Kehittyneet valutekniikat kriittiseen venttiiligeometriaan
Valu on edelleen suosituin valmistusmenetelmä venttiilikomponenteille, koska se kykenee luomaan monimutkaisia sisäisiä onteloita ja muotoiltuja virtausreittejä, joita on lähes mahdotonta saavuttaa pelkällä työstyksellä. Korkeapainesovelluksissa valun eheys määrittää venttiilin kyvyn vastustaa muodonmuutosta ja väsymistä. Nykyaikaiset valimot käyttävät investointivalua pienempiin, erittäin tarkkoihin komponentteihin, kuten verhoiluun ja istuimiin, kun taas hiekkavalua hyödynnetään suurissa runoissa ja konepellissä. Valutekniikan valinta vaikuttaa suoraan metallin raerakenteeseen, mikä puolestaan sanelee komponentin mekaaniset ominaisuudet lämpörasituksessa.
"Lähes verkkomuodon" saavuttaminen valun avulla vähentää laajan toissijaisen koneistuksen tarvetta, mikä säilyttää materiaalin rakenteellisen eheyden. Käyttämällä 3D-tulostettuja hiekkamuotteja tai keraamisia kuoria valmistajat voivat nyt saavuttaa tiukempia toleransseja venttiilin "kriittisillä vyöhykkeillä", kuten tiivistepesässä ja laippapinnoissa. Tämä tarkkuus varmistaa, että lopullinen kokoonpano säilyttää tiiviin tiiviyden myös öljyn, kaasun ja kemikaalien käsittelylaitoksille tyypillisessä syövyttävässä ympäristössä.
Materiaalin valinta ja metallurgiset ominaisuudet
Esitys a Valuventtiilin komponentit riippuu suuresti valitusta seoksesta. Eri ympäristöt vaativat erityisiä metallurgisia profiileja ennenaikaisten vikojen estämiseksi. Alla on vertailu tavallisista venttiilivalussa käytetyistä materiaaleista:
| Materiaaliluokka | Yleiset sovellukset | Keskeinen hyöty |
| WCB hiiliteräs | Yleinen teollinen käyttö | Kustannustehokas ja sitkeä |
| CF8M ruostumaton teräs | Kemialliset ja syövyttävät aineet | Korkea korroosionkestävyys |
| Hastelloy/Inconel | Äärimmäinen lämpötila/paine | Hapettumiskestävyys |
| Duplex teräs | Suolanpoisto ja meri | Korkea tuottolujuus |
Valujen laadunvalvonta ja NDT-protokollat
Ei-hajottavat testausmenetelmät (NDT).
Koska valu on jähmettymisprosessi, sisäisiä vikoja, kuten kutistumista, huokoisuutta tai sulkeumia, voi esiintyä. Tiukat NDT-protokollat ovat välttämättömiä sen varmistamiseksi, että venttiilin runko kestää nimellispaineet ilman vuotoa. Nämä testit ovat usein velvoittaneet kansainväliset standardit, kuten ASME B16.34.
- Radiografinen testaus (RT): käyttää röntgensäteitä havaitsemaan sisäisiä aukkoja tai halkeamia valuseinässä.
- Magnetic Particle Inspection (MPI): Tunnistaa pinnan ja pinnan lähellä olevat epäjatkuvuudet ferromagneettisissa materiaaleissa.
- Ultraäänitestaus (UT): Korkeataajuiset ääniaallot mittaavat seinämän paksuutta ja havaitsevat syvälle juurtuneita vikoja.
- Dye Penetrant Inspection (DPI): Edullinen menetelmä paljastaa pinnan halkeamia tai huokoisuutta, joka ei näy paljaalla silmällä.
Portin ja nousuputken suunnittelun optimointi
Valuventtiilikomponentin menestys alkaa muotin suunnittelusta. Suojausjärjestelmä – kanavien verkko, joka toimittaa sulaa metallia muotin onteloon – on suunniteltava minimoimaan turbulenssi. Pyörteinen virtaus voi tuoda ilmaa ja epäpuhtauksia, mikä johtaa "kaasureikiin" valmiiseen venttiilirunkoon. Insinöörit käyttävät jähmettymissimulaatioohjelmistoa metallin jäähtymisen ennustamiseen ja varmistavat, että venttiilin raskaisiin osiin, kuten laippoihin, syötetään riittävästi sulaa materiaalia kutistumisen estämiseksi.
Nousuputket toimivat sulan metallin säiliöinä, jotka "syöttävät" valukappaletta sen kutistuessa jäähtyessään. Venttiilien valmistuksessa nousuputkien sijoittaminen strategisesti paksuimpien osien päälle on kriittistä. Jos nousuputken rakenne on viallinen, venttiili voi läpäistä silmämääräisen tarkastuksen, mutta epäonnistua hydrostaattisen paineen kokeessa mikroskooppisten sisäreittien vuoksi. Oikea lämmönhallinta jäähdytysvaiheessa varmistaa tasaisen raerakenteen, joka on elintärkeää venttiilin pitkäaikaiselle hitsattavuuden ja korjattavuuden kannalta kentällä.
Lämpökäsittely jälkivalu
Stressin lievitys ja ratkaisujen hehkutus
Kun komponentti on poistettu muotista, se läpikäy usein lämpökäsittelyn sen ominaisuuksien parantamiseksi. Ruostumattoman teräksen valuissa käytetään liuoshehkutusta liuottamaan karbidit takaisin metallimatriisiin, mikä maksimoi korroosionkestävyyden. Hiiliteräksessä käytetään normalisointia tai karkaisua halutun tasapainon saavuttamiseksi kovuuden ja sitkeyden välillä. Tämä vaihe ei ole neuvoteltavissa venttiileille, jotka on tarkoitettu pakkasen lämpötiloihin (kryogeeninen palvelu) tai korkean kierron höyrysovelluksiin, joissa lämpöshokki on jatkuva uhka.
