Comment améliorer la durée de vie du corps de la pompe de coulée ?

Le corps de pompe de coulée est le principal composant structurel et porteur de pression de tous les types de pompes industrielles et civiles, déterminant plus de 80 % de la stabilité opérationnelle, de la résistance à la pression et de la durée de vie d’une pompe. Il est fabriqué selon des procédés de moulage de métal, intégrant le canal de fluide, la base d'installation et la structure d'étanchéité en un seul composant intégral. Les corps de pompe de coulée qualifiés doivent répondre à des exigences strictes de structure interne compacte, d'épaisseur de paroi uniforme, d'absence de porosité interne ou de fissures et d'excellente résistance à la corrosion et à l'usure. Dans les applications industrielles réelles, la production et le post-traitement standardisés des pièces moulées peuvent réduire de plus de 75 % les taux de défaillance des pompes causés par des défauts de carrosserie, ce qui est la clé pour garantir un fonctionnement stable à long terme des équipements de transport de fluides.

Différent des corps de pompe soudés ou intégralement usinés, les corps de pompe moulés ont une meilleure intégrité structurelle et une meilleure uniformité des contraintes, et peuvent s'adapter à des conceptions complexes de canaux de fluide difficiles à réaliser avec d'autres méthodes de traitement. Cela fait de la technologie de moulage le processus de production principal pour les corps de pompe dans les équipements de pompes de moyenne et grande taille. Les performances globales du corps de la pompe de coulée sont affectées conjointement par la sélection des matériaux, les paramètres du processus de coulée, le traitement de refroidissement et les processus de post-finition, et chaque maillon a un impact décisif sur la qualité du produit final.

Présentation de base et principes fonctionnels du corps de pompe de coulée

Définition de base du corps de pompe de coulée

Un corps de pompe de coulée fait référence à un composant de coque métallique creuse formé en versant du métal en fusion dans une cavité de moule personnalisée, en le refroidissant, en le solidifiant et en le démoulant. C'est le cadre principal des pompes centrifuges, des pompes à flux axial, des pompes à eaux usées et de diverses pompes industrielles spéciales. Contrairement aux pièces moulées mécaniques ordinaires, le corps de la pompe de coulée présente des caractéristiques structurelles spéciales telles que des canaux de fluide incurvés, une épaisseur de paroi variable et des rainures d'étanchéité correspondantes, qui imposent des exigences plus élevées en matière de précision de coulée et de contrôle du processus.

Le canal interne du corps de la pompe de coulée est conçu selon les principes de la mécanique des fluides, ce qui peut réduire la résistance des fluides, éviter les écoulements turbulents et les vortex pendant le transport du fluide et améliorer l'efficacité de fonctionnement globale de la pompe. La structure externe est équipée de brides de montage, de bases de fixation et d'interfaces de connecteurs, qui sont utilisées pour l'installation de l'équipement, le raccordement des canalisations et l'assemblage avec les composants du noyau de la pompe tels que les roues et les roulements.

Principes fonctionnels de base

Le corps de la pompe de coulée remplit trois fonctions essentielles dans le processus de fonctionnement de la pompe. Premièrement, il fournit un canal de transport de fluide fermé et stable pour garantir que le milieu liquide peut effectuer l'aspiration, la pressurisation et la décharge dans un canal fixe. Deuxièmement, il supporte la pression hydraulique générée par le fonctionnement du fluide et les vibrations mécaniques générées par la rotation des composants internes, maintenant ainsi la stabilité structurelle globale de la pompe. Troisièmement, il isole les pièces mobiles internes de l'environnement externe, jouant un rôle dans la prévention de la poussière, la prévention des fuites et la protection des composants internes de précision.

Dans des conditions de travail nominales, les corps de pompes de coulée qualifiés peuvent supporter de manière stable un impact hydraulique continu et des vibrations mécaniques pendant plus de 10 000 heures sans déformation ni dommage structurels. Cette performance durable dépend entièrement de l’intégrité de la structure de coulée et des propriétés mécaniques du matériau de coulée. Une fois que le corps de coulée présente des défauts internes, cela provoquera directement une fuite de fluide, une chute de pression, des vibrations de l'équipement et même une rupture structurelle dans les cas graves.

