일관된 유속을 보장하기 위해 펌프 및 밸브 주조 중에 벽 두께 균일성과 내부 통로 형상을 어떻게 제어합니까?

벽 두께 균일성 및 내부 통로 형상 펌프 및 밸브 주조 정밀 툴링 설계, 고급 시뮬레이션 소프트웨어, 최적화된 게이팅 및 코어 시스템, 엄격한 검사 프로토콜의 조합을 통해 제어됩니다. 이러한 요소를 적절하게 관리하면 전체 주조 배치에 걸쳐 일관된 유속, 난류 감소 및 서비스 수명 연장이 가능합니다.

일관되지 않은 벽 두께 - 편차가 매우 작음 ±0.5mm 임계 영역에서는 국부적인 응력 집중, 고르지 않은 유속 프로파일 및 조기 침식을 유발할 수 있습니다. 제조업체가 이러한 변수를 제어하는 ​​방법을 이해하는 것은 까다로운 산업 응용 분야에서 펌프, 게이트 밸브, 글로브 밸브 및 체크 밸브용 주물을 지정하는 엔지니어에게 필수적입니다.

벽 두께 제어에서 툴링 및 코어 설계의 역할

벽 두께 균일성의 기초 펌프 및 밸브 주조 금형과 코어 어셈블리의 정밀도에 달려 있습니다. 코어는 흐름 통로, 보어 직경 및 챔버 부피를 포함하여 주조의 내부 형상을 정의합니다. 붓는 동안 코어가 이동하면 통로 반대편의 벽 두께가 고르지 않게 됩니다.

현대 파운드리 사용 콜드박스 또는 쉘 코어 프로세스 위치 공차가 엄격한 치수로 안정적인 코어를 생산합니다. ±0.3mm . 금형 내에 코어를 고정하는 위치 지정 기능인 코어 프린트는 용융 금속의 부력에 저항하도록 설계되었습니다. 여러 개의 교차 통로가 있는 복잡한 밸브 본체의 경우 사용하기 전에 여러 부분으로 구성된 코어 어셈블리를 접착하고 3D 모델에 대해 검증합니다.

주요 툴링 제어 조치에는 다음이 포함됩니다.

• 생산 주기 동안 마모를 감지하기 위해 CMM(좌표 측정 기계)을 사용하여 코어 박스의 정기적인 치수 검사
• 충진 중 코어 위치를 유지하기 위해 챕렛 또는 코어 지지 스페이서 사용
• 툴링 재료의 열팽창을 고려하기 위해 금형 설계 중 공차 누적 분석
• 치수 변동이 발생하기 전에 마모된 툴링을 교체하기 위한 다이 수명 모니터링 일정

내부 통로 형상을 위한 시뮬레이션 기반 설계

단일 주물이 생산되기 전에 주요 제조업체는 펌프 및 밸브 주조 내부 형상을 검증하기 위해 주조 공정 시뮬레이션과 전산유체역학(CFD)에 막대한 투자를 하고 있습니다. MAGMASOFT, ProCAST 또는 AnyCasting과 같은 시뮬레이션 소프트웨어는 용융 금속이 금형 캐비티를 채우는 방법, 수축 기공이 형성될 수 있는 위치, 두꺼운 부분과 얇은 부분을 통해 응고가 진행되는 방법을 모델링합니다.

반면에 CFD 해석은 최종 형상의 유압 성능을 평가하여 재순환 영역, 고속 침식 위험, 밸브 또는 펌프 본체 전체의 압력 강하를 확인합니다. 예를 들어, 다음과 같이 설계된 글로브 밸브 본체는 최적화된 S자형 내부 통로 압력 강하를 최대로 줄일 수 있습니다. 15~20% 전체 유량 계수(Cv) 목표를 유지하면서 기존 직선 보어 설계와 비교됩니다.

시뮬레이션 출력은 게이팅 시스템 배치, 라이저 크기 및 냉각 위치를 직접 알려주므로 응고가 얇은 부분에서 안쪽으로 라이저까지 방향적으로 진행되도록 하여 통로 무결성을 손상시킬 수 있는 내부 공극을 방지합니다.

통로 형상을 보호하는 게이팅 및 라이징 시스템

게이팅 시스템은 용융 금속이 금형 캐비티에 들어가는 방식을 제어하며 그 설계는 벽 균일성과 내부 통로 형상 보존에 직접적인 영향을 미칩니다. 펌프 및 밸브 주조 . 잘못 설계된 게이트는 충전 중에 난류를 발생시켜 코어를 침식하고 가스를 포착하며 벽이 얇은 영역에서 잘못된 작동 결함을 일으킬 수 있습니다.

밸브 및 펌프 주물의 게이팅에 대한 모범 사례는 다음과 같습니다.

