Veiksnių, turinčių įtakos plieninių detalių paviršiaus kokybei, analizė

Lieto plieno komponentų paviršiaus kokybę pirmiausia lemia du tarpusavyje susiję veiksniai liejimo etape: pelėsio ertmės švara ir formos paviršiaus būklė.

Dideliems liejiniams – kai liejimo sistemos yra ilgos ir metalurgijos/proceso sudėtingumas – puraus smėlio patekimas, nuodegos ir kiti teršalai į keraminius stovo/bėgimo vamzdžius ir rašto/formos paviršiaus pablogėjimas arba pažeidimas yra pagrindiniai matomų paviršiaus defektų šaltiniai..

Šiame straipsnyje šie veiksniai išsamiai analizuojami, pateikiamos praktinės apsaugos priemonės ir bandymų įrodymai dėl pelėsių paviršiaus defektų poveikio, ir pateikia įgyvendinimo planą, kaip pagerinti liejamo paviršiaus būklę ir sumažinti perdirbimą.

1. Paviršiaus kokybės pagrindas ir svarba

Didelės liejinio plieno dalys (Turbinos komponentai, dideli vožtuvai, hidroturbinų bėgiai, kt.) gaminami esant aukštai liejimo temperatūrai ir sudėtingoms užtvarų sistemoms.

Paviršiaus išvaizda yra ne tik komercinis atributas, bet ir proceso valdymo bei vidinio patikimumo rodiklis.

Prasta paviršiaus kokybė lemia brangų šlifavimą, apdirbant perdirbimą arba atmetimą ir neigiamai veikia kliento suvokimą.

Praktiškai daugelis veiksnių turi įtakos išvaizdai (metalurginiai intarpai, makrosegregacija, smėlio susiliejimas, Šašai), bet dideliems nuolat dominuoja du veiksniai liejimass liejimo ir liejimo metu:

1. Pelėsių ertmės švara — puraus smėlio patekimas, nuodegų ir inkliuzų į keraminius tiekimo/bėgimo vamzdžius ir ertmę; ir
2. Pelėsio paviršiaus būklė - mechaniniai pažeidimai, remonto susikaupimas, rašto ir pagrindinių komponentų paviršiaus šiurkštumas.

Remiantis ilgamete praktine didelių lietų plieno dalių, pvz., dujų turbinų, gamybos patirtimi,

Garo turbinos, ir hidraulinių turbinų bėgiai, Šiame straipsnyje sistemingai analizuojamas pelėsių ertmės švarumo ir pelėsių paviršiaus būklės įtakos liejamų plieno dalių paviršiaus kokybei mechanizmas..

Kartu su lyginamaisiais bandymais ir inžinerine praktika, Siūlomos tikslinės gerinimo priemonės, leidžiančios efektyviai pagerinti liejinių paviršiaus kokybę ir teikti techninę pagalbą stabiliai kokybiškai lietų plieno detalių gamybai..

2. Pelėsių ertmių švarumo įtaka lietinių plieno dalių paviršiaus kokybei

Formos ertmė yra "forma", kuri formuoja lietų plieno dalis. Jo švara tiesiogiai lemia, ar yra inkliuzų, Smėlio intarpai, ir kiti liejinių paviršiaus defektai.

Liejamų plieno dalių liejimo proceso metu, išlydytas plienas dideliu greičiu teka į formos ertmę.

Lydymo proceso metu susidarę šlako intarpai, išbarstytas smėlis, patenkantis į dujotiekį tiesiant vartų sistemą, ir kiti teršalai bus išplauti į pelėsių ertmę kartu su išlydytu plienu.

Išlydyto plieno aušinimo ir kietėjimo proceso metu, dėl mažesnio jų tankio, dauguma šlako inkliuzų ir išsibarsčiusio smėlio plūduriuoja aukštyn ir išleidžiami per stovą arba ventiliacijos sistemą.

Tačiau, dalis inkliuzų vis tiek kondensuosis kintamuose skerspjūviuose, filė, ir kitos liejinių pozicijos, formuojantys paviršiaus defektai, tokie kaip smėlio intarpai ir šlako intarpai.