Matériaux courants pour le corps de pompe de coulée et scénarios applicables

La sélection des matériaux est le maillon principal de la production de corps de pompes coulées, qui détermine directement la résistance à la corrosion, la résistance à l'usure, la résistance à la pression et la durée de vie du produit. Différents matériaux de moulage de métaux ont des caractéristiques de performance distinctes et conviennent à différents fluides et environnements de travail. Les principaux matériaux utilisés pour le moulage des corps de pompe dans l'industrie comprennent la fonte grise, la fonte ductile, l'acier inoxydable et l'acier moulé allié.

Dans la sélection pratique, plus de 60 % des pompes civiles et industrielles générales adoptent des corps de pompe en fonte ductile, qui équilibrent au mieux coût et performances. Pour les scénarios de travail corrosifs et à haute pression spéciaux, des matériaux en acier inoxydable et en acier moulé allié doivent être sélectionnés pour éviter une défaillance rapide du corps de la pompe. Une mauvaise adaptation des matériaux entraînera des problèmes tels qu'une corrosion rapide du corps de la pompe, un amincissement des parois et une atténuation de la résistance à la pression, ce qui raccourcira considérablement le cycle de service de l'équipement.

Principaux processus de fabrication du corps de pompe de coulée

La production de corps de pompes de coulée est un processus systématique impliquant la fabrication de moules, la fusion, le coulage, le refroidissement, la finition et les tests. Chaque maillon de processus a des normes de processus strictes, et tout écart de processus entraînera des défauts de coulée. L'ensemble du processus de fabrication peut être divisé en six maillons principaux, et une opération standardisée peut améliorer efficacement le taux de pièces moulées qualifiées.

Fabrication et prétraitement de moules

Le moule est la clé pour déterminer la précision dimensionnelle et la cohérence structurelle du corps de la pompe de coulée. Selon la complexité structurelle du corps de la pompe, les processus de moule en sable et de moule d'investissement sont principalement adoptés. Le moulage en sable convient aux corps de pompe de grande et moyenne taille ayant des exigences de précision ordinaires, avec un faible coût de production et une efficacité de moulage élevée. Le moulage de précision convient aux corps de pompe de précision de petite et moyenne taille, avec une surface de coulée lisse et une petite erreur dimensionnelle, réalisant essentiellement une formation quasi nette.

Avant le versement formel, le moule doit être séché et préchauffé pour éliminer l'humidité dans le moule. Les résidus d'humidité dans le moule sont la principale cause des défauts des pores des pièces moulées, représentant environ 45 % de tous les problèmes de qualité des pièces moulées. Un traitement strict de séchage des moules peut réduire efficacement la génération de pores et améliorer la compacité de la structure du corps de la pompe.

Fusion et coulée de métaux

Selon le matériau sélectionné, le métal brut est fondu à haute température et la composition est ajustée pour garantir que le métal en fusion répond aux normes de performances mécaniques. Une fois la fusion qualifiée, le métal en fusion est versé dans la cavité du moule à vitesse constante. La vitesse et la température de coulée doivent être contrôlées avec précision : une coulée trop rapide entraînera des défauts de rinçage du moule et d'inclusion de scories, tandis qu'une coulée trop lente entraînera un versement insuffisant et un arrêt à froid du corps de la pompe.

Refroidissement, démoulage et post-finition

Après la coulée, la pièce moulée est refroidie naturellement ou à température contrôlée. Une vitesse de refroidissement uniforme peut éviter la concentration de contraintes internes et la déformation structurelle du corps de la pompe. Une fois la pièce moulée complètement solidifiée et refroidie à température ambiante, le démoulage et le nettoyage au sable sont effectués, puis l'excès de colonne montante, les bavures et les bavures sont éliminés par meulage et découpe. Enfin, un traitement de précision tel que le perçage, le taraudage et le fraisage de rainures est effectué sur les pièces d'installation et d'adaptation pour répondre aux exigences d'assemblage.

