Investīciju liešanas sūkņa korpuss — ieguldījumu liešanas liešana

1. Ievads

Sūkņu korpusi ir strukturāli un hidrauliski korpusi, kas pārvērš vadītāja enerģiju šķidruma kustībā. Tie parasti satur volūtas, lāpstiņriteņa sēdekļi, nesot priekšniekus, atloki un iekšējās ejas.

Sūkņa korpusam izvēlētais ražošanas ceļš nosaka sasniedzamo ģeometriju, metalurģija, izmaksas un izpildes laiks.

Investīciju liešana izceļas vietās, kur ģeometrija ir sarežģīta (iekšējās virzošās lāpstiņas, plānie tīkli, integrētie priekšnieki), pielaides ir ierobežotas, un augstas integritātes sakausējumi (nerūsējoši tēraudi, niķeļa sakausējumi, bronzas) nepieciešami.

2. Kas ir investīciju liešanas sūkņa korpuss?

Definīcija un galvenā funkcionalitāte

Tāds investīciju liešana sūkņa korpuss ir sūkņa korpuss, kas ražots no zaudētā vaska (ieguldījums) liešanas metode.

Vasks (vai polimērs) tiek izveidots sūkņa korpusa raksts, pārklāts ar ugunsizturīgu keramiku, lai izveidotu apvalku, karsējot noņemts vasks, un izkausētu metālu ielej keramikas veidnē.

Apdedzinātais apvalks pēc sacietēšanas tiek nojaukts, lai atklātu gandrīz tīkla liešanas sūkņa korpusu, kas pēc tam tiek pabeigts un pārbaudīts.

Tipiskas specifikācijas un izmēri

• Daļas masa: investīciju cast sūkņu korpusi parasti svārstās no dažiem simtiem gramu līdz desmitiem kilogramu gabalā; Daudzas lietuves parasti izmanto sūkņu korpusus no ~0,5 kg līdz ~ 50–100 kg atkarībā no rūpnīcas jaudas.
• Sienas biezums: tipiskas nominālās sienas nerūsējošā vai niķeļa sakausējumiem: 3–12 mm; minimāli plānās sekcijas līdz 1–2 mm ir sasniedzami izvēlētajos sakausējumos un procesa kontrolē.
• Izmēru tolerance (tikpat ietērpts): parasti tiek ievērotas vispārējās investīciju pielaides ± 0,1–0,5 mm mazām funkcijām; procentos balstīta pielaide ±0,25–0,5% lineārs ir praktisks īkšķis.
  Kritiskās apstrādātās īpašības parasti tiek atstātas ar apstrādes pielaidi (0.2–2,0 mm atkarībā no liešanas precizitātes).
• Virsmas apdare (tikpat ietērpts): tipisks Ra 1.6–3,2 μm (50–125 min) standarta keramikas apvalkiem; smalkas čaulas un rūpīga liešana var radīt Ra ≈ 0.8-1,6 μm.
  Blīvējošās virsmas vai gultņu kakliņi tiek apstrādāti/pārklāti ar daudz smalkāku Ra (≤ 0.2 μm) pēc vajadzības.

3. Dizaina apsvērumi

Investīciju liešana nodrošina sarežģītu ģeometriju, bet laba dizaina prakse palielina kvalitāti un samazina izmaksas.

Hidrauliskās veiktspējas prasības

• Plūsmas ejas & ruļļos: gluda fileja un kontrolēta konverģence novērš atdalīšanu un kavitāciju.
  Iekšējiem filejas rādiusiem jābūt dāsniem (≥ 1–2× sienas biezums) lai samazinātu turbulenci.
• Darbrata sēdekļa izlīdzināšana: koncentriskums un perpendikularitāte ir kritiski svarīgas — plānojiet apstrādāto urbumu un atskaites punktu īpašības.
• Atlaides: sūkņa atstarpēm pie lāpstiņriteņa pārkarēm un blīvējuma virsmām ir jābūt uzturējamām ar pēcliešanas apstrādi.

