Resumen: Este artículo analiza sistemáticamente las causas, los procesos comunes y la ubicación de los defectos de perforación de arena en el proceso de fundición en arena de cuerpos de bombas multietapa tipo BB3 en piezas de acero fundido, y propone soluciones específicas. Mediante una revisión bibliográfica y un análisis de casos, se determinó que los defectos de perforación de arena se deben principalmente a la resistencia insuficiente de la arena de moldeo, defectos de diseño del sistema de compuertas y un funcionamiento inadecuado, y son propensos a ocurrir en los procesos de moldeo, asentamiento del macho, cierre y vertido. Las ubicaciones específicas incluyen compuertas, elevadores, partes gruesas de las piezas fundidas y cavidades internas. Al optimizar la proporción de arena de moldeo, mejorar el diseño del sistema de compuertas y fortalecer el control del proceso, se puede reducir eficazmente la incidencia de perforación de arena y mejorar la calidad de las piezas fundidas.
Capítulo 1 Introducción
Con el desarrollo de la tecnología industrial, las bombas multietapa de acero inoxidable se utilizan cada vez más en campos como la ingeniería química, la energía y la conservación del agua. El cuerpo de la bomba multietapa tipo BB3, fabricado en acero fundido como componente principal, tiene una calidad que afecta directamente el rendimiento y la vida útil de la bomba. Sin embargo, en el proceso de fundición en arena, los defectos por agujeros de arena son uno de los defectos de fundición más comunes, afectando gravemente la resistencia y la calidad estética de las piezas. Este artículo tiene como objetivo realizar un análisis exhaustivo de las causas, los procesos comunes y la ubicación de los defectos por agujeros de arena, y proponer soluciones eficaces como referencia para las empresas de fundición.
Capítulo 2 Análisis de la correlación entre las características estructurales de las piezas fundidas y los defectos de los agujeros de arena
2.1 Características estructurales del cuerpo de la bomba BB3 de acero fundido
El cuerpo de la bomba BB3 adopta una estructura de división axial, compuesta por el cuerpo de la bomba, la tapa de la bomba y el par de fricción estática para formar una estructura de doble voluta de una sola carcasa. Sus características típicas incluyen:
1. Los impulsores están dispuestos simétricamente espalda con espalda para lograr
autoequilibrio de la fuerza axial;
2. El diseño del canal de flujo de doble voluta reduce el impacto de la fuerza radial en el cuerpo de la bomba;
3 Los componentes del cuerpo/cubierta de la bomba están divididos horizontalmente para facilitar el desmontaje, el montaje y el mantenimiento;
4. El impulsor de la primera etapa adopta una estructura de doble succión para mejorar la resistencia a la cavitación.
Estas características estructurales, si bien mejoran el rendimiento del cuerpo de la bomba, también imponen mayores requisitos al proceso de fundición. Por ejemplo, la compleja superficie curva del canal de flujo de doble voluta puede provocar un llenado desigual del metal fundido, lo que aumenta el riesgo de formación de agujeros de arena.
2.2 El impacto de las estructuras de bombas de carcasa dividida de acero inoxidable en los pozos de arena
La estructura del canal de flujo de la bomba de carcasa partida de acero inoxidable afecta directamente las características de flujo del metal fundido. Las investigaciones demuestran que cuando la sección transversal del canal de flujo cambia bruscamente o el espesor de la pared varía considerablemente, es probable que se produzcan turbulencias y arrastre, lo que provoca el desprendimiento de la arena de moldeo y la formación de agujeros. Por ejemplo, en la sección de difusión de la voluta de una bomba multietapa, si el gradiente de espesor de la pared no se controla adecuadamente, las diferencias locales en las velocidades de enfriamiento provocarán estrés térmico, lo que provocará la fisuración del molde.
Capítulo 3 Análisis de las causas de los defectos de los pozos de arena
Los defectos de agujeros de arena son agujeros con granos de arena incrustados en la superficie o en el interior de la pieza fundida. Sus causas son complejas y diversas, y pueden atribuirse principalmente a los siguientes aspectos:
3.1 Resistencia insuficiente de la arena de moldeo
La resistencia insuficiente de la arena de moldeo o del macho de arena es una de las principales causas de los defectos por agujeros de arena. Durante el proceso de vertido, la alta temperatura del metal fundido y el efecto de abrasión pueden provocar el desprendimiento del molde o del macho, lo que resulta en agujeros de arena. Si la refractariedad de la arena de moldeo es insuficiente, bajo el efecto del metal fundido a alta temperatura, la superficie de la arena de moldeo se ablandará y se desprenderá, intensificando aún más la formación de defectos por agujeros de arena.
3.2 El sistema de compuertas está mal diseñado
Un diseño inadecuado del sistema de vertido, como una posición incorrecta de la compuerta o una velocidad de vertido excesivamente rápida, puede provocar una fuerza de abrasión excesiva del metal fundido sobre el molde, lo que provoca grietas, desprendimiento de arena y la formación de agujeros de arena. Además, un tiempo de vertido demasiado corto o demasiado largo también puede afectar la aparición de agujeros de arena, por lo que este tiempo debe ajustarse al tamaño, la estructura y el peso de la pieza fundida.