Inspection de qualité et test de pression

Tous les corps de pompe de coulée finis doivent passer un contrôle de qualité strict, y compris l'inspection de l'apparence, la détection dimensionnelle, la détection des défauts internes et le test de pression hydraulique. Le test de pression hydraulique est le maillon le plus critique, car il simule la pression de service réelle de la pompe. Les produits qualifiés doivent résister à 1,5 fois la pression de service nominale sans fuite ni déformation et maintenir un état stable pendant plus de 30 minutes. Les produits non qualifiés présentant des fissures, des pores et une résistance à la pression insuffisante seront éliminés pour garantir la fiabilité des produits d'usine.

Défauts courants et solutions d’amélioration du corps de pompe de coulée

Dans le processus de production de fonderie, affecté par les paramètres du processus, la qualité du moule et les spécifications de fonctionnement, le corps de la pompe de coulée est sujet à divers défauts structurels, qui affecteront l'effet d'utilisation et la sécurité de l'équipement. Voici les défauts les plus courants dans la production et les mesures d'amélioration ciblées, qui ont une forte importance pratique pour la production et la maintenance.

• Défauts des pores : Les pores sont de petits trous creux à l'intérieur ou à la surface du corps de la pompe, principalement causés par l'humidité de la moisissure, un excès de gaz dans le métal en fusion et un système d'échappement déraisonnable. Les pores réduiront la compacité et la résistance à la pression de la pièce moulée et provoqueront des fuites de fluide dans les cas graves. Les solutions d'amélioration incluent le séchage complet du moule, l'optimisation du canal d'échappement du moule et le dégazage du métal en fusion avant la coulée.
• Inclusion de scories et inclusion de sable : Ce défaut fait référence à l'inclusion d'impuretés telles que des scories d'oxyde et des grains de sable à l'intérieur du moulage, ce qui provoquera une structure interne inégale du corps de la pompe et formera facilement des points de concentration de contraintes. Lors du fonctionnement de la pompe, il est facile de produire des fissures locales sous l'impact hydraulique. Les mesures d'amélioration consistent à renforcer la filtration du métal fondu, à améliorer la densité de surface du moule et à éviter que le sable du moule ne tombe pendant le coulage.
• Arrêt à froid et versement insuffisant : Cela se manifeste par une formation incomplète du canal du corps de pompe, une structure de coulée discontinue et des espaces évidents. Les principales raisons sont la faible température de coulée et la vitesse de coulée lente. Ce défaut entraînera directement la mise au rebut du corps de pompe. La solution consiste à augmenter de manière appropriée la température de coulée, à stabiliser la vitesse de coulée et à optimiser le système d'entrée du moule pour garantir le remplissage complet de la cavité du moule.
• Déformation et fissuration : La déformation structurelle et la fissuration du corps de la pompe sont principalement causées par une vitesse de refroidissement inégale et des contraintes internes excessives après la coulée. La déformation affectera la précision de l'assemblage de la pompe et la fissuration entraînera une défaillance complète du palier de pression. La méthode d'amélioration consiste à optimiser le processus de refroidissement, à adopter un refroidissement progressif et à effectuer un traitement de recuit de détente pour la pièce moulée finie.

Grâce à l'analyse statistique des données de production, des mesures standardisées d'optimisation des processus et de prévention des défauts peuvent augmenter le taux qualifié de coulée de corps de pompe de moins de 85 % à plus de 98 % , ce qui réduit considérablement les pertes de production et les coûts ultérieurs de maintenance des équipements.