Strukturālās prasības

• Stress & nogurums: ņemiet vērā cikliskās slodzes; izmantot galīgo elementu analīzi, lai identificētu lokālos sprieguma pacēlājus.
  Lieta metalurģija (graudu izmērs, segregācija) ietekmē noguruma dzīvi — dizains, lai izvairītos no plānas, ļoti saspringti priekšnieki bez pienācīgas filēšanas.
• Vibrācija: stiff webs and ribs help raise natural frequencies; investment casting allows ribs to be integrated into the body.

Korozija & valkāt

• Materiālu izvēle: choose alloy based on fluid chemistry (ph, hlorīdi, erozīvas daļiņas, temperatūra).
  For seawater, duplex or cupronickel may be required; for acids, Hastelloy or appropriate nickel alloys.
• Erosion resistance: smooth internal surfaces and sacrificial coatings (cietsirdīgs, termiskais aerosols) are options where particulate slurry is present.

Izmēru pielaides & virsmas apdare

• Kritiskās pazīmes: designate which faces/bores are finish-machined and specify machining allowances (Piem., 0.5–1.5 mm for sandier shells, 0.2–0.6 mm for precision shells).
• Sealing surfaces: specify Ra and flatness; often lapped/polished to Ra ≤ 0.2 μm and flatness within 0.01–0.05 mm depending on pressure class.

4. Materiāli investīciju liešanas sūkņu korpusiem

Material selection is a critical factor in designing and producing investment-cast pump bodies, as it directly affects mechanical performance, izturība pret koroziju, ražošana, un kalpošanas laiks.

5. Investīciju liešanas process sūkņu korpusiem

Investīciju liešana, pazīstams arī kā zaudēto vaska liešana, ļauj ražot sūkņu korpusus ar sarežģītu ģeometriju, plānas sienas, un augstas dimensijas precizitāte.

Process sastāv no vairākiem kritiskiem soļiem:

6. Operācijas pēc izvietošanas

Pēc sūkņa korpusa noņemšanas no keramikas apvalka, tiek veiktas vairākas pēcliešanas darbības, lai nodrošinātu komponenta funkcionālo atbilstību, dimensiju, un virsmas kvalitātes prasības.

Šīs darbības ir būtiskas augstas veiktspējas lietojumiem ķīmiskajā jomā, jūras, un rūpniecības nozares.

Termiskā apstrāde

Termiskā apstrāde tiek izmantots, lai mazinātu atlikušos spriegumus, Uzlabot elastību, un optimizēt mehāniskās īpašības:

• Stresa mazināšanas atlaidināšana: Nerūsējošā tērauda karsēšana līdz 550–650 °C samazina atlikušo spriegumu no liešanas un novērš deformāciju apstrādes laikā.
• Risinājumu rūdīšana: Piemērots nerūsējošajam tēraudam un niķeļa sakausējumiem, lai homogenizētu mikrostruktūru un izšķīdinātu nevēlamas nogulsnes, nodrošinot izturību pret koroziju un nemainīgu cietību.
• Novecošanās vai nokrišņu sacietēšana (noteiktiem sakausējumiem): Uzlabo augstas veiktspējas materiālu izturību un nodilumizturību.

Apstrāde

Kritiskie izmēri, piemēram, atloki, urbums, pārošanās virsmas, un vītņotie porti ir apstrādāti tā, lai tie atbilstu stingrām pielaidēm.

Tipiskas apstrādes darbības ietver virpošanu, frizēšana, urbšana, un garlaicīgi. Apstrāde nodrošina:

• Izmēru pielaides ±0,05–0,1 mm precīzai montāžai.
• Gludas blīvējuma virsmas, lai novērstu noplūdes augsta spiediena apstākļos.

Virsmas apdare

Virsmas apdare pastiprina izturību pret koroziju, nodilums pretestība, un estētika:

• Pulēšana: Uzlabo gludumu virsmu un iekšējo kanālu blīvēšanai.
• Šāvienu spridzināšana: Noņem atlikušās keramikas daļiņas un izveido vienmērīgu virsmu pārklāšanai vai krāsošanai.
• Pārklājumi: Pēc izvēles ķīmiski vai galvanizēti pārklājumi (Piem., niķelis, Ptfe) uzlabo izturību pret koroziju un samazina berzi.

