1. 구조 분석
(1) 이것버터플라이 밸브원형 케이크 모양의 구조를 가지고 있으며, 내부 공동은 8개의 보강 리브로 연결 및 지지되며, 상단 Φ620 구멍은 내부 공동과 연결되고 나머지는판막모래 코어가 닫혀 있으면 고정이 어렵고 변형되기 쉽습니다. 그림 1에서 볼 수 있듯이, 배기 및 내부 공동 청소는 모두 큰 어려움을 초래합니다.
주물의 벽 두께는 매우 다양하며, 최대 벽 두께는 380mm에 달하고 최소 벽 두께는 36mm에 불과합니다. 주물이 응고될 때 온도 차이가 크고, 불균일한 수축으로 인해 수축공과 수축 기공 결함이 쉽게 발생하여 수압 시험 시 누수가 발생할 수 있습니다.
2. 프로세스 설계:
(1) 이형면은 그림 1과 같습니다. 상단 상자에 구멍이 있는 끝부분을 끼우고, 중간 공간에 모래 코어를 통째로 넣고, 코어 헤드의 길이를 적절히 조절하여 모래 코어의 고정과 상자 뒤집기 시 모래 코어의 이동을 용이하게 합니다. 안정적으로 고정하기 위해 측면에 있는 두 개의 막힌 구멍의 캔틸레버 코어 헤드 길이가 구멍 길이보다 길어 전체 모래 코어의 무게 중심이 코어 헤드 측면으로 치우치도록 하여 모래 코어가 고정되고 안정적으로 유지되도록 합니다.
반폐쇄형 주입방식을 채택, ∑F 내부 : ∑F 수평 : ∑F 직선 = 1 : 1.5 : 1.3, 주형은 내경 Φ120의 세라믹 튜브를 사용하고, 바닥에 200×100×40mm의 내화벽돌 2개를 설치하여 용선이 직접 주입되지 않도록 한다.충격모래형의 경우, 러너 바닥에 150×150×40 폼 세라믹 필터를 설치하고, 내경 Φ30의 세라믹 튜브 12개를 내부 러너에 사용하여 필터 바닥의 물 수집 탱크를 통해 주물 바닥과 균등하게 연결하여 그림 2와 같이 바닥 주입 주입 방식을 형성한다.
(3) 상부 금형에 14∮20 캐비티 공기구멍을 설치하고, 코어 헤드 중앙에 Φ200 샌드 코어 벤트홀을 설치합니다. 두껍고 큰 부분에는 냉철을 넣어 주물의 균형 있는 응고를 확보하고, 흑연화 팽창 원리를 이용하여 공급 라이저를 취소하여 공정 수율을 향상시킵니다. 샌드 박스의 크기는 3600×3600×1000/600mm이며, 그림 3과 같이 충분한 강도와 강성을 확보하기 위해 25mm 두께의 강판을 용접합니다.
3. 공정 제어
(1) 모델링 : 모델링 전 Φ50×50mm 표준시료를 사용하여 수지모래의 압축강도 ≥ 3.5MPa를 시험하고, 냉철과 런너를 조여 모래주형이 용철이 응고할 때 생성되는 흑연을 상쇄할 수 있는 충분한 강도를 가지고 있는지 확인하고, 화학팽창을 방지하여 용철이 런너부분에 장시간 충격을 가해 모래세척을 유발하지 않도록 한다.
코어 제작: 모래 코어는 8개의 보강 리브로 8등분되어 있으며, 이 리브는 중간 공동을 통해 연결됩니다. 중간 코어 헤드 외에는 다른 지지 및 배출 부분이 없습니다. 모래 코어를 고정하고 배출하지 못하면 주입 후 모래 코어가 변위되고 기공이 발생합니다. 모래 코어의 전체 면적이 크기 때문에 8등분됩니다. 이형 후 모래 코어가 손상되지 않도록 충분한 강도와 강성을 가져야 하며, 주입 후에도 변형이 발생하지 않도록 주조물의 균일한 벽 두께를 확보해야 합니다. 이러한 이유로 특수 코어 본을 제작하고 환기 로프로 코어 본에 묶어 코어 헤드에서 배출되는 가스를 배출함으로써 코어 제작 시 모래 주형의 치밀성을 확보했습니다. 그림 4와 같습니다.
