Investeringsgietpomplichaam - Investeringsgieterij

1. Invoering

Pomplichamen zijn structurele en hydraulische behuizingen die de energie van de bestuurder omzetten in vloeiende beweging. Ze bevatten gewoonlijk voluten, waaierzittingen, dragende bazen, flenzen en interne doorgangen.

De gekozen productieroute voor een pomplichaam bepaalt de haalbare geometrie, metallurgie, kosten en doorlooptijd.

Investeringsgieten valt op waar de geometrie complex is (interne leischoepen, dunne webben, geïntegreerde bazen), toleranties zijn krap, en legeringen met een hoge integriteit (roestvrij staal, nikkellegeringen, bronzen) zijn vereist.

2. Wat is een investeringsgietpomplichaam?

Definitie en kernfunctionaliteit

Een Investeringsuitgifte pomp lichaam is een pomphuis geproduceerd door de verloren was (investering) gietmethode.

Een was (of polymeer) patroon van het pomplichaam wordt gecreëerd, bedekt met vuurvast keramiek om een ​​schaal te bouwen, de was wordt verwijderd door verwarming, en gesmolten metaal gegoten in de keramische mal.

De afgevuurde granaat wordt na het stollen weggebroken om een ​​vrijwel net gegoten pomplichaam te onthullen dat vervolgens wordt afgewerkt en geïnspecteerd.

Typische specificaties en afmetingen

• Deel massa: gegoten pomplichamen variëren meestal van een paar honderd gram tot tientallen kilogrammen per stuk; veel gieterijen gieten routinematig pomplichamen van ~0,5 kg tot ~50-100 kg, afhankelijk van de capaciteit van de fabriek.
• Wanddikte: typische nominale wanden voor roestvrij staal of nikkellegeringen: 3–12 mm; minimale dunne secties tot 1–2 mm zijn haalbaar in geselecteerde legeringen en procesbeheersing.
• Dimensionale tolerantie (als afgewassen): algemene investeringstoleranties vallen gewoonlijk binnen ± 0,1-0,5 mm voor kleine features; procentgebaseerde tolerantie van ±0,25–0,5% lineair is een praktische vuistregel.
  Kritieke machinaal bewerkte onderdelen blijven meestal met bewerkingstoeslag over (0.2–2,0 mm, afhankelijk van de gietnauwkeurigheid).
• Oppervlakte -afwerking (als afgewassen): typisch R 1.6–3.2 μm (50–125 min) voor standaard keramische schalen; fijne schelpen en zorgvuldig gieten kunnen Ra ≈ opleveren 0.8–1,6 μm.
  Afdichtingsvlakken of lagertappen worden tot veel fijnere Ra bewerkt/gelept (≤ 0.2 μm) zoals vereist.

3. Ontwerpoverwegingen

Investeringsgieten maakt complexe geometrie mogelijk, maar goede ontwerppraktijken maximaliseren de kwaliteit en minimaliseren de kosten.

Hydraulische prestatie-eisen

• Stroomdoorgangen & rollen: gladde filets en gecontroleerde convergentie voorkomen scheiding en cavitatie.
  De interne afrondingsradii moeten genereus zijn (≥ 1–2× wanddikte) om turbulentie te verminderen.
• Uitlijning van rotorzitting: concentriciteit en loodrechtheid zijn van cruciaal belang - plan voor machinaal bewerkte boringen en referentiekenmerken.
• Opruimingen: De pompspelingen bij de overhangende delen van de waaier en de afdichtingsvlakken moeten door middel van machinale bewerking na het gieten kunnen worden gehandhaafd.

Structurele vereisten

• Spanning & vermoeidheid: denk aan cyclische belastingen; gebruik eindige-elementenanalyse om lokale spanningsverhogers te identificeren.
  Gegoten metallurgie (korrelgrootte, segregatie) beïnvloedt de levensduur van vermoeidheid - ontwerp om dun te voorkomen, zeer gestresste bazen zonder goed fileren.
• Trillingen: stijve webben en ribben helpen de natuurlijke frequenties te verhogen; Dankzij investment casting kunnen ribben in het lichaam worden geïntegreerd.

Corrosie & dragen

• Materiële selectie: kies een legering op basis van vloeistofchemie (pH, chloriden, erosieve deeltjes, temperatuur).
  Voor zeewater, duplex of kopernikkel kan nodig zijn; voor zuren, Hastelloy of geschikte nikkellegeringen.
• Erosiebestendigheid: gladde interne oppervlakken en opofferende coatings (hardnekkig, thermische spray) zijn opties waarbij fijnstof aanwezig is.