Nesagraujoša pārbaude (Ndt)

Lai noteiktu defektus, piemēram, porainību, plaisas, vai ieslēgumi, Tiek veikta NDT:

• Radiogrāfija (Rentgenstars): Identificē iekšējos tukšumus un ieslēgumus.
• Ultraskaņas pārbaude (Ut): Atklāj pazemes nepilnības biezās daļās.
• Krāsvielu iespiešanās pārbaude (Pt): Atklāj virsmas plaisas un porainību.

Tīrīšana un pārbaude

Beidzot, sūkņu korpusi tiek iztīrīti, lai noņemtu atlikušās apstrādes eļļas, Gruveši, vai sāļi. Izmēru un vizuālās pārbaudes pirms montāžas vai nosūtīšanas pārbauda atbilstību specifikācijām.

7. Kvalitātes nodrošināšana un pārbaude

Kvalitātes nodrošināšana (QA) ir ļoti svarīgi, lai nodrošinātu, ka investīciju liešanas sūkņu korpusi atbilst konstrukcijas specifikācijām, veiktspējas standarti, un nozares prasības.

Sistemātiska kvalitātes nodrošināšanas pieeja apvieno izmēru pārbaudes, mehāniskā pārbaude, un nesagraujošā novērtēšana, lai atklātu defektus un apstiprinātu funkcionālo integritāti.

Dimensiju pārbaude

Izmēru pārbaude nodrošina, ka sūkņa korpuss atbilst projektētajiem rasējumiem un pielaidēm:

• Koordinēt mērīšanas mašīnas (CMM): Izmēriet sarežģītas ģeometrijas, urbums, atloki, un montāžas virsmas ar precizitāti ±0,01–0,05 mm.
• Mērinstrumenti: Vītņu mērītāji, spraudņu mērītāji, un augstuma mērītāji ātri pārbauda kritiskās īpašības ražošanā.
• Virsmas raupjuma mērīšana: Apstiprina apdares prasības virsmu un iekšējo kanālu blīvēšanai (Piem., Ra ≤0,8 μm hidrauliskajiem komponentiem).

Mehānisko īpašību pārbaude

Mehāniskā pārbaude apstiprina, ka materiāls atbilst nepieciešamajai stiprībai, elastība, un cietība:

• Stiepes pārbaude: Mēra tecēšanas spēku, galīgā stiepes izturība, un pagarināšana, nodrošinot, ka materiāls var izturēt ekspluatācijas slodzes.
• Cietības pārbaude: Rokvela vai Vickers testēšana apstiprina, ka termiskā apstrāde un materiālu apstrāde sasniedza vēlamo cietību.
• Trieciena pārbaude (Ja nepieciešams): Novērtē stingrību lietojumiem, kas pakļauti mainīgām slodzēm vai triecieniem.

Nesagraujoša pārbaude (Ndt)

NDT metodes atklāj slēptos defektus, nesabojājot daļu:

• Radiogrāfija (Rentgena/CT skenēšana): Identificē iekšējo porainību, ieslēgumi, un tukšumus, īpaši biezās daļās.
• Ultraskaņas pārbaude (Ut): Atklāj iekšējās plaisas, tukšumi, vai atslāņošanās blīvos materiālos, piemēram, nerūsējošā tērauda un niķeļa sakausējumos.
• Krāsvielu iespiešanās pārbaude (Pt): Atklāj virsmas plaisas, pinholes, vai smalka porainība, kas nav redzama ar neapbruņotu aci.
• Magnētisko daļiņu pārbaude (Kalna attālums): Piemērots feromagnētiskajiem sakausējumiem, lai noteiktu virsmas un virsmas neviendabības.

Bieži sastopami liešanas defekti un to mazināšanas stratēģijas

• Porainība: Minimizēts, izmantojot atbilstošus vārtus, ventilācija, un kontrolēti sacietēšanas ātrumi.
• Saraušanās dobumi: Risināts, izmantojot stāvvada konstrukciju un siltuma vadību.
• Auksti izslēgti un nepareizi: No tā var izvairīties, saglabājot optimālu liešanas temperatūru un vienmērīgu plūsmu sarežģītās ģeometrijās.
• Virsmas ieslēgumi: Kontrolēts, izmantojot augstas tīrības sakausējumus un atbilstošus degazēšanas paņēmienus.

