مرجع طراحی سیستم ریختن شیرهای فولادی ریخته گری

طراحی سیستم ریخته گری شیرهای فولادی ریخته گری شامل تعیین نوع سیستم ریختن، محاسبه ابعاد هر قطعه، طراحی شکل و چیدمان و ... می باشد که در ادامه مطالب اختصاصی آمده است:

نوع سیستم ریختن را تعیین کنید

دامنه کاربرد سیستم ریختن پایین

دریچه های شکل پیچیده: برای شیرهای فولادی ریخته گری با ساختارهای پیچیده، بسیاری از قطعات نازک یا حفره های عمیق، سیستم ریختن پایین می تواند باعث شود که فلز مذاب قالب را به آرامی پر کند، آبشستگی حفره را کاهش دهد، از عیوبی مانند شستن شن و ماسه جلوگیری کند و به اطمینان از یکپارچگی و کیفیت سطح ریخته گری کمک کند.

شیرهای ساخته شده از موادی که به راحتی اکسید می شوند: مواد فولادی ریخته گری به راحتی در دماهای بالا اکسید می شوند. ریختن پایین می تواند باعث شود که فلز مذاب به طور پیوسته از پایین به بالا در حفره بالا برود، با یک منطقه تماس کوچک با هوا، که می تواند به طور موثر اکسیداسیون فلز مذاب را کاهش دهد. برای شیرهای فولادی ریخته گری با حساسیت اکسیداسیون بالا مناسب است.

شیرهای بزرگ: شیرهای فولادی ریختگی بزرگ، سنگین و در اندازه بزرگ هستند. سیستم ریخته گری پایین می تواند از پاشش و ضربه ناشی از سقوط فلز مذاب از یک مکان بالا جلوگیری کند که برای بهبود کیفیت ذاتی ریخته گری مفید است.

موارد احتیاط

تنظیم معقول ورودی ها: تعداد، موقعیت و اندازه ورودی ها باید به طور معقولی با توجه به ساختار ریخته گری و توزیع گره های حرارتی تعیین شود تا اطمینان حاصل شود که فلز مذاب به طور یکنواخت و روان به داخل حفره جریان می یابد و از گرم شدن بیش از حد موضعی و نقص هایی مانند حفره های انقباض و انقباض جلوگیری می کند.

سرعت ریختن را کنترل کنید: سرعت پر شدن سیستم ریختن پایین نسبتاً پایین است. سرعت ریختن باید به طور منطقی با توجه به اندازه و پیچیدگی ریخته گری کنترل شود تا اطمینان حاصل شود که فلز مذاب می تواند حفره را به آرامی پر کند و از انجماد زودرس فلز مذاب در کانال ریخته گری به دلیل سرعت ریختن بسیار آهسته جلوگیری شود.

اقدامات اگزوز را تقویت کنید: اگرچه ریختن پایین منجر به تخلیه گاز می شود، از آنجایی که فلز مذاب از پایین پر شده است، گاز موجود در حفره همچنان باید از طریق یک کانال خروجی به طور معقول تنظیم شده تخلیه شود، در غیر این صورت ممکن است نقص هایی مانند منافذ و علائم گاز ایجاد کند. سوراخ های اگزوز یا شیارهای اگزوز را می توان در مکان های مرتفع و مناطق ذخیره گاز ریخته گری تنظیم کرد.

به طراحی رایزر توجه کنید: سیستم ریخته گری پایین برای انجماد متوالی ریخته گری و جبران انقباض رایزر مناسب نیست، بنابراین رایزر باید به دقت طراحی شود تا اطمینان حاصل شود که رایزر می تواند به طور موثر انقباض ریخته گری را جبران کند. اقداماتی مانند افزایش اندازه رایزر، بهینه سازی موقعیت رایزر یا استفاده از یارانه می تواند اتخاذ شود تا اطمینان حاصل شود که فلز مذاب کافی برای تکمیل ریخته گری در طول فرآیند انجماد وجود دارد.

دامنه کاربرد سیستم{0} تزریق بالا

شیرهای ساختاری ساده: برای شیرهای فولادی ریخته‌گری با اشکال ساده و ارتفاع‌های کوچک، مانند برخی از شیرهای توپی مستقیم-و شیرهای دروازه‌ای، سیستم ریخته‌گری بالا-می‌تواند به سرعت قالب را پر کند و به طور مؤثری از گرانش فلز مذاب برای پر کردن سریع حفره قالب و بهبود کارایی تولید استفاده کند.

ریخته گری ضخیم و بزرگ: هنگامی که ضخامت دیواره شیر فولادی ریخته گری بزرگ است یا متعلق به ریخته گری های ضخیم و بزرگ است، نوع تزریق بالا برای انجماد متوالی ریخته گری از پایین به بالا مساعد است، به طوری که اثر جبران انقباض رایزر بهتر است، که می تواند به طور موثر ایرادات و چروکیدگی ها مانند چروکیدگی ها را کاهش دهد. ریخته گری

ریخته گری با الزامات کیفیت سطح پایین: اگر الزامات کیفیت سطح شیر فولادی ریخته گری نسبتاً پایین باشد و تمرکز اصلی بر کیفیت داخلی و خواص مکانیکی باشد، سیستم ریخته گری تزریق بالا می تواند زمان اکسیداسیون فلز مذاب در حفره قالب را تا حد معینی به دلیل سرعت پر شدن سریع آن کاهش دهد که برای دستیابی به کیفیت داخلی بهتر است.

