Resumo: Este artigo analisa sistematicamente as causas, os processos comuns e as localizações de defeitos em furos de areia no processo de fundição em areia de corpos de bombas multiestágios do tipo BB3 em peças de aço fundido e propõe soluções direcionadas. Por meio de revisão bibliográfica e análise de casos, constatou-se que os defeitos em furos de areia resultam principalmente da resistência insuficiente da areia de moldagem, falhas de projeto do sistema de injeção e operação inadequada, e são propensos a ocorrer nos processos de moldagem, assentamento do macho, fechamento e vazamento. As localizações específicas incluem pontos de injeção, risers, partes espessas de peças fundidas e cavidades internas. Ao otimizar a proporção de areia de moldagem, aprimorar o projeto do sistema de injeção e fortalecer o controle do processo, a taxa de ocorrência de furos de areia pode ser efetivamente reduzida e a qualidade das peças fundidas pode ser aprimorada.
Capítulo 1 Introdução
Com o desenvolvimento da tecnologia industrial, as bombas multiestágios de aço inoxidável são cada vez mais utilizadas em áreas como engenharia química, energia e conservação de água. O corpo da bomba multiestágio do tipo BB3 em aço fundido é o componente principal, e sua qualidade afeta diretamente o desempenho e a vida útil da bomba. No entanto, no processo de fundição em areia, os defeitos em furos de areia são um dos defeitos de fundição mais comuns, afetando seriamente a resistência e a qualidade da aparência das peças fundidas. Este artigo tem como objetivo realizar uma análise aprofundada das causas, processos comuns e localizações de defeitos em furos de areia, e propor soluções eficazes para servir de referência para empresas de fundição.
Capítulo 2 Análise da Correlação entre Características Estruturais de Peças Fundidas e Defeitos em Poços de Areia
2.1 Características estruturais do corpo da bomba BB3 de aço fundido
O corpo da bomba BB3 adota uma estrutura bipartida axial, composta pelo corpo da bomba, pela tampa da bomba e pelo par de atrito estático, formando uma estrutura de dupla voluta com casco único. Suas características típicas incluem:
1. Os impulsores são dispostos simetricamente costas com costas para atingir
autobalanceamento da força axial;
2. O design do canal de fluxo de voluta dupla reduz o impacto da força radial no corpo da bomba;
3 Os componentes do corpo/tampa da bomba são divididos horizontalmente para facilitar a desmontagem, montagem e manutenção;
4. O impulsor de primeiro estágio adota uma estrutura de sucção dupla para aumentar a resistência à cavitação.
Essas características estruturais, embora melhorem o desempenho do corpo da bomba, também impõem requisitos mais elevados ao processo de fundição. Por exemplo, a superfície curva complexa do canal de fluxo de dupla voluta pode causar preenchimento irregular do metal fundido, aumentando o risco de formação de buracos de areia.
2.2 O impacto das estruturas de bombas de carcaça dividida em aço inoxidável em poços de areia
A estrutura do canal de fluxo da bomba bipartida de aço inoxidável afeta diretamente as características de fluxo do metal fundido. Pesquisas mostram que, quando a seção transversal do canal de fluxo muda abruptamente ou a espessura da parede varia muito, é provável que ocorra turbulência e arraste, fazendo com que a areia de moldagem caia e forme buracos de areia. Por exemplo, na seção de difusão da voluta de uma bomba multiestágio, se o gradiente da espessura da parede não for controlado adequadamente, diferenças locais nas taxas de resfriamento desencadearão estresse térmico, causando rachaduras no molde.
Capítulo 3 Análise das Causas dos Defeitos dos Poços de Areia
Defeitos em furos de areia são furos com grãos de areia incrustados na superfície ou no interior da peça fundida. Suas causas são complexas e diversas, podendo ser atribuídas principalmente aos seguintes aspectos:
3.1 Resistência insuficiente da areia de moldagem
A resistência insuficiente da areia de moldagem ou do núcleo de areia é uma das principais causas de defeitos em furos de areia. Durante o processo de vazamento, a alta temperatura do metal fundido e o efeito de abrasão podem causar a queda do molde ou do núcleo, resultando em furos de areia. Se a refratariedade da areia de moldagem for insuficiente, sob o efeito do metal fundido em alta temperatura, a superfície da areia de moldagem amolecerá e cairá, intensificando ainda mais a formação de defeitos em furos de areia.
3.2 O sistema de gating é mal projetado
Um projeto inadequado do sistema de injeção, como um posicionamento inadequado da injeção ou uma velocidade de vazamento excessivamente rápida, pode causar uma força de abrasão excessiva do metal fundido sobre o molde, resultando em rachaduras no molde, desprendimento de areia e formação de buracos de areia. Além disso, tempos de vazamento muito curtos ou muito longos também podem afetar a ocorrência de buracos de areia, e o tempo de vazamento deve ser adaptado ao tamanho, estrutura e peso da peça fundida.