Šiuos defektus reikia pašalinti šlifuojant, o tai ne tik padidina gamybos krūvį ir sąnaudas, bet ir gali turėti įtakos liejinių matmenų tikslumui, jei šlifavimo kiekis yra per didelis.

Pagrindinis pelėsio ertmėje išsibarsčiusio smėlio šaltinis yra užtvarų sistema.

Lieto plieno dalių užtvarų sistema dažniausiai susideda iš keraminių vamzdžių (porcelianiniai vamzdžiai) užtikrinti atsparumą aukštai temperatūrai ir išvengti išlydyto plieno erozijos.

Didelėms liejinėms dalims, bendras nutiestos vartų sistemos ilgis gali siekti daugiau nei 40 metrai, o tiesimo procesas apima keletą sujungtų porcelianinių vamzdžių sekcijų.

Dėl ilgo ilgio ir didelių klojimo sunkumų, tikimybė, kad pasklidęs smėlis pateks į porcelianinius vamzdžius, yra gana didelė.

Todėl, ypač svarbu klojant apsaugoti kiekvieną porceliano vamzdžio dalį, kad pasklidęs smėlis nepatektų į formos ertmę kartu su išlydytu plienu..

Praktiškai patikrinus trijų tipų plieno gaminius (Dujų turbinos, Garo turbinos, ir hidraulinių turbinų bėgiai),

buvo sukurtos trijų tipų apsauginės medžiagos ir metodai, padedantys efektyviai pagerinti pelėsių ertmės švarą. Toliau pateikiama išsami kiekvieno metodo analizė:

2.1 PVC plastikinės plėvelės apsaugos metodas

PVC (Polivinilchloridas) plastikinė plėvelė plačiai naudojama vartų sistemos apsaugai dėl savo didelių sąnaudų, patogus veikimas, ir geras sandarinimo efektyvumas.

Rekomenduojamas plėvelės storis – 0,4–1 mm, and the specific thickness can be selected according to the on-site molding operation requirements.

To facilitate the observation and inspection of the internal cleanliness of the porcelain pipes, transparent PVC film is preferred.

The specific operation steps are as follows: Pirma, check the internal cleanliness of each section of the porcelain pipe before protection, and remove any existing scattered sand or other pollutants.

Tada, wrap the PVC film around the opening of the porcelain pipe to be protected. The tightness of the film should be appropriate to not affect the connection between the porcelain pipes.

During the butt joint of the porcelain pipes, the floating sand and other pollutants are blocked outside the film and cannot enter the porcelain pipes.

After the laying of the gating system is completed, plėvelės nuimti nereikia.

Liejimo proceso metu, kai išlydytas plienas veržiasi į formos ertmę, porcelianiniuose vamzdžiuose esantis oras iš sistemos išleidžiamas esant slėgiui, ir PVC plėvelė išpučiama iš oro išleidimo sistemos kartu su oru formos ertmėje.

Kadangi PVC plėvelė visiškai sudegs ir suyra aukštoje temperatūroje (PVC skilimo temperatūra yra apie 200–300°C,

kuri yra daug žemesnė už išlydyto plieno pylimo temperatūrą), jis neužterš išlydyto plieno ir nepaliks likučių liejinių paviršiuje.

2.2 Plonų plieno lakštų apsaugos metodas

Ploni plieno lakštai, kurių storis mažesnis nei 1 mm gali būti naudojami ir porcelianinių vamzdžių apsaugai.

Plonų plieno lakštų pranašumas yra tas, kad juos galima naudoti pakartotinai, kurios gali tam tikru mastu sumažinti ilgalaikes medžiagų sąnaudas.

Prieš naudojimą, plonus plieno lakštus reikia apdoroti atitinkamais dydžiais, kurie yra šiek tiek didesni už išorinį porcelianinių vamzdžių skersmenį, atsižvelgiant į porcelianinių vamzdžių dydį ir formą, kad jie visiškai uždengtų porcelianinių vamzdžių jungiamąją dalį.

Operacijos procesas yra: Pirma, patikrinkite, ar porcelianinių vamzdžių viduje nėra pašalinių daiktų.

