맞춤형 주조 밸브 본체 - 매몰 주조 솔루션

1. 소개

투자 캐스팅 (잃어버린 왁스 / 세라믹 쉘 시스템을 사용한 정밀 주조) 맞춤형 밸브 바디를 위한 매력적인 생산 경로입니다.

설계에 복잡한 내부 흐름 경로가 필요한 경우, 얇은 벽, 미세한 표면 마감, 스테인리스강에 대한 엄격한 치수 공차 및 재료 옵션, 니켈 합금 및 구리 합금.

모래 주조 또는 빌렛 가공과 비교, 매몰 주조는 광범위한 코어 가공을 줄이거나 제거합니다., 가공 후를 최소화하는 거의 순 형상을 가능하게 합니다., 광범위한 부식을 지원합니다.- 및 내열성 합금.

절충안은 프로세스 규율입니다. (왁스 툴링, 쉘 제어, 녹는 청결), 소량 생산을 위한 더 높은 장치 툴링 및 설치 비용, 다공성 및 내부 품질에 대한 철저한 관리.

2. 밸브 바디에 매몰 주조를 해야 하는 이유?

매몰 주조는 다음과 같은 경우에 탁월합니다. 판막 신체에는 복잡한 내부 통로가 필요합니다, 얇거나 가변적인 벽 부분, 씰링 면과 보어의 엄격한 치수 공차, 중요한 야금 (스테인리스, 이중, 합금별), 최소한의 2차 가공.

우수한 표면 마감과 미세 구조 무결성을 갖춘 거의 그물 모양을 제공합니다., 중소 규모 또는 고가치 구성 요소에 대한 총 사용 비용 절감 가능.

기술적 장점

기하학적 기능 - 내부 복잡성이 실현 가능해졌습니다.

• 복잡한 내부 통로: 세라믹 코어는 다중 포트 내부 흐름 경로를 허용합니다., 다른 주조 방법으로 가공하거나 생산하는 것이 비실용적이거나 극도로 비용이 많이 드는 좁은 채널 및 요각 형상.
• 얇은 벽과 웹: 인베스트먼트 주조는 쉘 몰드가 왁스 패턴을 충실하게 재현하기 때문에 일관된 표면을 가진 안정적으로 얇은 섹션을 생산할 수 있습니다..
• 통합 기능: 보스, 플랜지 장착, 리브와 보스를 하나의 거의 그물 모양으로 통합할 수 있습니다., 조립 및 용접 필요성 감소.

치수 정확도 & 표면 품질

• 타이트한 공차: 주조된 치수 정확도는 일반적인 모래 주조보다 우수합니다.; 중요한 밀봉면과 결합 보어에는 더 적은 가공 여유가 필요합니다..
• 좋은 표면 마감: 세라믹 쉘 표면은 거칠기가 낮습니다., 밀봉 성능을 향상시키고 중요하지 않은 영역의 마무리 연삭 또는 래핑 필요성을 줄입니다..

재료 유연성 & 야금학적 완전성

• 폭넓은 합금 선택: 인베스트먼트 주조는 광범위한 합금을 수용합니다 - 오스테나이트계, 듀플렉스/슈퍼듀플렉스 스테인리스강, 석출경화 등급,
  니켈-베이스 슈퍼 합금, 구리 합금 — 부식에 대한 직접 선택 가능, 온도와 압력 필요.
• 더욱 깨끗한 미세구조: 제어된 용융, 정밀 주조의 난류 감소 및 우수한 공급은 많은 거친 금형 공정보다 개재물 함량이 낮고 미세한 미세 구조를 생성하는 경향이 있습니다. 이는 압력을 받는 부품에 중요합니다..
• 열처리 호환성: 밸브에 사용되는 많은 주조 합금은 용액/시효 처리에 예상대로 반응하여 필요한 기계적 특성에 도달합니다..

2 차 가공 감소

• 거의 네트 모양: 정확한 주조 및 게이트 위치로 중요하지 않은 표면의 가공을 최소화할 수 있습니다.; 짝짓기 얼굴만, 중요한 보어와 시트에는 마무리 작업이 필요한 경우가 많습니다..
  이를 통해 부품당 사이클 시간과 재료 낭비가 줄어듭니다..

