一种高磅级阀体的缺点剖析与工艺优化

杨建宋帮鹍蒯云龙孙志标

（江苏万恒铸业有限公司）

概要：本文经历剖析一种高磅级阀体夹渣、气孔、缩松缺点孕育的道理，从固结补缩、充型速率、浇注系统配置三方面订定理束缚法子，并提议了一种操纵MAGMASOFT?施行缺点剖析、小心的法子。

关键词：阀体气孔夹渣缩松摹拟检修

序论：在全面压力管道系统中，阀门是关键的操纵安设。其紧要影响为连通可能阻断管道内各类停止的固定可能转变介质的固定方位，调度压力、流量，保证管道配置的平安与寻常运转。阀门被洪量操纵在工程管道、火油化工、电站等范畴[1]。尤为在石化范畴，阀门被宽广操纵。石化范畴中，阀门的工况繁杂，畅达的介质时常具备侵蚀性，因而石化运送系统对阀门产物品质请求比其余工况下高，锻造工艺安排难度大。本文针对一种高磅级阀体本质临盆中孕育的锻造缺点，操纵MAGMASOFT?摹拟施行深入剖析，凭借公司订定的新的虚构检修法子，提议束缚法子，经历再次本质临盆考证，效果及格。优化后的新工艺为同类高磅级大口径阀体的工艺研发供应参考价格[4]。

1.1产物讯息

本文中的阀体口径为?mm，压力品级为ANSI，即压力为42Mpa。产物最大表面尺寸为mm×mm×mm，加工后产物毛分量kg。产物材质为WCC，材质化学成份见表1。产物功用屈就强度大于MPa，抗拉强度大于MPa，蔓延率大于22%，断面紧缩率大于35%。NDT探测请求为全铸件%RT探测，探测级别ASMEB16.34-Ⅱ级。产物加工后需求施行水压尝试，压力42.5Mpa，10min之内不涌现目视看来的渗漏缺点可能保压配置不涌现显然升高形势即为及格。产物组织见图1。

图1产物组织图

表1化学成份单元：Wt%

C

Si

Mn

P

S

Cr

Ni

Mo

Cu

V

≤0.25

≤0.60

0.50-1.20

≤0.

≤0.

≤0.50

≤0.50

≤0.20

≤0.30

≤0.03

1.2产物本质临盆缺点

该阀体有三个法兰，法兰最大壁厚mm，阀体中心壁厚50mm，为了满意外型操纵性同时又满意产物实行依序固结，工艺安排采纳水准外型，每个法兰配置明冒口，阀体中心部份配置两个独自的冒口施行补缩[3]。为保证浇注后型腔钢液的温度场实行从底部到冒口由低到高的散布，浇注系统采纳中分面进流[2]。本质临盆中采纳树脂砂外型，浇注温度为℃，浇注工夫60s，详细工艺示用意见图2。

图2工艺示用意

经历操纵某国产软件施行摹拟未发觉出缺点，施行本质临盆。经历RT探测，产物涌现较大品质题目。图3A中显示：在a，b，c三处地方涌现夹渣、气孔，缩松缺点，缺点深度40mm。图3B是详细气刨事后缺点样式。图3产物缺点散布图

2锻造工艺优化

2.1缺点道理剖析

原工艺在图3A中a，b地方配置两个暗冒口，暗冒口操纵砂型冒口。由于砂型冒口补缩效率低，补缩液量不够致使涌现了缩松。将该工艺经历MAGMASOFT?从头剖析。经历观察缩松和宏观缩松判据，在该处涌现了缺点显示，详细摹拟效果见图4。在图3A中a、c处涌现洪量夹渣缺点，紧要和浇注系统配置关系：(1)原工艺配置2个?60mm内浇口，1个?mm直浇道，钢包操纵1个?70mm水口。浇注历程中，直浇道不停未被钢液满盈，钢水氧化严峻，洪量的氧化渣投入型腔；(2)配置两个?60mm内浇口，内浇口出流速率抵达0.8m/s，钢液放射投入型腔，钢液飞溅孕育夹渣，氧化渣跟着钢液固定附着在上箱部位；(3)内浇口配置在两个法兰上，钢液在满盈第三个法兰时，涌现倒流情状，孕育氧化渣。经历观察MAGMASOFT?中的追踪粒子判据，全面夹渣物，一块淹留在图3A的a,c处，与本质缺点地方一致，详细充型效果见图5。

图4Porosity和Microporosity摹拟效果

图5Absolutevelocity、InclusionDiameter和InclusionAreaFraction摹拟效果

2.2工艺优化计划

经历剖析产物的缩松、夹渣、气孔孕育的道理施行详细剖析后，对原有工艺施行调度。详细工艺调度以下：(1)将原有a，b两处砂型冒口兼并成一个椭圆形冒口并改为发烧冒口，抬高冒口补缩液量，束缚缩松缺点。工艺整饬计划与摹拟效果见图6；(2)更正直浇道，将?mm直浇道改为?80mm，保证充型历程中钢液不停满盈直浇道，缩小钢液二次氧化；(3)配置集渣直浇道，将第一股钢液引入到集渣浇道，保证投入型腔的钢液干净；(4)采纳4个?60mm内浇口，内浇口出流速率坚持在0.5m/s，保证钢液安稳进流；(5)内浇口离别配置在三个法兰上，采纳二分法承接方法，保证每个内浇口流量平匀，液面激昂安稳，无紊流形势。新工艺经历MAGMASOFT?考证，经历剖析二次氧化渣、追踪粒子效果，全面产物充型历程安稳，氧化渣大大缩小，详细摹拟效果见图7。图6新工艺与Porosity摹拟效果

图7新工艺示用意与InclusionDiameter和InclusionAreaFraction效果

3临盆历程操纵

新工艺摹拟考证及格后，施行本质临盆。本质临盆历程中厚大部份采纳铬矿砂紧实，涂料采纳醇基锆英粉涂料并坚持涂层厚度在2mm；砂芯配置多条出气通道，防止孕育气孔。铸件经历RT探测未发觉超标缺点，详细见图8。

图8新工艺后的铸件

4论断

(1)关于热节大的部位采纳发烧冒口，抬高补缩效率，保证产物品质；(2)内浇口出流速率应操纵在0.6m/s之内，保证钢液安稳充型；(3)内浇口配置采纳二分法，保证钢液在充型历程中安稳激昂，防止涌现紊流；(4)采纳集渣浇道，将投入直浇道的第一股钢液引进集渣浇道，保证投入型腔的钢液干净。(5)对工艺施行充型摹拟，经历porosity、NIYAMA、二次氧化渣、追踪粒子多判据施行剖析，显示及格后再施行本质临盆，抬高产物一次及格率。

参考文件

[1]郑云海，于国良.钢制阀门罕用主体材料[J].阀门，，43(3)：15-34.

[2]李新亚.锻造手册[M].北京:呆板产业出书社，.

[3]吴忠斌，夏少华，徐贵宝，董雯，陈红圣，徐海波.磁轭铸钢件锻造缺点剖析及工艺矫正[J].机车车辆工艺,(01):25-26.

[4]贾斌斌.大口径阀体锻造工艺优化[J].热加工工艺,,45(23):-.

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