadang, namun hasil maksimalnya tergantung pada kemampuan pengecoran dan keekonomian.

Badan pompa yang sangat besar lebih sering diproduksi dengan pengecoran pasir atau fabrikasi/pengelasan.

Berapa banyak tunjangan pemesinan yang harus saya rancang ke dalam pengecoran investasi?

Mengizinkan 0.2–2.0 mm tergantung pada kekritisan dan presisi shell. Tentukan tunjangan yang lebih ketat hanya jika pabrik pengecoran menjamin cangkang presisi.

Bahan mana yang terbaik untuk badan pompa air laut?

Baja tahan karat dupleks dan paduan tembaga-nikel pilihan adalah pilihan umum karena ketahanan terhadap lubang klorida dan kinerja biofouling yang unggul; seleksi akhir tergantung pada suhu, kecepatan dan kondisi erosi.

Berapa waktu penyelesaian umum untuk badan pompa investasi?

Proses produksi kecil biasanya memakan waktu 4–8 minggu dari persetujuan pola hingga bagian jadi; prototipe tunggal bisa lebih cepat dengan pola cetak 3D tetapi masih memerlukan jadwal penembakan dan peleburan cangkang.

Bagaimana cara menentukan kriteria penerimaan porositas?

Gunakan standar NDT industri (Radiografi, Ct, Ut) dan menentukan tingkat penerimaan dalam persen porositas berdasarkan volume atau melalui gambar referensi.

Badan pompa penahan tekanan kritis seringkali memerlukan porositas <0.5% berdasarkan volume dan penerimaan radiografi per standar pelanggan.