Katup kupu -kupu stainless steel - komponen casting investasi

1. PENDAHULUAN - Mengapa menggabungkan katup kupu -kupu dengan casting investasi

Katup kupu-kupu stainless steel adalah perangkat kontrol aliran kritis yang digunakan dalam industri mulai dari pemrosesan kimia, Hvac, pengolahan air, Sistem Laut, untuk makanan dan minuman.

Menggabungkan mereka dengan teknologi casting investasi memberikan akurasi dimensi yang luar biasa, resistensi korosi, dan kualitas akhir permukaan - atribut penting untuk menyegel kinerja dan umur panjang dalam kondisi layanan yang menuntut.

Casting investasi memungkinkan produksi kompleks, Tubuh dan cakram katup dekat-net, meminimalkan permesinan, mengurangi limbah material hingga 30%, dan memastikan toleransi yang lebih ketat dibandingkan dengan casting pasir.

Pendekatan ini sangat menguntungkan untuk baja tahan karat bernilai tinggi, di mana minimalisasi memo secara langsung meningkatkan efisiensi biaya.

2. Dasar -dasar katup kupu -kupu - jenis, Komponen, dan peran kinerja

A katup kupu -kupu adalah katup putar seperempat putaran yang mengatur, isolat, atau throttles aliran fluida dengan memutar cakram di jalur aliran.

Desainnya yang ringkas, aktuasi cepat, dan biaya yang relatif rendah menjadikannya salah satu jenis katup yang paling banyak digunakan dalam sistem industri dan kota.

Jenis utama katup kupu -kupu

Katup kupu -kupu diklasifikasikan berdasarkan Koneksi Akhir Dan geometri penyegelan:

Dengan jenis koneksi

Jenis	Keterangan	Penggunaan umum
Tipe wafer	Cocok di antara flensa, dipegang di tempat dengan baut berjalan melalui kedua flensa	Perpipaan yang dibatasi ruang, Layanan bertekanan rendah
Tipe lug	Lugs berulir pada tubuh katup memungkinkan pelor ke flensa tunggal; Mendukung layanan buntu	Sistem yang membutuhkan pemutusan yang sering
Tipe flanged	Flensa integral untuk pelacuran langsung ke flensa pipa	Sistem Industri tugas berat
Ujung berlekuk	Diakhiri dengan alur untuk kopling mekanis	Perlindungan Kebakaran, Hvac

Dengan mekanisme penyegelan

Jenis	Desain Offset	Aplikasi
Konsentris (Nol offset)	Batang melewati pusat disk; tempat duduk lunak	Bertekanan rendah, Purpose Umum
Offset ganda	Offset batang dari pusat disk dan garis tengah katup; mengurangi keausan kursi	Tekanan menengah/tinggi, kehidupan pelayanan yang lebih lama
Triple Offset	Permukaan penyegelan kerucut dengan eksentrisitas triple; Kursi logam-ke-logam	Suhu tinggi, bertekanan tinggi, Layanan nol kebocoran

Komponen utama

Katup kupu -kupu biasanya terdiri dari bagian -bagian berikut:

1. Tubuh - membungkus komponen internal; Tubuh stainless steel (CF8M, CF3M) memberikan resistensi korosi di media yang agresif.
2. Cakram - Elemen berputar yang mengontrol aliran; Seringkali investasi dilemparkan untuk kekuatan optimal dan profil aerodinamis.
3. Batang/poros - Menghubungkan aktuator atau menangani ke disk; membutuhkan kekuatan torsional yang tinggi.
4. Kursi - Menyediakan permukaan penyegelan; Bahan termasuk EPDM, NBR, Ptfe, atau logam, Tergantung pada suhu dan kompatibilitas kimia.
5. Segel/gasket - Cegah kebocoran di sepanjang batang atau antara tubuh dan perpipaan.
6. Aktuator/pegangan - tuas manual, operator gigi, pneumatik, listrik, atau aktuator hidrolik.

3. Peran casting investasi dalam katup kupu -kupu stainless steel

Mengapa Casting Investasi Untuk Komponen Katup Kupu -kupu?