8. Ieguldījumu liešanas priekšrocības sūkņu korpusiem

• Sarežģīta ģeometrija: iekšējie fragmenti, plānas sienas un integrēti priekšējie elementi ar minimālu sekundāro montāžu.
• Gandrīz tīkla forma: samazina materiāla noņemšanu salīdzinājumā ar. neapstrādāta apstrāde no stieņa vai sagataves - bieži 30-70% mazāk apstrādes Par sarežģītām detaļām.
• Augstas dimensijas precizitāte & virsmas apdare: mazāka sekundārā apdare daudzām funkcijām, salīdzinot ar smilšu liešanu.
• Sakausējuma elastība: lieti daudzi nerūsējošā un niķeļa sakausējumi ar labu metalurģisko integritāti.
• Maza un vidēja ražošanas elastība: instrumenti vaska rakstiem ir salīdzinoši lēti salīdzinājumā ar. liela izmēra instrumenti, ļaujot ekonomiski darboties no prototipiem līdz tūkstošiem detaļu.

9. Ierobežojumi un izaicinājumi

• Maksa par ļoti lielām detaļām: virs noteiktiem izmēriem (bieži >100 kg) investīciju liešana kļūst neekonomiska salīdzinājumā ar smilšu liešanu vai izgatavošanu/metināšanu.
• Sagatavošanās laiks: raksta instrumenti, čaulu veidošana un šaušana palielina izpildes laiku — prototipu laika grafiki parasti tiek mērīti nedēļās.
• Porainības risks biezās daļās: bieziem priekšgaliem vai lieliem šķērsgriezumiem ir nepieciešama rūpīga vārtiem, drebuļi vai segmentēšana, lai izvairītos no saraušanās.
• Virsmas apdare un pielaides ir atkarīgas no apvalka sistēmas: lai iegūtu īpaši smalku apdari vai ļoti stingras liešanas pielaides, ir nepieciešamas augstākās kvalitātes keramikas sistēmas un procesa kontrole.

10. Rūpniecības pielietojumi

Ieguldījumu liešanas sūkņu korpusi to dēļ tiek izmantoti plašā nozaru spektrā sarežģītas ģeometrijas iespējas, materiāla daudzpusība, un augstas dimensijas precizitāte.

Šis process ļauj inženieriem izstrādāt optimizētas hidrauliskās ejas, plānas sienas, un integrētas montāžas funkcijas, kas uzlabo sūkņa efektivitāti un ilgmūžību.

Ķīmiskās apstrādes sūkņi

• Vide: Kodīgi šķidrumi, piemēram, skābes, kaustiskie līdzekļi, un šķīdinātāji.
• Izmantotie materiāli: Nerūsējoši tēraudi (316Lukturis, divstāvu) un niķeļa sakausējumi (Hastelijs, Neiebilstība).
• Pamatojums: Investīciju liešana nodrošina sarežģītus iekšējos kanālus, līdz minimumam samazinot turbulenci un nodrošinot vienmērīgu plūsmu, kritisks ķīmiskā procesa uzticamībai.

Ūdens un notekūdeņu sūkņi

• Vide: Liela apjoma sūknēšana, abrazīvas suspendētās vielas, un mainīgs pH līmenis.
• Izmantotie materiāli: Bronza, Dupleksa nerūsējošā tērauda, un korozijizturīgiem čuguniem.
• Pamatojums: Plānās sienas, gludas iekšējās ejas samazina aizsērēšanu un enerģijas zudumus, efektivitātes uzlabošana pašvaldību un rūpnieciskajās ūdens sistēmās.

Jūras un piekrastes sūkņi

• Vide: Sālsūdens iedarbība, augsta spiediena darbība, un cikliskā mehāniskā spriedze.
• Izmantotie materiāli: Vara sakausējumi (jūras misiņš, bronza), Duplekss nerūsējošais tērauds.
• Pamatojums: Izturība pret koroziju un bioloģisko piesārņojumu ir ļoti svarīga; ieguldījumu liešana ļauj bezšuvju, sarežģītas ģeometrijas, lai samazinātu apkopi un uzlabotu kalpošanas laiku.