Méthodes d'entretien quotidien et de prolongation de la durée de vie du corps de pompe de coulée

La durée de vie du corps de la pompe de coulée n'est pas seulement déterminée par la qualité de la production, mais également étroitement liée à l'utilisation et à la maintenance quotidiennes. La maintenance scientifique peut retarder efficacement le vieillissement, la corrosion et l'usure du corps de la pompe et maximiser le cycle de service de l'équipement. Pour différents environnements de travail, des mesures de maintenance ciblées peuvent être adoptées.

Nettoyage et inspection réguliers

Pendant le fonctionnement à long terme de la pompe, des impuretés telles que des sédiments, du tartre et des accessoires s'accumuleront dans le canal interne du corps de la pompe de coulée, ce qui augmentera la résistance au fluide, réduira l'efficacité de la pompe et provoquera même une corrosion locale de la paroi du canal. Il est nécessaire de démonter et de nettoyer régulièrement le corps de la pompe pour retirer les fixations internes. En même temps, une inspection visuelle et une simple détection de pression sont effectuées pour vérifier les microfissures, l'amincissement par corrosion et les points de fuite.

Protection Anti-Corrosion et Anti-Usure

Pour les corps de pompe en fonte utilisés dans des milieux corrosifs, un revêtement anticorrosion peut être appliqué sur les surfaces internes et externes pour isoler le contact entre le métal et les milieux corrosifs. Pour les corps de pompe utilisés pour transporter des fluides abrasifs tels que des boues, un revêtement résistant à l'usure peut être installé sur la paroi interne du canal pour réduire l'usure mécanique de la structure de coulée. Une protection efficace contre la corrosion et l'usure peut prolonger la durée de vie du corps de la pompe de coulée de plus de 40 %.

Opération normalisée et gestion environnementale

Des opérations violentes telles qu'un démarrage et un arrêt soudains de l'équipement provoqueront un impact hydraulique instantané sur le corps de la pompe de coulée, entraînant des contraintes de fatigue répétées sur la structure et accélérant les dommages par fatigue. Par conséquent, la pompe doit être démarrée et arrêtée lentement lors de son fonctionnement quotidien. De plus, l'environnement d'exploitation de l'équipement doit être maintenu sec et propre pour éviter une exposition à long terme à un environnement gazeux humide et corrosif, ce qui peut empêcher l'oxydation et la corrosion de la surface du moulage du corps de la pompe.

Tendance de développement d’applications du corps de pompe de coulée

Avec la mise à niveau continue des équipements de transport de fluides industriels, les exigences de performance pour les corps de pompes de coulée sont également constamment améliorées. Le développement futur de la fabrication de corps de pompes de coulée présente trois tendances majeures : le moulage de haute précision, la structure légère et le contrôle intelligent des processus.

Premièrement, le moulage de haute précision deviendra la norme. Le moulage en sable traditionnel présente de grandes erreurs dimensionnelles et une surface rugueuse, tandis que la technologie moderne de moulage de précision et de moulage par impression 3D peut réaliser un formage de haute précision de glissières de corps de pompe complexes, améliorer la précision d'appariement des pièces et réduire la résistance aux fluides et la consommation d'énergie. Deuxièmement, la conception légère est progressivement popularisée. Dans le but d'assurer la résistance à la pression et la stabilité structurelle, l'optimisation de la structure de l'épaisseur de paroi du corps de la pompe et l'adoption de matériaux de moulage légers à haute résistance peuvent réduire le poids total de l'équipement et réduire les coûts de production et d'exploitation.

Troisièmement, le contrôle intelligent du processus de coulée est continuellement encouragé. Grâce à la surveillance automatique de la température de fusion, de la vitesse de coulée et des paramètres de refroidissement, la cohérence et la stabilité de la qualité du corps de la pompe de coulée sont améliorées, le taux de produits défectueux est encore réduit et l'efficacité globale de la production et la fiabilité du produit sont améliorées. Ces progrès technologiques élargiront encore le champ d'application des corps de pompes coulés dans des domaines industriels haut de gamme tels que les nouvelles énergies, l'industrie chimique et la protection de l'environnement.