Pengecoran investasi, juga dikenal sebagai casting longgar, adalah proses pembuatan presisi yang mampu memproduksi komponen stainless steel yang hampir membentuk net dengan geometri kompleks dan toleransi dimensi yang ketat.
Dalam produksi katup kupu -kupu, itu sangat menguntungkan untuk Bagian kontrol aliran kritis seperti disk, tubuh, dan batang, di mana profil aerodinamis, integritas penyegelan, dan resistensi korosi sangat penting.

Keuntungan utama dibandingkan metode lain

Fitur	Manfaat Casting Investasi
Akurasi dimensi	Toleransi tipikal ± 0,1-0,3 mm mengurangi kebutuhan untuk pemesinan berat.
Permukaan akhir	RA 1.6–3.2 μm langsung dari casting, meminimalkan pemolesan pada permukaan penyegelan.
Bentuk kompleks	Kemampuan untuk membentuk profil cakram yang ramping untuk mengoptimalkan CV (koefisien aliran).
Integritas material	Mikrostruktur seragam dengan porositas minimal; Mendukung peringkat tekanan hingga PN40 saat dipasangkan dengan perlakuan panas yang tepat.
Variasi material	Kompatibel dengan nilai tahan korosi seperti CF8M (316 SS), CF3M (rendah karbon 316L), rangkap, dan paduan super dupleks.

Saat itu sesuai

Casting investasi paling cocok saat:

• Volume produksi menengah ke atas membenarkan biaya perkakas.
• Permukaan penyegelan presisi diperlukan, Mengurangi pasca-pemotongan.
• Persyaratan korosi dan kebersihan sangat penting (MISALNYA., air laut, grade makanan, Pemrosesan Kimia).
• Profil aliran yang ramping diperlukan untuk mengurangi turbulensi dan kavitasi.

Saat itu kurang cocok

Sementara sangat fleksibel, casting investasi mungkin bukan pilihan terbaik saat:

• Diameter yang sangat besar (>DN1200) membuat casting pasir lebih hemat biaya.
• Beban dampak ekstrem permintaan komponen palsu.
• Katup komoditas yang sangat rendah tidak dapat menyerap biaya perkakas.

Integrasi ke dalam pembuatan katup kupu -kupu

Untuk katup kupu -kupu stainless steel, casting investasi sering diproduksi:

• Cakram katup - Dioptimalkan untuk aliran halus dan penurunan tekanan minimal; Casting mencapai penampang aerodinamis yang kompleks tanpa pengelasan.
• Tubuh katup - untuk diameter yang lebih kecil (DN40 - DN300), Badan-badan investasi mengurangi berat badan dan meningkatkan estetika; untuk diameter yang lebih besar, cincin tubuh atau area penyegelan kritis dilemparkan dan kemudian dilas ke rumah -rumah yang dibuat -buat.
• Batang/poros - Di mana fitur terintegrasi (Splines, aktuator menggabungkan flat) dibutuhkan.

4. Kelas stainless steel yang umum digunakan dalam pengecoran katup kupu -kupu

Pilihan baja tahan karat paduan untuk komponen katup kupu -kupu penting untuk kinerja, daya tahan, dan kepatuhan peraturan.

Astm / Desain	Nama umum	Komposisi khas (wt%)	Properti utama	Aplikasi khas
CF8M (ASTM A351)	316 SS	18CR - 10NI - 2MO	Resistensi yang sangat baik terhadap klorida, asam; Kekuatan yang bagus hingga 425 ° C.	Layanan air laut, katup proses kimia
CF3M (ASTM A351)	316L ss	Rendah c, 18CR - 10NI - 2MO	Resistansi korosi yang sama dengan CF8M tetapi meningkatkan kemampuan las dan resistensi terhadap sensitisasi	Makanan & minuman, katup tingkat farmasi
CF8 (ASTM A351)	304 SS	18CR - 8NI	Resistensi korosi yang baik di lingkungan ringan; hemat biaya	Hvac, Layanan Air Umum
CD4MCU (ASTM A890 Kelas 1A)	Dupleks SS	25Cr -5ni -2mo -cu	Kekuatan tinggi, resistensi pitting; Kayu > 35	Desalinasi, bubur & kertas
Ce3mn (ASTM A890 Kelas 5A)	Super Duplex SS	25CR - 7NI - 3.5MO - N.	Perlawanan air laut yang luar biasa; Kayu > 40	Di lepas pantai, Kontrol ballast laut
CN7M (ASTM A744)	Paduan 20	20CR-29AN-2.5O-CU	Tahan terhadap asam kuat, termasuk. belerang	Pemrosesan Kimia, transfer asam
17-4 Ph (ASTM A747 Grade CB7CU-1)	SS Hardening presipitasi	16CR - 4NI - 4CU - NB	Kekuatan yang sangat tinggi (UTS 900–1100 MPa), resistensi korosi yang baik, dapat diperlakukan panas ke berbagai tingkat kekerasan	Poros katup kupu-kupu bertekanan tinggi, Batang aktuator