• 하단 게이팅 또는 스텝 게이팅 시스템 바닥에서 위로 층류의 저난류 충진을 촉진합니다.
• 게이트에서 제어된 금속 속도 - 일반적으로 아래로 유지됩니다. 0.5m/초 연성철용 및 0.3m/초 코어 침식을 방지하기 위한 스테인레스 스틸용
• 응고 중 수축을 공급하고 압력 균일성을 유지하기 위해 가장 무거운 부분에 전략적으로 라이저를 배치했습니다.
• 내부 통로를 막을 수 있는 함유물을 제거하기 위한 게이팅 시스템의 필터 또는 세라믹 폼 삽입물

주조 후 치수검사 방법

쉐이크아웃 및 초기 세척 후 벽 두께 및 내부 통로 형상의 치수 검증은 전문 품질 단계에서 필수입니다. 펌프 및 밸브 주조 생산. 구성 요소의 복잡성과 중요성에 따라 다양한 검사 기술이 사용됩니다.

산업용 CT 스캐닝은 점점 더 쉽게 접근할 수 있게 되었으며 특히 다음과 같은 경우에 유용합니다. 펌프 및 밸브 주조 기존 프로브로는 측정할 수 없는 복잡한 내부 형상을 가지고 있습니다. 이는 코어 이동, 벽 편차 및 숨겨진 다공성을 동시에 정량화하기 위해 원본 CAD 모델과 중첩될 수 있는 전체 체적 데이터 세트를 생성합니다.

완성된 주조에서 유속 일관성을 검증하는 방법

치수 제어만으로는 유속 일관성을 보장할 수 없습니다. 기능 테스트는 루프를 닫습니다. 완성된 경우 펌프 및 밸브 주조 구성 요소, 유량 계수(Cv 또는 Kv) 테스트는 각 생산 배치의 대표 샘플에 대해 수행됩니다. 이 테스트는 제어된 차압 하에서 주조물을 통해 보정된 유체 흐름을 통과시키고 결과적인 흐름 속도를 측정합니다.

승인 기준은 일반적으로 최종 사용자 사양이나 다음과 같은 국제 표준에 의해 정의됩니다. IEC 60534 제어 밸브용 또는 API 594/598 체크 밸브와 게이트 밸브용. Cv 값에 대한 일반적인 생산 허용 오차는 다음과 같습니다. 공칭 정격 값의 ±5% 그러나 정밀 스로틀링 애플리케이션에는 ±2~3%의 더 엄격한 허용 오차가 필요합니다.

작동 압력 하에서 벽 무결성이 유지되는지 확인하기 위해 정수압 쉘 및 시트 압력 테스트도 수행됩니다. 최대 허용 작동 압력(MAWP)의 1.5배 - 하중을 받는 동안 내부 통로의 변형이 발생하지 않도록 보장합니다.

균일성에 직접적인 영향을 미치는 공정 매개변수

툴링 및 검사 외에도 벽의 균일성을 유지하려면 타설 중에 여러 실시간 프로세스 매개변수를 엄격하게 제어해야 합니다. 펌프 및 밸브 주조 :

• 붓는 온도: 목표로부터 ±20°C 이상의 편차는 금속 유동성을 변화시켜 얇은 부분에서 잘못된 작동을 일으키거나 두꺼운 부분에서 과도한 수축을 초래할 수 있습니다.
• 붓는 속도: 일관된 충전 시간을 유지하고 난류로 인한 코어 이동을 최소화하기 위해 자동 주입 시스템을 통해 제어됩니다.
• 금형 온도 및 투과성: 모래 주형은 코어 뒤틀림 없이 가스가 빠져나갈 수 있도록 충분한 투과성을 가져야 합니다. 투과성 값은 AFS 표준에 따라 테스트됩니다.
• 바인더 시스템 및 경화 시간: 충진 중 금속 정압에 저항하려면 조립 전에 코어가 완전한 경화 강도에 도달해야 합니다.

로드 셀 피드백과 레이저 유도 틸트 제어 기능을 갖춘 자동 주입 시스템은 주입 매개변수의 배치 간 변동을 다음보다 적은 수준으로 줄였습니다. 2% 현대 주조 공장에서는 생산 과정 전반에 걸쳐 더욱 일관된 벽 두께 결과를 직접적으로 구현합니다.

최종 수정층으로 가공

뛰어난 캐스팅 컨트롤에도 불구하고 대부분의 펌프 및 밸브 주조 부품의 경우 보어 직경, 안착면, 플랜지 접촉면, 나사산 포트 등 중요한 표면에 마무리 가공이 필요합니다. CNC 가공은 주조 표면을 제거하고 이러한 기능을 일반적으로 최종 드로잉 공차에 적용합니다. IT6~IT8 등급 유체 취급 구성 요소에 대한 ISO 286에 따라.

중요한 점은 가공 여유가 최소 벽 두께 요구 사항과 신중하게 균형을 이루어야 한다는 것입니다. 코어 이동으로 인해 주조 벽이 너무 얇은 경우 가공된 보어가 금속을 뚫고 들어가 부품이 파손될 수 있습니다. 이것이 주조 엔지니어가 일반적으로 가공 공차를 지정하는 이유입니다. 표면당 3~5mm 모래 주조의 경우 허용량이 더 엄격합니다. 1~2mm 매몰 주조 공정으로 가능합니다.

밸브 본체의 내부 유로에 대한 가공 후 표면 거칠기 목표는 일반적으로 다음과 같이 지정됩니다. Ra 3.2~6.3μm , 이는 표준 보링 및 밀링 작업으로 달성 가능한 상태를 유지하면서 마찰 손실을 최소화합니다.