Dimensionale toleranties & oppervlakte -afwerking

• Kritische kenmerken: geef aan welke vlakken/boringen worden nabewerkt en specificeer bewerkingstoeslagen (Bijv., 0.5–1,5 mm voor zanderige schelpen, 0.2–0,6 mm voor precisieschelpen).
• Afdichtende oppervlakken: specificeer Ra en vlakheid; vaak gelept/gepolijst tot Ra ≤ 0.2 μm en vlakheid binnenin 0.01–0,05 mm afhankelijk van de drukklasse.

4. Materialen voor het gieten van pomplichamen

Materiaalkeuze is een cruciale factor bij het ontwerpen en produceren van gegoten pomplichamen, omdat het de mechanische prestaties rechtstreeks beïnvloedt, corrosieweerstand, fabrikant, en service leven.

5. Investeringsgietproces voor pomplichamen

Investeringsgieten, ook bekend als Lost-wax casting, maakt de productie van pomplichamen met complexe geometrieën mogelijk, dunne muren, en hoge dimensionale nauwkeurigheid.

Het proces bestaat uit verschillende kritische stappen:

6. Post-casting-operaties

Nadat het pomplichaam uit de keramische schaal is verwijderd, Er worden verschillende post-casting-bewerkingen uitgevoerd om ervoor te zorgen dat het onderdeel functioneel blijft, dimensionaal, en oppervlaktekwaliteitseisen.

Deze bewerkingen zijn van cruciaal belang voor hoogwaardige toepassingen in de chemische sector, marien, en industriële sectoren.

Warmtebehandeling

Warmtebehandeling wordt toegepast om restspanningen te verlichten, de ductiliteit verbeteren, en optimaliseer de mechanische eigenschappen:

• Verlichting van stressverlichting: Verwarming tot 550–650 °C voor roestvast staal vermindert de restspanning bij het gieten en voorkomt vervorming tijdens de bewerking.
• Verlichting van oplossing: Toegepast op roestvrij staal en nikkellegeringen om de microstructuur te homogeniseren en ongewenste neerslagen op te lossen, zorgen voor corrosiebestendigheid en consistente hardheid.
• Veroudering of neerslagverharding (voor bepaalde legeringen): Verbetert de sterkte en slijtvastheid van hoogwaardige materialen.

Bewerking

Kritische afmetingen zoals flenzen, boringen, bijpassende oppervlakken, en poorten met schroefdraad zijn machinaal bewerkt om aan nauwe toleranties te voldoen.

Typische bewerkingen zijn onder meer draaien, frezen, boren, en saai. Bewerking zorgt ervoor:

• Maattoleranties van ±0,05–0,1 mm voor nauwkeurige montage.
• Gladde afdichtingsoppervlakken om lekken bij hogedruktoepassingen te voorkomen.

Oppervlakteafwerking

Oppervlakteafwerking verbetert de corrosieweerstand, Draag weerstand, en esthetiek:

• Polijsten: Verbetert de gladheid van afdichtingsvlakken en interne kanalen.
• Schot schieten: Verwijdert resterende keramische deeltjes en creëert een uniform oppervlak voor coating of verven.
• Coatings: Optionele chemische of gegalvaniseerde coatings (Bijv., nikkel, PTFE) Verbeter de corrosieweerstand en verminder wrijving.

Niet-destructieve testen (NDT)

Om gebreken zoals porositeit op te sporen, scheuren, of insluitsels, NDT wordt uitgevoerd:

• Radiografie (Röntgenfoto): Identificeert interne holtes en insluitsels.
• Ultrasone tests (UT): Detecteert ondergrondse gebreken in dikke secties.
• Kleurstof penetrant testen (PT): Onthult oppervlaktescheuren en porositeit.

Reiniging en inspectie

Eindelijk, pomplichamen worden gereinigd om resterende bewerkingsoliën te verwijderen, Brokstukken, of zouten. Dimensionale en visuele inspecties verifiëren de naleving van de specificaties vóór montage of verzending.

7. Kwaliteitsborging en testen

Kwaliteitsborging (QA) is van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat pomplichamen van investeringsgietwerk voldoen aan de ontwerpspecificaties, prestatienormen, en industriële vereisten.

Een systematische QA-aanpak combineert dimensionale controles, mechanisch testen, en niet-destructieve evaluatie om defecten op te sporen en de functionele integriteit te bevestigen.

Dimensionale inspectie

Dimensionale verificatie zorgt ervoor dat het pomplichaam voldoet aan de ontwerptekeningen en toleranties:

• Coördineer meetmachines (CMM): Meet complexe geometrieën, boringen, flenzen, en montageoppervlakken met een nauwkeurigheid van ±0,01–0,05 mm.
• Meetinstrumenten: Draadmeters, plug meters, en hoogtemeters verifiëren kritische kenmerken snel tijdens de productie.
• Oppervlakteruwheidsmeting: Bevestigt afwerkingsvereisten voor afdichtingsvlakken en interne kanalen (Bijv., Ra ≤0,8 μm voor hydraulische componenten).

