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鐵型覆砂鑄造工藝生產球鐵管件之我見

作者:AM8亚美来源:[AM8亚美公司]访问:688时间:2019-12-06

1 前言球鐵管件是一種需求量大、品種繁多的管道工程用鑄件, 目前各國雖有本國的管件技術標準,但大多趨向於采用國際IS0253l標準進行設計和生產,是以大多數鑄造廠家基本上都按國際標準要求鑄造生產各種管件。就國際標準而言就有34個種別, 涵蓋2000多個規格, 管件直徑為DN80一DN2600mm, 其中常用管件直徑為DN80一DN1200mm,占全部管件總量的67% 。覆蓋l7個種別 ,130o多個規格。目前國內各類管件的生產方式首要有濕型砂鑄造,水玻璃砂和樹脂砂鑄造,也有一少部分是消失模鑄造。其中DN350mm 以下的小型管件采用濕型鑄造,DN400一DN2600mm的大中型管件采用水玻璃砂和樹脂砂鑄造。管件的結構特點是體積大,管壁薄,鑄件生產時砂鐵比大。據粗略測算 ,用水玻璃砂生產lt管件需要6t型砂,造型方法多數是手工造型,而且以刮板造型居多數,工藝落後 ,質量低劣,效益不高,據查國內管件鑄造行業鑄件廢品率高達15%~20% ,嚴重影響經濟效益的進步和市場競爭力。是以件鑄造行業迫切需要對傳統鑄造工藝進行技術改造,不斷采用先進技術生產高質量的鑄件,以適應我國加進WTO後所麵臨的激烈市場競爭和挑戰的情況。同時當前最為迫切的是應由行業主管部分進行行業規劃和結構調整 ,對全國數百家管件生產廠各自為戰反複生產的現狀進行科學指中頻變頻爐,均可采一個爐體熔煉,一個爐體保溫並交替進行生產,熔煉所需功率和保溫所需功率均可在各自設定的額定範圍內從O%~l00%任意調整變化,這是工頻爐和調容式中頻爐無法相比的。就圖7和圖8比較而言,當圖7處於保溫狀況的爐體,其逆變的輸出能力有80%擺布的功率要被閑置不用,相反圖8控製道理較複雜,目前僅有美國應達公司能生產;從目前國內中頻變頻感應熔煉電爐的製造水平看,真正能采用圖7型式供貨的單位甚少,有待進一步發展。2 鐵型覆砂鑄造工藝簡述鐵型覆砂鑄造技術在國外早有研究利用,1955年由美國鑄鐵管公司研究成功並用mono—cast法生產離心鑄管。後來我國一些科研單位和工廠也相繼研采用鐵型覆砂鑄造工藝生產球鐵曲軸 , 凸輪軸,閥體,水泵殼等鑄件取得成功並廣泛利用。鐵型覆砂工藝是利用鑄造粗成形的鐵型內腔(芯鐵)表麵覆上一層很薄的樹脂砂襯所形成的鑄型生產鑄件的工藝。這一工藝首要優點是鐵型表麵覆上一層樹脂砂襯後的鑄型,在澆注時的工作條件大為改善,能夠有效地承受高溫鐵液的熱衝擊,型內的最高溫度可由600%降低到2oo℃擺布,鐵型厚度方向上的溫度梯度也大為降低,鐵型的熱應力明顯降低,這對進步鐵型的使用壽命非常有益,使用壽命可高達十幾萬次。同時由於鐵型覆砂的鑄型有足夠的強度和剛度,覆砂層硬度高(9O以上),可避免鑄件出現脹砂、砂等缺陷,可生產重量較大的鑄件。對於球鐵可充分利用鐵液凝固時石墨膨脹的特性,消除縮孔、縮鬆等缺陷。本工藝是在覆砂造型機上對準鐵型射砂孔射砂造型,在0.4MPa壓縮空氣下,利用顆粒動力學道理氣砂兩相的動能感化,使射砂筒***人鐵型內腔的砂流連續 、稠密,在短時間受熱硬化。是以覆砂層的硬度大且均勻,澆注後可獲得比普通砂型鑄件表麵光潔 、(粗糙度可達尺.12.5擺布)尺寸精確(CT6—7級)、內部組織致密的鑄件。而且由於覆砂層的盡熱性能,型腔又有一定的預熱溫度,完全可以在鐵型覆砂條件下生產符合國際標準的鑄態鐵素體管件。此工藝可與樹脂砂和消失模鑄造相媲美,可比水玻璃砂刮板造型進步生產效率lO倍以上,降低廢品率10%以上,在標準予可的情況下可減輕鑄件重量10% 以上,減少工人25%~30% ,降低生產本錢10% 以上,管件後處理工作量減少70% ,型砂用量減少80% ,水壓試驗合格率高達98% 以上。由於大大減少了型砂處理量,車間的環境粉塵汙染明顯改善,是一項先進的綠色環保鑄造技術。3 鐵型覆砂鑄造工藝設計3.1 鐵型的通用性題目在產品定型、批量生產的條件下,為減少鐵型製造用度,在采用快速成型技術的同時,應盡可能地簡化鐵型設計,力求設計成通用性強的一模多用的組合模具,按照用戶需要的管件品種規格,變換相關部位的鐵型結構參數 ,在有新的模具製造時,隻要變換相關插件或模塊即可在較短的時間內組合成所需模具,如全承口e400mm的三通管,其主管道直徑為t~d)0mm. 主管道直線段長度分別為560mm,440mm.325mm,325mm,210mm五個規格,而分管道(即丁字管)直徑則有e400mm,e300mm, 2oomm,el50mm,el00mm五個規格, 其伸出長度分別為320mm,310mm ,295mm,295mm,285mm 五種長度(詳見表1)。表1 三個係列DN400三通管參數表 (mm)主管 承口 T型接口式 K型接口式 單平法蘭K型接口式直徑DN 長度 三 挑2f 插管長 三 dN+2e 插管長 三 dN+2e 插管長4oo l6O 2l0 l20 45 2l0 120 45 2l0 l20 45400 l6O 325 l70 77.5 325 l70 77.5 325 l70 77.54oo l6O 325 220 52.5 325 220 52.5 325 220 52.54oo l60 440 320 60 440 320 60 440 320 60400 l6O 560 420 70 560 420 70 560 420 70注:,|~ 主管直線段長度;d,v一分管直徑;f一管件壁厚。


