Abstrak: Makalah ini secara sistematis menganalisis penyebab, proses umum dan lokasi cacat lubang pasir dalam proses pengecoran pasir badan pompa multitahap tipe BB3 dalam bagian baja cor, dan mengusulkan solusi yang ditargetkan. Melalui tinjauan literatur dan analisis kasus, ditemukan bahwa cacat lubang pasir terutama disebabkan oleh kekuatan pasir cetak yang tidak memadai, cacat desain sistem gating dan operasi yang tidak tepat, dan rentan terjadi dalam proses pencetakan, pengaturan inti, penutupan dan penuangan. Lokasi spesifik termasuk gerbang, riser, bagian tebal coran dan rongga bagian dalam. Dengan mengoptimalkan proporsi pasir cetak, meningkatkan desain sistem gating dan memperkuat kontrol proses, tingkat kemunculan lubang pasir dapat dikurangi secara efektif dan kualitas coran dapat ditingkatkan.
Bab 1 PENDAHULUAN
Seiring perkembangan teknologi industri, pompa multitahap baja tahan karat semakin banyak digunakan di berbagai bidang seperti teknik kimia, kelistrikan, dan konservasi air. Bodi pompa multitahap tipe BB3 berbahan baja cor sebagai komponen inti, kualitasnya secara langsung memengaruhi kinerja dan masa pakai pompa. Namun, dalam proses pengecoran pasir, cacat lubang pasir merupakan salah satu cacat pengecoran yang umum, yang secara serius memengaruhi kekuatan dan kualitas tampilan coran. Makalah ini bertujuan untuk melakukan analisis mendalam tentang penyebab, proses umum, dan lokasi cacat lubang pasir, serta mengusulkan solusi efektif untuk referensi bagi perusahaan pengecoran.
Bab 2 Analisis Korelasi Karakteristik Struktur Coran dengan Cacat Lubang Pasir
2.1 Karakteristik struktural badan pompa BB3 baja cor
Bodi pompa BB3 mengadopsi struktur split aksial, yang terdiri dari bodi pompa, penutup pompa, dan pasangan gesekan statis untuk membentuk struktur volute ganda cangkang tunggal. Fitur-fitur tipikalnya meliputi:
1. Impeller disusun secara simetris saling membelakangi untuk mencapai
keseimbangan diri gaya aksial;
2. Desain saluran aliran volute ganda mengurangi dampak gaya radial pada badan pompa;
3 Komponen badan/penutup pompa terbagi secara horizontal untuk memudahkan pembongkaran, perakitan, dan perawatan;
4. Impeller tahap pertama mengadopsi struktur hisap ganda untuk meningkatkan ketahanan kavitasi.
Fitur-fitur struktural ini, selain meningkatkan kinerja bodi pompa, juga memberikan persyaratan yang lebih tinggi pada proses pengecoran. Misalnya, permukaan lengkung yang rumit pada saluran aliran volute ganda dapat menyebabkan pengisian logam cair yang tidak merata, sehingga meningkatkan risiko terbentuknya lubang pasir.
2.2 Dampak struktur pompa split-case baja tahan karat pada lubang pasir
Struktur saluran aliran pompa split-case baja tahan karat secara langsung memengaruhi karakteristik aliran logam cair. Penelitian menunjukkan bahwa ketika penampang saluran aliran berubah secara tiba-tiba atau ketebalan dindingnya sangat bervariasi, turbulensi dan entrainmen cenderung terjadi, menyebabkan pasir cetak jatuh dan membentuk lubang pasir. Misalnya, pada bagian difusi volute pompa multitahap, jika gradien ketebalan dinding tidak dikontrol dengan baik, perbedaan lokal dalam laju pendinginan akan memicu tekanan termal, yang menyebabkan cetakan retak.
Bab 3 Analisis Penyebab Cacat Lubang Pasir
Cacat lubang pasir adalah lubang dengan butiran pasir yang tertanam di permukaan atau di dalam coran. Penyebabnya kompleks dan beragam, dan terutama dapat dikaitkan dengan aspek-aspek berikut:
3.1 Kekuatan pasir cetak tidak memadai
Kekuatan pasir cetak atau inti pasir yang tidak memadai merupakan salah satu penyebab utama cacat lubang pasir. Selama proses penuangan, suhu tinggi logam cair dan efek pengikisan dapat menyebabkan cetakan atau inti terlepas, sehingga terbentuk lubang pasir. Jika ketahanan api pasir cetak tidak memadai, di bawah pengaruh logam cair bersuhu tinggi, permukaan pasir cetak akan melunak dan terlepas, yang selanjutnya memperparah pembentukan cacat lubang pasir.
3.2 Sistem gating dirancang dengan buruk
Desain sistem gating yang tidak tepat, seperti posisi gerbang yang tidak tepat atau kecepatan tuang yang terlalu cepat, dapat menyebabkan gaya gosok logam cair yang berlebihan pada cetakan, yang mengakibatkan keretakan cetakan, pengelupasan pasir cetakan, dan pembentukan lubang pasir. Selain itu, waktu penuangan yang terlalu pendek atau terlalu lama juga dapat memengaruhi pembentukan lubang pasir, dan waktu penuangan harus disesuaikan dengan ukuran, struktur, dan berat coran.
