Zusammenfassung: In diesem Artikel werden Ursachen, typische Prozesse und Stellen von Sandlochdefekten beim Sandgussprozess von mehrstufigen Pumpengehäusen des Typs BB3 in Stahlgussteilen systematisch analysiert und gezielte Lösungsansätze vorgeschlagen. Durch Literaturrecherche und Fallanalyse wurde festgestellt, dass Sandlochdefekte hauptsächlich auf unzureichende Festigkeit des Formsandes, Konstruktionsfehler des Anschnittsystems und unsachgemäße Bedienung zurückzuführen sind und beim Formen, Kernsetzen, Schließen und Gießen auftreten. Zu den spezifischen Stellen gehören Anschnitte, Steigrohre, dicke Gussteile und innere Hohlräume. Durch Optimierung des Formsandanteils, Verbesserung der Anschnittkonstruktion und verstärkte Prozesskontrolle kann die Sandlochrate wirksam reduziert und die Qualität der Gussteile verbessert werden.
Kapitel 1 Einleitung
Mit der Weiterentwicklung der Industrietechnologie finden mehrstufige Pumpen aus Edelstahl zunehmend Anwendung in Bereichen wie der chemischen Verfahrenstechnik, Energiewirtschaft und Wasserwirtschaft. Der mehrstufige Pumpenkörper vom Typ BB3 aus Stahlguss ist das Kernstück, dessen Qualität sich direkt auf Leistung und Lebensdauer der Pumpe auswirkt. Sandlochfehler gehören jedoch zu den häufigsten Gussfehlern im Sandgussverfahren und beeinträchtigen die Festigkeit und das Erscheinungsbild der Gussteile erheblich. Ziel dieser Arbeit ist eine eingehende Analyse der Ursachen, der häufigsten Prozesse und der Stellen von Sandlochfehlern sowie die Entwicklung effektiver Lösungen als Referenz für Gießereien.
Kapitel 2 Analyse der Korrelation zwischen strukturellen Eigenschaften von Gussteilen und Sandlochdefekten
2.1 Strukturelle Eigenschaften des Pumpenkörpers BB3 aus Stahlguss
Der Pumpenkörper der BB3 weist eine axial geteilte Struktur auf. Er besteht aus dem Pumpenkörper, dem Pumpendeckel und dem Haftreibungspaar und bildet eine einschalige Doppelspiralstruktur. Zu seinen typischen Merkmalen gehören:
1. Die Laufräder sind symmetrisch Rücken an Rücken angeordnet, um
Selbstausgleich der Axialkraft;
2. Das Design des doppelten Spiralströmungskanals reduziert die radiale Krafteinwirkung auf den Pumpenkörper.
3 Die Komponenten des Pumpenkörpers/der Abdeckung sind horizontal geteilt, um eine einfache Demontage, Montage und Wartung zu ermöglichen.
4. Das Laufrad der ersten Stufe verfügt über eine Doppelsaugstruktur, um die Kavitationsbeständigkeit zu verbessern.
Diese strukturellen Merkmale verbessern zwar die Leistung des Pumpenkörpers, stellen aber auch höhere Anforderungen an den Gießprozess. Beispielsweise kann die komplex gekrümmte Oberfläche des Doppelspiralströmungskanals zu einer ungleichmäßigen Füllung des geschmolzenen Metalls führen, was das Risiko der Sandlochbildung erhöht.
2.2 Die Auswirkungen von Edelstahl-Split-Case-Pumpenstrukturen auf Sandlöcher
Die Strömungskanalstruktur der Edelstahl-Split-Case-Pumpe beeinflusst direkt die Strömungseigenschaften der Metallschmelze. Untersuchungen zeigen, dass bei abrupten Änderungen des Strömungskanalquerschnitts oder stark variierender Wandstärke Turbulenzen und Mitnahme auftreten können, wodurch der Formsand abfällt und Sandlöcher entstehen. Beispielsweise lösen im Diffusionsabschnitt einer mehrstufigen Pumpenspirale lokale Unterschiede in der Abkühlgeschwindigkeit thermische Spannungen aus, die zu Rissen in der Form führen, wenn der Wandstärkengradient nicht richtig kontrolliert wird.
Kapitel 3 Analyse der Ursachen von Sandlochdefekten
Sandlochdefekte sind Löcher mit Sandkörnern, die an der Oberfläche oder im Inneren des Gussteils eingebettet sind. Ihre Ursachen sind komplex und vielfältig und lassen sich hauptsächlich auf folgende Aspekte zurückführen:
3.1 Unzureichende Festigkeit des Formsandes
Eine unzureichende Festigkeit des Formsandes oder Sandkerns ist eine der Hauptursachen für Sandlochdefekte. Während des Gießvorgangs können die hohe Temperatur der Metallschmelze und der Scheuereffekt dazu führen, dass die Form oder der Kern abfällt und Sandlöcher entstehen. Ist die Feuerfestigkeit des Formsandes unzureichend, erweicht die Oberfläche des Formsandes unter der Einwirkung der Hochtemperaturschmelze und fällt ab, was die Bildung von Sandlochdefekten weiter verstärkt.
3.2 Das Gating-System ist schlecht konzipiert
Eine ungünstige Konstruktion des Angusssystems, wie z. B. eine falsche Angussposition oder eine zu hohe Gießgeschwindigkeit, kann zu einer übermäßigen Scheuerkraft des geschmolzenen Metalls auf die Form führen. Dies kann zu Formrissen, Formsandabwurf und der Bildung von Sandlöchern führen. Darüber hinaus kann eine zu kurze oder zu lange Gießzeit die Entstehung von Sandlöchern beeinflussen. Die Gießzeit sollte an Größe, Struktur und Gewicht des Gussteils angepasst werden.