5. Aliran proses casting investasi untuk komponen katup (langkah demi langkah)

1. Cad & desain pola - Desain untuk casting: menyusut tunjangan, draft sudut, Gating and Runner Layout diadaptasi dengan perakitan lilin.
2. Produksi pola lilin -Lilin cetak cetakan atau 3D injeksi untuk rangkaian kompleks/volume rendah. 3Lilin D-Printed memungkinkan iterasi yang cepat dan tidak ada perkakas untuk prototipe.
3. Perakitan - Pola lilin dirakit dengan pelari dan gating menjadi rakitan pohon.
4. Bangunan Shell - Mencelupkan ke dalam bubur keramik dan plesteran dengan pasir; beberapa pelapis membangun cangkang yang kaku (Ketebalan dinding yang khas tergantung pada ukuran bagian).
5. Dewaxing (autoclave) - Lepaskan lilin untuk meninggalkan rongga cetakan keramik.
6. Memanaskan lebih dulu / Burn-out shell - Burn out residual organics; sinter shell.
7. Meleleh & menuangkan - Paduan meleleh (Induksi/EAF); Tuang ke dalam cetakan cangkang yang sudah dipanaskan sebelumnya. Untuk bagian integritas tinggi, pertimbangkan debu-vakum atau penumpukan gas-gas untuk mengurangi inklusi dan porositas. Suhu penuang yang khas untuk nilai stainless ~ 1450–1600 ° C tergantung pada paduan.
8. KO shell & pembersihan - Penghapusan cangkang keramik; tembakan-ledakan untuk menghilangkan materi yang patuh.
9. Pemotongan & gemuk - Hapus pelari dan gerbang, penggilingan kasar.
10. Perlakuan panas (jika diperlukan) - Solusi Anneal, menghilangkan stres, atau pendinginan & Temper tergantung pada paduan dan sifat yang dibutuhkan. Austenitics umumnya solusi anneal dan dasivasi.
11. Pemesinan - Selesai Bores, wajah penyegelan, Batang batang, dan Hub Bores untuk Toleransi yang Ditentukan. Permukaan kritis menerima pemesinan atau jepit yang halus.
12. Finishing permukaan / pemolesan / Pasifan / electropolish - Terutama untuk katup sanitasi; RA menargetkan ke ≤0,8 μm untuk layanan higienis.
13. Perakitan & pengujian - Instalasi kursi, Perakitan Batang, Pengujian tekanan dan kebocoran per standar.
14. Ndt & Dokumentasi QA - Radiografi/UT, PMI, kekerasan, Mtrs, dan keterlacakan per kebutuhan pelanggan.

6. Pertimbangan desain dan pengecoran khusus untuk katup kupu -kupu

• Geometri disk & keseimbangan: Investasikan Cast Disc harus dirancang sehingga pusat gravitasi dan profil hidrodinamik meminimalkan torsi aktuator yang diperlukan dan mencegah getaran.
  Casting investasi bisa menghasilkan tipis, cakram berkontur secara efisien.
• Integritas batang batang: Konsentrisitas ketat antara cakram bore dan sealing face sangat penting; Tentukan tunjangan permesinan dan toleransi runout.
• Fitur Retensi Kursi: Untuk kursi elastomer yang dibentuk, Tubuh seringkali membutuhkan alur yang tepat; Casting investasi dapat membentuk alur yang akurat dengan pemesinan minimal.
• Keseragaman ketebalan dinding: Hindari perubahan bagian yang tiba -tiba untuk mengurangi hot spot dan penyusutan porositas. Gunakan iga atau fillet untuk kekuatan daripada perubahan yang tajam.
• Gating Strategi untuk Lost-Wax: Gunakan gating untuk memastikan pemadatan arah; kecil, Disk tipis sensitif terhadap penyusutan; Tempatkan gerbang untuk memberi makan bagian yang berat (pusat) Pertama.
  3Gating atau simulasi yang dicetak D (Procast, Magma) sangat disarankan.
• Tunjangan korosi & menyelesaikan: Tentukan tunjangan pemesinan pasca-cast untuk permukaan pengorbanan dan kedalaman pemolesan.

