Pokročilé techniky odlievania pre kritickú geometriu ventilov
Odlievanie zostáva preferovanou výrobnou metódou pre komponenty ventilov kvôli jeho schopnosti vytvárať zložité vnútorné dutiny a tvarované dráhy toku, ktoré je takmer nemožné dosiahnuť samotným obrábaním. Pri vysokotlakových aplikáciách určuje integrita odliatku schopnosť ventilu odolávať deformácii a únave. Moderné zlievarne využívajú investičné liatie pre menšie, vysoko presné komponenty, ako sú čalúnenie a sedadlá, zatiaľ čo liatie do piesku sa používa pre veľké karosérie a kapoty. Voľba techniky odlievania priamo ovplyvňuje štruktúru zŕn kovu, čo následne určuje mechanické vlastnosti súčiastky pri tepelnom namáhaní.
Dosiahnutie „tvaru takmer siete“ prostredníctvom odlievania znižuje potrebu rozsiahleho sekundárneho obrábania, ktoré zachováva štrukturálnu integritu materiálu. Použitím 3D tlačených pieskových foriem alebo keramických škrupín môžu teraz výrobcovia dosiahnuť užšie tolerancie v "kritických zónach" ventilu, ako je upchávka a čelá príruby. Táto presnosť zaisťuje, že koncová zostava si zachováva tesnosť, aj keď je vystavená korozívnemu prostrediu typickému pre závody na spracovanie ropy, plynu a chemikálií.
Výber materiálu a metalurgické vlastnosti
Výkon a Komponenty odlievacieho ventilu silne závisí od zvolenej zliatiny. Rôzne prostredia vyžadujú špecifické metalurgické profily, aby sa zabránilo predčasnému zlyhaniu. Nižšie je uvedené porovnanie bežných materiálov používaných pri odlievaní ventilov:
| Stupeň materiálu | Bežné aplikácie | Kľúčový prínos |
| WCB uhlíková oceľ | Všeobecné priemyselné použitie | Nákladovo efektívne a tvárne |
| Nerezová oceľ CF8M | Chemické a korozívne médiá | Vysoká odolnosť proti korózii |
| Hastelloy/Inconel | Extrémna teplota/tlak | Odolnosť proti oxidácii |
| Duplexná oceľ | Odsoľovanie a námorníctvo | Vysoká medza klzu |
Kontrola kvality a protokoly NDT pre odliatky
Metódy nedeštruktívneho testovania (NDT).
Pretože odlievanie je proces tuhnutia, môžu sa vyskytnúť vnútorné chyby, ako je zmršťovanie, pórovitosť alebo inklúzie. Prísne protokoly NDT sú nevyhnutné na zabezpečenie toho, aby telo ventilu odolalo menovitým tlakom bez úniku. Tieto testy sú často nariadené medzinárodnými normami, ako je ASME B16.34.
- Rádiografické testovanie (RT): Používa röntgenové lúče na detekciu vnútorných dutín alebo trhlín v odliatkovej stene.
- Magnetic Particle Inspection (MPI): Identifikuje povrchové a blízkopovrchové diskontinuity vo feromagnetických materiáloch.
- Ultrazvukové testovanie (UT): Vysokofrekvenčné zvukové vlny merajú hrúbku steny a zisťujú hlboko zakorenené chyby.
- Dye Penetrant Inspection (DPI): Nízkonákladová metóda na odhalenie povrchových trhlín alebo pórovitosti neviditeľné voľným okom.
Optimalizácia konštrukcie brány a stúpačky
Úspech liateho komponentu ventilu začína dizajnom formy. Vtokový systém - sieť kanálov, ktorá dodáva roztavený kov do dutiny formy - musí byť navrhnutý tak, aby minimalizoval turbulencie. Turbulentné prúdenie môže vnášať vzduch a nečistoty, čo vedie k „plynovým otvorom“ v hotovom tele ventilu. Inžinieri používajú softvér na simuláciu tuhnutia na predpovedanie toho, ako sa kov ochladí, čím sa zabezpečí, že ťažké časti ventilu, ako sú príruby, budú zásobované dostatočným množstvom roztaveného materiálu, aby sa zabránilo zmršťovaniu.
Stúpačky fungujú ako zásobníky roztaveného kovu, ktoré „kŕmia“ odliatok, keď sa počas chladenia zmršťuje. Pri výrobe ventilov je dôležité umiestniť stúpačky strategicky cez najhrubšie časti. Ak je konštrukcia stúpačky chybná, ventil môže prejsť vizuálnou kontrolou, ale neprejde skúškou hydrostatického tlaku v dôsledku mikroskopických vnútorných ciest. Správny tepelný manažment počas chladiacej fázy zaisťuje rovnomernú štruktúru zŕn, ktorá je životne dôležitá pre dlhodobú zvárateľnosť a opraviteľnosť ventilu v teréne.
Tepelné spracovanie po odlievaní
Uvoľňovanie stresu a žíhanie v roztoku
Po vybratí komponentu z formy sa často podrobuje tepelnému spracovaniu, aby sa zjemnili jeho vlastnosti. Pri odliatkoch z nehrdzavejúcej ocele sa rozpúšťacie žíhanie používa na rozpustenie karbidov späť do kovovej matrice, čo maximalizuje odolnosť proti korózii. Pri uhlíkovej oceli sa na dosiahnutie požadovanej rovnováhy medzi tvrdosťou a húževnatosťou používa normalizácia alebo popúšťanie. Tento krok je nemenný pre ventily určené pre teploty pod nulou (kryogénna prevádzka) alebo aplikácie s vysokým cyklom pary, kde je neustála hrozba tepelného šoku.
