大口径止回阀消失模铸造工艺.doc

大口径止回阀消失模铸造工艺大口径止回阀消失模铸造工艺赵敏,李伟(安徽红星阀门有限公司,安徽铜陵244051)摘要:介绍了用消失模工艺生产DN300法兰旋启式止回阀阀体铸件的浇冒口系统设计:将上下通径法兰水平放置,中法兰侧置,在其侧面下部设置内浇道,并在上法兰顶面设置集渣小冒LI,浇注时间计算值为l8.96s;采用EPS模具成型,珠粒预发密度2326g/d;选用1.5tKGPS中频感应炉熔炼铁液,出铁温度15501580oC,一次孕育的球化处理工艺,浇注负压控制在0.060.065MPa,保压5min.生产结果表明,消失模铸造生产大口径止回阀类铸件具有明显的技术经济优势.关键词:消失模铸造;阀体铸件;工艺设计中图分类号:TG249.7文献标识码:B文章编号:10038345(2012)01004003DOI:10.3969.issn.10038345.2012.01.008EPCProcessofaBigDiameterBackPressureValveZHA0Min.LIWei(AnhuiRedStarValveCo.Ltd.,Tongling244051,China)Abstract:Thegating-risersystemdesignusedforusingEPCprocesstoproducetheDN300flangeswing-openingtypebackpressurevalvecastingwasintroduced.Boththetopandbottomflowingholeflangeswereputinthehorizontalposition,themiddleflangewasputinthesidepositionandingatesweresetatitslowerpart,andinaddition,severalsmallslagcollectingrisersweresetonthetopflange.Thecalculatingdeterminedpouringtimewas18.96S.TheEPSpatternwasusedformolding,thedensityofthepre-expandedplasticgrainswasof23-26g/dm;1.5tKGPSmediumfrequencyinductionfurnacewasusedformelting;tappingtemperaturewasl550l580oC:thenodularizingtreatmentwascompletedbyonetimetapping.andonetimeinoculationwasadopted;thenegativepressureforpouringwaskeptintherangeof0.060.065MPafor5min.TheproductionresultshowedthatusingEPCprocesstoproducebigdiameterbackpressurevalvecastingshasobvioustechnicalandeconomicaladvatages.Keywords:EPCprocess;valvebodycasting;processdesi笔者以DN300法兰旋启式止回阀(以下简称止回阀)阀体为例,阐述大口径止回阀的消失模铸造工艺过程.铸件材料牌号为QT450-10,阀体轮廓尺寸为460mmx705mm,法兰处壁厚20mm,其余壁厚为13mm,工作压力1.6MPa,单件质量118kg.两端通径法兰上共有24只29mm的通孔,中法兰上有8只20mm的通孑L,密封水线(倒三角形同心圆形凹槽,其作用是法兰连接时形成迷宫密封,减少气体或液体的泄漏量)全部铸出.图1为止回阀阀体铸件三维图.收稿日期:2011-0713作者简介:赵敏(1966一),男,品开发工作.40f现代铸铁2012/1修定日期:2011-11-28安徽铜陵人,工程师,主要从事产1止回阀消失模铸造工艺设计阀门是压力管道的重要附件,在工作中受到介质压力及密封副之问挤压力的双重作用,当阀门承压件受力变形过大或内部不够致密时就会产生泄漏.因此,对铸件材料的力学性能和致密性特别敏感.消失模铸造不需分型,不需取模,浇冒口系统的设计要有利于于铸件的补缩,更应有利于模样的气化.1.1浇注位置选择铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置.浇注位置是根据零件的结构特点,尺寸,质量,技术要求,铸造合金特性,铸造方法以及生产车间的条件决定的lll.对消失模铸造来说,浇注位置的确定既要有利于造型时填砂和紧实,又要考虑到在操作过程中尽量减少模样变形;而模样在铸型中的位置一般是凹穴向上,以利于该部位型砂的充填和紧实.