3.3 Operação inadequada
A operação inadequada de processos como moldagem, assentamento do macho, fechamento e vazamento também é uma causa importante de defeitos em furos de areia. Por exemplo, a areia solta na cavidade antes do fechamento da caixa não é soprada para limpar, o macho de areia é danificado e não reparado, e objetos estranhos caem na cavidade durante o processo de vazamento, o que pode levar à formação de furos de areia.
Capítulo 4 Processos e locais propensos a defeitos em poços de areia
Os processos e locais comuns de defeitos de furos de areia no processo de fundição em areia incluem principalmente os seguintes aspectos:
4.1 Processo de Moldagem
No processo de moldagem, a compactação irregular do molde, a areia fina não removida e a resistência insuficiente da superfície da cavidade podem levar a defeitos nos furos de areia. Problemas como o molde não ser reparado adequadamente, os cantos da peça fundida não serem compactados e a grande queda de separação da peça fundida também podem causar a queda de areia durante o vazamento, resultando em furos de areia.
4.2 Procedimentos de fixação do macho e fechamento do molde
Durante o processo de assentamento e fechamento do núcleo, danos ao núcleo de areia, a falha na limpeza da areia solta e o desprendimento de grãos de areia devido a colisões durante o fechamento da caixa podem resultar em defeitos nos furos de areia. Além disso, rebarbas não limpas na superfície de separação do núcleo de areia e areia solta que cai na cavidade durante o fechamento da caixa também são causas comuns de furos de areia.
4.3 Processo de vazamento
Durante o processo de vazamento, velocidade de vazamento muito rápida, projeto de portão irracional
levando à descarga de areia, e a queda de objetos estranhos na cavidade durante o processo de vazamento pode causar buracos de areia. Além disso, temperaturas de vazamento excessivamente altas ou baixas também podem afetar a formação de buracos de areia.
4.4 Locais propensos a buracos de areia
Os locais comuns de defeitos em furos de areia em peças fundidas incluem principalmente pontos de injeção, risers, partes grossas e grandes da peça fundida e cavidades internas. Esses locais são propensos à desintegração de mofo ou à incrustação de grãos de areia na peça fundida devido à grande força de abrasão do metal fundido ou à lenta dissipação de calor.
Capítulo 5 Soluções para defeitos em poços de areia
Tendo em vista as causas e os processos comuns de defeitos em poços de areia, as seguintes soluções são propostas neste artigo:
5.1 Otimizar a proporção de areia de moldagem
Melhorar a resistência e a refratariedade da areia de moldagem é a chave para solucionar os defeitos dos furos de areia. Ajustando a proporção da areia de moldagem e aumentando o teor de ligantes e aditivos, a resistência à compressão úmida e a refratariedade da areia de moldagem podem ser aprimoradas, e a formação de desprendimento de molde e defeitos nos furos de areia pode ser reduzida.
5.2 Melhorar o projeto do sistema de gating
O projeto racional do sistema de injeção, incluindo a posição da injeção, o tamanho e a velocidade de vazamento, pode reduzir efetivamente a força de abrasão do metal fundido no molde e diminuir a taxa de ocorrência de defeitos em furos de areia. Além disso, adaptar o tempo de vazamento ao tamanho, estrutura e peso da peça fundida também é uma medida importante para reduzir os defeitos em furos de areia.
5.3 Fortalecer o controle do processo
Reforçar o controle de processos como moldagem, assentamento de machos, fechamento e vazamento para garantir a operação adequada, limpeza completa e evitar colisões pode reduzir efetivamente a formação de defeitos de furos de areia. Por exemplo, purgar completamente a cavidade antes de fechar a caixa, sem deixar pontos cegos; verificar se o copo de entrada e o canal de alimentação estão limpos antes do vazamento; evitar que objetos estranhos caiam na cavidade durante o processo de vazamento, etc.
5.4 Use um filtro de fundição
O uso de um filtro de fundição na seção de canal pode remover eficazmente inclusões no metal fundido e eliminar fundamentalmente defeitos de furos de areia na fundição. A seleção de filtros de fundição deve ser baseada no tipo de metal fundido e nas condições de vazamento.
Capítulo 6 Conclusões
Defeitos em furos de areia são um dos defeitos de fundição mais comuns no processo de fundição em areia de peças de aço fundido para corpos de bombas multiestágios do tipo BB3. Suas causas são complexas e diversas, e o processo e a localização propensos são claros. Ao otimizar a proporção de areia de moldagem, aprimorar o projeto do sistema de injeção, fortalecer o controle do processo e outras medidas, a taxa de ocorrência de defeitos em furos de areia pode ser efetivamente reduzida e a qualidade das peças fundidas pode ser aprimorada. No futuro, com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de fundição, a prevenção e o controle de defeitos em furos de areia serão mais refinados e inteligentes, proporcionando uma forte garantia para o desenvolvimento sustentável das empresas de fundição.