由此明顯看出,主管道承口部位均相同,隻要將主管道直線段(即£段)設計模具時分成三個組合單元 ,在主體管兩端分別插接1個長度為45mm、77.5mm、52.5mm、60mm、70ram 及1個承口模的e400mm管接頭插件即可任意按需要組合成五種長度的主管道模具,插接後在外壁用4根螺栓固定 。而分管道伸出長度最大與最小相差35mm,其直徑最大與最小相差300mm,則需做成與主體管為一體的分管道模具。經數理統計分析結果以為,這一個品種的模具在設計時既考慮本身五個規格之間的互換性,同時又能與全法蘭承口和單平法蘭承口的另外兩個係列三通管e400mm主管道插件和部分分管道插件通用和互換,如許能涵蓋三個係列15個規格的三通管模具,固然設計製造時多花工本費,但分攤到l5個規格的模具後相對是少得多,做起來費事,用起來省事,一舉多得,比較劃算。當然考慮變更品種規格的需要,固定主體管模的固定架,同樣能夠適應三個係列l5個規格管道模具裝配的需要。對於三通管芯鐵模具的處理也要考慮其通用性,互換性和可拆可縮性。其主管道芯模具可設計為最大長度的一種圓柱結構,而隻按五種規格的承口芯裝配要求套裝在主管圓柱芯上即可。如許主管圓柱芯頭在安裝其他4個承口芯後會多出一段露在外麵,但並不影響使用。而分管道芯則應設計成與主管道芯為一體的以最小直徑ol00mm的基礎圓柱芯.如許olOOmm的承口套芯及其他四個規格直徑帶圓柱段的承口芯也要按要求位置安裝。當然要在上型的合適部位留出澆冒口的位置。管件的芯鐵設計原則是采用組合式空心結構,既要有能夠附著樹脂砂襯的整體強度和剛度 , 又要有可縮可拆功能,以便在澆注後較短時間內(剛要凝固時)即可卸掉支承半圓芯鐵的頂端張緊鍥鐵,使芯鐵不影響管件凝固時的收縮,待鑄件凝固後抽出芯鐵 。同樣,對於彎管和直管的鐵型覆砂鑄造也是觸類旁通。是以這類一模多用的組合模具有著較大範圍的通用性,為鐵型覆砂鑄造工藝的廣泛利用提供了較大空間,也為尋找快速鑄造生產常用高質量的管件產品開辟了一條新的工藝途徑。3.2 鐵型的材質選擇與製造由於鐵型的覆砂層有良好的盡熱性能,起到緩和鐵型直接承受高溫鐵液的熱衝擊感化,鐵型的工作溫度升溫不高,一般在200~300℃之間,這類工作溫度有益於進步鐵型的使用壽命。是以 ,對鐵型材質要求不高 ,選擇HT200牌號珠光體基體鑄鐵就可滿足要求。鐵型鑄造後機加工出平整的分型麵,並安裝定位銷 。鐵型端麵的箱把和側麵卡緊用的攀耳可以直接鑄出。3.3 鐵型覆砂工藝設計參數的選擇3.3.1 收縮率 :取收縮率為0.6%~0.8%。3.3.2 起模斜度:一般取起模斜度為l 。~1.2。。3.3.3 加工餘量:取3-5mm。3.3.4 鐵型壁厚:管件鐵型是留出覆砂層厚度的近似管件外形的主體鐵型和型體背麵的固定架聯接為一體的模具,無論鐵型本體還是固定架都要具備足夠的強度和剛度,不僅考慮鐵型本體熱脹冷縮的應力感化,還要考慮操縱、搬運過程中的外力感化。鐵型壁厚可按以下經驗公式計算:鐵型壁厚A =1.5~2.O)A件計算,其中A件為管件壁厚。如J~4-00mm的三通管壁厚為10.8mm,則鐵型壁厚A =(1.5~2.0)A件=16~22(mm)。對於大型管件應在鐵型本體背麵設置加強筋,加強筋厚度取鐵型壁厚的0.8~1.0 ,筋高取鐵型壁厚的1.2~1.5,鐵型箱口的寬度≥50mm,箱口的厚度≥25~30ram。如從分型麵上引進澆注係統時還要加上橫澆道需要的寬度。鐵型壁厚也可根據鑄型分型麵尺寸均勻值來選取(見表2)。表2 分型麵尺寸與鐵芯壁厚的關係(ram)分型麵尺寸均勻值S 鐵型壁厚A>20o 20~2520o~50o 25~3O50o~80o 30~35>800 35-40鐵型凸型板和鐵芯凹型板厚度按照鐵型壁厚經驗公式計算後取下限。3.3.5 排氣機構:鐵型(芯)排氣影響到全部覆砂層的充砂效果,是以應在鐵型(芯)的相關部位設置分布公道的透氣塞進行排氣,同時也有益於鑄型澆注過程中排出型腔的氣體。排氣孔的設計原則是排氣孔的總麵積大於射砂孔的總麵積,凡是射砂不到位的死角部位或有阻力的地方都應當安放排1頁

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