شیرآلات چدنی در مقابل شیرآلات چدنی
مواد:
دریچه‌های چدنی عمدتاً از چدن خاکستری یا چدن داکتیل ساخته می‌شوند که در نتیجه استحکام نسبتاً کمی دارند و در حین استفاده حساسیت به ترک خوردگی و خوردگی دارند.
شیرهای فولادی ریخته گری معمولاً از فولاد کربنی یا فولاد آلیاژی ساخته می شوند که به دقت ریخته گری می شوند. این شیرها مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی و استحکام بالایی دارند. آنها در برابر دماهای بالا، خوردگی و سایش مقاوم هستند و در نتیجه عمر طولانی دارند.
تفاوت در ترکیب و ریزساختار
چدن خاکستری:
- محتوای کربن 2.5٪ -4.0٪، محتوای سیلیکون 1.0٪ -3.0٪ (منبع: Foundry Handbook، نسخه پنجم). کربن به شکل گرافیت پولکی وجود دارد و ماتریکس آن پرلیت یا فریت است.
- وجود تکه‌های گرافیتی به سطح شکستگی آن رنگ خاکستری می‌دهد، از این رو «چدن خاکستری» نامیده می‌شود. گرافیت می تواند انرژی ارتعاشی را جذب کند، اما همچنین می تواند ماتریس فلز را شکسته و استحکام را کاهش دهد.
فولاد ریخته گری:
- محتوای کربن معمولاً 0.1٪-0.5٪ (فولاد کم کربن تا متوسط کربن)، محتوای سیلیکون کمتر از 0.6٪ است و کربن به شکل محلول جامد یا سمنتیت وجود دارد. ریزساختار یکنواخت و متراکم است.
- بدون بارش گرافیت، بنابراین استحکام و شکل پذیری آن به طور قابل توجهی بهتر از چدن خاکستری است، اما خواص میرایی ارتعاش آن ضعیف است.
مقایسه خواص مکانیکی
چدن خاکستری:
- استحکام کششی کمتر (100-400 مگاپاسکال)، سختی متوسط (HB150-250)، اما مقاومت فشاری بالا (تقریباً 3-4 برابر استحکام کششی).
- ویژگی‌های معمولی: مقاومت در برابر سایش خوب (مثلاً راهنماهای ماشین ابزار)، میرایی عالی ارتعاش (ظرفیت میرایی 6 تا 10 برابر فولاد ریخته‌شده، به استاندارد ASTM A48 مراجعه کنید).
فولاد ریخته گری:
- استحکام کششی بالا (400-2000 مگاپاسکال، بسته به ترکیب آلیاژ)، ازدیاد طول می‌تواند به بیش از 20 درصد برسد، مناسب برای تحمل بارهای ضربه‌ای.
- معایب: سختی بالا منجر به ماشین‌کاری دشوار می‌شود و عیوب مانند حفره‌های جمع‌شدگی و ترک‌های داغ در حین ریخته‌گری مستعد ایجاد می‌شوند.
فرآیند ریخته گری و اقتصاد
چدن خاکستری:
- نقطه ذوب پایین (تقریباً 1200 درجه)، سیالیت خوب، مناسب برای ریخته‌گری قطعات پیچیده نازک- و نرخ انقباض کم (تقریباً 1%).
- هزینه کم، تقریباً 60٪ -70٪ از قیمت فولاد ریخته‌گری شده را تشکیل می‌دهد (منبع داده: گزارش بازار مواد فلزی 2023).
فولاد ریخته گری:
- نقطه ذوب بالا (بالاتر از 1500 درجه)، که نیاز به کنترل دقیق دمای ریختن دارد. نرخ انقباض زیاد (تقریباً 2-2.5٪)، که نیاز به رایزر برای تغذیه دارد.
- عملیات حرارتی بعدی (مانند نرمال‌سازی و بازپخت) ضروری است که در نتیجه هزینه‌های فرآیند بالاتر می‌رود.
سناریوهای کاربردی معمولی
چدن خاکستری:
- تخت‌های ماشین‌ابزار، بلوک‌های موتور، دیسک‌های ترمز، و سایر اجزایی که به لرزش و مقاومت در برابر سایش نیاز دارند.
- برای محیط‌های-با استرس یا ضربه زیاد، مانند قلاب‌های جرثقیل و دریچه‌های{2} فشار بالا، مناسب نیست.
فولاد ریخته گری:
- چرخ دنده‌ها، شفت‌ها، مخازن تحت فشار و سایر قطعاتی که تحت بارهای دینامیکی قرار دارند.
- مقاومت در برابر خوردگی را می توان از طریق آلیاژسازی (مانند افزودن کروم و نیکل) بهبود بخشید و آن را برای تجهیزات شیمیایی مناسب می کند.
توضیح مبسوط:
- توصیه انتخاب: برای هزینه کم و میرایی ارتعاش بالا، چدن خاکستری انتخاب ارجح است. برای استحکام و جوش پذیری بالا، فولاد ریخته گری گزینه بهتری است.
- روند نوظهور: چدن داکتیل (با گرافیت کروی) برخی از مزایای هر دو را ترکیب می‌کند و به استحکام کششی تا 600 مگاپاسکال دست می‌یابد و به تدریج جایگزین برخی از کاربردهای فولاد ریخته‌گری می‌شود.
ویژگی های عملکرد:
دریچه‌های فولادی ریخته‌گری در عملکرد آب‌بندی عالی هستند و به‌راحتی با محیط‌های{0}}فشار و{1} با دمای بالا، علی‌رغم قیمت نسبتاً بالاتر، کار می‌کنند. در مقابل، در حالی که دریچه های چدنی مقرون به صرفه تر هستند، محدودیت هایی در مقاومت فشار و دما دارند و مستعد نشتی و سایش هستند.
سناریوهای کاربردی
استحکام و مقاومت بالا در برابر خوردگی شیرهای فولادی ریخته‌گری، آنها را به گزینه‌ای ایده‌آل برای خطوط لوله-فشار و دمای بالا-در صنایعی مانند مواد شیمیایی و نفت تبدیل می‌کند.
شیر چدنی و چدنی در انبار