7. Pemrosesan pasca-casting: perawatan panas, pemesinan, finishing dan perakitan

Perlakuan panas

• Stainless austenitic (CF8/CF8M): umumnya solusi dianil (MISALNYA., 1,040–1.120 ° C.) kemudian padam untuk mengembalikan resistensi korosi dan homogenisasi struktur.
• Paduan dupleks: mungkin memerlukan perawatan larutan terkontrol dan pendinginan cepat untuk mendapatkan keseimbangan fase dupleks yang benar.
• Menghilangkan stres Setelah pengelasan atau pemesinan berat saat kontrol distorsi penting.

Pemesinan & Permukaan kritis

• Wajah kursi, Batang batang, dan wajah flensa membutuhkan pemesinan presisi. Toleransi khas: Bores ± 0,05-0,2 mm tergantung pada diameter dan fungsi.
• Disk seringkali sudah selesai mesin dan seimbang secara dinamis untuk mengurangi torsi aktuator dan getaran.

Finishing permukaan

• Tembakan peledakan untuk penampilan yang seragam.
• Electropolishing / PASSIVASI KIMIA untuk meningkatkan resistensi korosi dan memenuhi spesifikasi sanitasi.
• Pemolesan ke RA ≤0,8 μm untuk makanan, minuman, dan sektor farmasi.

Instalasi segel & pengujian

• Kursi elastomer dilengkapi dengan kompresi yang benar; Kursi logam yang tersentak untuk mencapai kelas bocor.

8. Kontrol kualitas, pengujian dan standar

Verifikasi materi

• PMI / Oes Untuk mengkonfirmasi kimia paduan. MTRS harus menemani batch kritis.

Ndt

• Radiografi (Rt) atau Ultrasonik (Ut) pengujian porositas internal atau penyusutan dalam coran kritis.
• Dye-Penetrant (Pt) Dan partikel magnetik (Mt) untuk cacat permukaan dan dekat permukaan.
• Pengujian Kekerasan Dan metalografi untuk pemeriksaan mikrostruktur (khususnya dupleks vs keseimbangan austenitic).

Tekanan & pengujian kebocoran

• API 598, Iso 5208 atau tes yang setara: tes shell, tes kursi, dan tes siklus operasional.
• Tentukan kelas kebocoran yang diijinkan (MISALNYA., Bubble-ketat untuk kursi logam, ANSI/FCI Kelas VI untuk kursi lunak).

Inspeksi Dimensi

• Memeriksa cmm untuk konsentrisitas kritis, wajah flensa, Toleransi Bore Bore dan Profil Kursi.

Standar & Sertifikasi untuk referensi

• API 609 (Katup Kupu -kupu - Jenis Lug dan Wafer untuk Industri Umum).
• MSS SP-67 (Katup kupu -kupu - besi cor).
• DI DALAM 593 Dan Iso 5752 / Iso 9969 untuk peringkat tatap muka dan suhu tekanan.
• ASTM A351 / A743 Dan ASTM A216/A217 untuk bahan stainless dan paduan cast (Tentukan nilai yang sesuai).
• Sanitasi & air minum: 3-A, FDA, NSF/ANSI 61 bila relevan.
• Layanan lepas pantai/asam: Nace MR0175 / Iso 15156 kepatuhan bila berlaku.

9. Aplikasi khas katup kupu -kupu stainless steel

Katup kupu -kupu stainless steel - terutama yang diproduksi melalui casting investasi—Selesaikan di seluruh industri di mana resistensi korosi, efisiensi aliran, dan aktuasi kompak sangat penting.

Desain cakram ringan mereka, Operasi Quarter-Turn yang cepat, dan daya tahan di lingkungan yang keras membuatnya cocok untuk spektrum kondisi layanan yang luas.