3.3 Unsachgemäßer Betrieb
Auch unsachgemäße Prozesse wie Formen, Kernsetzen, Schließen und Gießen sind eine wichtige Ursache für Sandlochdefekte. So wird beispielsweise der lose Sand im Hohlraum vor dem Schließen der Box nicht sauber geblasen, der Sandkern wird beschädigt und nicht repariert, und während des Gießvorgangs fallen Fremdkörper in den Hohlraum, was zur Bildung von Sandlöchern führen kann.
Kapitel 4 Prozesse und Standorte, die anfällig für Sandlochdefekte sind
Zu den üblichen Prozessen und Stellen von Sandlochdefekten im Sandgussprozess zählen hauptsächlich die folgenden Aspekte:
4.1 Formgebungsprozess
Beim Formgebungsprozess können eine ungleichmäßige Kompaktheit der Form, nicht entfernter scharfkantiger Sand und eine unzureichende Festigkeit der Hohlraumoberfläche zu Sandlochdefekten führen. Probleme wie eine nicht ordnungsgemäß reparierte Form, nicht verdichtete Gussecken und ein starker Abscheideabfall des Gussteils können ebenfalls dazu führen, dass beim Gießen Sand herausfällt und Sandlöcher entstehen.
4.2 Kernsetz- und Formschließverfahren
Während des Kernsetz- und Schließvorgangs können Schäden am Sandkern, fehlende Reinigung des losen Sandes und das Ablösen von Sandkörnern durch Kollisionen beim Kastenschließen zu Sandlochdefekten führen. Darüber hinaus sind ungereinigte Grate an der Trennfläche des Sandkerns und loser Sand, der beim Kastenschließen in die Kavität fällt, ebenfalls häufige Ursachen für Sandlöcher.
4.3 Gießvorgang
Während des Gießvorgangs, zu schnelle Gießgeschwindigkeit, unangemessenes Tordesign
Sandlöcher können entstehen, wenn der Sand austritt oder Fremdkörper während des Gießvorgangs in die Hohlräume fallen. Auch zu hohe oder zu niedrige Gießtemperaturen können Sandlöcher verursachen.
4.4 Sandlochgefährdete Standorte
Zu den häufigsten Stellen von Sandlochdefekten in Gussteilen zählen vor allem Angussstellen, Steigrohre, dicke und große Teile des Gussteils sowie innere Hohlräume. An diesen Stellen besteht aufgrund der starken Scheuerkraft des geschmolzenen Metalls oder der langsamen Wärmeableitung die Gefahr, dass sich die Form ablöst oder sich Sandkörner im Gussteil festsetzen.
Kapitel 5 Lösungen für Sandlochdefekte
Angesichts der Ursachen und üblichen Prozesse von Sandlochdefekten werden in diesem Dokument die folgenden Lösungen vorgeschlagen:
5.1 Optimierung des Formsandverhältnisses
Die Verbesserung der Festigkeit und Feuerfestigkeit des Formsandes ist der Schlüssel zur Lösung des Sandlochdefekts. Durch Anpassung des Formsandanteils und Erhöhung des Gehalts an Bindemitteln und Additiven können die Nassdruckfestigkeit und Feuerfestigkeit des Formsandes verbessert und die Bildung von Formablösungen und Sandlochdefekten reduziert werden.
5.2 Verbesserung des Angusssystems
Eine sinnvolle Gestaltung des Angusssystems, einschließlich Angussposition, Größe und Gießgeschwindigkeit, kann die Scheuerkraft des geschmolzenen Metalls auf die Form wirksam reduzieren und die Häufigkeit von Sandlochfehlern verringern. Darüber hinaus ist die Anpassung der Gießzeit an Größe, Struktur und Gewicht des Gussstücks eine wichtige Maßnahme zur Reduzierung von Sandlochfehlern.
5.3 Prozesskontrolle stärken
Eine verstärkte Prozesskontrolle bei Prozessen wie Formen, Kernsetzen, Schließen und Gießen, um einen ordnungsgemäßen Betrieb, eine gründliche Reinigung und die Vermeidung von Kollisionen sicherzustellen, kann die Bildung von Sandlochdefekten wirksam reduzieren. Spülen Sie beispielsweise den Hohlraum vor dem Schließen der Box gründlich aus und lassen Sie keine toten Winkel zurück. Überprüfen Sie vor dem Gießen, ob Angussbecher und Angusskanal sauber sind. Vermeiden Sie, dass während des Gießvorgangs Fremdkörper in den Hohlraum fallen usw.
5.4 Verwenden Sie einen Gussfilter
Durch den Einsatz eines Gussfilters im Angusskanal können Einschlüsse in der Metallschmelze effektiv entfernt und Sandlochdefekte im Gussstück grundsätzlich vermieden werden. Die Auswahl des Gussfilters sollte sich nach der Art der Metallschmelze und den Gießbedingungen richten.
Kapitel 6 Schlussfolgerungen
Sandlochfehler sind einer der häufigsten Gussfehler im Sandgussverfahren von mehrstufigen Pumpengehäusen aus Stahlgussteilen des Typs BB3. Die Ursachen sind komplex und vielfältig, und der Prozess und die Stelle, an der sie auftreten, sind eindeutig. Durch die Optimierung des Formsandanteils, die Verbesserung des Angusssystems, eine verstärkte Prozesskontrolle und weitere Maßnahmen kann die Häufigkeit von Sandlochfehlern effektiv reduziert und die Qualität der Gussteile verbessert werden. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Gusstechnologie werden die Prävention und Kontrolle von Sandlochfehlern zukünftig noch verfeinerter und intelligenter und bieten so eine starke Garantie für die nachhaltige Entwicklung von Gießereien.