基于以上考虑,止回阀浇注位置确定为通径法兰水平放置,中法兰侧置,较好地解决了内腔平台,凹槽在填砂和紧实操作过程中可能出现的问题.1.2浇注系统设计浇注系统的设计应能确保将金属液平稳地引入铸型,其充型速度应与模样的热解速度以及热解产物排出铸型的速度相一致,从而保证整体充型过程顺利有序,避免充型时出现铸型坍塌,呛火和铸件内部产生气孔,夹渣等缺陷,以利于获得完整铸件嘲.灰铁,球铁件宜选用底注,侧注为主的浇注系统,使铁液能平稳地充满型腔,把碳缺陷赶到固定的位置并进入小冒口中,铸件中不会出现碳缺陷;而顶注会把碳缺陷分散到铸件各处,不利于健全铸件的获得I3l.因此,止回阀阀体浇注系统采用下部侧注式.1.2.1浇注时间的计算T=k(+,/)式中:广浇注时间/s;一修正系数,有真空时<l;G型内金属总质量(包括浇冒口系统)/kg.取0.85,G=255kg,计算得=18.96s.1.2_2确定平均压头D2Hzj=H0一去式中:日(_一内浇道以上的金属液压头/cm;卜浇注时铸件高度/cm;P一内浇道以上的铸件高度/cm.=56cm,C=70.5cm,P=46em,计算得JV均=41cm.1-2.3内浇道总截面积利用奥藏公式四计算浇注系统最小截面尺寸:=.0.317-,/均式中:内浇口截面/cmz;lz_一流量系统,取0.48.代人数据,计算得,:14cme.1_2.4各阻元截面积确定浇注系统各阻元截面尺寸与铸件大小,模型簇组合方式以及每箱件数都有关系.内浇道总面积等于或小于直浇道的面积,可防止浇注过程中从直浇道吸人空气.考虑到消失模铸造金属液浇注时由于模型存在而产生的阻力,最小阻流面积应略大于砂型铸造.摇包浇注,一般按封闭式浇注系统的比例安排各组元的截面积:EF直:EF横:EF内=1:1.5:11.3冒口设计球铁冒口的主要作用是补充液态收缩,防止缩孔的产生.球铁通常选用共晶或接近共晶的亚共晶成分,共晶前析出的固相很少,冒口的补缩作用甚微.在共晶结晶期间,由于较大范围内的糊状凝固堵塞了补缩通道,在共晶团之间易形成微观缩松,冒口无法补充这种缩松;但是共晶结晶时的石墨化膨胀将可以抵消这种缩松,条件是具备足够高的铸型刚度或坚固的已凝固的铸件外壳并封闭铁液回送通道63.在这种条件下,如果浇注温度适宜,而浇注系统的设计又能有效地补充铸件的液态收缩,并在铸件开始大规模共晶结晶前及时地封闭铁液回送通道,则能实现球铁的无冒口铸造.止回阀阀体壁厚较均匀,各处热节悬殊不大,浇注中由于泡沫模气化的吸热效应,铁液的温降较大,到浇注结束时已接近液相线温度,其液态收缩量较小;应用负压消失模工艺,铸型刚度较高,足以抵抗石墨化膨胀造成的型壁移动.2012/1现代铸铁41上述浇注系统的设计和浇注温度的控制又保证了对铸件液态收缩的有效补充和共晶结晶前铁液回送通道的及时封闭.故该工艺不设补缩冒口,而只在上法兰顶面设置集渣小冒口,残渣及少量气体富集于顶部并可通过设置的排渣,排气胃口排出.2模样制作止回阀阀体模样采用聚苯乙稀泡沫塑料(ExpandablePolystvrene,简称EPS)模具成型,综合收缩率1.3%,珠粒预发密度2326g/din;涂刷两遍亚什兰EP9514涂料烘干;箱外组装好模型簇及耐火浇注陶管,用木质支架固定.组装好的浇冒口系统模型簇见图2.3埋型浇注止回阀阀体在机械驱动,柔性连接消失模铸造自动生产线上铸造,每型2件;采用底面加四角边抽气的类五面复合抽气负压砂箱,砂箱尺寸1500minx1200nlmX1100nlm,箱内各方向负压梯度差异小;采用二级流量可调式雨淋加砂装置均匀充填型砂,以减小EPS模样变形及损伤;砂型在带液压夹紧机构的变频三维震实台上震实,震实过程具有高频率,低振幅,振动频度避开砂箱与震实台共振的特点,震实台起动及停止时,频率,振幅平稳,从而极大地避免了模样变形.采用1.5tKGPS中频感应炉熔炼铁液,出铁温度1550l580ciC,采用一次孕育的球化处理工艺,浇注负压控制在0.060.065MPa,保压5min.4铸件品质所生产的阀体表面光洁,棱角清晰(尤其是JJ,:fL,内壁光滑,孔的棱边清晰可见,与机加工的42l现代铸铁2012/1孔相差无几),尺寸精确,节约大量钻孔加工工时.消失模铸件质量比砂铸质量减轻14.2%,比加工好的砂铸成品铸件减轻10.5%;降低了生产成本,提高了经济效益.清理抛丸后的止回阀阀体铸件见图3.5结论(1)模具的好坏决定了模样的质量,进而决定铸件的质量,不良的模具常常造成珠粒充填困难或取模费工费时,造成大量的模样废品同;(2)EPS珠粒密度的调整对提高模样的刚度,控制铸件的变形至关重要;(3)震实台的震实效果很大程度上决定铸件变形和体积亏损类缺陷;(4)合理的浇冒口系统设计决定金属液充型和补缩过程,对铸件的质量具有至关重要的作用;(5)消失模铸造生产大口径止回阀类铸件具有明显的技术经济优势.参考文献1姜希尚.铸造手册铸造工艺卷【M】.北京:机械工业出版社,1994:8485.2董选普.铸造工艺学M.北京:化学工业出版社,2009:5069.3朱丽娟.消失模负压铸造浇注系统设计的探讨J1.铸造技术,2009,(7):942944.4黄天佑.消失模铸造技术M.北京:机械工业出