Makanan & Pemrosesan minuman

• Alasan untuk digunakan: Memenuhi persyaratan sanitasi; Paduan stainless menahan pencucian asam dan alkali.
• Media khas: Jus, susu, bir, sirup, dan cip (Bersih di tempat) cairan.
• Persyaratan khusus: Desain higienis dengan finish permukaan RA ≤0,8 μm; Elastomer yang sesuai dengan FDA; 3-Sertifikasi sanitasi.

Farmasi & Biotek

• Alasan untuk digunakan: Geometri internal bebas celah meminimalkan risiko kontaminasi; kompatibel dengan sterilisasi uap (MENYESAP).
• Media khas: Air murni, Wfi (Air untuk injeksi), Solusi penyangga.
• Persyaratan khusus: Kepatuhan BPE ASME, Permukaan internal listrik, Sertifikat material yang dapat dilacak.

Laut & Di lepas pantai

• Alasan untuk digunakan: Resistensi terhadap korosi air laut; jejak kaki kompak ruang terbatas.
• Media khas: Air ballast, air laut pendingin, bahan bakar, Minyak pelumas.
• Persyaratan khusus: NACE MR0175 Kepatuhan untuk layanan asam, dupleks stainless untuk resistensi klorida yang lebih tinggi.

Pemrosesan Kimia

• Alasan untuk digunakan: Menangani rentang pH yang luas dan media korosif tanpa degradasi yang signifikan.
• Media khas: Asam, alkalis, pelarut, air garam.
• Persyaratan khusus: Seleksi paduan berdasarkan kompatibilitas kimia; Kursi PTFE atau Viton untuk Resistensi Kimia.

Air & Pengolahan air limbah

• Alasan untuk digunakan: Paduan stainless mencegah berkarat di air minum dan lingkungan air limbah.
• Media khas: Air minum, air mentah, Perlakukan efluen, lumpur.
• Persyaratan khusus: NSF/ANSI 61 Sertifikasi untuk air minum; Iso 5752 untuk dimensi tatap muka.

Minyak & Gas (Darat/lepas pantai)

• Alasan untuk digunakan: Tahan layanan korosif dan tekanan tinggi dalam tata letak perpipaan yang ringkas.
• Media khas: Minyak mentah, air yang diproduksi, memproses gas.
• Persyaratan khusus: API 609 Kepatuhan Desain; Fitur yang aman dan anti-statis untuk layanan hidrokarbon.

HVAC dan Energi Distrik

• Alasan untuk digunakan: Operasi turn-turn ringan untuk jalur berdiameter besar; Penurunan tekanan rendah.
• Media khas: Air dingin, air panas, uap (bertekanan rendah).
• Persyaratan khusus: Iso 5211 bantalan pemasangan untuk kopling aktuator langsung; Kursi EPDM untuk kesesuaian kisaran suhu.

Bubur & Industri Kertas

• Alasan untuk digunakan: Menangani bubur abrasif dan agen pemutih korosif.
• Media khas: Bubur bubur, Bahan Kimia Pemutih, Air feed boiler pemulihan.
• Persyaratan khusus: Tepi penyegelan berwajah keras; dupleks stainless untuk abrasi plus resistensi korosi.

10. Standar dan Sertifikasi Kualitas

Katup kupu -kupu stainless steel yang diproduksi melalui casting investasi harus mematuhi standar industri yang ketat untuk menjamin kinerja dan keamanan yang andal:

• ASTM A351: Menentukan komposisi kimia dan sifat mekanik untuk baja tahan karat austenitic, termasuk nilai CF8 dan CF8M, memastikan kualitas dan daya tahan material.
• API 609: Menetapkan kriteria desain untuk katup kupu -kupu, termasuk pengujian tekanan wajib di 1.5 kali tekanan nilai untuk 60 detik, dan batas kebocoran yang ketat menempel pada standar ANSI Class VI (<0.0005 ml/menit per inci diameter katup).
• Iso 13709 / 6d Fire: Berlaku untuk katup layanan pipa, Membutuhkan metode pengujian nondestruktif yang ketat seperti X-ray dan inspeksi ultrasonik untuk mendeteksi kelemahan internal dalam komponen kritis.
• 3-Standar sanitasi: Berlaku untuk katup yang digunakan dalam pemrosesan makanan dan farmasi, Mandat halus, Permukaan bebas celah untuk mencegah penumpukan bakteri dan memfasilitasi pembersihan.