(4) 마감 박스: 버터플라이 밸브 내부 공동의 모래 세척이 어려운 점을 고려하여 모래 코어 전체에 두 겹의 페인트를 칠합니다.첫 번째 층은 알코올 기반 지르코늄 페인트(보메 도료 45-55)로 칠하고, 첫 번째 층은 페인트칠 후 소결합니다.건조 후 두 번째 층은 알코올 기반 마그네슘 페인트(보메 도료 35-45)로 칠하여 주물이 모래에 달라붙어 세척이 불가능한 소결을 방지합니다.코어 헤드 부분은 M25 나사 3개로 코어 본 본체의 Φ200 강관에 매달고, 상부 금형 샌드 박스에 나사 캡으로 고정 및 고정한 후 각 부분의 벽 두께가 균일한지 확인합니다.
4. 용융 및 주입 공정
(1) 벤시 저P, S, Ti 고품질 Q14/16# 괴철을 사용하고 40%~60%의 비율로 첨가한다. 폐강에는 P, S, Ti, Cr, Pb 등의 미량 원소가 엄격히 관리되며 녹과 기름이 없어야 하며 첨가 비율은 25%~40%이다. 반환된 충전물은 사용 전에 샷 블라스팅으로 청소하여 충전물의 청결을 확보해야 한다.
(2) 용광로 후 주요 성분 제어: C: 3.5-3.65%, Si: 2.2%-2.45%, Mn: 0.25%-0.35%, P≤0.05%, S: ≤0.01%, Mg(잔류): 0.035% ~0.05%, 구형화를 보장하는 전제 하에 Mg(잔류)의 하한을 최대한 취해야 합니다.
(3) 구형화 접종 처리: 저마그네슘 및 저희토류 구형화제를 사용하며, 첨가 비율은 1.0%~1.2%입니다. 기존 플러싱 방식의 구형화 처리에서는 1회 접종량 0.15%를 포장 하단의 노듈라이저에 도포하여 구형화를 완료합니다. 이후 슬래그에 0.35%의 2차 접종을 하도급하고, 주입 시 0.15%의 유동 접종을 실시합니다.
(5) 저온 급속 주입 공정을 채택하여 주입 온도는 1320°C~1340°C이고, 주입 시간은 70~80초입니다. 주입 중 용선의 흐름이 끊기지 않으며, 스프루 컵은 항상 가득 차 있어 가스 및 개재물이 런너를 통해 금형 내부로 유입되는 것을 방지합니다.
5. 캐스팅 테스트 결과
(1) 주조 시험편의 인장강도 시험 : 485MPa, 신장률 : 15%, 브리넬경도 HB187.
(2) 구상화율은 95%, 흑연 크기는 6등급, 펄라이트는 35%이다. 금속조직은 그림 5에 나타내었다.
(3) 중요부품의 UT 및 MT 2차 결함탐지 결과 기록 가능한 결함은 발견되지 않았다.
(4) 외관은 평활하고 매끄러우며(그림6 참조), 모래 혼입물, 슬래그 혼입물, 콜드셔트 등의 주조 결함이 없고, 벽 두께가 균일하며, 치수가 도면의 요구사항에 부합합니다.
(6) 가공 후 20kg/cm2 수압 시험 결과 누출이 발생하지 않음
6. 결론
이 버터플라이 밸브의 구조적 특성에 따라, 중앙의 큰 모래 코어가 불안정하고 쉽게 변형되며 모래 세척이 어려운 문제를 공정 계획 설계, 모래 코어 제작 및 고정, 그리고 지르코늄 기반 코팅 사용을 통해 해결했습니다. 통기구를 설치하여 주물 내 기공 발생 가능성을 방지합니다. 용광로 장입 제어 및 런너 시스템, 폼 세라믹 필터 스크린, 세라믹 주입구 기술을 활용하여 용선의 순도를 보장합니다. 여러 차례의 접종 처리를 거쳐 주물의 금속 조직과 다양한 성능은 고객의 표준 요구 사항을 충족했습니다.
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게시 시간: 2023년 4월 29일