Verificatie van mechanische eigenschappen

Mechanisch testen valideert dat het materiaal aan de vereiste sterkte voldoet, ductiliteit, en hardheid:

• Trekstest: Meet de vloeigrens, Ultieme treksterkte, en verlenging, ervoor te zorgen dat het materiaal operationele belastingen kan weerstaan.
• Hardheidstesten: Tests van Rockwell of Vickers bevestigen dat warmtebehandeling en materiaalverwerking de gewenste hardheid bereikten.
• Impacttesten (indien nodig): Evalueert de taaiheid voor toepassingen die worden blootgesteld aan wisselende belastingen of schokken.

Niet-destructieve testen (NDT)

NDT-technieken detecteren verborgen gebreken zonder het onderdeel te beschadigen:

• Radiografie (Röntgen-/CT-scannen): Identificeert interne porositeit, insluitsels, en holtes, vooral in dikke delen.
• Ultrasone tests (UT): Detecteert interne scheuren, ongeldig, of delaminaties in dichte materialen zoals roestvrij staal en nikkellegeringen.
• Kleurstof penetrant testen (PT): Onthult oppervlaktescheuren, pinholes, of fijne porositeit die niet zichtbaar is voor het blote oog.
• Magnetische deeltjes testen (MT): Toegepast voor ferromagnetische legeringen om discontinuïteiten aan het oppervlak en nabij het oppervlak te detecteren.

Veelvoorkomende gietfouten en mitigatiestrategieën

• Porositeit: Geminimaliseerd door goede poorten, ontluchting, en gecontroleerde stollingssnelheden.
• Krimpholtes: Opgelost via stijgleidingontwerp en thermisch beheer.
• Koude sluitingen en misruns: Vermijdt door het handhaven van optimale giettemperaturen en een soepele vloei in complexe geometrieën.
• Oppervlakte-insluitsels: Gecontroleerd door het gebruik van zeer zuivere legeringen en de juiste ontgassingstechnieken.

8. Voordelen van investeringsgieten voor pomplichamen

• Complexe geometrie: interne passages, dunne wanden en geïntegreerde nokken met minimale secundaire montage.
• Bijna-netvorm: vermindert materiaalverwijdering vs. ruwe bewerking van staaf of knuppel - vaak 30–70% minder bewerking voor complexe delen.
• Hoge dimensionale nauwkeurigheid & oppervlakte -afwerking: minder secundaire afwerking voor veel functies vergeleken met zandgieten.
• Flexibiliteit van legering: gegoten veel roestvrij en nikkellegeringen met goede metallurgische integriteit.
• Kleine tot middelgrote productieflexibiliteit: tooling voor waspatronen is relatief goedkoop vs. gereedschap voor grote matrijzen, waardoor economische runs mogelijk zijn, van prototypes tot duizenden onderdelen.

9. Beperkingen en uitdagingen

• Kosten voor zeer grote onderdelen: boven bepaalde maten (vaak >100 kg) investeringsgieten wordt oneconomisch vergeleken met zandgieten of fabriceren/lassen.
• Doorlooptijd: patroon gereedschap, Het bouwen en afvuren van granaten zorgt voor een langere doorlooptijd; de tijdlijnen van prototypes worden meestal in weken gemeten.
• Porositeitsrisico in dikke secties: dikke nokken of grote dwarsdoorsneden vereisen een zorgvuldige opening, rillingen of segmenteren om krimp te voorkomen.
• Oppervlakteafwerking en toleranties zijn afhankelijk van het schaalsysteem: het bereiken van ultrafijne afwerkingen of extreem nauwe as-cast-toleranties vereist hoogwaardige keramische systemen en procescontrole.

10. Industriële toepassingen

Investeringsgietpomplichamen worden vanwege hun eigenschappen in een breed spectrum van industrieën gebruikt complexe geometrische mogelijkheden, Materiële veelzijdigheid, en hoge dimensionale nauwkeurigheid.

Met dit proces kunnen ingenieurs geoptimaliseerde hydraulische doorgangen ontwerpen, dunne muren, en geïntegreerde montagefuncties die de pompefficiëntie en levensduur verbeteren.

Chemische verwerkingspompen

• Omgeving: Bijtende vloeistoffen zoals zuren, bijtende stoffen, en oplosmiddelen.
• Gebruikte materialen: Roestvrij staal (316L, duplex) en nikkellegeringen (Hastelloy, Inconiëren).
• Rationale: Investment casting maakt ingewikkelde interne kanalen mogelijk, minimaliseert turbulentie en zorgt voor een uniforme stroming, cruciaal voor de betrouwbaarheid van chemische processen.