3. 맞춤형 주조 밸브 본체의 핵심 성능 요구 사항

설계 및 재료 선택은 서비스 조건에 따라 이루어져야 합니다.:

• 유체화학: 신랄한 (염화물, h₂s), 연마적인 슬러리, 극저온 유체 또는 탄화수소.
• 작동 압력 및 온도: 재료 수율 및 크리프 한계를 결정합니다.; 또한 증명 및 파열 테스트 수준을 설정합니다..
• 밀봉 및 결합 표면: 플랜지 얼굴, 시트 보어와 포트는 래핑이 필요한 경우가 많습니다., 연삭 마무리 또는 인서트 설치.
• 작동 및 장착 하중: 상사의 힘을 지시하다, 볼트 서클 무결성 및 피로 저항.
• 안전 & 규제: 업계 표준 준수, 추적성 및 테스트 (예를 들어, 압력 용기/배관 코드, 클라이언트 사양).

이러한 요구 사항을 재료 강도로 변환, 강인함, 부식 저항, 처음부터 가공 여유 및 검사 요구 사항.

4. 야금 & 합금 선택 - 재료와 매체의 일치, 압력과 온도

소재 선택이 핵심. 인베스트먼트 주조 밸브 본체에 사용되는 일반적인 합금 그룹과 일반적인 서비스 근거:

• 오스테 나이트 스테인리스 강 (예를 들어, 304/316 가족 등가물): 좋은 부식 저항, 연성, 물에 대한 일반적인 사용 가능성, 약한 부식성 탄화수소 및 저온 서비스. 용접성이 좋고 세라믹 쉘을 통해 쉽게 주조할 수 있습니다..
• 이중 & 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강: 염화물 응력 부식 균열에 대한 더 높은 강도와 ​​우수한 저항성; 바닷물로 선정, 공격적인 염화물 환경 및 고압.
  균형 잡힌 페라이트/오스테나이트 미세 구조를 얻기 위해서는 응고 및 열처리를 신중하게 제어해야 합니다..
• 석출경화 스테인리스강 (예를 들어, 17-4 PH 등가물): 적당한 내식성과 함께 더 높은 강도와 ​​경도가 필요한 곳에 사용됩니다.; 시효 경화 열처리가 설계 강도에 도달하도록 허용.
• 니켈 기반 합금 (Inconel, 하스텔로이 계열 등가물): 고온용으로 선택됨, 매우 부식성, 아니면 신맛 서비스; 우수한 크리프, 산화, 내식성이 우수하지만 비용이 더 많이 들고 전문적인 용해/가공이 필요합니다..
• 구리 합금 / 브론즈 / 백동: 해수 서비스 및 양호한 마찰학적 거동; 주조성 및 기계 가공성이 우수하지만 고온에서 강도가 낮음.
• 탄소강 / 저합금강: 경제성이 가장 중요하고 코팅을 통해 부식 방지가 제공되는 곳에 사용됩니다.; 비부식성 서비스 또는 라이닝/코팅 보호가 가능한 경우에 자주 사용됩니다..

주요 야금학적 고려사항:

• 응고특성: 구성은 동결 범위에 영향을 미칩니다, 수축 다공성을 형성하는 경향, 및 합금 요소의 분리.
  좁은 냉동 범위는 열간 수축 수축을 줄이고 공급을 향상시킵니다..
• 상안정성 및 열처리 반응: 이중 합금에는 용액 어닐링이 필요합니다. + 제어 된 냉각;
  PH 합금은 강도를 개발하기 위해 용액과 시효가 필요합니다.. 매몰 주조는 목표 특성에 도달하기 위해 열처리를 계획해야 합니다..
• 용접 성: 밸브 몸체는 부착을 위해 기계 가공 및 용접되는 경우가 많습니다. 필요한 제작을 허용하는 합금을 선택하세요.. 일부 Ni 합금에는 특별한 용접 연습이 필요합니다..
• 가공 가능성 & 후처리 수당: 니어 네트 매몰 주조로 기계 가공 감소, 하지만 중요한 지루함 & 씰링 면에는 여전히 마무리 가공이 필요합니다..

5. 매몰 주조 공정 옵션 & 밸브 본체에 중요한 공정 변수

투자 캐스팅 별개의 단계로 구성됨; 각각 밸브 본체 품질에 직접적인 영향을 미치는 변수가 있습니다..

무늬 & 집회 (왁스 툴링)

• 왁스 툴링의 정확성과 반복성은 치수 일관성에 영향을 미칩니다.
• 나무에 조립된 다중 부분 왁스 패턴은 내부 게이팅을 최소화하고 세라믹 슬러리에 대한 접근을 허용하도록 설계되어야 합니다..
• 용해성 또는 접이식 코어 사용 (내부 통로용) 대. 세라믹 코어 시스템은 주요 설계 결정입니다..