Eļļas & Gāzes un elektroenerģijas ražošanas sūkņi

• Vide: Augstas temperatūras, augstspiediena šķidrumi, un ogļūdeņražu bāzes.
• Izmantotie materiāli: Sakausējumi ar augstu niķeļa saturu (Neiebilstība, Hastelijs), nerūsējošais tērauds, un sakausējumi uz kobalta bāzes.
• Pamatojums: Ieguldījumu liešana atbalsta augstas stiprības materiālus un precīzas pielaides, kas nepieciešamas kritiskiem lietojumiem, piemēram, turbīnu eļļošanai, ķīmiskā injekcija, un urbšana jūrā.

Īpaši un pielāgoti sūkņi

• Vide: Laboratorija, farmaceitisks, vai pārtikas pārstrādes lietojumiem, kam nepieciešama higiēniska un precīza veiktspēja.
• Izmantotie materiāli: Nerūsējošais tērauds (304, 316Lukturis), titāns, vai niķeļa sakausējumi.
• Pamatojums: Gludas virsmas, stingras pielaides, un sarežģītas ģeometrijas, kas iegūtas ar ieguldījumu liešanu, nodrošina minimālu piesārņojuma risku un atbilstību normatīvajiem standartiem.

11. Salīdzinošā analīze

12. Secinājums

Ieguldījumu liešanas sūkņa korpuss apvieno dizaina brīvību ar metalurģisko integritāti, padarot tos par lielisku izvēli daudziem šķidrumu apstrādes lietojumiem, īpaši sarežģītās iekšējās ģeometrijas gadījumos, ir nepieciešami eksotiski sakausējumi vai stingras pielaides.

Panākumi ir atkarīgi no agrīnas liešanas dizaina, apzināta materiālu atlase, rūpīga procesa kontrole (izliešana, lobīšana, termiskā apstrāde), un spēcīgas QA/NDT programmas.

Kritiskām sūkņu sistēmām — jūras, ķīmiskā vai elektroenerģijas ražošana — investīciju liešana var nodrošināt uzticamu, ekonomiskas sastāvdaļas, ja tās ir norādītas un izpildītas pareizi.

 

FAQ

Kādu maksimālo sūkņa korpusa izmēru var ieguldīt?

Tipiskā veikala prakse svārstās līdz ~50–100 kg uz detaļu, bet praktiskais maksimums ir atkarīgs no liešanas iespējām un ekonomikas.

Ļoti lielus sūkņu korpusus biežāk ražo ar smilšu liešanu vai izgatavošanu/metināšanu.

Cik lielu apstrādes pielaidi vajadzētu izveidot ieguldījumu liešanai?

Ļaut 0.2–2,0 mm atkarībā no kritiskuma un apvalka precizitātes. Stingrākas pielaides norādiet tikai tad, ja lietuve garantē precīzus korpusus.

Kurš materiāls ir vislabākais jūras ūdens sūkņu korpusiem?

Dupleksais nerūsējošais tērauds un atsevišķi vara-niķeļa sakausējumi ir izplatīta izvēle, pateicoties izcilai hlorīda punktveida izturībai un bioloģiskai piesārņojumam.; Galīgā izvēle ir atkarīga no temperatūras, ātrums un erozijas apstākļi.

Kāds ir tipiskais ražošanas sūkņa korpusa izpildes laiks?

Parasti notiek nelielas ražošanas sērijas 4–8 nedēļas no modeļa apstiprināšanas līdz gatavajām daļām; atsevišķi prototipi var būt ātrāki ar 3D drukātiem modeļiem, taču tiem joprojām ir nepieciešami čaulas apdedzināšanas un kausēšanas grafiki.

Kā norādīt porainības pieņemšanas kritērijus?

Izmantojiet nozares NDT standartus (radiogrāfija, Ct, Ut) un definējiet pieņemšanas līmeņus porainības procentos pēc tilpuma vai izmantojot atsauces attēlus.

Kritisko spiedienu saglabājošo sūkņu korpusiem bieži ir nepieciešama porainība <0.5% pēc apjoma un radiogrāfiskās pieņemšanas atbilstoši klienta standartam.