Tehnici avansate de turnare pentru geometria valvelor critice
Turnarea rămâne metoda de producție preferată pentru componentele supapelor datorită capacității sale de a crea cavități interne complexe și căi de curgere conturate care sunt aproape imposibil de realizat doar prin prelucrare. Pentru aplicațiile de înaltă presiune, integritatea turnării determină capacitatea supapei de a rezista la deformare și oboseală. Turnatoriile moderne folosesc turnarea de investiții pentru componente mai mici, de înaltă precizie, cum ar fi ornamentele și scaunele, în timp ce turnarea cu nisip este utilizată pentru caroserii și capote la scară largă. Alegerea tehnicii de turnare influențează direct structura granulației metalului, care, la rândul său, dictează proprietățile mecanice ale componentei sub stres termic.
Obținerea unei „forme aproape de net” prin turnare reduce nevoia de prelucrare secundară extinsă, care păstrează integritatea structurală a materialului. Utilizând matrițe de nisip imprimate 3D sau carcase ceramice, producătorii pot acum obține toleranțe mai strânse în „zonele critice” ale supapei, cum ar fi cutia de presare și fețele cu flanșe. Această precizie asigură că ansamblul final menține o etanșare etanșă, chiar și atunci când este supus la mediile corozive tipice instalațiilor de prelucrare a petrolului, gazelor și produselor chimice.
Selectia materialelor si proprietati metalurgice
Performanța unui Turnarea componentelor supapei depinde în mare măsură de aliajul selectat. Mediile diferite necesită profile metalurgice specifice pentru a preveni defecțiunile premature. Mai jos este o comparație a materialelor comune utilizate în turnarea supapelor:
| Grad material | Aplicații comune | Beneficiul cheie |
| Oțel carbon WCB | Utilizare industrială generală | Cost-eficient și Ductil |
| CF8M oțel inoxidabil | Medii chimice și corozive | Rezistență ridicată la coroziune |
| Hastelloy/Inconel | Temperatură/Presiune extremă | Rezistenta la oxidare |
| Oțel duplex | Desalinizare și marin | Randament ridicat |
Controlul calității și protocoale NDT pentru piese turnate
Metode de testare nedistructivă (NDT).
Deoarece turnarea este un proces de solidificare, pot apărea defecte interne, cum ar fi contracția, porozitatea sau incluziunile. Protocoalele NDT riguroase sunt esențiale pentru a se asigura că corpul supapei poate rezista la presiuni nominale fără scurgeri. Aceste teste sunt adesea impuse de standarde internaționale, cum ar fi ASME B16.34.
- Testare radiografică (RT): Utilizează raze X pentru a detecta goluri interne sau fisuri în peretele turnat.
- Inspecția particulelor magnetice (MPI): identifică discontinuitățile de suprafață și aproape de suprafață în materiale feromagnetice.
- Testare cu ultrasunete (UT): Undele sonore de înaltă frecvență măsoară grosimea peretelui și detectează defecte adânci.
- Dye Penetrant Inspection (DPI): O metodă ieftină pentru a dezvălui fisurile de suprafață sau porozitatea invizibilă cu ochiul liber.
Optimizarea designului de porți și de ridicare
Succesul unei componente de supapă turnată începe cu proiectarea matriței. Sistemul de deschidere - rețeaua de canale care furnizează metalul topit în cavitatea matriței - trebuie să fie proiectat pentru a minimiza turbulențele. Fluxul turbulent poate introduce aer și impurități, ducând la „găuri de gaz” în corpul supapei finit. Inginerii folosesc software de simulare a solidificării pentru a prezice modul în care metalul se va răci, asigurându-se că secțiunile grele ale supapei, precum flanșele, sunt alimentate cu suficient material topit pentru a preveni contracția.
Riserele acționează ca niște rezervoare de metal topit care „alimentează” turnarea pe măsură ce aceasta se micșorează în timpul răcirii. În producția de supape, plasarea în mod strategic a coloanelor deasupra secțiunilor cele mai groase este esențială. Dacă designul coloanei este defectuoasă, supapa poate trece o inspecție vizuală, dar nu testează presiunea hidrostatică din cauza căilor interne microscopice. Managementul termic adecvat în timpul fazei de răcire asigură o structură uniformă a granulelor, care este vitală pentru sudarea și reparabilitatea pe termen lung a supapei în câmp.
Tratament termic Post-turnare
Eliberarea stresului și tratarea soluției
Odată ce componenta este îndepărtată din matriță, aceasta este adesea supusă unui tratament termic pentru a-și rafina proprietățile. Pentru turnarea din oțel inoxidabil, recoacere cu soluție este utilizată pentru a dizolva carburile înapoi în matricea metalică, ceea ce maximizează rezistența la coroziune. Pentru oțelul carbon, normalizarea sau revenirea este utilizată pentru a obține echilibrul dorit între duritate și tenacitate. Acest pas nu este negociabil pentru supapele destinate temperaturilor sub zero (serviciu criogenic) sau aplicațiilor cu abur cu ciclu înalt în care șocul termic este o amenințare constantă.