세라믹 핵심기술

• 복잡한 내부 통로는 세라믹 코어로 형성됩니다. (알루미나/티타니아/규산염 혼합물). 핵심 무결성, 일치하는 CTE와 적절한 앵커링이 필수적입니다..
• 코어 벤팅, 코팅 중 코어 인쇄 설계 및 코어 지지대는 타설 중 코어 이동 및 가스 포착을 방지하도록 설계되어야 합니다..

쉘 빌드 및 건조

• 쉘 두께, 투과성과 층간 건조는 열 구배에 영향을 줍니다., 쉘 강도 및 타설 중 쉘 파손 가능성.
• 제어된 슬러리 점도 및 치장벽토 크기로 예측 가능한 표면 마감 및 치수 제어가 가능합니다..

탈랍 및 쉘 베이킹

• 완벽한 탈랍으로 탄소 잔류물과 핀홀 결함 방지; 쉘 소결 일정은 유기 결합제를 제거하고 세라믹을 경화시킵니다..
• 위에- 또는 덜 굽는 것은 껍질 강도와 금속 껍질 반응에 영향을 미칩니다..

녹는 & 용융 처리

• 청결을 녹입니다, degassing, 플럭스 및 포함 제어가 중요합니다. 밸브 본체는 종종 압력 테스트를 거칩니다., 포함/포켓은 책임 포인트입니다..
• 부식에 민감한 합금용, 용존 가스 및 함유물을 제어하려면 Ni 합금 또는 듀플렉스 스테인리스에 진공 용해 또는 VIM/VAR 공정이 필요할 수 있습니다..

붓는 것 & 열 제어

• 온도의 경우, 쏟아지는 속도, 바닥에서 쏟아지는 턴디시를 사용하는 것과 비교. 상부 주입 방식은 난류 및 산화물 포착에 영향을 미칩니다..
• 방향성 응고/공급 전략 (게이트 및 냉각 장치 배치, 피더 사용) 중요한 부분의 수축 다공성을 줄입니다..
  매몰 주조는 모래 주조보다 외부 피더에 대한 제공이 적지만, 게이팅 설계 및 나무의 라이저 배치로 여전히 피드 경로가 가능합니다..

쉘 제거 & 청소

• 제어된 녹아웃으로 얇은 단면과 내부 통로 무결성을 보존합니다.; 화학적 세척은 금속을 공격하지 않고 껍질 재료를 제거해야 합니다..

6. 제조 가능성을위한 설계 (DFM) — 인베스트먼트 주조 밸브 본체에 대한 지침

인베스트먼트 주조로 복잡한 형상 가능, 하지만 디자이너는 프로세스 현실을 존중해야 합니다.. 주요 권장사항:

기하학 & 벽 두께

• 가능한 경우 일관된 벽 두께를 유지하십시오.. 갑작스러운 두께 변화로 인해 수축 및 핫스팟이 발생합니다..
  일반적인 마감 벽 두께 범위는 재료에 따라 다릅니다.; 캐스터의 능력에 문의하세요, 그러나 일관된 섹션을 목표로 하고 보강 없이 매우 얇은 웹은 피하십시오..
• 교차점에서 넉넉한 모깎기와 반경을 사용하세요.; 날카로운 모서리는 응력 집중 장치 및 트랩 세라믹입니다.. 필렛은 금형 충진을 용이하게 하고 결함 부위를 줄입니다..

핵심 설계 및 내부 통로

• 코어를 제거하거나 환기를 돕기 위해 드래프트 및 테이퍼를 사용하여 내부 통로를 설계합니다..
• 조립 및 타설 중 코어 이동을 방지하기 위해 코어 지지대 및 환기 채널 포함.
• 코어링이 어려운 내부 재진입 형상을 최소화합니다.; 필요한 경우, 중요한 내부 시트 가공 허용.

게이팅, 위치와 먹이주기

• 가장 두꺼운 부분을 먼저 공급하고 스프루 쪽으로 방향성 응고를 촉진하도록 게이트를 배치합니다.. 얇은 벽에 직접 게이팅하지 마십시오..
• 게이트 및 라이저의 후가공을 최소화하기 위해 트리의 게이팅 시스템 및 부품 방향을 계획합니다..

공차 & 마치다

• 주조로 얻을 수 있는 총 치수를 정의하고 필요한 경우에만 주요 공차를 지정합니다..
  마무리 가공된 콜아웃 사용 (구멍, 봉인면) 현실적인 가공 재고를 허용합니다..
• 표면 마감 등급 지정: 주조된 외부 표면은 매우 양호할 수 있습니다.; 세라믹 코어의 내부 표면은 더 거칠 수 있으며 마무리가 필요할 수 있습니다..