Tada, apdorojamus plonus plieno lakštus uždėkite ant porcelianinių vamzdžių, kuriuos reikia apsaugoti, jungiamosios dalies.

Po to, kai viršutinė porceliano vamzdžių dalis yra visiškai padengta liejimo smėliu, rankiniu būdu ištraukite plonus plieno lakštus.

Tačiau, šis metodas kelia aukštus reikalavimus statybos darbams: viena vertus, dėl didelio smėlio kiekio aplink porcelianinius vamzdžius,

lengva praleisti traukiant plonus plieno lakštus; kita vertus, plieno lakštų ištraukimo procesas gali varyti jau paklotus porcelianinius vamzdžius, dėl to nesutampa užtvarų sistema.

Be to, jei po užtvarų sistemos klojimo reikalinga antrinė švaros patikra, veikimo sunkumas yra gana didelis, nes ploni plieno lakštai buvo pašalinti, o porcelianinių vamzdžių jungiamoji dalis yra padengta smėliu.

Reikėtų pažymėti, kad jei plonas plieno lakštas nėra laiku ištrauktas arba praleistas, pilant jis pateks į formos ertmę kartu su išlydytu plienu,

kuris blokuos išlydyto plieno tekėjimą ir sukels rimtų defektų, tokių kaip šaltas užsidarymas ir netinkamas liejinių paviršius.

2.3 Polistireninio putplasčio plokštės apsaugos metodas

Polistireninio putplasčio plokštės pranašumai yra maža kaina ir lengvas svoris, taip pat yra įprasta vartų sistemos apsauginė medžiaga.

Šio metodo raktas yra putplasčio plokštės apdorojimo tikslumas: putplasčio plokštę reikia apdoroti cilindrine forma, kurios skersmuo toks pat kaip vidinis porceliano vamzdžio skersmuo, o paskui dedamas prie porcelianinio vamzdžio antgalio apsaugai.

Putplasčio plokštės apdorojimo dydžiui keliami aukšti reikalavimai: jei skersmuo per didelis, putplasčio plokštės negalima įkišti į porcelianinio vamzdžio antgalį;

jei skersmuo per mažas, sandarinimo efektyvumas bus prastas, o į porcelianinio vamzdžio vidų iš tarpo lengvai pateks smėlis.

Tuo pačiu metu, putplasčio plokštė turi būti pakankamai stora (paprastai 5-10 mm) kad nepasvirtų porcelianinio vamzdžio viduje, kurie turės įtakos apsauginiam poveikiui.

Panašus į PVC plastikinės plėvelės apsaugos metodą, Paklojus vartų sistemą putplasčio plokštės išimti nereikia.

Liejimo proceso metu, kai į formos ertmę veržiasi didelis kiekis išlydyto plieno, putplasčio plokštė išpučiama iš formos ertmės per oro išleidimo sistemą, esant oro slėgiui formos ertmėje.

Polistireninis putplastis suyra aukštoje temperatūroje (skilimo temperatūra apie 100–150°C) ir nesudarys kenksmingų medžiagų, todėl jis neužterš išlydyto plieno ir neturės įtakos liejinių paviršiaus kokybei.

2.4 Trijų medžiagų apsaugos poveikio palyginimas

Pagrindinis trijų apsaugos metodų principas – neleisti išsibarsčiusiam smėliui patekti į porcelianinius vamzdžius ir pelėsių ertmę, jei pilant neveikia išlydyto plieno tekėjimas ir į pelėsių ertmę nepatenka pašalinių medžiagų..

Norėdami pasirinkti optimalią apsaugos schemą, išlaidas, statybos sunkumas, ir lyginamas trijų medžiagų apsauginis poveikis, kaip parodyta lentelėje 1.

Lentelė 1 Apsauginių medžiagų kainos ir efektyvumo palyginimas

Tai galima pamatyti iš lentelės 1 kad tiek ploni plieno lakštai, tiek polistireninio putplasčio plokštės turi gerą apsauginį poveikį, tačiau jų apdorojimo sunkumai yra gana dideli, kuris tam tikru mastu nėra patogus statybai ir naudoti vietoje.

PVC plastikinė plėvelė turi geriausią apsaugos efektą, su paprastu valdymu vietoje ir dideliu našumu.

