در مقایسه با چدن (مانند چدن خاکستری یا چدن داکتیل)، اجزای پمپ ساخته شده از فولاد ریختهگری در درجه اول در کاربردهای صنعتی شامل فشار بالا، دمای بالا، استحکام بالا یا محیطهای بسیار خورنده استفاده میشوند. به دلیل خواص مکانیکی برتر، قطعات فولاد ریختهگری انتخاب ارجح برای پمپهای شیمیایی، پمپهای تغذیه دیگ بخار در نیروگاهها و پمپهای فرآیند نفت و پتروشیمی هستند.
در زیر جزئیات فنی کلیدی و نکات برجسته کاربردی در مورد اجزای پمپ فولادی ریختهگری آمده است:
۱. طبقهبندی رایج قطعات پمپ فولادی ریختهگری شده
قطعات نگهدارنده فشار: محفظه، پوشش پمپ، بخش مکش، بخش تخلیه. این اجزا باید فشار بالای سیستم را تحمل کنند؛ فولاد ریختهگری چگالی بهتری نسبت به چدن دارد و به طور مؤثر از نشتی تحت فشار بالا جلوگیری میکند.
قطعات چرخشی با سرعت بالا: پروانه. در سرعتهای چرخشی بالا، فولاد ریختهگری شده استحکام کافی برای مقاومت در برابر نیروهای گریز از مرکز و جلوگیری از خرابی پروانه را فراهم میکند.
اجزای تحمل بار: قاب یاتاقان، محفظه یاتاقان. این اجزا برای حفظ دقت همترازی شفت به استحکام ساختاری خوبی نیاز دارند.
۲. مواد فولادی ریختهگری شده متداول (بر اساس شرایط عملیاتی انتخاب شدهاند)
انتخاب مواد فولادی ریختهگری معمولاً از استانداردهای بینالمللی مربوطه (مانند ASTM، DIN، GB) پیروی میکند:
ریختهگری فولاد کربنی (به عنوان مثال، WCB): رایجترین ماده مورد استفاده در صنعت، مناسب برای کاربردهای عمومی در شرایط دما و فشار معمولی. قابلیت جوشکاری و ماشینکاری عالی را ارائه میدهد.
ریختهگری فولاد آلیاژی (به عنوان مثال، WC6، WC9): حاوی عناصری مانند کروم و مولیبدن هستند که مقاومت حرارتی خوبی را ایجاد میکنند؛ معمولاً در پمپهای تغذیه دیگ بخار با دمای بالا و فشار بالا در نیروگاهها استفاده میشوند.
ریختهگری فولاد ضد زنگ (فولاد ضد زنگ مارتنزیتی، به عنوان مثال، CA15 / ZG0Cr13): دارای مقاومت خوب در برابر کاویتاسیون و مقاومت متوسط در برابر خوردگی هستند که آنها را به ماده اصلی برای اجزای پمپ با خوردگی متوسط تا کم تبدیل میکند.
فولادهای زنگ نزن دوپلکس (مثلاً CD4MCu، CE3MN): ترکیبی از ریزساختارهای آستنیتی و فریتی که مقاومت بسیار خوبی در برابر ترک خوردگی ناشی از خوردگی تنشی ارائه میدهند؛ عمدتاً در محیطهای حاوی کلرید، پمپهای شیمیایی و پمپهای آب دریا استفاده میشوند.
فولادهای زنگ نزن آستنیتی فوق کم کربن (به عنوان مثال، CF8M، CF3M): مقاومت به خوردگی فوقالعادهای دارند و عمدتاً در محیطهای بسیار خورنده شامل اسیدها و قلیاها استفاده میشوند.
۳. ویژگیهای فرآیندهای تولید فولاد ریختهگری شده
نقطه ذوب فولاد ریختهگری شده به طور قابل توجهی بالاتر از چدن است (تقریباً بالاتر از ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد)، که چالشهای قابل توجهی را در طول فرآیند ریختهگری ایجاد میکند:
انقباض زیاد: مذاب فولاد نرخ انقباض حجمی بالایی دارد (تقریباً 10٪ -12٪)، که باعث میشود قطعات ریختهگری فولادی به شدت مستعد ایجاد حفرههای انقباضی و تخلخل باشند. بنابراین طراحی رایزر بسیار مهم است و نیاز به کانالهای تغذیه کافی و محاسبهشده دقیق دارد.
سیالیت ضعیف: مذاب فولاد در هنگام ریختهگری، سیالیت کمتری نسبت به چدن از خود نشان میدهد. برای اطمینان از پر شدن مناسب مقاطع دیواره نازک یا اشکال پیچیده، دمای ریختهگری بالاتری مورد نیاز است که به نوبه خود ممکن است منجر به تفجوشی قالب ماسهای شود.
تمایل به ترک خوردگی گرم: در طول انجماد، قطعات ریختهگری شده فولادی تنشهای انقباضی قابل توجهی را تجربه میکنند. اگر قالب ماسهای فاقد قابلیت تحمل فشار کافی باشد، احتمال وقوع ترکهای گرم وجود دارد. معمولاً ماسههای رزینی مخصوص تجزیه کننده مورد نیاز است.