재료 & 기능에 맞는 프로세스 선택

• 서비스에 맞는 합금 제품군 선택 (예를 들어, 염화물 서비스용 이중). 제조 가능성을 고려: 일부 초합금은 진공 용해와 더 비싼 세라믹 시스템이 필요합니다..

7. 주조 후 처리: 열처리, 가공, 마무리 및 조립

인베스트먼트 주조에는 일반적으로 밸브 본체를 서비스 준비 상태로 만드는 일련의 단계가 뒤따릅니다..

열처리

• 스트레스 해소: 치수 안정성을 위해 주조 응력을 줄입니다..
• 솔루션 어닐링 + 끄다 / 강수량 연령: 필요한 강도 또는 위상 균형을 얻기 위해 이중 및 PH 합금에 사용됩니다..
• 안정화 어닐링: 때로는 감작을 피하기 위해 특정 스테인리스 제품군에 필요한 경우도 있습니다..

가공

• 임계 보어, 봉인면, 스레드 및 포팅에는 일반적으로 마무리가 필요합니다. 가공.
  안정적인 고정 장치를 사용하고 열처리 후 주조 변형을 고려합니다.. 예상되는 수축 및 마감을 기준으로 가공 여유 계획.

표면 마감

• 쇼트 블라스팅 또는 유리 비드는 밀봉 표면과 피로 수명을 향상시킵니다.; 쇼트 피닝은 피로를 개선할 수 있지만 밀봉면에 영향을 미칩니다., 그래서 선택적 마스킹/마감이 사용됩니다..
• 패시베이션 (스테인레스강용), 도금 또는 코팅 (에폭시, 융합 보세 에폭시) 부식 보호를 위해.

용접 및 조립

• 부착물이 용접된 경우, 필요에 따라 적합한 용가재 및 용접 전/후 열처리를 보장합니다..
  용접 위치는 응력을 관리하고 얇은 단면을 방지하도록 설계되어야 합니다..

8. 전형적인 결함, 근본 원인과 대책

빈번한 결함 유형을 이해하면 비용이 많이 드는 재작업을 방지할 수 있습니다.:

수축 다공성 / 공허

• 근본 원인: 부적절한 사료, 넓은 동결 범위, 핫스팟.
• 대책: 두꺼운 구역에 공급하기 위한 게이트 및 트리 디자인, 나무에 냉기/보온 피더 사용, 응고 범위가 더 좁은 합금 선택, 최적화된 주입 온도 및 적절한 경우 느린 냉각.

가스 다공성 (수소, 연행된 공기)

• 근본 원인: 껍질/핵심의 수분, 용융수소, 격렬하게 쏟아지는.
• 대책: 엄격한 탈기, 적절한 코어 건조, 층류 쏟아져, 진공 주입 또는 감소된 과열도, 및 포함 여과.

함유물 및 슬래그

• 근본 원인: 열악한 용융 처리, 오염된 요금, 부적절한 플럭스.
• 대책: 클린멜트 연습, 스키밍, 유동하는, 세라믹 필터 사용, 반응성 합금의 진공 용해.

코어 움직임과 잘못된 달리기

• 근본 원인: 열악한 코어 지원, 불충분한 껍질 강도, 부적절한 조립.
• 대책: 견고한 코어 프린트, 지지 핀, 최적화된 쉘 빌드, 조립시 품질 관리.

표면 다공성과 반응 (금속 껍질 반응)

• 근본 원인: 높은 주입 온도, 호환되지 않는 쉘 화학, 반응성 합금 (예를 들어, Ti 또는 반응성 Ni 합금).
• 대책: 붓는 온도를 조정하다, 쉘 구성 변경, 차단 코팅을 바르다 (씻다) 내부 쉘에.

뜨거운 찢어짐과 균열

• 근본 원인: 구속응고, 높은 열 구배, 넓은 냉동 범위 합금.
• 대책: 수축 경로 설계, 반올림 형상, 결빙 범위 전반에 걸쳐 제한을 피하기 위한 게이트 배치.

9. 점검, 밸브 본체에 대한 인증 및 테스트

밸브 본체는 안전이 중요하며 다층적인 검사가 필요합니다.

치수 검사

• 좌표 측정기 (CMM) 중요한 인터페이스 확인 (볼트 구멍, 플랜지 직경, 보어 위치), 씰링 표면의 런아웃 및 평탄도.

비파괴 테스트 (ndt)

• 방사선 촬영 / 엑스레이 / CT 스캔: 내부 다공성 식별, 포함, 및 핵심 결함. CT로 복잡한 내부 통로 검사 가능.
• 초음파 테스트 (ut): 두꺼운 부분의 체적 결함에 적합.
• 염료 침투제: 표면 균열, 가공된 표면에서 누출.
• 자분탐상시험 (철 합금용): 표면/표면 근처 불연속성.
• 긍정적인 물질 식별 (PMI): 합금 화학 확인 (이중화에 중요 & 합금별).

