Kerngussverfahren für Hochleistungsventilkomponenten
Die Herstellung von Ventilkomponenten erfordert eine hohe strukturelle Integrität, um Druck, Temperaturschwankungen und korrosiven Medien standzuhalten. Feinguss, oft auch Wachsausschmelzguss genannt, ist die bevorzugte Methode für komplexe Ventilkörper und Einbauten. Dieses Verfahren ermöglicht komplizierte Geometrien und dünnwandige Abschnitte, die mit herkömmlichem Sandguss nur schwer zu erreichen sind. Durch die Verwendung von Keramikformen können Hersteller eine hervorragende Oberflächengüte erzielen, wodurch die Notwendigkeit einer umfangreichen Nachbearbeitung der Dichtflächen des Ventils erheblich reduziert wird.
Sandguss ist nach wie vor eine Grundvoraussetzung für größere Ventilkomponenten wie Absperrschiebergehäuse und Absperrklappenscheiben mit großem Durchmesser. Während es im Vergleich zum Feinguss eine geringere Präzision bietet, weisen moderne Harzsandtechniken eine verbesserte Maßhaltigkeit auf. Für die Großserienproduktion kleinerer Nichteisen-Ventilteile wie Messing- oder Aluminiumsitze wird aufgrund seiner schnellen Zykluszeiten und hervorragenden Wiederholgenauigkeit häufig Druckguss eingesetzt. Bei der Wahl der richtigen Gussmethode muss ein Gleichgewicht zwischen der Komplexität des Ventildesigns, den erforderlichen Materialeigenschaften und dem Gesamtproduktionsvolumen gefunden werden.
Kritische Materialauswahl für industrielle Ventilgussteile
Die Auswahl der geeigneten Legierung ist der wichtigste Schritt zur Gewährleistung der Langlebigkeit eines Ventils. Unterschiedliche industrielle Umgebungen erfordern spezifische metallurgische Eigenschaften, um vorzeitige Ausfälle zu verhindern. Die folgende Tabelle fasst gängige Materialien zusammen, die beim Gießen von Ventilkomponenten verwendet werden, und ihre Hauptanwendungen:
| Materialtyp | Gemeinsame Note | Hauptmerkmal |
| Kohlenstoffstahl | WCB, ÖRK | Hohe Festigkeit; kostengünstig bei nicht korrosivem Einsatz. |
| Edelstahl | CF8, CF8M (316) | Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit; Wird in der chemischen Verarbeitung verwendet. |
| Duplexstahl | 4A, 5A, 6A | Hervorragende Lochfraßbeständigkeit für den Marine- und Offshore-Bereich. |
| Legierter Stahl | WC6, WC9 | Hochtemperaturstabilität für Kraftwerksdampfleitungen. |
Technische Herausforderungen und Fehlervermeidung beim Ventilguss
Kontrolle von Porosität und Schrumpfung
Interne Defekte wie Gasporosität und Lunker sind die Hauptursachen für Ventillecks unter Druck. Um diese Risiken zu mindern, verwenden Ingenieure hochentwickelte Gießsimulationssoftware, um optimale Anguss- und Steigrohrsysteme zu entwerfen. Durch eine ordnungsgemäße Entlüftung der Form wird sichergestellt, dass Gase entweichen können, wenn das geschmolzene Metall in den Hohlraum gelangt. Darüber hinaus ist die Kontrolle der Abkühlgeschwindigkeit wichtig, um innere Spannungen zu verhindern, die zu Heißrissen oder Rissen in dickwandigen Ventilabschnitten führen könnten.
Präzisionsbearbeitungszugaben
Während das Gießen eine nahezu endkonturnahe Form erzeugt, erfordern kritische Bereiche wie der Ventilsitz, das Schaftloch und die Flanschflächen eine hochpräzise Bearbeitung. Für einen erfolgreichen Ventilguss ist eine strategische „Bearbeitungszugabe“ erforderlich – überschüssiges Material, das auf dem Guss verbleibt und später entfernt werden muss. Wenn das Spiel zu klein ist, wird die Gussoberfläche möglicherweise nicht sauber. Wenn es zu groß ist, erhöht es den Werkzeugverschleiß und den Ausschuss. Die moderne CNC-Integration ermöglicht einen nahtlosen Übergang vom Gussbauteil zum fertigen, hochtolerierten Teil.
Qualitätssicherung und zerstörungsfreie Prüfung (NDT)
Da es sich bei Ventilen um druckführende Geräte handelt, unterliegt die Qualitätskontrolle strengen internationalen Standards wie ASME B16.34. Gießereien müssen strenge Prüfprotokolle umsetzen, um die Sicherheit des Endprodukts zu gewährleisten. Die folgenden ZfP-Methoden sind in der Branche Standard:
- Radiografische Prüfung (RT): Verwendet Röntgenstrahlen, um innere Einschlüsse, Risse oder Hohlräume im Ventilkörper zu erkennen.
- Magnetpulverinspektion (MPI): Effektiv zur Identifizierung von Oberflächen- und oberflächennahen Diskontinuitäten in ferromagnetischen Materialien.
- Farbeindringprüfung (DPI): Eine kostengünstige Möglichkeit, Oberflächenrisse an nichtmagnetischen Edelstahlgussteilen aufzudecken.
- Hydrostatischer Test: Obwohl es sich technisch gesehen um einen Test der Ventilbaugruppe handelt, validiert er die Fähigkeit des Gussstücks, dem Druck standzuhalten, ohne zu tropfen oder zu reißen.
- Ultraschallprüfung (UT): Verwendet hochfrequente Schallwellen, um die Wandstärke zu messen und tiefsitzende interne Fehler zu erkennen.
Optimierung der Lieferkette für Ventilgusskomponenten
Hochwertige Beschaffung Gussventilkomponenten erfordert eine enge Partnerschaft zwischen der Gießerei und dem Ventilhersteller. Es ist wichtig, der Gießerei detaillierte 3D-Modelle und klare Spezifikationen hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung und der mechanischen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen. Viele moderne Gießereien bieten mittlerweile Dienstleistungen aus einer Hand an, darunter Wärmebehandlung, Grobbearbeitung und Oberflächenbeschichtung (wie ENP oder Lackierung), was den Produktionszeitplan rationalisiert und eine bessere Qualitätskontrolle über den gesamten Fertigungslebenszyklus gewährleistet.