موارد احتیاط

جلوگیری از سند بلاست: از آنجایی که فلز مذاب از بالا به داخل ریخته می شود، تاثیر بیشتری روی سطح و دیواره حفره می گذارد که به راحتی می تواند باعث نقص سند بلاست شود. بنابراین در هنگام قالب گیری باید فشردگی سطح فوقانی و قسمت های نهفته حفره را تقویت کرد. در صورت لزوم، می‌توان از مواد قالب‌گیری ویژه یا اقدامات تقویتی استفاده کرد، مانند استفاده از ماسه سطحی با استحکام بالا و دنده‌های تقویت‌کننده.

ارتفاع ریختن را کنترل کنید: اگر ارتفاع ریختن بیش از حد زیاد باشد، نیروی ضربه فلز مذاب خیلی زیاد خواهد بود و باعث تشدید شست و شو و اکسیداسیون حفره می شود. اگر ارتفاع ریختن خیلی کم باشد، ممکن است باعث پر شدن ناهموار شود. به طور کلی، ارتفاع ریختن باید به طور منطقی با توجه به اندازه و شکل ریخته گری کنترل شود و نباید از 1 متر تجاوز کند.

بهینه سازی طراحی ورودی ها: شکل، اندازه و تعداد ورودی ها باید به گونه ای معقول طراحی شود که فلز مذاب بتواند به طور مساوی در حفره توزیع شود تا از گرم شدن موضعی و غلظت بیش از حد فلز مذاب جلوگیری شود. ورودی های توزیع شده را می توان برای افزایش تعداد ورودی ها و کاهش سطح مقطع-هر ورودی برای کاهش سرعت جریان و نیروی ضربه فلز مذاب استفاده کرد.

به اگزوز توجه کنید: در هنگام ریختن از بالا، فلز مذاب قالب را از بالا به پایین پر می کند که به راحتی گاز را در حفره قالب در داخل ریخته گری می پیچد و نقص هایی مانند منافذ ایجاد می کند. بنابراین، لازم است کانال اگزوز به طور معقولی تنظیم شود تا اطمینان حاصل شود که گاز موجود در حفره قالب می تواند به آرامی تخلیه شود. سوراخ های اگزوز یا شیارهای اگزوز را می توان در بالا و کنار ریخته گری قرار داد و قطر سوراخ اگزوز به طور کلی 3-5 میلی متر است.

دامنه کاربرد سیستم ریختن تزریق جانبی

شیر پیچیدگی متوسط: برای شیرهای فولادی ریخته‌گری که ساختار آن‌ها نه ساده و نه خیلی پیچیده است، مانند برخی از شیرهای توقف و شیرهای بازرسی با باس‌ها و دنده‌های خاص، سیستم ریختن تزریق جانبی بهتر می‌تواند الزامات پایداری پر کردن و جبران انقباض را در نظر بگیرد و می‌تواند باعث شود که فلز مذاب در حفره‌ی قالب‌سازی به‌طور یکنواخت به درون حفره‌ی قالب جریان پیدا کند، ضربه‌ای را بیشتر کند.

دریچه هایی با ضخامت دیواره های متعدد: هنگامی که شیر فولادی ریخته گری دارای ضخامت دیواره های متعدد است و اختلاف ضخامت دیواره به ویژه زیاد نیست، نوع تزریق جانبی برای کنترل جهت جریان و توزیع دمای فلز مذاب مناسب است، به طوری که قطعات ضخامت دیواره مختلف می توانند به طور یکنواخت تر منجمد شوند، که به جلوگیری از عیوب مانند حفره های انقباض و انقباض ضخامت دیواره کمک می کند.

دریچه هایی با الزامات خاصی برای کیفیت سطح: این سیستم ریزش آبشستگی نسبتا کمی روی حفره دارد که می تواند کیفیت سطح ریخته گری را تا حد مشخصی تضمین کند. برای شیرهای فولادی ریخته گری با الزامات خاصی برای زبری و صافی سطح مناسب است، مانند برخی از شیرها که نیاز به پردازش دقیق- دارند.

مسائلی که نیاز به توجه دارند

انتخاب موقعیت اینگود: موقعیت انگد در کنار باید با توجه به مشخصات ساختاری و توزیع گره حرارتی ریخته گری به دقت انتخاب شود. به طور کلی، اینگود باید از رو به روی هسته یا قسمت نازک{1} جدا شود تا از برخورد مستقیم فلز مذاب و ایجاد عیوب مانند سوراخ‌های شن و فرسایش جلوگیری شود. در عین حال، اینگود باید تا حد امکان به قسمت ضخیم و بزرگ ریخته گری نزدیک باشد تا جبران انقباض تسهیل شود.