Todėl, kartu su faktiniais gamybos poreikiais, 0,4–1 mm storio PVC plastikinė plėvelė yra rekomenduojama kaip tinkamiausia apsauginė medžiaga plieninių detalių užtvarų sistemai,

kuris gali veiksmingai pagerinti pelėsių ertmės švarą ir sumažinti paviršiaus defektus, kuriuos sukelia smėlio intarpai.

3. Pelėsių paviršiaus būklės įtaka lietinių plieno dalių paviršiaus kokybei

Forma yra pagrindinis įrankis liejant plieno dalis, o jo paviršiaus būklė tiesiogiai veikia liejinių paviršiaus apdailą ir lygumą.

Didelėms liejinėms dalims, medienos formos dažniausiai naudojamos dėl lengvo apdirbimo pranašumų, mažos išlaidos, ir geras apdirbamumas.

Tačiau, medienos formoms būdingos didelio tūrio ir daugybės palaidų blokelių savybės (kilnojami blokai), kuriems reikalingas didelis padėties nustatymo tikslumas ir sujungimo sandarumas tarp palaidų blokų.

Realiame gamybos procese, didėjant pelėsių naudojimo skaičiui, taip pat padidės pelėsių paviršiaus pažeidimai ir atsipalaidavę blokai pašalinant formą.

Jeigu šie defektai laiku neprižiūrimi, jie ne tik turės įtakos liejinių formai ir paviršiaus kokybei, bet ir sutrumpins formos tarnavimo laiką.

3.1 Natūralių pelėsių paviršiaus defektų atsiradimas

Natūralūs formos paviršiaus defektai daugiausia apima susidėvėjimą, įbrėžimai, įtrūkimai, ir jungčių tarpų nelygumai. Šie defektai dažniausiai atsiranda dėl toliau nurodytų priežasčių:

• Pelėsių pašalinimo pažeidimai: Pelėsių nuėmimo proceso metu, dėl sukibimo tarp liejimo smėlio ir formos paviršiaus,
  pelėsių paviršius ir palaidi blokai lengvai subraižomi arba nusidėvi, kai forma ištraukiama, ypač filė ir formos kraštuose.
• Aplinkos veiksniai: Forma ilgą laiką saugoma gamybos ceche, o paviršius lengvai paveikiamas drėgmės, sukeliantis medienos išsipūtimą ir deformaciją, dėl ko susidaro nelygus paviršius.
• Priežiūra ne laiku: Po to, kai naudojama forma, laiku nenuvalius paviršiaus smėlio ir teršalų, arba laiku nepataisomos pažeistos dalys, defektai palaipsniui didės didėjant naudojimo skaičiui.

Tarp šių natūralių defektų, liejinių paviršiaus kokybei didžiausią įtaką turi nelygus paviršius ties sujungimo tarpais ir formos filė.

Sutaisius formą, jei paviršius nėra šlifuotas, kad būtų lygus ir lygus, liejinių paviršiuje susiformuos į griovelį arba į žiurkės uodegą panašūs defektai, kurie rimtai paveikia liejinių išvaizdos kokybę.

3.2 Dirbtinių pelėsių paviršiaus defektų bandymas

Kiekybiškai patikrinti ryšį tarp formos paviršiaus lygumo ir liejimo paviršiaus defektų, buvo atliktas lyginamasis testas.

Formos paviršiuje buvo pagaminti trijų tipų dirbtiniai, skirtingo gylio defektai, kurios buvo 1–2 mm, 2– 4 mm, ir atitinkamai 4–6 mm.

Defektų pasiskirstymo diapazonas apima plokštumą, lanko paviršius, ir filė dalį flanšo šaknies, kurios yra pagrindinės pozicijos, linkusios į lietų plieno dalių paviršiaus defektus.

Bandymo planas yra toks: Kiekvienai pozicijai pasirenkamos trys sritys, ir kiekvienos srities plotas nustatomas į 300 mm × 300 mm.

Dirbtiniai defektai yra pagaminti pasirinktose vietose ir pažymėti.