3.3 Pengoperasian yang tidak tepat
Pengoperasian proses yang tidak tepat seperti pencetakan, pemasangan inti, penutupan, dan penuangan juga merupakan penyebab utama cacat lubang pasir. Misalnya, pasir lepas di rongga sebelum kotak ditutup tidak dibersihkan, inti pasir rusak dan tidak diperbaiki, dan benda asing jatuh ke dalam rongga selama proses penuangan, yang semuanya dapat menyebabkan terbentuknya lubang pasir.
Bab 4 Proses dan Lokasi Rawan Cacat Lubang Pasir
Proses umum dan lokasi cacat lubang pasir dalam proses pengecoran pasir terutama mencakup aspek-aspek berikut:
4.1 Proses Pencetakan
Dalam proses pencetakan, kepadatan cetakan yang tidak merata, pasir tajam yang tidak terangkat, dan kekuatan permukaan rongga yang tidak memadai dapat menyebabkan cacat lubang pasir. Masalah seperti cetakan yang tidak diperbaiki dengan benar, sudut-sudut coran yang tidak dipadatkan, dan perbedaan jarak antar coran yang besar juga dapat menyebabkan pasir jatuh saat penuangan, sehingga mengakibatkan lubang pasir.
4.2 Prosedur pengaturan inti dan penutupan cetakan
Selama proses pemasangan dan penutupan inti pasir, kerusakan pada inti pasir, kegagalan membersihkan pasir lepas, dan terlepasnya butiran pasir akibat benturan saat menutup kotak dapat mengakibatkan cacat lubang pasir. Selain itu, gerinda yang tidak dibersihkan pada permukaan pemisah inti pasir dan pasir lepas yang jatuh ke dalam rongga saat menutup kotak juga merupakan penyebab umum lubang pasir.
4.3 Proses Penuangan
Selama proses penuangan, kecepatan penuangan terlalu cepat, desain gerbang tidak masuk akal
yang menyebabkan pasir terbilas, dan benda asing yang jatuh ke dalam rongga selama proses penuangan dapat menyebabkan lubang pasir. Selain itu, suhu penuangan yang terlalu tinggi atau rendah juga dapat memengaruhi pembentukan lubang pasir.
4.4 Lokasi yang rawan lubang pasir
Lokasi umum cacat lubang pasir pada pengecoran terutama meliputi gerbang, riser, bagian pengecoran yang tebal dan besar, serta rongga internal. Lokasi-lokasi ini rentan terhadap pelepasan cetakan atau penempelan butiran pasir pada pengecoran karena daya gosok logam cair yang besar atau disipasi panas yang lambat.
Bab 5 Solusi untuk Cacat Lubang Pasir
Mengingat penyebab dan proses umum terjadinya cacat lubang pasir, solusi berikut diusulkan dalam makalah ini:
5.1 Mengoptimalkan rasio pasir cetak
Meningkatkan kekuatan dan ketahanan api pasir cetak merupakan kunci untuk mengatasi cacat lubang pasir. Dengan menyesuaikan proporsi pasir cetak dan meningkatkan kandungan bahan pengikat serta aditif, kuat tekan basah dan ketahanan api pasir cetak dapat ditingkatkan, serta mencegah pelepasan cetakan dan cacat lubang pasir.
5.2 Meningkatkan desain sistem gating
Desain sistem gating yang tepat, termasuk posisi, ukuran, dan kecepatan penuangan gerbang, dapat secara efektif mengurangi gaya gosok logam cair pada cetakan dan menurunkan tingkat terjadinya cacat lubang pasir. Selain itu, menyesuaikan waktu penuangan dengan ukuran, struktur, dan berat coran juga merupakan langkah penting untuk mengurangi cacat lubang pasir.
5.3 Memperkuat kontrol proses
Memperkuat kontrol proses dalam proses seperti pencetakan, pemasangan inti, penutupan, dan penuangan untuk memastikan pengoperasian yang tepat, pembersihan menyeluruh, dan menghindari benturan dapat secara efektif mengurangi pembentukan cacat lubang pasir. Misalnya, bersihkan rongga secara menyeluruh sebelum menutup kotak, tanpa meninggalkan titik buta; Periksa apakah sprue cup dan runner bersih sebelum penuangan; Hindari benda asing yang jatuh ke dalam rongga selama proses penuangan, dll.
5.4 Gunakan filter casting
Penggunaan filter pengecoran pada bagian runner dapat secara efektif menghilangkan inklusi pada logam cair dan pada dasarnya menghilangkan cacat lubang pasir pada pengecoran. Pemilihan filter pengecoran harus didasarkan pada jenis logam cair dan kondisi penuangan.
Bab 6 Kesimpulan
Cacat lubang pasir merupakan salah satu cacat pengecoran yang umum terjadi dalam proses pengecoran pasir pada komponen baja cor badan pompa multitahap tipe BB3. Penyebabnya kompleks dan beragam, serta proses dan lokasinya yang rentan telah diketahui dengan jelas. Dengan mengoptimalkan rasio pasir cetak, menyempurnakan desain sistem gating, memperkuat kontrol proses, dan berbagai langkah lainnya, tingkat kemunculan cacat lubang pasir dapat dikurangi secara efektif dan kualitas pengecoran dapat ditingkatkan. Ke depannya, seiring dengan perkembangan teknologi pengecoran yang berkelanjutan, pencegahan dan pengendalian cacat lubang pasir akan semakin canggih dan cerdas, memberikan jaminan yang kuat bagi pembangunan berkelanjutan perusahaan pengecoran.