기계 테스트

• 경도 및 인장 시험 (샘플 쿠폰 또는 희생 주물) 열처리 반응 및 기계적 성질 확인.
• 위상 균형을 위한 금속 조직학을 통한 미세 구조 검사 (예를 들어, 이중 오스테나이트/페라이트 비율).

압력 & 누출 테스트

• 설계 압력에 대비하고 밀봉 표면을 검증하기 위한 정수압 및 공압 테스트. 매우 작은 누출에 대한 헬륨 또는 기포 누출 테스트.

10. 비용, 리드타임과 생산량의 균형. 대안

압형 & NRE

• 왁스 툴링 및 패턴 비용은 상당한 초기 비용입니다.; 소량용 (프로토 타입, 작은 배치) 부품 복잡성이 높을 경우 왁스 툴링이 정당화될 수 있습니다..
• 매우 적은 양의 경우, 적층 제조 패턴 또는 3D 프린팅된 왁스/레진 패턴으로 NRE를 줄일 수 있습니다..

단가 대. 용량

• 인베스트먼트 주조는 단조품이나 빌렛 등의 광범위한 가공에 비해 부품 수가 늘어나 비용 경쟁력을 갖습니다.; 손익분기점은 복잡성과 필요한 가공에 따라 달라집니다..
• 모래 주조는 매우 큰 부품의 경우 또는 표면/공차 요구 사항이 완화된 경우 비용이 적게 듭니다.; 다이캐스팅은 비철을 함유한 대량의 얇은 벽 부품에 매력적이지만 합금 선택이 제한됩니다..

리드 타임

• 도구 설계, 왁스 툴링 및 쉘 개발로 리드타임 추가. 툴링 및 프로세스 시험의 병행 개발로 첫 번째 부품 제작 시간 단축, 하지만 복잡성과 자격 요건에 따라 몇 주에서 몇 달이 걸릴 것으로 예상됩니다..

11. 맞춤형 매몰 주조 밸브 본체의 일반적인 응용 분야

• 기름 & 가스: 볼 밸브, 게이트 밸브, 밸브를 점검하십시오, 초크 밸브
• 석유 화학 & 화학적인: 부식 방지 스테인리스강 및 니켈 합금 밸브
• 발전소: 고온, 고압 보일러 및 증기 밸브
• 선박 & 난바다 쪽으로 부는: 이중 스테인리스강 및 부식 방지 밸브
• 수처리 & 담수화: 304 / 316 스테인레스 스틸 밸브
• 특수 유체 시스템: 맞춤 설계된 비표준 밸브

12. 비교 분석 - 투자 주조와. 다른 프로세스

13. 결론

인베스트먼트 주조는 밸브 본체 설계에 내부 복잡성이 요구될 때 가장 적합한 기술입니다., 엄격한 마감 공차, 합금 유연성.

믿을 수 있는 곳으로 가는 길, 서비스 가능한 밸브 본체는 명확한 서비스 요구 사항 매트릭스로 시작됩니다. (압력, 온도, 체액), 적절한 합금 계열 선택, 설계와 공정을 결합하기 위해 매몰 주조 전문가와의 조기 협력.

용융 품질 제어, 세라믹 코어 무결성, 게이팅 및 쉘 매개변수, 서비스 중요도에 맞는 검사 체제가 성공의 기둥입니다..

이러한 변수를 함께 관리하는 경우, 매몰 주조로 최적화된 성능을 제공하는 밸브 본체가 생성됩니다., 2차 작업 감소, 탁월한 수명주기 가치.

디자인부터 신뢰성까지: LangHe 맞춤형 캐스트 ​​밸브 본체 솔루션

에서 LangHe 맞춤형 캐스트 ​​밸브 본체, 고객은 단순하게 제조된 부품이 아닌 완전히 엔지니어링된 주조 솔루션에 접근할 수 있습니다..

랑헤 밸브 성능 요구 사항(압력 등급) 변환에 중점을 둡니다., 내부 흐름 기하학, 부식 저항, 및 치수 정확성 - 야금학적 무결성과 제조 가능성의 균형을 맞추는 최적화된 주조 설계로.

설계와 제조 전문 지식을 결합하여, 제어된 주조 공정, 그리고 엄격한 검사 관행, 랑헤 가공을 줄이는 맞춤형 밸브 바디 제공, 밀봉 신뢰성 향상, 까다로운 산업 응용 분야 전반에 걸쳐 장기적인 서비스 성능을 지원합니다..