Išgaubti defektai padaromi ant formos paviršiaus pridedant medžiagų, tokių kaip glaistas ar gipsas, o įgaubti defektai šlifuojami ir formuojami ant formos paviršiaus tokiais įrankiais kaip sukamieji lydiniai.

Visų dirbtinių defektų gylis matuojamas aukščio matuokliu ir fiksuojamas fotografuojant.

Liejimo proceso metu, dirbtinių defektų dalys yra tikrinamos, ar nėra plūduriuojančio smėlio ar kitų medžiagų, turinčių įtakos defektų formai.

Aplink defektus užpilto smėlio sutankinimo laipsnis ir stiprumas įgyvendinami pagal liejimo eksploatacijos reikalavimus.

Po to, kai liejiniai supilami ir suformuojami, jiems atliekamas kokybiškas terminis apdorojimas ir pirmasis šratinio pūtimo procesas, ir apžiūrimi bei patikrinami dirbtinius defektus atitinkantys liejinių paviršiaus plotai.

Bandymo rezultatai rodo, kad skirtingo gylio dirbtiniai formos paviršiaus defektai lemia skirtingą liejimo paviršiaus šiurkštumo lygį.

Konkretus atitinkamas ryšys parodytas lentelėje 2.

Lentelė 2 Dirbtinių formų paviršiaus defektų ir liejimo paviršiaus šiurkštumo palyginimo lentelė

PASTABA: Paviršiaus šiurkštumo laipsniai lentelėje yra suskirstyti pagal įmonės vidinį lietinių plieno dalių standartą: A1 klasė (Ra ≤ 6.3 μm) yra aukščiausia paviršiaus kokybė, tinka pagrindinėms išvaizdos dalims;

A2/A3 klasė (6.3 μm < Ra ≤ 12.5 μm) yra bendra paviršiaus kokybė, tinka įprastoms konstrukcinėms dalims; A4 klasės (Ra > 12.5 μm) yra žema paviršiaus kokybė, kurį reikia perdirbti šlifuojant.

Pagal testo rezultatus, kad atitiktų skirtingus liejamo plieno dalių paviršiaus šiurkštumo laipsnio reikalavimus, pelėsių paviršius turi būti patikrintas prieš kiekvieną naudojimą.

Dėl defektų, viršijančių nurodytą gylį (paprastai 2 mm bendroms dalims ir 1 mm pagrindinėms dalims), turi būti atliktas remontas ir šlifavimas, siekiant užtikrinti, kad bendra pelėsių paviršiaus būklė būtų tinkama.

Formos sujungimo tarpams ir filė, ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas apžiūrai ir priežiūrai, kad liejimo paviršiuje nesusidarytų į griovelius ar uodegą panašių defektų..

4. Išvada

Didelėms plieno dalims dvi labiausiai paveikiančios, valdomi prastos liejamo paviršiaus kokybės veiksniai taršos patekimas per užtvarus / vamzdynus ir pelėsių paviršiaus defektai.

Paprasta, nebrangūs apsaugos metodai – ypač permatomos 0,4–1,0 mm storio PVC plėvelės naudojimas vamzdžių angoms uždengti/uždengti vamzdyno įrengimo metu – žymiai sumažina puraus smėlio patekimą.

Kruopštus pelėsio paviršių patikrinimas ir savalaikis remontas (su konservatyviu defekto gylio priėmimu ≤2 mm) užkirsti kelią pelėsių pažeidimams patekti į liejimo komponentus.

Kartu su pirmojo straipsnio NDT ir dokumentuota techninės priežiūros / patikros programa, Šios priemonės iš esmės pagerina paviršiaus būklę, sumažinti perdirbimą ir pagerinti klientų matomą kokybę.

Nuorodos

[1] Zhang Chaohui. Liejamų plieno dalių kokybės analizė ir kokybės gerinimo priemonės [J]. Kinijos žurnalų tinklas, 2018(01): 75-77.

[2] Wang Chengbin. Diskusija apie pelėsių struktūros įtaką liejimo kokybei ir optimizavimo projektui [J]. Šiuolaikinė verslo ir prekybos pramonė, 2011, 23(01): 303.

[3] Amerikos liejyklų draugija (AFS). Plieno liejinių vadovas [M]. 11leidimas. AFS, 2017.