3.3 Funcionamiento incorrecto
El funcionamiento incorrecto de procesos como el moldeo, la colocación del macho, el cierre y el vertido también es una causa importante de defectos en los agujeros de arena. Por ejemplo, la arena suelta en la cavidad antes de cerrar la caja no se limpia con soplado, el macho de arena se daña y no se repara, y objetos extraños caen en la cavidad durante el vertido pueden provocar la formación de agujeros de arena.
Capítulo 4 Procesos y ubicaciones propensas a defectos de pozos de arena
Los procesos y ubicaciones comunes de los defectos de los agujeros de arena en el proceso de fundición en arena incluyen principalmente los siguientes aspectos:
4.1 Proceso de moldeo
Durante el proceso de moldeo, la compactación irregular del molde, la arena afilada no retirada y la resistencia insuficiente de la superficie de la cavidad pueden provocar defectos de arena. Problemas como la reparación inadecuada del molde, la compactación deficiente de las esquinas de la pieza fundida y la gran caída de separación de la pieza fundida también pueden provocar la caída de arena durante el vertido, lo que resulta en la formación de arena.
4.2 Procedimientos de colocación del núcleo y cierre del molde
Durante el proceso de colocación y cierre del macho, los daños en el macho de arena, la falta de limpieza de la arena suelta y el desprendimiento de granos de arena debido a colisiones durante el cierre de la caja pueden provocar defectos en los agujeros de arena. Además, las rebabas sin limpiar en la superficie de separación del macho de arena y la caída de arena suelta en la cavidad durante el cierre de la caja también son causas comunes de agujeros de arena.
4.3 Proceso de vertido
Durante el proceso de vertido, la velocidad de vertido es demasiado rápida y el diseño de la compuerta no es razonable.
La acumulación de arena y la caída de objetos extraños en la cavidad durante el vertido pueden causar agujeros de arena. Además, las temperaturas de vertido excesivamente altas o bajas también pueden contribuir a la formación de agujeros de arena.
4.4 Lugares propensos a la formación de agujeros de arena
Las ubicaciones comunes de los defectos de arena en las piezas fundidas incluyen principalmente compuertas, mazarotas, partes gruesas y grandes de la pieza fundida, y cavidades internas. Estas ubicaciones son propensas al desprendimiento del molde o a la incrustación de granos de arena en la pieza fundida debido a la gran fuerza de abrasión del metal fundido o a la lenta disipación del calor.
Capítulo 5 Soluciones a los defectos de los pozos de arena
En vista de las causas y procesos comunes de los defectos en los pozos de arena, en este artículo se proponen las siguientes soluciones:
5.1 Optimizar la proporción de arena de moldeo
Mejorar la resistencia y refractariedad de la arena de moldeo es fundamental para solucionar el defecto de los agujeros de arena. Ajustando la proporción de arena de moldeo y aumentando el contenido de aglutinantes y aditivos, se puede mejorar la resistencia a la compresión en húmedo y la refractariedad de la arena de moldeo, y reducir la formación de desprendimientos de molde y defectos de agujeros de arena.
5.2 Mejorar el diseño del sistema de compuertas
Un diseño adecuado del sistema de vertido, incluyendo la posición, el tamaño y la velocidad de vertido, puede reducir eficazmente la fuerza de abrasión del metal fundido sobre el molde y disminuir la incidencia de defectos de arena. Además, adaptar el tiempo de vertido al tamaño, la estructura y el peso de la pieza fundida también es una medida importante para reducir los defectos de arena.
5.3 Fortalecer el control de procesos
Reforzar el control de procesos en procesos como el moldeo, la colocación de machos, el cierre y el vertido para garantizar un funcionamiento correcto, una limpieza exhaustiva y evitar colisiones puede reducir eficazmente la formación de defectos por agujeros de arena. Por ejemplo, purgar completamente la cavidad antes de cerrar la caja, evitando puntos ciegos; verificar la limpieza de la copa de la colada y el canal de colada antes del vertido; evitar la caída de objetos extraños en la cavidad durante el vertido, etc.
5.4 Utilice un filtro de casting
El uso de un filtro de colada en la sección del canal de colada permite eliminar eficazmente las inclusiones en el metal fundido y, en esencia, los defectos de agujeros de arena en la pieza fundida. La selección de los filtros de colada debe basarse en el tipo de metal fundido y las condiciones de vertido.
Capítulo 6 Conclusiones
El defecto de agujero de arena es uno de los defectos de fundición más comunes en el proceso de fundición en arena de piezas de acero fundido para cuerpos de bombas multietapa tipo BB3. Sus causas son complejas y diversas, y el proceso y la ubicación de su aparición son claros. Optimizando la proporción de arena de moldeo, mejorando el diseño del sistema de compuertas, reforzando el control del proceso y otras medidas, se puede reducir eficazmente la incidencia de defectos de agujero de arena y mejorar la calidad de las piezas fundidas. En el futuro, con el continuo desarrollo de la tecnología de fundición, la prevención y el control de defectos de agujero de arena serán más precisos e inteligentes, lo que garantizará el desarrollo sostenible de las empresas de fundición.