Water- en afvalwaterpompen

• Omgeving: Pompen met hoog volume, schurende zwevende deeltjes, en variabele pH-niveaus.
• Gebruikte materialen: Bronzen, Duplex roestvrij staal, en corrosiebestendig gietijzer.
• Rationale: Dunwandig, gladde interne doorgangen verminderen verstoppingen en energieverliezen, het verbeteren van de efficiëntie in gemeentelijke en industriële watersystemen.

Maritieme en offshore-pompen

• Omgeving: Blootstelling aan zout water, werking onder hoge druk, en cyclische mechanische spanning.
• Gebruikte materialen: Koperlegeringen (marine messing, bronzen), Duplex roestvrij staal.
• Rationale: Weerstand tegen corrosie en biofouling is van cruciaal belang; investeringsgieten maakt naadloos mogelijk, complexe geometrieën om het onderhoud te verminderen en de levensduur te verbeteren.

Olie & Pompen voor gas- en energieopwekking

• Omgeving: Hoge temperatuur, vloeistoffen onder hoge druk, en op koolwaterstoffen gebaseerde media.
• Gebruikte materialen: Legeringen met een hoog nikkelgehalte (Inconiëren, Hastelloy), roestvrij staal, en kobaltgebaseerde legeringen.
• Rationale: Investeringsgieten ondersteunt materialen met een hoge sterkte en nauwkeurige toleranties die nodig zijn voor kritische toepassingen zoals de smering van turbines, chemische injectie, en offshore-boringen.

Speciale en aangepaste pompen

• Omgeving: Laboratorium, farmaceutisch, of voedselverwerkingstoepassingen die hygiënische en nauwkeurige prestaties vereisen.
• Gebruikte materialen: Roestvrij staal (304, 316L), titanium, of nikkellegeringen.
• Rationale: Gladde oppervlakken, nauwe toleranties, en complexe geometrieën die door precisiegieten worden bereikt, zorgen voor een minimaal besmettingsrisico en naleving van wettelijke normen.

11. Vergelijkende analyse

12. Conclusie

Het gegoten pomplichaam combineert ontwerpvrijheid met metallurgische integriteit, waardoor ze een uitstekende keuze zijn voor veel vloeistofbehandelingstoepassingen, vooral bij complexe interne geometrie, exotische legeringen of nauwe toleranties zijn vereist.

Succes hangt af van een vroeg ontwerp voor casting, geïnformeerde materiaalkeuze, zorgvuldige procesbeheersing (gieten, beschietingen, warmtebehandeling), en robuuste QA/NDT-programma's.

Voor kritische pompsystemen – maritiem, chemicaliën of energieopwekking: investeringsgieten kan betrouwbaar zijn, economische componenten indien gespecificeerd en correct uitgevoerd.

 

FAQ's

Welke maximale grootte van het pomplichaam kan als investering worden gegoten?

Typische winkelpraktijken variëren van ~50–100 kg per onderdeel, maar het praktische maximum hangt af van de capaciteiten en de economie van de gieterij.

Zeer grote pomplichamen worden vaker geproduceerd door zandgieten of fabriceren/lassen.

Hoeveel bewerkingstoeslag moet ik ontwerpen in een investeringsgietstuk??

Toestaan 0.2–2.0 mm afhankelijk van de kritikaliteit en schaalprecisie. Geef alleen strengere toleranties op als de gieterij precisiegranaten garandeert.

Welk materiaal is het beste voor zeewaterpomplichamen??

Duplex roestvast staal en geselecteerde koper-nikkellegeringen zijn veel voorkomende keuzes vanwege de superieure weerstand tegen chloride-putjes en biofouling-prestaties; de uiteindelijke selectie is afhankelijk van de temperatuur, snelheids- en erosieomstandigheden.

Wat is de typische doorlooptijd voor een gegoten pomplichaam??

Kleine productieruns duren doorgaans 4–8 weken van patroongoedkeuring tot afgewerkte onderdelen; afzonderlijke prototypes kunnen sneller zijn met 3D-geprinte patronen, maar vereisen nog steeds granaatvuur- en smeltschema's.

Hoe specificeer ik acceptatiecriteria voor porositeit?

Gebruik industriële NDT-standaarden (radiografie, CT, UT) en acceptatieniveaus definiëren in percentage porositeit per volume of via referentiebeelden.

Kritische drukhoudende pomplichamen vereisen vaak porositeit <0.5% op volume en radiografische acceptatie per klantenstandaard.