11. Tren masa depan: Inovasi dalam casting investasi untuk katup kupu -kupu

Kemajuan berkelanjutan dalam teknologi casting dan bahan mendorong peningkatan yang signifikan dalam manufaktur katup:

• 3D-cetak Pola lilin: Adopsi manufaktur aditif untuk pola lilin telah secara drastis memperpendek waktu tunggu dari 6-8 minggu menjadi hanya 1-2 minggu,
  Mengaktifkan prototipe yang lebih cepat dan modifikasi desain yang fleksibel tanpa perlu perkakas yang mahal.
• Desain casting yang digerakkan oleh simulasi: Perangkat lunak canggih seperti Procast memungkinkan pengecoran untuk memprediksi perilaku pemadatan dan mengoptimalkan sistem gating dan riser,
  Mengurangi laju memo secara dramatis - dari kerugian khas 15-20% ke bawah 5%.
• Praktik manufaktur berkelanjutan: Pengecoran modern mendaur ulang hingga 90% bahan cangkang lilin dan keramik dan semakin banyak menggunakan tungku induksi listrik daripada yang dipecat gas,
  Memotong emisi karbon kira -kira 30% dibandingkan dengan metode tradisional.
• Coran paduan berkinerja tinggi: Casting investasi berkembang di luar baja tahan karat konvensional untuk memasukkan superalloy seperti Hastelloy C-276,
  Mengaktifkan katup kupu -kupu untuk beroperasi dengan andal di lingkungan kimia yang lebih agresif dan kondisi ekstrem.

12. Kesimpulan

Casting investasi stainless steel katup kupu -kupu menggabungkan rekayasa yang tepat dengan bahan canggih untuk menghasilkan kompleks, tahan korosi, dan komponen yang hemat biaya.

Proses Lost-Wax memungkinkan katup andal yang cocok untuk aplikasi yang menuntut-dari laut hingga farmasi-di mana kinerja sangat penting.

Dengan inovasi berkelanjutan seperti pencetakan 3D, simulasi, dan praktik berkelanjutan, Casting investasi tetap menjadi kunci untuk memproduksi katup kupu-kupu berkualitas tinggi yang memenuhi kebutuhan industri modern yang berkembang.

FAQ

Apa waktu tunggu yang khas untuk katup kupu-kupu stainless stainless-cast investasi?

Untuk desain standar, 4–6 minggu (termasuk pembuatan pola, pengecoran, dan finishing). Desain khusus dengan pola yang dicetak 3D dapat diproduksi dalam 2-3 minggu.

Bagaimana casting investasi mempengaruhi ketahanan korosi stainless steel?

Bila diproses dengan benar (Melting vakum, pendinginan terkontrol), Stainless steel investasi-cast tetap bertahan 90% dari ketahanan korosi baja tahan karat, jauh melebihi alternatif pasir.

Berapa ukuran maksimum badan katup kupu-kupu-cast investasi?

Casting investasi praktis untuk badan katup hingga 24 berdiameter inci. Ukuran yang lebih besar (>24 inci) sering menggunakan casting pasir karena keterbatasan shell keramik.

Dapatkah katup kupu-kupu investasi diperbaiki?

Ya, cakram atau batang usang dapat diganti dengan komponen cast investasi baru, Memperluas umur layanan katup dengan 5-10 tahun.

Berapa perbandingan biaya antara casting investasi dan penempaan untuk badan katup 6 inci?

Casting investasi 20-30% lebih murah untuk volume <10,000 unit, karena menghindari biaya penempaan yang tinggi. Untuk volume tinggi (>10,000), Penempaan mungkin menjadi lebih ekonomis.

Dapatkah casting investasi digunakan untuk tubuh katup kupu -kupu besar (MISALNYA., >300 mm)?

Itu bisa, Tapi penalti biaya dan hasil meningkat. Untuk diameter besar, Casting pasir atau bodi palsu/dipalsukan biasanya lebih ekonomis.

Seberapa ketat dimensi as-cast?

Casting investasi menawarkan toleransi yang lebih ketat daripada casting pasir - toleransi fitur kecil bisa ± 0,1-0,5 mm, Tapi permukaan penyegelan kritis harus mesin finishing.