جلوگیری از حباب هوا: اگرچه پرکننده تزریق جانبی نسبتاً پایدار است، گاز ممکن است همچنان در فرآیند جریان فلز مذاب به داخل حفره حباب شود. بنابراین لازم است زاویه اینگود و سرعت جریان فلز مذاب را کنترل کرد تا فلز مذاب با زاویه و سرعت مناسب به داخل حفره برود تا امکان حباب گاز کاهش یابد. در صورت لزوم می توان یک دیوار نگهدارنده سرباره یا یک دستگاه تثبیت کننده جریان را در حفره قرار داد تا جریان فلز مذاب را تثبیت کند و از ورود هوا جلوگیری کند.

تأثیر سطح جداسازی را در نظر بگیرید: از آنجایی که سیستم تزریق{0} جانبی ارتباط نزدیکی با سطح جداسازی دارد، موقعیت و شکل سطح جداکننده باید در طول طراحی کاملاً در نظر گرفته شود. دریچه ها باید تا حد امکان بر روی سطح جداکننده قرار گیرند تا شکل دهی و نظافت را تسهیل کند و در عین حال از بریده شدن دریچه ها توسط سطح جداکننده و تأثیر بر جریان فلز مذاب جلوگیری شود. اگر سطح جداکننده یک سطح منحنی یا یک شکل نامنظم است، شکل و چیدمان ورودی‌ها باید به طور معقولی تنظیم شود تا اطمینان حاصل شود که فلز مذاب می‌تواند به آرامی به داخل حفره جاری شود.

تعادل پر کردن و انقباض: لازم است با طراحی معقول اندازه، تعداد و توزیع ورودی‌ها و تطبیق رایزرهای مناسب، نیازهای پر کردن و جمع‌شدگی متعادل شود. نباید اثر انقباض را به دلیل پیگیری بیش از حد برای پر کردن صاف نادیده گرفت و همچنین نباید بر اثر انقباض تاکید کرد که منجر به پر شدن غیر صاف می شود. معمولاً برای دستیابی به بهترین اثرات پر شدن و انقباض، طراحی سیستم ریختن از طریق تحلیل شبیه سازی یا آزمایش فرآیند بهینه سازی می شود.

سیستم دریچه پله ای: چندین لایه ورودی در ارتفاعات مختلف ریخته گری باز می شوند تا فلز مذاب قالب را به صورت لایه ای و صاف پر کند، که می تواند به طور موثری از اکسیداسیون بیش از حد فلز مذاب جلوگیری کند و انجماد متوالی و جبران انقباض را تسهیل کند. اغلب برای شیرهای فولادی ریخته گری با ارتفاع زیاد و ساختارهای پیچیده استفاده می شود.

اندازه سیستم دروازه را محاسبه کنید

تعیین بر اساس داده های تجربی: برای برخی از انواع و اندازه های رایج شیرهای فولادی ریخته گری می توان با مراجعه به داده های تجربی در دفترچه راهنمای مربوطه، اندازه هر قسمت از سیستم دروازه را تعیین کرد. به عنوان مثال، قطر اسپرو یک شیر فولادی ریخته‌گری شده کوچک ممکن است 15-20 میلی‌متر و عرض ورودی 5-10 میلی‌متر باشد. قطر اسپرو یک دریچه فولادی ریختگی با اندازه متوسط ​​20-30 میلی متر و عرض ورودی 10-15 میلی متر و غیره است.

شکل و طرح سیستم دروازه را طراحی کنید

طراحی شکل: هر قسمت از سیستم دروازه باید تا حد امکان صاف و روان طراحی شود، از چرخش های تیز و{0}}تغییرات مقطعی برای کاهش مقاومت جریان و آشفتگی فلز مذاب جلوگیری شود. اسپرو معمولاً به صورت مخروطی با قسمت بالایی بزرگ و پایینی کوچک طراحی می شود تا جریان صاف فلز مذاب را تسهیل کند. رانر و دریچه ها عمدتاً به شکل ذوزنقه یا نیم دایره در مقطع هستند تا جریان فلز مذاب و مسدود شدن سرباره را تسهیل کنند.

طراحی چیدمان:طرح سیستم ریخته گری باید با توجه به شکل ساختاری، اندازه و سطح جداسازی ریخته گری تعیین شود. موقعیت باز شدن دریچه ها باید از برخورد مستقیم فلز مذاب با هسته و دیواره حفره جلوگیری کند و سعی شود فلز مذاب به طور یکنواخت به داخل حفره جریان یابد. برای دریچه های فولادی ریخته گری پیچیده، ممکن است برای اطمینان از پر شدن یکنواخت نیاز به ورودی های متعدد باشد. در عین حال، موقعیت و جهت اسپرو و ​​دریچه ها باید به طور معقولی تنظیم شود تا طرح کل سیستم ریختن فشرده و معقول باشد که برای عملیات قالب گیری و ریختن راحت باشد.